• Applied Microscopy
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• 제31권2호
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• pp.117-128
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• 2001

DMF는 특별히 PVA에 대해 수소결합 등의 강한 상호작용을 하는 용매가 아니다. 오히려 UCST계로서 온도가 낮아질수록 상분리나 phase demixing을 일으킨다. PVA/DMF의 겔화는 x-ray 회절이나 열분석을 통해 crystallization-induced gelation으로 밝혀졌다. 그리고 겔화 온도가 낮을수록 결정화는 빠르게 진행되었다. 소량의 PEG는 PVA/DMF 겔 형성을 도왔으며 urea는 겔 형성을 방해하였다. 전자현미경은 이 겔화 과정을 잘 보여 주었다. 갓 만들어진 젤은 표면에 깊은 주름이 있으며 아직 상분리가 본격적으로 시작되기 전의 상태로서 아주 미세한 DMF가 차지하는 공간인 구멍들이 사진에 포착되지 않는다. Aging시간이 길어지면서 상분리가 시작되면 표면의 분화구가 나타나기 시작하며, 이 분화구는 원래 용매상이 차지하고 있던 공간으로서 phase demixing에 의해 PVA chain들은 분화구 주변으로 분리된다. 상분리과정에서 PVA chain들은 서로 당겨져서 표면적이 줄어듬과 동시에 분화구 크기도 커진다. Aging에 따른 x-ray결과와 열적 성질은 이 모든 과정을 뒷받침한다.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 1995년도 춘계 총회 및 학술발표회
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• pp.11-15
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• 1995

Polysulfone (PS) membranes were prepared by the phase inversion process using water or isopropanol as nonsolvent. The Flory-Huggins theory for a ternary system nonsolvent/solvent/polymer is applied to describe the thermodynamic equilibria of the components. The calculated ternary phase equilibria show that demixing of a PS binary solution with n-methylpyrrolidone (NMP) will be fast in a water coagulation bath and will be delayed in an isopropanol bath. The prepared membranes were characterized by SEM, gas adsorption-desorption measurement, and permeability test. The membrane, which is precipitated by fast demixing in a water bath, has nodular structures in the skin region and includes finger-like cavities in the sublayer. The membrane coagulated by isopropanol has a very dense and thick skin structure, which is formed by delayed demixing. The membrane coagulated by isopropanol showed considerably lower pore volume and surface area compared to that observed with water coagulation method. With dimethylformamide (DMF) as solvent and 2-3 wt% of water, the solution can show the liquid-liquid phase separation due to agglomation of the polymer-lean phase from the homogeneous solution. The membranes, which were coagulated near an equilibrium state, show the large (micron size) round pores in the whole membranes. The pores do not contribute the permeation characteristics.

• 멤브레인
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• 제5권3호
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• pp.119-128
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• 1995

폴리스티렌과 싸이클로헥산 용액으로부터 제조된 멤브레인의 미세구조 형성에 미치는 coarsening의 효과를 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 연구하였다. 고분자 용액의 열 분석은 DSC를 이용하여 행하여졌으며 demixing peak의 개시 온도로부터 binodal 곡선이 결정되었다. 열적으로 유도된 상 분리(TIPS) 공정과 freeze drying 기법을 이용하여 제조된 고분자 막의 미세 구조는 coarsening 시간과 quench 경로에 의해 큰 영향을 받음이 확인되었다. Spinodal decomposition이 상 분리 기구인 경우에는 멤브레인의 미세구조가 서로 잘 연결되고 거의 일정한 cell 크기를 갖게 되며, 용매를 제거하기 이전에 상 분리 시간을 증가시킴으로써 멤브레인의 pore 크기를 증가시킬 수 있음이 판명되었다. 또한 멤브레인의 cell 또는 pore 크기 증가는 coarsening time과 quench depth에 크게 의존함이 확인되었다. 본 연구에서는 특히 고분자 용액의 농도가 이로부터 제조되는 고분자 막의 구조에 미치는 역할을 규명하였다.

• Korean Membrane Journal
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• 제6권1호
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• pp.61-69
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• 2004

Small angle light scattering (SALS) and field emission scanning electron microscope (FE-SEM) have been used to investigate the effects of alcohol on phase separation of chlorinated poly(vinyl chloride) (CPVC)/tetrahydrofuran (THF)/alcohol (9/61/30 wt%) solution during water vapor induced phase separation. A typical scattering pattern of nucleation & growth (NG) was observed for all casting solutions of CPVC/THF/alcohol. In the case of the phase separation of CPVC dope solution containing 30 wt% ethanol or n-propanol, the demixing with NG was observed to be heterogeneous. Meanwhile, the phase separation of CPVC dope solution with 30 wt% n-butanol was found to be predominantly homogeneous NG. Although the different phase separation behavior of NG was observed with types of alcohol additives, the resultant surface morphology had no remarkable differences. That is, even though the NG process by water vapor is either homogeneous or heterogeneous, this difference does not play a main role on the final surface morphology. However, it was estimated from the result of hydraulic flux that the phase separation by homogeneous NG provided the membrane geometry with lower resistance in comparison with that by heterogeneous one.

• 멤브레인
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• 제8권3호
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• pp.157-169
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• 1998

폴리이미드(6FDA-p-TeMPD) 비대칭막을 습식 상분리법으로 제조하는데 있어서 그 구조에 미치는 용매 (DMAc, NMP, 1,4-dioxane)와 비용매($H_2O$, Methanol, n-hexane)의 영향을 고찰하였다. 고분자/용매/비용매 분리 속도를 예측함으로써 생성된 비대칭막의 구조를 해석하였다. 용해도 곡선이 용매-고분자 축에 가깝고, 응결값이 작으며, 광투과도가 즉시 감소하고, 용해도 계수차가 $\Delta \delta_{S-NS} > \Delta \delta_{P-NS} > \Delta \delta_{P-S}$ 순이면 생성막은 고분자 결절의 불연속 결집속에 finger-like pore가 형성되었다. 용해도 곡선이 용매-고분자 축에서 멀고, 응결값이 크며, 상분리 시간이 길고, 용해도 계수차 $\Delta \delta_{i-j}$ 가 $\Delta \delta_{P-NS} >(\Delta \delta_{S-NS} < > \Delta \delta_{P-S})$ 일때, 생성되는 막은 미소 고분자 결절구가 치밀하게 응집된 표피가 있으며, 고분자 연속상 스폰지층에 macropore가 발달되었다. 용해도 곡선이 용매-고분자 축으로부터 멀리 떨어지고, 응결값이 대단히 크며, 상분리 시간이 길고, 용해도 계수차 $\Delta \delta_{i-j}$가 $\Delta \delta_{S-NS} > (\Delta \delta_{P-NS}$\lessgtr$)\Delta \delta_{P-S}$인 경우는 고분자 미소 결절의 두터운 응집층과 다음에 성근 결절응집층이 나타났다.

• 멤브레인
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• 제19권1호
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• pp.25-33
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• 2009

PES/DMF/TSA/PVP 고분자용액을 물에 침지시 시키는 상전이 공정을 통하여 비대칭성이 향상된 PES 멤브레인을 제조하였다. PES (polyethersulfone) 용액에 응고제 (p-toluenesulfonic acid, TSA)와 습윤제 고분자 (polyvinylpyrrolidone, PVP)의 첨가와 습윤 상태에 노출 시간으로 일어나는 멤브레인 표면의 pre-coagulation 현상은 멤브레인의 구조적 특성과 투과량 특성에 있어 중요한 역할을 한다. PES 용액은 폴리에스터 필름에 코팅된 후 약 $72{\sim}144$초 동안 80%의 습도하에서 공기에 노출된 후 응고조에 침지되었다. Capillary flow porometer, FE-SEM과 수투과 평가장치를 통하여 멤브레인의 특성을 살펴보았다. TSA 20 wt%와 PVP 10 wt%가 첨가된 11 wt%의 PES 용액에서 멤브레인 구조의 비대칭성이 크게 향상되었으며 최소 기공충의 두께도 얇아짐을 볼 수 있었다. 그 결과로 수투과량에 큰 증가를 가져옴을 볼 수 있었다.

• Membrane and Water Treatment
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• 제6권3호
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• pp.205-224
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• 2015

A novel hydrophilic poly (vinylidene fluoride)/poly (p-phenylene terephthalamide) (PVDF/PPTA) blend membrane was prepared by in situ polycondensation of p-phenylene diamine (PPD) and terephthaloyl chloride (TPC) in PVDF solution with subsequent nonsolvent induced phase separation (NIPS) process. For comparison, conventional solution blend membrane was prepared directly by adding PVDF powder into PPTA polycondensation solution. Blend membranes were characterized by means of viscometry, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM). The effects of different blending methods on membrane performance including water contact angle (WCA), mechanical strength, anti-fouling and anti-compression properties were investigated and compared. Stronger interactions between PVDF and PPTA in in situ blend membranes were verified by viscosity and XPS analysis. The incorporation of PPTA accelerated the demixing rate and caused the formation of a more porous structure in blend membranes. In situ blend membranes exhibited better hydrophilicity and higher tensile strength. The optimal values of WCA and tensile strength were $65^{\circ}$ and 34.1 MPa, which were reduced by 26.1% and increased by 26.3% compared with pure PVDF membrane. Additionally, antifouling properties of in situ blend membranes were greatly improved than pure PVDF membrane with an increasing of flux recovery ratio by 25%. Excellent anti-compression properties were obtained in in situ blend membranes with a stable pore morphology. The correlations among membrane formation mechanism, structure and performance were also discussed.

• 멤브레인
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• 제15권4호
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• pp.272-280
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• 2005

본 연구에서는 NMP용매를 사용하여 폴리술폰 용액을 캐스팅 하고 상전이 방법으로 비대칭성 폴리술폰 막을 제조하였다. 비대칭성 폴리술폰 막 제조 시 응고조로 물과 알코올(메탄올, 에탄올, 프로판올) 수용액을 사용하였다. 폴리술폰 막의 수투과도와 다공도를 조절하는 인자로 서로 다른 용해도 계수를 갖는 알코올의 영향에 대한 특성을 평가하였다. 알코올 응고조에서 제조된 비대칭성 폴리술폰 막은 전형적인 sponge-like 구조를 나타내었으며 물 응고조에서 제조된 폴리술폰 막은 알코올 응고조에서 제조된 폴리술폰 막보다 낮은 수투과도를 나타내었다. 물과 알코올의 혼합 응고조에서 생성된 비대칭성 폴리술폰 막은 finger-like 구조와 sponge-like 구조가 혼재되어 있음을 확인할 수 있었다. 즉, sponge-like 구조의 폴리술폰 막은 상전이 속도가 감소함에 따라 다공도가 현저하게 감소함을 알 수 있었다. 그 결과 물 응고조에서 제조된 폴리술폰 막의 수투과도는 14.7 psi에서 164 [$L/m^2hr$] 이고 메탄을 응고조와 에탄을 응고조에서 제조된 폴리술폰 막은 각각 56 [$L/m^2hr$]과 30 [$L/m^2hr$]를 나타내었다.

• 멤브레인
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• 제17권3호
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• pp.219-232
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• 2007

침지침강 상변환법으로 폴리에테르설폰$(PES)-TiO_2$ 복합막을 제조하였다. 14 wt% 및 20 wt%의 PES/NMP 기준 고분자 용액에 $TiO_2$ 나노입자를 PES에 대해 $0{\sim}60$ wt%로 첨가량을 달리하여 복합막 제조에 사용될 캐스팅 용액을 준비하였다. 제조된 $PES-TiO_2$ 복합막의 막 특성과 몰폴로지를 $TiO_2$ 첨가량에 따른 캐스팅 용액의 점도, coagulation value, 광투과도와 복합막의 인장강도, 세공크기 및 접촉각, 표면 및 단면 SEM 사진, BSA 용액의 한외여과 실험을 통해 규명하였다. 캐스팅 용액에 첨가시킨 $TiO_2$ 입자의 함유량이 증가함에 따라 점도는 증가하고 coagulation value는 낮아져 캐스팅 용액의 열역학적 불안정성이 증가하였다. $TiO_2$ 입자의 첨가량이 증가함에 따라 1) 순간분리의 침강형식을 유지하면서 침강속도가 빨라졌으며, 2) 순수투과량, 세공크기 및 압밀화 안정성이 증가하며, 3) 인장강도와 접촉각은 감소하였다. $PES-TiO_2$ 복합막의 BSA 용액에 대한 전량여과식 한외여과 실험결과 $TiO_2$ 입자의 함유량이 증가함에 따라 막의 친수화 특성이 증가하여 투과플럭스가 증가하였으며, $TiO_2$가 첨가되지 않은 막과 비교하여 최대 7배까지 투과 플럭스가 향상되었다.

• 멤브레인
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• 제12권2호
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• pp.75-89
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• 2002

Polyethesulfone(PES) 상변환 막 제조 시 캐스팅 용액에의 무기염 첨가가 막의 구조 및 성능에 미치는 효과를 캐스팅 용액의 열역학적.속도론적 특성치로서 연구하였다. PES/NMP 캐스팅 용액에 첨가시킨 무기염의 종류[CaCl_2, LiCl, LiCl_4, ZnCl_2 $및 Mg(ClO_4)_2]$와 양을 달리하여 제조된 막의 몰폴로지와 막성능(순수 투과량 및 용질 배제도)을 캐스팅용액의 점도와 coagulation vague, 제막시간에 따른 광투과도 변화, 총괄 다공도와 순수 투과량, bovine serum albumin(BSA) 용액의 한외여과 실험 및 막단면의 SEM 사진 결과로서 설명하였다. 이 결과 모든 종류의 무기염에 대해 첨가량이 증가할수록 캐스팅 용액의 점도는 증가하고, coagulation value는 낮아져 열역학적 불안정성이 증가하며, 막 단면 상층부(top layer below skin surface)의 an게가 증가하였으며, BSA 배제도는 감소하고 순수 투과량은 CaC1$_2$ 및 LiCl 무기염을 제외하고는 점차 증가하였다. CaC1$_2$ 및 LiCl 무기염을 첨가한 경우는 첨가량이 증가함에 따라 macrovoid의 형성이 억제되었으며, 순간분리의 침강형식은 유지하나 침강 속도가 점차 느려졌다. 반면 LiCl_4$ 및 Mg(ClO_4)_2$무기염을 첨가한 경우는 침강속도가 점차 빨라졌다.