내오염 특화 패턴 구조를 가지는 박막 복합체 분리막의 제조 공정
Thin Film Composite Membranes with Surface Pattern Structures for Excellent Antifouling Resistance
특허 요약
본 발명은 내오염 특화 패턴 구조를 가지는 지지체를 이용한 박막 복합체 분리막 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 내오염성이 극대화된 박막 복합체 분리막을 제공할 수 있다.
청구항
번호청구항
1

지지체; 및 상기 지지체 상에 형성된 선택층을 포함하며,상기 선택층과 접하는 지지체의 표면에는 패턴이 형성되어 있으며, 상기 지지체의 표면에 형성된 패턴의 구조는 샤크렛(sharklet)이고,상기 지지체 및 선택층 사이에 형성된 중간층을 추가로 포함하는 박막 복합체 분리막.

2

제 1 항에 있어서,지지체는 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리염화비닐(Polyvinyl Chloride), 폴리스티렌(Polystyrene), 폴리아미드(Polyamide), 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene), 폴리아크릴로니트릴(Polyacrylonitrile), 폴리이미드(Polyimide), 폴리아미드이미드 (polyamideimide), 폴리설폰(Polysulfone), 폴리이서설폰(Polyethersulfone) 및 폴리비닐리덴 플루오라이드(Polyvinyliden Fluoride)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 수지로부터 형성되는 박막 복합체 분리막.

3

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4

제 1 항에 있어서,지지체의 기공 크기는 1 내지 100 nm인 박막 복합체 분리막.

5

제 1 항에 있어서, 지지체는 친수화 처리된 것인 박막 복합체 분리막.

6

삭제

7

제 1 항에 있어서, 선택층은 가교 또는 비가교된 폴리아마이드(polyamide), 폴리피페라진-아마이드(polypiperazine-amide), 폴리에스테르(polyester), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리바이닐알코올(polyvinyl alcohol), 폴리이미드(polyimide) 또는 폴리이터이미드(polyetherimide)이거나, 전 방향족(fully aromatic) 화합물, 부분 방향족(semi-aromatic) 화합물 또는 전 지방족(fully aliphatic) 화합물을 포함하는 박막 복합체 분리막.

8

제 1 항에 있어서,나노필트레이션(nanofiltration, NF), 정삼투(forward osmosis, FO), 가압식 정삼투(pressure assisted osmosis, PAO), 압력지연삼투(pressure-retarded osmosis, PRO) 또는 역삼투(reverse osmosis, RO) 공정에 사용되는 박막 복합체 분리막.

9

(A) 표면에 패턴이 형성된 패턴 지지체를 제조하는 단계; 및(B) 상기 패턴 지지체 상에 선택층을 형성하는 단계를 포함하며,상기 패턴 지지체 상에 선택층을 형성하기 전에, 상기 패턴 지지체 상에 중간층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 제 1 항에 따른 박막 복합체 분리막의 제조 방법.

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제 9 항에 있어서,단계 (A)는 일 표면에 음각의 패턴을 가지는 몰드에 지지체 원료 수지를 캐스팅하는 단계;상기 지지체 원료 수지 상에 부직포를 덮어 몰드-원료 수지-부직포의 복합체를 제조하는 단계; 상기 복합체를 비용매에 넣고 상전이시키는 단계; 및 상기 상전이된 복합체에서 몰드를 제거하여 패턴 지지체를 얻는 단계를 포함하는 박막 복합체 분리막의 제조 방법.

11

제 9 항에 있어서,패턴 지지체 상에 선택층을 형성하기 전에, 상기 패턴 지지체를 친수화 처리하는 단계를 추가로 포함하는 박막 복합체 분리막의 제조 방법.

12

제 11 항에 있어서,친수화 처리는 화학적 산화, 플라즈마, UV 산화, 단원자층 증착(atomic layer deposition, ALD), 화학기상 증착(chemical vapor deposition, CVD), 무기물 코팅 또는 고분자 코팅 처리인 박막 복합체 분리막의 제조 방법.

13

제 9 항에 있어서,중간층은 딥코팅법, 스프레이코팅법, 스핀코팅법, 계면중합법 또는 층상조립(layer-by-layer)법을 통해 형성하는 박막 복합체 분리막의 제조 방법.

14

제 9 항에 있어서,선택층은 계면중합법, 딥코팅법, 스프레이코팅법, 스핀코팅법, 한계계면중합법 또는 층상조립(layer-by-layer)법을 통해 형성하는 박막 복합체 분리막의 제조 방법.

15

제 9 항에 있어서, 선택층은 패턴 지지체 상에 제 1 유기단량체를 포함하는 제 1 용액을 함침 또는 도포하는 단계;패턴 지지체 상의 제 1 유기단량체의 함량을 조절하는 단계; 제 2 유기단량체를 포함하는 제 2 용액을 함침 또는 도포하는 단계;상기 제 1 용액 및 제 2 용액에 각각 용해되어 있는 제 1 유기단량체와 제 2 유기단량체 간의 계면중합을 통해 선택층을 형성하는 단계; 및 잔류 제 2 유기단량체를 제거하는 단계를 포함하는 박막 복합체 분리막의 제조 방법.

16

제 15 항에 있어서, 제 1 유기단량체는 m-페닐렌 디아민(m-phenylene diamine, MPD), o-페닐렌 디아민(o-phenylene diamine, OPD), p-페닐렌 디아민(p-phenylene diamine, PPD), 피페라진(piperazine), m-자일렌 디아민(m-xylenediamine, MXDA), 에틸렌 디아민(ethylenediamine), 트리메틸렌디아민(trimethylenediamine), 헥사메틸렌 디아민(haxamethylenediamine), 디에틸렌 트리아민(diethylene triamine, DETA), 트리에틸렌 테트라민(triethylene tetramine, TETA), 메탄 디아민(methane diamine, MDA), 이소포론디아민(isophoroediamine, IPDA), 트리에탄올아민(triethanolamine), 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine), 메틸 디에탄올아민(methyl diethanolamine), 하이드록시알킬아민(hydroxyakylamine), 하이드로퀴논(hydroquinone), 레소시놀(resorcinol), 카테콜(catechol), 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 글리세린(glycerine), 폴리바이닐알코올(polyvinyl alcohol), 4,4'-비페놀(4,4'-biphenol), 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(methylene diphenyl diisocyanate), m-페닐렌 디이소시아네이트(m-phenylene diisocyanate), p-페닐렌 디이소시아네이트(p-phenylene diisocyanate) 및 톨루엔 디이소시아네이트(toluene diisocyanate)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상인 박막 복합체 분리막의 제조 방법.

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제 15 항에 있어서, 제 1 용액의 용매는 물, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 이소프로판올, 에틸아세테이트, 아세톤, 클로로포름, 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran, THF), 디메틸설폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO), 디메틸포름아마이드(dimethylformamide, DMF) 및 N-메틸-2-피롤리디온(N-methyl-2-pyrrolidone, NMP)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상인 박막 복합체 분리막의 제조 방법.

18

제 17 항에 있어서, 제 1 용액은 이온성 또는 비이온성 계면활성제를 추가로 포함하는 박막 복합체 분리막의 제조 방법.

19

제 15 항에 있어서, 제 2 유기단량체는 트리메조일 클로라이드(trimesoyl chloride, TMC), 테레프탈로일 클로라이드(terephthaloyl chloride), 이소프탈로일 클로라이드(isophthaloyl chloride), 시클로헥산-1,3,5-트리카보닐 클로라이드(cyclohexane-1,3,5-tricarbonyl chloride), 5-이소시아네이토이소프탈로일 클로라이드(5-isocyanato-isophthaloyl chloride), 시아누릭 클로라이드(cyanuric chloride), 트리멜리토일 클로라이드(trimellitoyl chloride), 포스포릴 클로라이드(phosphoryl chloride) 및 글루타알데하이드(gluraraldehyde)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상인 박막 복합체 분리막의 제조 방법.

20

제 15 항에 있어서, 제 2 용액의 용매는 n-헥산, 펜탄, 사이클로헥산, 헵탄, 옥탄, 사염화탄소, 벤젠, 자일렌, 톨루엔, 클로로폼, 테트라하이드로퓨란 및 아이소파라핀으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상인 박막 복합체 분리막의 제조 방법.