Abstract
The permeation properties of $O_2\;and\;N_2$ were measured for bromobisphenol A polysulfone(BPSf), bisphenol A trimethylsilylated polysulfone(TMSPSf) and their blend membrane to investigate the structure-properties relationships. BPSf shows relatively high permselectivity. It can be explained that the strong polarity of bromine in BPSf increases chain packing ability. In this case the distance of polymer chains is reduced by increasing of interchain interaction by induced dipole. TMSPSf shows relatively high permeability. The higher value of permeability coefficients for TMSPSf is due to the substitution of very bulky trimethylsilyl groups. The replacement of phenyl hydrogens of bisphenol A polysulfone(PSf) with trimethylsilyl groups results in higher fractional free volume(FFV). In this work, taking into account the complimentary features of BPSf and TMSPSf, BPSf/TMSPSf blend was prepared and the compatibility in mixing are examined. The BPSf/TMSPSf blend shows higher permeability than commercial PSf, with minimum loss of selectivity. The miscibility of the BPSf/TMSPSf blend is confirmed by the single glass transition temperature.
Poylsulfone의 phenyl 고리에 각각 -Br과 $-Si(CH_{3})_{3}$ 기능기를 치환시킨 BPSf와 TMSPSf을 합성하고, BPSf막, TMSPSf막 그리고 BPSf/TMSPSf 블렌드막에 대한 $O_{2}$와 $N_{2}$의 투과특성을 조사 $\cdot$ 비교하였다. BPSf막은 PSf막에 비해 높은 이상분리인자를 보였는데, 이는 유도 쌍극자에 의한 사슬간의 극성 상호작용 때문에 사슬간의 인력이 증가하고 따라서 사슬간의 거리가 감소하기 때문이라고 설명할 수 있다. 반면 TMSPSf막의 경우 부피가 큰 $-Si(CH_{3})_{3}$ 의 치환으로 인해 자유부피가 커져 PSf 보다 높은 투과도 계수를 나타내었다. 이러한 상반된 경향을 보이는 BPSf와 TMSPSf을 블렌드하여 제조한 BPSf/TMSPSf막의 경우 PSf보다 이상분리인자는 약간 감소한 반면 높은 투과도 계수를 나타내었다. 고분자의 구조와 투과 특성과의 상관관계를 밝히기 위해 고분자의 자유부피와 투과도 계수를 플로트한 결과, 투과도 계수가 자유부피에 잘 연관됨을 알 수 있었으며, 특히 specific free volme(SFV)과의 연관성이 보다 우수함을 알 수 있었다.
(Dept. of Chemical Engineering, Korea University)