Preparation and Characterization of PTMSP/PDMS-zeolite Composite Membranes for Gas Separation

기체분리를 위한 PTMSP/PDMS-zeolite 복합막의 제조 및 특성

In this study, PTMSP[poly(1-trimethylsilyl-1-propyne)]/PDMS[poly(dimethylsioxane)]-NaY zeolite and PTMSP/PDMS-NaA zeolite composite membranes were made to incorporate zeolite into PTMSP/PDMS graft copolymer in order to improve the selectivity and thermal stability, the drop of permeability by physical aging effect during long period of time for the PTMSP membrane. To investigate the physico-chemical characteristics of composite membranes, the analytical methods such as FT-IR, $^1H$-NMR, TGA, SEM, and GPC have been utilized. The gas permeability and selectivity properties of $H_2$ and $N_2$ were evaluated. The permeability of the PTMSP/PDMS-NaY zeolite and PTMSP/PDMS-NaA zeolite composite membranes than PTMSP/PDMS graft copolymer membrane increased, increased as zeolite content increased. On the contrary, the selectivity ($H_2/N_2$) of the composite membranes decreased as zeolite content increased. PTMSP/PDMS-NaA zeolite composite membrane showed better permeability and separation factor than PTMSP/PDMS-NaY zeolite composite membrane.

본 연구에서는 PTMSP[poly(1-trimethylsilyl-1-propyne)]의 기체투과에 대한 선택도와 열적 안정성, 시간에 따른 노화현상으로 인한 투과특성의 감소를 개선하기 위해서 PTMSP/PDMS[poly(dimethylsioxane)] graft copolymer에 zeolite를 삽입하여 PTMSP/PDMS-NaY zeolite 복합막과 PTMSP/PDMS-NaA zeolite 복합막을 제조하였다. 물리 화학적 특성을 FT-IR, $^1H$-NMR, TGA, SEM, GPC을 사용하여 조사하였고, $H_2$와 $N_2$ 기체에 대한 투과도와 선택도 성질을 고찰하였다. PTMSP/PDMS-NaY zeolite 복합막과 PTMSP/PDMS-NaA zeolite 복합막 $H_2$와 $N_2$ 투과도는 PTMSP/PDMS graft copolymer 단일막보다 증가하였고, zeolite 함량이 증가함에 따라 증가하였다. 반면에 선택도($H_2/N_2$)는 zeolite 함량이 증가함에 따라 감소하였다. PTMSP/PDMS-NaA zeolite 복합막은 PTMSP/PDMS-NaY zeolite 복합막보다 높은 투과도와 선택도를 보였다.