• Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
• /
• 2001.11a
• /
• pp.96-99
• /
• 2001

• Membrane Journal
• /
• v.24 no.2
• /
• pp.158-166
• /
• 2014

In this research, microporous and bicontinuous poly vinylidene fluoride(PVDF) hollow fiber membranes were prepared via hybrid process of the thermally induced phase separation (TIPS) and stretching method. The mechanism of the membrane preparation is based on liquid-liquid phase separation. The final membranes have characteristic structures which have both bicontinuous and fibrillar morphology by applying the stretching method. They showed quite different structure when compared with the spherulitic or nodular structure from S/L TIPS and bicontinuous structure from L/L TIPS. At first, PVDF hollow fiber precursors were prepared via TIPS method using various kind of diluent mixtures. We used gamma-butyrolacton, dimethyl phthalate (DMP), diethyl phthalate (DEP), dibutyl phthalate (DBP) as diluents. We could make hollow fiber membranes which had porous outer surface or dense outer surface by controling the parameters such as cooling conditions, PVDF concentration and the ratio of diluent mixtures. Finally, these hollow fiber were stretched at room temperature and diluents were extracted by ethanol. Effects of the stretching ratio on the membrane morphology were investigated using scanning electron microscope (SEM), and its effects on water flux, porosity, pore size, roughness and tensile strength were examined.

• Membrane Journal
• /
• v.27 no.4
• /
• pp.350-357
• /
• 2017

In this study, we used TIPS (thermally induced phase separation) for the application of water treatment membrane, and observed the change in morphology of separation membrane due to the change of solidification temperature and heat capacity. For manufactured membrane, PVDF and silica with excellent mechanical properties and chemical resistance were used, and DOP (dioctyl phthalate), DBP (dibutyl phthalate) were used as the diluent. Using the SEM (scanning electron microscope), the morphology of each different coagulation solutions of heat capacity change was observed. As the heat capacity increased, the crystallization rate of PVDF was decreased and showed large pore. In contrast, It also confirmed that the smaller heat capacity, the faster the crystallization rate and make smaller pores.

• Membrane Journal
• /
• v.34 no.4
• /
• pp.216-223
• /
• 2024

In comparison to commonly employed polypropylene (PP) material, polymethylpentene (PMP) exhibits low surface energy and reduced crystallinity, allowing fabrication of asymmetric membranes with a dense skin layer. However, its higher melting point poses significant challenges with respect to polymer processability. In this work, we utilized the N-TIPS method, which combines the advantages of non-solvent induced phase separation (NIPS) and thermally induced phase separation (TIPS), to fabricate PMP membranes. Cyclohexane was employed as the solvent for preparing the PMP dope solution, while water, ethanol (EtOH), and isopropanol (IPA) were used as nonsolvents. When cyclohexane-immiscible water was used as the nonsolvent, the resulting membrane exhibited TIPS morphology with unifrom pore structure but lacked suface uniformity. In contrast, when cyclohexane-miscible alcohols (EtOH, IPA) were employed, the membranes displayed NIPS morphology with a dense skin layer with higher mechanical strength. Furthermore, the effect of polyethylene glycol (PEG) as a pore forming agent was investigated to better control the surface pore size.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• v.54 no.1
• /
• pp.57-63
• /
• 2016

Thermally induced phase separation (TIPS) and nonsolvent induced phase separation (NIPS) were simultaneously induced for the preparation of flat PVDF membranes. N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) was used as a solvent and dibutyl-phthlate (DBP) was used as a diluent for PVDF. When PVDF was melt blended with NMP and DBP, crystallization temperature was lowered for TIPS and unstable region was expanded for NIPS. Ratio of solvent to diluent changed the phase separation mechanism to obtain the various membrane structures. Contact mode of dope solution with nonsolvent determined the dominant phase separation behavior. Since heat transfer rate was greater than mass transfer rate, surface structure was formed by NIPS and inner structure was by TIPS. Quenching temperature of dope solution also affected the phase separation mechanism and phase separation rate to result in the variation of structure.

• Polymer Science and Technology
• /
• v.2 no.5
• /
• pp.355-362
• /
• 1991

• Membrane Journal
• /
• v.27 no.2
• /
• pp.189-198
• /
• 2017

In this study, we used thermally induced phase separation (TIPS) to produce water treatment membrane and poly(vinylidene fluoride) (PVDF), silica with excellent mechanical properties and chemical resistance to evaluate characterization of the membrane. The diluents used for the characterization were dioctyl phthalate (DOP) and dibutyl phthalate (DBP). We observed the crystallization temperature, cloud point and SEM images to see the manufacture conditions according to the ratio of PVDF and silica. The crystallization temperature and cloud point increased with the contents of silica. Through the phase diagram drawn from these results, the conditions for the preparation of the membrane confirmed.

• Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
• /
• 1996.10a
• /
• pp.75-76
• /
• 1996

다공성 고분자 분리막을 제조하는 방법으로 기존의 용매교환법을 대신하여 내용매성, 내약품성 및 내열성이 매우 뛰어난 고분자를 소재로하여 다공성 고분자막을 만드는 열유도 상분리법(Thermally Induced Phase Separation, TIPS)이 개발되었다. TIPS공정에서는 주로 고분자/희석제 system의 열역학적인 불안정성에 의하여 polymer-rich phase와 polymer-lean phase로 상이 분리되는 liquid-liquid phase separation과 결정성 고분자의 결정화에 의한 solid-liquid phase separation을 주로 상분리 mechanism으로 사용하고 있다. 따라서 위에 언급된 TIPS 이론에 근거한 melt spinning 공정에 의하여 PP 중공사막을 제조하였는데 wet spinning 공정에 의한 용매 교환법에 비해 비교적 공정이 단순하고 다공도를 조건하기가 용이하며 구조 및 성능면에서도 높은 재현성을 가지고 있다. 또한 우수한 소재임에도 불구하고 절절한 용매의 부재로 용매교환법에서 사용할 수 없었던 폴리올레핀계, 나일론계, 방향족출합계 고분자를 사용할 수 있게 되어 소재의 폭이 넓어졌다는데에 가장 큰 장점이 있다. 본 연구에서는 PP중공사막을 제조하기 위하여 먼저 용융 방사장치를 제작하였고 melt spinning 공정에 의해 막을 제조하는데 적합한 방사조건들을 확립한 후 결정된 방사조건에 의해 얻어진 PP 중공사막의 구조 및 성능에 영향을 미치는 인자들에 관하여 조사하였다.

• Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
• /
• 1998.10a
• /
• pp.109-111
• /
• 1998

TIPS 공정에 의한 고분자막 제조기술은 기존의 적정용매가 없어서 분리막 소재로 상용할 수 없었던 결정성 고분자 및 고강도 엔지니어링 플라스틱 등에 대하여 소재의 폭을 넓힐 수 있고 적정 희석제와의 혼합으로 고분자 소재의 용융점을 강화 시킬 수 있어 가공온도의 제약을 어느정도 해결할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 또한 TIPS 공정에 의해 제조되는 고분자 matrix, 혹은 고분자 막의 미세구조는 선택된 고분자와 희석제의 종류 및 상분리 mechanism에 따라 크게 달라지므로 이들 제조 변수의 적절한 조절을 할 수 있다. 본 연구에서는 열유도 상분리 공정과 연신공정을 통해 몇가지 제조변수를 조절하여 미세다공성 중공사막을 제조하였다. 고분자-희석제 용융액의 melt viscosity를 변화시켜 보았고, 희석제의 추출 후 열처리를 하여 이에 따른 영향을 알아보았다. 상분리 속도가 막의 구조 및 성능에 미치는 영향을 알아보기 위해 coagulation bath temperature를 변화시켜 보았으며, 몇가지 종류의 coagulant를 사용하여 막을 제조한 후 성능을 측정해 보았다. 또한 기존의 상업용 막과 성능 및 구조를 비교하여 보았다.

• Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
• /
• 1991.04a
• /
• pp.1-4
• /
• 1991

고분자와 희석제 간의 interaction은 phase diagram의 형태로 결정하고 상분리 mechanism은 phase diagram에 의해 설명된다. Thermodynamic interaction이 TIPS 분리막의 구조에 미치는 영향을 조사하기 위하여 PP/C20alkane, PP/C20acid, PP/TA 3가지 system을 선택하였다. 200$^{\circ}$C에서 25 $^{\circ}$C로의 급냉과 분당 10 $^{\circ}$C의 냉각조건을 적용하였다. 각 phase diagram의 형태와 냉각조건에 따라 상분리 mechanism이 달라져서 서론에서 언급한 바와 같이 각기 특유의 구조를 갖게됨을 확인하였다. 같은 종류의 희석제의 chain length가 분리막의 구조에 미치는 영향을 조사하였다. 희석제의 chain length에 따라 결정화 온도가 달라지며 PP와의 결정화 속도 차이에 의하여 구조가 다양하게 변화되었다. 또한 가 희석제의 확산계수의 차이에 의하여 PP 결정화 시 희석제의 외부 방출 정도가 달라 이에 의한 구조의 차이도 관찰되었다. TIPS 공정에서 용액의 조성이 분리막의 구조에 미치는 영향을 조사하였는데, 조성에 의한 nucleation density의 차이에 따라 PP spherulite의 충돌 (impingment)등이 구조에 영향을 미쳤으며 porosity도 변화하였다. 또한 PP/TA system에서는 조성에 따라 상분리 mechanism이 달라져 현격한 구조의 차이를 보였다. 또한 냉각 속도에 따라 PP spherulitic structure가 변화함을 확인하였고, PP 결정화에 따른 희석제의 방출에 의하여 interspherulitic과 intraspherulitic pore를 갖는 2중 구조를 갖게 됨을 알 수 있다.