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친환경 생분해성 고분자 복합막의 제조 기술

요약 본 기술은 생분해성 고분자 수지를 이용하여 복합막을 제조하는 방법을 제공합니다. 이 복합막은 기공 크기를 조절하여 정밀 여과막, 한외 여과막, 나노 여과막 등을 제조할 수 있습니다. 또한, 이 복합막은 생분해성이 우수하여 친환경적이며, 다양한 분야에 적용될 수 있어 제품의 다양성과 편의성을 높일 수 있습니다. 이를 통해 환경보호에 기여하며, 여과 및 분리 기술의 발전에도 기여할 것으로 기대됩니다.

기본 정보

특허명: 열유도상전이법에 의한 생분해성 고분자 복합막 제조용 도프액, 생분해성 고분자 복합막 및 이의 제조방법
대표 발명자: 김정 교수
출원번호: 10-2023-0077500

발명의 배경 및 필요성

기술의 배경

최근 환경 문제에 대한 우려 증가로 다양한 생활 용품 폐기물의 처리 및 재활용에 대한 연구가 활발히 진행됨
생분해성 고분자는 생물자원을 원료로 사용하는 고분자 재료로, 석유자원을 원료로 사용하는 석유계 고분자와 대비하여, 생분해성 폴리에스테르는 생물 또는 생화학 작용 중 또는 생물 환경 중에서 분해될 수 있음
생분해성 고분자만으로 구성된 복합막 제조에 대한 다양한 연구가 진행되었으나, 막의 기공 크기가 조절된 막 제조방법에는 한계가 있었음

기술의 필요성

본 발명은 생분해성 고분자 복합막 제조용 도프액 및 이를 이용한 생분해성 고분자 복합막을 제공하고자 함
빠른 시간 내에 분해됨으로써 친환경성을 향상시킬 수 있으면서, 기계적 물성, 내유성, 내수성 및 가공성을 향상시켜 제품 자체의 수명을 증가시켜 폐기물의 양을 줄이거나 재활용성을 향상시킬 수 있음
생분해성 고분자를 기저귀용 부직포, 마스크 필터, 수처리용 필터, 공기청정기용 필터 등과 같은 일회용 제품에 많이 적용하고 있으나, 기공 크기 1 이하의 막 제조에는 한계가 있음
따라서 본 발명은 열유도 상이전이법을 이용하여, 나노사이즈로 기공 크기가 조절된 생분해성 고분자 복합막을 제조하는 방법, 이에 사용되는 도프액 및 이를 이용하여 제조한 생분해성 고분자 복합막이 필요함

구현방법

기술의 원리

본 기술은 생분해성 고분자 수지를 포함하는 도프액을 이용하여 복합막을 제조하는 원리를 이용함
생분해성 고분자 수지는 PBS와 PBAT를 포함하고, 이를 NMP, PC, 알킬락테이트, 설포레인 등의 용매에 녹여 도프액을 제조함
이 도프액을 기판 위에 코팅하고, 물에 침지하여 복합막을 형성한 후 기판에서 분리하는 방식으로 복합막을 제조함

구체적인 구현 방법

도프액 제조 과정에서는 생분해성 고분자 수지를 용매에 투입하고, 녹는점 이상의 온도에서 교반하여 완전히 용해시킴
생분해성 고분자 복합막의 제조 방법은 도프액을 기판의 일면에 코팅하고, 코팅된 기판을 물에 침지하여 복합막을 형성하며, 이후 기판으로부터 복합막을 분리하는 과정을 포함함
PBS와 PBAT의 함량을 조절하여 복합막의 기공크기 및 기공율 등을 조절함

기술의 장점

생분해성 고분자 수지를 이용하여 복합막을 제조할 수 있으며, 이를 이용해 정밀 여과막, 한외 여과막, 나노 여과막 등을 제조할 수 있음
복합막의 기공크기가 1nm에서 300nm이며, 두께가 68에서 100일 때, 인장강도가 2.00에서 3.60 Mpa이고 변형률이 9.00에서 80.0%, 가스 평균 투과율이 1950에서 13,000 GPU임
생분해성 고분자 수지 내 PBS 함량이 10 중량% 미만일 경우, 복합막의 유연성이 떨어질 수 있으며, 40 중량%를 초과하면 기공 크기가 크게 형성되고 불균일하게 형성될 수 있지만, 적절한 함량 조절을 통해 최적의 조건을 만들 수 있음

발명의 활용 방안

제품과 서비스에의 적용

본 발명은 열유도상전이법을 이용한 생분해성 고분자 복합막 제조용 도프액과 이를 사용한 생분해성 고분자 복합막 제조방법에 관한 것임
도프액 조성 및 열유도상전이 조건을 조절하여, 복합막의 기공 크기를 조절할 수 있고, 이를 통해 생분해성이 우수한 친환경적인 고분자 복합막을 제공할 수 있음
이 복합막은 정밀여과막, 한외여과막 및/또는 나노여과막에 적용될 수 있음

산업 및 사회적 가치의 창출

생분해성 고분자 복합막의 평균 기공 크기가 10 ~ 30 nm일 경우, 멸균필터, 바이러스 분리막, 의약품 분리막, 단백질 농축막 등의 한외여과막으로 활용될 수 있음
생분해성 고분자 복합막의 평균 기공 크기가 30 ~ 300 nm일 경우, 배터리 세퍼레이터, 인공폐 분리막, 정수처리막, 멸균분리막 등의 정밀여과막으로 활용될 수 있음

기대효과

기술적 혁신

도프액 내 생분해성 고분자 수지 함량 조절을 통해 복합막의 기공 크기 및 기공율을 조절할 수 있음
생분해성 고분자 수지만으로 구성된, 우수한 기계적 물성을 가지는 복합막 제공이 가능함

사회적 가치

본 발명의 생분해성 고분자 복합막은 다양한 분야에 사용될 수 있어, 제품의 다양성과 편의성을 높일 수 있음
친환경적인 고분자 복합막으로 환경보호에도 기여함

장기적인 비전

다양한 분야에 적용 가능한 생분해성 고분자 복합막 제공을 통해, 여과 및 분리 기술의 발전에 기여할 것으로 기대됨

기술 SWOT 분석

Strengths

친환경성

생분해성 고분자를 이용하여 제조되는 복합막으로 환경에 미치는 영향이 적습니다.

다양한 활용 가능성

기공 크기를 조절하여 다양한 분야에서 활용이 가능합니다. (정밀 여과막, 한외 여과막, 나노 여과막 등)

고성능

생분해성 고분자 복합막의 기공 크기와 두께, 인장강도, 변형률, 가스 평균 투과율 등을 조절하여 고성능을 유지할 수 있습니다.

Weaknesses

제조 과정 복잡성

도프액 제조 과정에서 생분해성 고분자 수지를 용해시키고, 이를 기판에 코팅하여 복합막을 형성하는 등의 과정이 복잡합니다.

원료 조절의 어려움

PBS와 PBAT의 함량을 적절히 조절해야 하는데, 이 조절이 어려울 경우 복합막의 유연성이 떨어지거나 기공 크기가 불균일하게 형성될 수 있습니다.

Opportunities

환경 보호

생분해성 고분자 복합막은 환경 보호에 기여하며, 이는 현재 환경 문제에 대한 우려가 증가하고 있는 상황에서 큰 기회가 될 수 있습니다.

다양한 분야로의 확장

복합막의 기공 크기를 조절하여 다양한 분야에 적용할 수 있으므로, 새로운 시장을 개척할 가능성이 있습니다.

Threats

기술의 난이도

복합막의 제조 과정이 복잡하고, 원료의 조절이 어려운 점은 이 기술의 확산을 어렵게 만들 수 있습니다.

경쟁 기술의 발전

다른 기술들이 발전하면서, 이 기술의 경쟁력이 약화될 수 있습니다.

시장 동향

생분해성 폴리머 산업 동향

대표도면

기술이전 담당자 연락처

담당자명: 고소라 계장
부서: 기술사업화팀
전화번호: 032-835-9766
이메일: ksr@inu.ac.kr
인천대학교 산학협력단
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