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HWAHAK KONGHAK, Vol.35, No.1, 110-115, February, 1997
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폴리이미드 막의 기체투과특성에 미치는 플라즈마 처리의 영향
Effects of Plasma Treatment on Gas Permeation Properties of Polyimide Membrane
김태욱, 박노춘, 정성택, 남세종
초록
합성하여 제조한 6FDA-p-TeMPD 폴리이미드 막표면에 Ar 및 CF4 플라즈마 처리와 C3F6 플라즈마 중합 처리하여 기체 투과 특성에 미치는 초기압력, 방전전력, 기체유속과 처리시간의 영향을 조사하고 기체 선택성이 최고가 되는 조건을 찾았다. XPS 스펙트라에 의하면 Ar 플라즈마는 폴리이미드의 탄소 일부를 ablation시키고 불소를 재배치 가교시키는 것으로 판단되었다. 플라즈마 초기압력 0.12torr, 방전전력 100W, Ar 유속 4.7sccm, 처리시간 10분의 조건에서 산소 투과계수 67barrer에 산소/질소의 최고 선택도 4.2를 얻을 수 있었다. CF4의 경우 플라즈마 조건이 기체투과에 미치는 영향은 Ar 플라즈마의 경우와 비슷하나 Ar 플라즈마만큼 선택도를 증가시킬 수 없었다. C3F6 플라즈마 중합처리의 경우에는 방전전력과 단량체의 유속이 선택도에 가장 민감한 영향을 끼쳤다. 플라즈마 조작 조건으로 초기압력 0.12torr, 방전전력 60W, 단량체 유속 2.5sccm에서 10분간 처리하였을 때 산소 투과계수 50barrer에 최고 산소/질소 선택도 5.0에 도달할 수 있었다.
The surface of 6FDA-p-TeMPD polyimide, which was synthesized by chemical imidization, was modified by plasma treatment using Ar, CF4 and C3F6. The effects of plasma conditions such as initial pressure, discharge power, gas flow rate and treatment time on gas permeation properties of the modified membrane were investigated in detail. The XPS spectra showed that the surface of the Ar plasma-treated membrane was fairly different from that of untreated membrane due to the ablation of carbon moieties and the reorientation of fluorine moieties in the polymer surface. The O2/N2 selectivity and the O2 permeability were 4.2 and 67barrer, respectively, under the conditions of 0.12torr initial pressure, 100W discharge power, 4.7sccm Ar flow and 10min treatment time. The effects of the CF4 plasma treatment on the gas permeation properties of the membrane exhibited the similar tendency to those of Ar plasma-treated membrane. The selectivity of the CF4 plasma-treated membrane, however, was smaller than that of Ar plasma-treated membrane. In the case of C3F6 plasma polymerization treatment, the O2/N2 selectivity and the O2 permeability of the film were influenced mostly by discharge power and monomer flow rate, and reached 5.0 and 50barrer, respectively, under the conditions of 0.12torr initial pressure, 60W discharge power, 2.5sccm monomer flow rate and 10min treatment time.
Keywords:Polyimide Membrane;Plasma Treatment;Oxygen-Nitrogen Permeation;6FDA-p-TeMPD Membrane Modification
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