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불소를 함유하는 유리질 고분자 매트릭스 및 사다리형 폴리실세스퀴옥산을 포함하고, 불소 함유 유리질 고분자가 방향족 카르복실산 이무수물(aromatic carboxylic dianhydride)과 방향족 디아민(aromatic diamine)을 축합 반응시켜 얻어지는 불소 함유 폴리이미드(polyimide)이며, 200~400 μm의 외경과 100~200 μm의 내경을 갖는, 100 nm 내지 3 μm 평균 두께의 선택층을 포함하는 하이브리드 탄소 분자체 중공사막 제조용, 하이브리드 고분자 중공사막
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제1항에 있어서, 방향족 카르복실산 이무수물이 아래 화학식 1로 나타내는 구조를 갖는 4,4'-(헥사플루오로이소프로필리덴)디프탈산 이무수물(4,4'-(hexafluoroisopropylidene)diphthalic anhydride; 6FDA)인 것을 특징으로 하는 하이브리드 고분자 중공사막:[화학식 1]
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제1항에 있어서, 방향족 디아민이 아래 화학식 2(a)로 나타내는 구조를 갖는 2,4,6-트리메틸-1,3-디아미노벤젠(2,4,6-trimethyl-1,3-diaminobenzene; DAM), 화학식 2(b)로 나타내는 구조를 갖는 3,5-디아미노벤조산(3,5-diaminobenzoic acid; DABA), 화학식 2(c)로 나타내는 구조를 갖는 1,4-페닐렌디아민(1,4-phenylenediamine; p-PDA), 화학식 2(d)로 나타내는 구조를 갖는 1,3-페닐렌디아민(1,3-phenylenediamine; m-PDA), 화학식 2(e)로 나타내는 구조를 갖는 2,3,5,6-테트라메틸-p-페닐렌디아민(2,3,5,6-tetramethyl-p-phenylenediamine; Durene) 및 그 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 고분자 중공사막:[화학식 2]
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제1항에 있어서, 불소 함유 폴리이미드가 아래 화학식 3으로 표시되는 반복 단위를 갖는 6FDA계 폴리이미드(4,4'-(hexafluoroisopropylidene)diphthalic anhydride-based polyimide)인 것을 특징으로 하는 하이브리드 고분자 중공사막:[화학식 3]위 화학식 3에서, R은 불소를 함유하거나 함유하지 않는 C1~20의 지방족 알킬; 일환(monocyclic ring), 이환(dicyclic ring), 헤테로환(heterocyclic ring) 또는 다환(multicyclic)을 포함하는 지환족 알킬; 또는 방향족환(aromatic ring)을 포함하는 탄소 화합물이다
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제5항에 있어서, 6FDA계 폴리이미드가 6FDA-DAM, 6FDA-mPDA, 6FDA-DABA, 6FDA-DETDA, 6FDA:BPDA(1:1) 6FDA-1,5-ND:ODA(1:1), 6FDA-DETDA:DABA(3:2), 6FDA-mPDA:DAM(3:2), 6FDA-DAM:DABA(3:2) 및 6FDA-mPDA:DABA(3:2)로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나이며, 괄호 안의 비율은 각 고분자 성분의 몰비인 것을 특징으로 하는 하이브리드 고분자 중공사막
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제6항에 있어서, 6FDA계 폴리이미드가 아래 화학식 3a로 표시되는 6FDA-DAM:DABA(3:2)인 것을 특징으로 하는 하이브리드 고분자 중공사막:[화학식 3a]위 화학식 3a에서, n은 102 내지 104에서 선택되는 정수이다
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제1항에 있어서, 사다리형 폴리실세스퀴옥산이 아래 화학식 4의 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 하이브리드 고분자 중공사막:[화학식 4]위 화학식 4에서, R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 방향족 페닐, 헤테로(hetero) 방향족 페닐, 지방족 알킬, 고리형 지방족 알킬, 비닐, 아릴, 메타크릴레이트, 아크릴레이트, 및 에폭시로 구성되는 군으로부터 선택되는 유기 관능기이고, n, m 및 l은 각각 0 내지 100에서 선택되는 정수이다
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제8항에 있어서, 사다리형 폴리실세스퀴옥산이 사다리형 폴리(페닐-코-메타크릴록시프로필)실세스퀴옥산(ladder-structured poly(phenyl-co-methacryloxypropyl)silsesquioxane), 사다리형 폴리(페닐-코-글리시독시프로필)실세스퀴옥산(ladder-structured poly(phenyl-co-glycidoxypropyl)silsesquioxane), 사다리형 폴리(페닐-코-피리딜에틸) 실세스퀴옥산(ladder-structured poly(phenyl-co-pyridylethyl)silsesquioxane), 사다리형 폴리(사이클로헥실-코-피리딜에틸)실세스퀴옥산(ladder-structured poly(cyclohexyl-co-pyridylethyl)silsesquioxane), 사다리형 폴리(사이클로헥실-코-페닐-코-피리딜에틸)실세스퀴옥산(ladder-structured poly(cyclohexyl-co-phenyl-co-pyridylethyl)silsesquioxane) 및 그 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 고분자 중공사막
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제9항에 있어서, 사다리형 폴리실세스퀴옥산이 아래 화학식 4a로 표시되는 구조를 갖는 사다리형 폴리(페닐-코-메타크릴록시프로필)실세스퀴옥산(LPMA64), 아래 화학식 4b로 표시되는 구조를 갖는 사다리형 폴리(페닐-코-글리시독시프로필)실세스퀴옥산(LPG64), 아래 화학식 4c로 표시되는 구조를 갖는 사다리형 폴리(페닐-코-피리딜에틸)실세스퀴옥산(LPPyr64), 아래 화학식 4d로 표시되는 사다리형 폴리(사이클로헥실-코-피리딜에틸)실세스퀴옥산(LCPyr64) 및 아래 화학식 4e로 표시되는 사다리형 폴리(사이클로헥실-코-페닐-코-피리딜에틸)실세스퀴옥산(LCPPyr334)로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 하이브리드 고분자 중공사막:[화학식 4a][화학식 4b][화학식 4c][화학식 4d][화학식 4e]
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제1항에 있어서, 불소 함유 유리질 고분자와 사다리형 폴리실세스퀴옥산을 0
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(1) 불소를 함유하는 유리질 고분자 및 사다리형 폴리실세스퀴옥산을 유기 용매에 용해시켜 고분자 용액을 얻는 단계; (2) 고분자 용액과 보어 유체를 방사구를 통해 방사시켜 고분자 중공사막을 형성하는 단계; (3) 고분자 중공사막을 냉각 매질로 냉각시키는 단계; 및 (4) 고분자 중공사막을 권취하는 단계를 포함하고, 불소 함유 유리질 고분자가 방향족 카르복실산 이무수물(aromatic carboxylic dianhydride)과 방향족 디아민(aromatic diamine)을 축합 반응시켜 얻어지는 불소 함유 폴리이미드(polyimide)이며, 200~400 μm의 외경과 100~200 μm의 내경을 갖는, 100 nm 내지 3 μm 평균 두께의 선택층을 포함하는 하이브리드 탄소 분자체 중공사막 제조용, 하이브리드 고분자 중공사막의 제조방법
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제12항에 있어서, 단계 (1)의 유기 용매가 N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone; NMP), 디메틸포름아미드(dimethylformamide; DMF), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran; THF), 메틸렌 클로라이드(methylene chloride; MC), 디메틸 설폭사이드(dimethyl sulfoxide; DMSO) 및 그 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 고분자 중공사막의 제조방법
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제12항에 있어서, 단계 (2)의 보어 유체가 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)과 물의 혼합물인 것을 특징으로 하는 하이브리드 고분자 중공사막의 제조방법
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제12항에 있어서, 단계 (3)의 냉각 매질이 탈이온수인 것을 특징으로 하는 하이브리드 고분자 중공사막의 제조방법
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불소를 함유하는 유리질 고분자 매트릭스 및 사다리형 폴리실세스퀴옥산을 포함하는 제1항 및 제3항 내지 제11항 중 어느 한 항의 하이브리드 고분자 중공사막의 탄화물을 포함하고, 불소 함유 유리질 고분자가 방향족 카르복실산 이무수물(aromatic carboxylic dianhydride)과 방향족 디아민(aromatic diamine)을 축합 반응시켜 얻어지는 불소 함유 폴리이미드(polyimide)이며, 100~300 μm의 외경과 75~150 μm의 내경 및 100 nm 내지 3 μm 평균 두께의 선택층을 갖는 것을 특징으로 하는 하이브리드 탄소 분자체 중공사막
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제16항에 있어서, 평균 크기가 1 Å 이상 7 Å 미만인 초미세 기공(ultramicropore) 및 평균 크기가 7~20 Å인 미세 기공(micropore)을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 탄소 분자체 중공사막
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제18항에 있어서, 초미세 기공과 미세 기공이 0
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제16항에 있어서, 폴리(디메틸실록산)(PDMS)로 코팅된 것을 특징으로 하는 하이브리드 탄소 분자체 중공사막
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(1) 불소를 함유하는 유리질 고분자 및 사다리형 폴리실세스퀴옥산을 유기 용매에 용해시켜 고분자 용액을 얻는 단계; (2) 고분자 용액과 보어 유체를 방사구를 통해 방사시켜 고분자 중공사막을 형성하는 단계; (3) 고분자 중공사막을 냉각 매질로 냉각시키는 단계; (4) 고분자 중공사막을 권취하는 단계; 및 (5) 고분자 중공사막을 500~800℃의 온도에서 열분해시키는 단계를 포함하고, 불소 함유 유리질 고분자가 방향족 카르복실산 이무수물(aromatic carboxylic dianhydride)과 방향족 디아민(aromatic diamine)을 축합 반응시켜 얻어지는 불소 함유 폴리이미드(polyimide)이며, 100~300 μm의 외경과 75~150 μm의 내경 및 100 nm 내지 3 μm 평균 두께의 선택층을 갖는 하이브리드 탄소 분자체 중공사막의 제조방법
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제21항에 있어서, 하이브리드 탄소 분자체를 폴리(디메틸실록산)(PDMS)로 코팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 탄소 분자체 중공사막의 제조방법
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