Two series of membranes of various degree of hydration have been prepared by postcrosslinking highly syndiotactic and isotactic poly 2-hydroxyethyl methacrylate, P(HEMA) with various amounts of hexamethylene diisocyanate(HMDIC). The equilibrium water content, the partition coefficient and the permeability of the model solutes such as urea, acetamide, NaCl, 2-propanol, and iso-butanol for these membranes were measured. In addition, differential scanning calorimetry(DSC) study for the membranes was performed.
The membranes of the isotactic precursor are more hydrated at 25℃ compared to the ones of its syndiotactic counterpart. This may be due to the more hydrophobic nature of syndiotactic P (HEMA).
The partition coefficient data show that the solutes of urea, acetamide, and NaCl are partitioned only into the water containing region, whereas the alcohol solutes are preferentially sorbed on to polymer matrix.
The permselectivity data of urea to NaCl reveal that the permselectivity of crosslinked isotactic P (HEMA), (ISO) membranes increases as the amount of HMDIC is increased from 2.5 to 10 mole %, while the trend is reversed for crosslinked syndiotactic P (HEMA), (SYN) membranes.
The apparent diffusivity order of urea, acetamide, and NaCl is not the same in those two characteristic membranes: the order is $urea > NaCl > acetamide$ for highly crosslinked ISO membranes, and $NaCl>urea>acetamide$ for all SYN membranes, which was compared with the free diffusion data in aqueous solution and interpreted in terms of the water structural orderliness within membranes.
The temperature dependence of permeability through uncrosslinked highly syndiotactic P(HEMA) membrane is also reported for highly polar organic solutes such as ureas, methyl substituted ureas and amides, and for NaCl and $Na_2SO_4$. The membranes used was equilibrated in distilled water at each temperature before measurements.
From the linear correlationship between the excess heat capacities, $ΦC}_p^o$ (excess) in aqueous solution at infinite dilution and the permeability parameter, $PM^{1/3}$, it is found that the water structure perturbing capability of the polar organic solutes is a controlling factor in the permeation mechanism at relatively low temperature where P (HEMA) membrane has higher water content and more structured water. In addition, it is found that the poor separation for urea of cellulose acetate membrane in the reverse osmosis practice is due to the higher water structure breaking capability of urea.
입체규칙성이 각기 다른 폴리머 즉 신디오택틱과 아이소택틱폴리 2-히드록시에틸 메타크릴레이트를 가교제 헥사메틸렌 디아이소시아네이트의 양을 변화시켜가며 후 가교 시킴으로써 여러정도 수화된 두 유형의 수화겔막을 만들었다. 평형 물 함량, 또 요소, 아세트아마이드, 염화나트륨, 이소프로파놀, 이소부타놀등의 용질에 대한 분배게수와 투과도를 이 막들 에 대해 측정했다. 부가적으로 합성한 막들에 대한 시차주사 열분석도 시행했다.
섭씨 25도 에서 아이소택틱막이 신디오택틱막보다도 수화정도 가 큰데 이것은 신디오택틱폴리머가 소수성이 더 크기 때문인것으로 생각된다.
분배계수 결과에 의하면 요소, 아세트 아마이드, 염화나트륨등과 같은 용질은 물을 포함하는 영역만으로 분배되는 반면 알콜용질은 폴리머모체에 우선적으로 흡착된다는 것을 알수있다.
아이소택틱막의 경우에 요소의 염화나트륨에 대한 투과선택성이 가교제를 증가시킴 에 따라 증가하나 신디오택틱막의 경우에는 그 역으로 감소한다.
요소, 아세트 아마이드, 염화나트륨 용질의 이 두 특성 막 내에 있어서의 겉보기 확산순서가 같지않다. 즉 가교정도가 높은 아이소택틱막에 대해서는 요소 >염화나트륨 >아세트 아마이드이나 신디오택틱막 모두에 대해서는 염화나트륨 >요소 >아세트 아마이드의 순서인데, 이것을 수용액내에서의 자유 확산과 비교하여, 막 내부의 물의 구조적 질서도에 대해 논하였다.
요소류, 메틸치환된 요소, 아마이드와 같은 극성이 아주 높은 용질과 염화나트륨, 황산나트륨등의 용질을 택하여 가교되지 않은 신디오 택틱막에 대해서 투과의 온도의존도 실험을 하였다. 이때 사용한 막들은 모두 각각의 온동에서 증류수에서 평형화 시킨후 사용했다.
무한희석시 수용액에서의 용질의 잉여 열용량과 투과변수($PM^{1/3}$) 사이의 선형관계로 부터, 폴리머막이 물 함량도 높고 더욱 구조를 잘 갖춘 물을 갖는 섭씨 0도 근처에서는, 그 투과 메카니즘에 있어서, 극성유기용질의 물구조 교란능력이 결정적 인자라는 것이 밝혀졌다. 또한 역삼투법에 의한 셀룰로즈막의 용질분리에 있어서 요소에 대해 그 분리도가 나쁜것은 요소가 물의 구조를 파괴하는 능력이 매우 크기 때문 이라는 사실도 아울러 밝혀졌다.
