JP2555617B2 - Gas separation membrane and manufacturing method thereof - Google Patents
Gas separation membrane and manufacturing method thereofInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、良好な透過性、選択性、耐久性、耐スクラ
ッチ性を有する気体分離膜に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a gas separation membrane having good permeability, selectivity, durability and scratch resistance.
[従来の技術] 近年、膜法による気体分離、特に膜分離による酸素富
化空気を得る方法が注目されている。この膜分離に実用
上使用され得る膜は、気体分離性が高く、かつ気体透過
性も高いという条件を満たさなければならない。これら
の要求特性を満たすために、膜素材、膜構造、製膜法な
どの検討により、近年、種々の分離膜が考案されてい
る。[Prior Art] In recent years, attention has been focused on gas separation by a membrane method, particularly a method of obtaining oxygen-enriched air by a membrane separation. The membrane that can be practically used for this membrane separation must satisfy the conditions of high gas separation and high gas permeability. In order to meet these required characteristics, various separation membranes have been devised in recent years by studying membrane materials, membrane structures, membrane production methods, and the like.
(1) 特開昭54−146277号公報、特開昭56−40413号
公報、特開昭56−92925号公報、特開昭56−92926号公報
では、ポリ(4−メチル−1−ペンテン)などのポリオ
レフィンよりなる気体分離膜およびその製造方法が提案
されている。また、特公昭59−30169号公報では、メチ
ルペンテン重合体およびポリオルガノシロキサン−ポリ
カーボネート共重合体よりなる組成物から形成される気
体分離膜が提案されている。これらの他に、特開昭56−
28605号公報では、ポリオルガノシロキサンで部分的に
架橋したオレフィン系高分子を主成分とした気体透過膜
材料が示されている。(1) In JP-A-54-146277, JP-A-56-40413, JP-A-56-92925 and JP-A-56-92926, poly (4-methyl-1-pentene) is used. Gas separation membranes made of polyolefins such as and the like and methods for producing the same have been proposed. Further, Japanese Patent Publication No. 59-30169 proposes a gas separation membrane formed from a composition comprising a methylpentene polymer and a polyorganosiloxane-polycarbonate copolymer. In addition to these, JP-A-56-
28605 discloses a gas permeable membrane material containing an olefin polymer partially crosslinked with a polyorganosiloxane as a main component.
(2) 更に、特開昭59−32903号公報では、不飽和カ
ルボン酸の有機シラン誘導体をグラフト共重合した変性
ポリ(4−メチル−1−ペンテン)から形成された分離
膜が提案されている。(2) Further, JP-A-59-32903 proposes a separation membrane formed of modified poly (4-methyl-1-pentene) obtained by graft-copolymerizing an organic silane derivative of unsaturated carboxylic acid. .
(3) また、特公昭43−25022号公報では、ポリアリ
ーレンオキシドからなる気体分離膜が、更に、特開昭60
−216802号公報では、シリル化ポリフェニレンオキシド
からなる気体分離膜が提案されている。(3) Further, in Japanese Patent Publication No. 43-25022, a gas separation membrane made of polyarylene oxide is further disclosed in
No. 216802 proposes a gas separation membrane made of silylated polyphenylene oxide.
(4) 架橋ポリアリーレンオキシドを気体分離膜へ応
用した例としては、特開昭59−222203号公報および特開
昭62−53373号公報にアミノ変性ポリシロキサンで架橋
されたポリアリーレンオキシドからなる気体分離膜が、
また、特開昭60−51525号公報には、ハロゲン化ポリア
リーレンオキシドとアンモニア等の架橋剤との反応によ
り調製された架橋ポリアリーレンオキシド膜がある。(4) As an example of applying a crosslinked polyarylene oxide to a gas separation membrane, a gas comprising polyarylene oxide crosslinked with an amino-modified polysiloxane is disclosed in JP-A-59-222203 and JP-A-62-53373. The separation membrane
Further, JP-A-60-51525 discloses a crosslinked polyarylene oxide film prepared by reacting a halogenated polyarylene oxide with a crosslinking agent such as ammonia.
(5) さらにPolymer Preprints,Japan 35(3),425
(1986)では、ポリ(2−トリメトキシシリル−1,3−
ブタジエン)のガス透過性について検討されている。(5) Furthermore, Polymer Preprints, Japan 35 (3), 425
(1986), poly (2-trimethoxysilyl-1,3-
The gas permeability of butadiene) is being investigated.
(6) 一方、膜の構成としては、例えば、特開昭59−
112802号公報にシリコーン系高分子とポリオレフィンま
たはポリジエンなどのガラス転移温度が常温以下の高分
子の2層が多孔質支持膜に支持させた選択透過膜が示さ
れている。(6) On the other hand, as the structure of the film, for example, JP-A-59-
Japanese Patent No. 112802 discloses a permselective membrane in which two layers of a silicone-based polymer and a polymer having a glass transition temperature of room temperature or lower such as polyolefin or polydiene are supported on a porous support membrane.
(7) また、特開昭59−59214号公報にポリオルガノ
シロキサンなどの酸素透過係数が10-8〜10-7(cm3・cm/
cm2・sec・cmHg)を有する素材から成る第1の膜を多孔
質支持膜に積層し、更にその上にポリビニールピバレー
トなどの酸素と窒素の分離性の高い素材から成る第2の
膜を積層した選択透過膜が示されている。(7) Further, JP-A-59-59214 discloses that the oxygen permeability coefficient of polyorganosiloxane or the like is 10 -8 to 10 -7 (cm 3 · cm /
cm 2 · sec · cmHg) a first membrane made of a material having a cm 2 · sec · cmHg) is laminated on a porous support membrane, and a second membrane made of a material having a high separability of oxygen and nitrogen, such as polyvinyl pivalate. A permselective membrane in which is laminated is shown.
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、上記(1)は、混合気体から特定の気
体を分離する際の選択性が低く、また(2)は、選択性
を改善するものであるが、膜強度、製膜性という観点が
問題があった。[Problems to be Solved by the Invention] However, the above (1) has low selectivity when separating a specific gas from a mixed gas, and (2) improves the selectivity, There was a problem in terms of film strength and film formability.
(3)の気体分離膜は、ポリアリーレンオキシドが架
橋構造を有していないので、薄膜形成性および膜の耐久
性が不十分であった。In the gas separation membrane of (3), since the polyarylene oxide does not have a crosslinked structure, the thin film forming property and the membrane durability were insufficient.
さらに、(4)は、ハロゲン化ポリアリーレンオキシ
ドの架橋のために後処理で架橋剤を添加する必要があ
り、製造工程が複雑になるという問題がある。また、
(5)では、ポリ(2−メトキシシリル−1,3−ブタジ
エン)からなる膜は、膜強度が低く、特に膜素材がガラ
ス状態では再現性のある測定データが得られていない。
また、ゴム状態において得られた測定データを見ても、
膜素材のα(=PO2/PN2)は、3程度と低いものであ
った。Further, (4) has a problem in that a crosslinking agent needs to be added in a post-treatment for crosslinking the halogenated polyarylene oxide, which complicates the manufacturing process. Also,
In (5), the film made of poly (2-methoxysilyl-1,3-butadiene) has low film strength, and reproducible measurement data have not been obtained particularly when the film material is in a glass state.
Also, looking at the measurement data obtained in the rubber state,
The film material α (= PO 2 / PN 2 ) was as low as about 3.
膜の構成として(6)および(7)の様な選択透過膜
は、最上層の気体分離性の高いポリマーからなる薄膜
が、機械的強度が低いために、製膜時での巻取による薄
膜層のこすれ、また、モジュールに組み込んだ際気体の
流路を確保するために必要なスペーサーが薄膜層に接触
することにより、ピンホールが生じ、分離性能が低下す
るという問題点を有していた。In the permeation membranes such as (6) and (7), the uppermost layer of a thin film made of a polymer having a high gas separation property has a low mechanical strength, and therefore the thin film formed by winding at the time of film formation is used. There was a problem that the layer was rubbed, and a pinhole was generated due to the spacer necessary for securing a gas flow path when it was incorporated into the module, contacting the thin film layer, and the separation performance was deteriorated. .
[問題点を解決するための手段] 本発明は、かかる問題点を解決するために、下記の構
成からなる。[Means for Solving Problems] The present invention has the following configuration in order to solve the problems.
すなわち、本発明は、 (1)自己架橋するか、または架橋剤と反応して架橋す
る活性官能基を有する、ポリオレフィン、ポリアリーレ
ンオキシドから選ばれる重合体から形成される薄膜であ
り、かつ架橋結合を有することを特徴とする気体分離
膜。That is, the present invention is (1) a thin film formed of a polymer selected from polyolefins and polyarylene oxides, which has an active functional group that self-crosslinks or reacts with a crosslinking agent to crosslink, and A gas separation membrane comprising:
(2)少なくとも多孔質支持体上に気体透過性に優れる
重合体からなる第1の薄膜と、自己架橋するか、または
架橋剤と反応して架橋する活性官能基を有するポリオレ
フィン、ポリアリーレンオキシドから選ばれる重合体を
溶剤に溶解した溶液から溶剤を蒸発させ、形成される薄
膜がオリゴシロキサン結合からなる架橋結合を有する第
2の薄膜が積層されてなる気体分離膜に関するものであ
る。(2) From a first thin film made of a polymer having excellent gas permeability on at least a porous support, and a polyolefin or polyarylene oxide having an active functional group that self-crosslinks or reacts with a crosslinking agent to crosslink. The present invention relates to a gas separation membrane in which a solvent is evaporated from a solution in which a selected polymer is dissolved and a thin film formed is laminated with a second thin film having a cross-linking bond composed of oligosiloxane bonds.
本発明において使用されるポリオレフィンは、炭素数
2〜18、より好ましくは炭素数2〜10のオレフィンから
形成されるものであり、例えば、エチレン、プロピレ
ン、イソブチレン、1−ブテン、3−メチル−1−ブテ
ン、3−シクロヘキシル−1−ブテン等のブテン誘導
体、1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、3−メ
チル−1−ペンテン等のペンテン誘導体、1−ヘキセ
ン、5−メチル−1−ヘキセン等のヘキセン誘導体、1
−ヘプテン、5−メチル−1−ヘプテン等のヘプテン誘
導体、1−オクテン等のオクテン誘導体、1−デセン等
のデセン誘導体、ビニルシクロペンタン、ビニルシクロ
ヘキサン等のビニルシクロアルカン誘導体、アリルシク
ロヘキサン等のアリルシクロアルカン誘導体、スチレ
ン、α−メチルスチレン等のスチレン誘導体、ビニルト
リメチルシラン、アリルトリメチルシラン等の含ケイ素
アルケン等のα−オレフィン、ノルボルネン等の内部オ
レフィン、フマル酸ジイソプロピル、フマル酸ジn−プ
ロピル、フマル酸ジシクロヘキシル、フマル酸ジt−ブ
チル等のフマル酸エステル類、アクリル酸エステル類、
メタクリル酸エステル類、ピバリン酸ビニル等の不飽和
カルボン酸エステルから形成される単独重合体ないしは
共重合体である。これらの重合体のうち、α−オレフィ
ンのポリマー、より具体的には、プロピレン、4−メチ
ル−1−ペンテンから選ばれる少なくとも1種を含む単
独重合体ないしは共重合体は、膜強度に優れることから
好ましく、更に4−メチル−1−ペンテンを構成成分と
して含む単独重合体ないしは共重合体は、選択透過性が
特に優れることからより好ましい。また、ポリ(ブタジ
エン)、ポリ(イソプレン)などのポリジエン類は、ポ
リマー主鎖中に二重結合を有しているため耐酸化性が悪
く、酵素等の気体分離には適していない。The polyolefin used in the present invention is formed from an olefin having 2 to 18 carbon atoms, more preferably 2 to 10 carbon atoms, and examples thereof include ethylene, propylene, isobutylene, 1-butene and 3-methyl-1. -Butene, butene derivatives such as 3-cyclohexyl-1-butene, 1-pentene, 4-methyl-1-pentene, pentene derivatives such as 3-methyl-1-pentene, 1-hexene, 5-methyl-1-hexene Hexene derivatives such as 1
-Heptene, heptene derivatives such as 5-methyl-1-heptene, octene derivatives such as 1-octene, decene derivatives such as 1-decene, vinylcycloalkane derivatives such as vinylcyclopentane and vinylcyclohexane, allylcyclohexane such as allylcyclohexane Alkane derivatives, styrene, styrene derivatives such as α-methylstyrene, α-olefins such as silicon-containing alkenes such as vinyltrimethylsilane and allyltrimethylsilane, internal olefins such as norbornene, diisopropyl fumarate, di-n-propyl fumarate, and fumarate. Fumaric acid esters such as dicyclohexyl acid and di-t-butyl fumarate, acrylic acid esters,
It is a homopolymer or copolymer formed from unsaturated carboxylic acid esters such as methacrylic acid esters and vinyl pivalate. Among these polymers, α-olefin polymers, more specifically, homopolymers or copolymers containing at least one selected from propylene and 4-methyl-1-pentene are excellent in film strength. More preferably, a homopolymer or a copolymer containing 4-methyl-1-pentene as a constituent component is more preferable because it is particularly excellent in selective permeability. Further, polydienes such as poly (butadiene) and poly (isoprene) have a double bond in the polymer main chain and thus have poor oxidation resistance and are not suitable for gas separation of enzymes and the like.
また、本発明で使用されるポリオレフィンは、重量平
均分子量で10000以上、ないしは重合度で100以上のもの
であることが好ましい。Further, the polyolefin used in the present invention preferably has a weight average molecular weight of 10,000 or more and a polymerization degree of 100 or more.
本発明において使用されるポリアリーレンオキシドの
基本構造は一般式 で表わされる。ここでmは1〜3の整数、好ましくはm
は2、nは75以上の整数、好ましくは100以上の整数を
示す。Rは、同一でもよくそれぞれ異なっていてもよ
く、アルキル基、置換アルキル基、フェニル基、置換フ
ェニル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、アルケニル
基、アルキニル基、アミノ基等から選ばれる。置換基R
に含まれる炭素原子数は15以下であることが好ましい
が、より好ましくは8以下である。またポリマー主鎖中
に含まれる芳香環は、一般式中の酸素原子との接続と隣
接繰返し単位中の酸素原子との接続がパラ位であること
が好ましいが、いくつかの接続は他の位置であっても差
し支えない。The basic structure of the polyarylene oxide used in the present invention is represented by the general formula Is represented by Here, m is an integer of 1 to 3, preferably m
Is 2 and n is an integer of 75 or more, preferably 100 or more. R's may be the same or different and are selected from an alkyl group, a substituted alkyl group, a phenyl group, a substituted phenyl group, a halogen atom, an alkoxy group, an alkenyl group, an alkynyl group, an amino group and the like. Substituent R
The number of carbon atoms contained in is preferably 15 or less, more preferably 8 or less. The aromatic ring contained in the polymer main chain preferably has a para position in connection with an oxygen atom in the general formula and a connection with an oxygen atom in an adjacent repeating unit, but some of the connections are at other positions. But it doesn't matter.
前記一般式で表わされるポリアリーレンオキシドは、
主鎖芳香環上に水素原子またはハロゲン原子等が少なく
とも1個以上含まれているか、または主鎖芳香環に隣接
して炭素原子上には少なくとも1個以上の水素原子また
はハロゲン原子が保持されていることが必要である。特
にRがアルキル基の場合、主鎖芳香環に隣接した炭素原
子上には少なくとも1個の水素が含まれていることが必
要である。また高分子中に含まれる繰返し単位は、単一
でもよく、また異なっていてもよい。The polyarylene oxide represented by the general formula is
At least one hydrogen atom or halogen atom is contained on the main chain aromatic ring, or at least one hydrogen atom or halogen atom is held on the carbon atom adjacent to the main chain aromatic ring. Need to be present. Especially when R is an alkyl group, it is necessary that at least one hydrogen is contained on the carbon atom adjacent to the main chain aromatic ring. The repeating unit contained in the polymer may be a single unit or different units.
置換基Rは好ましくはアルキル基である。かかるアル
キル基としては、長鎖状、分岐状のいずれでもよく、例
えば、メチル、エチル、n−プロピル、i−プロピル、
n−ブチル、i−ブチル、sec−ブチル、n−ペンチル
などがあげられる。本発明においてより好ましく用いら
れるポリアリーレンオキシドは、ポリ(2,6−ジメチル
−1,4−フェニレンオキシド)である。The substituent R is preferably an alkyl group. The alkyl group may be long-chain or branched, and examples thereof include methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl,
Examples thereof include n-butyl, i-butyl, sec-butyl, n-pentyl and the like. The polyarylene oxide more preferably used in the present invention is poly (2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide).
これらのポリアリーレンオキシドは、種々の方法で合
成することができる。即ち、上記一般式に対応する置換
フェノールモノマーの酸化カップリング重合による方
法、または上記一般式に対応するハロゲン置換フェノー
ルの縮合重合法、さらにポリアリーレンオキシドの高分
子反応による方法等により合成できるが、これらに限定
されるものではない。These polyarylene oxides can be synthesized by various methods. That is, it can be synthesized by a method by oxidative coupling polymerization of a substituted phenol monomer corresponding to the above general formula, or a condensation polymerization method of a halogen-substituted phenol corresponding to the above general formula, a method by a polymer reaction of polyarylene oxide, etc., It is not limited to these.
さらに本発明において使用されるポリアリーレンオキ
シドとしては、前記一般式中に含まれる主鎖芳香環の芳
香族炭素原子上、または主鎖芳香環に隣接した脂肪族炭
素原子上の水素原子および/またはハロゲン原子等の全
部または一部がオルガノシリル基、オルガノシロキサン
基、オルガノシルアルキレン基などの非架橋性ケイ素基
で置換された構造のものや、前記一般式中に含まれる不
飽和結合等の全部または一部にオルガノシリル基、オル
ガノシロキサン基、オルガノシルアルキレン基などの非
架橋性ケイ素基が付加した構造のポリアリーレンオキシ
ドを用いることもできる。Further, as the polyarylene oxide used in the present invention, a hydrogen atom on an aromatic carbon atom of the main chain aromatic ring contained in the above general formula or on an aliphatic carbon atom adjacent to the main chain aromatic ring and / or All or part of a halogen atom or the like is substituted with a non-crosslinkable silicon group such as an organosilyl group, an organosiloxane group, or an organosylalkylene group, or an unsaturated bond or the like contained in the general formula Alternatively, a polyarylene oxide having a structure in which a non-crosslinkable silicon group such as an organosilyl group, an organosiloxane group, or an organosylalkylene group is partially added can be used.
これらの、ケイ素原子を含有するポリアリーレンオキ
シドの合成法としては種々の方法があるが、ポリアリー
レンオキシド、含ハロゲンポリアリーレンオキシドなど
から有機金属試薬等を用いて調製したメタル化ポリアリ
ーレンオキシドとオルガノハロシラン、オルガノハロシ
ロキサン、オルガノハロシルアルキレンなどとのカップ
リング反応(特開昭62−7418号、特開昭62−30524号等
に記載されている方法)や置換基に不飽和結合を有する
ポリアリーレンオキシドのヒドロシリル化反応、エポキ
シド、イソシアネート、ジアゾ基等の反応性基を有する
オルガノシラン、オルガノシロキサン、オルガノシルア
ルキレン等とポリアリーレンオキシドとの反応による方
法などが挙げられる。上記メタル化ポリアリーレンオキ
シドの合成には、n−ブチルリチウム、sec−ブチルリ
チウム、tert−ブチルリチウム、フェニルリチウム等の
有機金属試薬を、必要とあらばN,N,N′,N′−テトラメ
チルエチレンジアミン等のアミン類等の存在下で用いる
ことができる。There are various methods for synthesizing these polyarylene oxides containing a silicon atom, but metallized polyarylene oxides and organoorganic compounds prepared from polyarylene oxides, halogen-containing polyarylene oxides, etc. using organometallic reagents, etc. Coupling reactions with halosilanes, organohalosiloxanes, organohalosylalkylenes, etc. (methods described in JP-A-62-7418, JP-A-62-30524, etc.) and substituents having unsaturated bonds Examples thereof include a hydrosilylation reaction of polyarylene oxide, a method of reacting an organosilane having a reactive group such as an epoxide, an isocyanate, a diazo group, an organosiloxane, an organosylalkylene and the like with a polyarylene oxide. For the synthesis of the above-mentioned metallized polyarylene oxide, an organometallic reagent such as n-butyllithium, sec-butyllithium, tert-butyllithium, phenyllithium or the like is used, if necessary, N, N, N ', N'-tetra- It can be used in the presence of amines such as methylethylenediamine.
オルガノシリル基、オルガノシロキサン基、オルガノ
シルアルキレン基に含まれるケイ素原子上の置換基とし
ては、同一でもよく、それぞれ異なっていてもよく、水
素、炭素数1〜12のアルキル基、置換アルキル基、アル
ケニル基、フェニル基、置換フェニル基等が好ましい。
ここで置換基としてアルキル基を用いた場合は、1個の
ケイ素原子上の置換基の含有する総炭素原子数が2〜3
0、より好ましくは2〜24の範囲がよい。炭素原子数が3
0を越える場合には、膜の機械的強度(破断強度、ヤン
グ率)が低下し、薄膜の成形性が低下し好ましくない。
置換基の具体例としては、下記の置換基を挙げることが
できるが、これらに限られる訳ではない。The organosilyl group, the organosiloxane group, the substituents on the silicon atom contained in the organosylalkylene group, may be the same or different, hydrogen, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a substituted alkyl group, An alkenyl group, a phenyl group, a substituted phenyl group and the like are preferable.
When an alkyl group is used as the substituent, the total number of carbon atoms contained in the substituent on one silicon atom is 2 to 3
The range of 0, more preferably 2 to 24 is preferable. 3 carbon atoms
If it exceeds 0, the mechanical strength (breaking strength, Young's modulus) of the film decreases, and the formability of the thin film decreases, which is not preferable.
Specific examples of the substituent include, but are not limited to, the following substituents.
即ち、水素、メチル、エチル、n−プロピル、イソプ
ロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert
−ブチル、ネオペンチル、ヘキシル、オクチル、シクロ
ヘキシル等のアルキル基、クロロメチル基、クロロプロ
ピル基、メルカプトプロピル基、シアノエチル基、ベン
ジル基、トリクロロプロピル基、メトキシエチル基、ニ
トロプロピル基、2−(カルボメトキシ)エチル基、ジ
クロロメチル基、トリフルオロプロピル基、(パーフル
オロヘキシル)エチル基、(パーフルオロオクチル)エ
チル基等の(置換)アルキル基、シクロヘキセニル基、
ビニル基、アリル基等のアルケニル基、フェニル基、4
−メチルフェニル基、4−ニトロフェニル基、4−クロ
ロフェニル基、4−メトキシフェニル基、ペンタフルオ
ロフェニル基等の(置換)フェニル基である。That is, hydrogen, methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, tert.
-Alkyl groups such as butyl, neopentyl, hexyl, octyl, cyclohexyl, chloromethyl group, chloropropyl group, mercaptopropyl group, cyanoethyl group, benzyl group, trichloropropyl group, methoxyethyl group, nitropropyl group, 2- (carbomethoxy ) Ethyl group, dichloromethyl group, trifluoropropyl group, (perfluorohexyl) ethyl group, (perfluorooctyl) ethyl group and the like (substituted) alkyl group, cyclohexenyl group,
Vinyl group, alkenyl group such as allyl group, phenyl group, 4
And (substituted) phenyl groups such as a methylphenyl group, a 4-nitrophenyl group, a 4-chlorophenyl group, a 4-methoxyphenyl group, and a pentafluorophenyl group.
自己架橋するか、または架橋剤と反応して架橋する活
性官能基としては、活性シリル基、ヒドロキシル基、エ
ポキシ基、イソシアネート基、エステル基、アミノ基、
チオール基、不飽和アルキル基、無水カルボン酸基等を
用いることができるが、架橋構造を容易に形成しうる点
から活性シリル基や無水カルボン酸基が好ましい。The active functional group that self-crosslinks or crosslinks by reacting with a crosslinking agent, active silyl group, hydroxyl group, epoxy group, isocyanate group, ester group, amino group,
A thiol group, an unsaturated alkyl group, a carboxylic acid anhydride group or the like can be used, but an active silyl group or a carboxylic acid anhydride group is preferable from the viewpoint of easily forming a crosslinked structure.
活性シリル基としては、ケイ素原子上に、例えば、メ
トキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、プロペノキシ基
等のアルコキシ基、アセトキシ基等のアシロキシ基、
(CH3)2C=NO−、C2H5CH3C=NO−および(C6H5)2C=N
O−等のオキシム基、アルキルアミノ基等の置換アミノ
基、アセトアミド等のアミド基、アルキルアミノオキシ
基、ハロゲン基、水酸基、水素等を置換基として有する
シリル基、または、ビニル基、アリル基等のアルケニル
基がケイ素原子に結合しているもの、またはエポキシ
基、イソシアネート基、アミノ基、ヒドロキシル基、チ
オール基等の官能基を有するアルキル基、アリール基等
がケイ素原子に結合しているものが挙げられるが、好ま
しい活性シリル基としては、アルコキシシリル基、アセ
トキシシリル基、オキシムシリル基が挙げられる。As the active silyl group, on a silicon atom, for example, a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an alkoxy group such as a propenoxy group, an acyloxy group such as an acetoxy group,
(CH 3) 2 C = NO- , C 2 H 5 CH 3 C = NO- , and (C 6 H 5) 2 C = N
O- and other oxime groups, alkylamino and other substituted amino groups, acetamide and other amide groups, alkylaminooxy groups, halogen groups, hydroxyl groups, silyl groups having hydrogen and the like as substituents, vinyl groups, allyl groups, etc. An alkenyl group of which is bonded to a silicon atom, or an alkyl group, an aryl group or the like having a functional group such as an epoxy group, an isocyanate group, an amino group, a hydroxyl group or a thiol group is bonded to a silicon atom. Examples of the preferred active silyl group include an alkoxysilyl group, an acetoxysilyl group and an oxime silyl group.
また、活性官能基と反応する架橋剤は、活性官能基と
縮合反応、付加反応および置換反応を行なう官能基を複
数個有する化合物であれば差し支えなく、活性官能基を
有するポリオレフィン、ポリアリーレンオキシドの溶解
している溶液に共存していることが好ましい。Further, the cross-linking agent that reacts with the active functional group may be a compound having a plurality of functional groups that undergo a condensation reaction, an addition reaction and a substitution reaction with the active functional group, and may be a polyolefin having an active functional group or a polyarylene oxide. It is preferable that they coexist in a dissolved solution.
活性官能基をポリオレフィン、ポリアリーレンオキシ
ドといった重合体に導入する方法として、活性官能基を
有する単量体との共重合法、および活性官能基を有する
側鎖を導入するグラフト法等がある。As a method of introducing an active functional group into a polymer such as polyolefin or polyarylene oxide, there are a copolymerization method with a monomer having an active functional group, a graft method of introducing a side chain having an active functional group, and the like.
グラフト法としては、活性官能基を有する不飽和化合
物を必要に応じて有機過酸化物等のラジカル開始剤の存
在下において溶液状態または溶融状態で反応させる方法
や、n−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウム、tert
−ブチルリチウム、フェニルリチウム等の有機金属試薬
を用いて調製したメタル化重合体に活性官能基を有する
試薬を反応させる方法等がある。Examples of the grafting method include a method of reacting an unsaturated compound having an active functional group in a solution state or a molten state in the presence of a radical initiator such as an organic peroxide, n-butyllithium, sec-butyl. Lithium, tert
There is a method of reacting a metalized polymer prepared by using an organometallic reagent such as butyllithium or phenyllithium with a reagent having an active functional group.
活性官能基が活性シリル基の場合、ポリオレフィンへ
の活性シリル基の導入法としては、不飽和化合物によっ
てグラフトすることが好ましく、具体的な不飽和化合物
としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルジメチル
メトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメ
チルジエトキシシラン、ビニルジメチルエトキシシラ
ン、ビニルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリアセ
トキシシラン、ビニルメチルジアセトキシシラン、ビニ
ルメチルビス(メチルエチルケトオキシム)シラン等が
例示できる。When the active functional group is an active silyl group, the method for introducing the active silyl group into the polyolefin is preferably grafting with an unsaturated compound, and specific unsaturated compounds include vinyltrimethoxysilane and vinyldimethylmethoxysilane. , Vinyltriethoxysilane, vinylmethyldiethoxysilane, vinyldimethylethoxysilane, vinyltriisopropoxysilane, vinyltriacetoxysilane, vinylmethyldiacetoxysilane, vinylmethylbis (methylethylketoxime) silane and the like.
また、活性シリル基をポリアリーレンオキシドに導入
するには、有機金属試薬等を用いて調製したメタル化ポ
リアリーレンオキシドに活性シリル基を有する試薬を反
応させることが好ましい。かかる活性シリル基を有する
具体的な試薬として、メトキシジメチルクロロシラン、
ジメトキシメチルクロロシラン、トリメトキシクロロシ
ラン、エトキシジメチルクロロシラン、ジエトキシメチ
ルクロロシラン、トリエトキシクロロシラン、フェニル
ジメトキシクロロシランなどの含ハロゲン化合物、γ−
グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシ
ドキシプロピルメチルジエトキシシランなどのエポキシ
化合物、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、ジ
メトキシメチルシラン、ジエトキシメチルシラン、トリ
ス(2−プロパノンオキシム)シラン、トリル(2−ブ
タノンオキシム)シランなどのヒドロシラン化合物、ビ
ニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、
ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルエチルジメトキ
シシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリス
(2−プロパノンオキシム)シラン、ビニルトリス(2
−ブタノンオキシム)シラン等のビニルシラン化合物等
が例示できる。Further, in order to introduce an active silyl group into polyarylene oxide, it is preferable to react a metalized polyarylene oxide prepared using an organometallic reagent or the like with a reagent having an active silyl group. As a specific reagent having such an active silyl group, methoxydimethylchlorosilane,
Halogen-containing compounds such as dimethoxymethylchlorosilane, trimethoxychlorosilane, ethoxydimethylchlorosilane, diethoxymethylchlorosilane, triethoxychlorosilane, and phenyldimethoxychlorosilane, γ-
Epoxy compounds such as glycidoxypropyltrimethoxysilane and γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, trimethoxysilane, triethoxysilane, dimethoxymethylsilane, diethoxymethylsilane, tris (2-propanone oxime) silane, Hydrosilane compounds such as tolyl (2-butanone oxime) silane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane,
Vinylmethyldimethoxysilane, vinylethyldimethoxysilane, vinyltriacetoxysilane, vinyltris (2-propanone oxime) silane, vinyltris (2
Examples thereof include vinylsilane compounds such as -butanone oxime) silane.
また、無水カルボン酸基をポリオレフィンに導入する
方法としては、無水マレイン酸などの不飽和化合物を有
機過酸化物等のラジカル開始剤の存在下において反応さ
せる方法が好ましい。Further, as a method of introducing a carboxylic acid anhydride group into a polyolefin, a method of reacting an unsaturated compound such as maleic anhydride in the presence of a radical initiator such as an organic peroxide is preferable.
ポリオレフィンまたはポリアリーレンオキシドへの活
性官能基の導入量は、活性官能基の種類、ポリマーの種
類、架橋反応の条件、および望ましい架橋度等の条件に
より広い範囲で変えることができる。活性官能基が活性
シリル基であり、ポリマーがポリオレフィンである場
合、ポリオレフィン中の活性シリル基の導入量は、指標
としてポリオレフィン中のケイ素含量を用いて表わす
と、0.005〜12重量%、特に0.005〜5重量%であること
が好ましい。活性官能基が活性シリル基であり、ポリマ
ーがポリアリーレンオキシドの場合、ポリアリーレンオ
キシド中の活性シリル基の導入量は、指標としてポリア
リーレンオキシド中のケイ素含量を用いて表わすと、0.
05〜12重量%、特に0.05〜10重量%であることが好まし
い。また、活性官能基が無水カルボン酸基であり、ポリ
マーがポリオレフィンの場合、無水カルボン酸基の導入
量は、指標としてポリオレフィン中の無水カルボン酸基
のモル分率で表わすと、0.01〜10モル%特に0.1〜5モ
ルであることが好ましい。The amount of the active functional group introduced into the polyolefin or the polyarylene oxide can be varied within a wide range depending on the type of the active functional group, the type of the polymer, the conditions of the crosslinking reaction, the desired degree of crosslinking and the like. When the active functional group is an active silyl group and the polymer is a polyolefin, the amount of the active silyl group introduced in the polyolefin is 0.005 to 12% by weight, particularly 0.005 to 12% by weight, when the silicon content in the polyolefin is used as an index. It is preferably 5% by weight. When the active functional group is an active silyl group and the polymer is a polyarylene oxide, the amount of the active silyl group introduced in the polyarylene oxide is 0 when the silicon content in the polyarylene oxide is used as an index.
It is preferably from 05 to 12% by weight, particularly from 0.05 to 10% by weight. Further, the active functional group is a carboxylic acid anhydride group, when the polymer is a polyolefin, the introduced amount of the carboxylic acid anhydride group is 0.01 to 10 mol% when expressed by the mole fraction of the carboxylic acid anhydride group in the polyolefin as an index. It is particularly preferably 0.1 to 5 mol.
かかる活性官能基を有するポリオレフィンやポリアリ
ーレンオキシドから選ばれる重合体を溶解する溶媒とし
ては、多孔質支持体上を構造を破壊することのない非溶
媒でかつ該重合体の良溶媒でなければならないが、使用
する多孔質支持体によって選択する必要がある。かかる
溶媒の具体例として、例えば多孔質支持体にポリスルホ
ン多孔質支持膜またはポリイミド多孔質支持膜を使用す
る場合には、シクロヘキサン、シクロヘキセン、クロロ
ホルムを挙げることができる。これに加えて特願昭61−
76181に記載されているように、ピンホールフリーの薄
膜を得るために活性官能基を有する重合体の溶液を低表
面張力の溶媒で希釈して均一溶液とすることが好まし
い。低表面張力の溶媒としてトリクロロトリフルオロエ
タン、トリクロロフルオロメタン、イソペンタン、ジメ
チルエーテル、ジエチルエーテル等をあげることができ
る。As a solvent for dissolving a polymer selected from polyolefins and polyarylene oxides having such an active functional group, it must be a non-solvent that does not destroy the structure on the porous support and be a good solvent for the polymer. However, it must be selected depending on the porous support used. Specific examples of such a solvent include cyclohexane, cyclohexene, and chloroform when a polysulfone porous support membrane or a polyimide porous support membrane is used as the porous support. In addition to this, Japanese Patent Application Sho 61-
As described in 76181, it is preferable to dilute a solution of a polymer having an active functional group with a solvent having a low surface tension to obtain a uniform solution in order to obtain a pinhole-free thin film. Examples of the low surface tension solvent include trichlorotrifluoroethane, trichlorofluoromethane, isopentane, dimethyl ether, diethyl ether and the like.
かかる活性官能基を有するポリオレフィン、ポリアリ
ーレンオキシドから選ばれる重合体を溶剤に溶解した溶
液は、多孔質支持体上または、多孔質支持体上に気体透
過性に優れる重合体からなる第1の薄膜を設けた複合膜
上に直接塗工して、溶媒を蒸発させて、薄膜を形成させ
るか、該溶液を水面上に流延し、水面上で溶媒を蒸発さ
せて薄膜を形成させるかの二つの方法があるが、いずれ
の方法でもよい。A solution prepared by dissolving a polymer selected from polyolefins and polyarylene oxides having such an active functional group in a solvent is a first thin film made of a polymer having excellent gas permeability on a porous support or on a porous support. It is directly coated on the composite film provided with and the solvent is evaporated to form a thin film, or the solution is cast on the water surface and the solvent is evaporated on the water surface to form a thin film. There are two methods, but either method is acceptable.
本発明では、該溶液から溶媒が蒸発する過程で架橋反
応が進み、溶媒の蒸発終了時には、架橋結合を有した薄
膜が形成され、該薄膜は機械的強度、分離性に優れ、ピ
ンホールフリーであることを特徴としている。溶媒の蒸
発過程での架橋反応の進行は、活性シリル基を有する重
合体の場合は、活性シリル基同士の反応により自己架橋
せしめる方法、及び架橋剤を用いて活性シリル基を架橋
せしめる方法等がある。前者は、活性シリル基からケイ
素原子を含有する結合、好ましくはオリゴシロキサン結
合を形成することによって架橋をもたらすものである。
より具体的には活性シリル基は加水分解可能な置換基例
えばアルコキシ基、アシロキシ基、オキシム基を含み、
これから誘導されたシラノール基等の縮合により架橋構
造を形成する方法である。さらにこの架橋反応を効率よ
く行なうため、架橋触媒を用いること、および/または
加温すること、および/または水分(空気中の湿気等を
含む)を存在させることが好ましい。In the present invention, a crosslinking reaction proceeds in the process of solvent evaporation from the solution, and at the end of evaporation of the solvent, a thin film having a crosslink bond is formed, and the thin film has excellent mechanical strength and separability, and is free from pinholes. It is characterized by being. The progress of the crosslinking reaction in the evaporation process of the solvent, in the case of a polymer having an active silyl group, a method of self-crosslinking by the reaction of active silyl groups, a method of crosslinking the active silyl group using a crosslinking agent, etc. is there. The former provides cross-linking by forming a bond containing a silicon atom, preferably an oligosiloxane bond, from an active silyl group.
More specifically, the active silyl group contains a hydrolyzable substituent such as an alkoxy group, an acyloxy group and an oxime group,
It is a method of forming a crosslinked structure by condensation of silanol groups derived from this. Furthermore, in order to efficiently carry out this crosslinking reaction, it is preferable to use a crosslinking catalyst and / or to heat it and / or to allow moisture (including moisture in the air) to be present.
かかる架橋触媒として、ジブチル錫ジラウレート、ジ
ブチル錫ジオクタノエート、ジブチル錫ジアセテート、
スタナスオクタノエート等の有機錫、2−エチルヘキサ
ン酸鉄、ナフテン酸コバルト等のカルボン酸塩、チタン
酸エステル等の有機金属化合物、エチルアミン、ジブチ
ルアミン、ピリジン等の有機アミン、脂肪酸などの酸が
ある。これらの中でも、ジブチル錫ジラウレート、ジブ
チル錫ジオクタノエート、ジブチル錫ジアセテート、ス
タナスオクタノエートが好適である。溶媒の蒸発は、室
温から200℃、好ましくは50℃から150℃で行なわれる。As such a crosslinking catalyst, dibutyltin dilaurate, dibutyltin dioctanoate, dibutyltin diacetate,
Organic tin such as stannas octanoate, iron 2-ethylhexanoate, carboxylate such as cobalt naphthenate, organometallic compound such as titanate, organic amine such as ethylamine, dibutylamine and pyridine, acid such as fatty acid There is. Among these, dibutyltin dilaurate, dibutyltin dioctanoate, dibutyltin diacetate and stannas octanoate are preferable. Evaporation of the solvent is carried out at room temperature to 200 ° C, preferably 50 ° C to 150 ° C.
ポリオレフィン、ポリアリーレンオキシドに架橋構造
を保持させるオリゴシロキサン結合とは、 結合(nは自然数を示す)を含むもの、より具体的に一
般式 (X1、X2、X3、X4はそれぞれ−OSi−、アルキル、アリ
ール、アルコキシ、アセトキシ、オキシム、水酸基など
を表わす)で表わされるものを意味する。架橋部位、即
ち架橋構造1個当りに含まれるシロキサン結合単位の数
(n)は、1以上3以下の場合、選択性が向上し好まし
く、特に好ましくはnが1である。また、ポリアリーレ
ンオキシドに架橋構造をもたらすためには、シロキサン
結合以外に、炭素−炭素結合、炭素−酸素結合、炭素−
窒素結合、炭素−イオウ結合、炭素−ケイ素結合、エス
テル結合、アミド結合、ウレタン結合、ウレア結合等の
通常の有機高分子および無機高分子を形成し得る結合を
合わせて用いても差し支えない。The oligosiloxane bond that holds the crosslinked structure in the polyolefin and polyarylene oxide is Those containing a bond (n is a natural number), more specifically a general formula (X 1 , X 2 , X 3 and X 4 each represent —OSi—, alkyl, aryl, alkoxy, acetoxy, oxime, hydroxyl group, etc.). When the number of siloxane bond units (n) contained in one crosslinked site, that is, one crosslinked structure, is 1 or more and 3 or less, the selectivity is improved, and n is particularly preferably 1. Further, in order to provide a crosslinked structure to the polyarylene oxide, in addition to the siloxane bond, a carbon-carbon bond, a carbon-oxygen bond, a carbon-
Ordinary organic polymer and inorganic polymer forming bonds such as nitrogen bond, carbon-sulfur bond, carbon-silicon bond, ester bond, amide bond, urethane bond and urea bond may be used together.
本発明の気体分離膜の構成成分としては、オリゴシロ
キサン結合による架橋構造を有するポリオレフィン、ポ
リアリーレンオキシド以外に第2成分として他のポリマ
ーが含まれていても差し支えない。すなわち、第2成分
としては、ポリ(4−メチルペンテン)、ポリ(ビニル
トリメチルシラン)、ポリスチレン、ポリ(フマル酸ジ
−tert−ブチル)等の各種オレフィン系ポリマー、ポリ
(2,6−ジメチル−1,4−フェニレンオキシド)などの芳
香族ポリエーテル、ポリジメチルシロキサン、ポリメチ
ルフェニルシロキサン等のポリオルガノシロキサン、シ
ルフェニレン−シロキサン共重合体、ポリカーボネート
−ポリシロキサン共重合体、ポリスルホン−ポリシロキ
サン共重合体等のポリオルガノシロキサン共重合体、ポ
リ(tert−ブチルアセチレン)、ポリ(トリメチルシリ
ルプロピン)等の置換ポリアセチレン、ポリ(ビスエト
キシフォスファゼン)等のポリオルガノフォスファゼ
ン、ポリ(オキシ−1,4−フェニレンスルホニル−1,4−
フェニレン)、ポリ(オキシ−1,4−フェニレンスルホ
ニル−1,4−フェニレンオキシ−1,4−フェニレンプロピ
リデン−1,4−フェニレン)等のポリスルホンなどが挙
げられる。添加方法としては、第2成分ポリマーとの混
合法、第2成分ポリマーとの積層法などがある。As a constituent component of the gas separation membrane of the present invention, other polymer may be contained as the second component in addition to the polyolefin and the polyarylene oxide having the crosslinked structure by the oligosiloxane bond. That is, as the second component, various olefin-based polymers such as poly (4-methylpentene), poly (vinyltrimethylsilane), polystyrene, poly (di-tert-butyl fumarate), poly (2,6-dimethyl- 1,4-phenylene oxide) and other aromatic polyethers, polydimethylsiloxane, polymethylphenylsiloxane and other polyorganosiloxanes, silphenylene-siloxane copolymers, polycarbonate-polysiloxane copolymers, polysulfone-polysiloxane copolymers Polyorganosiloxane copolymers such as polymer, substituted polyacetylene such as poly (tert-butylacetylene), poly (trimethylsilylpropyne), polyorganophosphazene such as poly (bisethoxyphosphazene), poly (oxy-1) , 4-Phenylenesulfonyl-1,4-
Phenylene), poly (oxy-1,4-phenylenesulfonyl-1,4-phenyleneoxy-1,4-phenylenepropylidene-1,4-phenylene), and other polysulfones. Examples of the addition method include a mixing method with the second component polymer and a laminating method with the second component polymer.
第2成分ポリマーの含有量は、膜の諸特性が低下しな
い程度であれば差し支えないが、通常50重量%以下であ
る。The content of the second component polymer is not critical as long as various properties of the film are not deteriorated, but is usually 50% by weight or less.
本発明の気体分離膜は、架橋構造を有するポリオレフ
ィン、ポリアリーレンオキシドからなる非対称膜および
複合膜のいずれの形態でも差し支えない。非対称膜とし
ては、平膜状、中空糸状、チューブ状などいかなる形態
でも良く、膜厚は、実用的な機械的強度を有しかつ十分
な気体透過速度を得るために、通常1〜300μであり、
好ましくは5〜100μである。本発明からなる膜は、公
知の方法、例えば湿式法、乾湿式法、溶融法、延伸法等
により製膜したものが適宜用いられる。The gas separation membrane of the present invention may take any form of a polyolefin having a crosslinked structure, an asymmetric membrane made of polyarylene oxide, and a composite membrane. The asymmetric membrane may be in any form such as a flat membrane, a hollow fiber, or a tube, and the membrane thickness is usually 1 to 300 μ in order to have practical mechanical strength and to obtain a sufficient gas permeation rate. ,
It is preferably 5 to 100 μ. As the film of the present invention, a film formed by a known method, for example, a wet method, a dry-wet method, a melting method, a stretching method or the like is appropriately used.
本発明の架橋構造を有するポリオレフィン、ポリアリ
ーレンオキシドの薄膜を有する複合膜は、多孔質支持体
上に少なくとも該薄膜を一層設けた形態を有している。The composite film having a thin film of polyolefin or polyarylene oxide having a crosslinked structure of the present invention has a form in which at least one thin film is provided on a porous support.
本発明の薄膜を保持する多孔質支持体とは、薄膜を支
持する機能をはたすもので、表面の孔の大きさが約10Å
〜5000Å、好ましくは約10Å〜1000Åである。また、気
体の透過抵抗になりにくいように非対称構造を持つこと
が好ましい。気体透過性としては、窒素透過速度で10
(m3/m2・hr/atm)以上のものが好ましい。素材として
は、ガラス質多孔材、焼結金属、セラミックス、セルロ
ースエステル非対称膜、ポリエーテルスルホン非対称
膜、ポリスルホン非対称膜、ポリイミド非対称膜などが
挙げられる。この中でも、気体透過性が十分であるこ
と、孔径が適当である点でポリスルホン非対称膜が好ま
しい。The porous support for holding the thin film of the present invention has a function of supporting the thin film, and the size of pores on the surface is about 10Å
~ 5000Å, preferably about 10Å-1000Å. Further, it is preferable to have an asymmetric structure so that the gas permeation resistance is unlikely to occur. The gas permeability is 10 at the nitrogen permeation rate.
It is preferably (m 3 / m 2 · hr / atm) or more. Examples of the material include glassy porous material, sintered metal, ceramics, cellulose ester asymmetric membrane, polyethersulfone asymmetric membrane, polysulfone asymmetric membrane, and polyimide asymmetric membrane. Among these, the polysulfone asymmetric membrane is preferable because it has sufficient gas permeability and has an appropriate pore size.
架橋結合を有するポリオレフィン、ポリアリーレンオ
キシドの薄膜の膜厚は、0.2μ以下であれば、ピンホー
ルが生じない限り薄いことが好ましい。The thickness of the cross-linked polyolefin or polyarylene oxide thin film is preferably 0.2 μm or less, as long as pinholes do not occur.
また、本発明の気体分離膜は、好ましくは、前記架橋
ポリオレフィン、ポリアリーレンオキシドの薄膜と多孔
質支持体との間に気体透過性に優れる重合体からなる第
1の薄膜を設けた複合膜である。ここで、多孔質支持体
上に設けた気体透過性に優れる重合体とは、酸素透過係
数PO2が、1×10-8(cm3・cm/cm2・cmHg・sec)以上
の高分子である。かかる高分子の具体例としては、ポリ
オルガノシロキサン、架橋型ポリオルガノシロキサン、
ポリオルガノシロキサン/ポリカーボネート共重合体、
ポリオルガノシロキサン/ポリフェニレン共重合体、ポ
リオルガノシロキサン/ポリスチレン共重合体、ポリト
リメチルシリルプロピンなどが挙げられる。この中で
も、機械的強度が高く酸素透過係数が大きいという点
で、架橋型ポリジメチルシロキサンが最も好ましい。こ
の架橋型ポリジメチルシロキサンは、製法によって、得
られる薄膜の性能が異なり、特開昭60−257803、特願昭
61−60272、特願昭61−59269に記載されている製法に従
って得られた架橋型ポリジメチルシロキサンの薄膜が気
体透過性に優れ、ピンホールが少ないため好ましい。Further, the gas separation membrane of the present invention is preferably a composite membrane in which a first thin film made of a polymer having excellent gas permeability is provided between the thin film of the crosslinked polyolefin or polyarylene oxide and the porous support. is there. Here, a polymer having excellent gas permeability provided on a porous support means a polymer having an oxygen permeability coefficient PO 2 of 1 × 10 −8 (cm 3 · cm / cm 2 · cmHg · sec) or more. Is. Specific examples of such a polymer include polyorganosiloxane, crosslinkable polyorganosiloxane,
Polyorganosiloxane / polycarbonate copolymer,
Examples thereof include polyorganosiloxane / polyphenylene copolymers, polyorganosiloxane / polystyrene copolymers, and polytrimethylsilylpropyne. Among these, crosslinked polydimethylsiloxane is most preferable because it has high mechanical strength and a large oxygen transmission coefficient. This crosslinked polydimethylsiloxane differs in the performance of the obtained thin film depending on the production method.
The cross-linked polydimethylsiloxane thin film obtained by the production method described in 61-60272 and Japanese Patent Application No. 61-59269 is preferable because it has excellent gas permeability and few pinholes.
多孔質支持体上に架橋型ポリジメチルシロキサンから
成る第1の薄膜を設ける方法としては、具体的には下記
のイ〜ハに示すような方法がある。As a method of providing the first thin film made of crosslinked polydimethylsiloxane on the porous support, specifically, there are methods shown in the following a to c.
イ.特開昭60−257803に示されている、末端にシラノー
ル基を有するポリジメチルシロキサンと四官能以上のシ
ラン架橋剤、または四官能以上のシロキサン架橋剤を溶
媒に混合して得られた溶液を多孔質支持体上に塗工して
得る方法。I. As described in JP-A-60-257803, polydimethylsiloxane having a silanol group at a terminal and a tetrafunctional or higher functional silane cross-linking agent, or a solution obtained by mixing a tetrafunctional or higher functional siloxane cross-linking agent with a solvent is porous. Method obtained by coating on a quality support.
ロ.特願昭61−60272で示されている、側鎖の末端がア
ミノ変性されたポリオルガノシロキサンと、側鎖の末端
がイソシアネート変性されたポリオルガノシロキサンを
溶媒に混合して得られた溶液を多孔質支持体上に塗工し
て得る方法。B. A solution obtained by mixing a polyorganosiloxane whose side chain ends are amino-modified and a side chain terminal isocyanate-modified polyorganosiloxane as shown in Japanese Patent Application No. 61-60272 with a solvent is prepared. Method obtained by coating on a quality support.
ハ.特願昭61−59269で示されている、側鎖の末端がシ
ラノール変性されたポリオルガノシロキサンとシラン架
橋剤またはシロキサン架橋剤を溶媒に混合した溶液を多
孔質支持体上に塗工して得る方法。C. A solution obtained by mixing a polyorganosiloxane whose side chain ends are silanol-modified and a silane crosslinking agent or a siloxane crosslinking agent as shown in Japanese Patent Application No. 61-59269 is coated on a porous support. Method.
第1の薄膜の膜厚は、気体透過性の点で、薄いほど好
ましいが、ピンホールの発生を考え合せると極度に薄い
ものは適当ではない。上記記載された製法に従えば、膜
厚が0.1μ程度までピンホールフリーの薄膜を作成する
ことが可能であるため0.1μに近いほど好ましい。The thickness of the first thin film is preferably as thin as possible in terms of gas permeability, but an extremely thin film is not suitable in consideration of the occurrence of pinholes. According to the manufacturing method described above, it is possible to form a pinhole-free thin film up to a film thickness of about 0.1 μ, and therefore, a film thickness closer to 0.1 μ is preferable.
[実施例] 以下の実施例によって本発明をさらに詳細に説明す
る。[Examples] The present invention will be described in more detail by the following examples.
膜性能の測定方法並びに効果の評価方法は次の通りで
ある。The method for measuring the membrane performance and the method for evaluating the effect are as follows.
(1)気体透過性、気体分離性 膜サンプル(デンスフィルム)の酸素透過係数PO2
窒素透過係数PN2および分離係数α(=PO2/PN2)は
(株式会社)柳本製作所製ガス透過率測定装置を用い、
25℃において減圧法により測定した。(1) Gas permeability, gas separability Oxygen permeability coefficient Po 2 of membrane sample (dense film)
The nitrogen permeation coefficient PN 2 and the separation coefficient α (= PO 2 / PN 2 ) were measured by using a gas permeability measuring device manufactured by Yanagimoto Manufacturing Co., Ltd.
It was measured at 25 ° C. by a reduced pressure method.
また、複合膜の性能は、気体分離膜を隔てて、一次側
の圧力を2atm、二次側の圧力を1atmにし、気体(酸素ま
たは窒素)透過速度を精密膜流量計SF−101(スタンダ
ード・テクノロジー社製)で測定した。In addition, the performance of the composite membrane is that the pressure on the primary side is 2 atm, the pressure on the secondary side is 1 atm across the gas separation membrane, and the gas (oxygen or nitrogen) permeation rate is the precision membrane flow meter SF-101 (standard Technology Co., Ltd.).
酸素透過速度(QO2と表示する。単位はm3/m2・hr・at
mである。)を気体透過性能とし、酸素透過速度と窒素
透過速度(QN2と表示する。単位はm3/m2・hr・atmであ
る。)の比である分離係数(αと表示する)を気体分離
性能の評価基準とした。Oxygen permeation rate (displayed as QO 2. Unit is m 3 / m 2 · hr · at
m. ) Is the gas permeation performance, and the separation coefficient (denoted as α), which is the ratio of the oxygen permeation rate and the nitrogen permeation rate (indicated as QN 2 ; the unit is m 3 / m 2 · hr · atm.) It was used as the evaluation standard for the separation performance.
(2)耐スクラッチ性 本発明の製造方法にしたがって作成した気体分離膜を
あらかじめ気体透過性と気体分離性を測定しておき、該
選択性複合膜を学振型堅牢度試験機(大栄化学精器製作
所製)を使用して、摩耗剤として不織布MF−110(日本
バイリーン製)で10回試験を行ない、試験後の気体透過
性と気体分離性を測定し、試験前後での性能差を耐スク
ラッチ性の評価基準とした。(2) Scratch resistance The gas permeability and gas separability of the gas separation membrane prepared according to the production method of the present invention are measured in advance, and the selective composite membrane is subjected to the Gakushin type robustness tester (Daiei Kagaku Seisei Co., Ltd.). Non-woven fabric MF-110 (manufactured by Japan Vilene) was used as a wear agent for 10 times, and the gas permeability and gas separation property after the test were measured to confirm the difference in performance before and after the test. It was used as an evaluation standard for scratch resistance.
実施例1 無水キシレン250gに窒素雰囲気下にてポリ(4−メチ
ル−1−ペンテン)(三井石油化学工業(株)製TPX M
X−001)25gを加熱溶解した。この溶液にトリメトキシ
ビニルシラン50gを添加し、さらに過酸化ベンゾイル1.2
5gを加えた後、110℃にて約4時間反応を行なった。得
られたポリマーをメタノールから再沈澱を2度繰り返す
ことにより精製した後、真空乾燥を行ない、メトキシシ
ラングラフトポリ(4−メチル−1−ペンテン)(I)
を得た。このグラフトポリマー(I)のケイ素含有量
は、0.13%であった。Example 1 250 g of anhydrous xylene was added to poly (4-methyene) under a nitrogen atmosphere.
Le-1-Pentene (Mitsui Petrochemical Industry Co., Ltd. TPX M
25 g of X-001) was melted by heating. Trimethoxy in this solution
Add 50 g of vinyl silane and add benzoyl peroxide 1.2
After adding 5 g, the reaction was carried out at 110 ° C. for about 4 hours. Profit
The polymer obtained is reprecipitated twice from methanol.
The product is purified by vacuum drying.
Langraft poly (4-methyl-1-pentene) (I)
Got Silicon content of this graft polymer (I)
Was 0.13%.
合成したグラフトポリマー(I)10gとジブチル錫ジ
ラウレート0.1gとを60gのシクロヘキサンに溶解し、こ
の溶液をテフロン板上にキャストした。相対湿度約70%
の雰囲気下で40℃にて8時間乾燥させることにより、架
橋ポリ(4−メチル−1−ペンテン)膜を得た。このサ
ンプルの酸素透過係数PO2は1.5×10-9(cm3・cm/cm2
・sec・cmHg)、窒素透過係数PN2は3.6×10-10(cm3
・cm/cm2・sec・cmHg)であり、分離係数α(=PO2/PN
2)は4.2であった。10 g of the synthesized graft polymer (I) and 0.1 g of dibutyltin dilaurate were dissolved in 60 g of cyclohexane, and this solution was cast on a Teflon plate. Relative humidity about 70%
A crosslinked poly (4-methyl-1-pentene) film was obtained by drying at 40 ° C. for 8 hours under the above atmosphere. The oxygen permeability coefficient PO 2 of this sample is 1.5 × 10 -9 (cm 3 · cm / cm 2
・ Sec ・ cmHg), nitrogen permeability coefficient PN 2 is 3.6 × 10 -10 (cm 3
・ Cm / cm 2・ sec ・ cmHg) and separation factor α (= PO 2 / PN)
2 ) was 4.2.
実施例2 実施例1で合成したメトキシシラングラフトポリ(4
−メチル−1−ペンテン)(I)1gとジラウリン酸ジ−
n−ブチルスズ10mgとを200gのシクロヘキサンに溶解し
た。この溶液を、表面部の水のみを除去せしめた含水ポ
リスルホン多孔質支持膜[乾燥時の空気透過量が約200
(m3/m2・hr・atm)程度のもの]の表面部に浸漬法によ
り塗布したのち、140℃の熱風にて十分に乾燥すること
により、架橋ポリ(4−メチル−1−ペンテン)/ポリ
スルホン複合膜を得た。この複合膜は、室温における酸
素透過速度(QO2が0.15(m3/m2・hr・atm)、窒素透
過速度QN2が0.042(m3/m2・hr・atm)、分離係数α
(=QO2/QN2)が3.6なる酸素富化性能を示し、架橋ポ
リ(4−メチル−1−ペンテン)が良好な製膜性を有し
ていることが判明した。Example 2 Methoxysilane-grafted poly (4 synthesized in Example 1
-Methyl-1-pentene) (I) and dilauric acid di-
10 mg of n-butyltin was dissolved in 200 g of cyclohexane. This solution was applied to a water-containing polysulfone porous support membrane that had only the water on the surface removed.
(M 3 / m 2 · hr · atm)] is applied to the surface of the cross-linked poly (4-methyl-1-pentene) by dipping and then dried sufficiently with hot air at 140 ° C. A / polysulfone composite membrane was obtained. This composite membrane has an oxygen permeation rate (QO 2 of 0.15 (m 3 / m 2 · hr · atm), a nitrogen permeation rate QN 2 of 0.042 (m 3 / m 2 · hr · atm) and a separation coefficient α at room temperature.
(= QO 2 / QN 2 ) showed an oxygen enrichment performance of 3.6, and it was found that the crosslinked poly (4-methyl-1-pentene) had a good film-forming property.
比較例1 ポリ(4−メチル−1−ペンテン)[三井石油化学工
業(株)TPX MX−001、酸素透過係数PO2 1.7×10
-9(cm3・cm/cm2・sec・cmHg)であり、α(=PO2/PN
2)=3.9]1gを200gのシクロヘキサンに溶解した溶液
を用いて、実施例2と同様にポリ(4−メチル−1−ペ
ンテン)/ポリスルホン複合膜を作製した。この複合膜
の分離係数α(QO2/QN2)は1であり、酸素富化性能
を示さなかった。Comparative Example 1 Poly (4-methyl-1-pentene) [Mitsui Petrochemical Co., Ltd.
Industry TPX MX-001, oxygen permeability coefficient Po2 1.7 x 10
-9(cm3・ Cm / cm2・ Sec ・ cmHg) and α (= PO2/ PN
2) = 3.9] A solution of 1 g dissolved in 200 g cyclohexane.
In the same manner as in Example 2
) / Polysulfone composite membrane was prepared. This composite membrane
Separation coefficient α (QO2/ QN2) Is 1 and oxygen enrichment performance
Did not show.
実施例3 水架橋ポリプロピレン(有機シラン変性ポリマー、三
菱油化(株)製リンクロン P XPM800H)1.4gを70ml
のキシレンに140℃にて溶解した。この溶液にジブチル
錫ジラウレート10mgを添加した後、プレート上にキャス
トし、130℃して熱風乾燥することにより、半透明の架
橋ポリプロピレン膜を得た。この膜の酸素透過係数PO2
1.7×10-10(cm3・cm/cm2・sec・cmHg)、分離係数α
(=PO2/PN2)は3.4であった。Example 3 Water-crosslinked polypropylene (organic silane-modified polymer, three
Ryklon made by Ryoyu Kabushiki Kaisha P XPM800H) 1.4 g 70 ml
Dissolved in xylene at 140 ° C. Dibutyl in this solution
After adding 10 mg of tin dilaurate, cast it on the plate.
And translucent rack by drying at 130 ℃ and hot air drying.
A bridge polypropylene film was obtained. Oxygen permeability coefficient Po of this membrane2
1.7 x 10-Ten(cm3・ Cm / cm2・ Sec ・ cmHg), separation factor α
(= PO2/ PN2) Was 3.4.
実施例4 実施例1で合成したグラフトポリマー1g(I)をシク
ロヘキセン99gに溶解した一次溶液をトリフルオロトリ
クロロエタンでポリマー濃度0.1wt%に希釈して塗液を
調製する。あらかじめ、ポリスルホン多孔質支持膜を使
用して、特願昭61−60272の実施例1の方法に従って、
すなわち、両末端がシラノール基であるポリジメチルシ
ロキサン(数平均分子量約5万)9.5g、テトラキス(2
−プロパノンオキシム)シラン0.4g、ジブチル錫ジアセ
テート0.1gをシクロヘキサンに溶解し、固形分0.5重量
%の溶液を調製する。この稀薄溶液の一部をポリスルホ
ン多孔質支持体上にコーティングし、130℃で1分間加
熱乾燥した後、室温で1時間乾燥して架橋シロキサン複
合膜を得た。この様にして、多孔質支持体上に架橋型シ
リコーンの第1の薄膜を設けた複合膜を用意しておく。
この複合膜にグラフトポリマーの塗液をWet厚20μで塗
工して選択性複合膜を得た。Example 4 A coating solution is prepared by diluting a primary solution prepared by dissolving 1 g (I) of the graft polymer synthesized in Example 1 in 99 g of cyclohexene with trifluorotrichloroethane to a polymer concentration of 0.1 wt%. In advance, using a polysulfone porous support membrane, according to the method of Example 1 of Japanese Patent Application No. 61-60272,
That is, 9.5 g of polydimethylsiloxane having silanol groups at both ends (number average molecular weight of about 50,000) and tetrakis (2
0.4 g of propanone oxime) silane and 0.1 g of dibutyltin diacetate are dissolved in cyclohexane to prepare a solution having a solid content of 0.5% by weight. A part of this diluted solution was coated on a polysulfone porous support, dried by heating at 130 ° C. for 1 minute, and then dried at room temperature for 1 hour to obtain a crosslinked siloxane composite film. In this way, a composite membrane is prepared in which the first thin film of crosslinkable silicone is provided on the porous support.
A coating solution of a graft polymer was applied to this composite film at a wet thickness of 20μ to obtain a selective composite film.
得られた選択性複合膜の気体透過性能および耐スクラ
ッチ性テスト後の気体透過性能を表1に示す。Table 1 shows the gas permeation performance and the gas permeation performance after the scratch resistance test of the obtained selective composite membrane.
実施例5 ポリ(4−メチルペンテン−1)(三井石油化学工業
(株)製TPX MX−001)25gを無水キシレン250gに加熱
溶解し、無水マレイン酸50gを添加し、さらに過酸化ベ
ンゾイル1.25gを加えた後、110℃にて約4時間反応を行
なった。得られたポリマーをメタノールから再沈澱を2
度繰り返すことにより精製した後、真空乾燥を行ない、
無水マレイン酸グラフトポリ(4−メチルペンテン−
1)(II)を得た。無水マレイン酸の含量は、該ポリマ
ー中約3モル%であった。Example 5 Poly (4-methylpentene-1) (Mitsui Petrochemical Industry
Co., Ltd. TPX MX-001) 25g heated to 250g anhydrous xylene
Dissolve, add 50 g of maleic anhydride, and add peroxide
After adding 1.25 g of Nzoyl, react at 110 ° C for about 4 hours.
became. The polymer obtained was reprecipitated from methanol to 2
After purification by repeating twice, vacuum drying is performed,
Maleic anhydride grafted poly (4-methylpentene-
1) (II) was obtained. The content of maleic anhydride is
Was about 3 mol%.
ポリマー(II)1gをシクロヘキサン99gに溶解した一
次溶液をトリフルオロトリクロロエタンでポリマー濃度
0.1wt%に希釈して塗液を調製する。該塗液100gに、1,3
−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサ
ンを0.1g添加する。あらかじめ、ポリスルホン多孔質支
持体を使用して、実施例4の方法に従って多孔質支持体
上に架橋型シリコーンの第1の薄膜を設けた複合膜を用
意しておく。この複合膜にさきほどの塗液をWet厚20μ
で塗工して選択性複合膜を得た。Polymer (II) 1 g was dissolved in cyclohexane 99 g to prepare a primary solution with trifluorotrichloroethane.
Prepare a coating solution by diluting it to 0.1 wt%. 100g of the coating solution, 1,3
-Add 0.1 g of bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane. In advance, a polysulfone porous support is used to prepare a composite membrane in which the first thin film of crosslinkable silicone is provided on the porous support according to the method of Example 4. Wet the thickness of 20μ with this composite film.
To obtain a selective composite film.
得られた選択性複合膜の気体透過性能および耐スクラ
ッチ性テスト後の気体透過性能を表1に示す。Table 1 shows the gas permeation performance and the gas permeation performance after the scratch resistance test of the obtained selective composite membrane.
比較例2 ポリ(4−メチルペンテン−1)(三井石油化学工業
(株)製TPX MX−001)1gをシクロヘキセン99gに溶解
した一次溶液をトリフルオロトリクロロエタンでポリマ
ー濃度0.1wt%に希釈して塗液を調製する。あらかじ
め、特願昭61−60272の実施例1の方法にしたがって多
孔質支持体上に架橋型シリコーンの第1の薄膜を設けた
複合膜を用意しておく。この複合膜にポリ(4−メチル
ペンテン−1)の塗液をWet厚20μで塗工して乾燥して
選択性複合膜を得た。Comparative Example 2 Poly (4-methylpentene-1) (Mitsui Petrochemical Industry
Co., Ltd. TPX MX-001) 1g dissolved in 99g cyclohexene
The prepared primary solution was polymerized with trifluorotrichloroethane.
-Prepare a coating solution by diluting it to a concentration of 0.1 wt%. Synopsis
Therefore, according to the method of Example 1 of Japanese Patent Application No. 61-60272,
First cross-linked silicone thin film provided on porous support
Prepare a composite membrane. This composite membrane has poly (4-methyl)
Apply Penten-1) coating solution with a wet thickness of 20μ and dry.
A selective composite membrane was obtained.
得られた選択性複合膜の気体透過性能および耐スクラ
ッチ性テスト後の気体透過性能を表1に示す。Table 1 shows the gas permeation performance and the gas permeation performance after the scratch resistance test of the obtained selective composite membrane.
この表より、本発明の選択性複合膜は気体透過性と耐
スクラッチ性がともに優れていることがわかる。From this table, it is understood that the selective composite membrane of the present invention is excellent in both gas permeability and scratch resistance.
実施例6 実施例4のグラフトポリマー(I)の塗液にオクチル
酸スズを0.1g添加した塗液を使用して、実施例4と同様
の方法で選択性複合膜を得た。Example 6 A selective composite film was obtained in the same manner as in Example 4 except that 0.1 g of tin octylate was added to the coating solution of the graft polymer (I) of Example 4.
得られた選択性複合膜の気体透過性能および耐スクラ
ッチ性が向上されることがわかる。It can be seen that the gas permeation performance and scratch resistance of the obtained selective composite membrane are improved.
実施例7 エチレンプロピレンラバー(三井石油化学工業(株)
製 P−0180)20gを無水キシレン180gに加熱溶解し
た。この溶液にトリエトキシビニルシラン50gを添加
し、さらに過酸化ベンゾイル1.25gを加えた後110℃にて
約4時間反応を行なった。得られたポリマーをメタノー
ル再沈澱を2度繰り返すことにより調製した後、真空乾
燥を行ない、エトキシシラングラフトエチレンプロピレ
ンラバー(III)を得た。このグラフトポリマー(III)
のケイ素含有量は、0.3%であった。Example 7 Ethylene propylene rubber (Mitsui Petrochemical Industry Co., Ltd.)
Made P-0180) 20 g was dissolved in 180 g of anhydrous xylene by heating.
Was. Add 50 g of triethoxyvinylsilane to this solution
Then, add 1.25 g of benzoyl peroxide at 110 ° C.
The reaction was carried out for about 4 hours. The obtained polymer is methanol
After reprecipitation was repeated twice, it was vacuum dried.
Dry and ethoxysilane-grafted ethylene propylene
I got a rubber (III). This graft polymer (III)
Had a silicon content of 0.3%.
この合成したグラフトポリマー(III)1gをシクロヘ
キサン99gに溶解した一次溶液をトリフルオロトリクロ
ロエタンで希釈しポリマー濃度0.1wt%にし、ジブチル
錫ジアセテートを0.1g添加して塗液を調製する。特開昭
60−257803の実施例1の方法に従って、すなわち、 ▲▼(数平均重合度)=1600 で表わされるアミノ変性シロキサンをトリクロロトリフ
ルオロエタンに0.1wt%溶解し、 ▲▼(数平均重合度)=1200 で表わされるイソシアネート変性シロキサンをトリクロ
ロトリフルオロエタンに0.1wt%溶解し、この二液を1:1
に混合して塗液を調製する。あらかじめ水を孔内に含浸
させておいたポリスルホン多孔性支持膜の表面にこの塗
液をWet厚25μで塗布し、塗布後2秒後に100℃の熱風で
乾燥する。さらにもう一度、Wet厚20μで塗液を塗布
し、同条件で乾燥する。この様にして、多孔質支持体上
に架橋型シリコーンの第1の薄膜を設けた複合膜をあら
かじめ用意しておく。この複合膜にグラフトポリマー
(III)の塗液をWet厚20μで塗工して乾燥して選択性複
合膜を得た。A primary solution prepared by dissolving 1 g of the synthesized graft polymer (III) in 99 g of cyclohexane is diluted with trifluorotrichloroethane to a polymer concentration of 0.1 wt%, and 0.1 g of dibutyltin diacetate is added to prepare a coating liquid. JPA
According to the method of Example 1 of 60-257803, that is, Amino-modified siloxane represented by ▲ ▼ (number average degree of polymerization) = 1600 is dissolved in trichlorotrifluoroethane in an amount of 0.1 wt%, Isocyanate-modified siloxane represented by ▲ ▼ (number average degree of polymerization) = 1200 is dissolved in trichlorotrifluoroethane in an amount of 0.1 wt% and the two liquids are mixed at a ratio of 1: 1.
To prepare a coating solution. This coating solution is applied to the surface of the polysulfone porous support membrane, in which the pores have been impregnated with water, with a wet thickness of 25 μ, and 2 seconds after the application, it is dried with hot air at 100 ° C. The coating liquid is applied again with a wet thickness of 20 μm and dried under the same conditions. In this way, a composite membrane in which the first thin film of crosslinkable silicone is provided on the porous support is prepared in advance. A coating solution of the graft polymer (III) was applied to this composite film with a wet thickness of 20 μm and dried to obtain a selective composite film.
得られた選択性複合膜の気体透過性能および耐スクラ
ッチ性テスト後の気体透過性能を表1に示す。Table 1 shows the gas permeation performance and the gas permeation performance after the scratch resistance test of the obtained selective composite membrane.
比較例3 エチレンプロピレンラバー(三井石油化学工業(株)
製 P−0180)1gをシクロヘキサン99gに溶解した一次
溶液をトリフルオロエタンでポリマー濃度0.1wt%に希
釈して塗液を調製する。あらかじめ、実施例7の方法に
従って多孔質支持体上に架橋型シリコーンの第1の薄膜
を設けた複合膜を用意しておく。この複合膜にエチレン
プロピレンラバーの塗液をWet厚20μで塗工して選択性
複合膜を得た。Comparative Example 3 Ethylene propylene rubber (Mitsui Petrochemical Industry Co., Ltd.)
Made P-0180) 1g dissolved in 99g cyclohexane
Dilute the solution with trifluoroethane to a polymer concentration of 0.1 wt%.
Prepare a coating solution by pouring. In advance, according to the method of Example 7.
Therefore, the first thin film of crosslinkable silicone is formed on the porous support.
A composite membrane provided with is prepared. Ethylene in this composite membrane
Selective by applying a coating solution of propylene rubber with a wet thickness of 20μ
A composite membrane was obtained.
得られた選択性複合膜の気体透過性能および耐スクラ
ッチ性テスト後の気体透過性能を表1に示す。Table 1 shows the gas permeation performance and the gas permeation performance after the scratch resistance test of the obtained selective composite membrane.
実施例8 ポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニレンオキシド)6.
1gを無水テトラヒドロフラン400mlに溶解し、室温にて
N,N,N′,N′−テトラメチルエチレンジアミン8.5mlとn
−ブチルリチウムのn−ヘキサン溶液(1.58M)28mlと
を添加し、80分間撹拌した。次いで、この反応溶液にト
リメチルクロロシラン5.9mlとトリエトキシクロロシラ
ン1.3mlの混合物を添加し、さらに1時間撹拌を続け、
得られた反応溶液を2のメタノール中に投入し、析出
したポリマーを過により回収した。このポリマーを再
度メタノール再沈澱により精製した後、減圧下で乾燥
し、7.4gのポリマー[重合体(IV)]を得た。このポリ
マーの赤外分光スペクトルでは、1250cm-1にトリメチル
シリル基に由来する吸収が見られ、さらにプロトン核磁
気共鳴スペクトルによれば、繰返し単位の25%にトリメ
チルシリル基が、また、繰返し単位の4%にトリエトキ
シシリル基が導入されていることが確認された。 Example 8 Poly (2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide) 6.
Dissolve 1 g in 400 ml of anhydrous tetrahydrofuran and at room temperature
N, N, N ', N'-tetramethylethylenediamine 8.5 ml and n
28 ml of n-hexane solution of -butyllithium (1.58M) was added, and the mixture was stirred for 80 minutes. Then, a mixture of 5.9 ml of trimethylchlorosilane and 1.3 ml of triethoxychlorosilane was added to this reaction solution, and the mixture was further stirred for 1 hour,
The obtained reaction solution was put into 2 of methanol, and the precipitated polymer was recovered by filtration. The polymer was purified again by reprecipitation with methanol and then dried under reduced pressure to obtain 7.4 g of a polymer [polymer (IV)]. In the infrared spectroscopic spectrum of this polymer, absorption derived from a trimethylsilyl group was observed at 1250 cm −1 , and further, according to a proton nuclear magnetic resonance spectrum, a trimethylsilyl group was contained in 25% of the repeating units and a trimethylsilyl group was contained in 4% of the repeating units. It was confirmed that a triethoxysilyl group was introduced into the.
このポリマーの3%クロロホルム溶液にポリマー重量
の1%のオクチル酸スズを添加した後に、溶液をテフロ
ン板上にキャストし、50℃、RH80%の条件下で20時間放
置し、架橋膜を製膜した。この架橋膜の分離係数および
酸素透過係数を表2に示す。After adding 1% tin octylate by weight to the 3% chloroform solution of this polymer, the solution was cast on a Teflon plate and left for 20 hours at 50 ° C and 80% RH to form a crosslinked film. did. Table 2 shows the separation coefficient and oxygen permeability coefficient of this crosslinked membrane.
比較例4 実施例8で合成した重合体(IV)の3%クロロホルム
溶液をテフロン板上にキャストした後、50℃にて乾燥
し、未架橋膜を作成した。この未架橋膜の分離係数およ
び酸素透過係数を表2に示す。Comparative Example 4 A 3% chloroform solution of the polymer (IV) synthesized in Example 8 was cast on a Teflon plate and then dried at 50 ° C. to form an uncrosslinked membrane. The separation coefficient and oxygen permeability coefficient of this uncrosslinked membrane are shown in Table 2.
実施例9 実施例8で合成したポリマー(IV)1gをトリフルオロ
トリクロロエタン99gに溶解した一次溶液を調製する。
トリフルオロトリクロロエタン90gにオクチル酸スズ触
媒0.02gを添加した希釈液を調製し、一次溶液10gと混合
してポリマー濃度0.1wt%の塗液を作る。ポリスルホン
多孔質支持膜を使用して、実施例4の方法に従って多孔
質支持体上に架橋型シリコーンの第1の薄膜を設けた複
合膜をあらかじめ用意しておく。この複合膜にポリマー
塗液をWet厚20μで塗工した後、乾燥して選択性複合膜
を得た。 Example 9 A primary solution is prepared by dissolving 1 g of the polymer (IV) synthesized in Example 8 in 99 g of trifluorotrichloroethane.
A diluting solution prepared by adding 0.02 g of tin octylate catalyst to 90 g of trifluorotrichloroethane is mixed with 10 g of the primary solution to prepare a coating solution having a polymer concentration of 0.1 wt%. Using the polysulfone porous support membrane, a composite membrane in which the first thin film of the crosslinkable silicone is provided on the porous support is prepared in advance according to the method of Example 4. A polymer coating solution having a wet thickness of 20 μ was applied to this composite film and then dried to obtain a selective composite film.
得られた選択性複合膜の気体透過性能および耐スクラ
ッチ性テスト後の気体透過性能を表3に示す。Table 3 shows the gas permeation performance and the gas permeation performance after the scratch resistance test of the obtained selective composite membrane.
比較例5 ポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニレンオキシド)6.
1gを無水テトラヒドロフラン400mlに溶解し、室温にて
N,N,N′,N′−テトラメチルエチレンジアミン8.5mlとn
−ブチルリチウムのn−ヘキサン溶液(1.58M)28mlと
を添加し、80分間撹拌した。次いで、この反応溶液にト
リメチルクロロシラン6.0mlを添加し、さらに1時間撹
拌を続け、得られた反応溶液を2のメタノール中に投
入し、析出したポリマーを過により回収した。このポ
リマーを再度メタノール再沈澱により精製した後、減圧
下で乾燥し、7.0gのポリマー[重合体(V)]を得た。Comparative Example 5 Poly (2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide) 6.
Dissolve 1 g in 400 ml of anhydrous tetrahydrofuran and at room temperature
N, N, N ', N'-tetramethylethylenediamine 8.5 ml and n
28 ml of n-hexane solution of -butyllithium (1.58M) was added, and the mixture was stirred for 80 minutes. Next, 6.0 ml of trimethylchlorosilane was added to this reaction solution, stirring was continued for an additional 1 hour, and the obtained reaction solution was poured into methanol 2 and the precipitated polymer was recovered by filtration. The polymer was purified again by reprecipitation with methanol and then dried under reduced pressure to obtain 7.0 g of a polymer [polymer (V)].
このポリマー0.1gをトリフルオロトリクロロエタン9
9.9gに溶解して0.1wt%の塗液をつくる。あらかじめ実
施例4の方法にしたがって多孔質支持体上に架橋型シリ
コーンの第1の薄膜を設けた複合膜を用意しておく。こ
の複合膜にポリマー[重合体(V)]の0.1wt%塗液をW
et厚20μで塗工して選択性複合膜を得た。0.1 g of this polymer was added to trifluorotrichloroethane 9
Dissolve in 9.9 g to make a 0.1 wt% coating solution. According to the method of Example 4, a composite membrane in which the first thin film of crosslinked silicone is provided on the porous support is prepared in advance. A 0.1 wt% coating solution of a polymer [polymer (V)] is applied to this composite film as a W
The coating was applied at a thickness of 20μ to obtain a selective composite film.
得られた選択性複合膜の気体透過性能および耐スクラ
ッチ性テスト後の気体透過性能を表3に示す。Table 3 shows the gas permeation performance and the gas permeation performance after the scratch resistance test of the obtained selective composite membrane.
実施例10 実施例8で合成したポリマー[重合体(IV)]1gをシ
クロヘキサン99gに溶解して一次溶液を調製する。一次
溶液10gをトリフルオロトリクロロエタン90gで希釈して
0.1wt%塗液を調製する。あらかじめ実施例7の方法に
したがって多孔質支持体上に架橋型シリコーンの第1の
薄膜を設けた複合膜を用意しておく。この複合膜に0.1w
t%塗液をWet厚30μで塗工して選択性複合膜を得た。Example 10 1 g of the polymer [polymer (IV)] synthesized in Example 8 is dissolved in 99 g of cyclohexane to prepare a primary solution. Dilute 10 g of the primary solution with 90 g of trifluorotrichloroethane.
Prepare a 0.1 wt% coating solution. According to the method of Example 7, a composite membrane in which the first thin film of crosslinked silicone is provided on the porous support is prepared in advance. 0.1w for this composite membrane
A t% coating solution was applied with a wet thickness of 30μ to obtain a selective composite film.
得られた選択性複合膜の気体透過性能および耐スクラ
ッチ性テスト後の気体透過性能を表3に示す。Table 3 shows the gas permeation performance and the gas permeation performance after the scratch resistance test of the obtained selective composite membrane.
この表より、本発明の選択性複合膜は気体透過性と耐
スクラッチ性がともに優れていることがわかる。From this table, it is understood that the selective composite membrane of the present invention is excellent in both gas permeability and scratch resistance.
[発明の効果] 本発明の気体分離膜は、気体透過性、気体選択性に優
れ、かつ膜強度、製膜性、耐スクラッチ性が良好であ
り、本発明の膜により効果的、経済的な気体分離が可能
となる。 EFFECTS OF THE INVENTION The gas separation membrane of the present invention is excellent in gas permeability, gas selectivity, and has good membrane strength, film-forming property, and scratch resistance, and is more effective and economical with the membrane of the present invention. Gas separation is possible.
Claims (27)
架橋する活性官能基を有する、ポリオレフィン、ポリア
リーレンオキシドから選ばれる重合体から形成される薄
膜であり、かつ架橋結合を有することを特徴とする気体
分離膜。1. A thin film formed from a polymer selected from polyolefins and polyarylene oxides, which has an active functional group capable of self-crosslinking or reacting with a crosslinking agent to crosslink, and having a crosslinking bond. Characteristic gas separation membrane.
フィンから主としてなるポリマーであることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載の気体分離膜。2. The gas separation membrane according to claim 1, wherein the polyolefin is a polymer mainly composed of an olefin having 2 to 18 carbon atoms.
としてなるポリマーであることを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の気体分離膜。3. The gas separation membrane according to claim 1, wherein the polyolefin is a polymer mainly composed of α-olefin.
ー(4−メチルペンテン)から選ばれる少なくとも一種
を含むポリマーであることを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の気体分離膜。4. The gas separation membrane according to claim 1, wherein the polyolefin is a polymer containing at least one selected from polypropylene and poly- (4-methylpentene).
わされるポリマーであることを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の気体分離膜。 (ただし、式中のmは1〜3の整数、nは75以上の整
数、Rはそれぞれアルキル基、置換アルキル基、フェニ
ル基、置換フェニル基、ハロゲン原子、アルコキシ、ア
ルケニル基、アミノ基から選ばれる置換基を示す。)5. The gas separation membrane according to claim 1, wherein the polyarylene oxide is a polymer represented by the following general formula. (However, in the formula, m is an integer of 1 to 3, n is an integer of 75 or more, R is each selected from an alkyl group, a substituted alkyl group, a phenyl group, a substituted phenyl group, a halogen atom, an alkoxy, an alkenyl group, and an amino group. The substituents are shown below.)
ジメチル−1,4−フェニレンオキシド)から主としてな
るポリマーであることを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の気体分離膜。6. A polyarylene oxide is poly (2,6-
A polymer mainly consisting of dimethyl-1,4-phenylene oxide).
The gas separation membrane according to the item.
ル基、オルガノシロキサン基、オルガノシルアルキレン
基から選ばれる非架橋性ケイ素基を一部に有する、ポリ
アリーレンオキシドであることを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の気体分離膜。7. The polyarylene oxide, wherein the polyarylene oxide is a polyarylene oxide partially having a non-crosslinkable silicon group selected from an organosilyl group, an organosiloxane group and an organosylalkylene group. The gas separation membrane according to item 1.
特許請求の範囲第1項記載の気体分離膜。8. The gas separation membrane according to claim 1, wherein the thin film is an asymmetric membrane.
質支持体の上に存在することを特徴とする気体分離膜。9. A gas separation membrane, wherein the thin film according to claim 1 is present on a porous support.
ミド結合、乃至は無水カルボン酸残基からなることを特
徴とする架橋結合を有するポリオレフィン、ポリアリー
レンオキシドから選ばれる重合体の薄膜よりなる気体分
離膜。10. Gas separation comprising a thin film of a polymer selected from polyolefins and polyarylene oxides having a cross-linking bond characterized by comprising an oligosiloxane bond, an amide bond or a carboxylic acid anhydride residue. film.
ル、アリール、アルコキシ、アセトキシ、オキシム、水
酸基から選ばれる基を示し、nは1〜3以下を示す。]
であることを特徴とする特許請求の範囲第10項記載の気
体分離膜。11. An oligosiloxane bond has the general formula [However, X 1 , X 2 , X 3 , and X 4 each represent a group selected from —OSi—, alkyl, aryl, alkoxy, acetoxy, oxime, and hydroxyl group, and n represents 1 to 3 or less. ]
11. The gas separation membrane according to claim 10, characterized in that
た重合体が、活性シリル基を有する重合体を架橋せしめ
たものであることを特徴とする特許請求の範囲第10項記
載の気体分離膜。12. The gas separation membrane according to claim 10, wherein the polymer crosslinked by an oligosiloxane bond is a crosslinked polymer having an active silyl group.
アセトキシシリル基、オキシムシリル基から選ばれる少
なくとも一種であることを特徴とする特許請求の範囲第
12項記載の気体分離膜。13. An active silyl group is an alkoxysilyl group,
At least one selected from acetoxysilyl group and oximesilyl group.
The gas separation membrane according to item 12.
レフィンから主としてなるポリマーであることを特徴と
する特許請求の範囲第10項記載の気体分離膜。14. The gas separation membrane according to claim 10, wherein the polyolefin is a polymer mainly composed of an olefin having 2 to 18 carbon atoms.
主としてなるポリマーであることを特徴とする特許請求
の範囲第10項記載の気体分離膜。15. The gas separation membrane according to claim 10, wherein the polyolefin is a polymer mainly composed of α-olefin.
リー(4−メチルペンテン)から選ばれる少なくとも一
種を含むポリマーであることを特徴とする特許請求の範
囲第10項記載の気体分離膜。16. The gas separation membrane according to claim 10, wherein the polyolefin is a polymer containing at least one selected from polypropylene and poly (4-methylpentene).
表わされるポリマーであることを特徴とする特許請求の
範囲第10項記載の気体分離膜。 (ただし、式中のmは1〜3の整数、nは75以上の整
数、Rはそれぞれアルキル基、置換アルキル基、フェニ
ル基、置換フェニル基、ハロゲン原子、アルコキシ、ア
ルケニル基、アミノ基から選ばれる置換基を示す。)17. The gas separation membrane according to claim 10, wherein the polyarylene oxide is a polymer represented by the following general formula. (However, in the formula, m is an integer of 1 to 3, n is an integer of 75 or more, R is each selected from an alkyl group, a substituted alkyl group, a phenyl group, a substituted phenyl group, a halogen atom, an alkoxy, an alkenyl group, and an amino group. The substituents are shown below.)
−ジメチル−1,4−フェニレンオキシド)から主として
なるポリマーであることを特徴とする特許請求の範囲第
10項記載の気体分離膜。18. The polyarylene oxide is poly (2,6).
-Dimethyl-1,4-phenylene oxide).
The gas separation membrane according to item 10.
リル基、オルガノシロキサン基、オルガノシルアルキレ
ン基から選ばれる非架橋性ケイ素基を一部に有する、ポ
リアリーレンオキシドであることを特徴とする特許請求
の範囲第10項記載の気体分離膜。19. The polyarylene oxide, wherein the polyarylene oxide is, in part, a non-crosslinkable silicon group selected from an organosilyl group, an organosiloxane group, and an organosylalkylene group. The gas separation membrane according to item 10.
る特許請求の範囲第10項記載の気体分離膜。20. The gas separation membrane according to claim 10, wherein the thin film is an asymmetric membrane.
孔質支持体の上に存在することを特徴とする気体分離
膜。21. A gas separation membrane, wherein the thin film according to claim 9 is present on a porous support.
て架橋する活性官能基を有する、ポリオレフィン、ポリ
アリーレンオキシドから選ばれる重合体を溶剤に溶解し
た溶液から、溶剤を蒸発させ、形成される薄膜が架橋結
合を有することを特徴とする気体分離膜の製造方法。22. Formed by evaporating a solvent from a solution prepared by dissolving a polymer selected from a polyolefin and a polyarylene oxide, which has an active functional group capable of self-crosslinking or reacting with a crosslinking agent to crosslink, in a solvent. A method for producing a gas separation membrane, wherein the thin film has a cross-linking bond.
剤を含有することを特徴とする特許請求の範囲第22項記
載の気体分離膜の製造方法。23. The method for producing a gas separation membrane according to claim 22, wherein the solution contains a crosslinking agent that reacts with the active functional group.
ミン、チタン酸エステルから選ばれる少なくとも一種の
架橋触媒を含むことを特徴とする特許請求の範囲第23項
記載の気体分離膜の製造方法。24. The production of a gas separation membrane according to claim 23, wherein the solution contains at least one crosslinking catalyst selected from organic tin, carboxylate, amine and titanate. Method.
橋せしめる際、水分の存在下で反応を行うことを特徴と
する特許請求の範囲第22項記載の気体分離膜の製造方
法。25. The method for producing a gas separation membrane according to claim 22, wherein the active group is an active silyl group, and the reaction is carried out in the presence of water when cross-linking.
に優れる重合体からなる第1の薄膜と、自己架橋する
か、または架橋剤と反応して架橋する活性官能基を有す
るポリオレフィン、ポリアリーレンオキシドから選ばれ
る重合体を溶剤に溶解した溶液から、溶剤を蒸発させ、
形成される薄膜がオリゴシロキサン結合からなる架橋結
合を有する第2の薄膜が積層されてなることを特徴とす
る気体分離膜。26. A polyolefin or polyarylene having a first thin film made of a polymer having excellent gas permeability on at least a porous support and an active functional group capable of self-crosslinking or reacting with a crosslinking agent to crosslink. From a solution of a polymer selected from oxides dissolved in a solvent, the solvent is evaporated,
A gas separation membrane, wherein the formed thin film is formed by laminating a second thin film having a cross-linking bond composed of oligosiloxane bonds.
シロキサンであることを特徴とする特許請求の範囲第26
項記載の気体分離膜。27. The method according to claim 26, wherein the first thin film is a crosslinked polyorganosiloxane.
The gas separation membrane according to the item.
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JP61-214034 | 1986-09-12 | ||
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JP61-234428 | 1986-10-03 | ||
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JP62-175542 | 1987-07-13 |
Publications (2)
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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AU2012354175B2 (en) * | 2011-12-20 | 2015-04-30 | Air Liquide Advanced Technologies U.S., Llc | Stabilization of porous morphologies for high performance carbon molecular sieve hollow fiber membranes |
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-
1987
- 1987-08-13 JP JP62202126A patent/JP2555617B2/en not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
Title |
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PolymerPreprints,JapanVol.35No.3P425,1986年 |
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