JPS63171619A - ガス混合物を分離する重合体膜と、その製法および、そのガス混合物分離の方法 - Google Patents
ガス混合物を分離する重合体膜と、その製法および、そのガス混合物分離の方法Info
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- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F138/00—Homopolymers of compounds having one or more carbon-to-carbon triple bonds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
この発明は、ガス混合物の成分分離に使用される高分子
膜に関する。さらには、前記高分子膜を使用するガス分
離方法に関する。
膜に関する。さらには、前記高分子膜を使用するガス分
離方法に関する。
(従来の技術)
ガス流から002、H88やSO−のような酸性ガスの
分離に高分子膜を使用する技術の概観を、1983年版
人ICIJシンポジウム、シリーズの[メンプレイン6
セノ々レーション、フロセシス、アペーラブル。
分離に高分子膜を使用する技術の概観を、1983年版
人ICIJシンポジウム、シリーズの[メンプレイン6
セノ々レーション、フロセシス、アペーラブル。
フォア、アシンPがスイズJ (Membrane 8
epara−tion Prooessss av
ailable for Ac1d Ga5es
) と題する論文で8.クルカルニ(S、 Ku
lkalni)らが開示している。天然ガスからのCO
,分離に現在利用している膜と、将来可能性のある重合
体膜の双方を詳論している。様々な種類の膜、たとえば
不斉セルロースエステル、多成分ホリスルホン/シリコ
ーンヅム、極薄ポリエーテルイミげおよび極薄シリコー
ンゴム/ポリカーボネートの透過特性は、Go27 C
H,ガス混合物に適している。
epara−tion Prooessss av
ailable for Ac1d Ga5es
) と題する論文で8.クルカルニ(S、 Ku
lkalni)らが開示している。天然ガスからのCO
,分離に現在利用している膜と、将来可能性のある重合
体膜の双方を詳論している。様々な種類の膜、たとえば
不斉セルロースエステル、多成分ホリスルホン/シリコ
ーンヅム、極薄ポリエーテルイミげおよび極薄シリコー
ンゴム/ポリカーボネートの透過特性は、Go27 C
H,ガス混合物に適している。
(発明が解決しようとする問題点)
米国特許第4,486.202号は、改良ガス分離選択
率を示すガス分離膜を開示する。気体混合物中の少くと
も1種類のガスの選択透過が、前記気体混合物中の1種
類以上の残留ガスの選択透過を上廻る予備成形不斉ガス
分離膜の片側あるいは両側でルュイス酸と接触させる。
率を示すガス分離膜を開示する。気体混合物中の少くと
も1種類のガスの選択透過が、前記気体混合物中の1種
類以上の残留ガスの選択透過を上廻る予備成形不斉ガス
分離膜の片側あるいは両側でルュイス酸と接触させる。
前記不斉膜をルュイス酸と接触させると結果として、前
記透過ガスの分離率が改良される。この特許はさらに、
改良がス分離特性を備えるフラットフィルムまたは、中
空ファイバー形の改良、不斉膜を揮発性ルエイス酸で処
理して生産する方法を開示する。
記透過ガスの分離率が改良される。この特許はさらに、
改良がス分離特性を備えるフラットフィルムまたは、中
空ファイバー形の改良、不斉膜を揮発性ルエイス酸で処
理して生産する方法を開示する。
米国特許第4,472,175号は、改良ガス分離選択
率を示すガス分離膜を開示する。この特許においてけ、
気体混合物中の少くとも1種類のガスの選択透過が、前
記気体混合物中の1種類以上の残留ガスの選択透過を上
廻る予備成形不斉ガス分離膜の片側あるいは両側でルュ
イス酸と接触させる。
率を示すガス分離膜を開示する。この特許においてけ、
気体混合物中の少くとも1種類のガスの選択透過が、前
記気体混合物中の1種類以上の残留ガスの選択透過を上
廻る予備成形不斉ガス分離膜の片側あるいは両側でルュ
イス酸と接触させる。
前記不斉嗅をブレンステッド−ローリ−酸に接触させる
と結果として、前記透過ガスの分離率が改良される。そ
のうえ、この特許は、改良ガス分離特性を備えるフラッ
トフィルムまたは、中空ファイノー形の改良、不斉嘆ヲ
ブレンステツド=ローリー酸で処理して生産する方法を
開示する。
と結果として、前記透過ガスの分離率が改良される。そ
のうえ、この特許は、改良ガス分離特性を備えるフラッ
トフィルムまたは、中空ファイノー形の改良、不斉嘆ヲ
ブレンステツド=ローリー酸で処理して生産する方法を
開示する。
英国特許出願第2135319 A号は、様々な部類の
ガスに対し改良透過性を備える膜を開示する。前記膜を
、次の反復単位を有する重合体で形成する:CH。
ガスに対し改良透過性を備える膜を開示する。前記膜を
、次の反復単位を有する重合体で形成する:CH。
千〇=C)
番
C1(、−81−OH。
「
式中、Rは1−12の炭t4原子を有するアルキル基で
ある。前記重合体を、1種類以上の溶剤たとえば、脂肪
族炭化水素で溶融して、重合体溶液を形成させ、その重
合体溶液を注型してフィルムを形成させる。前記膜は、
たとえば、パラフィンフィルム、管状中空ファイバー型
のようなどのような型にも生産でき、また必要の場合は
、1つ以上の支持層で支持して複合材料を形成できる。
ある。前記重合体を、1種類以上の溶剤たとえば、脂肪
族炭化水素で溶融して、重合体溶液を形成させ、その重
合体溶液を注型してフィルムを形成させる。前記膜は、
たとえば、パラフィンフィルム、管状中空ファイバー型
のようなどのような型にも生産でき、また必要の場合は
、1つ以上の支持層で支持して複合材料を形成できる。
米国特許第4 、020 、223号は、弗素含有ガス
で処理したポリオレフィンとポリアクリロニトリルから
成る部類中から選択した合成樹脂表面の改質方法を開示
する。この弗素化樹脂ファイバーは、良好な防汚度と、
曳好な吸水度または水分輸送量を示す。
で処理したポリオレフィンとポリアクリロニトリルから
成る部類中から選択した合成樹脂表面の改質方法を開示
する。この弗素化樹脂ファイバーは、良好な防汚度と、
曳好な吸水度または水分輸送量を示す。
ヨーロツノ々特許出願@ 85303088.0号は、
ガス分離方法に必要なシリルアセチレン化合物である重
合体を開示する。前記重合体の表面を無機ガスの低温プ
ラズマ雰囲気に暴蕗する。
ガス分離方法に必要なシリルアセチレン化合物である重
合体を開示する。前記重合体の表面を無機ガスの低温プ
ラズマ雰囲気に暴蕗する。
(問題を解決するための手段)
この発明は、触媒量の第5あるいは第6類金属ハロゲン
化物の存在において、トリアルキルデルミルアセチレン
誘導単量体を重合させて形成された高分子1空気安定重
合体である。結果として生成される重合体は模形状に注
型でき、次の一般構造式をもつ: ■ +c=c+rr1 (X)n R♀−Ge −Rs 式中、RoはHまたはC↓−C2のアルキル基;R@と
R。
化物の存在において、トリアルキルデルミルアセチレン
誘導単量体を重合させて形成された高分子1空気安定重
合体である。結果として生成される重合体は模形状に注
型でき、次の一般構造式をもつ: ■ +c=c+rr1 (X)n R♀−Ge −Rs 式中、RoはHまたはC↓−C2のアルキル基;R@と
R。
は独立線状あるいは有枝C1C,アルキル基;曳は線状
または有枝c、 C111アルキルまたはアリル基;
XはC1−cls アルキル基またはフェニル基;m
は少くとも1001そしてnは0またはlである。これ
らの膜は一般に、多種類のガスに対し高い浸透性を示す
。2つのガスの浸透性比率として規定される分離率すな
わち選択度は、前記膜面を改質するだけの時間弗素の反
応源と接触させることで、式中R2、R3とR4はC,
−C,アルキル基である前記高分子構造式を有する膜で
増大できる。好ましくは、前記弗素処理は、前記膜のO
,/ N11選択度比率を、前記反応弗素源との接触前
の前記膜の比率を上廻る少くとも50%だけ増大させる
ようにすることである。
または有枝c、 C111アルキルまたはアリル基;
XはC1−cls アルキル基またはフェニル基;m
は少くとも1001そしてnは0またはlである。これ
らの膜は一般に、多種類のガスに対し高い浸透性を示す
。2つのガスの浸透性比率として規定される分離率すな
わち選択度は、前記膜面を改質するだけの時間弗素の反
応源と接触させることで、式中R2、R3とR4はC,
−C,アルキル基である前記高分子構造式を有する膜で
増大できる。好ましくは、前記弗素処理は、前記膜のO
,/ N11選択度比率を、前記反応弗素源との接触前
の前記膜の比率を上廻る少くとも50%だけ増大させる
ようにすることである。
この処理高分子膜すなわち弗素化高分子膜は、ガス選択
性に未弗素化重合体を顕著に上廻る良好なガス透過特性
を示す。前記膜の増大選択度は、膜を通す異なる透過率
をもつ少くとも2成分を含有する多種類のガス流に対し
て実現される。
性に未弗素化重合体を顕著に上廻る良好なガス透過特性
を示す。前記膜の増大選択度は、膜を通す異なる透過率
をもつ少くとも2成分を含有する多種類のガス流に対し
て実現される。
この発明はさらに、前記膜通過の異なる透過度を有する
少くとも2成分を含有する供給気体混合物を、上述のよ
う′に処理半透過性高分子膜と接触させて前記供給気体
混合物を分離する方法である。
少くとも2成分を含有する供給気体混合物を、上述のよ
う′に処理半透過性高分子膜と接触させて前記供給気体
混合物を分離する方法である。
この発明は、ポリトリアルキルゲルミルプロピンと類似
高分子黄、比較的空気に安定性のある、無色の重合体で
できている膜である。前記重合体を、触媒量たとえば第
5または第6類金属ノ・ロデン化物、たとえばTa(/
4 、 Nt+F、 、WCA6 、”OC& オよび
NbBr3の約1乃至4重量、Q−セントの存在におい
て、トリアルキルデルミルアセチレン単量体の急速重合
で調製する。前記金属ノ・ロデン化物のトリアルキルゲ
ルミルアセチレンに対する比率は約0.196乃至10
%と変動することがある。随意に、助触媒を前記重合
反応に使用できる。主たる助触媒には、ビスマスと、錫
アルキルおよびアリール物質たとえばトリフェニールビ
スマスとテトラフェニールチンと同様トリエチルアルミ
ニウム、ジエチルアルミニウムクロリドなどのようなア
ルキルアルミニウム化合物が含まれる。
高分子黄、比較的空気に安定性のある、無色の重合体で
できている膜である。前記重合体を、触媒量たとえば第
5または第6類金属ノ・ロデン化物、たとえばTa(/
4 、 Nt+F、 、WCA6 、”OC& オよび
NbBr3の約1乃至4重量、Q−セントの存在におい
て、トリアルキルデルミルアセチレン単量体の急速重合
で調製する。前記金属ノ・ロデン化物のトリアルキルゲ
ルミルアセチレンに対する比率は約0.196乃至10
%と変動することがある。随意に、助触媒を前記重合
反応に使用できる。主たる助触媒には、ビスマスと、錫
アルキルおよびアリール物質たとえばトリフェニールビ
スマスとテトラフェニールチンと同様トリエチルアルミ
ニウム、ジエチルアルミニウムクロリドなどのようなア
ルキルアルミニウム化合物が含まれる。
前記重合を、多種類の有機溶剤、主としてヘキサンのよ
うな脂肪族物質か、シクロヘキサンのような脂環式物質
または、トルエンやキシレンのような芳香族・物質を使
用して不活性浮囲気の中で実施する。前記単量体の溶剤
に対する比率は、1対4の比率が広範囲に使用されてき
たが、1対10乃至10対1であってもよい。前記重合
は、ガ乃至ω°Cの温度範囲で相当の利点のあることが
わかっているが、σ乃至100’Cの温度範囲で実施で
きる。
うな脂肪族物質か、シクロヘキサンのような脂環式物質
または、トルエンやキシレンのような芳香族・物質を使
用して不活性浮囲気の中で実施する。前記単量体の溶剤
に対する比率は、1対4の比率が広範囲に使用されてき
たが、1対10乃至10対1であってもよい。前記重合
は、ガ乃至ω°Cの温度範囲で相当の利点のあることが
わかっているが、σ乃至100’Cの温度範囲で実施で
きる。
前記トリメチルゲルミルプロピンに対しては、重合時間
が極めて短かい(すなわち約2.5秒)が、トリメチル
シリルプロピンと類似シリル化合物は同一条件で約4時
間で重合する。
が極めて短かい(すなわち約2.5秒)が、トリメチル
シリルプロピンと類似シリル化合物は同一条件で約4時
間で重合する。
前記単量体は、重合して次の一般構造式を示す適切なも
のであればどのようなゲルミルyne型単量体からでも
合成できる: ■ −E−C=C+n (X)n R2−Ge−R3 曳 式中R1はH4たはC1C,アルキル基、R2とR3は
独立線状あるいは有枝Cニー C,アルキル基、R4は
線状あるいは有枝C工+ CZ* アルキルまたはア
リール基、XFi、C1C,アルキル基またはフェニー
ル基、mは少くとも100 、そしてnはOあるいは1
゜結果として生成する重合体は二硫化炭素に溶融可能で
あるが、他の有機溶剤たとえばトルエンとクロロホルム
には不溶であることがわかった。この耐溶剤性は、J
IJ トリメチルゲルミルプロピン(PTMGP )に
対しては、他のトリアルキルデルミルアセチレン誘導重
合体と1.t? IJトリメチルシリルプロピンを含む
すべての試験済みトリアルキル7リルアセチレン誘導重
合体がこれらの溶剤に可溶であることがわかっていたの
で、予期せぬことであった。PTMGPの、上述のよう
な溶剤に対する耐溶剤性は、この重合体で形成される嘆
が種々の溶剤(すなわち液体)分離工程と同様に、HI
Ilo)I&、Co、 / CH4および他の気体炭化
水素含有混合物と特に関連のあるガス分離工程にも有用
ならしめている。
のであればどのようなゲルミルyne型単量体からでも
合成できる: ■ −E−C=C+n (X)n R2−Ge−R3 曳 式中R1はH4たはC1C,アルキル基、R2とR3は
独立線状あるいは有枝Cニー C,アルキル基、R4は
線状あるいは有枝C工+ CZ* アルキルまたはア
リール基、XFi、C1C,アルキル基またはフェニー
ル基、mは少くとも100 、そしてnはOあるいは1
゜結果として生成する重合体は二硫化炭素に溶融可能で
あるが、他の有機溶剤たとえばトルエンとクロロホルム
には不溶であることがわかった。この耐溶剤性は、J
IJ トリメチルゲルミルプロピン(PTMGP )に
対しては、他のトリアルキルデルミルアセチレン誘導重
合体と1.t? IJトリメチルシリルプロピンを含む
すべての試験済みトリアルキル7リルアセチレン誘導重
合体がこれらの溶剤に可溶であることがわかっていたの
で、予期せぬことであった。PTMGPの、上述のよう
な溶剤に対する耐溶剤性は、この重合体で形成される嘆
が種々の溶剤(すなわち液体)分離工程と同様に、HI
Ilo)I&、Co、 / CH4および他の気体炭化
水素含有混合物と特に関連のあるガス分離工程にも有用
ならしめている。
随意に、前記重合体構造にはまた、だいたい1悌以上−
!8係までの1つ以上の共重合体を含めることもで舞る
。好ましくは、前述の共重合体は、トリアルキルシリル
アセチレン誘導化合物たとえば、t? リトリメチルシ
リルプロピンであるが、多種類のまた植々の濃度の共重
合体を前記重合体構造に組み込むことができる。前記共
重合体は、重合に耐えることができるどのような洩類の
他の単敬体単位の#1かに、唯一の必要条件である、共
重合体がトリアルキルゲルミルアセチレン型単量体を備
えたランダムか、交番あるいはプロック構造として分類
できる。上に列挙された構造R3は、mが少くとも10
0であると述べているが、前記構造単位が共重合体の一
部である場合、前記単位を全体にわたってランダムに分
布でき、必ずしも均質プロックである必要はない。本質
的に、PTMGPによって明らかになった耐溶剤性を、
上述のように、最大50%までのトリアルキルシリアセ
チレン訪導単量体で残余はトリメチルデルミルプロピン
単量体から成る構造を有する重合体によって示している
。
!8係までの1つ以上の共重合体を含めることもで舞る
。好ましくは、前述の共重合体は、トリアルキルシリル
アセチレン誘導化合物たとえば、t? リトリメチルシ
リルプロピンであるが、多種類のまた植々の濃度の共重
合体を前記重合体構造に組み込むことができる。前記共
重合体は、重合に耐えることができるどのような洩類の
他の単敬体単位の#1かに、唯一の必要条件である、共
重合体がトリアルキルゲルミルアセチレン型単量体を備
えたランダムか、交番あるいはプロック構造として分類
できる。上に列挙された構造R3は、mが少くとも10
0であると述べているが、前記構造単位が共重合体の一
部である場合、前記単位を全体にわたってランダムに分
布でき、必ずしも均質プロックである必要はない。本質
的に、PTMGPによって明らかになった耐溶剤性を、
上述のように、最大50%までのトリアルキルシリアセ
チレン訪導単量体で残余はトリメチルデルミルプロピン
単量体から成る構造を有する重合体によって示している
。
前記重合体は、mが少くとも100である広範囲の分子
量をもつことができるが、処理と合成上mは50,00
0以下が好ましい。それが合成された後は、前記重合体
を膜型に注型することができる。前記膜型は、普通の型
、たとえば平板、中空ファイ/術−あるいは螺旋巻き平
板など、どのような型でもよい。自立層の#念かに、前
記重合体を適切な支持体に注型して複合構造を形成する
ことができる。
量をもつことができるが、処理と合成上mは50,00
0以下が好ましい。それが合成された後は、前記重合体
を膜型に注型することができる。前記膜型は、普通の型
、たとえば平板、中空ファイ/術−あるいは螺旋巻き平
板など、どのような型でもよい。自立層の#念かに、前
記重合体を適切な支持体に注型して複合構造を形成する
ことができる。
そのうえ、前記膜は、2つ以上の層から成りそのうちの
少くとも1つの層が、上述のホリトリアルキルゲルミル
アセチレン誘導重合体または共重合体から成るものでよ
い。1つ以上の個体嘆を、分離作業に使用されるモジュ
ールに組み入れることができる。
少くとも1つの層が、上述のホリトリアルキルゲルミル
アセチレン誘導重合体または共重合体から成るものでよ
い。1つ以上の個体嘆を、分離作業に使用されるモジュ
ールに組み入れることができる。
未処理高分子層は一般に、多種類のガスに対し高誘過性
を備えているが、比較的不十分なガス選択度を示すこと
が典型的である故、多くのガス分離作業には不適当であ
る。選択度を増大するには、式中R2、R3およびR4
はHあるいはC1C5アルキル基である高分子構造を備
える膜を反応弗素源と接触させて前記膜を弗素化するこ
とである。前述弗素化法の1つは、膜を0 、01%乃
至25チの元素弗素ガス含有ガス流と10秒乃至U時間
の間接触させることに関連する。好ましい弗素化技術に
は、0.1チ乃至2チ弗素ガスの弗素濃度のガス流と0
.5乃至120分間接触させることが含まれている。い
ずれの場合でも、弗素化は、周囲温度で膜のOa /
Naの選択率を少くと4501だけ増大させるに十分で
なければならない。多類種の元素弗素含有ガス流をフィ
ルムたとえば?210s、F2 / Nas F2 /
C22、F210黛lN3、Fa / Cta /
Is・ F窩/ 80a / NI Fl+/ 80
s / Ns・y、 1802Cts / Naおよび
Fa / 80*C1/ Naなどを弗素化するのに使
用できる。他の弗素源、たとえばPF、、A6F、、B
IF、、CM、C0IF なども使用できる。弗素の高
濃度、たとえば10俤乃至25俤を弗素化工程に使用す
ることに表る場合、弗素濃度はゆるやかに段階的に上げ
て嘆の燃焼を防止すべきである。上述気相弗素化のほか
に、別の弗素化技術も使用できる。
を備えているが、比較的不十分なガス選択度を示すこと
が典型的である故、多くのガス分離作業には不適当であ
る。選択度を増大するには、式中R2、R3およびR4
はHあるいはC1C5アルキル基である高分子構造を備
える膜を反応弗素源と接触させて前記膜を弗素化するこ
とである。前述弗素化法の1つは、膜を0 、01%乃
至25チの元素弗素ガス含有ガス流と10秒乃至U時間
の間接触させることに関連する。好ましい弗素化技術に
は、0.1チ乃至2チ弗素ガスの弗素濃度のガス流と0
.5乃至120分間接触させることが含まれている。い
ずれの場合でも、弗素化は、周囲温度で膜のOa /
Naの選択率を少くと4501だけ増大させるに十分で
なければならない。多類種の元素弗素含有ガス流をフィ
ルムたとえば?210s、F2 / Nas F2 /
C22、F210黛lN3、Fa / Cta /
Is・ F窩/ 80a / NI Fl+/ 80
s / Ns・y、 1802Cts / Naおよび
Fa / 80*C1/ Naなどを弗素化するのに使
用できる。他の弗素源、たとえばPF、、A6F、、B
IF、、CM、C0IF なども使用できる。弗素の高
濃度、たとえば10俤乃至25俤を弗素化工程に使用す
ることに表る場合、弗素濃度はゆるやかに段階的に上げ
て嘆の燃焼を防止すべきである。上述気相弗素化のほか
に、別の弗素化技術も使用できる。
たとえば、液体含有弗素化薬剤を反応ガス雰囲気に揮発
させるかあるいは、膜を弗素含有薬剤の稀薄溶液中で電
波するか浸漬するかした後気相揮発させる。前記高分子
膜の両側を弗素処理にかけることができるが、前記膜の
一両のみを処理し、それによって膜のその側だけに超薄
型選択表面を形成させ、前記膜の残余は高透過性高分子
構造から成るようにすることが好ましい。
させるかあるいは、膜を弗素含有薬剤の稀薄溶液中で電
波するか浸漬するかした後気相揮発させる。前記高分子
膜の両側を弗素処理にかけることができるが、前記膜の
一両のみを処理し、それによって膜のその側だけに超薄
型選択表面を形成させ、前記膜の残余は高透過性高分子
構造から成るようにすることが好ましい。
ゲルマニウム含有重合体と反応醪囲気との間の相互作用
を温度と圧力の周囲条件の下で実施できる。二者択一的
に、反応をさらに昇温温度と、プラズマ界や、電磁気放
射あるいは紫外線放射の存在において実施できる。いく
つかの事例では、プラズマ界での処理、あるいは電磁気
または紫外線放射を用いての処理は、選択性を増大させ
るか、弗素の不在においてさえ、膜の他の特性を変化さ
せることがある。前記膜をモジュールに組み入れようと
する場合、処理は前記膜をその中に組み入れる前かある
いは後かに随意に実施できる。
を温度と圧力の周囲条件の下で実施できる。二者択一的
に、反応をさらに昇温温度と、プラズマ界や、電磁気放
射あるいは紫外線放射の存在において実施できる。いく
つかの事例では、プラズマ界での処理、あるいは電磁気
または紫外線放射を用いての処理は、選択性を増大させ
るか、弗素の不在においてさえ、膜の他の特性を変化さ
せることがある。前記膜をモジュールに組み入れようと
する場合、処理は前記膜をその中に組み入れる前かある
いは後かに随意に実施できる。
弗素化膜は、多種類のガス混合物に対して大いに強化さ
れた透過選択性を示し、多数の異なるガス分離作業に役
立つ。2つ以上の成分を含有するガス流を前記膜と接触
させ、その模からの透過流を分析ならびに測定して種々
のガス成分の透過係数(P)を決める。透過係数は次の
関係式で測定できる: 式中、Jはフラックス、Aは面積、Lは厚さ、Δpは圧
力。
れた透過選択性を示し、多数の異なるガス分離作業に役
立つ。2つ以上の成分を含有するガス流を前記膜と接触
させ、その模からの透過流を分析ならびに測定して種々
のガス成分の透過係数(P)を決める。透過係数は次の
関係式で測定できる: 式中、Jはフラックス、Aは面積、Lは厚さ、Δpは圧
力。
この関係式を、パーラーズ(Barrere )と呼ば
れる測定単位で都合よく表現できる。パーラーズの関係
R3は次の通り: そのうえ、1981年出版のJoMemb、 Sci、
旦、223のへニスならびにトリポディ(Hen1s
and Tripodi)が抵抗膜型についての論文で
明確にしているようK、複合構造の透過<p/r−>も
また超薄型表面層の面積を考慮に入れて測定する。異な
るガス成分の透過性と/々−ミアンスの両方とも、また
はいづれか一方を比較することによって、多種類のガス
混合物の選択(α)比を計算できる。この発明の処理膜
構造は多数のガス混合物の選択率を有意に増大させた。
れる測定単位で都合よく表現できる。パーラーズの関係
R3は次の通り: そのうえ、1981年出版のJoMemb、 Sci、
旦、223のへニスならびにトリポディ(Hen1s
and Tripodi)が抵抗膜型についての論文で
明確にしているようK、複合構造の透過<p/r−>も
また超薄型表面層の面積を考慮に入れて測定する。異な
るガス成分の透過性と/々−ミアンスの両方とも、また
はいづれか一方を比較することによって、多種類のガス
混合物の選択(α)比を計算できる。この発明の処理膜
構造は多数のガス混合物の選択率を有意に増大させた。
前述ガス混合物の実例には、Hθ/CH,、Ha/N1
1、H8/ CH,、H,/ Co、Ha / ’a、
co、 / Ng、0、 / N、およびCOs /
CHaが含まれる。上述のがス混合物の選択率が有意の
増加を示す一方、多数の他のガス混合物、すなわち、二
成分ならびに多成分混合物も双方ともに、選択率が増加
していることを示す。ガス分離に加えて、処理あるいは
未処理いずれの上述の膜も、他の作業たとえば溶融作業
、過揮発あるいは限外濾過に適切である。
1、H8/ CH,、H,/ Co、Ha / ’a、
co、 / Ng、0、 / N、およびCOs /
CHaが含まれる。上述のがス混合物の選択率が有意の
増加を示す一方、多数の他のガス混合物、すなわち、二
成分ならびに多成分混合物も双方ともに、選択率が増加
していることを示す。ガス分離に加えて、処理あるいは
未処理いずれの上述の膜も、他の作業たとえば溶融作業
、過揮発あるいは限外濾過に適切である。
その他の処理薬剤は結果とじてこの嘆の特性を、弗素処
理で実現されるようなものと同様に改良することになる
と考えられている。これら提案と同様な実例には、メタ
ノールと熱処理で状態調節した塩素、臭素、SO,とC
F、との処理が含まれる。
理で実現されるようなものと同様に改良することになる
と考えられている。これら提案と同様な実例には、メタ
ノールと熱処理で状態調節した塩素、臭素、SO,とC
F、との処理が含まれる。
実験
ポリトリメチルデルミルプロピン(FTMGP )a)
)リメチルゲルミルプロピンの調型1リットル入り
3ネック反応器には機械攪拌器と、均圧付加漏斗および
低温フィンガー凝縮器つきガス引入れ口がついている。
)リメチルゲルミルプロピンの調型1リットル入り
3ネック反応器には機械攪拌器と、均圧付加漏斗および
低温フィンガー凝縮器つきガス引入れ口がついている。
フラスコにメチルリチウム(ジエチルエーテル稀釈0.
13リツトルの1.6モル)と、窒素#囲気の下で0.
2251Jツトルの無水ジエチルエーテルとを充填する
。前記容器を外部温度−(資)°Cに冷却し、また前記
凝縮器にドライアイスとイソプロノqノールを充填した
。そこでプロピンを前記ガス引入れ口を通して導入した
結果、粘性白色スラリーを形成した。反応混合物を24
間以上熱入れして室温にまで上げ、その後再冷却して外
部温度を0°Cにし、10分間以上トリメチルゲルマニ
ウム(24,8?10.162モル)で滴状処理した。
13リツトルの1.6モル)と、窒素#囲気の下で0.
2251Jツトルの無水ジエチルエーテルとを充填する
。前記容器を外部温度−(資)°Cに冷却し、また前記
凝縮器にドライアイスとイソプロノqノールを充填した
。そこでプロピンを前記ガス引入れ口を通して導入した
結果、粘性白色スラリーを形成した。反応混合物を24
間以上熱入れして室温にまで上げ、その後再冷却して外
部温度を0°Cにし、10分間以上トリメチルゲルマニ
ウム(24,8?10.162モル)で滴状処理した。
室温でさらに潜時間攪拌の後、製品混合物をインタンで
稀釈し、蒸留水で洗浄してリチウム塩を除去した。有機
層を無水硫酸マグネシウムの上で乾燥し、濾過して乾燥
剤を除去し、蒸留濃縮して前記ペンタンを除去した。1
5 rum X100 rmのガラスつる巻線充填塔を
用いて大気圧で製品を蒸留すると19.2fのトリメチ
ルデルミルプロピンができる(沸点109乃至112°
C)。
稀釈し、蒸留水で洗浄してリチウム塩を除去した。有機
層を無水硫酸マグネシウムの上で乾燥し、濾過して乾燥
剤を除去し、蒸留濃縮して前記ペンタンを除去した。1
5 rum X100 rmのガラスつる巻線充填塔を
用いて大気圧で製品を蒸留すると19.2fのトリメチ
ルデルミルプロピンができる(沸点109乃至112°
C)。
b)トリメチルゲルミルプロピンの重合100グラムの
トルエンをTaCム触媒と混合して、それが溶融して鮮
黄色溶液を形成するまで約15分間攪拌した。約19グ
ラムのトリメチルデルミルゾロピン(’rMGP )単
量体を添加すると、その溶液は直ちに暗褐色に変色した
。数秒以内で溶液粘度が顕著に増加した。冴時間後、反
応混合物をメタノールで急冷し、約1oooiのメタノ
ールで洗浄した後、乾燥するとPTMGP重合体が残っ
た。
トルエンをTaCム触媒と混合して、それが溶融して鮮
黄色溶液を形成するまで約15分間攪拌した。約19グ
ラムのトリメチルデルミルゾロピン(’rMGP )単
量体を添加すると、その溶液は直ちに暗褐色に変色した
。数秒以内で溶液粘度が顕著に増加した。冴時間後、反
応混合物をメタノールで急冷し、約1oooiのメタノ
ールで洗浄した後、乾燥するとPTMGP重合体が残っ
た。
で色た前記重合体、ホリトリメチルデルミルプロビン(
PTMGP )は次の構造を有する:H3 (−C=C% 酔 H2O−Ge −CH。
PTMGP )は次の構造を有する:H3 (−C=C% 酔 H2O−Ge −CH。
CH3
式中mは少くとも100である。
前記単量体(TMGP )の触媒(TaC7,)に対す
る比率を変化させて、前記重合体の分子量を制御するこ
とは可能である。結果としてできる重合体は二硫化炭素
に可溶であるが、クロロフォルムまたはトルエンには不
洛である。
る比率を変化させて、前記重合体の分子量を制御するこ
とは可能である。結果としてできる重合体は二硫化炭素
に可溶であるが、クロロフォルムまたはトルエンには不
洛である。
上述の重合技術はまた、トリメチルスタンニルプロピン
単量体を重合してポリトリメチルメタンニプロビンを形
成するように実施した。種々の第5および第6類金属ハ
リド触媒を1時間(資)分から72時間の間、−(イ)
Cから関°Cの間の温度でトルエン中で使用した。所望
重合体を膨潤させるすべての試みは、用いられた触媒ま
たは条件にかかわらず失敗に終った。メタ/ニル重合体
の合成ができないことは、この発明の重合反応の特有性
と結果としてできる重合体を強調することになる。
単量体を重合してポリトリメチルメタンニプロビンを形
成するように実施した。種々の第5および第6類金属ハ
リド触媒を1時間(資)分から72時間の間、−(イ)
Cから関°Cの間の温度でトルエン中で使用した。所望
重合体を膨潤させるすべての試みは、用いられた触媒ま
たは条件にかかわらず失敗に終った。メタ/ニル重合体
の合成ができないことは、この発明の重合反応の特有性
と結果としてできる重合体を強調することになる。
多孔質中空ファイバー支持体に塗被された平板PTMG
P [とFTMGP膜の双方を、前記重合体を硫化炭素
中に1対400重贅比で溶融することにより重責で2.
5係溶液を形成した。前記硫化炭素重合溶液の部分を、
40 mi/!、のドクターナイフを使用して清浄平滑
ガラス面に注型し、空気を乾燥窒素流を使用して乾燥し
た。重合体フィルムはその全厚味が約5乃至75ミクロ
ンの@囲であった。前記平板膜を1.水に浸漬して充実
ガラス支持体から除去した。前記フィルムは前記ガラス
面から容易に浮き上った。前記平板膜を、1964年版
[モダン、プラスf”)クス(Modern Plas
tics ) J記載のB、A、 スターン(8ter
n ) l′!!かによる論文に詳述された手順に従っ
て、CTG−135パーミエーシヨンセル(Per−m
eation Ce1ls ) (z−ジャージ州つイ
ノクニイノカスタム、サイエンティフィック、コーボレ
ーシ:i ン(custom 8cientific
Corporation、 Whippa−ny、 N
J )の製品)に取り付けた。
P [とFTMGP膜の双方を、前記重合体を硫化炭素
中に1対400重贅比で溶融することにより重責で2.
5係溶液を形成した。前記硫化炭素重合溶液の部分を、
40 mi/!、のドクターナイフを使用して清浄平滑
ガラス面に注型し、空気を乾燥窒素流を使用して乾燥し
た。重合体フィルムはその全厚味が約5乃至75ミクロ
ンの@囲であった。前記平板膜を1.水に浸漬して充実
ガラス支持体から除去した。前記フィルムは前記ガラス
面から容易に浮き上った。前記平板膜を、1964年版
[モダン、プラスf”)クス(Modern Plas
tics ) J記載のB、A、 スターン(8ter
n ) l′!!かによる論文に詳述された手順に従っ
て、CTG−135パーミエーシヨンセル(Per−m
eation Ce1ls ) (z−ジャージ州つイ
ノクニイノカスタム、サイエンティフィック、コーボレ
ーシ:i ン(custom 8cientific
Corporation、 Whippa−ny、 N
J )の製品)に取り付けた。
同じ硫化炭素重合体溶液を、セラニーズ、ケミf2ル、
:l−4Lz−シヨy (Celanese Chem
icalCorporation ) II!!造によ
るセルガード(C81gard@材料の銘柄番号#X−
20を使用してセルガード(Celgardo) $リ
プロピレン多孔中空ファイバーの塗被に使用された。前
記セルガーF(Ce1gard■)中空ファイ、$−を
前記硫化炭素重合体溶液に二回浸漬して前記ファイバー
外面の完全被覆が確実になった。
:l−4Lz−シヨy (Celanese Chem
icalCorporation ) II!!造によ
るセルガード(C81gard@材料の銘柄番号#X−
20を使用してセルガード(Celgardo) $リ
プロピレン多孔中空ファイバーの塗被に使用された。前
記セルガーF(Ce1gard■)中空ファイ、$−を
前記硫化炭素重合体溶液に二回浸漬して前記ファイバー
外面の完全被覆が確実になった。
前記ガラス支持体になお固着している前記Prmp噂の
いくつかを、気相、dフチ反応器中で弗素/窒素混合物
を用いて弗素化した。前記膜をその反応器に入れて、ガ
スス滅−スを窒素で4時間の間/Q−ジし、周囲空気を
除去した。Pa対N2の設定比でそのあと予定時間の間
前記反応器空間を流した。
いくつかを、気相、dフチ反応器中で弗素/窒素混合物
を用いて弗素化した。前記膜をその反応器に入れて、ガ
スス滅−スを窒素で4時間の間/Q−ジし、周囲空気を
除去した。Pa対N2の設定比でそのあと予定時間の間
前記反応器空間を流した。
いくつかのPTMGP膜を異なる弗素ガス濃度を用いて
上述の技術に従って弗素化した。弗素化の(コントロー
ル)前後のPTMGP g面の構成の研究では、膜面に
強烈な変化が示された。弗素化膜と、2つの未弗素化P
TMGP膜の表面構成を分析し、下記第1表はその結果
の報告である。
上述の技術に従って弗素化した。弗素化の(コントロー
ル)前後のPTMGP g面の構成の研究では、膜面に
強烈な変化が示された。弗素化膜と、2つの未弗素化P
TMGP膜の表面構成を分析し、下記第1表はその結果
の報告である。
@1表
コントロール 85.7 Nono 11.
6 2.7コントo−ル83.ONone IQ、
4 5.525カウ/) ?2 51.4 3
7.5 3.4 7.725カウントFa 5
3.0 35.9 3.6 7.550力ウントP
g 50.1 39.1 2.7 8.11[
x)カウントPa 47.2 43.0 2.7
7.1200力ウントPg 45.8 41.
9 2.3 10.0本 x光線光電子分光分析法 傘傘 lカウント=0.1分当り250 CCNa中1
ccF2第1表報告の表面分析では前記弗素化膜面の炭
素およびゲルマニウムの双方の含肴に有意の減少が示さ
れている。対照試料として示された酸素濃度は、重合体
の表面に吸着した水分を示す。
6 2.7コントo−ル83.ONone IQ、
4 5.525カウ/) ?2 51.4 3
7.5 3.4 7.725カウントFa 5
3.0 35.9 3.6 7.550力ウントP
g 50.1 39.1 2.7 8.11[
x)カウントPa 47.2 43.0 2.7
7.1200力ウントPg 45.8 41.
9 2.3 10.0本 x光線光電子分光分析法 傘傘 lカウント=0.1分当り250 CCNa中1
ccF2第1表報告の表面分析では前記弗素化膜面の炭
素およびゲルマニウムの双方の含肴に有意の減少が示さ
れている。対照試料として示された酸素濃度は、重合体
の表面に吸着した水分を示す。
いくつかの他の、t? Ij ) IJアルキルデルミ
ルプロピン(PTAGP ) d t−上述の手順に従
って気相パッチ反応器中で合成し、弗素化した。前記弗
素化PTAGP膜を前記反応器から回収した後、前記支
持体から水くさび技術によって除去した。前記膜の全厚
みを測定した後、膜を前記CTC−135ノQ−ミニ−
シE 7 、 セ/L/ (Permeation C
e1ls )に取り付けてガス透過性と選択性とを研究
した。
ルプロピン(PTAGP ) d t−上述の手順に従
って気相パッチ反応器中で合成し、弗素化した。前記弗
素化PTAGP膜を前記反応器から回収した後、前記支
持体から水くさび技術によって除去した。前記膜の全厚
みを測定した後、膜を前記CTC−135ノQ−ミニ−
シE 7 、 セ/L/ (Permeation C
e1ls )に取り付けてガス透過性と選択性とを研究
した。
種々の弗素1変と接触時間で処理した前記PTAGP膜
使用のガス透過性と選択性との研究を実施して、その報
告は下記の通りである。これらの実例はこの発明の例証
にすぎず制限を意味するものではない。
使用のガス透過性と選択性との研究を実施して、その報
告は下記の通りである。これらの実例はこの発明の例証
にすぎず制限を意味するものではない。
(実施例)
第1実例
1つの未弗素化ならびに1つの弗素化平板PTMGP重
合膜試料を別々のCTCノQ −ミエーションセルに取
り付けて、それにより加圧ガス混合物が膜面を通り越し
、また透過流を容積光装置によって前記膜の透過側で測
定できるようにする。
合膜試料を別々のCTCノQ −ミエーションセルに取
り付けて、それにより加圧ガス混合物が膜面を通り越し
、また透過流を容積光装置によって前記膜の透過側で測
定できるようにする。
前記膜を通る種々のガスの透過性(f)と、パーミアン
ス(P/L)および選択性(α)の報告は下記の第2お
よびwJa表の通りである。
ス(P/L)および選択性(α)の報告は下記の第2お
よびwJa表の通りである。
第 2 表
透過性とパーミアンス
膜厚み 未弗素化 弗素化
(儒)(1)28.1 27.0
弗素化
時間(min、) 90sθC1c
c/N@/min、100 cc/F@/min、I PI I Fl カウント 15H
a P(2)7.138 4.15602F(2)
3.954 667更/L(
3) 2.98Ns
IF(2) 2.610 1
54更7L(3)
0.16゜H,P(2)6.740 67 P/L(3) 0.
25co p(”) 2.9
40 182P/L(3)
0.72CO□ p(2)
15.770 2.770P/L(3)
12.45(1) XI
O” (2)複合膜の透過係数(xlO+10)第 3
表 選 択 性 膜厚み 未弗素化 弗素化 (m)(1)28,1 27.0 弗素化 時間(min、) 908θC。
c/N@/min、100 cc/F@/min、I PI I Fl カウント 15H
a P(2)7.138 4.15602F(2)
3.954 667更/L(
3) 2.98Ns
IF(2) 2.610 1
54更7L(3)
0.16゜H,P(2)6.740 67 P/L(3) 0.
25co p(”) 2.9
40 182P/L(3)
0.72CO□ p(2)
15.770 2.770P/L(3)
12.45(1) XI
O” (2)複合膜の透過係数(xlO+10)第 3
表 選 択 性 膜厚み 未弗素化 弗素化 (m)(1)28,1 27.0 弗素化 時間(min、) 908θC。
cc/N2/min、 100cc/F27
m1n、 IF2チ 1 F2(cc全全体 150□/
Na α(2)1.51 4.33α(
3) 4.90 He/CH,α(2) 0.40 36
.6α(3) 388 H2/CH,α(2)1.06 62.0α(3)
147 H2/Co α(2)2.43 23.8
α(3) 51.2 Co、/CH,α” 2.30 41.
3α(3) 49.6 G O,/ N2 α”” 6’、o
418.0α(3) 20.5 (]−)xlO“ (2)複合膜の透過係数(P)に基づく選択性(3)弗
素化表層のパーミアンス(更/L)に基づく選択性前記
ガス透過性と選択性試験の上記第2および@3表に報告
の結果は、試験された全6種類のガス混合物の弗素化膜
の嘆選択性に有意の増大があったことを示している。た
とえば、前記PTMGP 嘆の02対Nどの選択性は、
前記膜を1.0JF2ガスで1分I秒間弗素化した時2
倍以上の増大を示した。
m1n、 IF2チ 1 F2(cc全全体 150□/
Na α(2)1.51 4.33α(
3) 4.90 He/CH,α(2) 0.40 36
.6α(3) 388 H2/CH,α(2)1.06 62.0α(3)
147 H2/Co α(2)2.43 23.8
α(3) 51.2 Co、/CH,α” 2.30 41.
3α(3) 49.6 G O,/ N2 α”” 6’、o
418.0α(3) 20.5 (]−)xlO“ (2)複合膜の透過係数(P)に基づく選択性(3)弗
素化表層のパーミアンス(更/L)に基づく選択性前記
ガス透過性と選択性試験の上記第2および@3表に報告
の結果は、試験された全6種類のガス混合物の弗素化膜
の嘆選択性に有意の増大があったことを示している。た
とえば、前記PTMGP 嘆の02対Nどの選択性は、
前記膜を1.0JF2ガスで1分I秒間弗素化した時2
倍以上の増大を示した。
第2実例
いくつかのPTAGP重合膜を100カウントF2で弗
素化し、また同様の未弗素化類をコントロールとして使
用した。前記膜を通す種々のガスの透過性(下)、耐久
性(P/L)および選択性(α)の研究を上記第1実例
で詳述した手順に従って実施した。
素化し、また同様の未弗素化類をコントロールとして使
用した。前記膜を通す種々のガスの透過性(下)、耐久
性(P/L)および選択性(α)の研究を上記第1実例
で詳述した手順に従って実施した。
試験された膜の高分子構造とガス透過性の研究結果の報
告は以下第4および第5表の通りである。
告は以下第4および第5表の通りである。
第 4 表
H2H。
P/L(3) 13.5
6He P(2)2700 2200
1000 580シL(3)
40 402F(
2)4000 250 90(’)
25CF7L(3)
1N2 百(2) 2
600 37 750 5CF/L(3
) 0.14
(CH,百” 6700 17
1600 4C’/IJ(3)0.06
(CO百(2) 3000
47 900 7(P/L(3)
0.18 (
Cot F(2)16000 420 3
500 95(P/L(3)
1.6Ar P(2) 百/L(3) (1) 100カウントのFa (2)複合膜の透過係数(KIO+10)(3)弗素化
表層の、e ミアンス(XIO+5)R工=cu、
R工=CH。
6He P(2)2700 2200
1000 580シL(3)
40 402F(
2)4000 250 90(’)
25CF7L(3)
1N2 百(2) 2
600 37 750 5CF/L(3
) 0.14
(CH,百” 6700 17
1600 4C’/IJ(3)0.06
(CO百(2) 3000
47 900 7(P/L(3)
0.18 (
Cot F(2)16000 420 3
500 95(P/L(3)
1.6Ar P(2) 百/L(3) (1) 100カウントのFa (2)複合膜の透過係数(KIO+10)(3)弗素化
表層の、e ミアンス(XIO+5)R工=cu、
R工=CH。
R2:R3=CH5R2:R3=CH5R2ム=C,H
9R,=c6H。
9R,=c6H。
.3 0.7・4
0.62.3 17
4 4.1.0
0.28 8
1.4 0.8.2
0.5 0.0417
16 1.3 1.1
1.1 1.0
0.0110 8
2.51.2
0.1 3.5 0.01
1.9 0.416
15 2.3 2.20
.6 0.1上記第4およ
び第5表報告の結果から、弗素処理はゲルマニウム原子
に結合した比較的小さいR基を含有する前記PTAGP
膜の選択性を大きく増大させていることがわかる。しか
し、前記R基が比較的大きくなる、すなわち0番および
それ以上になる時、弗素化の効果は減少した。それ故に
、ガス分離のため上述した高分子膜の使用を、好ましく
は式中R2とR3および−がすべて独立水素またはC+
Sあるいはそれより小さいものである弗素化PTAGP
に限定されることである。
0.62.3 17
4 4.1.0
0.28 8
1.4 0.8.2
0.5 0.0417
16 1.3 1.1
1.1 1.0
0.0110 8
2.51.2
0.1 3.5 0.01
1.9 0.416
15 2.3 2.20
.6 0.1上記第4およ
び第5表報告の結果から、弗素処理はゲルマニウム原子
に結合した比較的小さいR基を含有する前記PTAGP
膜の選択性を大きく増大させていることがわかる。しか
し、前記R基が比較的大きくなる、すなわち0番および
それ以上になる時、弗素化の効果は減少した。それ故に
、ガス分離のため上述した高分子膜の使用を、好ましく
は式中R2とR3および−がすべて独立水素またはC+
Sあるいはそれより小さいものである弗素化PTAGP
に限定されることである。
第3実例
上述と同一の重合ならびに膜合成技術を使用してTMG
Pおよびトリメチルシリルプロピン(’rM8F )共
重合体から成る重合構造を有する膜を二次加工した。
Pおよびトリメチルシリルプロピン(’rM8F )共
重合体から成る重合構造を有する膜を二次加工した。
颯下第6表は種々の共重合化合の重合時間を示す。
第 6 表
too:o 15.000
98:232.8
95:5 15.6
90:10 10.5
75:25 8.5
50:50 3.2
10:90 1.6
0:100 2.3
傘 攪拌を妨げるようなゼラチン状態になる必要時間上
述の重合結果かられかるように、小骨のTMGPが存在
しても、重合を著しく加速する。この急速な重合は、T
MSF単量体だけを使用した場合作ることを極めて困難
にする薄手フィルム東合体の現場合成を可能にする。
述の重合結果かられかるように、小骨のTMGPが存在
しても、重合を著しく加速する。この急速な重合は、T
MSF単量体だけを使用した場合作ることを極めて困難
にする薄手フィルム東合体の現場合成を可能にする。
Iリメリメチルシリルデロビンと、ポリトリメチルデル
ミルプロピンおよびTIJ8PとTMGP単量体から合
成した2つの重合Iigt−二次加工し、上述のように
弗素処理にかけた。未処理膜(コントロール)と同様、
弗素化膜を種々のガスおよびガス混合物の透過性と、ハ
ーミアンスおよび選択性について試験した。
ミルプロピンおよびTIJ8PとTMGP単量体から合
成した2つの重合Iigt−二次加工し、上述のように
弗素処理にかけた。未処理膜(コントロール)と同様、
弗素化膜を種々のガスおよびガス混合物の透過性と、ハ
ーミアンスおよび選択性について試験した。
これらの試験の結果の報告は以下筒7および第8表の通
りである。
りである。
@7表
He Y”3)6514 5122 5
137 4193丁/L(4)45.3 24.6 0s ’j”)10040 968 6
908 350CH,百(3) 15986
115 12765 26p71(4
) 0.12 0
.05co P’(3)7743 257
5946 93百/L(′)0.27
0.1≦Go、 P(”)3311)0
3718 24798 1148p1b
c’) 4.3
2.3r、□(1) IPgの125カウント (2)?寓のlOOカウント (3)複合膜の透過係数(xlo+lO)(4)弗素化
膜1@の、e−ミアンス(x10+15 )、 11
218 2770 7136 241
09.8 13.526.
5 40.00.79
1.020.14
0.140.06
0.060.20
0.182.59
1.59第4実例 前記ポリトリメチルゲルミルゾロビン重合体の処理に使
用する弗素化技術をさらにシリコーンゴムとポリ−2−
ノニン重合体処理に使用した。
137 4193丁/L(4)45.3 24.6 0s ’j”)10040 968 6
908 350CH,百(3) 15986
115 12765 26p71(4
) 0.12 0
.05co P’(3)7743 257
5946 93百/L(′)0.27
0.1≦Go、 P(”)3311)0
3718 24798 1148p1b
c’) 4.3
2.3r、□(1) IPgの125カウント (2)?寓のlOOカウント (3)複合膜の透過係数(xlo+lO)(4)弗素化
膜1@の、e−ミアンス(x10+15 )、 11
218 2770 7136 241
09.8 13.526.
5 40.00.79
1.020.14
0.140.06
0.060.20
0.182.59
1.59第4実例 前記ポリトリメチルゲルミルゾロビン重合体の処理に使
用する弗素化技術をさらにシリコーンゴムとポリ−2−
ノニン重合体処理に使用した。
次の一般構造式をもつ架橋重合体であるシリコーンゴム
は、噂に形成されると、多種のガスに対し非常だ透過性
があることがわかったが、それでも比較的低い選択性を
示す: CR2 CR3 5ミリ厚さの工業用シリコーンゴム(:)エネラルエレ
ツクトリック社# MEIM−100,ロット番号B
−163)膜を0.5%Pgガス含有のガス流で45分
間弗素化した。種々のガスに対する透過性と選択性を、
弗素化膜ならびに未弗素化膜の双方に対して試験した。
は、噂に形成されると、多種のガスに対し非常だ透過性
があることがわかったが、それでも比較的低い選択性を
示す: CR2 CR3 5ミリ厚さの工業用シリコーンゴム(:)エネラルエレ
ツクトリック社# MEIM−100,ロット番号B
−163)膜を0.5%Pgガス含有のガス流で45分
間弗素化した。種々のガスに対する透過性と選択性を、
弗素化膜ならびに未弗素化膜の双方に対して試験した。
前記弗素化ならびに未弗素化膜のガス透過価と表面分析
データの報告は以下第9表の通りである。
データの報告は以下第9表の通りである。
第 9 表
シリコーンジム膜
未弗素化 弗素化
ヘリウム 300 291酸 *
soo 462窒 素
250 183メ ターン
800 523E8CAによる表面分析 L4C50,853,4 4027,319,4 % 131 21.9 0.6%
7 26.4上記の透過
係数と表面分析データは、前記シリコーンゴム膜を弗素
化しであるが、表面弗素化は、試験されたガスに対する
膜の透過性または選択性に有意の効果を生じさせなかっ
た。そのうえ1.前記弗素化膜は時間が経つと腐蝕し、
この重合体を表面弗素化には不適当なものとする。
soo 462窒 素
250 183メ ターン
800 523E8CAによる表面分析 L4C50,853,4 4027,319,4 % 131 21.9 0.6%
7 26.4上記の透過
係数と表面分析データは、前記シリコーンゴム膜を弗素
化しであるが、表面弗素化は、試験されたガスに対する
膜の透過性または選択性に有意の効果を生じさせなかっ
た。そのうえ1.前記弗素化膜は時間が経つと腐蝕し、
この重合体を表面弗素化には不適当なものとする。
ポリ−2−ノニンの試料を混合MOCtI!IIP(P
h)4触媒システムを使用して重合した。次の一般構造
式をもつ結果としてできた重合体を濃厚膜に形成し、0
.5φF2ガスから成るF27 N2ガス流で15分間
処理した。
h)4触媒システムを使用して重合した。次の一般構造
式をもつ結果としてできた重合体を濃厚膜に形成し、0
.5φF2ガスから成るF27 N2ガス流で15分間
処理した。
H3
―
モc=c−)jl
6H13
弗素化ならびに未弗素化模試料を、穐々のガスに対する
透過性と選択性に対し試験し、また表面分析を双方の試
料に対し実施した。この試験と分析の結果報告は以下第
10表の通りである。
透過性と選択性に対し試験し、また表面分析を双方の試
料に対し実施した。この試験と分析の結果報告は以下第
10表の通りである。
第10表
ポリ−2−ノニン膜
未弗素化 弗素化
酸 素 54,1 52.0
窒 素 17,9 21.8
ヘリウム 70.3 62.00
、/N23.0 2.4 He/N2 3.9 2.8Hθ10s
1.3 1.2に8CAによる表面
分析 優C94,543,7 チ0 5.0 6.2チF
49.8前記ポリ
−2−ノニン膜をFil/ Na反応混合物で処理する
と、それは高い弗素化表面になることを示すが、試験さ
れたガスの透過係数または選択性のいづれにも有意の変
化は現れなかった。
窒 素 17,9 21.8
ヘリウム 70.3 62.00
、/N23.0 2.4 He/N2 3.9 2.8Hθ10s
1.3 1.2に8CAによる表面
分析 優C94,543,7 チ0 5.0 6.2チF
49.8前記ポリ
−2−ノニン膜をFil/ Na反応混合物で処理する
と、それは高い弗素化表面になることを示すが、試験さ
れたガスの透過係数または選択性のいづれにも有意の変
化は現れなかった。
上記試料の結果は、基本重合体構造と、多a[殖のガス
混合物に対する高透過性と高選択性の双方を備える膜を
合成する弗素化工程との双方に重要性のあることを示し
ている。
混合物に対する高透過性と高選択性の双方を備える膜を
合成する弗素化工程との双方に重要性のあることを示し
ている。
Claims (47)
- (1)下記の一般構造式を有し、式中R_1は水素また
はC_1−C_2アルキル基、R_2とR_3は独立線
状または有枝C_1−C_6アルキル基、R_4は線状
または有枝C_1−C_1_2アルキル基またはアリー
ル基、XはC_1−C_3アルキル基またはフェニール
基、mは少くとも100、そしてnは0または1である
重合体。 ▲数式、化学式、表等があります▼ - (2)前記一般構造式の式中R_1は水素またはC_1
−C_2アルキル基、R_2とR_3は独立線状または
有枝C_1C_6アルキル基、R_4は線状または有枝
C_1−C_1_2アルキル基またはアリール基、Xは
C_1−C_3アルキル基またはフェニール基、そして
nは0または1である単量体単位を重合して形成される
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の重合体。 ▲数式、化学式、表等があります▼ - (3)前記重合体を膜型に注型することを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の重合体。 - (4)ガス分離や、液体分離や、過揮発あるいは限外濾
過作業に用いられる前記膜型に注型されることを特徴と
する特許請求の範囲第3項記載の重合体。 - (5)前記R_1と、R_2と、R_3およびR_4は
メチル基であつて、n=0であることを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の重合体。 - (6)1つ以上の異なる共重合性単量体も含有する特許
請求の範囲第1項に詳述された構造単位を含む共重合体
。 - (7)前記重合体から成る種々の単量体単位を交番また
は、プロックあるいはランダム形状に配列することを特
徴とする特許請求の範囲第6項記載の共重合体。 - (8)トリアルキルシリルアセチレン誘導前記単量体単
位は最高約50%までの全重合体から成ることを特徴と
する特許請求の範囲第7項記載の共重合体。 - (9)前記膜型はその後紫外線または電磁気処理にかけ
られて注型されることを特徴とする特許請求の範囲第3
項記載の共重合体。 - (10)前記膜型はその後プナズマ界での処理にかけら
れて注型されることを特徴とする特許請求の範囲第3項
記載の共重合体。 - (11)供給ガス混合物の成分分離に使用するため改善
された選択性を備え、式中R_1は水素またはC_1−
C_2アルキル基、R_2と、R_3およびR_4は独
立線状または有枝C_1−C_3アルキル基、XはC_
1−C_3アルキル基またはフェニル基、mは少くとも
100、そしてnは0または1である下記の一般構造式
をもち、膜型に注型される重合体から成る膜で、前記膜
を改質させるに十分な時間だけ前記重合体を反応弗素源
で処理させ、それによつて膜のO_2対N_2の選択比
を、前記反応弗素源との処理前の膜のそれよりも少くと
も50%だけ増大させるようにしたことを特徴とする処
理半透過性高分子膜。 ▲数式、化学式、表等があります▼ - (12)前記反応弗素源は0.01乃至25%の弗素ガ
スを含有するガス流であることを特徴とする特許請求の
範囲第11項記載の処理半透過性高分子膜。 - (13)前記反応弗素源は0.1乃至2%の弗素ガスを
含有するガス流であることを特徴とする特許請求の範囲
第12項記載の処理半透過性高分子膜。 - (14)前記反応弗素源と10秒乃至24時間の間接触
させたことを特徴とする特許請求の範囲第11項記載の
処理半透過性高分子膜。 - (15)前記反応弗素源と30秒乃至120分間接触さ
せたことを特徴とする特許請求の範囲第14項記載の処
理半透過性高分子膜。 - (16)前記膜型に注型された前記重合体は式中n=0
である構造式を有することを特徴とする特許請求の範囲
第11項記載の処理半透過性高分子膜。 - (17)前記膜型に注型された重合体は、式中R_1と
、R_2およびR_3はCH_3基でありR_4は綿状
あるいは有枝C_1−C_3アルキル基である構造式を
有することを特徴とする特許請求の範囲第11項記載の
処理半透過性高分子膜。 - (18)前記膜型に注型された重合体は、式中n=0で
ある構造式を有することを特徴とする特許請求の範囲第
17項記載の処理半透過性分子膜。 - (19)ガス分離や、溶剤分離や、過揮発あるいは限外
濾過作業に用いることを特徴とする特許請求の範囲第1
1項記載の処理半透過性高分子膜。 - (20)前記膜型に注型された共重合体もまたトリアル
キルアセチレン誘導共重合体から成ることを特徴とする
特許請求の範囲第11項記載の処理半透過性高分子膜。 - (21)前記共重合体は10%乃至98%の濃度で現れ
ることを特徴とする特許請求の範囲第20項記載の処理
半透過性高分子膜。 - (22)前記膜型に注型された重合体は式中mが少くと
も100である次の構造式を有することを特徴とする特
許請求の範囲第11項記載の処理半透過性高分子膜。 ▲数式、化学式、表等があります▼ - (23)前記重合体を、多孔質層上の薄手濃密層を備え
る不斉膜の型に注型することを特徴とする特許請求の範
囲第11項記載の処理半透過性高分子膜。 - (24)前記重合体を、反応弗素源との処理前に、多孔
質支持体面の上に最初に塗被することを特徴とする特許
請求の範囲第11項記載の処理半透過性高分子膜。 - (25)前記多孔質支持体は、塗被前、平板あるいは中
空ファイバーの形であることを特徴とする特許請求の範
囲第24項記載の処理半透過性高分子膜。 - (26)前記多孔質支持体はポリオレフィンまたはポリ
スルホンであることを特徴とする特許請求の範囲第24
項記載の処理半透過性高分子膜。 - (27)2つ以上の層から成り、前記層の少くとも1つ
が特許請求の範囲第11項に詳説されている膜構造から
成ることを特徴とする処理半透過性高分子膜。 - (28)少くとも2成分を含有する供給ガス混合物を、
式中R_1は水素またはC_1−C_2アルキル基、R
_2とR_3およびR_4は独立線状または有枝C_1
−C_3アルキル基、XはC_1−C_3アルキル基ま
たはフェニル基、mは少くとも100、そしてnは0ま
たは1である下記の一般構造式を有し、膜型に注型され
る重合体から成る処理半透過性高分子膜に接触させるこ
とから成り、前記膜を改質させるに十分な時間だけ前記
重合体を反応弗素源で処理させ、それによつて膜のO_
2対N_2の選択比を、前記反応弗素源との処理前の膜
のそれよりも少くとも50%だけ増大させるようにした
ことを特徴とする供給ガス混合物分離の方法。 ▲数式、化学式、表等があります▼ - (29)前記反応弗素源は、0.01乃至25%の弗素
ガスを含有するガス流であることを特徴とする特許請求
の範囲第28項記載の供給ガス混合物分離の方法。 - (30)前記反応弗素源は、0.1乃至2%の弗素ガス
を含有するガス流であることを特徴とする特許請求の範
囲第29項記載の供給ガス混合物分離の方法。 - (31)前記処理半透過性高分子膜を反応弗素源と10
秒乃至24時間の間接触させたことを特徴とする特許請
求の範囲第28項記載の供給ガス混合物分離の方法。 - (32)前記処理半透過性高分子膜を反応弗素源と30
秒乃至120分間接触させたことを特徴とする特許請求
の範囲第31項記載の供給ガス混合物分離の方法。 - (33)前記供給ガス混合物を、式中n=0である構造
式を有し、膜型に注型される重合体から成る処理半透過
性高分子膜と接触させることを特徴とする特許請求の範
囲第28項記載の供給ガス混合物分離の方法。 - (34)前記供給ガス混合物を、式中R_1とR_2お
よびR_3はCH_3基、またR_4は線状または有枝
C_1−C_3アルキル基である構造式を有し、膜型に
注型される重合体から成る処理半透過性高分子膜と接触
させることを特徴とする特許請求の範囲第33項記載の
供給ガス混合物分離の方法。 - (35)前記供給ガス混合物を、式中mは少くとも10
0である下記の構造式を有し、膜型に注型される重合体
から成る処理半透過性高分子膜と接触させることを特徴
とする特許請求の範囲第34項記載の供給ガス混合物分
離の方法。 ▲数式、化学式、表等があります▼ - (36)前記膜型に注型される重合体はまた1つ以上の
共重合体から成ることを特徴とする特許請求の範囲第2
8項記載の供給ガス混合物分離の方法。 - (37)前記膜型に注型される重合体は、トリアルキル
アセチレン誘導共重合体から成ることを特徴とする特許
請求の範囲第36項記載の供給ガス混合物分離の方法。 - (38)前記供給ガス混合物を、O_2/N_2、He
/CH_4、H_2/CH_4、H_2/CO、CO_
2/CH_4、CO_2/N_2、H_2/N_2およ
びHe/N_2から成る部類中から選択することを特徴
とする特許請求の範囲第28項記載の供給ガス混合物分
離の方法。 - (39)供給ガス混合物の成分分離に使用する改善され
た選択性を備える半透過性高分子膜の製法が、1)式中
R_1は水素またはC_1−C_2アルキル基、R_2
とR_3およびR_4は独立線状または有枝C_1−C
_3アルキル基、XはC_1−C_3アルキル基または
フェニール基、mは少くとも100、そしてnは0また
は1である下記の一般式を有する重合体を膜型に注型す
ることと、2)前記膜型に注型した重合体を、前記膜を
改質させるに十分な時間だけ反応弗素源で処理し、それ
によつて前記膜のO_2/N_2選択率を前記反応弗素
源で処理する前の膜の選択率を上廻つて少くとも50%
だけ増大させるようにすることから成る半透過性高分子
膜の製法。 ▲数式、化学式、表等があります▼ - (40)前記反応弗素源は、0.01乃至25%弗素ガ
スを含有するガス流であることを特徴とする特許請求の
範囲第39項記載の半透過性高分子膜の製法。 - (41)前記膜型に注型された重合体を、10秒乃至2
4時間の間反応弗素源で処理することを特徴とする特許
請求の範囲第40項記載の半透過性高分子膜の製法。 - (42)前記膜型に注型された重合体は、式中R_1と
R_2およびR_3はCH_3基、R_4は線状または
有枝C_1−C_3アルキル基、そしてn=0である構
造式を有することを特徴とする特許請求の範囲第39項
記載の半透過性高分子膜の製法。 - (43)前記膜型に注型された重合体は式中mが少くと
も100である下記の構造式を有することを特徴とする
特許請求の範囲第39項記載の半透過性高分子膜の製法
。 ▲数式、化学式、表等があります▼ - (44)前記膜型に注型された重合体を、周囲条件の温
度と圧力で反応弗素源を用いて処理することを特徴とす
る特許請求の範囲第39項記載の半透過性高分子膜の製
法。 - (45)前記膜型に注型された重合体を、昇温温度でま
た、プラズマ界または電磁気放射の存在において反応弗
素源で処理することを特徴とする特許請求の範囲第39
項記載の半透過性高分子膜の製法。 - (46)前記膜型に注型された重合体は2つ以上の共重
合体から成ることを特徴とする特許請求の範囲第39項
記載の半透過性高分子膜の製法。 - (47)前記膜型に注型された重合体は、トリアルキル
シリルアセチレン誘導共重合体から成ることを特徴とす
る特許請求の範囲第46項記載の半透過性高分子膜の製
法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/939,312 US4759776A (en) | 1986-12-08 | 1986-12-08 | Polytrialkylgermylpropyne polymers and membranes |
US939312 | 1986-12-08 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63171619A true JPS63171619A (ja) | 1988-07-15 |
JPH0460693B2 JPH0460693B2 (ja) | 1992-09-28 |
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JP62310765A Granted JPS63171619A (ja) | 1986-12-08 | 1987-12-08 | ガス混合物を分離する重合体膜と、その製法および、そのガス混合物分離の方法 |
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EP (1) | EP0270985A3 (ja) |
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IN (1) | IN170408B (ja) |
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- 1987-12-02 NO NO875032A patent/NO170547C/no unknown
- 1987-12-03 BR BR8706639A patent/BR8706639A/pt unknown
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- 1987-12-08 JP JP62310765A patent/JPS63171619A/ja active Granted
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