JPH07114937B2 - Separation membrane - Google Patents

Separation membrane

Info

Publication number
JPH07114937B2
JPH07114937B2 JP62172953A JP17295387A JPH07114937B2 JP H07114937 B2 JPH07114937 B2 JP H07114937B2 JP 62172953 A JP62172953 A JP 62172953A JP 17295387 A JP17295387 A JP 17295387A JP H07114937 B2 JPH07114937 B2 JP H07114937B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
membrane
compound
solution
film
oxygen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP62172953A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6418405A (en
Inventor
和美 岩田
弘毅 田村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Teijin Ltd
Original Assignee
Teijin Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Teijin Ltd filed Critical Teijin Ltd
Priority to JP62172953A priority Critical patent/JPH07114937B2/en
Publication of JPS6418405A publication Critical patent/JPS6418405A/en
Publication of JPH07114937B2 publication Critical patent/JPH07114937B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/12Composite membranes; Ultra-thin membranes
    • B01D69/125In situ manufacturing by polymerisation, polycondensation, cross-linking or chemical reaction
    • B01D69/1251In situ manufacturing by polymerisation, polycondensation, cross-linking or chemical reaction by interfacial polymerisation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06Organic material
    • B01D71/54Polyureas; Polyurethanes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D69/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/12Composite membranes; Ultra-thin membranes
    • B01D69/125In situ manufacturing by polymerisation, polycondensation, cross-linking or chemical reaction

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は分離膜、特にガス混合物に対し選択透過性を有
する分離膜に関し、更に詳しくは空気から酸素富化空気
を得るのに適した分離膜に関する。
The present invention relates to a separation membrane, in particular a separation membrane having a selective permeability to a gas mixture, and more particularly to a separation membrane suitable for obtaining oxygen-enriched air from air.

現在、燃焼エネルギーを利用する装置例えば家庭用暖房
器具,自動車エンジン,ボイラー等においては空気中に
酸素が約20%の濃度で存在することを基礎に設計され、
利用されている。しかし酸素濃度の高められた空気が供
給されれば不完全燃焼による環境汚染等の問題が解消さ
れるばかりでなく、燃焼効率を高めることも可能にな
る。
Currently, devices that utilize combustion energy, such as household heating appliances, automobile engines, and boilers, are designed on the basis that oxygen is present in the air at a concentration of about 20%,
It's being used. However, if the air having an increased oxygen concentration is supplied, not only the problems such as environmental pollution due to incomplete combustion can be solved but also the combustion efficiency can be improved.

また、酸素濃度の高められた空気は、呼吸器系疾患を有
する者や未熟時の呼吸用空気としても有用である。
Further, the air having an increased oxygen concentration is also useful as a breathing air for a person having a respiratory disease or when immature.

かかる目的から通常空気から酸素濃度の高められた空気
を得るための選択ガス透過性を有する分離膜が種々開発
されてきた。この分離膜については空気中の酸素と窒素
を分離し、しかもその酸素が膜を十分多きな速度で透過
するという性能が要求される。空気中の酸素と窒素を分
離する膜素材として最初に用いられたシリコーンゴム
は、分離係数(α)が2.0で酸素の透過係数が6×10-8c
c(STP)・cm/cm2・sec・cmHgという性能を有するもの
である。この素材は透過係数は高いが分離係数が低く、
このため透過係数,分離係数共に高い素材の開発が展開
されてきた。
For this purpose, various separation membranes having selective gas permeability have been developed for obtaining air having an increased oxygen concentration from ordinary air. This separation membrane is required to have a property of separating oxygen and nitrogen in the air and allowing the oxygen to permeate the membrane at a sufficiently large rate. Silicone rubber, which was first used as a membrane material to separate oxygen and nitrogen in the air, has a separation coefficient (α) of 2.0 and an oxygen permeability coefficient of 6 × 10 -8 c.
It has the performance of c (STP) · cm / cm 2 · sec · cmHg. This material has a high transmission coefficient but a low separation coefficient,
Therefore, the development of materials with high permeability and separation coefficient has been developed.

ところで均質膜中を透過する気体の量は次式 Y=(×Δρ×A)/l で表わされる。従って分離係数(α)が高い素材を見出
すことができれば、透過係数()は小さくてもその膜
厚(l)を極限まで薄くすることにより透過速度を大き
くすることができる。かかる方向の一つとして水面上に
有機ポリマーの単分子膜を展開せしめて極薄膜を形成
し、それを多孔質支持体で支持して気体分離膜とする方
法が開発され、実用にも供せられている(特開昭57−71
605号及び特開昭51−89564号各公報参照)。
By the way, the amount of gas that permeates the homogeneous membrane is expressed by the following formula Y = ( P × Δρ × A) / l It is represented by. Therefore, if a material having a high separation coefficient (α) can be found, even if the transmission coefficient ( P ) is small, the permeation rate can be increased by making the film thickness (1) as thin as possible. As one of such directions, a method has been developed in which a monomolecular film of an organic polymer is developed on a water surface to form an ultrathin film, and the ultrathin film is supported by a porous support to form a gas separation membrane. (JP-A-57-71)
605 and JP-A-51-89564).

しかしながら、この方法は形成される膜が平膜に限定
されること、極薄膜であるため機械的強度向上に制限
があること、現実的分離膜にするためには素材的に制
約されること等の欠点を有している。
However, in this method, the membrane to be formed is limited to a flat membrane, the mechanical strength is limited because it is an ultrathin film, and the material is limited in order to make it a practical separation membrane. Has the drawback of.

一方、支持体上に反応性化合物溶液の薄膜を形成せし
め、その溶液薄膜に当該化合物と反応する化合物を含有
し当該溶液と界面を形成しうる溶液を接触せしめて、支
持体上で界面反応させて支持体上に極薄膜を形成せしめ
る方法がある。この方法は水面展開法が有する上記欠点
をほとんど有していない点、膜形成法としては有利であ
る。
On the other hand, a thin film of a reactive compound solution is formed on a support, and a solution containing a compound that reacts with the compound and forming an interface with the solution is brought into contact with the solution thin film to cause an interfacial reaction on the support. There is a method of forming an ultrathin film on a support. This method is advantageous as a film forming method in that it hardly has the above-mentioned drawbacks of the water surface development method.

かかる方法によって形成される気体分離膜の例としては
特開昭58−193703号,特開昭59−49805号各公報記載の
発明などがある。
Examples of gas separation membranes formed by such a method include the inventions described in JP-A-58-193703 and JP-A-59-49805.

これらはいづれもアミノ基とイソシアネート基との反応
による尿素結合生成に基づくポリマーを用いたものであ
る。
Each of these uses a polymer based on the formation of a urea bond by the reaction of an amino group and an isocyanate group.

前述のとおり分離膜としては、膜厚が薄ければ薄いほど
透過量は増大し好ましい。しかし薄くなると膜の強度は
小さくなり、膜の破損の恐れや耐久性の低下など機械的
特性上は逆に問題となる。
As described above, as the separation membrane, the thinner the membrane, the more the amount of permeation increases, which is preferable. However, as the film becomes thinner, the strength of the film becomes smaller, which is conversely a problem in terms of mechanical properties such as damage to the film and deterioration of durability.

特にこの薄膜形成法は、界面重合といっても撹拌のない
界面重合であるので重合度があがりにくい傾向をもつ。
In particular, this thin film forming method has a tendency that the degree of polymerization does not easily rise because it is interfacial polymerization without stirring even though it is called interfacial polymerization.

そこで膜の強度アップが必要で、その方策としてはポリ
マーの重合度アップや架橋構造の導入などが考えられ
る。
Therefore, it is necessary to increase the strength of the membrane, and as a measure for that, it is conceivable to increase the degree of polymerization of the polymer or to introduce a crosslinked structure.

そのうち特に架橋構造の導入法として3官能以上の多官
能化合物を用いて反応させることは、2官能化合物どう
しの反応に比べて、結合を形成する確率は高くなり、ポ
リマーの分子量は増大し、重合度アップにもなる。
Among them, when using a polyfunctional compound having three or more functional groups as a method for introducing a crosslinked structure, the probability of forming a bond is higher than that of the reaction between the bifunctional compounds, the molecular weight of the polymer increases, and It also improves the degree.

3個以上の多官能性化合物としては、ポリシロキサン化
合物とポリイソシアネート化合物の両方が考えられる
が、従来ポリシロキサン化合物の例が多かった。しかし
膜の酸素と窒素の選択性をあげようとした場合シロキサ
ン含量の低いポリシロキサン化合物が適当であり、その
場合2官能性シロキサン化合物に好ましいものが多い。
そこでイソシアネート成分としても多官能性化合物が必
要である。
Both polysiloxane compounds and polyisocyanate compounds are conceivable as the three or more polyfunctional compounds, but there have been many examples of conventional polysiloxane compounds. However, in order to increase the oxygen and nitrogen selectivity of the film, a polysiloxane compound having a low siloxane content is suitable, and in that case, most of the bifunctional siloxane compounds are preferable.
Therefore, a polyfunctional compound is required as an isocyanate component.

又一方イソシアネート基のアミノ基に対する反応性は、
通常、芳香族>脂環族>脂肪族の順であり芳香族が最も
好ましい。そこで、芳香族系でかつ多官能のイソシアネ
ート化合物について鋭意検討の結果本発明に到達したも
のである。
On the other hand, the reactivity of isocyanate groups to amino groups is
Usually, the order is aromatic>alicyclic> aliphatic, with aromatic being most preferred. Therefore, the present invention has been achieved as a result of intensive studies on aromatic and polyfunctional isocyanate compounds.

即ち本発明は、多孔質支持体(A)及び2個以上のアミ
ノ基を有するポリシロキサン化合物と下記式(I)で表
わされるイソシアネート化合物 との反応生成物から主として形成されるポリ尿素系選択
透過膜(B)とからなる分離膜である。
That is, the present invention provides a porous support (A), a polysiloxane compound having two or more amino groups, and an isocyanate compound represented by the following formula (I). And a polyurea-based selective permeation membrane (B) mainly formed from a reaction product of

本発明に用いるイソシアネート化合物すなわちトリス
(4−イソシアネートフェニル)メタンは相当するアミ
ン化合物であるトリス(4−アミノフェニル)メタンを
ホスゲンと反応して得られる融点89〜90℃の白色固体で
ある。
The isocyanate compound used in the present invention, that is, tris (4-isocyanatophenyl) methane, is a white solid having a melting point of 89 to 90 ° C. obtained by reacting tris (4-aminophenyl) methane, which is a corresponding amine compound, with phosgene.

本発明のイソシアネート化合物は脂肪族,脂環族,芳香
族あるいはハロゲン化炭化水素系溶媒にジイソシアネー
ト化合物と同様に容易に溶解し、界面重合の溶媒の組み
合わせも従来のジイソシアネート化合物と何らかわりな
く適用できる。
The isocyanate compound of the present invention can be easily dissolved in an aliphatic, alicyclic, aromatic or halogenated hydrocarbon solvent in the same manner as the diisocyanate compound, and the combination of the interfacial polymerization solvent can be applied without any difference from the conventional diisocyanate compound. .

又本発明においては、本発明の目的を損わない範囲でイ
ソシアネート基を2個有する4,4′−ジフェニルメタン
ジイソシアネート,4,4′−ジフェニルエーテルジイソシ
アネート,トルイレンジイソシアネート,m−フェニルジ
イソシアネートなどの芳香族ジイソシアネート,m−キシ
リレンジイソシアネートなどの脂肪族−芳香族ジイソシ
アネート,4,4′−シクロヘキシルメタンジイソシアネー
ト,イソホロンジイソシアネートなどの脂環族ジイソシ
アネート,ヘキサメチレンジイソシアネート,テトラメ
チレンジイソシアネートなどの脂肪族ジイソシアネート
などのジイソシアネート化合物を加えることができる。
In the present invention, aromatic compounds such as 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 4,4'-diphenyl ether diisocyanate, toluylene diisocyanate and m-phenyl diisocyanate having two isocyanate groups within the range not impairing the object of the present invention. Aliphatic-aromatic diisocyanates such as diisocyanate, m-xylylene diisocyanate, alicyclic diisocyanates such as 4,4′-cyclohexylmethane diisocyanate and isophorone diisocyanate, diisocyanate compounds such as hexamethylene diisocyanate and tetramethylene diisocyanate Can be added.

もちろん反応性の点からは芳香族ジイソシアネート化合
物が好ましい。かかるジイソシアネートは全イソシアネ
ート成分の50モル%以下が好ましい。
Of course, an aromatic diisocyanate compound is preferable from the viewpoint of reactivity. The amount of such diisocyanate is preferably 50 mol% or less of all isocyanate components.

かかるイソシアネート化合物と反応するアミノ基を有す
る化合物としては、透過性のすぐれた構造であるシロキ
サン構造を有するポリアミン化合物を用いる。即ち本発
明においてはアミノ基を2個以上有するポリシロキサン
化合物を用いるが、かかる化合物の例としては、下記式
(II) で表わされる構造単位を分子中に少なくとも2個有し、
かつ−Si−O−Si−結合を分子中に少なくとも1個有す
るポリシロキサンを挙げることができる。
As the compound having an amino group which reacts with such an isocyanate compound, a polyamine compound having a siloxane structure having a structure having excellent permeability is used. That is, a polysiloxane compound having two or more amino groups is used in the present invention. Examples of such a compound include the following formula (II) Having at least two structural units represented by
Moreover, the polysiloxane which has at least one -Si-O-Si- bond in a molecule can be mentioned.

かかる化合物を更に具体的に例示すれば下記式(II
I),(IV)の如きものが挙げられる。
More specific examples of such compounds are represented by the following formula (II
Examples include I) and (IV).

これらを更に具体的に示せば以下の如きものが好適なも
のとして挙げられる。
If these are shown more concretely, the following can be mentioned as preferable ones.

これらの化合物は単独でも、また2種類以上の混合物と
しても用いることができる。
These compounds can be used alone or as a mixture of two or more kinds.

本発明に用いるアミノ基を有するポリシロキサン化合物
は前記式(I)のイソシアネート化合物と重付加反応に
よりポリマーを形成するのでポリシロキサン化合物中の
アミノ基の数は少なくとも2個である。架橋構造を密に
しようとする1級及び/又は2級のアミノ基を3個以上
有する化合物が使われるが、前述のとおり、アミノ基が
2個の化合物であっても架橋構造の導入が達成できる。
Since the polysiloxane compound having an amino group used in the present invention forms a polymer by the polyaddition reaction with the isocyanate compound of the formula (I), the number of amino groups in the polysiloxane compound is at least two. A compound having three or more primary and / or secondary amino groups is used in order to make the crosslinked structure dense, but as described above, introduction of the crosslinked structure is achieved even with a compound having two amino groups. it can.

また本発明の目的を損わない範囲でシロキサン結合を有
しない1級及び/又は2級アミノ基を少なくとも2個有
するエチレンジアミン,ヘキサメチレンジアミン,トリ
エチレンテトラミン,ポリエチレンイミン,ポリビニル
アミン等の脂肪族ポリアミン,シクロヘキサンジアミ
ン,ピペラジン等の脂環族ポリアミン,メタフェニレン
ジアミン,4,4′−ジアミノジフェニルメタン,3,4′−ジ
アミノジフェニルエーテル,ポリアミノスチレン等の芳
香族ポリアミンを加えることができる。かかるポリアミ
ンは全アミン成分の50モル%以下が好ましい。
Aliphatic polyamines such as ethylenediamine, hexamethylenediamine, triethylenetetramine, polyethyleneimine and polyvinylamine having at least two primary and / or secondary amino groups having no siloxane bond within the range not impairing the object of the present invention. Alicyclic polyamines such as cyclohexanediamine and piperazine, aromatic polyamines such as metaphenylenediamine, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 3,4'-diaminodiphenyl ether and polyaminostyrene can be added. The amount of such polyamine is preferably 50 mol% or less based on all amine components.

本発明における多孔質支持体(A)は選択性透過膜
(B)を支持して強度的に補強しうるものであれば特に
限定されない。かかる支持体(A)の基材として、ガラ
ス質多孔材,焼結金属,セラミックスなどの無機材料,
セルロースエステル,ポリスチレン,ポリビニルブチラ
ール,ポリスルホン,ポリ塩化ビニル,ポリエステル,
ポリアクリロニトリル,ポリアミド等の有機ポリマーが
挙げられる。
The porous support (A) in the present invention is not particularly limited as long as it can support the selective permeable membrane (B) and reinforce it in strength. As a base material of such a support (A), a glassy porous material, a sintered metal, an inorganic material such as ceramics,
Cellulose ester, polystyrene, polyvinyl butyral, polysulfone, polyvinyl chloride, polyester,
Examples thereof include organic polymers such as polyacrylonitrile and polyamide.

ポリスルホン膜は本発明の基材として特にすぐれた性能
を有するものであり、ポリアクリロニトリルや芳香族ポ
リアミドもまた有効である。ポリスルホン多孔質基材の
製造法は、米国塩水局レポート(OSW Report)No.359に
記載されている。
The polysulfone membrane has particularly excellent performance as the base material of the present invention, and polyacrylonitrile and aromatic polyamide are also effective. The method for producing the polysulfone porous substrate is described in US Salt Water Report (OSW Report) No. 359.

かかる基材は表面の孔の大きさが一般に約50〜10000
Å、好ましくは100〜1000Åの間にあるものが好ましい
が、これに限られるものではなく、最終の膜の用途など
に応じて、表面の項の大きさは50〜10000Åの間で変化
しうる。これらの基材は対称構造でも非対称構造でも使
用できるが、望ましくは非対称構造のものがよい。
Such substrates generally have a surface pore size of about 50 to 10,000.
Å, preferably between 100 and 1000 Å, but not limited to this, the size of the surface term may vary between 50 and 10000 Å depending on the final membrane application etc. . These substrates can be used in a symmetrical structure or an asymmetric structure, but preferably have an asymmetric structure.

これらの基材はJIS P8117の装置により測定された透気
度が20〜3000秒、より好ましくは50〜1000秒のものが用
いられる。透気度が20秒以下のものは、それを用いて得
られる複合膜に欠陥が生じやすく、選択性が低下しやす
い。また3000秒以下のものは、それを用いて得られた複
合膜の透気量が低いものとなる。
As these base materials, those having an air permeability measured by a device of JIS P8117 of 20 to 3000 seconds, more preferably 50 to 1000 seconds are used. When the air permeability is 20 seconds or less, defects are likely to occur in the composite film obtained by using it, and the selectivity is likely to be lowered. Further, when the time is 3000 seconds or less, the air permeability of the composite film obtained by using the same is low.

また基材は、その孔の大きさが最大孔径として1μm以
下、好ましくは0.5μm以下であるのが好ましい。
Further, it is preferable that the base material has a maximum pore size of 1 μm or less, preferably 0.5 μm or less.

また支持体(A)の形状は目的とする分離膜の形状に応
じて種々のものでありうるが、具体的には平板状,チュ
ーブ状,中空系状のものが挙げられる。支持体の厚さは
限定されないが通常10μm〜10mm、好ましくは50μm〜
1000μmである。
The shape of the support (A) may be various according to the shape of the target separation membrane, and specific examples include a flat plate shape, a tube shape, and a hollow shape. The thickness of the support is not limited, but is usually 10 μm to 10 mm, preferably 50 μm to
It is 1000 μm.

本発明の選択性透過膜(B)の膜厚は通常30Å〜10μ
m、好ましくは50Å〜2000Å、さらに好ましくは100Å
〜1000Åである。かかる選択性透過膜(B)は、 (1)多孔質支持体(A)上にポリアミノポリシロキサ
ン溶液を塗布し、ついでイソシアネート化合物を含有し
かつ上記ポリアミノポリシロキサン溶液と界面を形成し
うる溶液を塗布接触せしめ、しかして支持体(A)上に
選択性透過膜(B)を形成させるか、 (2)(1)における溶液の塗布順序を逆にして支持体
(A)上に選択性透過膜(B)を形成させる ことができる。
The selective permeable membrane (B) of the present invention usually has a thickness of 30Å to 10 μm.
m, preferably 50Å to 2000Å, more preferably 100Å
It is ~ 1000Å. Such a selectively permeable membrane (B) is obtained by (1) applying a polyaminopolysiloxane solution onto the porous support (A), and then forming a solution containing an isocyanate compound and capable of forming an interface with the above polyaminopolysiloxane solution. The selective permeation membrane (B) is formed on the support (A) by coating and contacting, or (2) The selective permeation on the support (A) is performed by reversing the coating order of the solution in (1). A film (B) can be formed.

その際、ポリアミノポリシロキサン溶液は当該化合物を
水,メタノール,エタノール,イソプロパノール,メチ
ルセロソルプ,ジオキサン,エチレングリコール,ジエ
チレングリコール,トリエチレングリコール,グリセリ
ン,n−ヘキサン,n−デカン,ヘキサデセン,ベンゼン,
トルエン又はキシレンの如き溶媒或いはこれらの2種以
上の混合溶媒の如き溶媒に溶解せしめれば容易に調製可
能であり、その際ポリアミノポリシロキサンの濃度は10
ppm〜10wt%、好ましくは100ppm〜5wt%である。
At that time, the polyaminopolysiloxane solution is prepared by adding the compound to water, methanol, ethanol, isopropanol, methyl cellosolve, dioxane, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, glycerin, n-hexane, n-decane, hexadecene, benzene,
It can be easily prepared by dissolving it in a solvent such as toluene or xylene or a mixed solvent of two or more kinds of these, and the concentration of the polyaminopolysiloxane is 10%.
ppm to 10 wt%, preferably 100 ppm to 5 wt%.

一方イソシアネート化合物の溶媒としては、好ましくは
炭素原子数6〜20の脂肪族,脂環族或いは芳香族炭化水
素,又はハロゲン化炭化水素であり、具体例としては、
n−ヘキサン,n−ヘプタン,n−オクタン,n−デカン,n−
テトラデカン,ヘキサデセン−1,オクタデセン−1,シク
ロヘキサン,シクロヘキセン,ベンゼン,トルエン,キ
シレン或いは四塩化炭素,トリフロロトリクロロエチレ
ン等が挙げられる。
On the other hand, the solvent for the isocyanate compound is preferably an aliphatic, alicyclic or aromatic hydrocarbon having 6 to 20 carbon atoms, or a halogenated hydrocarbon, and specific examples include:
n-hexane, n-heptane, n-octane, n-decane, n-
Examples thereof include tetradecane, hexadecene-1, octadecene-1, cyclohexane, cyclohexene, benzene, toluene, xylene, carbon tetrachloride, trifluorotrichloroethylene and the like.

またこれらの2種以上の混合溶媒の形で使われる。又そ
の濃度は10ppm〜10wt%、好ましくは500ppm〜5wt%であ
る。
It is also used in the form of a mixed solvent of two or more of these. The concentration is 10 ppm to 10 wt%, preferably 500 ppm to 5 wt%.

そして各化合物の溶媒の選定は、双方の化合物が界面反
応を生起する必要があるので、その反応に適した界面形
成性のある組合せでなされるべきである。但しお互いに
少々相互溶解性があったとしても、現実的に界面が形成
されて界面反応が達成されるなら、そのような組合せで
も差しつかえない。
The selection of the solvent for each compound should be made in such a combination as to have an interface-forming property suitable for the reaction because both compounds need to cause an interfacial reaction. However, even if they have a little mutual solubility, if such an interface is actually formed and an interfacial reaction is achieved, such a combination is acceptable.

支持体(A)への各溶液の塗布方法は、多孔質支持体
(A)の形状及び使用する溶媒の種類により種々変化し
うるが、代表的な方法として浸漬法,ロールコーティン
グ法,ウイックコーティング法及びスプレーコーティン
グ法等が挙げられる。
The method for applying each solution to the support (A) may be variously changed depending on the shape of the porous support (A) and the type of solvent used, but typical methods include dipping, roll coating and wick coating. Method and spray coating method.

膜の形成方法としては例えば多孔質支持体(A)が平膜
状の場合、支持体(A)をポリアミノポリシロキサンの
溶液に浸漬し溶液から取りだし液切りの後、該溶液と界
面を形成し得るイソシアネート化合物を含有する溶液に
浸漬し支持体(A)上で2種の溶液間の界面を形成さ
せ、界面反応による膜を形成させるのも一つの方法であ
る。
As a method for forming a membrane, for example, when the porous support (A) is in the form of a flat membrane, the support (A) is immersed in a solution of polyaminopolysiloxane, taken out of the solution and drained, and then an interface with the solution is formed. One of the methods is to immerse in the solution containing the obtained isocyanate compound to form an interface between the two kinds of solutions on the support (A) and form a film by an interfacial reaction.

両方が溶液の場合順序を逆にすることもできる。浸漬は
バッチ法でも連続法でも可能である。支持体(A)が中
空糸状の場合、平膜状の場合と同様にポリアミノポリシ
ロキサン溶液を中空糸の外側あるいは内側に含浸し、つ
いで外側の場合ならばイソシアネート溶液に浸漬するこ
とや、内側の場合ならば中空糸の内側にイソシアネート
溶液を流すことで膜を形成できる。もちろん順序を逆に
することも可能である。この中空糸内面に膜を形成する
方法は製膜した機械的強度の小さい極薄膜を手に触れる
ことなく取り扱えるので、膜の取扱い上は非常に有利で
ある。
The order can also be reversed if both are solutions. Immersion can be carried out by a batch method or a continuous method. When the support (A) is in the form of hollow fiber, the polyaminopolysiloxane solution is impregnated into the outside or inside of the hollow fiber in the same manner as in the case of the flat membrane, and if it is outside, it is immersed in an isocyanate solution or In some cases, a membrane can be formed by flowing an isocyanate solution inside the hollow fiber. Of course, the order can be reversed. This method of forming a membrane on the inner surface of the hollow fiber is very advantageous in handling the membrane since the formed ultrathin film having low mechanical strength can be handled without touching it with hands.

製膜後未反応の化合物あるいは溶液を低沸点及び/又は
低粘度の有機溶媒又は水で洗浄することもできる。また
反応を完結するための加熱処理をおこなうこともでき
る。その温度は支持体や膜の変形をおこさない温度でお
こなわれ、通常50〜200℃の範囲であり、時間は1〜120
分が良好である。
After film formation, the unreacted compound or solution can be washed with a low boiling point and / or low viscosity organic solvent or water. In addition, a heat treatment for completing the reaction can also be performed. The temperature is a temperature that does not cause deformation of the support or the membrane, and is usually in the range of 50 to 200 ° C, and the time is 1 to 120.
Minutes are good.

又本発明においては、本発明の膜の上に保護層を設ける
こともできる。該保護層は膜の機械的強度をさらに向上
させることや、膜中の微細な欠陥があった場合、その補
修に効果がある。保護層の素材としては膜の透過性を低
下させることはさけたいので、透過性の優れた材料、例
えばポリシロキサン,ポリ(置換アセチレン)などが好
適である。
Further, in the present invention, a protective layer may be provided on the film of the present invention. The protective layer is effective for further improving the mechanical strength of the film and repairing fine defects in the film. As the material for the protective layer, it is desirable to avoid lowering the permeability of the membrane, and therefore, a material having excellent permeability, such as polysiloxane or poly (substituted acetylene), is suitable.

そのうち特に硬化型ポリシロキサンは、前駆体を溶媒に
溶解し塗布するので、低粘度のため薄く塗布でき、かつ
硬化後の塗膜は伸度があり、表面硬化度も調製しやすい
ので好適である。
Among them, the curable polysiloxane is particularly preferable because the precursor is dissolved in a solvent and applied, so that it can be applied thinly because of its low viscosity, and the coating film after curing has elongation and the surface curing degree can be easily adjusted. .

本発明の膜はその優れた透過性及び優れた選択性を利用
して各種ガスの分離に用いることができる。
The membrane of the present invention can be used for separation of various gases by utilizing its excellent permeability and excellent selectivity.

例えば空気から酸素を濃縮する装置に組み込み燃焼炉,
エンジ等の燃焼効率の向上,呼吸器疾患患者の治療器と
して、また工業用として水素一酸化炭素の分離、天然ガ
ス中からのヘリウムの濃縮、排ガス中からの二酸化イオ
ウ或いは二酸化炭素の分離を効率よくおこなうことがで
きる。
For example, a combustion furnace installed in a device that concentrates oxygen from air,
Improve combustion efficiency of engine, etc., as a treatment device for patients with respiratory diseases, and industrially for separation of carbon monoxide, concentration of helium from natural gas, separation of sulfur dioxide or carbon dioxide from exhaust gas Can do well.

また本発明の膜はエタノール−水系の分離などをおこな
うバーベーパレーション用膜として使うことができる。
Further, the membrane of the present invention can be used as a membrane for bar vaporization for separating ethanol-water system.

以下実施例をあげて本発明を記述するが本発明はこれら
に限定されるものではない。
The present invention is described below with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.

実施例中「部」は重量部を表わす。In the examples, "part" represents part by weight.

実施例1 下記式で表わされるアミン化合物0.3部 およびエチレングリコール99.7部よりなる溶液に、ポリ
エステル系不織布で裏打ちされた平膜状ポリスルホン多
孔膜[ポリスルホン(Udel p3500)使用,透気度2.1×1
0-2cc/cm2・sec・cmHg]を10分間浸漬したのち引き上げ
充分液切りした。
Example 1 0.3 part of an amine compound represented by the following formula And a solution consisting of 99.7 parts of ethylene glycol, a flat membrane polysulfone porous membrane lined with a polyester non-woven fabric [using polysulfone (Udel p3500), air permeability 2.1 x 1
0 -2 cc / cm 2 · sec · cmHg] was soaked for 10 minutes and then pulled up and drained sufficiently.

ついでトリス(4−イソシアナートフェニル)メタン0.
3部,ヘキサデセン−1 99.7部よりなる溶液に5分間浸
漬した。引きあげ後室温にて30分間放置しn−ヘキサン
溶液で、ついで水で洗浄し乾燥して膜を得た。20℃にお
いて、理化精機工業(株)製,製科研式気体透過率測定
器を用いて気体透過性能を測定(温度20℃)したところ
酸素透過速度は2.8×10-4cc/cm2・sec・cmHg,酸素と窒
素の選択性(酸素透過速度/窒素透過速度)は3.4であ
った。
Then tris (4-isocyanatophenyl) methane 0.
It was immersed in a solution consisting of 3 parts and hexadecene-199.7 parts for 5 minutes. After pulling up, it was left at room temperature for 30 minutes, washed with an n-hexane solution, then with water and dried to obtain a film. When the gas permeation performance was measured at a temperature of 20 ° C using a Seikaken gas permeability meter manufactured by Rika Seiki Co., Ltd. at 20 ° C, the oxygen permeation rate was 2.8 × 10 -4 cc / cm 2 · sec.・ CmHg, oxygen and nitrogen selectivity (oxygen permeation rate / nitrogen permeation rate) was 3.4.

実施例2 次式で表わされるアミン化合物 を用いる以外は実施例1と同様の操作により複合膜を得
た。
Example 2 Amine compound represented by the following formula A composite membrane was obtained by the same operation as in Example 1 except that was used.

複合膜の酸素透過速度は4.5×10-4cc/cm2・sec・cmHg酸
素と窒素の選択性は3.0であった。
The oxygen permeation rate of the composite membrane was 4.5 × 10 -4 cc / cm 2 · sec · cmHg Oxygen and nitrogen selectivity was 3.0.

実施例3 ポリスルホン(Udel p3500)20部,N−メチルピロリドン
57部,塩化リチウム3部及び2−メトキシエタノール20
部よりなる溶液を調製し、30℃で芯液として水を用い環
状スリットより上記溶液を吐出し25℃の水中に浸漬し凝
固させた。かくして外径800μm,内径500μmのポリスル
ホン中空多孔質支持体を得た。この中空多孔質支持体を
ポリカーボネート製のパイプに詰め両端部を接着剤で固
め中空糸モジュールを得た。
Example 3 20 parts of polysulfone (Udel p3500), N-methylpyrrolidone
57 parts, lithium chloride 3 parts and 2-methoxyethanol 20
Part of the solution was prepared, and the solution was discharged from the annular slit at 30 ° C. using water as the core liquid and immersed in water at 25 ° C. to solidify. Thus, a polysulfone hollow porous support having an outer diameter of 800 μm and an inner diameter of 500 μm was obtained. This hollow porous support was packed in a polycarbonate pipe and both ends were solidified with an adhesive to obtain a hollow fiber module.

乾燥時のこの中空多孔質支持体の20℃に置ける空気の透
過速度は1.1×10-2cc/cm2・sec・cmHgであった。
The air permeation rate of this hollow porous support at 20 ° C. when dried was 1.1 × 10 −2 cc / cm 2 · sec · cmHg.

この中空糸モジュールの内側に実施例1で用いたアミン
化合物の0.4部%エチレングリコール溶液を流し、液を
内側に入れたまま1Kg/cm2−G圧力で10分間保持し、ア
ミン溶液を多孔質支持体中に充填させた。
A 0.4 part% ethylene glycol solution of the amine compound used in Example 1 was poured inside the hollow fiber module, and the inside of the hollow fiber module was kept at 1 Kg / cm 2 -G pressure for 10 minutes to make the amine solution porous. It was filled in the support.

ついで窒素ガスを流し液切りの後、トリス(4−イソシ
アナートフェニル)メタン0.4部%ヘキサデセン溶液と
5分間支持体の内側に流した。
Then, nitrogen gas was flown to remove the liquid, and then a 0.4 part% tris (4-isocyanatophenyl) methane solution in hexadecene was flowed for 5 minutes inside the support.

ついで窒素ガスを流し、液切りの後ヘキサンを流し洗浄
し、ついで中空糸モジュールを水中に浸漬し、水洗し、
その後乾燥して複合膜を得た。この膜の内側に純酸素お
よび純窒素を20℃でそれぞれ流し膜を透過してでてきた
酸素および窒素を大量のヘリウムガスで取出しガスクロ
マトグラフィーで分析することで、酸素及び窒素の透過
速度を測定した。
Then, flush with nitrogen gas, drain and wash with hexane to wash, then immerse the hollow fiber module in water and wash with water,
Then, it was dried to obtain a composite film. Pure oxygen and pure nitrogen were passed inside the membrane at 20 ° C, respectively, and oxygen and nitrogen that had permeated through the membrane were extracted with a large amount of helium gas and analyzed by gas chromatography to determine the permeation rate of oxygen and nitrogen. It was measured.

その結果、酸素透過速度は2.0×10-4cc/cm2・sec・cmH
g,選択性は3.4であった。
As a result, the oxygen transmission rate is 2.0 × 10 -4 cc / cm 2 · sec · cmH.
g, selectivity was 3.4.

実施例4 製膜操作は実施例3と同様の操作でおこなわれた。下記
式のアミン化合物の 0.1部%エチレングリコール溶液をまず多孔質支持体中
に充填させ、ついでトリス(4−イソシアナートフェニ
ル)メタンの0.1部ヘキサデセン溶液を5分間支持体の
内側に流す。ついで液切り、水洗ののち乾燥する。
Example 4 The film forming operation was performed in the same manner as in Example 3. Of the amine compound of the formula A 0.1 part% ethylene glycol solution is first loaded into the porous support, and then a 0.1 part hexadecene solution of tris (4-isocyanatophenyl) methane is run inside the support for 5 minutes. Then, drain, wash with water and dry.

その後、末端シラノールポリジメチルシロキサン(平均
分子量3万)と架橋剤としてメチルトリメトキシシラン
及び触媒としてアルキルチタネートからなる硬化型シリ
コン3部とヘキサン97部からなる溶液を中空糸支持体内
側に流し、液切りののち24時間置いて硬化させた。
After that, a solution of 3 parts of curable silicone consisting of terminal silanol polydimethylsiloxane (average molecular weight of 30,000), methyltrimethoxysilane as a cross-linking agent and alkyl titanate as a catalyst, and 97 parts of hexane was poured inside the hollow fiber support, After cutting, it was left for 24 hours to cure.

かくして得られた膜は酸素透過速度4.1×10-4cc/cm2・s
ec・cmHg,選択性は2.9であった。
The membrane thus obtained has an oxygen transmission rate of 4.1 × 10 -4 cc / cm 2 s
The ec · cmHg, selectivity was 2.9.

実施例5 下記式のアミン化合物を用いる以外は実施例3と全く同
じ方法で膜を得た。
Example 5 A film was obtained in the same manner as in Example 3 except that the amine compound represented by the following formula was used.

この膜の酸素透過速度は4.4×10-4cc/cm2・sec・cmHg,
酸素と窒素の選択性は3.0であった。
The oxygen permeation rate of this membrane is 4.4 × 10 -4 cc / cm 2・ sec ・ cmHg,
The selectivity of oxygen and nitrogen was 3.0.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】多孔質支持体(A)及び、2個以上のアミ
ノ基を含有するポリシロキサン化合物と下記式(I)で
表わされるイソシアネート化合物 との反応生成物から主として形成されるポリ尿素系選択
透過膜(B)とからなる分離膜。
1. A porous support (A), a polysiloxane compound containing two or more amino groups, and an isocyanate compound represented by the following formula (I): A separation membrane comprising a polyurea-based selective permeation membrane (B) mainly formed from a reaction product of
JP62172953A 1987-07-13 1987-07-13 Separation membrane Expired - Lifetime JPH07114937B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62172953A JPH07114937B2 (en) 1987-07-13 1987-07-13 Separation membrane

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62172953A JPH07114937B2 (en) 1987-07-13 1987-07-13 Separation membrane

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6418405A JPS6418405A (en) 1989-01-23
JPH07114937B2 true JPH07114937B2 (en) 1995-12-13

Family

ID=15951423

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62172953A Expired - Lifetime JPH07114937B2 (en) 1987-07-13 1987-07-13 Separation membrane

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH07114937B2 (en)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07112318B2 (en) * 1992-02-12 1995-11-29 工業技術院長 microphone
US20030032874A1 (en) 2001-07-27 2003-02-13 Dexcom, Inc. Sensor head for use with implantable devices
US8364229B2 (en) 2003-07-25 2013-01-29 Dexcom, Inc. Analyte sensors having a signal-to-noise ratio substantially unaffected by non-constant noise
US7613491B2 (en) 2002-05-22 2009-11-03 Dexcom, Inc. Silicone based membranes for use in implantable glucose sensors
US7226978B2 (en) 2002-05-22 2007-06-05 Dexcom, Inc. Techniques to improve polyurethane membranes for implantable glucose sensors
EP1648298A4 (en) 2003-07-25 2010-01-13 Dexcom Inc Oxygen enhancing membrane systems for implantable devices
US9763609B2 (en) 2003-07-25 2017-09-19 Dexcom, Inc. Analyte sensors having a signal-to-noise ratio substantially unaffected by non-constant noise
US8744546B2 (en) 2005-05-05 2014-06-03 Dexcom, Inc. Cellulosic-based resistance domain for an analyte sensor
US20200037875A1 (en) 2007-05-18 2020-02-06 Dexcom, Inc. Analyte sensors having a signal-to-noise ratio substantially unaffected by non-constant noise
US11730407B2 (en) 2008-03-28 2023-08-22 Dexcom, Inc. Polymer membranes for continuous analyte sensors
US8583204B2 (en) 2008-03-28 2013-11-12 Dexcom, Inc. Polymer membranes for continuous analyte sensors
EP2326944B1 (en) 2008-09-19 2020-08-19 Dexcom, Inc. Particle-containing membrane and particulate electrode for analyte sensors
DE102010001482A1 (en) * 2010-02-02 2011-08-04 Wacker Chemie AG, 81737 Process for the preparation of porous silicone moldings
CN116651219B (en) * 2023-06-06 2024-02-09 广东省科学院中乌焊接研究所 Palladium-copper-zinc alloy film for hydrogen separation and preparation method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6418405A (en) 1989-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2718681B2 (en) Thin film composite separation membrane and separation method using the same
JP2527528B2 (en) Composite gas separation membrane and its manufacturing method
US4493714A (en) Ultrathin film, process for production thereof, and use thereof for concentrating a specified gas in a gaseous mixture
JPH07114937B2 (en) Separation membrane
JPS59209609A (en) Permselective membrane
JPS59209610A (en) Permselective membrane
JPH0696106B2 (en) Gas separation membrane
JPS59209608A (en) Permselective membrane
JPH0230292B2 (en)
JPS643134B2 (en)
JPH0824830B2 (en) Separation membrane
JPS5959221A (en) Prearation of composite perrmeable membrane for separating gas
JPS6274406A (en) Separating membrane
JPS62102815A (en) Gas permselective membrane
JPH0260370B2 (en)
JPS5855005A (en) Separating membrane for gas
JPH0479689B2 (en)
JPH022608B2 (en)
JPS60190202A (en) Hollow composite membrane for gas separation and production thereof
JPH0224577B2 (en)
JPS61101226A (en) Separation membrane
JPS61111121A (en) Composite membrane for separating gas
JPS6274405A (en) Separating membrane
JPH051050B2 (en)
JPS62227409A (en) Method for repairing permselective composite membrane