CN117916010A - 分离功能层、分离膜及分离功能层的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供离子液体的泄露被抑制、并且强度得到改善的分离功能层。本发明的分离功能层1包含离子液体L、在离子液体L中形成晶体结构的聚合物A、和与聚合物A不同的聚合物B。本发明的分离膜10具备分离功能层1、和支承分离功能层1的多孔性支承体3。

Description

分离功能层、分离膜及分离功能层的制造方法

技术领域

本发明涉及分离功能层、分离膜及分离功能层的制造方法。

背景技术

作为从包含二氧化碳等酸性气体的混合气体中分离酸性气体的方法，开发了膜分离法。与使混合气体中包含的酸性气体吸收于吸收剂来分离的吸收法相比，膜分离法能够在抑制运营成本的同时有效地分离酸性气体。

作为膜分离法中使用的分离膜，可举出在多孔性支承体之上形成有分离功能层的复合膜。例如，专利文献1公开了具备包含离子液体的结构体作为分离功能层的复合膜。专利文献1中，分离功能层包含离子液体、以及聚合物网络结构、和由无机粒子形成的无机粒子网络结构。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2020-37688号公报

发明内容

发明所要解决的课题

对于包含离子液体的以往的分离功能层，要求抑制离子液体的泄露且同时改善强度。

因此，本发明的目的在于提供离子液体的泄露被抑制、并且强度得到改善的分离功能层。

用于解决课题的手段

本发明提供分离功能层，其包含：

离子液体；

在前述离子液体中形成晶体结构的聚合物A；和

与前述聚合物A不同的聚合物B。

此外，本发明提供分离功能层，其包含：

离子液体；

为氟系聚合物的聚合物A；和

与前述聚合物A不同的聚合物B。

此外，本发明提供分离功能层的制造方法，所述分离功能层包含离子液体、在前述离子液体中形成晶体结构的聚合物A、和与前述聚合物A不同的聚合物B，

所述制造方法包括选自由下述的工序(i)及工序(ii)组成的组中的至少一者。

工序(i)：在包含前述离子液体、前述聚合物A、预聚物及交联剂的混合液M1中，以形成前述聚合物B的方式，使前述预聚物与前述交联剂反应。

工序(ii)：使包含前述离子液体、前述聚合物A及前述聚合物B的混合液M2干燥。

发明效果

根据本发明，能够提供离子液体的泄露被抑制、并且强度得到改善的分离功能层。

附图说明

[图1]为本发明的一实施方式涉及的分离功能层的剖视图。

[图2]为本发明的一实施方式涉及的分离膜的截面图。

[图3A]为用于说明压制试验的概略剖视图。

[图3B]为用于说明压制试验的概略剖视图。

[图4]为具备本发明的分离膜的膜分离装置的概略剖视图。

[图5]为示意性地示出具备本发明的分离膜的膜分离装置的变形例的透视图。

[图6]为对比较例1的分离膜进行压制试验后的分离功能层的表面的扫描电子显微镜(SEM)图像。

[图7]为对实施例2的分离膜进行压制试验后的分离功能层的表面的SEM图像。

具体实施方式

本发明的第1方式涉及的分离功能层包含：

离子液体；

在前述离子液体中形成晶体结构的聚合物A；和

与前述聚合物A不同的聚合物B。

本发明的第2方式中，例如，在第1方式涉及的分离功能层中的前述聚合物A为氟系聚合物。

本发明的第3方式涉及的分离功能层包含：

离子液体；

为氟系聚合物的聚合物A；和

与前述聚合物A不同的聚合物B。

本发明的第4方式中，例如，在第1～第3方式中任一项所述的分离功能层中，前述聚合物B具有交联结构。

本发明的第5方式中，例如，在第1～第4方式中任一项所述的分离功能层中，前述聚合物A与前述聚合物B形成互穿聚合物网络结构。

本发明的第6方式中，例如，在第1～第5方式中任一项所述的分离功能层中，前述聚合物A为经部分氟化的单体a1与经全氟化的单体a2的共聚物。

本发明的第7方式中，例如，在第1～第6方式中任一项所述的分离功能层中，前述聚合物A为偏二氟乙烯与六氟丙烯的共聚物。

本发明的第8方式中，例如，在第1～第7方式中任一项所述的分离功能层中，前述聚合物B为(甲基)丙烯酸类聚合物。

本发明的第9方式中，例如，在第1～第8方式中任一项所述的分离功能层中，前述聚合物B包含选自由来源于N,N-二甲基丙烯酰胺与N-丙烯酰氧基琥珀酰亚胺的共聚物的结构、及来源于(甲基)丙烯酸正丁酯与(甲基)丙烯酸的共聚物的结构组成的组中的至少一者。

本发明的第10方式中，例如，在第1～第9方式中任一项所述的分离功能层中，前述聚合物B为基于选自由胺系交联剂及环氧系交联剂组成的组中的至少一种交联剂的交联物。

本发明的第11方式中，例如，在第1～第10方式中任一项所述的分离功能层中，前述离子液体包含咪唑鎓离子。

本发明的第12方式中，例如，在第1～第11方式中任一项所述的分离功能层中，前述离子液体包含选自由1-乙基-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲烷磺酰基)亚胺盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓二氰胺盐、及1-乙基-3-甲基咪唑鎓双(氟磺酰基)亚胺盐组成的组中的至少一者。

本发明的第13方式中，例如，在第1～第12方式中任一项所述的分离功能层中，前述离子液体的含有率为60wt％以上。

本发明的第14方式中，例如，在第1～第13方式中任一项所述的分离功能层用于从包含二氧化碳及氮的混合气体中分离二氧化碳。

本发明的第15方式涉及的分离膜具备：

第1～第14方式中任一项所述的分离功能层；和

支承前述分离功能层的多孔性支承体。

本发明的第16方式中，例如，第15方式涉及的分离膜在进行了压制试验的情况下，二氧化碳相对于氮的分离系数α的降低率为20％以下。

此处，前述压制试验通过对前述分离膜施加1小时5N/cm²的压缩载荷来进行。

本发明的第17方式涉及的分离功能层的制造方法为包含离子液体、在前述离子液体中形成晶体结构的聚合物A、和与前述聚合物A不同的聚合物B的分离功能层的制造方法，

所述制造方法包括选自由下述的工序(i)及工序(ii)组成的组中的至少一者。

工序(i)：在包含前述离子液体、前述聚合物A、预聚物及交联剂的混合液M1中，以形成前述聚合物B的方式，使前述预聚物与前述交联剂反应。

工序(ii)：使包含前述离子液体、前述聚合物A及前述聚合物B的混合液M2干燥。

以下，对本发明的详细内容进行说明，但以下的说明的主旨并不在于将本发明限于特定的实施方式。

<分离功能层的实施方式>

图1为本实施方式的分离功能层1的截面图。分离功能层1包含离子液体L、在离子液体L中形成晶体结构的聚合物A、和与聚合物A不同的聚合物B。详细而言，聚合物A及聚合物B具有彼此不同的组成。本说明书中，离子液体是指于25℃为液体的盐(离子性化合物)。

图1的分离功能层1能够作为自支撑膜(单层膜)发挥功能。分离功能层1能够使混合气体中包含的酸性气体优先透过。

在分离功能层1中，聚合物A与聚合物B优选形成互穿聚合物网络(IPN：interpenetrating polymer network)结构。详细而言，在分离功能层1中，例如，由聚合物A构成的第1网络结构与由聚合物B构成的第2网络结构彼此缠结。离子液体L例如存在于这些网络结构之间的空间中，充满该空间。

(离子液体)

分离功能层1中包含的离子液体L例如包含选自由咪唑鎓离子、吡啶鎓离子、铵离子及鏻离子组成的组中的至少一者，优选包含咪唑鎓离子。这些离子例如包含碳原子数1以上的取代基。

作为碳原子数1以上的取代基，可举出碳原子数1以上20以下的烷基、碳原子数3以上14以下的环烷基、碳原子数6以上20以下的芳基等，这些可以进一步被羟基、氰基、氨基、一价的醚基等取代(例如，碳原子数1以上20以下的羟基烷基等)。作为醚基，例如，可举出聚乙二醇等聚亚烷基二醇基。

作为碳原子数1以上20以下的烷基，可举出甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基、正十七烷基、正十八烷基、正十九烷基、正二十烷基、异丙基、仲丁基、异丁基、1-甲基丁基、1-乙基丙基、2-甲基丁基、异戊基、新戊基、1,2-二甲基丙基、1,1-二甲基丙基、叔戊基、2-乙基己基、1,5-二甲基己基等，这些可以进一步被羟基、氰基、氨基、一价的醚基等取代。

上述的烷基可以被环烷基取代。被环烷基取代的烷基的碳原子数例如为1以上20以下。作为被环烷基取代的烷基，可举出环丙基甲基、环丁基甲基、环己基甲基、环己基丙基等，这些可以进一步被羟基、氰基、氨基、一价的醚基等取代。

作为碳原子数3以上14以下的环烷基，可举出环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、环十二烷基、降冰片基、冰片基、金刚烷基等，这些可以进一步被羟基、氰基、氨基、一价的醚基等取代。

作为碳原子数6以上20以下的芳基，可举出苯基、甲苯基、二甲苯基、均三甲苯基、甲氧苯基、萘基、苄基等，这些可以进一步被羟基、氰基、氨基、一价的醚基等取代。

本实施方式中，离子液体L优选包含下述式(1)表示的咪唑鎓离子。

[化学式1]

式(1)中，R¹～R⁵各自独立地为氢原子、或上述的碳原子数1以上的取代基。R¹优选为碳原子数1以上的取代基，更优选为碳原子数1以上20以下的烷基，进一步优选为碳原子数2以上10以下的烷基，特别优选为乙基或正丁基。R³优选为碳原子数1以上的取代基，更优选为碳原子数1以上20以下的烷基，进一步优选为碳原子数1以上10以下的烷基，特别优选为甲基。R²、R⁴及R⁵各自优选为氢原子。

离子液体中，上述的离子可以与抗衡阴离子形成盐。作为抗衡阴离子，可举出烷基硫酸根、甲苯磺酸根、甲烷磺酸根、三氟甲烷磺酸根、甲苯磺酸根、乙酸根、双(氟磺酰基)亚胺根、双(三氟甲烷磺酰基)亚胺根、硫氰酸根、二氰胺根、三氰基甲烷根(tricyanomethanide)、四氰基硼酸根、六氟磷酸根、四氟硼酸根、卤根等，优选为双(三氟甲烷磺酰基)亚胺根、二氰胺根、双(氟磺酰基)亚胺根等。

作为离子液体的具体例，可举出1-乙基-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲烷磺酰基)亚胺盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓双(氟磺酰基)亚胺盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓二氰胺盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓溴化物、1-丁基-3-甲基咪唑鎓氯化物、1-丁基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓六氟磷酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓三氟甲烷磺酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓四氯高铁酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓碘化物、1-丁基-2,3-二甲基咪唑鎓氯化物、1-丁基-2,3-二甲基咪唑鎓六氟磷酸盐、1-丁基-2,3-二甲基咪唑鎓四氟硼酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲烷磺酰基)亚胺盐、1-丁基-2,3-二甲基咪唑鎓双(三氟甲烷磺酰基)亚胺盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓三氟(三氟甲基)硼酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑鎓三溴化物、1,3-二(均三甲苯基)咪唑鎓氯化物、1,3-双(2,6-二异丙基苯基)咪唑鎓氯化物、1,3-二异丙基咪唑鎓四氟硼酸盐、1,3-二叔丁基咪唑鎓四氟硼酸盐、1,3-二环己基咪唑鎓四氟硼酸盐、1,3-二环己基咪唑鎓氯化物、1,2-二甲基-3-丙基咪唑鎓碘化物、1-己基-3-甲基咪唑鎓氯化物、1-己基-3-甲基咪唑鎓六氟磷酸盐、1-己基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸盐、1-己基-3-甲基咪唑鎓溴化物、1-甲基-3-丙基咪唑鎓碘化物、1-甲基-3-正辛基咪唑鎓溴化物、1-甲基-3-正辛基咪唑鎓氯化物、1-甲基-3-正辛基咪唑鎓六氟磷酸盐、1-甲基-3-[6-(甲基亚磺酰基)己基]咪唑鎓对甲苯磺酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓三氰基甲烷化物、1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氰基硼酸盐、1-(2-羟基乙基)-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲烷磺酰基)亚胺盐等。

离子液体尤其优选包含选自由1-乙基-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲烷磺酰基)亚胺盐([EMIM][Tf₂N])、1-乙基-3-甲基咪唑鎓二氰胺盐([EMIM][DCA])、及1-乙基-3-甲基咪唑鎓双(氟磺酰基)亚胺盐([EMIM][FSI])组成的组中的至少一者。

从气体分离性能的观点考虑，分离功能层1中的离子液体L的含有率例如为5wt％以上，优选为30wt％以上，更优选为50wt％以上，进一步优选为60wt％以上，特别优选为70wt％以上，特别优选为80wt％以上。有离子液体L的含有率越高、则分离功能层1具有越高的分离性能的倾向。离子液体L的含有率的上限值没有特别限定，例如为95wt％，可以为90wt％。通过使离子液体L的含有率为95wt％以下，有能够容易地确保分离功能层1的自支撑性的倾向。

(聚合物A)

如上所述，聚合物A在离子液体L中形成晶体结构。换言之，聚合物A在离子液体L中结晶化。在离子液体L中，聚合物A可以整体结晶化，聚合物A也可以部分地结晶化。所谓“聚合物A在离子液体L中形成晶体结构”，是指于室温(25℃)对包含聚合物A及离子液体L的试样进行X射线衍射(XRD)测定的情况下，能够确认到来源于聚合物A的晶体结构的峰。XRD测定中使用的试样通过下述方式制备：使1.3g的聚合物A溶解于包含5g的离子液体L及10.24g的丙酮的混合液体中，使所得的溶液于30℃干燥24小时后，进一步于70℃干燥24小时。溶液的干燥例如可以使用聚四氟乙烯(PTFE)制的小皿来进行。

聚合物A的结晶化起因于多个聚合物A的分子在离子液体L中进行物理交联。物理交联是指多个聚合物分子通过分子间力等相互作用而聚集。可以说聚合物A在离子液体L中具有物理交联点。需要说明的是，聚合物A不具有例如化学交联结构。化学交联是指多个聚合物分子介由共价键而彼此键合。

聚合物A典型而言为氟系聚合物。氟系聚合物为具有来源于经氟化的单体a的结构单元S的聚合物。氟系聚合物例如具有来源于经氟化的单体a的结构单元S作为主成分，也可以实质上仅由结构单元S构成。本说明书中，“主成分”是指构成氟系聚合物的全部结构单元中按重量基准计包含最多的结构单元。其中，氟系聚合物也可以还包含结构单元S以外的其他结构单元。

从另一方面来看，本发明提供分离功能层1，其包含：

离子液体L；

为氟系聚合物的聚合物A；和

与聚合物A不同的聚合物B。

单体a例如具有碳-碳双键作为聚合性基团。单体a典型而言为经氟化的烯烃。单体a也可以包含氟原子以外的其他杂原子，但优选不包含。单体a的碳原子数没有特别限定，例如为2～10，优选为2～5。

单体a可以被部分氟化，也可以被全氟化。作为一例，聚合物A可以包含选自由来源于经部分氟化的单体a1的结构单元S1、及来源于经全氟化的单体a2的结构单元S2组成的组中的至少一者，优选包含结构单元S1及结构单元S2这两者。

聚合物A优选为经部分氟化的单体a1与经全氟化的单体a2的共聚物。该共聚物可以为无规共聚物、嵌段共聚物、交替共聚物、接枝共聚物等，优选为无规共聚物或嵌段共聚物。作为嵌段共聚物的聚合物A例如包含：由来源于经部分氟化的单体a1的结构单元S1构成的第1嵌段；和由来源于经全氟化的单体a2的结构单元S2构成的第2嵌段。

经部分氟化的单体a1典型而言为经部分氟化的烯烃。作为这样的烯烃，可举出偏二氟乙烯、氟乙烯、氯三氟乙烯等，优选为偏二氟乙烯。

经全氟化的单体a2典型而言为经全氟化的烯烃。作为这样的烯烃，可举出六氟丙烯、四氟乙烯等，优选为六氟丙烯。

聚合物A优选为偏二氟乙烯与六氟丙烯的共聚物，尤其优选为它们的无规共聚物或嵌段共聚物。该共聚物中，有来源于偏二氟乙烯的结构单元在离子液体L中显示高的结晶性的倾向。尤其是偏二氟乙烯与六氟丙烯的共聚物能够在[EMIM][Tf₂N]、[EMIM][DCA]、[EMIM][FSI]等离子液体L中形成晶体结构。

聚合物A中，来源于经部分氟化的单体a1的结构单元S1的含有率没有特别限定，例如为1wt％～99wt％。来源于经全氟化的单体a2的结构单元S2的含有率没有特别限定，例如为1wt％～99wt％。

聚合物A的重均分子量没有特别限定，例如为10000～1000000。聚合物A的重均分子量例如可以通过具备差示折射率检测器(RID)的凝胶渗透色谱(GPC)测定聚合物A的分子量分布，根据所得的色谱图(图表)，使用基于标准聚苯乙烯的标准曲线而算出。

聚合物A的熔点没有特别限定，例如为130℃以上，优选为140℃以上。聚合物A的熔点的上限值没有特别限定，例如为180℃。聚合物A的熔点可以使用市售的差示扫描型热量计来测定。

从另一方面来看，本发明提供分离功能层1，其包含：

离子液体L；

熔点为130℃以上的聚合物A；和

具有交联结构的聚合物B。

分离功能层1中的聚合物A的含有率没有特别限定，例如为1wt％以上，优选为5wt％以上，更优选为10wt％以上。有聚合物A的含有率越高、则分离功能层1的强度越提高的倾向。聚合物A的含有率的上限值没有特别限定，例如为0wt％，可以为15wt％。

(聚合物B)

聚合物B只要与聚合物A不同，则没有特别限定。聚合物B可以不具有交联结构，但优选具有交联结构。聚合物B所具有的交联结构例如为化学交联结构。换言之，聚合物B例如为预聚物的交联物。本说明书中，有时将聚合物B简称为交联物。聚合物B具有交联结构这点例如可通过测定聚合物B的凝胶分率来判断。聚合物B在例如离子液体L中不形成晶体结构。换言之，与聚合物A相比，聚合物B在离子液体L中的溶解性高。

聚合物B的重均分子量(Mw)例如为5000以上，优选为10000以上，更优选为20000以上，进一步优选为40000以上。聚合物B的重均分子量的上限值没有特别限定，例如为500万，优选为200万，更优选为150万。聚合物B的重均分子量为40000以上的情况下，有分离功能层1的机械强度提高的倾向。聚合物B的重均分子量例如可通过具备差示折射率检测器(RID)的凝胶渗透色谱(GPC)测定聚合物B的分子量分布、并根据所得的色谱图(图表)使用基于标准聚苯乙烯的标准曲线而算出。

如上所述，本发明的一个优选方式中，聚合物B例如为预聚物的交联物。以下，对聚合物B为预聚物的交联物的方式详细地进行说明。

[预聚物]

用于形成聚合物B的预聚物具有包含来源于单体的结构单元的聚合物链。该聚合物链例如通过使单体进行自由基聚合而形成。预聚物的交联物中，多个聚合物链通过交联链而交联。聚合物链与交联链优选通过选自由腙键、酰胺键、酰亚胺键、氨基甲酸酯键、醚键及酯键组成的组中的至少一种键而键合。

预聚物可以为均聚物、共聚物、或它们的混合物。作为共聚物，可举出无规共聚物、嵌段共聚物、交替共聚物、接枝共聚物等。作为一例，预聚物可以包含(甲基)丙烯酸类聚合物。(甲基)丙烯酸类聚合物为具有来源于包含(甲基)丙烯酰基和/或(甲基)丙烯酰胺基的单体b的结构单元U的聚合物。(甲基)丙烯酸类聚合物例如具有来源于单体b的结构单元U作为主成分，可以实质上仅由结构单元U构成。其中，(甲基)丙烯酸类聚合物可以还包含结构单元U以外的其他结构单元。需要说明的是，本说明书中，“(甲基)丙烯酸-”是指丙烯酸-和/或甲基丙烯酸-。通常，预聚物包含(甲基)丙烯酸类聚合物的情况下，其交联物也可以说是(甲基)丙烯酸类聚合物。即，聚合物B可以为(甲基)丙烯酸类聚合物。

预聚物优选为具有能够与后述的交联剂反应的交联点的聚合物。交联点位于预聚物的末端、主链及侧链中的任一者。从得到高度地三维交联的交联物的观点考虑，交联点优选位于预聚物的侧链。

预聚物优选具有作为交联点发挥功能的官能团、尤其是极性基团。极性基团是指包含碳及氢以外的原子的原子团，典型而言，是指包含选自由N原子及O原子组成的组中的至少一者的原子团。预聚物通过具有极性基团，能够容易地得到高度地三维交联的交联物。具有极性基团的预聚物的交联物也有能够稳定地保持离子液体的倾向。

作为极性基团，例如，可举出氨基、酰胺基、酰亚胺基、吗啉代基、羧基、酯基、羟基、醚基等。氨基不仅包含伯氨基，还包含被烷基等取代的仲氨基、叔氨基。作为酰胺基，可举出(甲基)丙烯酰胺基、乙酰胺基、吡咯烷酮基等。作为醚基，可举出聚乙二醇基、聚丙二醇基等聚烷基醚基；环氧基；乙烯氧基等。

预聚物优选包含来源于含极性基团单体的结构单元。含极性基团单体例如优选包含选自由含酰胺基单体、含酰亚胺基单体、含氨基单体、含环氧基单体、含乙烯氧基单体、含羧基单体及含羟基单体组成的组中的至少一种，更优选包含选自由含酰胺基单体、含酰亚胺基单体、含乙烯氧基单体及含羧基单体组成的组中的至少一种。

作为含酰胺基单体，例如，可举出丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N,N-二烯丙基丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基甲基丙烯酰胺、N,N-二乙基丙烯酰胺、N,N-二乙基甲基丙烯酰胺、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、N,N-二甲基氨基丙基丙烯酰胺、N,N-二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺等。

作为含酰亚胺基单体，例如，可举出N-(甲基)丙烯酰氧基琥珀酰亚胺、N-(甲基)丙烯酰氧基亚甲基琥珀酰亚胺、N-(甲基)丙烯酰氧基亚乙基琥珀酰亚胺等。

作为含氨基单体，例如，可举出(甲基)丙烯酸氨基乙酯、(甲基)丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸N,N-二甲基氨基丙酯等。

作为含环氧基单体，例如，可举出(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸甲基缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸3-乙基氧杂环丁烷-3-基酯、烯丙基缩水甘油醚等。

作为含乙烯氧基单体，可举出(甲基)丙烯酸2-(2-乙烯氧基乙氧基)乙酯、(甲基)丙烯酸2-乙烯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸4-乙烯氧基丙酯等。

作为含羧基单体，可举出(甲基)丙烯酸等。

作为含羟基单体，可举出(甲基)丙烯酸4-羟基丁酯等。

含极性基团单体可以单独使用，也可以混合两种以上而使用。例如，可以使N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺(DAAm)、N-丙烯酰氧基琥珀酰亚胺(NSA)等与N-甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAAm)一起共聚而形成预聚物。作为一例，预聚物可以包含来源于N,N-二甲基丙烯酰胺的结构单元、及来源于N-丙烯酰氧基琥珀酰亚胺的结构单元，可以为N,N-二甲基丙烯酰胺与N-丙烯酰氧基琥珀酰亚胺的共聚物。

预聚物可以包含来源于含极性基团单体以外的其他单体的结构单元。作为其他单体，例如，可举出(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸正丁酯等(甲基)丙烯酸烷基酯。作为一例，预聚物可以包含来源于(甲基)丙烯酸正丁酯的结构单元、及来源于(甲基)丙烯酸的结构单元，可以为(甲基)丙烯酸正丁酯与(甲基)丙烯酸的共聚物。

聚合物B例如包含选自由来源于N,N-二甲基丙烯酰胺与N-丙烯酰氧基琥珀酰亚胺的共聚物的结构、及来源于(甲基)丙烯酸正丁酯与(甲基)丙烯酸的共聚物的结构组成的组中的至少一者，优选包含来源于N,N-二甲基丙烯酰胺与N-丙烯酰氧基琥珀酰亚胺的共聚物的结构。

预聚物可以包含作为交联剂发挥功能的结构单元、例如来源于多官能(甲基)丙烯酸酯的结构单元。具有该结构单元的预聚物可自交联。多官能(甲基)丙烯酸酯是指在1分子内具有2个以上的(甲基)丙烯酰基的单体。作为多官能(甲基)丙烯酸酯，例如，可举出三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、1,2-乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯等。

从分离功能层1的机械强度的观点考虑，预聚物的重均分子量(Mw)例如优选为2500以上，更优选为5000以上，进一步优选为10000以上。预聚物的重均分子量的上限值没有特别限定，例如为250万，优选为100万，更优选为75万。预聚物的重均分子量可利用上文针对交联物陈述的方法来确定。

预聚物例如通过使具有作为交联点发挥功能的官能团的单体在聚合引发剂的存在下聚合而得到。从提高分离功能层1的柔软性及拉伸性的观点考虑，单体的聚合优选为自由基聚合。自由基聚合可以为热聚合，也可以为光聚合(例如利用紫外线照射进行的聚合)。

作为聚合引发剂，可以使用偶氮系聚合引发剂、过氧化物系引发剂、基于过氧化物与还原剂的组合的氧化还原系引发剂、取代乙烷系引发剂等。进行光聚合的情况下，可以使用各种光聚合引发剂。光聚合中，可以使用2-氧戊二酸等光敏化剂。

作为偶氮系聚合引发剂，可举出2,2’-偶氮二异丁腈(AIBN)、2,2’-偶氮双-2-甲基丁腈、二甲基-2,2’-偶氮双(2-甲基丙酸酯)、4,4’-偶氮双-4-氰基戊酸、偶氮双异戊腈、2,2’-偶氮双(2-脒基丙烷)二盐酸盐、2,2’-偶氮双[2-(5-甲基-2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐、2,2’-偶氮双(2-甲基丙脒)二硫酸盐、2,2’-偶氮双(N,N’-二亚甲基异丁基脒)二盐酸盐等。

作为过氧化物系引发剂，可举出过硫酸钾、过硫酸铵等过硫酸盐；过氧化二苯甲酰、过氧化马来酸叔丁酯、叔丁基过氧化氢、二叔丁基过氧化物、过氧化苯甲酸叔丁酯、二枯基过氧化物、1,1-双(叔丁基过氧化)-3,3,5-三甲基环己烷、1,1-双(叔丁基过氧化)环十二烷、过氧化氢等。

作为氧化还原系引发剂，可举出过氧化物与抗坏血酸的组合(过氧化氢水溶液与抗坏血酸的组合等)、过氧化物与铁(II)盐的组合(过氧化氢水溶液与铁(II)盐的组合等)、过硫酸盐与亚硫酸氢钠的组合等。

作为取代乙烷系引发剂，可举出苯基取代乙烷等。

作为光聚合引发剂，可举出苯乙酮系、缩酮系、二苯甲酮系、苯偶姻系、苯甲酰系、呫吨酮系、活性卤素化合物(三嗪系、卤代甲基噁二唑系、香豆素系)、吖啶系、联咪唑系、肟酯系等。

作为苯乙酮系光聚合引发剂，例如，可举出2,2-二乙氧基苯乙酮、对二甲基氨基苯乙酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮、对二甲基氨基苯乙酮、4’-异丙基-2-羟基-2-甲基-苯丙酮、1-羟基环己基苯基酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-1-丁酮、2-甲苯基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-1-丁酮、2-甲基-1-[4-(甲基硫基)苯基]-2-吗啉代-1-丙酮等。

作为缩酮系光聚合引发剂，例如，可举出苄基二甲基缩酮、苄基-β-甲氧基乙基缩醛等。

作为二苯甲酮系光聚合引发剂，例如，可举出二苯甲酮、4,4’-(双二甲基氨基)二苯甲酮、4,4’-(双二乙基氨基)二苯甲酮、4,4’-二氯二苯甲酮等。

作为苯偶姻系或苯甲酰系光聚合引发剂，例如，可举出苯偶姻异丙基醚、苯偶姻异丁基醚、苯偶姻甲基醚、邻苯甲酰基苯甲酸甲酯等。

作为呫吨酮系光聚合引发剂，例如，可举出二乙基噻吨酮、二异丙基噻吨酮、单异丙基噻吨酮、氯噻吨酮等。

作为三嗪系光聚合引发剂，例如，可举出2,4-双(三氯甲基)-6-对甲氧基苯基-s-三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-对甲氧基苯乙烯基-s-三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-(1-对二甲基氨基苯基)-1,3-丁二烯基-s-三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-联苯基-s-三嗪、2,4-双(三氯甲基)-6-(对甲基联苯)-s-三嗪、对羟基乙氧基苯乙烯基-2,6-二(三氯甲基)-s-三嗪、甲氧基苯乙烯基-2,6-二(三氯甲基)-s-三嗪、3,4-二甲氧基苯乙烯基-2,6-二(三氯甲基)-s-三嗪、4-苯并氧杂环戊烷-2,6-二(三氯甲基)-s-三嗪、4-(邻溴-对-N,N-(二乙氧基羰基氨基)-苯基)-2,6-二(氯甲基)-s-三嗪、4-(对-N,N-二乙氧基羰基氨基)-苯基)-2,6-二(氯甲基)-s-三嗪等。

作为卤代甲基噁二唑系光聚合引发剂，例如，可举出2-三氯甲基-5-苯乙烯基-1,3,4-噁二唑、2-三氯甲基-5-(氰基苯乙烯基)-1,3,4-噁二唑、2-三氯甲基-5-(萘-1-基)-1,3,4-噁二唑、2-三氯甲基-5-(4-苯乙烯基)苯乙烯基-1,3,4-噁二唑等。

作为香豆素系光聚合引发剂，例如，可举出3-甲基-5-氨基-((s-三嗪-2-基)氨基)-3-苯基香豆素、3-氯-5-二乙基氨基-((s-三嗪-2-基)氨基)-3-苯基香豆素、3-丁基-5-二甲基氨基-((s-三嗪-2-基)氨基)-3-苯基香豆素等。

作为吖啶系光聚合引发剂，例如，可举出9-苯基吖啶、1,7-双(9-吖啶基)庚烷等。

作为联咪唑系光聚合引发剂，例如，可举出2-(邻氯苯基)-4,5-二苯基咪唑基二聚体、2-(邻甲氧基苯基)-4,5-二苯基咪唑基二聚体、2-(2,4-二甲氧基苯基)-4,5-二苯基咪唑基二聚体等2,4,5-三苯基咪唑二聚体(lophine dimer)；2-巯基苯并咪唑；2,2’-二硫化二苯并噻唑等。

作为肟酯系光聚合引发剂，例如，可举出1,2-辛二酮，1-[4-(苯硫基)-2-(O-苯甲酰肟)]、1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]乙酮-1-(O-乙酰基肟)等。

聚合引发剂可以使用1种或组合2种以上而使用。聚合引发剂优选为2,2’-偶氮二异丁腈。聚合引发剂的配合量没有特别限定，相对于单体100质量份，例如为0.1质量份以上，优选为0.3质量份以上。相对于单体100质量份，聚合引发剂的配合量优选为3质量份以下，更优选为2质量份以下。

预聚物的合成可以在溶剂的存在下进行。作为溶剂，优选为有机溶剂，例如，可举出丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮等酮系有机溶剂；乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯等酯系有机溶剂；二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、N-甲基-2-吡咯烷酮等极性溶剂；甲醇、乙醇、异丙醇等醇系有机溶剂；甲苯、二甲苯等芳香族烃系有机溶剂；正己烷、环己烷、甲基环己烷等脂肪族烃系/脂环族烃系有机溶剂；甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、丁基溶纤剂等溶纤剂系有机溶剂；四氢呋喃、二氧杂环己烷等醚系有机溶剂；正丁基卡必醇、异戊基卡必醇等卡必醇系有机溶剂等。有机溶剂可以使用1种或组合2种以上而使用。

作为预聚物的合成方法，没有特别限定，可利用溶液聚合、乳液聚合、本体聚合、悬浮聚合、原子转移自由基聚合(ATRP：Atom Transfer Radical Polymerization)、可逆加成断裂链转移聚合(Raft：Reversible Addition Fragmentation chain Transfer)等已知的方法，从操作性的观点考虑，优选为溶液聚合。作为一例，预聚物可以通过溶剂存在下的光聚合来合成，也可以通过无溶剂下的光聚合、尤其是UV聚合来合成。

作为ATRP引发剂，例如，可举出2-溴异丁酸叔丁酯、2-溴异丁酸甲酯、2-溴异丁酰溴、2-溴异丁酸乙酯、2-溴异丁酸2-羟基乙酯、亚乙基双(2-溴异丁酸酯)、1-三(羟基甲基)乙烷、季戊四醇四(2-溴异丁酸酯)等卤代烷基化合物。

作为ATRP催化剂用配体，例如，可举出2,2’-联吡啶、4,4’-二甲基-2,2’-联吡啶、4,4’-二叔丁基-2,2’-联吡啶、4,4’-二壬基-2,2’-联吡啶、N-丁基-2-吡啶基甲亚胺、N-辛基-2-吡啶基甲亚胺、N-十二烷基-N-(2-吡啶基亚甲基)胺、N-十八烷基-N-(2-吡啶基亚甲基)胺、N,N,N’,N”,N”-五甲基二乙烯三胺等。

作为ATRP催化剂用金属盐，例如，可举出氯化铜(I)、氯化铜(II)、溴化铜(I)、溴化铜(II)、氯化钛(II)、氯化钛(III)、氯化钛(IV)、溴化钛(IV)、氯化铁(II)等。

作为RAFT剂，例如，可举出氰基甲基-十二烷基三硫代碳酸酯、2-(十二烷基硫基硫代羰基硫基)-2-甲基丙酸、2-氰基-2-丙基十二烷基三硫代碳酸酯等。

在通过热聚合来合成预聚物的情况下，聚合温度例如为25～80℃，优选为30～70℃，更优选为40～60℃。在通过光聚合来合成预聚物的情况下，聚合温度优选为10～60℃，更优选为20～50℃，进一步优选为20～40℃。

通过热聚合来合成预聚物的情况下，聚合时间例如为1～100小时，优选为20～80小时，更优选为30～70小时，进一步优选为40～60小时。通过光聚合来合成预聚物的情况下，聚合时间例如为0.1～100小时，优选为1～70小时，更优选为5～40小时，进一步优选为10～30小时。

通过光聚合来合成预聚物的情况下，所利用的紫外线的波长只要能够使单体进行自由基聚合即可，没有特别限定，例如可以从200～550nm的波长区域中选择，优选为250～500nm、更优选为300～400nm。紫外线的强度没有特别限定，考虑到聚合时间、安全性时，例如为1～3000mJ/(cm²·s)，优选为10～2000mJ/(cm²·s)。

[交联剂]

聚合物B例如可通过预聚物与交联剂的反应而形成。其中，在预聚物包含作为交联剂发挥功能的结构单元的情况下，聚合物B可以通过预聚物彼此的反应而形成。交联剂可根据预聚物的组成等而适当选择。作为交联剂，例如，可举出多官能(甲基)丙烯酸酯、酰肼系交联剂、胺系交联剂、异氰酸酯系交联剂、环氧系交联剂、氮丙啶系交联剂、三聚氰胺系交联剂、金属螯合物系交联剂、金属盐系交联剂、过氧化物系交联剂、噁唑啉系交联剂、尿素系交联剂、碳二亚胺系交联剂、偶联剂系交联剂(例如硅烷偶联剂)等。交联剂可以使用1种或组合2种以上而使用。聚合物B优选为基于选自由胺系交联剂及环氧系交联剂组成的组中的至少一种交联剂的交联物，更优选为基于胺系交联剂的交联物，详细而言，为预聚物与胺系交联剂的反应物。

作为多官能(甲基)丙烯酸酯，可举出上文针对预聚物陈述的物质。

作为酰肼系交联剂，例如，可举出间苯二甲酸二酰肼、对苯二甲酸二酰肼、邻苯二甲酸二酰肼、2,6-萘二甲酸二酰肼、萘酸二酰肼、草酸二酰肼、丙二酸二酰肼、琥珀酸二酰肼、谷氨酸二酰肼、己二酸二酰肼、庚二酸二酰肼、辛二酸二酰肼、壬二酸二酰肼、癸二酸二酰肼、十三烷二酸二酰肼、十二烷二酸二酰肼、丙酮二甲酸二酰肼、富马酸二酰肼、马来酸二酰肼、衣康酸二酰肼、偏苯三甲酸二酰肼、1,3,5-苯三甲酸二酰肼、乌头酸二酰肼、均苯四甲酸二酰肼等多元酰肼类，优选为己二酸二酰肼。

作为胺系交联剂，例如，可举出六亚甲基二胺、1,12-十二烷二胺、六亚甲基二胺氨基甲酸酯、N,N-二亚肉桂基-1,6-己二胺、四亚甲基五胺、六亚甲基二胺肉桂醛加成物等脂肪族多元胺类；4,4-亚甲基二苯胺、间苯二胺、4,4-二氨基二苯基醚、3,4-二氨基二苯基醚、4,4-(间亚苯基二亚异丙基)二苯胺、4,4-(对亚苯基二亚异丙基)二苯胺、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、4,4-二氨基苯甲酰苯胺、4,4-双(4-氨基苯氧基)联苯、间苯二甲胺、对苯二甲胺、1,3,5-苯三胺等芳香族多元胺类；聚乙二醇二胺、聚丙二醇二胺、二乙二醇双(3-氨基丙基)醚等在主链具有聚醚的二胺类等，优选为二乙二醇双(3-氨基丙基)醚。

作为异氰酸酯系交联剂，例如，可举出1,6-六亚甲基二异氰酸酯、1,4-四亚甲基二异氰酸酯、2-甲基-1,5-戊烷二异氰酸酯、3-甲基-1,5-戊烷二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯等脂肪族多异氰酸酯；异佛尔酮二异氰酸酯、环己基二异氰酸酯、氢化甲苯二异氰酸酯、氢化二甲苯二异氰酸酯、氢化二苯基甲烷二异氰酸酯、氢化四甲基二甲苯二异氰酸酯等脂环族多异氰酸酯；2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4’-二苯基醚二异氰酸酯、2-硝基二苯基-4,4’-二异氰酸酯、2,2’-二苯基丙烷-4,4’-二异氰酸酯、3,3’-二甲基二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯、4,4’-二苯基丙烷二异氰酸酯、间亚苯基二异氰酸酯、对亚苯基二异氰酸酯、萘-1,4-二异氰酸酯、萘-1,5-二异氰酸酯、3,3’-二甲氧基二苯基-4,4’-二异氰酸酯、苯二甲撑-1,4-二异氰酸酯、苯二甲撑-1,3-二异氰酸酯等芳香族多异氰酸酯等。

作为异氰酸酯系交联剂，也可以使用示例的异氰酸酯系化合物的二聚体、三聚体、反应产物或聚合物(例如，二苯基甲烷二异氰酸酯的二聚体、三聚体、三羟甲基丙烷与甲苯二异氰酸酯的反应产物、三羟甲基丙烷与六亚甲基二异氰酸酯的反应产物、聚亚甲基聚苯基异氰酸酯、聚醚多异氰酸酯、聚酯多异氰酸酯)等。作为异氰酸酯系交联剂，优选为三羟甲基丙烷与甲苯二异氰酸酯的反应产物。

作为环氧系交联剂，例如，可举出1,3-双(N,N-二缩水甘油基氨基甲基)环己烷、N,N,N’,N’-四缩水甘油基间二甲苯二胺、二缩水甘油基苯胺、1,6-己二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、丙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、山梨糖醇聚缩水甘油醚、丙三醇聚缩水甘油醚、季戊四醇聚缩水甘油醚、聚丙三醇聚缩水甘油醚、脱水山梨糖醇聚缩水甘油醚、三羟甲基丙烷聚缩水甘油醚、己二酸二缩水甘油酯、邻苯二甲酸二缩水甘油酯、三缩水甘油基-三(2-羟基乙基)异氰脲酸酯、间苯二酚二缩水甘油醚、双酚S二缩水甘油醚、1,3-双(N,N-二缩水甘油基氨基甲基)苯、1,3-双(N,N-二缩水甘油基氨基甲基)甲苯、1,3,5-三缩水甘油基异氰脲酸酯、N,N,N’,N’-四缩水甘油基间苯二甲胺、甘油三缩水甘油醚、三羟甲基丙烷缩水甘油醚等在1分子内具有2个以上或3个以上环氧基的环氧系化合物，优选为1,3-双(N,N-二缩水甘油基氨基甲基)环己烷。

需要说明的是，如上所述，聚合物B可以不具有交联结构，也可以不是预聚物的交联物。本发明的另一个优选方式中，聚合物B为不具有交联结构的(甲基)丙烯酸类聚合物。聚合物B例如包含来源于(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸正丁酯等(甲基)丙烯酸烷基酯的结构单元作为主成分，可以实质上仅由该结构单元构成。聚合物B可以具有上文针对预聚物陈述的组成及结构。

分离功能层1中的聚合物B的含有率没有特别限定，例如为1wt％以上，优选为5wt％以上，更优选为10wt％以上。聚合物B有与离子液体L的亲和性高的倾向。因此，有聚合物B的含有率越高、则越能够抑制离子液体L从分离功能层1中泄露的倾向。聚合物B的含有率的上限值没有特别限定，例如为20wt％，可以为15wt％。

(分离功能层的制造方法)

分离功能层1的制造方法例如包括选自由下述的工序(i)及工序(ii)组成的组中的至少一者。

工序(i)：在包含离子液体L、聚合物A、预聚物及交联剂的混合液M1中，以形成聚合物B的方式，使预聚物与交联剂反应。

工序(ii)：使包含离子液体L、聚合物A及聚合物B的混合液M2干燥。

首先，对包括工序(i)的制造方法进行说明。根据包括工序(i)的制造方法，得到包含具有交联结构的聚合物B的分离功能层1。

混合液M1例如还包含有机溶剂等溶剂。作为有机溶剂，例如，可举出丙酮等极性溶剂。混合液M1中的非挥发成分(离子液体L、聚合物A、预聚物及交联剂)的浓度没有特别限定，例如为10wt％～90wt％，可以为30wt％～50wt％。混合液M1中，聚合物A的浓度、与形成聚合物B的成分(预聚物及交联剂)的浓度的合计值没有特别限定，例如为1wt％～50wt％，可以为1wt％～20wt％。

混合液M1中，相对于预聚物而言的交联剂的物质量的比率没有特别限定，例如为0.1摩尔％～10摩尔％，可以为1摩尔％～5摩尔％。相对于预聚物所包含的全部交联点的数目而言的交联剂的物质量的比率没有特别限定，例如为10摩尔％～90摩尔％，可以为25摩尔％～75摩尔％。

混合液M1例如可通过下述方式制作：在搅拌溶剂的状态下，将聚合物A等材料添加于该溶剂中。将聚合物A等材料添加于溶剂中的顺序没有特别限定。作为一例，可以依次将聚合物A、预聚物、离子液体L及交联剂添加于溶剂中。

本发明的一个优选方式中，在将混合液M1涂布于基材之后，进行预聚物与交联剂的反应。基材典型而言为剥离衬垫。作为剥离衬垫，例如，可举出包含树脂的膜；纸；包含铝、不锈钢等金属材料的片材等。包含金属材料的片材有耐热性高的倾向。从表面平滑性优异的方面考虑，剥离衬垫优选为包含树脂的膜。剥离衬垫中，作为树脂所包含的聚合物，可举出聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚丁二烯、聚甲基戊烯等聚烯烃；聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等聚酯；聚氯乙烯、氯乙烯共聚物；聚氨酯；乙烯-乙酸乙烯酯共聚物等，优选为聚酯，特别优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯。

可以对剥离衬垫的表面实施剥离处理。剥离处理例如可通过向剥离衬垫的表面赋予剥离处理剂来进行。作为剥离处理剂，可举出有机硅系剥离处理剂、长链烷基系剥离处理剂、氟剥离处理剂、硫化钼系剥离处理剂等。剥离处理剂可以单独使用或组合2种以上而使用。剥离衬垫优选为实施了剥离处理的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制的膜。

剥离衬垫的厚度没有特别限定，例如为5～100μm，优选为10～50μm。

将混合液M1涂布于基材的方法没有特别限定，例如，可利用旋涂法、浸涂法等。可以利用涂敷器、线棒等将混合液M1涂布于基材。通过将混合液M1涂布于基材，从而形成涂布膜。

本发明的另一个优选方式中，在将混合液M1配置于模具内之后，进行预聚物与交联剂的反应。模具典型而言为PTFE制的小皿。

预聚物及交联剂的反应例如可通过对混合液M1(详细而言，通过将混合液M1涂布于基材而制作的涂布膜、或者配置于模具内的混合液M1)进行加热处理来进行。加热处理的温度没有特别限定，例如为30℃以上，可以为50℃～110℃。加热处理的时间例如为1分钟以上，可以为5分钟以上。预聚物及交联剂的反应进行，由此形成具有交联结构的聚合物B。由此，形成包含离子液体L、聚合物A及聚合物B的分离功能层1。通过将分离功能层1从基材或模具剥离，从而能够得到作为自支撑膜发挥功能的分离功能层1。

接着，对包括工序(ii)的制造方法进行说明。包括工序(ii)的制造方法适合于包含不具有交联结构的聚合物B的分离功能层1的制作。

就混合液M2而言，除了代替预聚物及交联剂而包含聚合物B(即，包含离子液体L、聚合物A及聚合物B)以外，具有与上述的混合液M1同样的组成。例如，通过使混合液M2(详细而言，通过将混合液M2涂布于基材而制作的涂布膜、或者配置于模具内的混合液M2)干燥，从而能够制作分离功能层1。干燥处理的温度没有特别限定，例如为30℃以上，可以为50℃～110℃。干燥处理的时间例如为1分钟以上，可以为5分钟以上。

(分离功能层的物性等)

分离功能层1的厚度例如为500μm以下，优选为300μm以下，可以为100μm以下，可以为50μm以下，可以为25μm以下，可以为15μm以下，可以为10μm以下，可以为5.0μm以下，可以为2.0μm以下。分离功能层1的厚度可以为0.05μm以上，可以为0.1μm以上。

在分离功能层1中，通过使聚合物A在离子液体L中形成晶体结构，从而有强度得到改善的倾向。作为一例，在对厚度300μm的分离功能层1进行拉伸试验的情况下，分离功能层1的断裂强度例如为80kPa以上，优选为200kPa以上，更优选为500kPa以上，进一步优选为700kPa以上，可以为900kPa以上。分离功能层1的断裂强度的上限值没有特别限定，例如为2000kPa，可以为1200kPa。分离功能层1的拉伸试验可按照JIS K7161-1：2014的规定进行。本说明书中，断裂强度是指JIS K7161-1：2014中规定的拉伸破坏应力σ_b。

在分离功能层1中，由于聚合物B与离子液体L的亲和性，有离子液体L的泄露被抑制的倾向。作为一例，对分离功能层1进行压缩试验时从分离功能层1泄露的离子液体L的重量相对于分离功能层1所含的离子液体L的重量而言的比率例如为3.5wt％以下，优选为3.0wt％以下、2.5wt％以下、2.0wt％以下、1.5wt％以下、1.0wt％以下、0.5wt％以下，进一步优选为0.1wt％以下。在压缩试验中，离子液体L可以实质上不从分离功能层1泄露。此处，压缩试验通过对分离功能层1施加2分钟1.16MPa的压缩载荷来进行。此时，施加压缩载荷的方向与分离功能层1的厚度方向一致。压缩试验在室温(25℃)的条件下进行。

如上所述，分离功能层1能够使混合气体所包含的酸性气体优先透过。作为一例，二氧化碳相对于分离功能层1的透过系数C1例如为500Barrer以上，优选为700Barrer以上，可以为900Barrer以上，可以为1000Barrer以上。透过系数C1的上限值没有特别限定，例如为3000Barrer。其中，Barrer是指10^-10·cm³(STP)·cm/(sec·cm²·cmHg)。cm³(STP)是指1个大气压、0℃时的二氧化碳的体积。

透过系数C1可利用以下方法算出。首先，向与分离功能层1的一个面相邻的空间供给包含二氧化碳及氮气的混合气体，并且对与分离功能层1的另一面相邻的空间进行减压。由此，得到从分离功能层1透过的透过流体。测定透过流体的重量、以及透过流体中的二氧化碳的体积比率及氮的体积比率。根据测定结果，能够算出透过系数C1。在上述的操作中，混合气体中的二氧化碳的浓度在标准状态(0℃、101kPa)下为50vol％。向与分离功能层1的一个面相邻的空间供给的混合气体的温度为30℃，压力为0.1MPa。对与分离功能层1的另一面相邻的空间以空间内的压力比测定环境下的大气压小0.1MPa的方式进行减压。

在上述的透过系数C1的测定条件下，分离功能层1的二氧化碳相对于氮的分离系数α1没有特别限定，例如为10以上，优选为20以上，更优选为25以上。分离系数α1的上限值没有特别限定，例如为100。分离系数α1可根据下式算出。其中，下式中，X_A及X_B分别为混合气体中的二氧化碳的体积比率及氮的体积比率。Y_A及Y_B分别为从分离功能层1透过的透过流体中的二氧化碳的体积比率及氮的体积比率。

分离系数α＝(Y_A/Y_B)/(X_A/X_B)

(分离功能层的用途)

作为本实施方式的分离功能层1的用途，可举出从包含酸性气体的混合气体中分离酸性气体的用途。作为混合气体的酸性气体，可举出二氧化碳、硫化氢、羰基硫、硫氧化物(SOx)、氰化氢、氮氧化物(NOx)等，优选为二氧化碳。混合气体可以包含酸性气体以外的其他气体。作为其他气体，例如，可举出氢气、氮气等非极性气体、及氦气等非活性气体，优选为氮气。本实施方式的分离功能层1尤其适合于从包含二氧化碳及氮气的混合气体中分离二氧化碳的用途。但是，分离功能层1的用途不限于从上述的混合气体中分离酸性气体的用途。

<分离膜的实施方式>

如图2所示，本实施方式的分离膜10具备上述的分离功能层1，例如还具备中间层2及多孔性支承体3。多孔性支承体3支承分离功能层1。中间层2配置于分离功能层1与多孔性支承体3之间，与分离功能层1及多孔性支承体3各自直接接触。

(中间层)

中间层2例如包含树脂，还包含分散于树脂(基质)中的纳米粒子。纳米粒子在基质内可以彼此隔开，也可以局部地聚集。但是，中间层2可以不含纳米粒子，可以实质上由树脂构成。

基质的材料没有特别限定，例如，可举出聚二甲基硅氧烷等有机硅树脂；聚四氟乙烯等氟树脂；聚环氧乙烷等环氧树脂；聚酰亚胺树脂；聚砜树脂；聚三甲基甲硅烷基丙炔、聚二苯基乙炔等聚乙炔树脂；聚甲基戊烯等聚烯烃树脂。基质优选包含有机硅树脂。

纳米粒子可以包含无机材料，也可以包含有机材料。作为纳米粒子中包含的无机材料，例如，可举出二氧化硅、二氧化钛及氧化铝。纳米粒子优选包含二氧化硅。

纳米粒子可以具有经包含碳原子的修饰基团修饰的表面。具有经该修饰基团修饰的表面的纳米粒子在基质中的分散性优异。纳米粒子例如为可以具有经修饰基团修饰的表面的二氧化硅纳米粒子。修饰基团例如还包含硅原子。纳米粒子中，经修饰基团修饰的表面例如由以下的式(I)～(III)表示。

[化学式2]

式(I)～(III)的R⁶～R¹¹彼此独立地为可具有取代基的烃基。烃基的碳原子数为1以上即可，没有特别限定。烃基的碳原子数例如可以为25以下，可以为20以下，可以为10以下，可以为5以下。根据情况，烃基的碳原子数可以大于25。烃基可以为直链状或支链状的链式烃基，也可以为脂环式或芳香环式的环式烃基。一个优选方式中，烃基为碳原子数1～8的直链状或支链状的烷基。烃基例如为甲基或辛基，优选为甲基。作为烃基的取代基，例如，可举出氨基及酰氧基。作为酰氧基，例如，可举出(甲基)丙烯酰氧基。

另一个优选方式中，上文针对式(I)～(III)的R⁶～R¹¹陈述的可具有取代基的烃基由下述式(IV)表示。对于具有经包含式(IV)所表示的烃基的修饰基团修饰的表面的纳米粒子而言，其适于提高分离膜10中的酸性气体的透过速度。

[化学式3]

式(IV)中，R¹²为可具有取代基的碳原子数1～5的亚烷基。亚烷基可以为直链状，也可以为支链状。作为亚烷基，例如，可举出亚甲基、亚乙基、丙烷-1,3-二基、丁烷-1,4-二基及戊烷-1,5-二基，优选为丙烷-1,3-二基。作为亚烷基的取代基，可举出酰胺基、氨基亚烷基等。

式(IV)中，R¹³为可具有取代基的碳原子数1～20的烷基或芳基。烷基可以为直链状，也可以为支链状。作为烷基及芳基，例如，可举出上文针对离子液体L陈述的基团。作为烷基及芳基的取代基，可举出氨基、羧基等。R¹³例如为3,5-二氨基苯基。

纳米粒子中，经修饰基团修饰的表面优选由下述式(V)表示。

[化学式4]

修饰基团不限于式(I)～(III)所示的结构。修饰基团可以包含具有聚酰胺结构或聚二甲基硅氧烷结构的聚合物链来代替式(I)～(III)的R⁶～R¹¹。修饰基团中，例如，该聚合物链直接键合于硅原子。作为该聚合物链的形状，例如，可举出直链状、树枝状及超支化状。

利用修饰基团对纳米粒子的表面进行修饰的方法没有特别限定。例如，可以通过使纳米粒子的表面上存在的羟基、与已知的硅烷偶联剂反应来对纳米粒子的表面进行修饰。修饰基团包含聚酰胺结构的情况下，例如可利用日本特开2010-222228号中公开的方法对纳米粒子的表面进行修饰。

纳米粒子的平均粒径只要为纳米级(<1000nm)即可，没有特别限定，例如为100nm以下，优选为50nm以下，更优选为20nm以下。纳米粒子的平均粒径的下限值例如为1nm。纳米粒子的平均粒径例如可利用以下的方法确定。首先，利用透射电子显微镜来观察中间层2的剖面。在得到的电子显微镜图像中，通过图像处理，算出特定的纳米粒子的面积。将与算出的面积具有相同面积的圆的直径视为该特定的纳米粒子的粒径(粒子的直径)。分别算出任意个数(至少50个)纳米粒子的粒径，将算出值的平均值视为纳米粒子的平均粒径。纳米粒子的形状没有特别限定，可以为球状，可以为椭圆体状，可以为鳞片状，也可以为纤维状。

中间层2中的纳米粒子的含有率例如为5wt％以上，优选为10wt％以上，更优选为15wt％以上。中间层2中的纳米粒子的含有率的上限值没有特别限定，例如为30wt％。

中间层2的厚度没有特别限定，例如小于50μm，优选为40μm以下，更优选为30μm以下。中间层2的厚度的下限值没有特别限定，例如为1μm。中间层2例如为具有小于50μm的厚度的层。

(多孔性支承体)

多孔性支承体3隔着中间层2而支承分离功能层1。作为多孔性支承体3，例如，可举出：无纺布；多孔质聚四氟乙烯；芳香族聚酰胺纤维；多孔质金属；烧结金属；多孔质陶瓷；多孔质聚酯；多孔质尼龙；活性碳纤维；乳胶；有机硅；有机硅橡胶；包含选自由聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚氨酯、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚醚醚酮、聚丙烯腈、聚酰亚胺及聚苯醚组成的组中的至少一者的透过性(多孔质)聚合物；具有连续气泡或独立气泡的金属发泡体；具有连续气泡或独立气泡的聚合物发泡体；二氧化硅；多孔质玻璃；网筛等。多孔性支承体3可以是将上述中的2种以上组合而成的。作为一例，多孔性支承体3可以为无纺布与聚砜多孔质层的层叠体。

多孔性支承体3例如具有0.01～0.4μm的平均孔径。多孔性支承体3的厚度没有特别限定，例如为10μm以上，优选为20μm以上，更优选为50μm以上。多孔性支承体3的厚度例如为300μm以下，优选为200μm以下，更优选为150μm以下。

(分离膜的制造方法)

分离膜10例如可利用以下方法制作。首先，准备多孔性支承体3及中间层2的层叠体。该层叠体例如可利用以下方法制作。首先，制备包含中间层2的材料的涂布液。接着，在多孔性支承体3之上涂布包含中间层2的材料的涂布液，形成涂布膜。涂布液的涂布方法没有特别限定，例如，可利用旋涂法、浸涂法等。也可以利用线棒等来涂布涂布液。接着，将涂布膜干燥，形成中间层2。涂布膜的干燥例如可在加热条件下进行。涂布膜的加热温度例如为50℃以上。涂布膜的加热时间例如为1分钟以上，可以为5分钟以上。此外，可以根据需要对中间层2的表面实施易粘接处理。作为易粘接处理，可举出底涂剂的涂布、电晕放电处理、等离子体处理等表面处理。

接着，在多孔性支承体3及中间层2的层叠体中的中间层2之上，涂布用于形成分离功能层1的混合液M1(或混合液M2)。在所得的涂布膜中，利用上述的方法使预聚物与交联剂反应、或者使涂布膜干燥。由此，能够在中间层2之上形成分离功能层1，得到分离膜10。需要说明的是，本实施方式中，分离功能层1的强度被改善。因此，也可以以卷对卷的方式在中间层2之上形成分离功能层1。

需要说明的是，分离膜10的制作方法不限于上述的方法。例如，可利用以下方法制作分离膜10。首先，利用上述的方法，准备形成于剥离衬垫等基材上的分离功能层1。接着，将包含中间层2的材料的涂布液涂布于分离功能层1之上，并使其干燥，由此形成中间层2。将中间层2及分离功能层1的层叠体转印至多孔性支承体3。由此，得到分离膜10。

(分离膜的特性)

就本实施方式的分离膜10而言，由于分离功能层1，能够使混合气体所包含的酸性气体优先透过。作为一例，从分离膜10透过的二氧化碳的透过速度T例如为10GPU以上，优选为50GPU以上，更优选为100GPU以上，进一步优选为150GPU以上，可以为200GPU以上，可以为300GPU以上。透过速度T的上限值没有特别限定，例如为1000GPU。需要说明的是，GPU是指10^-6·cm³(STP)/(sec·cm²·cmHg)。

此外，二氧化碳相对于分离膜10的透过系数C2例如为100Barrer以上，优选为500Barrer以上，更优选为1000Barrer以上，可以为1100Barrer以上。透过系数C2的上限值没有特别限定，例如为3000Barrer。

透过速度T及透过系数C2可利用上文针对分离功能层1的透过系数C1陈述的方法来测定。此时，包含二氧化碳及氮的混合气体例如供给至与分离膜10的分离功能层侧的主面11相邻的空间。此外，对与分离膜10的多孔性支承体侧的主面12相邻的空间进行减压。

在透过速度T及透过系数C2的测定条件中，分离膜10的二氧化碳相对于氮的分离系数α2没有特别限定，例如为10以上，优选为20以上，更优选为25以上。分离系数α2的上限值没有特别限定，例如为100。分离系数α2可利用上文针对分离系数α1陈述的方法而算出。

分离膜10中，分离功能层1的强度被改善。因此，有下述倾向：即使在对分离膜10进行了压制试验的情况下，分离膜10的分离系数α2也基本不降低。作为一例，在对分离膜10进行了压制试验的情况下，二氧化碳相对于氮的分离系数α2的降低率例如为20％以下，优选为10％以下，更优选为5％以下。分离系数α2的降低率的下限值没有特别限定，例如为0.5％。分离系数α2的降低率可以基于压制试验前的分离膜10的分离系数α2_before和压制试验后的分离膜10的分离系数α2_after、根据下式算出。需要说明的是，分离膜10的分离系数α2与分离功能层1的分离系数α1相关。因此，分离膜10中的分离系数α2的降低率可以视为分离功能层1中的分离系数α1的降低率。

分离系数α2的降低率(％)＝100×(α2_before-α2_after)/α2_before

此处，针对分离膜10的压制试验利用以下方法进行。首先，如图3A所示，将分离膜10配置于厚度1mm的玻璃板50之上。此时，使分离膜10的多孔性支承体3与玻璃板50接触。就配置于玻璃板50之上的分离膜10而言，例如，主面的面积为100cm²，俯视下具有矩形的形状。接着，在分离膜10的分离功能层1之上配置无纺布15与多孔质膜16的层叠体。多孔质膜16典型而言为聚砜多孔质膜。无纺布15例如由PET形成。无纺布15与多孔质膜16的层叠体可以为与分离膜10的多孔性支承体3相同的构成。接着，将所得的层叠体夹入1对试验板51a及51b中。试验板51a及51b例如厚度为2mm，由有机硅橡胶形成。

接着，隔着试验板51a及51b对分离膜10施加1小时5N/cm²的压缩载荷，由此进行压制试验。此时，施加压缩载荷的方向与分离膜10的厚度方向一致。压制试验在室温(25℃)的条件下进行。需要说明的是，在压制试验之后，如图3B所示，将试验板51b、多孔质膜16及无纺布15的层叠体从分离膜10剥离。

<膜分离装置的实施方式>

如图4所示，本实施方式的膜分离装置100具备分离膜10及罐20。在膜分离装置100中，也可以单独使用分离功能层1来代替分离膜10。罐20具备第1室21及第2室22。分离膜10配置于罐20的内部。在罐20的内部，分离膜10将第1室21与第2室22隔开。分离膜10从罐20的1对壁面中的一个延伸至另一个。

第1室21具有入口21a及出口21b。第2室22具有出口22a。入口21a、出口21b及出口22a各自是例如形成于罐20的壁面上的开口。

使用了膜分离装置100的膜分离例如利用以下方法进行。首先，将包含酸性气体的混合气体30从入口21a穿过而供给至第1室21。混合气体30中的酸性气体的浓度没有特别限定，在标准状态下，例如为0.01vol％(100ppm)以上，优选为1vol％以上，更优选为10vol％以上，进一步优选为30vol％以上，特别优选为50vol％以上。混合气体30中的酸性气体的浓度的上限值没有特别限定，在标准状态下，例如为90vol％。

可通过供给混合气体30而使第1室21内的压力上升。膜分离装置100可以还具备用于使混合气体30的压力上升的泵(未图示)。供给至第1室21的混合气体30的压力例如为0.1MPa以上，优选为0.3MPa以上。

可以在将混合气体30供给至第1室21的状态下对第2室22内进行减压。膜分离装置100可以还具备用于对第2室22内进行减压的泵(未图示)。可以以第2室22内的空间比测定环境下的大气压小例如10kPa以上、优选50kPa以上、更优选100kPa以上的方式，对第2室22进行减压。

通过将混合气体30供给至第1室21内，能够在分离膜10的另一面侧得到酸性气体的含有率比混合气体30高的透过流体35。即，透过流体35被供给至第2室22。透过流体35例如包含酸性气体作为主成分。但是，透过流体35也可以包含少量的除酸性气体以外的其他气体。透过流体35从出口22a穿过，并被排出至罐20的外部。

混合气体30中的酸性气体的浓度从第1室21的入口21a朝向出口21b而逐渐降低。在第1室21中被处理过的混合气体30(非透过流体36)从出口21b穿过，并被排出至罐20的外部。

本实施方式的膜分离装置100适于流通式(连续式)的膜分离方法。但是，本实施方式的膜分离装置100也可以用于间歇式的膜分离方法。

<膜分离装置的变形例>

如图5所示，本实施方式的膜分离装置110具备中心管41及层叠体42。层叠体42包含分离膜10。层叠体42也可以单独包含分离功能层1来代替分离膜10。膜分离装置110为螺旋型的膜元件。

中心管41具有圆筒形状。在中心管41的表面形成有用于使透过流体35流入至中心管41的内部的多个孔。作为中心管41的材料，例如，可举出：丙烯腈·丁二烯·苯乙烯共聚树脂(ABS树脂)、聚苯醚树脂(PPE树脂)、聚砜树脂(PSF树脂)等树脂；不锈钢、钛等金属。中心管41的内径处于例如20～100mm的范围内。

层叠体42除了包含分离膜10以外，还包含供给侧流路材料43及透过侧流路材料44。层叠体42卷绕在中心管41的周围。膜分离装置110可以还具备外包装材料(未图示)。

作为供给侧流路材料43及透过侧流路材料44，例如可以使用由聚苯硫醚(PPS)或乙烯-氯三氟乙烯共聚物(ECTFE)构成的树脂制网。

在膜分离装置110中，应力被施加至与供给侧流路材料43及透过侧流路材料44接触的分离膜10。如上所述，分离膜10中，分离功能层1的强度被改善，因此分离膜10的特性基本不会因上述的应力而降低。作为一例，存在下述倾向：在制作膜分离装置110的前后，分离膜10的分离系数α2基本不降低。

使用了膜分离装置110的膜分离例如利用以下方法进行。首先，将混合气体30供给至经卷绕的层叠体42的一端。从层叠体42的分离膜10透过的透过流体35移动至中心管41的内部。透过流体35从中心管41穿过并排出至外部。在膜分离装置110中被处理过的混合气体30(非透过流体36)从经卷绕的层叠体42的另一端被排出至外部。由此，能够从混合气体30中分离酸性气体。

实施例

以下，通过实施例及比较例来更详细地说明本发明，但本发明不限于此。

[预聚物(poly(DMAAm-co-NSA))的合成]

首先，在三颈瓶上安装回流管，组装了合成装置。在三通旋塞上连接真空泵及N₂高压储气瓶。进行抽真空，并且将每2分钟供给1次氮的动作作为1组，进行合计5组氮置换。氮置换后，使用玻璃注射器将1,4-二氧杂环己烷加入至三颈瓶内。接着，在小瓶中依次量取N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAAm)(14.6g，147.28mmol)、N-丙烯酰氧基琥珀酰亚胺(NSA)(1.32g，7.80mmol)及2,2’-偶氮二异丁腈(AIBN)(0.256g，1.56mmol)，搅拌数分钟。DMAAm与NSA的摩尔比(DMAAm/NSA)为95/5。使用注射器，将所得的混合物加入至三颈瓶内。用搅拌器将三颈瓶内的溶液搅拌10分钟左右。接着，将回流管连接至冷却装置，使用设定于60℃的油浴槽，在回流下进行24小时聚合。

将聚合后的溶液转移至茄形瓶，使用蒸发器于60℃进行30分钟以上的处理，由此从溶液中除去1,4-二氧杂环己烷。接着，在茄形瓶中加入THF，使白色固体溶解。接着，一边使用滴管将所得的溶液逐滴地滴加到冷却至-10℃的己烷中，一边进行搅拌，由此得到沉淀物。使用30℃的恒温槽，在真空气氛下对沉淀物处理24小时，由此得到预聚物(poly(DMAAm-co-NSA))。

[预聚物(poly(BA/BMA-co-AA))的合成]

代替DMAAm及NSA，使用丙烯酸正丁酯(BA)(14.25g，111.18mmol)、甲基丙烯酸正丁酯(BMA)(14.25g，100.21mmol)、及丙烯酸(AA)(1.5g，20.82mmol)，除此以外，利用与预聚物(poly(DMAAm-co-NSA))同样的方法，得到预聚物(poly(BA/BMA-co-AA))。

[聚合物B(PMMA)的合成]

代替DMAAm及NSA，使用甲基丙烯酸甲酯(MMA)(30.0g，299.64mmol)，除此以外，利用与预聚物(poly(DMAAm-co-NSA))同样的方法，得到聚合物B(PMMA)。

(比较例1)

[分离功能层的制作]

首先，将二氧化硅粒子(Aerosil 200)、上述的预聚物(poly(DMAAm-co-NSA))、作为预聚物的交联剂的二乙二醇双(3-氨基丙基)醚、作为离子液体的1-乙基-3-甲基咪唑鎓二氰胺盐([EMIM][DCA])、及乙醇混合，于室温搅拌1分钟。由此，得到用于形成分离功能层的混合液。混合液中，二氧化硅粒子、预聚物及离子液体的重量比为5：15：80。混合液中，相对于预聚物而言的交联剂的物质量的比率为2.5摩尔％。相对于预聚物所包含的全部交联点的数目而言的交联剂的物质量的比率为50摩尔％。

接着，将所得的混合液配置于PTFE制的模具(小皿)内，在60℃的干燥机中干燥。由此，形成由二氧化硅粒子的网络构成的第1网络结构、和由预聚物的交联物构成的第2网络结构，得到比较例1的分离功能层(自支撑膜)。该自支撑膜从模具剥离后使用。

[分离膜的制作]

接着，使用旋涂机，在2000rpm、20秒的条件下，在多孔性支承体及中间层的层叠体之上涂布混合液，除此以外，利用与上述的分离功能层的制作方法相同的方法，制作了比较例1的分离膜(复合膜)。需要说明的是，多孔性支承体及中间层的层叠体利用以下方法制作。首先，将有机硅树脂(Momentive Performance Materials公司制YSR3022)的6wt％癸烷溶液涂布于多孔性支承体之上。作为多孔性支承体，使用超滤膜(日东电工株式会社制的NTU-3175M)。癸烷溶液的涂布使用棒涂机在涂布厚度为45.7μm的条件下进行。接着，使所得的涂布膜于130℃干燥5分钟。由此，得到多孔性支承体及中间层的层叠体。中间层的厚度为2μm。

(比较例2)

不使用二氧化硅粒子，作为离子液体，使用1-乙基-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲烷磺酰基)亚胺盐([EMIM][Tf₂N])，并将混合液中的预聚物及离子液体的重量比变更为20：80等，除此以外，利用与比较例1相同的方法，制作了比较例2的分离功能层(自支撑膜)及分离膜(复合膜)。

(实施例1)

[分离功能层的制作]

首先，作为聚合物A，准备了偏二氟乙烯与六氟丙烯的共聚物(PVDF-co-HFP，Sigma-Aldrich公司制的No.427160-100G)。如上所述，PVDF-co-HFP能够在[EMIM][Tf₂N]、[EMIM][DCA]、[EMIM][FSI]等离子液体中形成晶体结构。接着，在丙酮中添加聚合物A，搅拌3小时。在所得的混合液中添加上述的预聚物(poly(DMAAm-co-NSA))，搅拌1小时。在该混合液中添加作为离子液体的[EMIM][Tf₂N]，搅拌30分钟。进而，在该混合液中添加作为交联剂的二乙二醇双(3-氨基丙基)醚，搅拌3分钟。由此，制作了用于形成分离功能层的混合液M1。混合液M1中，聚合物A、预聚物及离子液体的重量比为5：15：80。混合液M1中的非挥发成分的浓度为39wt％。混合液M1中，聚合物A的浓度与形成聚合物B的成分(预聚物及交联剂)的浓度的合计值为8wt％。混合液M1中，相对于预聚物而言的交联剂的物质量的比率为2.5摩尔％。相对于预聚物所包含的全部交联点的数目而言的交联剂的物质量的比率为50摩尔％。

接着，将所得的混合液M1配置于PTFE制的模具(小皿)内，在70℃的干燥机中干燥。由此，通过预聚物与交联剂的反应而形成聚合物B，得到实施例1的分离功能层(自支撑膜)。该自支撑膜从模具剥离后使用。聚合物A及聚合物B形成IPN结构。

[分离膜的制作]

接着，使用旋涂机，在2000rpm、20秒的条件下，在多孔性支承体及中间层的层叠体之上涂布混合液M1，并且使所得的涂布膜于60℃的温度干燥5分钟，除此以外，利用与上述的分离功能层的制作方法相同的方法，制作了实施例1的分离膜(复合膜)。作为多孔性支承体及中间层的层叠体，使用比较例1中陈述的层叠体。

(实施例2～3)

除了将混合液M1中的聚合物A及预聚物的重量比如表1所示进行变更以外，利用与实施例1相同的方法，得到实施例2～3的分离功能层(自支撑膜)及分离膜(复合膜)。

(实施例4)

除了将混合液M1中的预聚物及交联剂的种类如表1所示进行变更以外，利用与实施例2相同的方法，得到实施例4的分离功能层(自支撑膜)及分离膜(复合膜)。需要说明的是，实施例4中，作为交联剂，使用环氧系交联剂(三菱瓦斯化学株式会社制，商品名“TETRADC”、1,3-双(N,N-二缩水甘油基氨基甲基)环己烷)。

(实施例5)

除了代替预聚物及交联剂而使用包含上述的聚合物B(PMMA)的混合液M2以外，利用与实施例2同样的方法，得到实施例5的分离功能层(自支撑膜)及分离膜(复合膜)。

(比较例3)

除了代替预聚物及交联剂而使用上述的PVDF-co-HFP以外，利用与比较例2相同的方法，制作了比较例3的分离功能层(自支撑膜)及分离膜(复合膜)。

(实施例6～10)

除了将混合液M1中的聚合物A、预聚物及离子液体的重量比、以及离子液体的种类等如表2所示进行变更以外，利用与实施例2相同的方法，得到实施例6～10的分离功能层(自支撑膜)及分离膜(复合膜)。

[分离功能层(自支撑膜)的特性评价]

(拉伸试验)

针对实施例及比较例的分离功能层，利用上述的方法进行拉伸试验，测定断裂强度。将结果示于表1及2。

(压缩试验)

针对实施例及比较例的分离功能层，利用上述的方法进行压缩试验。此时，确定对分离功能层进行压缩试验时从分离功能层泄露的离子液体的重量相对于分离功能层中包含的离子液体L的重量而言的比率。将结果示于表1及2。

(气体透过试验)

针对实施例及比较例的分离功能层，利用以下的方法，测定二氧化碳的透过系数C1、及二氧化碳相对于氮的分离系数α1(CO₂/N₂)。首先，将分离功能层设置于金属小室中，用O型圈进行密封以使得不发生泄露。接着，以混合气体与分离功能层的一个主面接触的方式，向金属小室内注入混合气体。混合气体实质上由二氧化碳及氮构成。混合气体中的二氧化碳的浓度在标准状态下为50vol％。注入金属小室内的混合气体的温度为30℃，压力为0.1MPa。接着，用真空泵，对与分离功能层的另一主面相邻的金属小室内的空间进行减压。此时，该空间被减压至空间内的压力比测定环境下的大气压小0.1MPa。由此，从分离功能层的另一主面得到透过流体。基于所得的透过流体的组成、透过流体的重量等，算出透过系数C1及分离系数α1。将结果示于表1及2。

[分离膜(复合膜)的特性评价]

(气体透过试验)

利用上文针对分离功能层陈述的方法，对实施例及比较例的分离膜测定二氧化碳的透过速度T、二氧化碳的透过系数C2、及二氧化碳相对于氮的分离系数α2(CO₂/N₂)。将结果示于表1及2。

[表1]

[表2]

根据表1及表2可知，包含聚合物A及聚合物B的实施例的分离功能层(自支撑膜)与比较例相比，离子液体的泄露被抑制，并且强度得到改善。

根据表2可知，就实施例的分离膜而言，有分离功能层中的离子液体的重量比越高、则二氧化碳的透过性越提高的倾向。此外，根据实施例2、9及10的结果可知，在使用[EMIM][FSI]作为离子液体的情况下，有分离膜中的二氧化碳的透过性进一步提高的倾向。

[压制试验]

对比较例1及实施例2的分离膜(复合膜)进行上述的压制试验。将压制试验前后的透过速度T及分离系数α2示于表3。此外，在进行压制试验后，利用扫描电子显微镜对分离膜中的分离功能层的表面进行观察。将其结果示于图6及7。

[表3]

(*1)相对于预象物所包含的全部交联点的数目而言的交联剂的物质量的比率

(*2)混合液中的聚合物A的浓度与形成聚合物B的成分的浓度的合计值

根据表3可知，就实施例2的分离膜而言，分离系数α2的降低率为小于比较例1的值。此外，根据图6可知，就比较例1的分离膜而言，因压制试验，分离功能层中发生剥离。另一方面，根据图7可知，就实施例2的分离膜而言，未确认到由压制试验引起的分离功能层的剥离。比较例1中，推断由于压制试验所引起的分离功能层的剥离，分离系数α2大幅降低。需要说明的是，图7中确认到的图案是由进行压制试验时分离功能层所接触的无纺布带来的。

产业上的可利用性

本实施方式的分离功能层及分离膜适于从包含酸性气体的混合气体中分离酸性气体。特别地，本实施方式的分离功能层及分离膜适于从化工厂或火力发电的废气中分离二氧化碳。

Claims (17)

1.分离功能层，其包含：

离子液体；

在所述离子液体中形成晶体结构的聚合物A；和

与所述聚合物A不同的聚合物B。

2.如权利要求1所述的分离功能层，其中，所述聚合物A为氟系聚合物。

3.分离功能层，其包含：

离子液体；

为氟系聚合物的聚合物A；和

与所述聚合物A不同的聚合物B。

4.如权利要求1或3所述的分离功能层，其中，所述聚合物B具有交联结构。

5.如权利要求1或3所述的分离功能层，其中，所述聚合物A与所述聚合物B形成互穿聚合物网络结构。

6.如权利要求1或3所述的分离功能层，其中，所述聚合物A为经部分氟化的单体a1与经全氟化的单体a2的共聚物。

7.如权利要求1或3所述的分离功能层，其中，所述聚合物A为偏二氟乙烯与六氟丙烯的共聚物。

8.如权利要求1或3所述的分离功能层，其中，所述聚合物B为(甲基)丙烯酸类聚合物。

9.如权利要求1或3所述的分离功能层，其中，所述聚合物B包含选自由来源于N,N-二甲基丙烯酰胺与N-丙烯酰氧基琥珀酰亚胺的共聚物的结构、及来源于(甲基)丙烯酸正丁酯与(甲基)丙烯酸的共聚物的结构组成的组中的至少一者。

10.如权利要求1或3所述的分离功能层，其中，所述聚合物B为基于选自由胺系交联剂及环氧系交联剂组成的组中的至少一种交联剂的交联物。

11.如权利要求1或3所述的分离功能层，其中，所述离子液体包含咪唑鎓离子。

12.如权利要求1或3所述的分离功能层，其中，所述离子液体包含选自由1-乙基-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲烷磺酰基)亚胺盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓二氰胺盐、及1-乙基-3-甲基咪唑鎓双(氟磺酰基)亚胺盐组成的组中的至少一者。

13.如权利要求1或3所述的分离功能层，其中，所述离子液体的含有率为60wt％以上。

14.如权利要求1或3所述的分离功能层，其用于从包含二氧化碳及氮的混合气体中分离二氧化碳。

15.分离膜，其具备：

权利要求1或3所述的分离功能层；和

支承所述分离功能层的多孔性支承体。

16.如权利要求15所述的分离膜，其中，在进行了压制试验的情况下，二氧化碳相对于氮的分离系数α的降低率为20％以下，

此处，所述压制试验通过对所述分离膜施加1小时5N/cm²的压缩载荷来进行。

17.分离功能层的制造方法，所述分离功能层包含离子液体、在所述离子液体中形成晶体结构的聚合物A、和与所述聚合物A不同的聚合物B，

所述制造方法包括选自由下述的工序(i)及工序(ii)组成的组中的至少一者，

工序(i)：在包含所述离子液体、所述聚合物A、预聚物及交联剂的混合液M1中，以形成所述聚合物B的方式使所述预聚物与所述交联剂反应；

工序(ii)：使包含所述离子液体、所述聚合物A及所述聚合物B的混合液M2干燥。