JP2003286018A - Carbon film and method for manufacturing the same - Google Patents

Carbon film and method for manufacturing the same

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JP2003286018A
JP2003286018A JP2002088845A JP2002088845A JP2003286018A JP 2003286018 A JP2003286018 A JP 2003286018A JP 2002088845 A JP2002088845 A JP 2002088845A JP 2002088845 A JP2002088845 A JP 2002088845A JP 2003286018 A JP2003286018 A JP 2003286018A
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憲和 西山
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Yasuyuki Egashira
靖幸 江頭
Koreichi Kamiyama
惟一 上山
Masaji Tamai
正司 玉井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a carbon film having a sufficiently large coefficient of separation and an improved transmission rate compared to a conventional material and to provide a method for manufacturing the film. <P>SOLUTION: The carbon film is obtained by applying a polyamic acid expressed by general formula (3) on the surface of a porous substrate, heating and drying the substrate to form a precursor of the carbon film and thermally decomposing the precursor in an oxygen inactive atmosphere. The compound expressed by general formula (3) is a precursor of polyimide resin expressed by general formula (1). In the formulae, X represents a 2-27C tetravalent group in aliphatic groups, alicyclic groups, monocyclic aromatic groups or the like, n represents an integer from 5 to 10,000, Y is expressed by general formula (2), wherein at least one of phenylene groups constituting the main chain skeleton is m-phenylene group, Z represents a direct bond, -O-, -CO- or the like, m represents an integer from 1 to 3, and each of R<SB>1-4</SB>and R'<SB>1-4</SB>represents a phenyl group, 4-phenylphenyl group, phenoxy group, 4-phenylphenoxy group or the like. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】 本発明は、炭素材料の持つ
細孔の分子ふるい作用を利用して、気体混合物から特定
の気体を分離、回収するために用いられる炭素膜に関す
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a carbon membrane used for separating and recovering a specific gas from a gas mixture by utilizing a molecular sieving function of pores of a carbon material.

【0002】[0002]

【従来の技術】 気体混合物から特定の気体を分離、回
収し、有効利用するための分離方法として、液化蒸留
法、吸着法、吸収法など様々な方法が知られているが、
これらの方法は何れも相変化を伴うためエネルギー的に
不利である。それに対し、膜分離法は単に濃度差や圧力
差を駆動力として高い分離特性が現れるため、省エネル
ギー的であり、如何にして優れた透過分離性能を有する
膜を形成するかについての研究が盛んに行われている。
Various methods such as a liquefaction distillation method, an adsorption method and an absorption method are known as separation methods for separating and recovering a specific gas from a gas mixture and effectively using it.
All of these methods are disadvantageous in terms of energy because they involve a phase change. On the other hand, the membrane separation method is highly energy-saving because it exhibits high separation characteristics by simply using the difference in concentration or the difference in pressure as a driving force, and therefore, research is actively conducted on how to form a membrane having excellent permeation separation performance. Has been done.

【0003】 特に、膜状に形成した高分子系材料を高
温で熱分解し、炭化させることにより得られる炭素膜
は、耐熱性に優れ、また、セラミック膜やゼオライト膜
に比べ製膜時に欠陥が生じにくいため、現在高い注目を
集めており、研究も活発化している。
In particular, a carbon film obtained by thermally decomposing and carbonizing a polymer material formed into a film at a high temperature has excellent heat resistance, and has more defects during film formation than a ceramic film or a zeolite film. Since it is unlikely to occur, it is currently attracting a lot of attention, and research is becoming active.

【0004】 このような炭素膜の例として、特開平4
−11933号公報、特開平4−193334号公報、
特開平5−22036号公報などには、芳香族ポリイミ
ドからなる非対称性中空糸膜を炭素化して得られる炭化
膜が開示されている。また、特許第3111196号公
報には、カルド型ポリマーを所定の分離膜形状に成形し
て分離膜前駆体を形成し、この分離膜前駆体を嫌気雰囲
気下で加熱し炭化させて得られた気体分離用炭化膜が開
示されている。
As an example of such a carbon film, Japanese Unexamined Patent Publication No.
-11933, JP-A-4-193334,
Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-22036 discloses a carbonized film obtained by carbonizing an asymmetric hollow fiber film made of aromatic polyimide. Further, in Japanese Patent No. 3111196, a gas obtained by molding a cardo type polymer into a predetermined separation membrane shape to form a separation membrane precursor and heating the separation membrane precursor in an anaerobic atmosphere for carbonization. A separating carbonized membrane is disclosed.

【0005】 更にまた、特開平10−52629号公
報には、セラミック多孔質体表面に液状熱硬化性樹脂を
塗布して高分子膜を形成した後、非酸化雰囲気下で熱処
理することを特徴とする分子ふるい炭素膜の製造方法が
開示されている。また、炭素膜の前駆体となるポリイミ
ド樹脂として、下記構造式(6)(H.Sudaet.al,J.Phy
s.Chem.B 101,3988-3994(1997))や、下記構造式(7)
(J.Hayashi et.al,Journal of Membrane Science 124,
243-251(1997))を用いた例が知られている。
Furthermore, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 10-52629 is characterized in that a liquid thermosetting resin is applied to the surface of a ceramic porous body to form a polymer film, and then heat treatment is performed in a non-oxidizing atmosphere. A method for producing a molecular sieving carbon film is disclosed. Further, as a polyimide resin that is a precursor of a carbon film, the following structural formula (6) (H. Sudaet.al, J. Phy
s.Chem.B 101,3988-3994 (1997)) and the following structural formula (7)
(J. Hayashi et.al, Journal of Membrane Science 124,
243-251 (1997)) is known.

【化9】 [Chemical 9]

【化10】 [Chemical 10]

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】 一般に、前記のよう
な分離膜を気体等の選択透過に用いる場合、分離係数を
大きくしようとすると、透過速度が小さくなる。炭素膜
の分離係数と透過速度は、炭素膜の前駆体となる樹脂の
分解条件などで制御するが、従来の炭素膜においては、
分離係数と透過速度とを十分満足できるレベルで両立し
ているとは言い難いのが現状である。
In general, when the separation membrane as described above is used for selective permeation of gas or the like, the permeation rate becomes smaller if the separation coefficient is increased. The separation coefficient and the permeation rate of the carbon membrane are controlled by the decomposition conditions of the resin that is the precursor of the carbon membrane, etc.
At present, it is hard to say that the separation coefficient and the permeation rate are compatible with each other at a sufficiently satisfactory level.

【0007】 本発明は、このような従来の事情に鑑み
てなされたものであり、その目的とするところは、分離
係数が十分に大きく、かつ従来に比して透過速度も向上
させた炭素膜とその製造方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of such conventional circumstances, and an object of the present invention is to provide a carbon film having a sufficiently large separation coefficient and an improved permeation rate as compared with the conventional one. And to provide a manufacturing method thereof.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】 本発明によれば、繰り
返し単位が下記一般式(1)で表されるポリイミド樹脂
(ただし、式中Xは炭素数2〜27の脂肪族基、環式脂
肪族基、単環式芳香族基、縮合多環式芳香族基、及び芳
香族基が直接又は架橋員により相互に連結された非縮合
多環式芳香族基からなる群より選ばれた4価の基を示
し、nは5〜10000の整数を示し、Yは下記一般式
(2)で表され、当該一般式(2)においては、主鎖骨
格を形成するフェニレン基のうち少なくとも1つがm−
フェニレン基であり、Zは直結、−O−、−CO−、−
S−、−SO2−、−CH2−、−C(CH32−又は−
C(CF32−を示し、mは1〜3の整数を示し、ま
た、R1-4及びR’1-4は、−H、−F、−Cl、−B
r、−I、−CN、−CH3 、−CF3 、−OCH3
フェニル基、4−フェニルフェニル基、フェノキシ基又
は4−フェニルフェノキシ基であり、R1-4及びR’1 -4
は全てが同一でも、また異なっていてもよく、更にその
一部のみが同一であってもよい)の前駆体である下記一
般式(3)で表されるポリアミド酸(式中、XとYは前
記と同様の基を表す)を多孔質基材の表面に塗布し、加
熱、乾燥して炭素膜の前駆体を形成し、当該前駆体を酸
素不活性雰囲気下で熱分解することにより得られること
を特徴とする炭素膜が提供される。
Means for Solving the Problems According to the present invention, a polyimide resin whose repeating unit is represented by the following general formula (1) (wherein, X is an aliphatic group having 2 to 27 carbon atoms, a cyclic aliphatic group) A tetravalent group selected from the group consisting of an aromatic group, a monocyclic aromatic group, a condensed polycyclic aromatic group, and a non-condensed polycyclic aromatic group in which aromatic groups are connected to each other directly or by a bridging member. And n represents an integer of 5 to 10000, Y is represented by the following general formula (2), and in the general formula (2), at least one of the phenylene groups forming the main chain skeleton is m. −
It is a phenylene group, Z is a direct bond, -O-, -CO-,-.
S -, - SO 2 -, - CH 2 -, - C (CH 3) 2 - or -
C (CF 3) 2 - indicates, m is an integer of 1 to 3, also, R 1-4 and R '1-4 may, -H, -F, -Cl, -B
r, -I, -CN, -CH 3 , -CF 3, -OCH 3,
A phenyl group, a 4-phenylphenyl group, a phenoxy group or a 4-phenylphenoxy group, and R 1-4 and R ′ 1 -4
Are all the same or different, and only some of them may be the same), and are polyamic acids represented by the following general formula (3) (wherein X and Y are the same). Is the same group as above) is applied to the surface of the porous substrate, heated and dried to form a precursor of the carbon film, and the precursor is thermally decomposed in an oxygen-inert atmosphere. A carbon film is provided.

【化11】 [Chemical 11]

【化12】 [Chemical 12]

【化13】 [Chemical 13]

【0009】 また、本発明によれば、繰り返し単位が
下記一般式(1)で表されるポリイミド樹脂(ただし、
式中Xは炭素数2〜27の脂肪族基、環式脂肪族基、単
環式芳香族基、縮合多環式芳香族基、及び芳香族基が直
接又は架橋員により相互に連結された非縮合多環式芳香
族基からなる群より選ばれた4価の基を示し、nは5〜
10000の整数を示し、Yは下記一般式(2)で表さ
れ、当該一般式(2)においては、主鎖骨格を形成する
フェニレン基のうち少なくとも1つがm−フェニレン基
であり、Zは直結、−O−、−CO−、−S−、−SO
2−、−CH2−、−C(CH32−又は−C(CF32
−を示し、mは1〜3の整数を示し、また、R1-4及び
R’1-4は、−H、−F、−Cl、−Br、−I、−C
N、−CH3 、−CF3 、−OCH3、フェニル基、4
−フェニルフェニル基、フェノキシ基又は4−フェニル
フェノキシ基であり、R1-4及びR’1-4は全てが同一で
も、また異なっていてもよく、更にその一部のみが同一
であってもよい)の前駆体である下記一般式(3)で表
されるポリアミド酸(式中、XとYは前記同様の基を表
す)を多孔質基材の表面に塗布し、加熱、乾燥して炭素
膜の前駆体を形成し、当該前駆体を酸素不活性雰囲気下
で熱分解することを特徴とする炭素膜の製造方法が提供
される。
Further, according to the present invention, a polyimide resin whose repeating unit is represented by the following general formula (1) (provided that
In the formula, X is an aliphatic group having 2 to 27 carbon atoms, a cycloaliphatic group, a monocyclic aromatic group, a condensed polycyclic aromatic group, or an aromatic group, which is directly or cross-linked with each other. Represents a tetravalent group selected from the group consisting of non-fused polycyclic aromatic groups, and n is 5 to 5
Represents an integer of 10000, Y is represented by the following general formula (2), and in the general formula (2), at least one of the phenylene groups forming the main chain skeleton is an m-phenylene group, and Z is a direct bond. , -O-, -CO-, -S-, -SO
2 -, - CH 2 -, - C (CH 3) 2 - or -C (CF 3) 2
-, M is an integer of 1 to 3, and R 1-4 and R ' 1-4 are -H, -F, -Cl, -Br, -I, -C.
N, -CH 3, -CF 3, -OCH 3, phenyl, 4
A phenylphenyl group, a phenoxy group or a 4-phenylphenoxy group, R 1-4 and R ′ 1-4 may all be the same or different, and only a part thereof may be the same. Of a polyamic acid represented by the following general formula (3) (wherein X and Y represent the same groups as described above), which is a precursor of Provided is a method for producing a carbon film, which comprises forming a carbon film precursor and thermally decomposing the precursor in an oxygen-inert atmosphere.

【化14】 [Chemical 14]

【化15】 [Chemical 15]

【化16】 [Chemical 16]

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】 前記のとおり、本発明は、炭素
膜の前駆体の形成において、繰り返し単位が下記一般式
(1)で表されるポリイミド樹脂(ただし、式中Xは炭
素数2〜27の脂肪族基、環式脂肪族基、単環式芳香族
基、縮合多環式芳香族基、及び芳香族基が直接又は架橋
員により相互に連結された非縮合多環式芳香族基からな
る群より選ばれた4価の基を示し、nは5〜10000
の整数を示し、Yは下記一般式(2)で表され、当該一
般式(2)においては、主鎖骨格を形成するフェニレン
基のうち少なくとも1つがm−フェニレン基であり、Z
は直結、−O−、−CO−、−S−、−SO2−、−C
2−、−C(CH32−又は−C(CF32−を示
し、mは1〜3の整数を示し、また、R1-4及びR’1-4
は、−H、−F、−Cl、−Br、−I、−CN、−C
3 、−CF3 、−OCH 3、フェニル基、4−フェニ
ルフェニル基、フェノキシ基又は4−フェニルフェノキ
シ基であり、R1-4及びR’1-4は全てが同一でも、また
異なっていてもよく、更にその一部のみが同一であって
もよい)の前駆体である下記一般式(3)で表されるポ
リアミド酸(式中、XとYは前記同様の基を表す)を使
用したことを主な特徴としている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION As described above, the present invention relates to carbon.
In the formation of the film precursor, the repeating unit has the following general formula
Polyimide resin represented by (1) (where X is charcoal)
Aliphatic group having 2 to 27 primes, cycloaliphatic group, monocyclic aromatic group
Groups, fused polycyclic aromatic groups, and aromatic groups directly or crosslinked
Consisting of non-fused polycyclic aromatic groups linked together by members
A tetravalent group selected from the group
Represents the integer, and Y is represented by the following general formula (2).
In general formula (2), phenylene forming the main chain skeleton
At least one of the groups is an m-phenylene group, and Z
Is a direct connection, -O-, -CO-, -S-, -SO2-, -C
H2-, -C (CH3)2-Or-C (CF3)2Indicates −
, M represents an integer of 1 to 3, and R1-4And R '1-4
Is -H, -F, -Cl, -Br, -I, -CN, -C.
H3 , -CF3 , -OCH 3, Phenyl group, 4-phenyl
Ruphenyl group, phenoxy group or 4-phenylphenoxy
R group1-4And R '1-4Are all the same,
They may be different, and only some of them are the same
The precursor represented by the following general formula (3)
Liamic acid (wherein X and Y represent the same groups as described above) is used.
The main feature is that it is used.

【化17】 [Chemical 17]

【化18】 [Chemical 18]

【化19】 [Chemical 19]

【0011】 本発明者らが炭素膜の前駆体となる高分
子材料について検討を重ねた結果、前記のような構造を
有するポリイミド樹脂を前駆体の形成に用いると、分離
係数を大きくしても高い透過速度を示す炭素膜が得られ
ることがわかった。これは前記ポリイミド樹脂が、従来
炭素膜の前駆体に使用されてきたものに比して嵩高い層
構造を持つとともに、屈曲性の度合いが高く良好な製膜
状態を得やすいためと考えられる。
As a result of the inventors of the present invention having conducted a study on a polymer material which becomes a precursor of a carbon film, when a polyimide resin having the above-mentioned structure is used for forming the precursor, the separation coefficient is increased. It was found that a carbon film having a high permeation rate can be obtained. It is considered that this is because the polyimide resin has a layered structure which is bulky as compared with that which has been conventionally used as a precursor for a carbon film, and also has a high degree of flexibility and can easily obtain a good film formation state.

【0012】 前記一般式(1)で表されるポリイミド
樹脂のうちでも、特に本発明において好適に使用できる
ものとして、以下の構造式(4)や構造式(5)で表さ
れるものを挙げることができる。
Among the polyimide resins represented by the general formula (1), those represented by the following structural formulas (4) and (5) are particularly preferably used in the present invention. be able to.

【化20】 [Chemical 20]

【化21】 [Chemical 21]

【0013】 これらのポリイミド樹脂を前駆体の形成
に使用して得られる炭素膜は、例えば下記構造式
(6)、(7)で示されるポリイミド樹脂を使用して得
られる従来の炭素膜に比して、同じ分離係数でもより高
い透過速度を示す。
A carbon film obtained by using these polyimide resins for forming a precursor is higher than a conventional carbon film obtained by using a polyimide resin represented by the following structural formulas (6) and (7), for example. Thus, even with the same separation coefficient, it shows a higher permeation rate.

【化22】 [Chemical formula 22]

【化23】 [Chemical formula 23]

【0014】 本発明に係るポリアミド酸及びポリイミ
ド樹脂は、いかなる方法で製造されたものであっても構
わない。本発明に係るポリアミド酸及びポリイミド樹脂
は、下記一般式(8)で表されるジアミン類(一般式
(8)においては、アミノ基とZ及び/又はZとZを結
合するフェニレン基のうち少なくとも1つがm−フェニ
レン基であり、Zは直結、−O−、−CO−、−S−、
−SO2−、−CH2−、−C(CH32−又は−C(C
32−を示し、mは1〜3の整数を示し、また、R
1-4及びR’1-4は、−H、−F、−Cl、−Br、−
I、−CN、−CH3 、−CF3 、−OCH3、フェニ
ル基、4−フェニルフェニル基、フェノキシ基又は4−
フェニルフェノキシ基であり、R1-4及びR’1-4は全て
が同一でも、また異なっていてもよく、更にその一部の
みが同一であってもよい)と下記一般式(9)で表され
るテトラカルボン酸二無水物類(式中、Xは炭素数2〜
27の脂肪族基、環式脂肪族基、単環式芳香族基、縮合
多環式芳香族基、芳香族基が直接又は架橋員により相互
に連結された非縮合多環式芳香族基からなる群より選ば
れた4価の基を示す)を単量体に使用して製造すること
ができる。
The polyamic acid and the polyimide resin according to the present invention may be manufactured by any method. The polyamic acid and the polyimide resin according to the present invention include at least a diamine represented by the following general formula (8) (in the general formula (8), at least a phenylene group bonding an amino group and Z and / or Z and Z). One is an m-phenylene group, Z is a direct bond, -O-, -CO-, -S-,
-SO 2 -, - CH 2 - , - C (CH 3) 2 - or -C (C
F 3 ) 2 −, m is an integer of 1 to 3, and R is
1-4 and R'1-4 are -H, -F, -Cl, -Br,-.
I, -CN, -CH 3, -CF 3, -OCH 3, phenyl, 4-phenylphenyl group, a phenoxy group or a 4-
A phenylphenoxy group, R 1-4 and R ′ 1-4 may all be the same or different, and only a part thereof may be the same) and the following general formula (9) Represented tetracarboxylic dianhydrides (wherein X is 2 to 2 carbon atoms)
27 aliphatic groups, cycloaliphatic groups, monocyclic aromatic groups, condensed polycyclic aromatic groups, and non-condensed polycyclic aromatic groups in which aromatic groups are connected to each other directly or by a crosslinking member A tetravalent group selected from the group consisting of the following) is used as the monomer.

【化24】 [Chemical formula 24]

【化25】 [Chemical 25]

【0015】 本発明に係るポリアミド酸及びポリイミ
ド樹脂の製造に用いられるジアミン類は、一般式(8)
で表される少なくとも1種の化合物が挙げられる。具体
的には、限定されるわけではないが、例えば、一般式
(8)においてm=1のジアミン類では、3,3’−ジ
クロロベンジジン、3,3’−ジメチルベンジジン、
3,3’−ジメトキシベンジジン、3,3’−ジアミノ
ジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノ−5,5’−
ジトリフルオロメチルジフェニルエーテル、3,4’−
ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノジフ
ェニルスルフィド、3,4’−ジアミノジフェニルスル
フィド、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、3,
4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,3’−ジアミ
ノベンゾフェノン、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジ
クロロベンゾフェノン、3,3’−ジアミノ−4,4’
−ジメトキシベンゾフェノン、3,3’−ジアミノ−4
−フェノキシベンゾフェノン、3,3’−ジアミノ−
4,4’−ジフェノキシベンゾフェノン、3,3’−ジ
アミノ−4−(4−フェニル)フェノキシベンゾフェノ
ン、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジ(4−フェニル
フェノキシ)ベンゾフェノン、3,4’−ジアミノベン
ゾフェノン、3,3’−ジアミノジフェニルメタン、
3,4’−ジアミノジフェニルメタン、2,2−ビス
(3−アミノフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−
アミノフェニル)プロパン、2,2−ビス(3−アミノ
フェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ
プロパン等が、また、一般式(8)においてm=2のジ
アミン類では、1,3−ビス(3−アミノフェニル)ベ
ンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェニル)ベンゼ
ン、1,4−ビス(3−アミノフェニル)ベンゼン、
1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,
3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−
ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス
(3−アミノベンゾイル)ベンゼン、1,3−ビス(4
−アミノベンゾイル)ベンゼン、1,4−ビス(3−ア
ミノベンゾイル)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノ
フェニルスルフィド)ベンゼン、1,3−ビス(4−ア
ミノフェニルスルフィド)ベンゼン、1,4−ビス(3
−アミノフェニルスルフィド)ベンゼン、1,3−ビス
(3−アミノフェニルスルホン)ベンゼン、1,3−ビ
ス(4−アミノフェニルスルホン)ベンゼン、1,4−
ビス(3−アミノフェニルスルホン)ベンゼン、1,3
−ビス(3−アミノベンジル)ベンゼン、1,3−ビス
(4−アミノベンジル)ベンゼン、1,4−ビス(3−
アミノベンジル)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノ
−α,α−ジメチルベンジル)ベンゼン、1,3−ビス
(4−アミノ−α,α−ジメチルベンジル)ベンゼン、
1,4−ビス(3−アミノ−α,α−ジメチルベンジ
ル)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)
−4−トリフルオロメチルベンゼン、1,3−ビス(3
−アミノフェノキシ)−5−トリフルオロメチルベンゼ
ン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)−4−トリ
フルオロメチルベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフ
ェノキシ)−5−トリフルオロメチルベンゼン、1,4
−ビス(3−アミノフェノキシ)−3−トリフルオロメ
チルベンゼン、1,3−ビス(3−アミノ−5−トリフ
ルオロメチルフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(3
−アミノ−4−トリフルオロメチルフェノキシ)ベンゼ
ン、1,3−ビス(4−アミノ−2−トリフルオロメチ
ルフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノ−
3−トリフルオロメチルフェノキシ)ベンゼン、1,4
−ビス(3−アミノ−5−トリフルオロメチルフェノキ
シ)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノ−4−トリフ
ルオロメチルフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(3
−アミノ−5−トリフルオロメチルフェノキシ)−4−
トリフルオロメチルベンゼン、1,3−ビス(3−アミ
ノ−5−トリフルオロメチルフェノキシ)−5−トリフ
ルオロメチルベンゼン、1,3−ビス(3−アミノ−4
−トリフルオロメチルフェノキシ)−4−トリフルオロ
メチルベンゼン、1,3−ビス(3−アミノ−4−トリ
フルオロメチルフェノキシ)−5−トリフルオロメチル
ベンゼン、1,3−[(3−アミノ)−α,α−ビス
(トリフルオロメチル)ベンジル]ベンゼン、1,3−
[(4−アミノ)−α,α−ビス(トリフルオロメチ
ル)ベンジル]ベンゼン、1,4−[(3−アミノ)−
α,α−ビス(トリフルオロメチル)ベンジル]ベンゼ
ン、1,3−ビス(3−アミノ−4−フルオロベンゾイ
ル)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノ−4−フェノ
キシベンゾイル)ベンゼン、1,3−ビス[3−アミノ
−4−(4−フェニルフェノキシ)ベンゾイル]ベンゼ
ン、2,6−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゾニト
リル、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)−2−フ
ェニルベンゼン等が、更には、一般式(8)においてm
=3のジアミン類では、4,4’−ビス(3−アミノフ
ェノキシ)ビフェニル、3,3’−ビス(4−アミノフ
ェノキシ)ビフェニル、3,3’−ビス(3−アミノフ
ェノキシ)ビフェニル、ビス[4−(3−アミノフェノ
キシ)フェニル]エーテル、ビス[3−(4−アミノフ
ェノキシ)フェニル]エーテル、ビス[3−(3−アミ
ノフェノキシ)フェニル]エーテル、ビス[4−(3−
アミノフェノキシ)フェニル]ケトン、ビス[3−(4
−アミノフェノキシ)フェニル]ケトン、ビス[3−
(3−アミノフェノキシ)フェニル]ケトン、ビス[4
−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルフィド、ビ
ス[3−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルフィ
ド、ビス[3−(3−アミノフェノキシ)フェニル]ス
ルフィド、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニ
ル]スルホン、ビス[3−(4−アミノフェノキシ)フ
ェニル]スルホン、ビス[3−(3−アミノフェノキ
シ)フェニル]スルホン、ビス[4−(3−アミノフェ
ノキシ)フェニル]メタン、ビス[3−(4−アミノフ
ェノキシ)フェニル]メタン、ビス[3−(3−アミノ
フェノキシ)フェニル]メタン、2,2−ビス[4−
(3−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2
−ビス[3−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロ
パン、2,2−ビス[3−(3−アミノフェノキシ)フ
ェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(3−アミノフ
ェノキシ)フェニル]−1,1,1,3,3,3−ヘキ
サフルオロプロパン、2,2−ビス[3−(4−アミノ
フェノキシ)フェニル]−1,1,1,3,3,3−ヘ
キサフルオロプロパン、2,2−ビス[3−(3−アミ
ノフェノキシ)フェニル]−1,1,1,3,3,3−
ヘキサフルオロプロパン等が挙げられる。これらのジア
ミン類は必要に応じて単独で乃至は混合して使用するこ
とができる。
The diamines used in the production of the polyamic acid and the polyimide resin according to the present invention are represented by the general formula (8)
At least one compound represented by Specifically, but not limited to, for example, in the general formula (8), in the diamines of m = 1, 3,3′-dichlorobenzidine, 3,3′-dimethylbenzidine,
3,3'-dimethoxybenzidine, 3,3'-diaminodiphenyl ether, 3,3'-diamino-5,5'-
Ditrifluoromethyldiphenyl ether, 3,4'-
Diaminodiphenyl ether, 3,3′-diaminodiphenyl sulfide, 3,4′-diaminodiphenyl sulfide, 3,3′-diaminodiphenyl sulfone, 3,
4'-diaminodiphenyl sulfone, 3,3'-diaminobenzophenone, 3,3'-diamino-4,4'-dichlorobenzophenone, 3,3'-diamino-4,4 '
-Dimethoxybenzophenone, 3,3'-diamino-4
-Phenoxybenzophenone, 3,3'-diamino-
4,4'-diphenoxybenzophenone, 3,3'-diamino-4- (4-phenyl) phenoxybenzophenone, 3,3'-diamino-4,4'-di (4-phenylphenoxy) benzophenone, 3,4 '-Diaminobenzophenone, 3,3'-diaminodiphenylmethane,
3,4'-diaminodiphenylmethane, 2,2-bis (3-aminophenyl) propane, 2,2-bis (4-
Aminophenyl) propane, 2,2-bis (3-aminophenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, and the like, and the diamines of m = 2 in the general formula (8) are , 1,3-bis (3-aminophenyl) benzene, 1,3-bis (4-aminophenyl) benzene, 1,4-bis (3-aminophenyl) benzene,
1,3-bis (3-aminophenoxy) benzene, 1,
3-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,4-
Bis (3-aminophenoxy) benzene, 1,3-bis (3-aminobenzoyl) benzene, 1,3-bis (4
-Aminobenzoyl) benzene, 1,4-bis (3-aminobenzoyl) benzene, 1,3-bis (3-aminophenylsulfide) benzene, 1,3-bis (4-aminophenylsulfide) benzene, 1,4 -Bis (3
-Aminophenyl sulfide) benzene, 1,3-bis (3-aminophenyl sulfone) benzene, 1,3-bis (4-aminophenyl sulfone) benzene, 1,4-
Bis (3-aminophenylsulfone) benzene, 1,3
-Bis (3-aminobenzyl) benzene, 1,3-bis (4-aminobenzyl) benzene, 1,4-bis (3-
Aminobenzyl) benzene, 1,3-bis (3-amino-α, α-dimethylbenzyl) benzene, 1,3-bis (4-amino-α, α-dimethylbenzyl) benzene,
1,4-bis (3-amino-α, α-dimethylbenzyl) benzene, 1,3-bis (3-aminophenoxy)
-4-trifluoromethylbenzene, 1,3-bis (3
-Aminophenoxy) -5-trifluoromethylbenzene, 1,3-bis (4-aminophenoxy) -4-trifluoromethylbenzene, 1,3-bis (4-aminophenoxy) -5-trifluoromethylbenzene, 1,4
-Bis (3-aminophenoxy) -3-trifluoromethylbenzene, 1,3-bis (3-amino-5-trifluoromethylphenoxy) benzene, 1,3-bis (3
-Amino-4-trifluoromethylphenoxy) benzene, 1,3-bis (4-amino-2-trifluoromethylphenoxy) benzene, 1,3-bis (4-amino-
3-trifluoromethylphenoxy) benzene, 1,4
-Bis (3-amino-5-trifluoromethylphenoxy) benzene, 1,4-bis (3-amino-4-trifluoromethylphenoxy) benzene, 1,3-bis (3
-Amino-5-trifluoromethylphenoxy) -4-
Trifluoromethylbenzene, 1,3-bis (3-amino-5-trifluoromethylphenoxy) -5-trifluoromethylbenzene, 1,3-bis (3-amino-4)
-Trifluoromethylphenoxy) -4-trifluoromethylbenzene, 1,3-bis (3-amino-4-trifluoromethylphenoxy) -5-trifluoromethylbenzene, 1,3-[(3-amino)- α, α-bis (trifluoromethyl) benzyl] benzene, 1,3-
[(4-Amino) -α, α-bis (trifluoromethyl) benzyl] benzene, 1,4-[(3-amino)-
α, α-bis (trifluoromethyl) benzyl] benzene, 1,3-bis (3-amino-4-fluorobenzoyl) benzene, 1,3-bis (3-amino-4-phenoxybenzoyl) benzene, 1, 3-bis [3-amino-4- (4-phenylphenoxy) benzoyl] benzene, 2,6-bis (3-aminophenoxy) benzonitrile, 1,3-bis (4-aminophenoxy) -2-phenylbenzene Etc., and m in the general formula (8)
= 3, the diamines are 4,4'-bis (3-aminophenoxy) biphenyl, 3,3'-bis (4-aminophenoxy) biphenyl, 3,3'-bis (3-aminophenoxy) biphenyl, bis. [4- (3-Aminophenoxy) phenyl] ether, bis [3- (4-aminophenoxy) phenyl] ether, bis [3- (3-aminophenoxy) phenyl] ether, bis [4- (3-
Aminophenoxy) phenyl] ketone, bis [3- (4
-Aminophenoxy) phenyl] ketone, bis [3-
(3-Aminophenoxy) phenyl] ketone, bis [4
-(3-Aminophenoxy) phenyl] sulfide, bis [3- (4-aminophenoxy) phenyl] sulfide, bis [3- (3-aminophenoxy) phenyl] sulfide, bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl ] Sulfone, bis [3- (4-aminophenoxy) phenyl] sulfone, bis [3- (3-aminophenoxy) phenyl] sulfone, bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] methane, bis [3- ( 4-aminophenoxy) phenyl] methane, bis [3- (3-aminophenoxy) phenyl] methane, 2,2-bis [4-
(3-Aminophenoxy) phenyl] propane, 2,2
-Bis [3- (4-aminophenoxy) phenyl] propane, 2,2-bis [3- (3-aminophenoxy) phenyl] propane, 2,2-bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl]- 1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, 2,2-bis [3- (4-aminophenoxy) phenyl] -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, 2 , 2-Bis [3- (3-aminophenoxy) phenyl] -1,1,1,3,3,3-
Hexafluoropropane and the like can be mentioned. These diamines can be used alone or as a mixture, if necessary.

【0016】 本発明に係るポリアミド酸及びポリイミ
ド樹脂の製造に用いられるテトラカルボン酸二無水物類
としては、一般式(9)で表される少なくとも1種の化
合物が挙げられる。具体的には、一般式(9)におい
て、Xが炭素数2〜10の脂肪族基、炭素数4〜10の
環式脂肪族基であるもの、下式 (10)で表される単環
式芳香族基、
As the tetracarboxylic acid dianhydride used in the production of the polyamic acid and the polyimide resin according to the present invention, there may be mentioned at least one compound represented by the general formula (9). Specifically, in the general formula (9), X is an aliphatic group having 2 to 10 carbon atoms, a cycloaliphatic group having 4 to 10 carbon atoms, or a monocycle represented by the following formula (10). Formula aromatic group,

【化26】 下式(11)で表される縮合多環式芳香族基、[Chemical formula 26] A condensed polycyclic aromatic group represented by the following formula (11),

【化27】 及び下式(12)で表される芳香族基が直接又は架橋員
により相互に連結された非縮合多環式芳香族基からなる
群より選ばれた4価の基であるテトラカルボン酸二無水
物が使用される。
[Chemical 27] And a tetracarboxylic dianhydride, which is a tetravalent group selected from the group consisting of non-fused polycyclic aromatic groups in which the aromatic groups represented by the following formula (12) are directly or cross-linked with each other by a bridging member. Things are used.

【化28】 (式中、Aは直接結合、−CO−、−O−、−S−、−
SO2 −、−CH2 −、−C(CH32 −、−C(C
3 2 −、又は下式(13)を示す)
[Chemical 28] (In the formula, A is a direct bond, -CO-, -O-, -S-,-.
SO 2 -, - CH 2 - , - C (CH 3) 2 -, - C (C
F 3 ) 2 −, or the following formula (13) is shown)

【化29】 (ここで、Bは直接結合、−CO−、−O−、−S−、
−SO2 −、−CH2 −、−C(CH3 2 −、−C
(CF3 2 −を示す)
[Chemical 29] (Here, B is a direct bond, -CO-, -O-, -S-,
-SO 2 -, - CH 2 - , - C (CH 3) 2 -, - C
(Indicates CF 3 ) 2 −)

【0017】 本発明で用いられる一般式(9)で表さ
れるテトラカルボン酸二無水物類としては、限定される
わけではないが、例えば、エチレンテトラカルボン酸二
無水物、ブタンテトラカルボン酸二無水物、シクロブタ
ンテトラカルボン酸二無水物、シクロペンタンテトラカ
ルボン酸二無水物、ピロメリット酸二無水物、3,
3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無
水物、2,2’,3,3’−ベンゾフェノンテトラカル
ボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテト
ラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ビフェニ
ルテトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス(3,4−
ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2−ビ
ス(2,3−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水
物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二
無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホ
ン二無水物、1,1−ビス(2,3−ジカルボキシフェ
ニル)エタン二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフ
ェニル)メタン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシ
フェニル)メタン二無水物、2,2−ビス(3,4−ジ
カルボキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキ
サフルオロプロパン二無水物、2,2−ビス(2,3−
ジカルボキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘ
キサフルオロプロパン二無水物、1,3−ビス[(3,
4−ジカルボキシ)ベンゾイル]ベンゼン二無水物、
1,4−ビス[(3,4−ジカルボキシ)ベンゾイル]
ベンゼン二無水物、2,2−ビス{4−[4−(1,2
−ジカルボキシ)フェノキシ]フェニル}プロパン二無
水物、2,2−ビス{4−[3−(1,2−ジカルボキ
シ)フェノキシ]フェニル}プロパン二無水物、ビス
{4−[4−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ]フ
ェニル}ケトン二無水物、ビス{4−[3−(1,2−
ジカルボキシ)フェノキシ]フェニル}ケトン二無水
物、4,4’−ビス[4−(1,2−ジカルボキシ)フ
ェノキシ]ビフェニル二無水物、4,4’−ビス[3−
(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ]ビフェニル二無
水物、ビス{4−[4−(1,2−ジカルボキシ)フェ
ノキシ]フェニル}ケトン二無水物、ビス{4−[3−
(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ]フェニル}ケト
ン二無水物、ビス{4−[4−(1,2−ジカルボキ
シ)フェノキシ]フェニル}スルホン二無水物、ビス
{4−[3−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ]フ
ェニル}スルホン二無水物、ビス{4−[4−(1,2
−ジカルボキシ)フェノキシ]フェニル}スルフィド二
無水物、ビス{4−[3−(1,2−ジカルボキシ)フ
ェノキシ]フェニル}スルフィド二無水物、2,2−ビ
ス{4−[4−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ]
フェニル}−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルプロ
パン二無水物、2,2−ビス{4−[3−(1,2−ジ
カルボキシ)フェノキシ]フェニル}−1,1,1,
3,3,3−プロパン二無水物、2,3,6,7−ナフ
タレンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8−ナ
フタレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,5,6−
ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4
−ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、3,4,9,1
0−ぺリレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,
7−アントラセンテトラカルボン酸二無水物、1,2,
7,8−フェナントレンテトラカルボン酸二無水物等が
挙げられる。これらは単独あるいは2種以上混合して用
いられる。
The tetracarboxylic acid dianhydride represented by the general formula (9) used in the present invention is not limited, but examples thereof include ethylene tetracarboxylic acid dianhydride and butane tetracarboxylic acid dianhydride. Anhydride, cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, cyclopentanetetracarboxylic dianhydride, pyromellitic dianhydride, 3,
3 ', 4,4'-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, 2,2', 3,3'-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, 3,3 ', 4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride , 2,2 ', 3,3'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,2-bis (3,4-
Dicarboxyphenyl) propane dianhydride, 2,2-bis (2,3-dicarboxyphenyl) propane dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether dianhydride, bis (3,4-di) Carboxyphenyl) sulfone dianhydride, 1,1-bis (2,3-dicarboxyphenyl) ethane dianhydride, bis (2,3-dicarboxyphenyl) methane dianhydride, bis (3,4-dicarboxy) Phenyl) methane dianhydride, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane dianhydride, 2,2-bis (2,3) −
Dicarboxyphenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane dianhydride, 1,3-bis [(3,
4-dicarboxy) benzoyl] benzene dianhydride,
1,4-bis [(3,4-dicarboxy) benzoyl]
Benzene dianhydride, 2,2-bis {4- [4- (1,2
-Dicarboxy) phenoxy] phenyl} propane dianhydride, 2,2-bis {4- [3- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} propane dianhydride, bis {4- [4- (1 , 2-Dicarboxy) phenoxy] phenyl} ketone dianhydride, bis {4- [3- (1,2-
Dicarboxy) phenoxy] phenyl} ketone dianhydride, 4,4'-bis [4- (1,2-dicarboxy) phenoxy] biphenyl dianhydride, 4,4'-bis [3-
(1,2-Dicarboxy) phenoxy] biphenyl dianhydride, bis {4- [4- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} ketone dianhydride, bis {4- [3-
(1,2-Dicarboxy) phenoxy] phenyl} ketone dianhydride, bis {4- [4- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} sulfone dianhydride, bis {4- [3- (1 , 2-Dicarboxy) phenoxy] phenyl} sulfone dianhydride, bis {4- [4- (1,2
-Dicarboxy) phenoxy] phenyl} sulfide dianhydride, bis {4- [3- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} sulfide dianhydride, 2,2-bis {4- [4- (1 , 2-Dicarboxy) phenoxy]
Phenyl} -1,1,1,3,3,3-hexaflupropane dianhydride, 2,2-bis {4- [3- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} -1,1, 1,
3,3,3-propane dianhydride, 2,3,6,7-naphthalene tetracarboxylic dianhydride, 1,4,5,8-naphthalene tetracarboxylic dianhydride, 1,2,5,6 −
Naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 1,2,3,4
-Benzenetetracarboxylic dianhydride, 3,4,9,1
0-perylene tetracarboxylic dianhydride, 2, 3, 6,
7-anthracene tetracarboxylic dianhydride, 1,2,
7,8-phenanthrene tetracarboxylic acid dianhydride and the like can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.

【0018】 本発明に係るポリアミド酸及びポリイミ
ド樹脂の製造においては、必要に応じて末端封止剤を用
いることもできる。代表的な末端封止剤はモノアミン又
はジカルボン酸無水物である。
In the production of the polyamic acid and the polyimide resin according to the present invention, an end capping agent can be used if necessary. Typical endcapping agents are monoamines or dicarboxylic acid anhydrides.

【0019】 モノアミンとしては、例えば、アニリ
ン、o−トルイジン、m−トルイジン、p−トルイジ
ン、2,3−キシリジン、2,4−キシリジン、2,5
−キシリジン、2,6−キシリジン、3,4−キシリジ
ン、3,5−キシリジン、o−クロロアニリン、m−ク
ロロアニリン、p−クロロアニリン、o−ブロモアニリ
ン、m−ブロモアニリン、p−ブロモアニリン、o−ニ
トロアニリン、m−ニトロアニリン、p−ニトロアニリ
ン、o−アニシジン、m−アニシジン、p−アニシジ
ン、o−フェネチジン、m−フェネチジン、p−フェネ
チジン、o−アミノフェノール、m−アミノフェノー
ル、p−アミノフェノール、o−アミノベンズアルデヒ
ド、m−アミノベンズアルデヒド、p−アミノベンズア
ルデヒド、o−アミノベンゾニトリル、m−アミノベン
ゾニトリル、p−アミノベンゾニトリル、2−アミノビ
フェニル、3−アミノビフェニル、4−アミノビフェニ
ル、2−アミノフェニルフェニルエーテル、3−アミノ
フェニルフェニルエーテル、4−アミノフェニルフェニ
ルエーテル、2−アミノベンゾフェノン、3−アミノベ
ンゾフェノン、4−アミノベンゾフェノン、2−アミノ
フェニルフェニルスルフィド、3−アミノフェニルフェ
ニルスルフィド、4−アミノフェニルフェニルスルフィ
ド、2−アミノフェニルフェニルスルホン、3−アミノ
フェニルフェニルスルホン、4−アミノフェニルフェニ
ルスルホン、α−ナフチルアミン、β−ナフチルアミ
ン、1−アミノ−2−ナフトール、2−アミノ−1−ナ
フトール、4−アミノ−1−ナフトール、5−アミノ−
1−ナフトール、5−アミノ−2−ナフトール、7−ア
ミノ−2−ナフトール、8−アミノ−1−ナフトール、
8−アミノ−2−ナフトール、1−アミノアントラセ
ン、2−アミノアントラセン、9−アミノアントラセ
ン、メチルアミン、ジメチルアミン、エチルアミン、ジ
エチルアミン、プロピルアミン、ジプロピルアミン、イ
ソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ブチルアミ
ン、ジブチルアミン、イソブチルアミン、ジイソブチル
アミン、ペンチルアミン、ジペンチルアミン、ベンジル
アミン、シクロプロピルアミン、シクロブチルアミン、
シクロペンチルアミン、シクロヘキシルアミン等が挙げ
られる。
Examples of monoamines include aniline, o-toluidine, m-toluidine, p-toluidine, 2,3-xylidine, 2,4-xylidine, and 2,5.
-Xylidine, 2,6-xylidine, 3,4-xylidine, 3,5-xylidine, o-chloroaniline, m-chloroaniline, p-chloroaniline, o-bromoaniline, m-bromoaniline, p-bromoaniline , O-nitroaniline, m-nitroaniline, p-nitroaniline, o-anisidine, m-anisidine, p-anisidine, o-phenetidine, m-phenetidine, p-phenetidine, o-aminophenol, m-aminophenol, p-aminophenol, o-aminobenzaldehyde, m-aminobenzaldehyde, p-aminobenzaldehyde, o-aminobenzonitrile, m-aminobenzonitrile, p-aminobenzonitrile, 2-aminobiphenyl, 3-aminobiphenyl, 4- Aminobiphenyl, 2-aminophen Phenyl ether, 3-aminophenyl phenyl ether, 4-aminophenyl phenyl ether, 2-aminobenzophenone, 3-aminobenzophenone, 4-aminobenzophenone, 2-aminophenylphenyl sulfide, 3-aminophenylphenyl sulfide, 4-aminophenyl Phenyl sulfide, 2-aminophenylphenyl sulfone, 3-aminophenylphenyl sulfone, 4-aminophenylphenyl sulfone, α-naphthylamine, β-naphthylamine, 1-amino-2-naphthol, 2-amino-1-naphthol, 4- Amino-1-naphthol, 5-amino-
1-naphthol, 5-amino-2-naphthol, 7-amino-2-naphthol, 8-amino-1-naphthol,
8-amino-2-naphthol, 1-aminoanthracene, 2-aminoanthracene, 9-aminoanthracene, methylamine, dimethylamine, ethylamine, diethylamine, propylamine, dipropylamine, isopropylamine, diisopropylamine, butylamine, dibutylamine , Isobutylamine, diisobutylamine, pentylamine, dipentylamine, benzylamine, cyclopropylamine, cyclobutylamine,
Examples include cyclopentylamine and cyclohexylamine.

【0020】 ジカルボン酸無水物としては、例えば、
無水フタル酸、2,3−ベンゾフェノンジカルボン酸無
水物、3,4−ベンゾフェノンジカルボン酸無水物、
2,3−ジカルボキシフェニルエーテル無水物、3,4
−ジカルボキシフェニルフェニルエーテル無水物、2,
3−ビフェニルジカルボン酸無水物、3,4−ビフェニ
ルジカルボン酸無水物、2,3−ジカルボキシフェニル
フェニルスルホン無水物、3,4−ジカルボキシフェニ
ルフェニルスルホン無水物、2,3−ジカルボキシフェ
ニルフェニルスルフィド無水物、3,4−ジカルボキシ
フェニルフェニルスルフィド無水物、1,2−ナフタレ
ンジカルボン酸無水物、2,3−ナフタレンジカルボン
酸無水物、1,8−ナフタレンジカルボン酸無水物、
1,2−アントラセンジカルボン酸無水物、2,3−ア
ントラセンジカルボン酸無水物、1,9−アントラセン
ジカルボン酸無水物等が挙げられる。これらのモノアミ
ン又はジカルボン酸無水物はその構造の一部がアミン又
はジカルボン酸無水物と反応性を有しない基で置換され
ても差し支えない。
Examples of the dicarboxylic acid anhydride include:
Phthalic anhydride, 2,3-benzophenone dicarboxylic acid anhydride, 3,4-benzophenone dicarboxylic acid anhydride,
2,3-dicarboxyphenyl ether anhydride, 3,4
-Dicarboxyphenyl phenyl ether anhydride, 2,
3-biphenyldicarboxylic acid anhydride, 3,4-biphenyldicarboxylic acid anhydride, 2,3-dicarboxyphenylphenyl sulfone anhydride, 3,4-dicarboxyphenylphenyl sulfone anhydride, 2,3-dicarboxyphenylphenyl Sulfide anhydride, 3,4-dicarboxyphenylphenyl sulfide anhydride, 1,2-naphthalenedicarboxylic acid anhydride, 2,3-naphthalenedicarboxylic acid anhydride, 1,8-naphthalenedicarboxylic acid anhydride,
1,2-anthracene dicarboxylic acid anhydride, 2,3-anthracene dicarboxylic acid anhydride, 1,9-anthracene dicarboxylic acid anhydride and the like can be mentioned. A part of the structure of these monoamine or dicarboxylic acid anhydride may be substituted with a group that is not reactive with the amine or dicarboxylic acid anhydride.

【0021】 本発明に係るポリアミド酸の製造におい
ては、反応を有機溶媒中で行うことが好ましい方法であ
る。反応において用いられる溶媒は限定されるわけでは
ないが、例えば、下記(a)〜(e)等を挙げることが
できる。
In producing the polyamic acid according to the present invention, it is a preferable method to carry out the reaction in an organic solvent. The solvent used in the reaction is not limited, but examples thereof include the following (a) to (e).

【0022】 (a)フェノール系溶媒である、フェノ
ール、o−クロロフェノール、m−クロロフェノール、
p−クロロフェノール、o−クレゾール、m−クレゾー
ル、p−クレゾール、2,3−キシレノール、2,4−
キシレノール、2,5−キシレノール、2,6−キシレ
ノール、3,4−キシレノール、3,5−キシレノー
ル。
(A) Phenol-based solvents such as phenol, o-chlorophenol, m-chlorophenol,
p-chlorophenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol, 2,3-xylenol, 2,4-
Xylenol, 2,5-xylenol, 2,6-xylenol, 3,4-xylenol, 3,5-xylenol.

【0023】 (b)非プロトン性アミド系溶媒であ
る、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチル
アセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミド、N−メ
チル−2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダ
ゾリジノン、N−メチルカプロラクタム、ヘキサメチル
ホスホロトリアミド。
(B) N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N, N-diethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, 1,3-dimethyl-which are aprotic amide solvents. 2-Imidazolidinone, N-methylcaprolactam, hexamethylphosphorotriamide.

【0024】 (c)エーテル系溶媒である、1,2−
ジメトキシエタン、ビス(2−メトキシエチル)エーテ
ル、1,2−ビス(2−メトキシエトキシ)エタン、テ
トラヒドロフラン、ビス[2−(2−メトキシエトキ
シ)エチル]エーテル、1,4−ジオキサン。
(C) 1,2- which is an ether solvent
Dimethoxyethane, bis (2-methoxyethyl) ether, 1,2-bis (2-methoxyethoxy) ethane, tetrahydrofuran, bis [2- (2-methoxyethoxy) ethyl] ether, 1,4-dioxane.

【0025】 (d)アミン系溶媒である、ピリジン、
キノリン、イソキノリン、α−ピコリン、β−ピコリ
ン、γ−ピコリン、イソホロン、ピペリジン、2,4−
ルチジン、2,6−ルチジン、トリメチルアミン、トリ
エチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミ
ン。
(D) Amine-based solvent, pyridine,
Quinoline, isoquinoline, α-picoline, β-picoline, γ-picoline, isophorone, piperidine, 2,4-
Lutidine, 2,6-lutidine, trimethylamine, triethylamine, tripropylamine, tributylamine.

【0026】 (e)その他の溶媒である、ジメチルス
ルホキシド、ジメチルスルホン、ジフェニルエーテル、
スルホラン、ジフェニルスルホン、テトラメチル尿素、
アニソール等。
(E) Other solvents, such as dimethyl sulfoxide, dimethyl sulfone, diphenyl ether,
Sulfolane, diphenyl sulfone, tetramethyl urea,
Anisole etc.

【0027】 なお、これらの溶媒は、単独又は2種以
上混合して用いても差し支えない。これらの溶媒の中で
も、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチル
アセトアミドが特に好ましい。
In addition, these solvents may be used alone or in combination of two or more kinds. Among these solvents, N, N-dimethylformamide and N, N-dimethylacetamide are particularly preferable.

【0028】 本発明に係るポリアミド酸の製造におい
ては、公知の触媒を併用することができる。例えば、塩
基触媒としては、上記(d)項記載の各種アミン系溶媒
や、イミダゾール、N,N−ジメチルアニリン、N,N
−ジエチルアニリン等の有機塩基、水酸化カリウムや水
酸化ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸
水素カリウム、炭酸水素ナトリウムで代表される無機塩
基が挙げられる。また、酸触媒としてクロトン酸、アク
リル酸、トランス−3−ヘキセノイック酸、桂皮酸、安
息香酸、メチル安息香酸、オキシ安息香酸、テレフタル
酸、ベンゼンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、ナ
フタレンスルホン酸等が挙げられる。
In the production of the polyamic acid according to the present invention, a known catalyst can be used in combination. For example, as the base catalyst, various amine solvents described in (d) above, imidazole, N, N-dimethylaniline, N, N
-Organic bases such as diethylaniline, and inorganic bases represented by potassium hydroxide, sodium hydroxide, potassium carbonate, sodium carbonate, potassium hydrogen carbonate, and sodium hydrogen carbonate. Examples of acid catalysts include crotonic acid, acrylic acid, trans-3-hexenoic acid, cinnamic acid, benzoic acid, methylbenzoic acid, oxybenzoic acid, terephthalic acid, benzenesulfonic acid, paratoluenesulfonic acid and naphthalenesulfonic acid. To be

【0029】 本発明に係るポリアミド酸の製造におい
ては、ポリアミド酸溶液中のポリアミド酸の濃度(以
下、重合濃度と称する)は、何等制限はない。好ましい
重合濃度は、5〜40重量%であり、更に好ましくは、
10〜30重量%である。
In the production of the polyamic acid according to the present invention, the concentration of the polyamic acid in the polyamic acid solution (hereinafter referred to as the polymerization concentration) is not limited at all. A preferable polymerization concentration is 5 to 40% by weight, and more preferably,
It is 10 to 30% by weight.

【0030】 本発明に係るポリアミド酸溶液の製造に
おいては、反応温度、反応時間及び反応圧力には、特に
制限はなく公知の条件が適用できる。すなわち、反応温
度は、およその範囲として、−10〜100℃が好まし
いが、更に好ましくは、氷冷温度付近〜60℃前後の範
囲であり、実施面で最も好ましく実用的には50〜60
℃である。また、反応時間は、使用するモノマーの種
類、溶媒の種類、及び反応温度により異なるが、1〜4
8時間が好ましい。更に好ましくは2、3時間〜十数時
間前後であり、実施面で最も好ましくは、4〜10時間
である。また、反応圧力は常圧で十分である。
In the production of the polyamic acid solution according to the present invention, the reaction temperature, reaction time and reaction pressure are not particularly limited and known conditions can be applied. That is, the reaction temperature is preferably in the range of -10 to 100 ° C, more preferably in the vicinity of the ice cooling temperature to around 60 ° C, and most preferably in practical use and in the range of 50 to 60 ° C.
℃. The reaction time varies depending on the type of monomer used, the type of solvent, and the reaction temperature, but is 1 to 4
8 hours is preferred. It is more preferably about 2 to 3 hours to about a dozen hours, and most preferably 4 to 10 hours in terms of implementation. Further, the reaction pressure may be normal pressure.

【0031】 本発明において、ポリアミド酸及びポリ
イミド樹脂の対数粘度は、特に限定されるものではない
が、対数粘度としては、0.1〜2.0が好ましく、
0.2〜1.9がより好ましく、0.3〜1.8が更に
好ましい。
In the present invention, the logarithmic viscosity of the polyamic acid and the polyimide resin is not particularly limited, but the logarithmic viscosity is preferably 0.1 to 2.0,
0.2 to 1.9 is more preferable, and 0.3 to 1.8 is still more preferable.

【0032】 本発明の炭素膜の製造には、従来公知の
方法を用いることができる。すなわち、まず前記のよう
な構造を有するポリイミド樹脂の前駆体であるポリアミ
ド酸をN,N−ジメチルアセトアミドのような適当な有
機溶媒に溶解させ、多孔質基板へ塗布した後、塗布した
溶液を加熱、乾燥させ、ポリアミド酸から得られるポリ
イミド層を多孔質基材の表面に形成する。塗布は所定の
膜厚が得られるよう、必要に応じて複数回繰り返しても
よい。ポリアミド酸からポリイミドへの変換は、通常5
0〜400℃の加熱で実行される。好ましいイミド化温
度は100〜300℃である。
A conventionally known method can be used for producing the carbon film of the present invention. That is, first, a polyamic acid, which is a precursor of a polyimide resin having the above structure, is dissolved in an appropriate organic solvent such as N, N-dimethylacetamide, coated on a porous substrate, and then the coated solution is heated. Then, it is dried to form a polyimide layer obtained from polyamic acid on the surface of the porous substrate. The coating may be repeated a plurality of times as necessary so that a predetermined film thickness can be obtained. The conversion from polyamic acid to polyimide is usually 5
It is carried out by heating at 0 to 400 ° C. The preferable imidization temperature is 100 to 300 ° C.

【0033】 炭素膜の支持体となる多孔質基材の材質
としては、アルミナ、シリカ、コージェライト等が好適
なものとして挙げられる。多孔質基材の気孔率は、当該
基材の強度と透過性の観点から25〜55%程度とする
ことが好ましい。また、多孔質基材の平均細孔径は、
0.005〜5μm程度とすることが好ましい。多孔質
基材の厚さは、支持体として必要な強度を満たすととも
に、分離成分の透過性を損なわない範囲で選択すればよ
く、また、形状についても炭素膜の使用目的に応じて適
宜選択することができる。
As a material of the porous base material which becomes the support of the carbon film, alumina, silica, cordierite and the like are preferable. The porosity of the porous substrate is preferably about 25 to 55% from the viewpoint of strength and permeability of the substrate. The average pore size of the porous substrate is
It is preferably about 0.005 to 5 μm. The thickness of the porous substrate may be selected within a range that satisfies the strength required as a support and does not impair the permeability of the separated component, and the shape is also appropriately selected according to the intended use of the carbon membrane. be able to.

【0034】 多孔質基板への塗布が終了した後は、塗
布した溶液を加熱、乾燥させ、更に熱処理により溶媒を
蒸発させるとともにポリアミド酸をポリイミドに変換し
て炭素膜の前駆体であるポリイミド層を形成する。これ
を窒素雰囲気等の酸素不活性雰囲気下で400〜750
℃程度の温度範囲で熱分解することにより炭化させ、本
発明の炭素膜を得る。
After the application to the porous substrate is completed, the applied solution is heated and dried, and the solvent is evaporated by heat treatment to convert the polyamic acid into polyimide to form a polyimide layer which is a precursor of the carbon film. Form. This is 400-750 under oxygen inert atmosphere, such as nitrogen atmosphere.
Carbonization is carried out by thermal decomposition in the temperature range of about 0 ° C. to obtain the carbon film of the present invention.

【0035】 最終的に得られる炭素膜の膜厚は、1〜
50μmとすることが好ましく、1〜10μmとすると
より好ましい。炭素膜の膜厚の膜厚が1μm未満では炭
素膜の形成が不十分で十分なガス選択性を得ることが難
しく、50μmを超えると膜厚が厚くなり、ガスの透過
速度が小さくなってしまう。
The film thickness of the finally obtained carbon film is 1 to
The thickness is preferably 50 μm, and more preferably 1 to 10 μm. If the film thickness of the carbon film is less than 1 μm, it is difficult to form the carbon film and it is difficult to obtain sufficient gas selectivity, and if it exceeds 50 μm, the film becomes thick and the gas permeation rate becomes low. .

【0036】 なお、本発明の炭素膜を製造するにあた
っては、ポリイミド層を形成する前(すなわちポリイミ
ド樹脂の前駆体であるポリアミド酸を塗布する前)に、
形成面(塗布面)となる多孔質基材の表面にエポキシ樹
脂を塗り込む下地処理を施しておくことが好ましい。こ
のような下地処理を施しておくことにより、気体の分離
性能を損なうことなく透過速度を向上させることができ
る。
In producing the carbon film of the present invention, before forming the polyimide layer (that is, before applying the polyamic acid which is a precursor of the polyimide resin),
It is preferable that the surface of the porous base material to be the formation surface (application surface) is subjected to a base treatment in which an epoxy resin is applied. By performing such a base treatment, the permeation rate can be improved without impairing the gas separation performance.

【0037】 これは、下地処理により、炭素膜の炭素
源となるポリイミド樹脂の多孔質基材への侵入が少なく
なり、基材表面で炭素膜が形成されるためと考えられ
る。すなわち、前記のような下地処理を行わない場合
は、ポリイミド樹脂の一部が多孔質基材内部に侵入して
炭化するので、多孔質基材表面上の炭素膜を透過したガ
スは、更に有効膜面積の低下する基材内部に入り込んだ
炭素膜の部分をも通過しなければならず、このため抵抗
が大きくなって、透過速度が低下する。これに対し、前
記のような下地処理を行った場合には、多孔質基材表面
上の炭素膜を透過したガスは、有効膜面積の低下する基
材内部では空孔に拡散するので、抵抗が小さくなり、透
過速度が向上する。
It is considered that this is because the base treatment reduces the penetration of the polyimide resin, which is the carbon source of the carbon film, into the porous base material, and the carbon film is formed on the surface of the base material. That is, when the above-described base treatment is not performed, a part of the polyimide resin enters the inside of the porous base material and is carbonized, so that the gas that has permeated the carbon film on the surface of the porous base material is more effective. It must pass through the carbon film portion that has entered the inside of the base material where the film area decreases, which increases resistance and decreases the permeation rate. On the other hand, when the above-mentioned base treatment is performed, the gas that has permeated the carbon film on the surface of the porous base material diffuses into the pores inside the base material where the effective film area decreases, so Is smaller and the transmission speed is improved.

【0038】 また、本発明のような炭素膜を室温で放
置しておくと、炭素膜表面に極僅かに存在する含酸素官
能基に水分子が吸着して透過性能が低下する場合があ
る。このような透過性能の低下を防ぐため、前駆体を酸
素不活性雰囲気下で熱分解して炭化させた後、得られた
炭素膜の表面にシリル化処理を施すようにしてもよい。
このように炭素膜表面にシリル化処理を施すことによ
り、炭素膜に疎水性を付与することができ、前記のよう
な水分子の吸着による透過性能の低下を防止することが
可能となる。ただし、シリル化処理を施すことにより、
炭素膜の細孔径が小さくなり、初期の透過速度がシリル
化を施さない場合に比して低くなるので、高い透過速度
を必要とする炭素膜のシリル化処理には注意が必要であ
る。
When the carbon film of the present invention is left at room temperature, water molecules may be adsorbed by oxygen-containing functional groups, which are present on the surface of the carbon film in a very small amount, and the permeation performance may be deteriorated. In order to prevent such deterioration of the permeation performance, the precursor may be thermally decomposed and carbonized in an oxygen-inert atmosphere, and then the surface of the obtained carbon film may be subjected to silylation treatment.
By thus subjecting the surface of the carbon film to the silylation treatment, it is possible to impart hydrophobicity to the carbon film and prevent the deterioration of the permeation performance due to the adsorption of water molecules as described above. However, by performing the silylation treatment,
Since the pore size of the carbon film becomes smaller and the initial permeation rate becomes lower than that in the case where silylation is not performed, caution is required in the silylation treatment of the carbon film that requires a high permeation rate.

【0039】[0039]

【実施例】 以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるも
のではない。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0040】(実施例1)前記構造式(4)で表される
ポリイミドの前駆体であるポリアミド酸を、N,N−ジ
メチルアセトアミド中で重合し、ポリアミド酸含有量が
30wt%であるポリアミド酸溶液Iを得た。1cm角
の多孔質アルミナ基材(日本ガイシ(株)製、平均細孔
径0.1μm)を、180℃で乾燥、脱水した後、この
多孔質アルミナ基材上に、ポリアミド酸溶液Iを塗布
し、デシケーター中で2時間保持後、更にポリアミド酸
溶液Iを塗布した。次いで、乾燥器中、大気雰囲気下に
て、90℃で2時間、150℃で2時間、180℃で2
日間の熱処理を行い、炭素膜の前駆体を得た。得られた
炭素膜の前駆体を、窒素雰囲気の環状炉中にて、400
℃で6時間熱処理し、炭素膜を得た。この熱処理の際の
昇温速度は1℃/minとした。
(Example 1) Polyamic acid which is a precursor of the polyimide represented by the structural formula (4) is polymerized in N, N-dimethylacetamide, and the polyamic acid content is 30 wt%. Solution I was obtained. A 1 cm square porous alumina substrate (Nippon Gaishi Co., Ltd., average pore size 0.1 μm) was dried at 180 ° C. and dehydrated, and then the polyamic acid solution I was applied onto the porous alumina substrate. After being held in a desiccator for 2 hours, polyamic acid solution I was further applied. Then, in a dryer in an air atmosphere at 90 ° C for 2 hours, 150 ° C for 2 hours, and 180 ° C for 2 hours.
A heat treatment was performed for a day to obtain a carbon film precursor. The obtained carbon film precursor was heated in a nitrogen furnace in a nitrogen furnace to 400
It heat-processed at 6 degreeC for 6 hours, and obtained the carbon film. The rate of temperature rise during this heat treatment was 1 ° C./min.

【0041】(実施例2)前記実施例1と同様の手順で
炭素膜の前駆体を得、窒素雰囲気の環状炉中にて、50
0℃で6時間熱処理し、炭素膜を得た。この熱処理の際
の昇温速度は1℃/minとした。
(Example 2) A carbon film precursor was obtained by the same procedure as in Example 1, and the carbon film precursor was subjected to 50% in a nitrogen furnace in a nitrogen atmosphere.
It heat-processed at 0 degreeC for 6 hours, and obtained the carbon film. The rate of temperature rise during this heat treatment was 1 ° C./min.

【0042】(実施例3)前記実施例1と同様の手順で
炭素膜の前駆体を得、窒素雰囲気の環状炉中にて、50
0℃で2時間熱処理し、炭素膜を得た。この熱処理の際
の昇温速度は5℃/minとした。
Example 3 A carbon film precursor was obtained in the same procedure as in Example 1 described above, and the carbon film precursor was subjected to 50% in a ring furnace in a nitrogen atmosphere.
It heat-processed at 0 degreeC for 2 hours, and obtained the carbon film. The rate of temperature rise during this heat treatment was 5 ° C./min.

【0043】(実施例4)前記構造式(5)で表される
ポリイミドの前駆体であるポリアミド酸を、N,N−ジ
メチルアセトアミド中で重合し、ポリアミド酸含有量が
30wt%であるポリアミド酸溶液IIを得た。1cm角
の多孔質アルミナ基材(日本ガイシ(株)製、平均細孔
径0.1μm)を、180℃で乾燥、脱水した後、この
多孔質アルミナ基材上に、ポリアミド酸溶液IIを塗布
し、デシケーター中で2時間保持後、更にポリアミド酸
溶液IIを塗布した。次いで、乾燥器中、大気雰囲気下に
て、90℃で2時間、150℃で2時間、180℃で2
日間の熱処理を行い、炭素膜の前駆体を得た。得られた
炭素膜の前駆体を、窒素雰囲気の環状炉中にて、500
℃で6時間熱処理し、炭素膜を得た。この熱処理の際の
昇温速度は1℃/minとした。
(Example 4) Polyamic acid as a precursor of the polyimide represented by the structural formula (5) was polymerized in N, N-dimethylacetamide, and the polyamic acid content was 30 wt%. Solution II was obtained. A 1 cm square porous alumina substrate (Nippon Gaishi Co., Ltd., average pore diameter 0.1 μm) was dried at 180 ° C. and dehydrated, and then the polyamic acid solution II was applied onto the porous alumina substrate. After being kept in a desiccator for 2 hours, a polyamic acid solution II was further applied. Then, in a dryer in an air atmosphere at 90 ° C for 2 hours, 150 ° C for 2 hours, and 180 ° C for 2 hours.
A heat treatment was performed for a day to obtain a carbon film precursor. The precursor of the obtained carbon film was heated to 500 in a ring furnace in a nitrogen atmosphere.
It heat-processed at 6 degreeC for 6 hours, and obtained the carbon film. The rate of temperature rise during this heat treatment was 1 ° C./min.

【0044】(実施例5)前記実施例4で用いたポリア
ミド酸溶液IIを、更にN,N−ジメチルアセトアミドで
希釈し、ポリアミド酸含有量が15wt%であるポリア
ミド酸溶液IIIを得た。このポリアミド酸溶液IIIを用
い、前記実施例4と同様の手順で炭素膜の前駆体を得、
窒素雰囲気の環状炉中にて、500℃で1時間熱処理
し、炭素膜を得た。この熱処理の際の昇温速度は5℃/
minとした。
Example 5 The polyamic acid solution II used in Example 4 was further diluted with N, N-dimethylacetamide to obtain a polyamic acid solution III having a polyamic acid content of 15 wt%. Using this polyamic acid solution III, a carbon film precursor was obtained in the same procedure as in Example 4,
Heat treatment was performed at 500 ° C. for 1 hour in a ring furnace in a nitrogen atmosphere to obtain a carbon film. The rate of temperature rise during this heat treatment is 5 ° C /
It was set to min.

【0045】(比較例1)前記構造式(7)で表される
ポリイミドの前駆体であるポリアミド酸を、N,N−ジ
メチルアセトアミド中で重合し、ポリアミド#酸含有量
が25wt%であるポリアミド酸溶液IVを得た。1cm
角の多孔質アルミナ基材(日本ガイシ(株)製、平均細
孔径0.1μm)を、180℃で乾燥、脱水した後、こ
の多孔質アルミナ基材上に、ポリアミド酸溶液IVを塗布
し、デシケーター中で2時間保持後、更にポリアミド酸
溶液IVを塗布した。次いで、乾燥器中、大気雰囲気下に
て、90℃で2時間、150℃で2時間、180℃で2
日間の熱処理を行い、炭素膜の前駆体を得た。得られた
炭素膜の前駆体を、窒素雰囲気の環状炉中にて、500
℃で6時間熱処理し、炭素膜を得た。この熱処理の際の
昇温速度は1℃/minとした。
COMPARATIVE EXAMPLE 1 Polyamide acid, which is a precursor of the polyimide represented by the structural formula (7), is polymerized in N, N-dimethylacetamide, and polyamide # acid content is 25 wt%. An acid solution IV was obtained. 1 cm
A square porous alumina substrate (manufactured by NGK Insulators Co., Ltd., average pore diameter 0.1 μm) is dried at 180 ° C. and dehydrated, and then the polyamic acid solution IV is applied onto the porous alumina substrate, After being kept in a desiccator for 2 hours, a polyamic acid solution IV was further applied. Then, in a dryer in an air atmosphere at 90 ° C for 2 hours, 150 ° C for 2 hours, and 180 ° C for 2 hours.
A heat treatment was performed for a day to obtain a carbon film precursor. The precursor of the obtained carbon film was heated to 500 in a ring furnace in a nitrogen atmosphere.
It heat-processed at 6 degreeC for 6 hours, and obtained the carbon film. The rate of temperature rise during this heat treatment was 1 ° C./min.

【0046】(比較例2)前記比較例1と同様の手順で
炭素膜の前駆体を得、窒素雰囲気の環状炉中にて、60
0℃で6時間の熱処理を行い、炭素膜を得た。この熱処
理の際の昇温速度は1℃/minとした。
(Comparative Example 2) A carbon film precursor was obtained by the same procedure as in Comparative Example 1, and was subjected to 60% in a ring furnace in a nitrogen atmosphere.
Heat treatment was performed at 0 ° C. for 6 hours to obtain a carbon film. The rate of temperature rise during this heat treatment was 1 ° C./min.

【0047】(比較例3)前記比較例1と同様の手順で
炭素膜の前駆体を得、窒素雰囲気の環状炉中にて、70
0℃で6時間の熱処理を行い、炭素膜を得た。この熱処
理の際の昇温速度は1℃/minとした。
(Comparative Example 3) A carbon film precursor was obtained in the same procedure as in Comparative Example 1, and the carbon film precursor was subjected to 70% in a nitrogen furnace in a ring furnace.
Heat treatment was performed at 0 ° C. for 6 hours to obtain a carbon film. The rate of temperature rise during this heat treatment was 1 ° C./min.

【0048】(比較例4)前記比較例1と同様の手順で
炭素膜の前駆体を得、窒素雰囲気の環状炉中にて、80
0℃で6時間の熱処理を行った。この熱処理の際の昇温
速度は1℃/minとした。800℃の熱処理温度で
は、炭化した膜が容易に剥離し、多孔質基材と一体化し
た膜が得られなかった。
(Comparative Example 4) A carbon film precursor was obtained by the same procedure as in Comparative Example 1, and the carbon film precursor was heated in a nitrogen furnace in a nitrogen atmosphere at 80 ° C.
Heat treatment was performed at 0 ° C. for 6 hours. The rate of temperature rise during this heat treatment was 1 ° C./min. At the heat treatment temperature of 800 ° C., the carbonized film was easily peeled off, and a film integrated with the porous substrate could not be obtained.

【0049】[気体分離性能の評価]図1に記載の評価
装置を使用して、前記実施例1〜5及び比較例1〜3で
得られた炭素膜の気体分離性能を評価した。炭素膜のガ
ス透過性能は、下記数式(I)で表される透過速度Rの
大小により評価した。また、炭素膜の分離性能の指標と
して透過速度比R(O2)/R(N2)を用いた。測定装
置のセルに装着した炭素膜(評価サンプル)の一方の面
に、一定圧力(4kg/cm2(ゲージ圧))で試験ガ
ス(単独ガス)を供給し、膜の他方の面を大気圧とし、
アルゴンガスでスイープし、TCDガスクロマトグラフ
で、ガス透過流量を求めた。
[Evaluation of Gas Separation Performance] Using the evaluation apparatus shown in FIG. 1, the gas separation performance of the carbon membranes obtained in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 was evaluated. The gas permeation performance of the carbon membrane was evaluated by the size of the permeation rate R represented by the following mathematical formula (I). The permeation rate ratio R (O 2 ) / R (N 2 ) was used as an index of the separation performance of the carbon membrane. A test gas (single gas) was supplied at a constant pressure (4 kg / cm 2 (gauge pressure)) to one surface of the carbon film (evaluation sample) mounted on the cell of the measuring device, and the other surface of the film was at atmospheric pressure. age,
After sweeping with argon gas, the gas permeation flow rate was determined by TCD gas chromatography.

【0050】[0050]

【数1】 R=P/L=Q/(p1−p2)At ……(I) R:透過速度 [mol/(m2・s・Pa)] P:透過係数 [mol・m/(m2・s・Pa)] L:膜厚 [m] A:膜面積[m2] Q:ガス透過量 [mol] p1:高圧側ガス圧 [Pa] p2:低圧側ガス圧 [Pa] t:時間 [s]## EQU1 ## R = P / L = Q / (p 1 −p 2 ) At (I) R: Permeation rate [mol / (m 2 · s · Pa)] P: Permeation coefficient [mol · m / (M 2 · s · Pa)] L: film thickness [m] A: film area [m 2 ] Q: gas permeation amount [mol] p 1 : high pressure side gas pressure [Pa] p 2 : low pressure side gas pressure [ Pa] t: time [s]

【0051】 また、シリカゲルを用いて乾燥した空気
を評価サンプルに供給し、空気での分離性能を評価し
た。ガス透過性能の評価には、前記単独ガスの場合と同
様に透過速度Rを用いた。また、分離性能の評価の指標
として、下記数式(II)で表される分離係数αを用い
た。式中、Perm(O2)、Perm(N2)は膜を透過した酸素、
窒素のモル濃度、Feed(O2)、Feed(N2)は供給側の酸
素、窒素のモル濃度である。乾燥空気を用いているの
で、Feed(O2)/Feed(N2)は0.25である。炭素膜の
作製条件と、単独ガスを用いたガス透過性能、乾燥空気
を用いた空気の分離性能の評価結果を表1に示す。
In addition, air dried using silica gel was supplied to the evaluation sample, and the separation performance with air was evaluated. For the evaluation of the gas permeation performance, the permeation rate R was used as in the case of the single gas. Further, a separation coefficient α represented by the following mathematical formula (II) was used as an index for evaluating the separation performance. In the formula, Perm (O 2 ) and Perm (N 2 ) are oxygen permeated through the membrane,
The molar concentrations of nitrogen, Feed (O 2 ), and Feed (N 2 ) are the molar concentrations of oxygen and nitrogen on the supply side. Since dry air is used, Feed (O 2 ) / Feed (N 2 ) is 0.25. Table 1 shows the production conditions of the carbon membrane, the gas permeation performance using a single gas, and the evaluation results of the air separation performance using dry air.

【0052】[0052]

【数2】 α=(Perm(O2)/Perm(N2))/(Feed(O2)/Feed(N2)) ……(II)[Formula 2] α = (Perm (O 2 ) / Perm (N 2 )) / (Feed (O 2 ) / Feed (N 2 )) (II)

【0053】[0053]

【表1】 [Table 1]

【0054】 表1に示すとおり、前記構造式(4)又
は(5)のポリイミドを用いて作製した実施例1〜5の
炭素膜は、単独ガスの透過速度比R(O2)/R(N2
が何れも2.5以上であり、前記構造式(7)のポリイ
ミドを用いて作製した比較例1〜3の炭素膜よりも高い
分離性能が期待できる。また、乾燥空気を用いた評価に
ついては、比較例1〜3の炭素膜は分離係数αが1程度
とほとんど酸素分離しないのに対し、実施例1〜5の炭
素膜では分離係数αが1.5以上と酸素分離性能を示し
た。なお、分離係数1.5でおおよそ27%まで酸素富
化ができる。
As shown in Table 1, the carbon membranes of Examples 1 to 5 produced by using the polyimide of the structural formula (4) or (5) have the single gas permeation rate ratio R (O 2 ) / R ( N 2 )
Are 2.5 or more, and higher separation performance can be expected than the carbon membranes of Comparative Examples 1 to 3 produced using the polyimide of the structural formula (7). Further, regarding the evaluation using dry air, the carbon membranes of Comparative Examples 1 to 3 have a separation coefficient α of about 1 and hardly separate oxygen, whereas the carbon membranes of Examples 1 to 5 have a separation coefficient α of 1. The oxygen separation performance was 5 or more. It should be noted that oxygen can be enriched to approximately 27% with a separation factor of 1.5.

【0055】(実施例6)前記構造式(4)で表される
ポリイミドの前駆体であるポリアミド酸を、N,N−ジ
メチルアセトアミド中で重合し、ポリアミド酸含有量が
30wt%であるポリアミド酸溶液Iを得た。1cm角
の多孔質アルミナ基材(日本ガイシ(株)製、平均細孔
径0.1μm)を、180℃で乾燥、脱水した後、この
多孔質アルミナ基材にエポキシ樹脂を塗り込み、基材の
下地処理を行った。こうして下地処理を行った多孔質ア
ルミナ基材上に、ポリアミド酸溶液Iを塗布し、デシケ
ーター中で2時間保持後、更にポリアミド酸溶液Iを塗
布した。次いで、乾燥器中、大気雰囲気下にて、90℃
で2時間、150℃で2時間、180℃で2日間の熱処
理を行い、炭素膜の前駆体を得た。得られた炭素膜の前
駆体を、窒素雰囲気の環状炉中にて、400℃で6時間
熱処理し、炭素膜を得た。この熱処理の際の昇温速度は
1℃/minとした。
Example 6 A polyamic acid having a polyamic acid content of 30 wt% was obtained by polymerizing polyamic acid, which is a precursor of the polyimide represented by the structural formula (4), in N, N-dimethylacetamide. Solution I was obtained. A 1 cm square porous alumina substrate (manufactured by Nippon Gaishi Co., Ltd., average pore diameter 0.1 μm) was dried at 180 ° C. and dehydrated, and then an epoxy resin was applied to this porous alumina substrate to form a substrate. Substrate treatment was performed. The polyamic acid solution I was applied onto the porous alumina substrate thus undertreated, and the polyamic acid solution I was further applied after holding for 2 hours in a desiccator. Then, in an air atmosphere in a dryer, 90 ℃
2 hours, 150 ° C. for 2 hours, and 180 ° C. for 2 days to obtain a carbon film precursor. The obtained carbon film precursor was heat-treated at 400 ° C. for 6 hours in a ring furnace in a nitrogen atmosphere to obtain a carbon film. The rate of temperature rise during this heat treatment was 1 ° C./min.

【0056】(実施例7)前記構造式(5)で表される
ポリイミドの前駆体であるポリアミド酸を、N,N−ジ
メチルアセトアミド中で重合し、ポリアミド酸含有量が
30wt%であるポリアミド酸溶液IIを得た。1cm角
の多孔質アルミナ基材(日本ガイシ(株)製、平均細孔
径0.1μm)を、180℃で乾燥、脱水した後、この
多孔質アルミナ基材にエポキシ樹脂を塗り込み、基材の
下地処理を行った。こうして下地処理を行った多孔質ア
ルミナ基材上に、ポリアミド酸溶液IIを塗布し、デシケ
ーター中で2時間保持後、更にポリアミド酸溶液IIを塗
布した。次いで、乾燥器中、大気雰囲気下にて、90℃
で2時間、150℃で2時間、180℃で2日間の熱処
理を行い、炭素膜の前駆体を得た。得られた炭素膜の前
駆体を、窒素雰囲気の環状炉中にて、500℃で6時間
熱処理し、炭素膜を得た。この熱処理の際の昇温速度は
1℃/minとした。
(Example 7) Polyamic acid which is a precursor of the polyimide represented by the structural formula (5) is polymerized in N, N-dimethylacetamide, and the polyamic acid has a polyamic acid content of 30 wt%. Solution II was obtained. A 1 cm square porous alumina substrate (manufactured by Nippon Gaishi Co., Ltd., average pore diameter 0.1 μm) was dried at 180 ° C. and dehydrated, and then an epoxy resin was applied to this porous alumina substrate to form a substrate. Substrate treatment was performed. The polyamic acid solution II was applied onto the porous alumina substrate thus undertreated, and the polyamic acid solution II was further applied after holding in a desiccator for 2 hours. Then, in an air atmosphere in a dryer, 90 ℃
2 hours, 150 ° C. for 2 hours, and 180 ° C. for 2 days to obtain a carbon film precursor. The obtained carbon film precursor was heat-treated at 500 ° C. for 6 hours in a ring furnace in a nitrogen atmosphere to obtain a carbon film. The rate of temperature rise during this heat treatment was 1 ° C./min.

【0057】[気体分離性能の評価]前記実施例1〜5
及び比較例1〜3と同様の方法で、実施例6及び7で得
られた炭素膜の気体分離性能を評価した。その結果を表
2に示す。また、下地処理を施していない前記実施例2
及び4の炭素膜の評価結果も同表に併記する。
[Evaluation of Gas Separation Performance] Examples 1 to 5
And the gas separation performance of the carbon membranes obtained in Examples 6 and 7 was evaluated in the same manner as in Comparative Examples 1 to 3. The results are shown in Table 2. In addition, the second embodiment in which the base treatment is not applied
The evaluation results of the carbon films of 4 and 4 are also shown in the same table.

【0058】[0058]

【表2】 [Table 2]

【0059】 下地処理を施した実施例6及び7の炭素
膜と、下地処理を施していない実施例2及び4の炭素膜
との評価結果の比較から、下地処理を施すことにより、
酸素の分離性能を維持したまま、酸素の透過速度を向上
させることができることがわかる。これは、下地処理を
施さない場合は、炭素膜の炭素源となるポリイミドの前
駆体であるポリアミド酸が基材内部に侵入してイミド化
後炭化するため、膜厚が厚くなり、また基材内での有効
膜面積が小さくなるので透過速度が低くなるのに対し、
下地処理を施した場合は、ポリアミド酸の基材内部への
侵入が少なくなり、基材表面で炭素膜が形成されるため
と考えられる。
From the comparison of the evaluation results of the carbon films of Examples 6 and 7 which have been subjected to the base treatment and the carbon films of Examples 2 and 4 which have not been subjected to the base treatment, by applying the base treatment,
It can be seen that the oxygen permeation rate can be improved while maintaining the oxygen separation performance. This is because when no base treatment is applied, the polyamic acid, which is the precursor of the polyimide serving as the carbon source of the carbon film, penetrates into the base material and is carbonized after imidization. Since the effective membrane area in the inside becomes smaller, the permeation rate becomes lower, while
It is considered that the base treatment is less likely to cause the polyamic acid to enter the inside of the base material and a carbon film is formed on the surface of the base material.

【0060】(実施例8)前記実施例6で得られた炭素
膜を、1ヶ月大気中で保管した後、酸素単独の透過速度
を測定した。更に、80℃飽和水蒸気中で24時間放置
した後、酸素単独の透過速度を測定し、ガス透過能が低
下したことを確認した。この炭素膜を180℃で乾燥し
た後、シリル化剤にトリメチルクロロシランを用いて、
150℃で2時間シリル化した。シリル化後の炭素膜の
酸素単独の透過速度と、80℃飽和水蒸気中で24時間
放置した後の酸素単独の透過速度を測定し、親疎水性を
評価した。その結果を表3に示す。
Example 8 The carbon film obtained in Example 6 was stored in the atmosphere for 1 month, and then the permeation rate of oxygen alone was measured. Further, after leaving it in saturated steam at 80 ° C. for 24 hours, the permeation rate of oxygen alone was measured, and it was confirmed that the gas permeation ability was lowered. After drying this carbon film at 180 ° C., using trimethylchlorosilane as a silylating agent,
Silylation was carried out at 150 ° C. for 2 hours. The permeation rate of oxygen alone in the carbon film after silylation and the permeation rate of oxygen alone after standing in saturated steam at 80 ° C. for 24 hours were measured to evaluate the hydrophilicity / hydrophobicity. The results are shown in Table 3.

【0061】[0061]

【表3】 [Table 3]

【0062】 表3に示す評価結果から、炭素膜表面に
シリル化処理を施すことによって、炭素膜の酸素の透過
速度は、水蒸気処理後においても水蒸気処理前からほと
んど変化しないようになることが確認できる。ただし、
初期の酸素の透過速度は、シリル化処理を施さない場合
に比べて、1/200程度まで低下した。これは、シリ
ル化処理により、炭素膜の細孔が小さくなり、酸素の透
過性能が低下したためであると考えられる。
From the evaluation results shown in Table 3, it was confirmed that by subjecting the surface of the carbon film to the silylation treatment, the oxygen permeation rate of the carbon film hardly changed even after the steam treatment from before the steam treatment. it can. However,
The initial oxygen permeation rate decreased to about 1/200 as compared with the case where no silylation treatment was applied. It is considered that this is because the pores of the carbon film became smaller and the oxygen permeation performance decreased due to the silylation treatment.

【0063】(実施例9)実施例1と同様の手順で炭素
膜の前駆体を得、窒素雰囲気の環状炉中にて、600℃
で6時間の熱処理を行い、炭素膜を得た。この熱処理の
際の昇温速度は1℃/minとした。得られた炭素膜に
ついて、前記実施例1〜5及び比較例1〜3と同様の方
法でガスの分離性能を評価したところ、酸素選択性を示
さなかった。この炭素膜をシリル化剤にトリメチルクロ
ロシランを用いて、150℃で2時間シリル化した。シ
リル化後の炭素膜について、再び同様の方法でガスの分
離性能を評価したところ、酸素選択性を示した。また、
80℃飽和水蒸気中で24時間放置した後の酸素単独の
透過速度を測定し、親疎水性を評価した。その結果を表
4に示す。
(Example 9) A carbon film precursor was obtained in the same procedure as in Example 1, and the temperature was set to 600 ° C in an annular furnace in a nitrogen atmosphere.
A heat treatment was performed for 6 hours to obtain a carbon film. The rate of temperature rise during this heat treatment was 1 ° C./min. The obtained carbon membrane was evaluated for gas separation performance in the same manner as in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3, but showed no oxygen selectivity. This carbon film was silylated at 150 ° C. for 2 hours using trimethylchlorosilane as a silylating agent. When the gas separation performance of the carbon film after silylation was evaluated again by the same method, it showed oxygen selectivity. Also,
After being left in 80 ° C. saturated steam for 24 hours, the permeation rate of oxygen alone was measured to evaluate the hydrophilicity / hydrophobicity. The results are shown in Table 4.

【0064】[0064]

【表4】 [Table 4]

【0065】 表4に示す評価結果から、酸素選択性を
示さない膜を、シリル化処理することで、酸素選択性を
発現する膜に修飾することができることがわかる。ま
た、蒸気処理前と蒸気処理後の酸素の透過速度にほとん
ど変化がないことから、シリル化処理によって炭素膜に
疎水性も付与されていることがわかる。
From the evaluation results shown in Table 4, it can be seen that a film exhibiting oxygen selectivity can be modified by subjecting a film showing no oxygen selectivity to silylation treatment. Further, since there is almost no change in the oxygen permeation rate before and after the steam treatment, it is understood that the silylation treatment imparts hydrophobicity to the carbon film.

【0066】[0066]

【発明の効果】 以上説明したように、本発明によれ
ば、分離係数が十分に大きく、かつ従来に比して透過速
度も向上させた炭素膜が得られる。本発明の炭素膜は、
例えば酸素富化膜や水素分離膜として工業的に有効に利
用することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a carbon film having a sufficiently large separation coefficient and an improved permeation rate as compared with the conventional one. The carbon film of the present invention is
For example, it can be effectively used industrially as an oxygen-enriched membrane or a hydrogen separation membrane.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 実施例において気体分離性能の評価に使用し
た装置の概要図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of an apparatus used for evaluation of gas separation performance in Examples.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // C04B 35/52 C04B 35/52 A (72)発明者 平松 拓也 愛知県名古屋市瑞穂区須田町2番56号 日 本碍子株式会社内 (72)発明者 西山 憲和 大阪府豊中市柴原町1−8−43−307 (72)発明者 百瀬 亘 大阪府豊中市蛍池東町2−3−6−205 (72)発明者 江頭 靖幸 大阪府箕面市箕面5−14−30−401 (72)発明者 上山 惟一 兵庫県宝塚市花屋敷つつじガ丘6−28− 307 (72)発明者 玉井 正司 千葉県袖ヶ浦市長浦580番地32 三井化学 株式会社内 Fターム(参考) 4D006 GA41 MA03 MA22 MA24 MC05X NA50 PA04 4G073 BA62 BD18 CZ53 UA06 4G132 AA16 BA22 CA12 CA14 GA01 GA25 GA28 GA30 4G146 AA01 AB07 AD12 AD15 BA15 BA17 BA20 BB23 BC03 BC23 BC32B BC33B BC37B CB22 4J043 PA01 PA02 PA04 PA08 QB15 QB26 RA05 RA35 SA06 SB01 SB02 TA22 TB01 TB02 UA012 UA122 UA131 UA132 UA141 UA142 UA151 UA262 UA762 UB011 UB131 UB151 UB152 UB271 UB272 XA13 YA06 YB46 ZA60 ZB11 ZB13 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) // C04B 35/52 C04B 35/52 A (72) Inventor Takuya Hiramatsu 2 Suda Town, Mizuho-ku, Nagoya City, Aichi Prefecture No. 56 Insulator Nihonmoto Co., Ltd. (72) Inventor Norikazu Nishiyama 1-8-43-307 Shibahara-cho, Toyonaka-shi, Osaka (72) Inventor Wataru Momose 2-3-6-205 Wataruikehigashi-cho, Toyonaka-shi, Osaka ( 72) Inventor Yasuyuki Egashira 5-14-30-401 Minoh, Minoh City, Osaka Prefecture (72) Inventor Souichi Ueyama 6-28-307 (72) Inventor Masaji Tamai, Mayor Sodegaura, Chiba Prefecture 580 Ura 32 F term in Mitsui Chemicals Co., Ltd. (reference) 4D006 GA41 MA03 MA22 MA24 MC05X NA50 PA04 4G073 BA62 BD18 CZ53 UA06 4G132 AA16 BA22 CA12 CA14 GA01 GA25 GA28 GA30 4G146 AA01 AB07 AD12 AD15 BA15 BA17 BA20 BB23 BC0 3 BC23 BC32B BC33B BC37B CB22 4J043 PA01 PA02 PA04 PA08 QB15 QB26 RA05 RA35 SA06 SB01 SB02 TA22 TB01 TB02 UA012 UA122 UA131 UA132 UA141 UA142 UA151 UA262 UA762 UB01BAZB13B06B13B13A06B13B13A06B13B13A13B27B13A13

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 繰り返し単位が下記一般式(1)で表さ
れるポリイミド樹脂(ただし、式中Xは炭素数2〜27
の脂肪族基、環式脂肪族基、単環式芳香族基、縮合多環
式芳香族基、及び芳香族基が直接又は架橋員により相互
に連結された非縮合多環式芳香族基からなる群より選ば
れた4価の基を示し、nは5〜10000の整数を示
し、Yは下記一般式(2)で表され、当該一般式(2)
においては、主鎖骨格を形成するフェニレン基のうち少
なくとも1つがm−フェニレン基であり、Zは直結、−
O−、−CO−、−S−、−SO2−、−CH2−、−C
(CH 32−又は−C(CF32−を示し、mは1〜3
の整数を示し、また、R1-4及びR’1-4は、−H、−
F、−Cl、−Br、−I、−CN、−CH3 、−CF
3、−OCH3、フェニル基、4−フェニルフェニル基、
フェノキシ基又は4−フェニルフェノキシ基であり、R
1-4及びR’1-4は全てが同一でも、また異なっていても
よく、更にその一部のみが同一であってもよい)の前駆
体である下記一般式(3)で表されるポリアミド酸(式
中、XとYは前記と同様の基を表す)を多孔質基材の表
面に塗布し、加熱、乾燥して炭素膜の前駆体を形成し、
当該前駆体を酸素不活性雰囲気下で熱分解することによ
り得られることを特徴とする炭素膜。 【化1】 【化2】 【化3】
1. The repeating unit is represented by the following general formula (1).
Polyimide resin (where X is a carbon number of 2 to 27)
Aliphatic groups, cycloaliphatic groups, monocyclic aromatic groups, condensed polycycles
Formula Aromatic group, and aromatic groups are mutually or directly
Selected from the group consisting of non-fused polycyclic aromatic groups linked to
Is a tetravalent group, and n is an integer of 5 to 10000.
Y is represented by the following general formula (2), and the general formula (2)
Of the phenylene groups forming the main chain skeleton,
At least one is an m-phenylene group, Z is directly connected,
O-, -CO-, -S-, -SO2-, -CH2-, -C
(CH 3)2-Or-C (CF3)2Indicates −, and m is 1 to 3.
, An integer of R,1-4And R '1-4Is -H,-
F, -Cl, -Br, -I, -CN, -CH3 , -CF
3, -OCH3, Phenyl group, 4-phenylphenyl group,
A phenoxy group or a 4-phenylphenoxy group, R
1-4And R '1-4Are all the same or different
Well, and only a part of them may be the same)
A polyamic acid represented by the following general formula (3)
Where X and Y represent the same groups as above)
Coated on the surface, heated and dried to form a carbon film precursor,
By thermally decomposing the precursor in an oxygen-inert atmosphere,
A carbon film characterized by being obtained. [Chemical 1] [Chemical 2] [Chemical 3]
【請求項2】 前記ポリイミド樹脂が下記構造式(4)
で表されるものである請求項1記載の炭素膜。 【化4】
2. The polyimide resin has the following structural formula (4):
The carbon film according to claim 1, which is represented by [Chemical 4]
【請求項3】 前記ポリイミド樹脂が下記構造式(5)
で表されるものである請求項1記載の炭素膜。 【化5】
3. The polyimide resin has the following structural formula (5):
The carbon film according to claim 1, which is represented by [Chemical 5]
【請求項4】 前記炭素膜の前駆体を酸素不活性雰囲気
下で熱分解した後、膜表面にシリル化処理を施した請求
項1ないし3の何れか1項に記載の炭素膜。
4. The carbon film according to claim 1, wherein the precursor of the carbon film is thermally decomposed in an oxygen-inert atmosphere, and then the film surface is subjected to silylation treatment.
【請求項5】 前記多孔質基材が0.005〜5μmの
平均細孔径と25〜55%の気孔率とを有するものであ
る請求項1ないし4の何れか1項に記載の炭素膜。
5. The carbon film according to claim 1, wherein the porous substrate has an average pore diameter of 0.005 to 5 μm and a porosity of 25 to 55%.
【請求項6】 繰り返し単位が下記一般式(1)で表さ
れるポリイミド樹脂(ただし、式中Xは炭素数2〜27
の脂肪族基、環式脂肪族基、単環式芳香族基、縮合多環
式芳香族基、及び芳香族基が直接又は架橋員により相互
に連結された非縮合多環式芳香族基からなる群より選ば
れた4価の基を示し、nは5〜10000の整数を示
し、Yは下記一般式(2)で表され、当該一般式(2)
においては、主鎖骨格を形成するフェニレン基のうち少
なくとも1つがm−フェニレン基であり、Zは直結、−
O−、−CO−、−S−、−SO2−、−CH2−、−C
(CH 32−又は−C(CF32−を示し、mは1〜3
の整数を示し、また、R1-4及びR’1-4は、−H、−
F、−Cl、−Br、−I、−CN、−CH3 、−CF
3、−OCH3、フェニル基、4−フェニルフェニル基、
フェノキシ基又は4−フェニルフェノキシ基であり、R
1-4及びR’1-4は全てが同一でも、また異なっていても
よく、更にその一部のみが同一であってもよい)の前駆
体である下記一般式(3)で表されるポリアミド酸(式
中、XとYは前記同様の基を表す)を多孔質基材の表面
に塗布し、加熱、乾燥して炭素膜の前駆体を形成し、当
該前駆体を酸素不活性雰囲気下で熱分解することを特徴
とする炭素膜の製造方法。 【化6】 【化7】 【化8】
6. The repeating unit is represented by the following general formula (1).
Polyimide resin (where X is a carbon number of 2 to 27)
Aliphatic groups, cycloaliphatic groups, monocyclic aromatic groups, condensed polycycles
Formula Aromatic group, and aromatic groups are mutually or directly
Selected from the group consisting of non-fused polycyclic aromatic groups linked to
Is a tetravalent group, and n is an integer of 5 to 10000.
Y is represented by the following general formula (2), and the general formula (2)
Of the phenylene groups forming the main chain skeleton,
At least one is an m-phenylene group, Z is directly connected,
O-, -CO-, -S-, -SO2-, -CH2-, -C
(CH 3)2-Or-C (CF3)2Indicates −, and m is 1 to 3.
, An integer of R,1-4And R '1-4Is -H,-
F, -Cl, -Br, -I, -CN, -CH3 , -CF
3, -OCH3, Phenyl group, 4-phenylphenyl group,
A phenoxy group or a 4-phenylphenoxy group, R
1-4And R '1-4Are all the same or different
Well, and only a part of them may be the same)
A polyamic acid represented by the following general formula (3)
(Wherein X and Y represent the same groups as described above) on the surface of the porous substrate.
To form a carbon film precursor.
Characterized by thermally decomposing the precursor in an oxygen-inert atmosphere
And a method for producing a carbon film. [Chemical 6] [Chemical 7] [Chemical 8]
【請求項7】 前記ポリイミド樹脂の前駆体であるポリ
アミド酸を塗布する前に、塗布面となる前記多孔質基材
の表面にエポキシ樹脂を塗り込む下地処理を施しておく
請求項6記載の製造方法。
7. The production according to claim 6, wherein before applying the polyamic acid which is the precursor of the polyimide resin, a surface treatment is applied to apply an epoxy resin to the surface of the porous base material which is the application surface. Method.
【請求項8】 前記炭素膜の前駆体を酸素不活性雰囲気
下で熱分解した後、更に得られた炭素膜の表面にシリル
化処理を施す請求項6又は7に記載の製造方法。
8. The production method according to claim 6, wherein after the precursor of the carbon film is thermally decomposed in an oxygen-inert atmosphere, the surface of the obtained carbon film is subjected to silylation treatment.
【請求項9】 前記多孔質基材が0.005〜5μmの
平均細孔径と25〜55%の気孔率とを有するものであ
る請求項6ないし8の何れか1項に記載の製造方法。
9. The production method according to claim 6, wherein the porous substrate has an average pore diameter of 0.005 to 5 μm and a porosity of 25 to 55%.
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