JP2015029980A - Carbon dioxide separation material - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a carbon dioxide separation material excellent in selective separation capacity of carbon dioxide and production cost, and having a longer lifetime, and to provide a carbon dioxide separation membrane formed of the separation material.SOLUTION: There is provided a homopolymer or a copolymer having a cis-type double bond in a main chain and formed from propiolic acid shown by formula (I) or its derivative, or a carbon dioxide separation material comprising a polymer blend thereof (n is an integer of 10-100,000, and R is a univalent hydrocarbon group including at least one oxygen atom in a carbon-carbon bond).

Description

本発明は、二酸化炭素分離材に関し、更に詳しくは、プロピオール酸又はその誘導体から形成される主鎖の二重結合がシス型のホモポリマー、コポリマー、又は、これらのポリマーブレンドからなる二酸化炭素分離材、及び、該分離材から形成された二酸化炭素分離膜に関する。 The present invention relates to a carbon dioxide separator, and more particularly, a carbon dioxide separator comprising a homopolymer, a copolymer, or a blend thereof having a cis-type double bond in the main chain formed from propiolic acid or a derivative thereof. And a carbon dioxide separation membrane formed from the separation material.

近年、火力発電の排ガス、バイオマスの熱分解ガス、あるいは油田のオフガス等からの二酸化炭素の分離精製に、種々の高分子材料の利用が検討されている。例えば、ポリ置換アセチレンは、その構造に特異な性質を有することが知られており、とりわけ、ビニルポリマーに比較して剛直な主鎖構造を有し、嵩高い置換基の存在により高い気体透過性能を示すことが知られている(非特許文献1)。 In recent years, utilization of various polymer materials has been studied for separation and purification of carbon dioxide from exhaust gas of thermal power generation, pyrolysis gas of biomass, or off-gas of oil fields. For example, poly-substituted acetylenes are known to have unique properties in their structure, in particular, they have a rigid main chain structure compared to vinyl polymers and high gas permeation performance due to the presence of bulky substituents. Is known (Non-Patent Document 1).

例えば、ポリ(ジフェニルアセチレン)のようなポリ置換アセチレン類は、高い物質透過性、選択透過性と優れた熱安定性を有することが知られている(特許文献1)。しかし、触媒に五塩化タンタル、助触媒にテトラブチルスズを用いて得られる、これらのポリ置換アセチレン類においては、得られるポリマーの幾何異性及び高次構造の詳細、並びに、二酸化炭素の透過及び分離性能については不明である。一方、重合反応機構からは、シス型とトランス型とが混合した重合体では、非晶質を多く含むことが推察される(非特許文献2)。このようなポリ置換アセチレン類では、気体透過性に寄与する分子間隙のサイズ及び体積に分布が生じ、高度な選択透過性能を発現するには不利である。また、透過に関わる気体分子との接触により、その性質が経時的に変化していく恐れもある。更には、複雑な構造を有するポリ(ジフェニルアセチレン)類を工業的に大量に合成することは製造コストからも困難である。 For example, poly-substituted acetylenes such as poly (diphenylacetylene) are known to have high material permeability, selective permeability, and excellent thermal stability (Patent Document 1). However, in these poly-substituted acetylenes obtained using tantalum pentachloride as the catalyst and tetrabutyltin as the cocatalyst, the geometric isomerism and higher order details of the resulting polymer and the permeation and separation performance of carbon dioxide are obtained. Is unknown. On the other hand, from the polymerization reaction mechanism, it is presumed that a polymer in which a cis type and a trans type are mixed contains a lot of amorphous substances (Non-patent Document 2). Such poly-substituted acetylenes are disadvantageous in that a distribution occurs in the size and volume of molecular gaps that contribute to gas permeability, and high selective permeation performance is exhibited. Moreover, the property may change over time due to contact with gas molecules involved in permeation. Furthermore, it is difficult from the production cost to synthesize industrially a large amount of poly (diphenylacetylene) s having a complicated structure.

重合触媒にロジウム(Rh)錯体を用いてp−メチルフェニルアセチレンのような置換アセチレンを重合した際には、立体規則的に重合が進行し、主鎖の二重結合がシス型のポリ置換アセチレンが得られることが知られている(非特許文献3)。このようにして得られた主鎖の二重結合がシス型のポリ置換アセチレンはらせん構造を形成する。また、チオール基を有するRh触媒を金基板上に化学結合により固定化し、基板上に垂直に主鎖の二重結合がシス型のポリアセチレンを配置してなる螺旋型置換ポリアセチレン構造体からなる気体分離膜が知られている(特許文献2)。らせん構造の分子を一方向に配向させることは、機能を有効に利用する一つの手段であると考えられる。しかし、一面が金属基板であるこのような構造体において、気体分子が膜面に対して垂直に透過することは困難であることが推察される。Pdのような金属に対し、水素のような非常に小さな気体分子が僅かに溶解する現象は知られているが、二酸化炭素程度のサイズを有する気体分子であれば、金基板を透過することは更に困難である。また、金基板上に化学結合しているポリ置換アセチレンを、その構造を破壊することなく基板上から剥離することは困難である。更には、このような複雑なプロセスを経て作製される構造体を、工業的に大量かつ安価に製造することは極めて困難である。 When a substituted acetylene such as p-methylphenylacetylene is polymerized using a rhodium (Rh) complex as a polymerization catalyst, the polymerization proceeds in a stereoregular manner, and the double bond of the main chain is a cis-type polysubstituted acetylene. Is known to be obtained (Non-patent Document 3). The cis-type poly-substituted acetylene is formed into a helical structure in which the double bond of the main chain thus obtained is a cis type. Further, a gas separation comprising a helical substituted polyacetylene structure in which a Rh catalyst having a thiol group is immobilized on a gold substrate by a chemical bond, and a polyacetylene having a cis-type polyacetylene having a main chain double bond arranged vertically on the substrate. A membrane is known (Patent Document 2). Orienting molecules with a helical structure in one direction is considered to be one means for effectively utilizing the function. However, in such a structure whose one surface is a metal substrate, it is presumed that it is difficult for gas molecules to permeate perpendicularly to the film surface. It is known that a very small gas molecule such as hydrogen dissolves slightly against a metal such as Pd, but if it is a gas molecule having a size of about carbon dioxide, it can penetrate the gold substrate. It is even more difficult. Further, it is difficult to peel off the poly-substituted acetylene chemically bonded on the gold substrate from the substrate without destroying the structure. Furthermore, it is extremely difficult to industrially manufacture a structure manufactured through such a complicated process in large quantities and at low cost.

これらの問題を解決すべく、本願の発明者らは、既に、一般式(I)

Figure 2015029980
[式(I)中、nは10〜100,000の整数である。Rは置換基を有していてもよい炭素数1〜10のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6〜14のアリール基、炭素数4〜7の複素環基、M(式中、Mは水素原子または1価の金属を表す)のいずれかを表す]で表されるプロピオール酸又はその誘導体から形成される主鎖の二重結合がシス型の重合体からなる二酸化炭素吸着材を出願した(特許文献3)。しかし、該吸着材を分離膜にした際の二酸化炭素の透過性能については記載がなく不明である。 In order to solve these problems, the inventors of the present application already have the general formula (I).
Figure 2015029980
[In formula (I), n is an integer of 10-100,000. R is an optionally substituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an optionally substituted aryl group having 6 to 14 carbon atoms, a heterocyclic group having 4 to 7 carbon atoms, M ( In the formula, M represents either a hydrogen atom or a monovalent metal)]. Carbon dioxide comprising a cis-type polymer in which the main chain double bond formed from propiolic acid or a derivative thereof An application was made for an adsorbent (Patent Document 3). However, the carbon dioxide permeation performance when the adsorbent is used as a separation membrane is not described and is unknown.

特開2002−322293号公報JP 2002-322293 A 特開2008−222796号公報JP 2008-2222796 A 特開2010−207787号公報JP 2010-207787 A

T.Masuda,et.al.,J.Am.Chem.Soc.,Vol.105、p.7473−7474、(1983)T. T. et al. Masuda, et. al. , J .; Am. Chem. Soc. , Vol. 105, p. 7473-7474, (1983) 増田俊夫ら、有機合成化学、第43巻、第8号、p.744−752(1985)Toshio Masuda et al., Synthetic Organic Chemistry, Vol. 43, No. 8, p. 744-752 (1985) 田畑昌祥ら、高分子、第55巻、第12号、p.938−941(2006)Tabata Masayoshi et al., Polymer, Vol. 55, No. 12, p. 938-941 (2006)

本発明は、二酸化炭素を選択的に透過して分離する能力と製造コストとのバランスに極めて優れるばかりではなく、より大きな靱性を有することから繰り返し使用に耐え、従って、より長い寿命を有する二酸化炭素分離材、及び、該分離材から形成された二酸化炭素分離膜を提供するものである。 The present invention not only has a very good balance between the ability to selectively permeate and separate carbon dioxide and the manufacturing cost, but also has a greater toughness, so it withstands repeated use and therefore has a longer lifetime. A separation material and a carbon dioxide separation membrane formed from the separation material are provided.

本発明者らは、上記の課題を解決すべく種々の検討を試みた。まず、本発明者らは、上記特許文献3における一般式(I)で示される重合体を使用して、二酸化炭素分離材、例えば、二酸化炭素分離膜を製造することを試みた。しかし、該重合体は、二酸化炭素を選択的に吸着する能力には優れているものの、混合ガス中の二酸化炭素を選択的に透過して分離する能力に関しては十分であるとはいえなかった。また、その構造によっては、溶剤に溶解せず、二酸化炭素分離膜自体を製造することが困難であるものも存在した。加えて、該重合体は、その収率が比較的小さく、その結果、二酸化炭素分離材のコスト高を招くものであった。そこで、本発明者らは、更に検討を加え、上記特許文献3における一般式(I)の重合体を改良し、一般式(I)中のRで示される基として、その炭素・炭素結合中に少なくとも1個の酸素原子を含む一価の炭化水素基を用いれば、該重合体から形成された二酸化炭素分離材が、著しく良好な、二酸化炭素を選択的に透過して分離する能力を有するばかりではなく、該重合体の収率がより高く、加えて、二酸化炭素分離膜等として使用した際に、より長い寿命を有することを見出し、本発明を完成するに至った。また、特許文献3には、一般式(I)中のRで示される基として、著しく多数の基が記載されている。しかし、それらの基の全てに関して、二酸化炭素吸着剤としての効果が実施例において実証されているものではない。また、特許文献3の実施例はあくまで二酸化炭素吸着剤としてものであり、二酸化炭素分離材としての効果、即ち、混合ガス中の二酸化炭素を選択的に透過して分離する能力については何ら検討されていない。 The present inventors tried various studies to solve the above problems. First, the present inventors tried to produce a carbon dioxide separation material, for example, a carbon dioxide separation membrane, using the polymer represented by the general formula (I) in Patent Document 3. However, although the polymer is excellent in the ability to selectively adsorb carbon dioxide, it has not been sufficient in terms of the ability to selectively permeate and separate carbon dioxide in the mixed gas. Further, depending on the structure, there are some which are difficult to produce the carbon dioxide separation membrane itself without being dissolved in the solvent. In addition, the yield of the polymer is relatively small, resulting in high cost of the carbon dioxide separator. Therefore, the present inventors have further studied and improved the polymer of the general formula (I) in Patent Document 3 described above, and as a group represented by R in the general formula (I), the carbon-carbon bond If a monovalent hydrocarbon group containing at least one oxygen atom is used, the carbon dioxide separating material formed from the polymer has an extremely good ability to selectively permeate and separate carbon dioxide. Not only that, the yield of the polymer is higher, and in addition, it has been found that it has a longer life when used as a carbon dioxide separation membrane or the like, thereby completing the present invention. Patent Document 3 describes a remarkably large number of groups as the group represented by R in the general formula (I). However, for all of these groups, the effect as a carbon dioxide adsorbent is not demonstrated in the examples. Moreover, the Example of patent document 3 is only as a carbon dioxide adsorbent, and the effect as a carbon dioxide separating material, that is, the ability to selectively permeate and separate carbon dioxide in a mixed gas is not studied at all. Not.

即ち、本発明は
(1)下記式(I)

Figure 2015029980
(式(I)中、nは10〜100,000の整数を示し、Rは、炭素・炭素結合中に少なくとも1個の酸素原子を含む一価の炭化水素基を示す。)
で示されるプロピオール酸又はその誘導体から形成される主鎖の二重結合がシス型のホモポリマー若しくはコポリマー、又は、これらのポリマーブレンドからなる二酸化炭素分離材である。 That is, the present invention provides (1) the following formula (I)
Figure 2015029980
(In formula (I), n represents an integer of 10 to 100,000, and R represents a monovalent hydrocarbon group containing at least one oxygen atom in the carbon-carbon bond.)
A carbon dioxide separator comprising a homopolymer or copolymer having a cis-type double bond in the main chain formed from propiolic acid or a derivative thereof, or a polymer blend thereof.

好ましい態様として、
(2)上記式(I)中のRが、炭素・炭素結合中に少なくとも1個の酸素原子を含む、鎖状又は環状の一価の脂肪族炭化水素基を示す、上記(1)記載の二酸化炭素分離材、
(3)上記式(I)中のRが、炭素数2〜15のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、及び、これらの組合せの基より成る群から選ばれ、ここで、上記の基は、その炭素・炭素結合中に少なくとも1個の酸素原子を含む、上記(1)記載の二酸化炭素分離材、
(4)上記式(I)中のRが、炭素数2〜10のアルキル基、炭素数3〜8のシクロアルキル基、及び、これらの組合せの基より成る群から選ばれ、ここで、上記の基は、その炭素・炭素結合中に少なくとも1個の酸素原子を含む、上記(1)記載の二酸化炭素分離材、
(5)上記式(I)中のRが、炭素数2〜7のアルキル基、炭素数3〜5のシクロアルキル基、及び、これらの組合せの基より成る群から選ばれ、ここで、上記の基は、その炭素・炭素結合中に少なくとも1個の酸素原子を含む、上記(1)記載の二酸化炭素分離材、
(6)上記式(I)中のRが、式−CHR−CHR−O−Rで示され、ここで、各Rが、夫々独立して、水素原子及び炭素数1〜2のアルキル基より成る群から選ばれ、Rが、炭素数1〜5のアルキル基から選ばれる、上記(1)記載の二酸化炭素分離材、
(7)上記式(I)中のRが、式−CHR−CHR−O−Rで示され、ここで、各Rが、夫々独立して、水素原子及びメチル基より成る群から選ばれ、Rが、炭素数1〜3のアルキル基から選ばれる、上記(1)記載の二酸化炭素分離材、
(8)上記式(I)中のRが、メトキシエチル基、エトキシエチル基、1−メトキシ−2−プロピル基及び1−エトキシ−2−プロピル基より成る群から選ばれる、上記(1)記載の二酸化炭素分離材、
(9)上記式(I)中のRが、メトキシエチル基又はエトキシエチル基である、上記(1)記載の二酸化炭素分離材、
(10)nが100〜5,000の整数を示す、上記(1)〜(9)のいずれか一つに記載の二酸化炭素分離材、
(11)ヘリウム、水素、酸素、窒素、一酸化炭素、炭素数1〜5の炭化水素、窒素酸化物、硫黄酸化物又はこれらの混合物中の二酸化炭素分離用である、上記(1)〜(10)のいずれか一つに記載の二酸化炭素分離材、
(12)ヘリウム、水素、酸素、窒素、一酸化炭素、炭素数1〜5の炭化水素又はこれらの混合物中の二酸化炭素分離用である、上記(1)〜(10)のいずれか一つに記載の二酸化炭素分離材、
(13)上記式(I)で示されるプロピオール酸又はその誘導体から形成される主鎖の二重結合がシス型のホモポリマー又はコポリマーが、8−10族金属化合物を触媒として重合されたものである、上記(1)〜(12)のいずれか一つに記載の二酸化炭素分離材、
(14)上記(1)〜(13)のいずれか一つに記載の二酸化炭素分離材からなる分離膜
を挙げることができる。
As a preferred embodiment,
(2) R in the above formula (I) represents a chain or cyclic monovalent aliphatic hydrocarbon group containing at least one oxygen atom in the carbon-carbon bond, Carbon dioxide separator,
(3) R in the above formula (I) is selected from the group consisting of an alkyl group having 2 to 15 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 12 carbon atoms, and a combination thereof. The group of (1), which contains at least one oxygen atom in its carbon-carbon bond,
(4) R in the formula (I) is selected from the group consisting of an alkyl group having 2 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms, and a combination thereof, wherein The group of (1), which contains at least one oxygen atom in its carbon-carbon bond,
(5) R in the above formula (I) is selected from the group consisting of an alkyl group having 2 to 7 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 5 carbon atoms, and a combination thereof, wherein The group of (1), which contains at least one oxygen atom in its carbon-carbon bond,
(6) R in the above formula (I) is represented by the formula —CHR 1 —CHR 1 —O—R 2 , wherein each R 1 independently represents a hydrogen atom and a carbon number of 1 to 2 The carbon dioxide separator according to (1) above, wherein R 2 is selected from alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms,
(7) R in the formula (I) is represented by the formula —CHR 1 —CHR 1 —O—R 2 , wherein each R 1 is independently a group consisting of a hydrogen atom and a methyl group. The carbon dioxide separator according to (1), wherein R 2 is selected from alkyl groups having 1 to 3 carbon atoms,
(8) The description in (1) above, wherein R in the formula (I) is selected from the group consisting of a methoxyethyl group, an ethoxyethyl group, a 1-methoxy-2-propyl group, and a 1-ethoxy-2-propyl group. Carbon dioxide separator,
(9) The carbon dioxide separator according to (1), wherein R in the formula (I) is a methoxyethyl group or an ethoxyethyl group,
(10) The carbon dioxide separator according to any one of (1) to (9), wherein n represents an integer of 100 to 5,000,
(11) The above (1) to (1) for separation of carbon dioxide in helium, hydrogen, oxygen, nitrogen, carbon monoxide, hydrocarbon having 1 to 5 carbon atoms, nitrogen oxide, sulfur oxide or a mixture thereof. 10) The carbon dioxide separator according to any one of
(12) In any one of the above (1) to (10), which is for separating carbon dioxide in helium, hydrogen, oxygen, nitrogen, carbon monoxide, hydrocarbon having 1 to 5 carbon atoms, or a mixture thereof. The carbon dioxide separator as described,
(13) A homopolymer or copolymer having a cis-type double bond in the main chain formed from propiolic acid or a derivative thereof represented by the above formula (I) is polymerized using a group 8-10 metal compound as a catalyst. The carbon dioxide separator according to any one of (1) to (12) above,
(14) The separation membrane which consists of a carbon dioxide separation material as described in any one of said (1)-(13) can be mentioned.

本発明の、式(I)で示されるホモポリマー若しくはコポリマー、又は、これらのポリマーブレンドから構成される二酸化炭素分離材は、式(I)中のRが、少なくとも1個の酸素原子を、好ましくは炭素・炭素結合中に含むことから、混合ガス中の二酸化炭素を選択的に透過して分離する能力に著しく優れている。従って、これらの二酸化炭素分離材から製造された分離膜によれば、著しく良好な選択性で二酸化炭素を透過して分離精製することができる。加えて、式(I)で示されるホモポリマー及びコポリマーは、比較的高い収率で製造され得る故、二酸化炭素分離材をより安価に製造することができる。このように、本発明の二酸化炭素分離材及びそれから形成された二酸化炭素分離膜は、二酸化炭素を選択的に透過して分離する能力と製造コストとのバランスに極めて優れている。更に、本発明の二酸化炭素分離材及びそれから形成された二酸化炭素分離膜は、より大きな靱性を有することから繰り返し使用に耐え、従って、より長い寿命を有する。 In the carbon dioxide separator composed of a homopolymer or copolymer represented by the formula (I) or a polymer blend thereof according to the present invention, R in the formula (I) preferably contains at least one oxygen atom. Is contained in the carbon-carbon bond, and therefore has an excellent ability to selectively permeate and separate carbon dioxide in the mixed gas. Therefore, according to the separation membrane manufactured from these carbon dioxide separation materials, carbon dioxide can permeate and be purified by remarkably good selectivity. In addition, since the homopolymer and copolymer represented by the formula (I) can be produced with a relatively high yield, the carbon dioxide separation material can be produced at a lower cost. As described above, the carbon dioxide separation material of the present invention and the carbon dioxide separation membrane formed therefrom are extremely excellent in the balance between the ability to selectively permeate and separate carbon dioxide and the production cost. Furthermore, the carbon dioxide separation material of the present invention and the carbon dioxide separation membrane formed therefrom have a greater toughness and therefore withstand repeated use and thus have a longer life.

本発明の二酸化炭素分離材は、上記式(I)で示されるプロピオール酸又はその誘導体から形成される主鎖の二重結合がシス型のホモポリマー若しくはコポリマー(以下、単に「重合体」と言うことがある。)、又は、これらのポリマーブレンドから構成される。該重合体は、主鎖の二重結合がシス型でらせん構造を形成し、かつ、これらのらせん構造が凝集した結晶を含有するものである。ここで、ホモポリマーとは、上記式(I)のRが全て同一のモノマーからなるものであり、コポリマーとは、上記式(I)のRが異なるモノマーからなるものである。 The carbon dioxide separator of the present invention is a homopolymer or copolymer in which the double bond of the main chain formed from propiolic acid represented by the above formula (I) or a derivative thereof is cis type (hereinafter simply referred to as “polymer”). Or a blend of these polymers. The polymer contains crystals in which the double bond of the main chain is a cis type and forms a helical structure, and these helical structures are aggregated. Here, the homopolymer is one in which Rs in the formula (I) are all composed of the same monomer, and the copolymer is one in which Rs in the formula (I) are different.

上記式(I)における平均重合度nは、10〜100,000、好ましくは100〜100,000、より好ましくは100〜5,000の整数である。nを10以上とすることにより重合体から得られた成形体の機械的強度がより優れるものとなり、100以上とすることにより成形性がより優れるので好ましい。一方、重合体の製造コスト及び成形コストを考慮すると、nは10,000以下であることが好ましい。nが10〜100,000の重合体の数平均分子量は、1,000〜30,000,000程度となる。下記に詳述する反応(重合)条件において、反応温度を低くし、反応時間を短くし、あるいは、プロピオール酸又はその誘導体の濃度を低くすると、得られる重合体の数平均分子量は低くなる。ここで、重合体の平均重合度nは、例えば、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて測定を行い、ポリスチレン標準物質より求めた検量線に基づいて算出することができる。重合体の一次構造は、例えば、H−NMRにより測定することができる。 The average degree of polymerization n in the above formula (I) is an integer of 10 to 100,000, preferably 100 to 100,000, more preferably 100 to 5,000. By setting n to 10 or more, the mechanical strength of the molded product obtained from the polymer becomes more excellent, and by setting it to 100 or more, the moldability is more preferable. On the other hand, in consideration of the production cost and molding cost of the polymer, n is preferably 10,000 or less. The number average molecular weight of the polymer having n of 10 to 100,000 is about 1,000 to 30,000,000. Under the reaction (polymerization) conditions described in detail below, when the reaction temperature is lowered, the reaction time is shortened, or the concentration of propiolic acid or its derivative is lowered, the number average molecular weight of the resulting polymer is lowered. Here, the average degree of polymerization n of the polymer can be calculated based on a calibration curve obtained from a polystyrene standard substance, for example, by measurement using gel permeation chromatography (GPC). The primary structure of the polymer can be measured, for example, by 1 H-NMR.

上記式(I)において、Rは、好ましくは炭素・炭素結合中に、少なくとも1個の酸素原子を含む一価の炭化水素基を示し、好ましくは、炭素・炭素結合中に少なくとも1個の酸素原子を含む、鎖状又は環状の一価の脂肪族炭化水素基を示す。もちろん、これらの鎖状又は環状の一価の脂肪族炭化水素基が組み合わされた基であってもよい。Rは、好ましくは炭素数2〜15、より好ましくは炭素数2〜10、更に好ましくは炭素数2〜7のアルキル基を示し、また、好ましくは炭素数3〜12、より好ましくは炭素数3〜8、更に好ましくは炭素数3〜5のシクロアルキル基を示し、また、これらアルキル基及びシクロアルキル基の組合せの基を示す。ここで、上記のアルキル基、シクロアルキル基、及びこれらの組合せの基は、好ましくはその炭素・炭素結合中に、少なくとも1個、好ましくは1〜3個、より好ましくは1〜2個、更に好ましくは1個の酸素原子を含む。 In the above formula (I), R preferably represents a monovalent hydrocarbon group containing at least one oxygen atom in the carbon / carbon bond, preferably at least one oxygen in the carbon / carbon bond. A chain or cyclic monovalent aliphatic hydrocarbon group containing an atom is shown. Of course, the chain | strand or cyclic | annular monovalent | monohydric aliphatic hydrocarbon group may be combined. R preferably represents an alkyl group having 2 to 15 carbon atoms, more preferably 2 to 10 carbon atoms, still more preferably 2 to 7 carbon atoms, and preferably 3 to 12 carbon atoms, more preferably 3 carbon atoms. -8, more preferably a cycloalkyl group having 3 to 5 carbon atoms, and a combination of these alkyl groups and cycloalkyl groups. Here, the above-mentioned alkyl group, cycloalkyl group, and group of these combinations are preferably at least 1, preferably 1 to 3, more preferably 1 to 2, more preferably in the carbon-carbon bond. Preferably it contains one oxygen atom.

式(I)におけるRにおいて、上記のアルキル基であって、その炭素・炭素結合中に少なくとも1個の酸素原子を含む基としては、例えば、メトキシエチル基、エトキシエチル基、1−メトキシ−2−プロピル基、1−エトキシ−2−プロピル基、1−(n−プロポキシ)−2−プロピル基、n−プロポキシメチル基、n−プロポキシエチル基、2−プロポキシメチル基、2−プロポキシエチル基、n−ブトキシメチル基、n−ブトキシエチル基、イソブトキシメチル基、イソブトキシエチル基、1−(n−ブトキシ)−2−プロピル基、1−イソブトキシ−2−プロピル基、メトキシn−プロピル基、メトキシn−ブチル基、メトキシn−ペンチル基、及び、下記式

Figure 2015029980
で表される基等が挙げられる。これらのうち、上記式(I)におけるRとしては、式−CHR−CHR−O−Rで示される基が好ましい。ここで、各Rは、夫々独立して、水素原子及び炭素数1〜2のアルキル基、好ましくは、水素原子及びメチル基より成る群から選ばれ、Rは、炭素数1〜5のアルキル基、好ましくは炭素数1〜3のアルキル基から選ばれる。上記式(I)におけるRとしては、より好ましくは、メトキシエチル基、エトキシエチル基、1−メトキシ−2−プロピル基及び1−エトキシ−2−プロピル基より成る群から選ばれる。 In R in the formula (I), examples of the alkyl group that contains at least one oxygen atom in the carbon-carbon bond include a methoxyethyl group, an ethoxyethyl group, and 1-methoxy-2. -Propyl group, 1-ethoxy-2-propyl group, 1- (n-propoxy) -2-propyl group, n-propoxymethyl group, n-propoxyethyl group, 2-propoxymethyl group, 2-propoxyethyl group, n-butoxymethyl group, n-butoxyethyl group, isobutoxymethyl group, isobutoxyethyl group, 1- (n-butoxy) -2-propyl group, 1-isobutoxy-2-propyl group, methoxy n-propyl group, Methoxy n-butyl group, methoxy n-pentyl group, and the following formula
Figure 2015029980
The group etc. which are represented by these are mentioned. Of these, R in the formula (I) is preferably a group represented by the formula —CHR 1 —CHR 1 —O—R 2 . Here, each R 1 is independently selected from the group consisting of a hydrogen atom and an alkyl group having 1 to 2 carbon atoms, preferably a hydrogen atom and a methyl group, and R 2 has 1 to 5 carbon atoms. The alkyl group is preferably selected from alkyl groups having 1 to 3 carbon atoms. R in the above formula (I) is more preferably selected from the group consisting of a methoxyethyl group, an ethoxyethyl group, a 1-methoxy-2-propyl group and a 1-ethoxy-2-propyl group.

上記式(I)におけるRにおいて、上記のシクロアルキル基であって、その炭素・炭素結合中に少なくとも1個の酸素原子を含む基としては、例えば、テトラヒドロピラニル基、ジオキサニル基、トリオキサニル基、ジオキシラニル基、オキシラニル基、ジオキセタニル基、オキセタニル基等が挙げられる。また、上記式(I)におけるRにおいて、上記のアルキル基及びシクロアルキル基の組合せの基であって、その炭素・炭素結合中に少なくとも1個の酸素原子を含む基としては、例えば、上記の式−CHR−CHR−O−Rで示される基のRが、上記のシクロアルキル基であるもの、あるいは、−R−O−CHR−CHR で示される基であって、Rが、上記のシクロアルキル基であるもの等が挙げられる。 In R in the above formula (I), examples of the cycloalkyl group that includes at least one oxygen atom in the carbon-carbon bond include a tetrahydropyranyl group, a dioxanyl group, a trioxanyl group, A dioxiranyl group, an oxiranyl group, a dioxetanyl group, an oxetanyl group, etc. are mentioned. In addition, in R in the above formula (I), a group which is a combination of the above alkyl group and cycloalkyl group and includes at least one oxygen atom in the carbon-carbon bond, for example, R 2 groups of formula -CHR 1 -CHR 1 -O-R 2 are those which are the above cycloalkyl group, or a a group represented by -R 2 -O-CHR 1 -CHR 1 2 R 2 is the above cycloalkyl group.

上記式(I)で示される重合体は、下記の化学反応式で示される反応により合成される。 The polymer represented by the above formula (I) is synthesized by a reaction represented by the following chemical reaction formula.

Figure 2015029980
Figure 2015029980

本発明において、上記式(I)で示されるプロピオール酸又はその誘導体の重合は、通常、有機溶媒中で実行される。該有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、イソブチルアルコール、イソペンチルアルコール、ネオペンチルアルコール等のアルコール;ジメチルエーテル、エチルメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ブチルメチルエーテル、tert−ブチルメチルエーテル、ジブチルエーテル、エチルフェニルエーテル、ジフェニルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン等のエーテル;アセトン、エチルメチルケトン、メチルプロピルケトン、ジエチルケトン、エチルプロピルケトン、ジプロピルケトン等のケトン;ヘプタン、ペンタン、ヘキサン、オクタン、シクロヘキサン等の炭化水素;塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、1,2−ジクロロエタン、1,1−ジクロロエタン、トリクロロエタン、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素;アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル;ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素等が挙げられる。これらの有機溶媒のうち、反応速度の観点からアルコールのような極性の高い有機溶媒を使用するのが好ましい。これらの有機溶媒は単独で使用してもよく、また、2種以上を併用してもよい。 In the present invention, the polymerization of propiolic acid represented by the above formula (I) or a derivative thereof is usually carried out in an organic solvent. Examples of the organic solvent include alcohols such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, isobutyl alcohol, isopentyl alcohol, and neopentyl alcohol; dimethyl ether, ethyl methyl ether, diethyl ether, dipropyl ether, butyl methyl ether, tert-butyl methyl Ethers such as ether, dibutyl ether, ethyl phenyl ether, diphenyl ether, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane; ketones such as acetone, ethyl methyl ketone, methyl propyl ketone, diethyl ketone, ethyl propyl ketone, dipropyl ketone; heptane, pentane, Hydrocarbons such as hexane, octane, cyclohexane; methylene chloride, chloroform, carbon tetrachloride, 1,2-dichloroethane, 1,1-di Roroetan, trichloroethane, halogenated hydrocarbons such as chlorobenzene; acetonitrile, propionitrile, nitriles such as benzonitrile; benzene, toluene, xylene, mesitylene, and aromatic hydrocarbons such as ethylbenzene and the like. Among these organic solvents, it is preferable to use a highly polar organic solvent such as alcohol from the viewpoint of reaction rate. These organic solvents may be used alone or in combination of two or more.

有機溶媒を使用する場合、有機溶媒の使用量に特に制限はないが、プロピオール酸又はその誘導体及び有機溶媒混合液の全体中、好ましくは、1〜95質量%であり、より好ましくは70〜95質量%である。有機溶媒の使用量を1質量%以上とすることにより、混合液の粘度を低下せしめて効率的な攪拌が可能となり、95質量%以下とすることにより、実用的な反応速度を維持することができる。 When the organic solvent is used, the amount of the organic solvent used is not particularly limited, but is preferably 1 to 95% by mass, and more preferably 70 to 95% in the entire propiolic acid or derivative thereof and the organic solvent mixed solution. % By mass. By making the amount of the organic solvent used 1% by mass or more, the viscosity of the mixed solution can be lowered to enable efficient stirring, and by making it 95% by mass or less, a practical reaction rate can be maintained. it can.

本発明において、プロピオール酸又はその誘導体を重合させる際、反応を円滑に進行させるため、触媒を用いることが好ましい。該触媒としては、8−10族金属化合物を用いることが好ましい。好ましく用いられる8−10族金属化合物としては、例えば、ロジウム錯体、パラジウム錯体、イリジウム錯体、白金錯体、ルテニウム錯体等が挙げられる。 In the present invention, when polymerizing propiolic acid or a derivative thereof, it is preferable to use a catalyst in order to facilitate the reaction. As the catalyst, a group 8-10 metal compound is preferably used. Examples of preferably used Group 8-10 metal compounds include rhodium complexes, palladium complexes, iridium complexes, platinum complexes, ruthenium complexes, and the like.

ロジウム錯体としては、例えば、クロロトリス(トリフェニルホスフィン)ロジウム、アセチルアセトナトビス(エチレン)ロジウム、アセチルアセトナトビス(シクロオクテン)ロジウム、アセチルアセトナト(1,5−シクロオクタジエン)ロジウム、(1,5−シクロオクタジエン)ビス(トリフェニルホスフィン)ロジウムヘキサフルオロホスフェート、(ノルボルナジエン)トリス(トリフェニルホスフィン)ロジウムヘキサフルオロホスフェート、ビス(1,5−シクロオクタジエン)ロジウムトリフルオロメタンスルホネート、ビス(ノルボルナジエン)ロジウムテトラフルオロボレート、クロロビス(エチレン)ロジウムダイマー、クロロビス(シクロオクテン)ロジウムダイマー、クロロ(1,5−シクロオクタジエン)ロジウムダイマー、クロロ(ノルボルナジエン)ロジウムダイマー、クロロ(ジシクロペンタジエニル)ロジウムダイマー、クロロ(テトラフルオロベンゾバレレン)ロジウムダイマー等が挙げられる。 Examples of the rhodium complex include chlorotris (triphenylphosphine) rhodium, acetylacetonatobis (ethylene) rhodium, acetylacetonatobis (cyclooctene) rhodium, acetylacetonato (1,5-cyclooctadiene) rhodium, (1 , 5-cyclooctadiene) bis (triphenylphosphine) rhodium hexafluorophosphate, (norbornadiene) tris (triphenylphosphine) rhodium hexafluorophosphate, bis (1,5-cyclooctadiene) rhodium trifluoromethanesulfonate, bis (norbornadiene) ) Rhodium tetrafluoroborate, chlorobis (ethylene) rhodium dimer, chlorobis (cyclooctene) rhodium dimer, chloro (1,5-cyclooctadiene) Ethidium dimer, chloro (norbornadiene) rhodium dimer, chloro (dicyclopentadienyl) rhodium dimer, chloro (tetrafluorobenzoylene Bale Ren) rhodium dimer, and the like.

パラジウム錯体としては、例えば、ジクロロ(1,5−シクロオクタジエン)パラジウムが挙げられる。イリジウム錯体としては、アセチルアセトナト(1,5−シクロオクタジエン)イリジウム、ビス(1,5−シクロオクタジエン)イリジウムテトラフルオロボレート、クロロビス(シクロオクテン)イリジウムダイマー、クロロ(1,5−シクロオクタジエン)イリジウムダイマー等が挙げられる。白金錯体としては、ジクロロ(1,5−シクロオクタジエン)白金、ジクロロ(ジシクロペンタジエニル)白金等が挙げられる。ルテニウム錯体としては、例えば、第2世代グラブス−ホベイダ触媒等が挙げられる。 Examples of the palladium complex include dichloro (1,5-cyclooctadiene) palladium. Examples of iridium complexes include acetylacetonato (1,5-cyclooctadiene) iridium, bis (1,5-cyclooctadiene) iridium tetrafluoroborate, chlorobis (cyclooctene) iridium dimer, chloro (1,5-cycloocta And diene) iridium dimer. Examples of the platinum complex include dichloro (1,5-cyclooctadiene) platinum and dichloro (dicyclopentadienyl) platinum. Examples of the ruthenium complex include a second generation Grubbs-Hoveyda catalyst.

これらのうち、クロロ(1,5−シクロオクタジエン)ロジウムダイマー、クロロ(ノルボルナジエン)ロジウムダイマー、クロロ(テトラフルオロベンゾバレレン)ロジウムダイマーが好ましく、重合活性並びに工業的な入手性の観点からクロロ(ノルボルナジエン)ロジウムダイマーがより好ましい。 Of these, chloro (1,5-cyclooctadiene) rhodium dimer, chloro (norbornadiene) rhodium dimer, and chloro (tetrafluorobenzovalerene) rhodium dimer are preferable. From the viewpoint of polymerization activity and industrial availability, chloro ( Norbornadiene) rhodium dimer is more preferred.

上記触媒の使用量は、反応(重合)用混合液(プロピオール酸又はその誘導体及び前記有機溶媒)1リットル当たり、金属原子換算で0.000001〜10モルの範囲が好ましく、0.0001〜1モルの範囲がより好ましい。触媒の使用量が、金属原子換算で反応(重合)用混合液1L当たり0.000001モル未満であると、反応速度が極めて遅くなる傾向にあり、また10モルを超えてもそれに見合う効果が得られず、触媒コストが増大するのみである。 The amount of the catalyst used is preferably in the range of 0.000001 to 10 mol in terms of metal atom per liter of the reaction (polymerization) mixture (propiolic acid or derivative thereof and the organic solvent), and 0.0001 to 1 mol. The range of is more preferable. If the amount of the catalyst used is less than 0.000001 mol per liter of the reaction (polymerization) mixture in terms of metal atoms, the reaction rate tends to be extremely slow, and even if it exceeds 10 mol, an effect commensurate with it is obtained. It only increases the cost of the catalyst.

本発明において、プロピオール酸又はその誘導体を重合させる際の反応温度は、−60〜100℃の範囲であるのが好ましく、0〜40℃の範囲であるのがより好ましい。反応温度を−60℃以上とすることにより、反応が適度な時間内に進行し、100℃以下とすることにより、シス型からトランス型への異性化等の副反応を抑制することができる。プロピオール酸又はその誘導体の重合における反応時間は、通常、1分〜48時間の範囲であり、0.5〜10時間の範囲であるのが生産効率の観点から好ましい。通常、反応温度が低い場合は長時間で、反応温度が高い場合は短時間で反応を行うのが好ましい。プロピオール酸又はその誘導体の重合における反応は、通常、常圧下に行われる。 In the present invention, the reaction temperature when polymerizing propiolic acid or a derivative thereof is preferably in the range of −60 to 100 ° C., more preferably in the range of 0 to 40 ° C. By setting the reaction temperature to −60 ° C. or higher, the reaction proceeds within an appropriate time. By setting the reaction temperature to 100 ° C. or lower, side reactions such as isomerization from cis form to trans form can be suppressed. The reaction time in the polymerization of propiolic acid or a derivative thereof is usually in the range of 1 minute to 48 hours, and preferably in the range of 0.5 to 10 hours from the viewpoint of production efficiency. Usually, it is preferable to carry out the reaction for a long time when the reaction temperature is low and for a short time when the reaction temperature is high. The reaction in the polymerization of propiolic acid or a derivative thereof is usually performed under normal pressure.

反応は通常、下記の手順で行われる。まず、有機溶媒にプロピオール酸又はその誘導体を溶解させた混合液1を準備する。別途、同じ有機溶媒に8−10族金属化合物のような触媒を溶解させた混合液2を準備する。次いで、混合液1と混合液2とを混合し、所定の反応温度に保ちながら撹拌して所定の時間反応させることにより重合体を含む反応液が得られる。 The reaction is usually carried out according to the following procedure. First, a mixed solution 1 in which propiolic acid or a derivative thereof is dissolved in an organic solvent is prepared. Separately, a mixed solution 2 in which a catalyst such as a group 8-10 metal compound is dissolved in the same organic solvent is prepared. Subsequently, the liquid mixture 1 and the liquid mixture 2 are mixed, stirred while being kept at a predetermined reaction temperature, and reacted for a predetermined time to obtain a reaction liquid containing a polymer.

また、この重合に際して、得られる重合体に対する溶解度の低い貧溶媒、例えば、アルコール、アセトニトリル、エーテル、酢酸エステル、アセトン、水又はn−ヘキサン等を用いることが好ましい。また、アルコール、トルエン、クロロホルム、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、イオン液体又は超臨界液体炭酸ガス等の混合溶媒を用いて、前記プロピオール酸又はその誘導体を室温付近で数時間かけて重合してもよい。このようにして重合された重合体は溶媒中で凝集して沈殿するため、多孔質体又は粉末の形態で得られる。 In this polymerization, it is preferable to use a poor solvent having low solubility in the resulting polymer, for example, alcohol, acetonitrile, ether, acetate, acetone, water or n-hexane. Alternatively, the propiolic acid or a derivative thereof may be polymerized at room temperature for several hours using a mixed solvent such as alcohol, toluene, chloroform, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, ionic liquid or supercritical liquid carbon dioxide. Since the polymer polymerized in this way is aggregated and precipitated in a solvent, it can be obtained in the form of a porous material or powder.

本発明においては、プロピオール酸又はその誘導体の重合工程で得られた反応液から重合体を一般的な手法によって単離、精製することができる。例えば、得られた反応液をメタノール、水又はn−ヘキサンのような貧溶媒中に添加して重合体を沈殿させ、ろ過により分離後、乾燥することにより、重合体を取得することができる。該重合体は、必要に応じて、更に再沈処理を施すか、貧溶媒とソックスレー抽出器等を用いて、残留する金属化合物や低分子量成分を除去することができる。 In the present invention, the polymer can be isolated and purified by a general technique from the reaction solution obtained in the polymerization step of propiolic acid or its derivative. For example, the polymer can be obtained by adding the obtained reaction solution to a poor solvent such as methanol, water, or n-hexane to precipitate the polymer, separating it by filtration, and drying it. If necessary, the polymer can be subjected to reprecipitation treatment, or the remaining metal compound and low molecular weight components can be removed using a poor solvent and a Soxhlet extractor or the like.

本発明の二酸化炭素分離材の形状は特に制限されず、重合体を用いて製造できる成形体であればいずれでもよく、例えば、フィルム、シート、プレート、パイプ、チューブ、棒状体、粒状体、粉末状、各種異形成形体、繊維、中空糸、織布、編布、不織布などを挙げることができる。特に本材料を分離膜として用いる場合には、気体分子の透過性、選択性、処理効率の観点よりフィルムであることが好ましく、処理効率の観点からは中空糸、あるいは該重合体でコーティングされた成形体や中空糸であることがより好ましい。 The shape of the carbon dioxide separator of the present invention is not particularly limited and may be any molded body that can be produced using a polymer. For example, a film, a sheet, a plate, a pipe, a tube, a rod-shaped body, a granular body, and a powder , Various deformed shapes, fibers, hollow fibers, woven fabrics, knitted fabrics, non-woven fabrics and the like. In particular, when this material is used as a separation membrane, it is preferably a film from the viewpoint of gas molecule permeability, selectivity, and processing efficiency, and from the viewpoint of processing efficiency, it is coated with a hollow fiber or the polymer. More preferably, it is a molded body or a hollow fiber.

本発明の二酸化炭素分離材として用いる重合体をフィルム状で用いる場合には、二酸化炭素を選択的に透過して分離させることができるフィルムとして利用することができる。フィルムの成形方法としては、本発明の二酸化炭素分離材を適当な溶媒に溶解させて液状の有機重合体組成物を調製し、該液状の有機重合体組成物を、剥離性の基材又は支持体上に塗工した後、乾燥して溶媒を除去する方法等を採用することによって製造することができる。本発明の二酸化炭素分離材を溶解させる溶媒には、クロロホルム、ジクロロメタン、テトラヒドロフラン、トルエン等が例示される。 When the polymer used as the carbon dioxide separator of the present invention is used in the form of a film, it can be used as a film capable of selectively permeating and separating carbon dioxide. As a method for forming the film, a liquid organic polymer composition is prepared by dissolving the carbon dioxide separating material of the present invention in an appropriate solvent, and the liquid organic polymer composition is used as a peelable substrate or support. It can manufacture by employ | adopting the method of drying and removing a solvent after apply | coating on a body. Examples of the solvent for dissolving the carbon dioxide separator of the present invention include chloroform, dichloromethane, tetrahydrofuran, toluene and the like.

離型性の基材又は支持体への、本発明の二酸化炭素分離材の塗工方法は特に制限されず、液状の塗工材料を用いる、従来から知られている塗工方法のいずれもが採用できる。例えば、浸漬コーティング法、スプレーコーティング法、スピンナーコーティング法、ビードコーティング法、ワイヤーバーコーティング法、ブレードコーティング法、ローラーコーティング法、カーテンコーティング法、スリットダイコーター法、グラビアコーター法、スリットリバースコーター法、マイクログラビア法、コンマコーター法等の塗工方法を採用することができる。 The method of applying the carbon dioxide separator of the present invention to the releasable substrate or support is not particularly limited, and any of the conventionally known coating methods using a liquid coating material can be used. Can be adopted. For example, dip coating method, spray coating method, spinner coating method, bead coating method, wire bar coating method, blade coating method, roller coating method, curtain coating method, slit die coater method, gravure coater method, slit reverse coater method, micro Coating methods such as a gravure method and a comma coater method can be employed.

本発明の二酸化炭素分離材は単独のままで使用できるが、必要に応じて、酢酸セルロース、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリオレフィン、ポリテトラフルオロエチレン誘導体又は紙等の天然若しくは合成繊維、あるいはガラス若しくはアルミナ等の無機繊維と組み合わせて複合化してもよい。また、この二酸化炭素分離材の形状としては、バルク体、織布、不織布又はフィルム等が例示される。 The carbon dioxide separator of the present invention can be used as it is, but if necessary, natural or synthetic such as cellulose acetate, polyamide, polyester, polycarbonate, polysulfone, polyethersulfone, polyolefin, polytetrafluoroethylene derivative or paper It may be combined with fibers or inorganic fibers such as glass or alumina. Examples of the shape of the carbon dioxide separator include a bulk body, a woven fabric, a non-woven fabric, and a film.

本発明の二酸化炭素分離材は、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じて、酸化防止剤、凍結防止剤、pH調整剤、隠蔽剤、着色剤、油剤、難燃剤、他の近赤外線吸収性化合物、紫外線吸収剤、色調補正剤、染料、酸化防止剤、その他の特殊機能剤の添加剤の1種又は2種以上を含有することができる。 The carbon dioxide separation material of the present invention is an antioxidant, an antifreezing agent, a pH adjuster, a concealing agent, a colorant, an oil agent, a flame retardant, and other similar materials, as long as it does not impair the effects of the present invention. One or more additives of an infrared absorbing compound, an ultraviolet absorber, a color tone correcting agent, a dye, an antioxidant, and other special functional agents can be contained.

重合体からなる本発明の二酸化炭素分離材は、種々の気体の中に混在している二酸化炭素を選択的に分離し得るが、好ましくは、ヘリウム、水素、酸素、窒素、一酸化炭素、炭素数1〜5の炭化水素、窒素酸化物(NO)、硫黄酸化物(SO)又はそれらの混合物、特に、ヘリウム、水素、酸素、窒素、一酸化炭素、炭素数1〜5の炭化水素又はそれらの混合物中に混在している二酸化炭素を選択的に分離するのに有効である。 The carbon dioxide separator of the present invention comprising a polymer can selectively separate carbon dioxide mixed in various gases, but preferably helium, hydrogen, oxygen, nitrogen, carbon monoxide, carbon containing 1-5 hydrocarbons, nitrogen oxides (NO X), sulfur oxides (SO X) or mixtures thereof, in particular, helium, hydrogen, oxygen, nitrogen, carbon monoxide, hydrocarbons of 1 to 5 carbon atoms Alternatively, it is effective for selectively separating carbon dioxide mixed in the mixture.

以下の実施例において、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。 In the following examples, the present invention will be described in more detail, but the present invention is not limited to these examples.

実施例及び比較例における分析及び評価は、下記の通りに実施した。 Analysis and evaluation in Examples and Comparative Examples were performed as follows.

(1)重合体の分子構造:
[溶液H−NMR]
得られた重合体がクロロホルムに溶解する場合には、溶液H−NMR(核磁気共鳴)測定を行い、テトラメチルシラン(TMS)を内部標準物質とした場合の化学シフト値から構造を同定した。
(1) Molecular structure of polymer:
[Solution 1 H-NMR]
When the obtained polymer was dissolved in chloroform, solution 1 H-NMR (nuclear magnetic resonance) measurement was performed, and the structure was identified from the chemical shift value when tetramethylsilane (TMS) was used as an internal standard substance. .

<分析条件>
装置:500MHz超伝導核磁気共鳴装置 JEOL JNM−ECA500(商標、日本電子株式会社製)
溶媒:0.03v/v%TMS含有重クロロホルム(ISOTEC社製)
濃度:20mg/ミリリットル
温度:20℃
積算回数:32回
<Analysis conditions>
Apparatus: 500 MHz superconducting nuclear magnetic resonance apparatus JEOL JNM-ECA500 (trademark, manufactured by JEOL Ltd.)
Solvent: Deuterated chloroform containing 0.03 v / v% TMS (manufactured by ISOTEC)
Concentration: 20 mg / ml Temperature: 20 ° C
Integration count: 32 times

[固体13C−NMR(CP/MAS法)]
得られた重合体がクロロホルムに溶解しない場合には、固体13C-NMR(核磁気共鳴)測定を行い、アダマンタンを基準物質とした場合の化学シフト値から構造を同定した。
[Solid state 13 C-NMR (CP / MAS method)]
When the obtained polymer was not dissolved in chloroform, solid 13 C-NMR (nuclear magnetic resonance) measurement was performed, and the structure was identified from the chemical shift value when adamantane was used as a reference substance.

<分析条件>
装置:500MHz超伝導核磁気共鳴装置 JNM−ECA500(商標、日本電子株式会社製)
温度:20℃
積算回数:5,000回
<Analysis conditions>
Apparatus: 500 MHz superconducting nuclear magnetic resonance apparatus JNM-ECA500 (trademark, manufactured by JEOL Ltd.)
Temperature: 20 ° C
Integration count: 5,000 times

(2)重合体の分子量測定
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて測定を行い、ポリスチレン換算分子量として算出した。測定条件の詳細を以下に示す。
(2) Molecular weight measurement of polymer It measured using the gel permeation chromatography (GPC), and computed as a polystyrene conversion molecular weight. Details of the measurement conditions are shown below.

<分析条件>
装置 :ゲルパーミエーションクロマトグラフィー JASCO GPC−900(商標、日本分光株式会社製)
カラム:Shodex K−806L(商標、昭和電工株式会社製)を2本連結(カラム温度:40℃)
移動相:クロロホルム(高速液体クロマトグラフィー用)(純正)
流速:1.0ミリリットル/分
検出器:RI
濾過:孔径0.45μmのフィルター
濃度:0.5mg/ミリリットル
注入量:20μL
標準物質:ポリスチレンスタンダード(Mw:800〜1,090,000)
<Analysis conditions>
Apparatus: Gel permeation chromatography JASCO GPC-900 (trademark, manufactured by JASCO Corporation)
Column: Connect two Shodex K-806L (trademark, manufactured by Showa Denko KK) (column temperature: 40 ° C.)
Mobile phase: Chloroform (for high performance liquid chromatography) (genuine)
Flow rate: 1.0 ml / min Detector: RI
Filtration: filter concentration with a pore size of 0.45 μm: 0.5 mg / ml injection amount: 20 μL
Standard substance: polystyrene standard (Mw: 800 to 1,090,000)

(3)気体透過測定
<分析条件>
装置:気体透過率測定装置 K−315−01(商標、ツクバリカセイキ株式会社製)
高圧側圧力:133.32kPa(最大値)
減圧側圧力:1333Pa(最大値)
セル口径:直径20mm
温度:25℃
(3) Gas permeation measurement <analysis conditions>
Apparatus: Gas permeability measuring apparatus K-315-01 (trademark, manufactured by Tsukubarika Seiki Co., Ltd.)
High pressure side pressure: 133.32 kPa (maximum value)
Pressure on the decompression side: 1333 Pa (maximum value)
Cell diameter: 20mm in diameter
Temperature: 25 ° C

以下、酸素をO、窒素をN、二酸化炭素をCO、メタンをCHと示すことがある。 Hereinafter, oxygen may be referred to as O 2 , nitrogen as N 2 , carbon dioxide as CO 2 , and methane as CH 4 .

(実施例1)
<ポリ(メトキシエチルプロピオレート)の合成>
U型重合管の片側にメトキシエチルプロピオレートモノマー1.28g(10.0mmol)を入れ、他方にクロロ(ノルボルナジエン)ロジウムダイマー46mg(0.1mmol)を入れ、蒸留により精製した脱水メタノール2.5mLを、夫々に加えた。液体窒素中で冷却しながら、真空ポンプで系内の減圧脱気を行ったのち、系内で、上記の両物質が良く混合するように30秒間程度U型重合管を手で振り、次いで、恒温振とう器中、4時間、40℃で重合させた。500mLビーカーにメタノール300mLを入れ、メタノールでU型重合管を洗浄しながら重合終了後の反応液を、該ビーカー中に取った。10分間撹拌し、その後、沈殿が形成されるまで静置した。上澄みのみを吸引ろ過により取り除き、メタノール150mLを沈殿に加え、再度10分間撹拌した。同じ操作を2回繰り返し、最後に沈殿を回収した。該沈殿をデシケーター中で12時間以上減圧乾燥させた。重合体の約0.95gが得られた(収率:74%)。
Example 1
<Synthesis of poly (methoxyethyl propiolate)>
1.28 g (10.0 mmol) of methoxyethyl propiolate monomer was placed on one side of a U-shaped polymerization tube, 46 mg (0.1 mmol) of chloro (norbornadiene) rhodium dimer was placed on the other side, and 2.5 mL of dehydrated methanol purified by distillation Was added to each. After performing vacuum degassing in the system with a vacuum pump while cooling in liquid nitrogen, the U-type polymerization tube was shaken by hand for about 30 seconds so that the above two substances were well mixed in the system, Polymerization was carried out at 40 ° C. for 4 hours in a thermostatic shaker. 300 mL of methanol was put into a 500 mL beaker, and the reaction solution after completion of polymerization was taken into the beaker while washing the U-shaped polymerization tube with methanol. Stir for 10 minutes and then let stand until a precipitate is formed. Only the supernatant was removed by suction filtration, and 150 mL of methanol was added to the precipitate and stirred again for 10 minutes. The same operation was repeated twice and finally the precipitate was collected. The precipitate was dried under reduced pressure for 12 hours or more in a desiccator. About 0.95 g of polymer was obtained (yield: 74%).

得られた重合体を重クロロホルムに溶解し、1H−NMR測定を行った結果、3.38ppm(−OC :3H)、3.56ppm(−C OCH:2H)、3.95及び4.11ppm(−COOC −:2H)、6.89ppm(−C=:1H)にそれぞれ帰属されるピークを有していたため、主鎖の二重結合がシス型のポリ(メトキシエチルプロピオレート)(式(I)中のRが、−CH−CH−O−CH(メトキシエチル基)である。)であることを確認した。得られた重合体の数平均分子量は130,000〔重合度≒1015〕であった。 As a result of dissolving the obtained polymer in deuterated chloroform and performing 1 H-NMR measurement, 3.38 ppm (—OC H 3 : 3H), 3.56 ppm (—C H 2 OCH 3 : 2H); 95 and 4.11 ppm (—COOC H 2 —: 2H) and 6.89 ppm ( —H C =: 1H), respectively. Methoxyethyl propiolate) (R in formula (I) was confirmed to be —CH 2 —CH 2 —O—CH 3 (methoxyethyl group)). The number average molecular weight of the obtained polymer was 130,000 [degree of polymerization≈1015].

<ポリ(メトキシエチルプロピオレート)の気体透過測定>
得られたポリ(メトキシエチルプロピオレート)50mgをジクロロメタン2mLに溶解させ、ニトロセルロース製の微多孔膜(MILLIPORE社製)にキャストし、乾燥して溶媒を完全に除去する方法で成膜した。ポリ(メトキシエチルプロピオレート)を塗布したフィルムについて、CO、CHの各純ガス透過係数(PCO2、PCH4)の測定を行った。結果を表1に示す。
<Gas permeation measurement of poly (methoxyethyl propiolate)>
50 mg of the obtained poly (methoxyethyl propiolate) was dissolved in 2 mL of dichloromethane, cast into a microporous membrane made of nitrocellulose (manufactured by MILLIPORE), and dried to form a film by a method of completely removing the solvent. For films coated with poly (methoxyethyl propiolate), the pure gas permeability coefficient of CO 2, CH 4 (P CO2 , P CH4) measurements were performed. The results are shown in Table 1.

(実施例2)
<ポリ(エトキシエチルプロピオレート)の合成>
メトキシエチルプロピオレートモノマーに代えて、1.42g(10.0mmol)のエトキシエチルプロピオレートモノマーを用いた以外は、実施例1と同一にして合成した。重合体の約1.07gが得られた(収率:75%)。
(Example 2)
<Synthesis of poly (ethoxyethyl propiolate)>
The synthesis was performed in the same manner as in Example 1 except that 1.42 g (10.0 mmol) of ethoxyethyl propiolate monomer was used instead of methoxyethyl propiolate monomer. About 1.07 g of polymer was obtained (yield: 75%).

得られた重合体を重クロロホルムに溶解し、1H−NMR測定を行った結果、1.20ppm(−CH :3H)、3.53ppm(−C OCHCH:2H)、3.59ppm(−OC CH:2H)、3.96及び4.12ppm(−COOC −:2H)、6.84ppm(−C=:1H)にそれぞれ帰属されるピークを有していたため、主鎖の二重結合がシス型のポリ(エトキシエチルプロピオレート)(式(I)中のRが、−CH−CH−O−CH−CH(エトキシエチル基)である。)であることを確認した。得られた重合体の数平均分子量は130,000〔重合度≒915〕であった。 The resulting polymer was dissolved in deuterated chloroform, as a result of the 1 H-NMR measurement, 1.20ppm (-CH 2 C H 3 : 3H), 3.53ppm (-C H 2 OCH 2 CH 3: 2H ), 3.59ppm (-OC H 2 CH 3: 2H), 3.96 and 4.12ppm (-COOC H 2 -: 2H ), 6.84ppm (- H C =: 1H) peaks attributed respectively The main chain double bond is cis-type poly (ethoxyethylpropiolate) (in formula (I), R is —CH 2 —CH 2 —O—CH 2 —CH 3 (ethoxy Ethyl group)). The number average molecular weight of the obtained polymer was 130,000 [degree of polymerization≈915].

<ポリ(エトキシエチルプロピオレート)の気体透過測定>
ポリ(メトキシエチルプロピオレート)に代えて、ポリ(エトキシエチルプロピオレート)を用い、更に、溶媒としてトルエンを用いた以外は、実施例1と同一にして成膜した。ポリ(エトキシエチルプロピオレート)を塗布したフィルムについて、CO、CHの各純ガス透過係数(PCO2、PCH4)の測定を行った。結果を表1に示す。
<Gas permeation measurement of poly (ethoxyethyl propiolate)>
A film was formed in the same manner as in Example 1 except that poly (ethoxyethylpropiolate) was used instead of poly (methoxyethylpropiolate) and toluene was used as a solvent. The film coated with poly (ethoxyethyl propiolate), the pure gas permeability coefficient of CO 2, CH 4 (P CO2 , P CH4) measurements were performed. The results are shown in Table 1.

(実施例3)
<ポリ(1−メトキシ−2−プロピルプロピオレート)の合成>
メトキシエチルプロピオレートモノマーに代えて、1.42g(10.0mmol)の1−メトキシ−2−プロピルプロピオレートモノマーを用いた以外は、実施例1と同一にして合成した。重合体の約0.60gが得られた(収率:42%)。
Example 3
<Synthesis of poly (1-methoxy-2-propylpropiolate)>
The synthesis was performed in the same manner as in Example 1 except that 1.42 g (10.0 mmol) of 1-methoxy-2-propylpropiolate monomer was used instead of methoxyethyl propiolate monomer. About 0.60 g of polymer was obtained (yield: 42%).

得られた重合体を重クロロホルムに溶解し、1H−NMR測定を行った結果、1.23ppm(−OC :3H)、3.33ppm(−CHC −:3H)、3.46ppm(−C −OCH:2H)、4.91ppm(−CCH−:1H)、7.06ppm(−C=:1H)にそれぞれ帰属されるピークを有していたため、主鎖の二重結合がシス型のポリ(1−メトキシ−2−プロピルプロピオレート)[式(I)中のRが、−CH(CH)−CH−O−CH(1−メトキシ−2−プロピル基)である。]であることを確認した。得られた重合体の数平均分子量は70,000〔重合度≒492〕であった。 The obtained polymer was dissolved in deuterated chloroform and subjected to 1 H-NMR measurement. As a result, 1.23 ppm (—OC H 3 : 3H), 3.33 ppm (—CHC H 3 —: 3H), 3.46 ppm (-C H 2 -OCH 3: 2H ), 4.91ppm (-C H CH 3 -: 1H), 7.06ppm -: for had a peak attributed respectively (H C = 1H), mainly Poly (1-methoxy-2-propylpropiolate) in which the double bond of the chain is cis type [R in the formula (I) is —CH (CH 3 ) —CH 2 —O—CH 3 (1-methoxy -2-propyl group). It was confirmed that The number average molecular weight of the obtained polymer was 70,000 [degree of polymerization≈492].

<ポリ(1−メトキシ−2−プロピルプロピオレート)の気体透過測定>
ポリ(メトキシエチルプロピオレート)に代えて、ポリ(1−メトキシ−2−プロピルプロピオレート)を用い、更に、溶媒としてトルエンを用いた以外は、実施例1と同一にして成膜した。ポリ(1−メトキシ−2−プロピルプロピオレート)を塗布したフィルムについて、CO、CHの各純ガス透過係数(PCO2、PCH4)の測定を行った。結果を表1に示す。
<Gas permeation measurement of poly (1-methoxy-2-propylpropiolate)>
A film was formed in the same manner as in Example 1 except that poly (1-methoxy-2-propylpropiolate) was used instead of poly (methoxyethylpropiolate) and toluene was used as a solvent. With respect to the film coated with poly (1-methoxy-2-propylpropiolate), the CO 2 and CH 4 pure gas permeability coefficients (P CO2 and P CH4 ) were measured. The results are shown in Table 1.

(実施例4)
<ポリ(1−エトキシ−2−プロピルプロピオレート)の合成>
メトキシエチルプロピオレートモノマーに代えて、1.56g(10.0mmol)の1−エトキシ−2−プロピルプロピオレートモノマーを用いた以外は、実施例1と同一にして合成した。重合体の約0.66gが得られた(収率:42%)。
Example 4
<Synthesis of poly (1-ethoxy-2-propylpropiolate)>
The synthesis was performed in the same manner as in Example 1 except that 1.56 g (10.0 mmol) of 1-ethoxy-2-propylpropiolate monomer was used instead of methoxyethyl propiolate monomer. About 0.66 g of polymer was obtained (yield: 42%).

得られた重合体を重クロロホルムに溶解し、1H−NMR測定を行った結果、1.16ppm(−CH−C :3H)、1.24ppm(−OC −CH:2H)、3.32ppm(−C −OCHCH:2H)、3.50ppm(−CHC −:3H)、4.88ppm(−CCH−:1H)、7.00ppm(−C=:1H)にそれぞれ帰属されるピークを有していたため、主鎖の二重結合がシス型のポリ(1−エトキシ−2−プロピルプロピオレート)[式(I)中のRが、−CH(CH)−CH−O−CH−CH(1−エトキシ−2−プロピル基)である。]であることを確認した。得られた重合体の数平均分子量は110,000〔重合度≒704〕であった。 The resulting polymer was dissolved in deuterated chloroform, 1 H-NMR measurement results of performing, 1.16ppm (-CH 2 -C H 3 : 3H), 1.24ppm (-OC H 2 -CH 3: 2H ), 3.32ppm (-C H 2 -OCH 2 CH 3: 2H), 3.50ppm (-CHC H 3 -: 3H), 4.88ppm (-C H CH 3 -: 1H), 7.00ppm ( -H C = 1H), respectively, so that the double bond of the main chain is cis-type poly (1-ethoxy-2-propylpropiolate) [R in the formula (I) Is —CH (CH 3 ) —CH 2 —O—CH 2 —CH 3 (1-ethoxy-2-propyl group). It was confirmed that The number average molecular weight of the obtained polymer was 110,000 [degree of polymerization≈704].

<ポリ(1−エトキシ−2−プロピルプロピオレート)の気体透過測定>
ポリ(メトキシエチルプロピオレート)に代えて、ポリ(1−エトキシ−2−プロピルプロピオレート)を用い、更に、溶媒としてトルエンを用いた以外は、実施例1と同一にした成膜した。ポリ(1−エトキシ−2−プロピルプロピオレート)を塗布したフィルムについて、CO、CHの各純ガス透過係数(PCO2、PCH4)の測定を行った。結果を表1に示す。
<Gas permeation measurement of poly (1-ethoxy-2-propylpropiolate)>
A film was formed in the same manner as in Example 1 except that poly (1-ethoxy-2-propylpropiolate) was used instead of poly (methoxyethylpropiolate) and toluene was used as a solvent. With respect to the film coated with poly (1-ethoxy-2-propylpropiolate), the pure gas permeation coefficients (P CO2 and P CH4 ) of CO 2 and CH 4 were measured. The results are shown in Table 1.

(比較例1)
<ポリ(メチルプロピオレート)の合成>
メトキシエチルプロピオレートモノマーに代えて、0.84g(10.0mmol)のメチルプロピオレートモノマーを用いた以外は、実施例1と同一にして合成した。重合体の約0.59gが得られた(収率:70%)。
(Comparative Example 1)
<Synthesis of poly (methylpropiolate)>
The synthesis was performed in the same manner as in Example 1 except that 0.84 g (10.0 mmol) of methyl propiolate monomer was used instead of methoxyethyl propiolate monomer. About 0.59 g of polymer was obtained (yield: 70%).

得られた重合体は種々の有機溶媒に対して不溶であることから、CP/MAS法により固体13C−NMR測定を行った結果、52ppm(−O)、128ppm(=H−)、134ppm(=−)、164ppm(=O)にそれぞれ帰属されるピークを有しており、主鎖の二重結合がシス型のポリ(メチルプロピオレート)(式(I)中のRが、−CH(メチル基)である。)であることを確認した。得られた重合体は種々の有機溶媒に対して不溶であり、その数平均分子量を算出することはできなかった。 Since the obtained polymer was insoluble in various organic solvents, solid 13 C-NMR measurement was performed by CP / MAS method. As a result, 52 ppm (—O C H 3 ), 128 ppm (= C H— ), 134 ppm (= C- ), 164 ppm ( C = O), respectively, and the main chain double bond is cis-type poly (methylpropiolate) (in formula (I)) R in the formula is —CH 3 (methyl group). The obtained polymer was insoluble in various organic solvents, and its number average molecular weight could not be calculated.

<ポリ(メチルプロピオレート)の気体透過測定>
得られた重合体であるポリ(メチルプロピオレート)は種々の有機溶媒に対して不溶であることから、フィルムに成形することができなかった。従って、CO、CHの各純ガス透過係数(PCO2、PCH4)の測定は不能であった。
<Gas permeation measurement of poly (methylpropiolate)>
Since the obtained polymer, poly (methylpropiolate), was insoluble in various organic solvents, it could not be formed into a film. Thus, the pure gas permeability coefficient of CO 2, CH 4 (P CO2 , P CH4) measurements were impossible.

(比較例2)
<ポリ(エチルプロピオレート)の合成>
メトキシエチルプロピオレートモノマーに代えて、0.98g(10.0mmol)のエチルプロピオレートモノマーを用いた以外は、実施例1と同一にして合成した。重合体の約0.61gが得られた(収率:63%)。
(Comparative Example 2)
<Synthesis of poly (ethylpropiolate)>
The synthesis was performed in the same manner as in Example 1 except that 0.98 g (10.0 mmol) of ethyl propiolate monomer was used instead of methoxyethyl propiolate monomer. About 0.61 g of polymer was obtained (yield: 63%).

得られた重合体を重クロロホルムに溶解し、1H−NMR測定を行った結果、1.23ppm(−CH :3H)、3.97ppm(−C CH:2H)、6.86ppm(−C=C−:1H)にそれぞれ帰属されるピークを有しており、主鎖の二重結合がシス型のポリ(エチルプロピオレート)[式(I)中のRが、−CH−CH(エチル基)である。)]であることを確認した。得られた重合体の数平均分子量は22,000〔重合度≒224〕であった。 The resulting polymer was dissolved in deuterated chloroform, 1 H-NMR measurement results of performing, 1.23ppm (-CH 2 C H 3 : 3H), 3.97ppm (-C H 2 CH 3: 2H), Each has a peak attributed to 6.86 ppm (—C H ═C—: 1 H), and the double bond of the main chain is cis-type poly (ethylpropiolate) [R in the formula (I) Is —CH 2 —CH 3 (ethyl group). )]. The number average molecular weight of the obtained polymer was 22,000 [degree of polymerization≈224].

<ポリ(エチルプロピオレート)の気体透過測定>
ポリ(メトキシエチルプロピオレート)に代えて、ポリ(エチルプロピオレート)を用い、更に溶媒としてクロロホルムを用いた以外は、実施例1と同一にした成膜した。ポリ(エチルプロピオレート)を塗布したフィルムについて、CO、CHの各純ガス透過係数(PCO2、PCH4)の測定を行った。結果を表1に示す。
<Gas permeation measurement of poly (ethyl propiolate)>
A film was formed in the same manner as in Example 1 except that poly (ethylpropiolate) was used instead of poly (methoxyethylpropiolate) and chloroform was used as a solvent. For films coated with poly (ethyl propiolate), the pure gas permeability coefficient of CO 2, CH 4 (P CO2 , P CH4) measurements were performed. The results are shown in Table 1.

(比較例3)
<ポリ(n−ブチルプロピオレート)の合成>
メトキシエチルプロピオレートモノマーに代えて、1.26g(10.0mmol)のn−ブチルプロピオレートモノマーを用いた以外は、実施例1と同一にして合成した。重合体の約0.44gが得られた(収率:35%)。
(Comparative Example 3)
<Synthesis of poly (n-butylpropiolate)>
The synthesis was performed in the same manner as in Example 1 except that 1.26 g (10.0 mmol) of n-butylpropiolate monomer was used instead of methoxyethyl propiolate monomer. About 0.44 g of polymer was obtained (yield: 35%).

得られた重合体を重クロロホルムに溶解し、1H−NMR測定を行った結果、0.93ppm(−CH :3H)、1.38ppm(−C CH:2H)、1.59ppm(−CH−C −CH−:2H)、3.76〜3.98ppm(−O−C −CH−:2H)、6.85ppm(−C=C−:1H)にそれぞれ帰属されるピークを有しており、主鎖の二重結合がシス型のポリ(n−ブチルプロピオレート)[式(I)中のRが、−CH−CH−CH−CH(n−ブチル基)である。]であることを確認した。得られた重合体の数平均分子量は32,000〔重合度≒254〕であった。 The resulting polymer was dissolved in deuterated chloroform, 1 H-NMR measurement results of performing, 0.93ppm (-CH 2 C H 3 : 3H), 1.38ppm (-C H 2 CH 3: 2H), 1.59ppm (-CH 2 -C H 2 -CH 2 -: 2H), 3.76~3.98ppm (-O-C H 2 -CH 2 -: 2H), 6.85ppm (-C H = C -: has a peak attributed respectively 1H), of the main chain double bonds of cis poly (n- butyl propiolate) [R in formula (I), -CH 2 -CH is 2 -CH 2 -CH 3 (n- butyl). It was confirmed that The number average molecular weight of the obtained polymer was 32,000 [degree of polymerization≈254].

<ポリ(n−ブチルプロピオレート)の気体透過測定>
ポリ(メトキシエチルプロピオレート)に代えて、ポリ(n−ブチルプロピオレート)を用いた以外は、実施例1と同一にした成膜した。ポリ(n−ブチルプロピオレート)を塗布したフィルムについて、CO、CHの各純ガス透過係数(PCO2、PCH4)の測定を行った。結果を表1に示す。
<Gas permeation measurement of poly (n-butylpropiolate)>
A film was formed in the same manner as in Example 1 except that poly (n-butylpropiolate) was used instead of poly (methoxyethylpropiolate). For films coated with poly (n- butyl propiolate), the pure gas permeability coefficient of CO 2, CH 4 (P CO2 , P CH4) was measured. The results are shown in Table 1.

Figure 2015029980
表1中、透過係数の単位barrer(バーラー)は、1×10−10cm(STP)・cm・cm−2・s−1・cmHg−1を表す。
Figure 2015029980
In Table 1, the transmission coefficient unit barrer represents 1 × 10 −10 cm 3 (STP) · cm · cm −2 · s −1 · cmHg −1 .

表1に示す結果より、実施例1〜4においては、CHに対するCO2の透過係数比が高く、かつ、その原料(得られた重合体)の収率も高いことから、二酸化炭素を選択的に透過して分離する性質と製造コストとのバランスに極めて優れた二酸化炭素分離膜が得られたことが分かった。加えて、原料の重合度が高いことから、より大きな靱性を有し、二酸化炭素分離膜等を形成した際、その膜等がしなやかで割れ難く、長時間の繰り返し使用に耐え得ることが分かった。実施例1のポリ(メトキシエチルプロピオレート)を塗布したフィルムからなる二酸化炭素分離膜については、上記の透過係数比は、他の実施例のものより低い値を示したが、その一方で原料であるポリ(メトキシエチルプロピオレート)の収率が著しく高いことから、本発明の効果、即ち、二酸化炭素を選択的に透過して分離する性質と製造コストとのバランスを損なうものではなく、更には、原料の重合度が著しく高く、総合的に見て優れた二酸化炭素分離膜であることが分かった。実施例2のポリ(エトキシエチルプロピオレート)を塗布したフィルムからなる二酸化炭素分離膜については、上記の透過係数比が著しく高いばかりではなく、その原料であるポリ(エトキシエチルプロピオレート)の収率も著しく高いものであり、非常に良好な上記バランスを有し、更には、原料の重合度も著しく高く、極めて優れた二酸化炭素分離膜であることが分かった。実施例3及び4のポリ(1−メトキシ−2−プロピルプロピオレート)及びポリ(1−エトキシ−2−プロピルプロピオレート)を塗布したフィルムからなる二酸化炭素分離膜については、いずれも高い透過係数比を示し、また、その原料の収率も比較的高いものであり、良好な上記バランスを有し、更には、原料の重合度も高く、優れた二酸化炭素分離膜であることが分かった。 From the results shown in Table 1, in Examples 1 to 4, carbon dioxide is selected because the ratio of the permeability coefficient of CO 2 to CH 4 is high and the yield of the raw material (the obtained polymer) is also high. It was found that a carbon dioxide separation membrane having an extremely good balance between the property of being permeated and separated and the production cost was obtained. In addition, since the raw material has a high degree of polymerization, it has been found that when a carbon dioxide separation membrane or the like is formed, the membrane is flexible and difficult to break and can withstand repeated use for a long time. . For the carbon dioxide separation membrane comprising the film coated with poly (methoxyethylpropiolate) of Example 1, the above-mentioned permeability coefficient ratio showed a lower value than those of the other examples, but on the other hand, the raw material The poly (methoxyethylpropiolate) yield is significantly high, so that the effect of the present invention, that is, the property of selectively permeating and separating carbon dioxide and the balance of production cost are not impaired. Furthermore, the degree of polymerization of the raw material was remarkably high, and it was found that the carbon dioxide separation membrane was excellent overall. For the carbon dioxide separation membrane comprising the film coated with poly (ethoxyethylpropiolate) of Example 2, not only the above permeation coefficient ratio was remarkably high, but also the raw material poly (ethoxyethylpropiolate). The yield was remarkably high, the balance was very good, and the polymerization degree of the raw material was remarkably high, which proved to be an extremely excellent carbon dioxide separation membrane. The carbon dioxide separation membranes comprising the films coated with poly (1-methoxy-2-propylpropiolate) and poly (1-ethoxy-2-propylpropiolate) of Examples 3 and 4 are both highly permeable. It shows a coefficient ratio, and the yield of the raw material is relatively high, has a good balance, and further has a high degree of polymerization of the raw material, indicating that it is an excellent carbon dioxide separation membrane. .

一方、比較例1のポリ(メチルプロピオレート)は、比較的高い収率で得られるものの、各種溶剤に全く溶解しないことから、二酸化炭素分離膜として使用できるものではなかった。比較例2のポリ(エチルプロピオレート)を塗布したフィルムからなる二酸化炭素分離膜については、比較的高い透過係数比及び収率が得られた。しかし、同様にエチル基を有する実施例1及び2のフィルムからなる二酸化炭素分離膜と比較すると、実施例1の二酸化炭素分離膜に対しては透過係数比が高いものの、原料の収率が著しく劣り、著しくコスト高になってしまい、また、実施例2の二酸化炭素分離膜に対しては透過係数比及び原料の収率の両方において著しく劣っており、加えて、実施例1及び2の二酸化炭素分離膜のいずれの原料と比較しても、その原料の重合度は著しく小さく、従って、靱性が小さく、長期間の繰り返し使用に耐え得るものではないことが分かった。このように、比較例2のポリ(エチルプロピオレート)を塗布したフィルムからなる二酸化炭素分離膜は総合的に評価すると本発明の二酸化炭素分離膜と比較して著しく劣るものであった。比較例3のポリ(n−ブチルプロピオレート)を塗布したフィルムからなる二酸化炭素分離膜については、透過係数比及び原料の収率の両方において著しく劣っているばかりではなく、原料の重合度も著しく小さいものであることが分かった。 On the other hand, the poly (methylpropiolate) of Comparative Example 1 was obtained at a relatively high yield, but was not soluble at all in various solvents and therefore could not be used as a carbon dioxide separation membrane. For the carbon dioxide separation membrane comprising a film coated with poly (ethylpropiolate) of Comparative Example 2, a relatively high permeability coefficient ratio and yield were obtained. However, when compared with the carbon dioxide separation membrane comprising the films of Examples 1 and 2 having ethyl groups, the permeation coefficient ratio is higher for the carbon dioxide separation membrane of Example 1, but the yield of the raw material is remarkably high. The carbon dioxide separation membrane of Example 2 is significantly inferior in both the permeation coefficient ratio and the raw material yield, and in addition, the dioxide dioxide of Examples 1 and 2 is inferior. Compared to any raw material of the carbon separation membrane, it was found that the raw material has a remarkably small degree of polymerization, and therefore has low toughness and cannot withstand repeated use over a long period of time. Thus, the carbon dioxide separation membrane comprising a film coated with poly (ethylpropiolate) of Comparative Example 2 was significantly inferior to the carbon dioxide separation membrane of the present invention when comprehensively evaluated. Regarding the carbon dioxide separation membrane composed of the film coated with poly (n-butylpropiolate) of Comparative Example 3, not only the permeation coefficient ratio and the yield of the raw material were remarkably inferior, but also the degree of polymerization of the raw material was It was found to be extremely small.

(O及びNの各純ガス透過試験)
実施例2のポリ(エトキシエチルプロピオレート)を塗布したフィルムからなる二酸化炭素分離膜については、上記の通り、CHに対するCO2の透過係数比が著しく高いばかりではなく、その原料であるポリ(エトキシエチルプロピオレート)の収率も著しく高いものであり、非常に良好なバランスを有するものであったことから、該二酸化炭素分離膜については、更に、O及びNの各純ガス透過係数(PO2、PN2)の測定を行った。その結果、その透過係数は、夫々、89barrer及び31barrerであった。実施例2で測定したCO純ガス透過係数(PCO2)は912barrerであったことから、O及びNに対するCO純ガス透過係数比は、夫々、10.2(PCO2/PO2)及び29.4(PCO2/PN2)であった。
(O 2 and N 2 pure gas permeation tests)
As described above, the carbon dioxide separation membrane composed of the film coated with poly (ethoxyethylpropiolate) in Example 2 not only has a significantly high permeability coefficient ratio of CO 2 to CH 4 , but is also the raw material poly Since the yield of (ethoxyethylpropiolate) was remarkably high and had a very good balance, each of the pure gases of O 2 and N 2 was further added to the carbon dioxide separation membrane. The transmission coefficient (P O2 , P N2 ) was measured. As a result, the transmission coefficients were 89 barrar and 31 barrer, respectively. Since the CO 2 pure gas permeability coefficient (P CO2 ) measured in Example 2 was 912 barrer, the ratio of the CO 2 pure gas permeability coefficient to O 2 and N 2 was 10.2 (P CO2 / P O2), respectively. ) And 29.4 (P CO2 / P N2 ).

以上の結果から、実施例2で得たポリ(エトキシエチルプロピオレート)を塗布したフィルムからなる二酸化炭素分離膜は、O及びNの各純ガスに対しても、二酸化炭素を選択的に透過する性質が高いことが分かった。これらの結果から、実施例2で得たポリ(エトキシエチルプロピオレート)を塗布したフィルムは、二酸化炭素のみを選択的に透過して分離し得ることが分かった。 From the above results, the carbon dioxide separation membrane made of the film coated with poly (ethoxyethylpropiolate) obtained in Example 2 is selective to carbon dioxide with respect to each pure gas of O 2 and N 2. It was found that the property of penetrating to is high. From these results, it was found that the film coated with poly (ethoxyethylpropiolate) obtained in Example 2 can selectively permeate and separate only carbon dioxide.

本発明の、式(I)で示されるホモポリマー若しくはコポリマー、又は、これらのポリマーブレンドから構成される二酸化炭素分離材は、式(I)中のRが、少なくとも1個の酸素原子を含むことから、ヘリウム、水素、酸素、窒素、一酸化炭素、種々の炭化水素、窒素酸化物、硫黄酸化物及びこれらの混合物中に混在する二酸化炭素を選択的に分離する能力に著しく優れている。加えて、その原料である式(I)で示されるホモポリマー及びコポリマーは、比較的高い収率で製造され得ることから、それから得られる二酸化炭素分離材も低コストで製造され得る。また、その寿命も長い。従って、例えば、天然ガス、メタン発酵ガス、火力発電の排ガス、バイオマス熱分解ガス、油田のオフガス等からの二酸化炭素の分離及び回収に、今後、大いに利用されることが期待される。 In the carbon dioxide separator composed of the homopolymer or copolymer represented by the formula (I) or the polymer blend of the present invention, R in the formula (I) contains at least one oxygen atom. From the above, the ability to selectively separate carbon dioxide mixed in helium, hydrogen, oxygen, nitrogen, carbon monoxide, various hydrocarbons, nitrogen oxides, sulfur oxides and mixtures thereof is remarkably excellent. In addition, since the homopolymers and copolymers represented by the formula (I) that are the raw materials can be produced in a relatively high yield, the carbon dioxide separation material obtained therefrom can also be produced at a low cost. Moreover, the lifetime is also long. Therefore, for example, it is expected to be used greatly in the future for separation and recovery of carbon dioxide from natural gas, methane fermentation gas, exhaust gas of thermal power generation, biomass pyrolysis gas, off-gas of oil fields, and the like.

Claims (9)

下記式(I)
Figure 2015029980
(式(I)中、nは10〜100,000の整数を示し、Rは、炭素・炭素結合中に少なくとも1個の酸素原子を含む一価の炭化水素基を示す。)
で示されるプロピオール酸又はその誘導体から形成される主鎖の二重結合がシス型のホモポリマー若しくはコポリマー、又は、これらのポリマーブレンドからなる二酸化炭素分離材。
Formula (I)
Figure 2015029980
(In formula (I), n represents an integer of 10 to 100,000, and R represents a monovalent hydrocarbon group containing at least one oxygen atom in the carbon-carbon bond.)
A carbon dioxide separator comprising a homopolymer or copolymer having a cis-type double bond in the main chain formed from propiolic acid or a derivative thereof, or a polymer blend thereof.
上記式(I)中のRが、炭素・炭素結合中に少なくとも1個の酸素原子を含む、鎖状又は環状の一価の脂肪族炭化水素基を示す、請求項1記載の二酸化炭素分離材。 The carbon dioxide separator according to claim 1, wherein R in the formula (I) represents a linear or cyclic monovalent aliphatic hydrocarbon group containing at least one oxygen atom in a carbon-carbon bond. . 上記式(I)中のRが、炭素数2〜10のアルキル基、炭素数3〜8のシクロアルキル基、及び、これらの組合せの基より成る群から選ばれ、ここで、上記の基は、その炭素・炭素結合中に少なくとも1個の酸素原子を含む、請求項1記載の二酸化炭素分離材。 R in the above formula (I) is selected from the group consisting of an alkyl group having 2 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms, and a combination thereof, wherein the above group is The carbon dioxide separator according to claim 1, wherein the carbon-carbon bond contains at least one oxygen atom. 上記式(I)中のRが、式−CHR−CHR−O−Rで示され、ここで、各Rが、夫々独立して、水素原子及び炭素数1〜2のアルキル基より成る群から選ばれ、Rが、炭素数1〜5のアルキル基から選ばれる、請求項1記載の二酸化炭素分離材。 R in the above formula (I) is represented by the formula —CHR 1 —CHR 1 —O—R 2 , wherein each R 1 independently represents a hydrogen atom and an alkyl group having 1 to 2 carbon atoms. The carbon dioxide separator according to claim 1, wherein the carbon dioxide separator is selected from the group consisting of R 2 and an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. 上記式(I)中のRが、メトキシエチル基、エトキシエチル基、1−メトキシ−2−プロピル基及び1−エトキシ−2−プロピル基より成る群から選ばれる、請求項1記載の二酸化炭素分離材。 The carbon dioxide separation according to claim 1, wherein R in the formula (I) is selected from the group consisting of a methoxyethyl group, an ethoxyethyl group, a 1-methoxy-2-propyl group and a 1-ethoxy-2-propyl group. Wood. nが100〜5,000の整数を示す、請求項1〜5のいずれか一つに記載の二酸化炭素分離材。 The carbon dioxide separator according to any one of claims 1 to 5, wherein n represents an integer of 100 to 5,000. ヘリウム、水素、酸素、窒素、一酸化炭素、炭素数1〜5の炭化水素、窒素酸化物、硫黄酸化物又はこれらの混合物中の二酸化炭素分離用である、請求項1〜6のいずれか一つに記載の二酸化炭素分離材。 It is for carbon dioxide separation in helium, hydrogen, oxygen, nitrogen, carbon monoxide, hydrocarbon having 1 to 5 carbon atoms, nitrogen oxide, sulfur oxide, or a mixture thereof. Carbon dioxide separator as described in 1. 上記式(I)で示されるプロピオール酸又はその誘導体から形成される主鎖の二重結合がシス型のホモポリマー又はコポリマーが、8−10族金属化合物を触媒として重合されたものである、請求項1〜7のいずれか一つに記載の二酸化炭素分離材。 A homopolymer or copolymer having a cis-type double bond in the main chain formed from propiolic acid or a derivative thereof represented by the above formula (I) is polymerized using a group 8-10 metal compound as a catalyst, Item 8. The carbon dioxide separator according to any one of Items 1 to 7. 請求項1〜8のいずれか一つに記載の二酸化炭素分離材からなる分離膜。 The separation membrane which consists of a carbon dioxide separation material as described in any one of Claims 1-8.
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