JP3295144B2 - 気体分離複合膜 - Google Patents
気体分離複合膜Info
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- JP3295144B2 JP3295144B2 JP27994692A JP27994692A JP3295144B2 JP 3295144 B2 JP3295144 B2 JP 3295144B2 JP 27994692 A JP27994692 A JP 27994692A JP 27994692 A JP27994692 A JP 27994692A JP 3295144 B2 JP3295144 B2 JP 3295144B2
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- gas separation
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- membrane
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、空気中の酸素と窒素を
分離、濃縮する気体分離複合膜に関する。
分離、濃縮する気体分離複合膜に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、気体分離膜は簡単な構成で酸素と
窒素を分離できるので燃焼機器，空調機器，医療機器な
どに利用する研究がなされ一部実用化されている。
窒素を分離できるので燃焼機器，空調機器，医療機器な
どに利用する研究がなされ一部実用化されている。
【０００３】従来、この種の気体分離膜は特開昭56−26
504号公報に示すようなものがあった。すなわち、側鎖
に活性水素を有するポリオリガノシロキサンと側鎖にビ
ニル基を有するポリオリガノシロキサンとの共重合体を
主成分とするものである。この膜の酸素と窒素の分離係
数はＰＯ2／ＰＮ2が約2.2であり、酸素の透過係数は2.8
×10~8cm3(STP)・cm/cm2・sec・cmHg程度である。
504号公報に示すようなものがあった。すなわち、側鎖
に活性水素を有するポリオリガノシロキサンと側鎖にビ
ニル基を有するポリオリガノシロキサンとの共重合体を
主成分とするものである。この膜の酸素と窒素の分離係
数はＰＯ2／ＰＮ2が約2.2であり、酸素の透過係数は2.8
×10~8cm3(STP)・cm/cm2・sec・cmHg程度である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の気体分離膜では、酸素の分離係数と透過係数は相反す
る特性を有しているので、高濃度でしかも高流量の酸素
を得るためには、膜面積を多く必要としコストが高くな
るという欠点があり、実用化するためには満足が得られ
るものではなかった。
の気体分離膜では、酸素の分離係数と透過係数は相反す
る特性を有しているので、高濃度でしかも高流量の酸素
を得るためには、膜面積を多く必要としコストが高くな
るという欠点があり、実用化するためには満足が得られ
るものではなかった。
【０００５】本発明は上記従来の問題を解決するもの
で、酸素の分離性能および透過性能を向上させることが
できる気体分離複合膜を提供することを目的とする。
で、酸素の分離性能および透過性能を向上させることが
できる気体分離複合膜を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、多孔質材料からなる支持膜層と、この支持
膜層上に設けた分離層と、この分離層上に設けた保護層
とを備え、前記分離層には(化２)で示される一置換もし
くは二置換ポリジフェニルアセチレンを用いるとともに
前記保護層にはシロキサン系化合物を用いたものであ
る。
するために、多孔質材料からなる支持膜層と、この支持
膜層上に設けた分離層と、この分離層上に設けた保護層
とを備え、前記分離層には(化２)で示される一置換もし
くは二置換ポリジフェニルアセチレンを用いるとともに
前記保護層にはシロキサン系化合物を用いたものであ
る。
【０００７】
【化２】
【０００８】
【作用】本発明によれば、支持膜層に接着された分離層
は(化２)で示される一置換もしくは二置換ポリジフェニ
ルアセチレンを用い極薄膜化することにより、酸素の分
離係数と透過係数の特性を良くするように作用し、また
シロキサン系化合物からなる保護層を用いることによ
り、支持膜層と分離層の界面における相互作用により、
高い気体分離性を得ることができ、また保護膜層として
設けたシロキサン系化合物は膜の気体透過を活性化させ
るように作用し透過係数を向上させることができる。
は(化２)で示される一置換もしくは二置換ポリジフェニ
ルアセチレンを用い極薄膜化することにより、酸素の分
離係数と透過係数の特性を良くするように作用し、また
シロキサン系化合物からなる保護層を用いることによ
り、支持膜層と分離層の界面における相互作用により、
高い気体分離性を得ることができ、また保護膜層として
設けたシロキサン系化合物は膜の気体透過を活性化させ
るように作用し透過係数を向上させることができる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の各実施例について図１及び図
２に示す気体分離複合膜の断面図を参照しながら説明す
る。図１に示すように、気体分離複合膜１aはポリエー
テルスルホン多孔質材料からなる支持膜層２、この支持
膜層２の上面に設けた分離層３、さらに分離層３の上に
設けた保護層４によって構成されている。
２に示す気体分離複合膜の断面図を参照しながら説明す
る。図１に示すように、気体分離複合膜１aはポリエー
テルスルホン多孔質材料からなる支持膜層２、この支持
膜層２の上面に設けた分離層３、さらに分離層３の上に
設けた保護層４によって構成されている。
【００１０】（実施例１） (化２)で示される一置換もしくは二置換ポリジフェニル
アセチレンのＲ1がトリメチルシリル基で置換されるポ
リ(１−(ｐ−トリメチルシリルフェニル)−２−フェニ
ルアセチレン)を0.8重量％用い、水面展開剤としてポリ
フマル酸エステルを0.35重量％となるようにクロロブタ
ン、トルエン、テトラヒドロフランの有機溶媒(クロロ
ブタン，トルエン，テトラヒドロフランそれぞれの重量
の割合は150：８：５である)で調製して分離層３の調整
液とした。
アセチレンのＲ1がトリメチルシリル基で置換されるポ
リ(１−(ｐ−トリメチルシリルフェニル)−２−フェニ
ルアセチレン)を0.8重量％用い、水面展開剤としてポリ
フマル酸エステルを0.35重量％となるようにクロロブタ
ン、トルエン、テトラヒドロフランの有機溶媒(クロロ
ブタン，トルエン，テトラヒドロフランそれぞれの重量
の割合は150：８：５である)で調製して分離層３の調整
液とした。
【００１１】また保護層４は、シロキサン系化合物とス
チレンの共重合体を3.4重量％、水面展開剤としてポリ
フマル酸エステルを0.1重量％となるようにクロロブタ
ン、テトラヒドロフランの有機溶媒(クロロブタン、テ
トラヒドロフランの重量の割合は20：１である)で調製
して調製液とした。
チレンの共重合体を3.4重量％、水面展開剤としてポリ
フマル酸エステルを0.1重量％となるようにクロロブタ
ン、テトラヒドロフランの有機溶媒(クロロブタン、テ
トラヒドロフランの重量の割合は20：１である)で調製
して調製液とした。
【００１２】そして分離層３の調整液を一定量、水面上
に展開し、溶媒を蒸発させることによって平均膜厚0.03
μｍの分離層３を形成し、支持膜層２と接触させること
により、その上に分離層３を２層積層させ、保護層４の
調製液を一定量、水面上に展開し、溶媒を蒸発させるこ
とによって平均膜厚0.02μｍの薄膜を作製し、さらにそ
の表面に保護層４を２層積層している。得られた気体分
離複合膜の性能を(表１)の実施例１に示す。
に展開し、溶媒を蒸発させることによって平均膜厚0.03
μｍの分離層３を形成し、支持膜層２と接触させること
により、その上に分離層３を２層積層させ、保護層４の
調製液を一定量、水面上に展開し、溶媒を蒸発させるこ
とによって平均膜厚0.02μｍの薄膜を作製し、さらにそ
の表面に保護層４を２層積層している。得られた気体分
離複合膜の性能を(表１)の実施例１に示す。
【００１３】（実施例２）ポリ(１−(ｐ−トリメチルシ
リルフェニル)−２−フェニルアセチレン)に代えて、
(化２)で示される一置換もしくは二置換ポリジフェニル
アセチレンのＲ1がｔ−ブチル基で置換されるポリ(１−
(ｐ−ｔ−ブチルフェニル)−２−フェニルアセチレン)
を用いた以外は実施例１と同様にして気体分離複合膜を
作製した。得られた気体分離複合膜の性能を(表１)の実
施例２に示す。
リルフェニル)−２−フェニルアセチレン)に代えて、
(化２)で示される一置換もしくは二置換ポリジフェニル
アセチレンのＲ1がｔ−ブチル基で置換されるポリ(１−
(ｐ−ｔ−ブチルフェニル)−２−フェニルアセチレン)
を用いた以外は実施例１と同様にして気体分離複合膜を
作製した。得られた気体分離複合膜の性能を(表１)の実
施例２に示す。
【００１４】（実施例３）ポリ(１−(ｐ−トリメチルシ
リルフェニル)−２−フェニルアセチレン)に代えて、
(化２)で示される一置換もしくは二置換ポリジフェニル
アセチレンのＲ1がトリメチルシリル基，Ｒ2がフッ素原
子で置換されるポリ(１−(ｐ−トリメチルシリルフェニ
ル)−２−(ｐ−フルオロフェニル)アセチレン)を用いた
以外は、実施例１と同様にして気体分離複合膜を作製し
た。得られた気体分離複合膜の性能を(表１)の実施例３
に示す。
リルフェニル)−２−フェニルアセチレン)に代えて、
(化２)で示される一置換もしくは二置換ポリジフェニル
アセチレンのＲ1がトリメチルシリル基，Ｒ2がフッ素原
子で置換されるポリ(１−(ｐ−トリメチルシリルフェニ
ル)−２−(ｐ−フルオロフェニル)アセチレン)を用いた
以外は、実施例１と同様にして気体分離複合膜を作製し
た。得られた気体分離複合膜の性能を(表１)の実施例３
に示す。
【００１５】なお、上記ポリジフェニルアセチレンから
なる分離層の重量1.0に対し、シロキサン系化合物から
なる保護層４の重量が0.2未満では、ちり，ほこり，湿
気，熱等による劣化を防止するのが困難であり、保護層
４の重量が6.0以上では分離層３の酸素の透過性能を妨
げる。
なる分離層の重量1.0に対し、シロキサン系化合物から
なる保護層４の重量が0.2未満では、ちり，ほこり，湿
気，熱等による劣化を防止するのが困難であり、保護層
４の重量が6.0以上では分離層３の酸素の透過性能を妨
げる。
【００１６】したがって、劣化を防止し酸素の透過性能
に影響を与えないようにするためには、一置換もしくは
二置換ポリジフェニルアセチレンからなる分離層３の重
量1.0に対し、シロキサン系化合物からなる保護層４の
重量は0.4〜3.0が好ましい。
に影響を与えないようにするためには、一置換もしくは
二置換ポリジフェニルアセチレンからなる分離層３の重
量1.0に対し、シロキサン系化合物からなる保護層４の
重量は0.4〜3.0が好ましい。
【００１７】
【表１】
【００１８】また、図２は支持膜層２上に接着層５を設
けた気体分離複合膜１bの構造を示した図であり、前述
の実施例１〜３と相違する点は、支持膜層２と分離層３
との間にシロキサン系化合物からなる接着層５を設けた
ものである。接着層５はシロキサン系化合物からなり、
製法としては調製液を一定量、水面上に展開し、溶媒を
蒸発させることによって平均膜厚0.01μｍの接着層５を
作製し、さらに支持膜２と接触させることにより積層さ
せたものである。
けた気体分離複合膜１bの構造を示した図であり、前述
の実施例１〜３と相違する点は、支持膜層２と分離層３
との間にシロキサン系化合物からなる接着層５を設けた
ものである。接着層５はシロキサン系化合物からなり、
製法としては調製液を一定量、水面上に展開し、溶媒を
蒸発させることによって平均膜厚0.01μｍの接着層５を
作製し、さらに支持膜２と接触させることにより積層さ
せたものである。
【００１９】また分離層３の重量1.0に対し、接着層５
の重量が0.1未満では支持膜層２と分離層３との接着が
困難であり、接着層５の重量が2.0以上である場合は分
離層３の酸素の透過性能を妨げてしまう。したがって酸
素の透過性能を維持するためには、分離層３の重量1.0
に対し、接着層５の重量は0.2〜0.6が好ましい。
の重量が0.1未満では支持膜層２と分離層３との接着が
困難であり、接着層５の重量が2.0以上である場合は分
離層３の酸素の透過性能を妨げてしまう。したがって酸
素の透過性能を維持するためには、分離層３の重量1.0
に対し、接着層５の重量は0.2〜0.6が好ましい。
【００２０】このように接着層５を介在して膜を形成す
ることにより、膜を製造する工程において容易に支持膜
層２に分離層３が製膜ができ、酸素の透過性能を妨げる
こともない。実施例１〜３における分離層３に用いた各
々の一置換もしくは二置換ポリジフェニルアセチレンの
気体分離複合膜１bによる性能は(表１)の実施例１′〜
３′に示す。
ることにより、膜を製造する工程において容易に支持膜
層２に分離層３が製膜ができ、酸素の透過性能を妨げる
こともない。実施例１〜３における分離層３に用いた各
々の一置換もしくは二置換ポリジフェニルアセチレンの
気体分離複合膜１bによる性能は(表１)の実施例１′〜
３′に示す。
【００２１】なお本実施例において、支持膜層は、ポリ
エーテルスルホンを用いたが、ポリスルホン、ポリスチ
レン、ポリエチレンテレフタレートなどの重合体から形
成した材料を用いてもよく、支持膜層の形状は平膜、筒
状膜、中空糸膜などいずれでもよく、織布，不織布など
の支持体の上に製膜したものでもよい。また、分離層
は、水面展開において良好な薄膜を得るために、必要に
応じて水面展開助剤を加えてもよく、また保護層シロキ
サン系化合物とスチレンの共重合体を用いたが、速乾脱
アルコールタイプの接着シール剤，剥離用シリコーンの
溶剤型を用いても、また、それらのブレンドを用いても
よい。また、ポリジフェニルアセチレンは淡黄色から橙
色であるので、製膜するときに水面に展開して超薄膜に
しても亀裂、ピンホール等の膜の欠陥を見極めることが
容易である。
エーテルスルホンを用いたが、ポリスルホン、ポリスチ
レン、ポリエチレンテレフタレートなどの重合体から形
成した材料を用いてもよく、支持膜層の形状は平膜、筒
状膜、中空糸膜などいずれでもよく、織布，不織布など
の支持体の上に製膜したものでもよい。また、分離層
は、水面展開において良好な薄膜を得るために、必要に
応じて水面展開助剤を加えてもよく、また保護層シロキ
サン系化合物とスチレンの共重合体を用いたが、速乾脱
アルコールタイプの接着シール剤，剥離用シリコーンの
溶剤型を用いても、また、それらのブレンドを用いても
よい。また、ポリジフェニルアセチレンは淡黄色から橙
色であるので、製膜するときに水面に展開して超薄膜に
しても亀裂、ピンホール等の膜の欠陥を見極めることが
容易である。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように本発明の気体分離複
合膜は、多孔質材料からなる支持膜層と、この支持膜層
上に設けた分離層と、この分離層上に設けた保護層とを
備え、前記分離層には(化２)で示される一置換もしくは
二置換ポリジフェニルアセチレンを用いるとともに前記
保護層にはシロキサン系化合物を用いたものであり、こ
の構成とすることにより、酸素の分離性能および透過性
能を向上できる。
合膜は、多孔質材料からなる支持膜層と、この支持膜層
上に設けた分離層と、この分離層上に設けた保護層とを
備え、前記分離層には(化２)で示される一置換もしくは
二置換ポリジフェニルアセチレンを用いるとともに前記
保護層にはシロキサン系化合物を用いたものであり、こ
の構成とすることにより、酸素の分離性能および透過性
能を向上できる。
【図１】本発明の実施例１〜３における気体分離複合膜
の断面図である。
の断面図である。
【図２】図１の支持膜層上に接着層を設けた構造の気体
分離複合膜の断面図である。
分離複合膜の断面図である。
１a，１b…気体分離複合膜、 ２…支持膜層、 ３…分
離層、 ４…保護層、５…接着層。
離層、 ４…保護層、５…接着層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大坪 雅人 神奈川県川崎市川崎区夜光一丁目２番１ 号 日本ゼオン株式会社 研究開発セン ター内 (72)発明者 渡辺 澄 神奈川県川崎市川崎区夜光一丁目２番１ 号 日本ゼオン株式会社 研究開発セン ター内 (72)発明者 田原 武志 神奈川県川崎市川崎区夜光一丁目２番１ 号 日本ゼオン株式会社 研究開発セン ター内 (56)参考文献 特開 昭61−192322（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−11606（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−15206（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01D 71/44 B01D 71/70 500
Claims (2)
- 【請求項１】 多孔質材料からなる支持膜層と、この支
持膜層上に設けた分離層と、この分離層上に設けた保護
層とを備え、前記分離層には(化１)で示される一置換も
しくは二置換ポリジフェニルアセチレンを用いるととも
に前記保護層にはシロキサン系化合物を用いたことを特
徴とする気体分離複合膜。 【化１】 - 【請求項２】 支持膜層と分離層との間に接着層を設け
たことを特徴とする請求項１記載の気体分離複合膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27994692A JP3295144B2 (ja) | 1992-10-19 | 1992-10-19 | 気体分離複合膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27994692A JP3295144B2 (ja) | 1992-10-19 | 1992-10-19 | 気体分離複合膜 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06126138A JPH06126138A (ja) | 1994-05-10 |
| JP3295144B2 true JP3295144B2 (ja) | 2002-06-24 |
Family
ID=17618130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27994692A Expired - Lifetime JP3295144B2 (ja) | 1992-10-19 | 1992-10-19 | 気体分離複合膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3295144B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8791433B2 (en) | 2008-10-31 | 2014-07-29 | Ulvac, Inc. | Ion implanting apparatus |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6652575B2 (ja) | 2015-12-10 | 2020-02-26 | 富士フイルム株式会社 | 保護層付きガス分離膜、保護層付きガス分離膜の製造方法、ガス分離膜モジュール及びガス分離装置 |
| JP6671032B2 (ja) * | 2016-03-15 | 2020-03-25 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 気体分離複合膜および気体分離モジュール |
-
1992
- 1992-10-19 JP JP27994692A patent/JP3295144B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8791433B2 (en) | 2008-10-31 | 2014-07-29 | Ulvac, Inc. | Ion implanting apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06126138A (ja) | 1994-05-10 |
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Legal Events
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