JP3295145B2 - 気体分離複合膜 - Google Patents
気体分離複合膜Info
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- JP3295145B2 JP3295145B2 JP27995592A JP27995592A JP3295145B2 JP 3295145 B2 JP3295145 B2 JP 3295145B2 JP 27995592 A JP27995592 A JP 27995592A JP 27995592 A JP27995592 A JP 27995592A JP 3295145 B2 JP3295145 B2 JP 3295145B2
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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。ま
た、高い分離係数を有する膜として特開昭56−146277号
公報に示すようなものがある。これは気体を分離する膜
として、ポリ(４−メチルペンテン−１)から主としてな
り、かつ膜厚が１ミクロン以下の極薄膜と、この極薄膜
を支持する多孔質材とから形成される複合膜を用いてい
るものであり、この複合膜の酸素と窒素の分離係数はＰ
Ｏ2／ＰＮ2が約4.5であり、酸素の透過係数は3.4×10~9
cm3(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。ま
た、高い分離係数を有する膜として特開昭56−146277号
公報に示すようなものがある。これは気体を分離する膜
として、ポリ(４−メチルペンテン−１)から主としてな
り、かつ膜厚が１ミクロン以下の極薄膜と、この極薄膜
を支持する多孔質材とから形成される複合膜を用いてい
るものであり、この複合膜の酸素と窒素の分離係数はＰ
Ｏ2／ＰＮ2が約4.5であり、酸素の透過係数は3.4×10~9
cm3(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と、ポリトリメチ
ルシリルプロピン、ポリ（４−メチルペンテン−１）ま
たはポリフェニレンオキサイドとを混合した材料を用
い、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と、ポリトリメチ
ルシリルプロピン、ポリ（４−メチルペンテン−１）ま
たはポリフェニレンオキサイドとを混合した材料を用
い、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、(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にこれより引張り
強度が大きい高分子を介在させることにより、膜の機械
的強度を向上させ極薄膜が可能となり、透過係数を向上
でき、また高分子を混合してなる分離層を支持膜層と複
合化することにより、分離層と支持膜層との界面におけ
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。
くは二置換ポリジフェニルアセチレンにこれより引張り
強度が大きい高分子を介在させることにより、膜の機械
的強度を向上させ極薄膜が可能となり、透過係数を向上
でき、また高分子を混合してなる分離層を支持膜層と複
合化することにより、分離層と支持膜層との界面におけ
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１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。分離層３としては、
(化２)で示される一置換もしくは二置換ポリジフェニル
アセチレンと、このポリジフェニルアセチレンより引張
り強度が大きい高分子を混合したものである。
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１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。分離層３としては、
(化２)で示される一置換もしくは二置換ポリジフェニル
アセチレンと、このポリジフェニルアセチレンより引張
り強度が大きい高分子を混合したものである。
【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0.5重量％、このポリジフェニルアセチ
レンより引張り強度が大きい高分子としてポリトリメチ
ルシリルプロピン(以下ＰＴＭＳＰと省略する)を0.3重
量％、水面展開剤としてポリフマル酸エステルを0.2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の調製液とした。
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0.5重量％、このポリジフェニルアセチ
レンより引張り強度が大きい高分子としてポリトリメチ
ルシリルプロピン(以下ＰＴＭＳＰと省略する)を0.3重
量％、水面展開剤としてポリフマル酸エステルを0.2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の調製液とした。
【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.
03μm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。このようにして
作製した気体分離複合膜の初期性能を(表１)の実施例１
に示す。
上に展開し、溶媒を蒸発させることによって平均膜厚0.
03μm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。このようにして
作製した気体分離複合膜の初期性能を(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。
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。
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】このように各実施例において、分離層３と
して(化２)で示される一置換もしくは二置換ポリジフェ
ニルアセチレンと、この一置換もしくは二置換ポリジフ
ェニルアセチレンより引張り強度が大きいＰＴＭＳＰと
を混合することにより、また分離層３の表面にシロキサ
ン系化合物からなる保護層４を設けることにより、製膜
が容易であり、ちり，ほこり，湿気，熱等の周囲環境の
影響による劣化を防止できる。
して(化２)で示される一置換もしくは二置換ポリジフェ
ニルアセチレンと、この一置換もしくは二置換ポリジフ
ェニルアセチレンより引張り強度が大きいＰＴＭＳＰと
を混合することにより、また分離層３の表面にシロキサ
ン系化合物からなる保護層４を設けることにより、製膜
が容易であり、ちり，ほこり，湿気，熱等の周囲環境の
影響による劣化を防止できる。
【００１６】
【表１】
【００１７】上記各実施例において、(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より引
張り強度が大きい高分子としてＰＴＭＳＰを用いたが、
ポリ(４−メチルペンテン−１)，ポリフェニレンオキサ
イド，セルロース系高分子等でもよい。また、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。
一置換もしくは二置換ポリジフェニルアセチレンより引
張り強度が大きい高分子としてＰＴＭＳＰを用いたが、
ポリ(４−メチルペンテン−１)，ポリフェニレンオキサ
イド，セルロース系高分子等でもよい。また、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。
【００１８】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、また保護層は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。
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、また保護層は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。
【００１９】
【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と、ポリトリメチルシ
リルプロピン、ポリ（４−メチルペンテン−１）または
ポリフェニレンオキサイドのような一置換もしくは二置
換ポリジフェニルアセチレンより引張り強度が大きい高
分子とを混合した材料を用い、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，透過性能および耐久性を向上で
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と、ポリトリメチルシ
リルプロピン、ポリ（４−メチルペンテン−１）または
ポリフェニレンオキサイドのような一置換もしくは二置
換ポリジフェニルアセチレンより引張り強度が大きい高
分子とを混合した材料を用い、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，透過性能および耐久性を向上で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例における気体分離複合膜の断面
図である。
図である。
１…気体分離複合膜、 ２…支持膜層、 ３…分離層、
４…保護層。
４…保護層。
───────────────────────────────────────────────────── 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１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１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１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) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01D 71/70 500 B01D 71/44
Claims (1)
- 【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と、ポリトリ
メチルシリルプロピン、ポリ（４−メチルペンテン−
１）またはポリフェニレンオキサイドとを混合した材料
を用い、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】 （式中のＲ1は、アルキル基またはトリアルキルシリル
基を、Ｒ2は、ハロゲン原子で置換されてもよいアルキ
ル基，トリアルキルシリル基またはハロゲン原子を、ｎ
は40〜40000の整数を示す。）
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27995592A JP3295145B2 (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 |
|---|---|---|---|
| JP27995592A JP3295145B2 (ja) | 1992-10-19 | 1992-10-19 | 気体分離複合膜 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06126140A JPH06126140A (ja) | 1994-05-10 |
| JP3295145B2 true JP3295145B2 (ja) | 2002-06-24 |
Family
ID=17618257
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27995592A Expired - Fee Related JP3295145B2 (ja) | 1992-10-19 | 1992-10-19 | 気体分離複合膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3295145B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007290690A (ja) * | 2006-03-28 | 2007-11-08 | Denso Corp | 空調システム |
| KR20110136830A (ko) * | 2009-03-09 | 2011-12-21 | 스미또모 가가꾸 가부시키가이샤 | 공기전지 |
| 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 |
| KR102383657B1 (ko) * | 2020-07-15 | 2022-04-05 | 한국화학연구원 | 고투과성 거터층을 포함하는 복합막 및 이의 제조방법 |
-
1992
- 1992-10-19 JP JP27995592A patent/JP3295145B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06126140A (ja) | 1994-05-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |