JP6029332B2 - Gas separation membrane - Google Patents

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Description

本発明は、気体の高透過係数と高分離性とを兼ね備えた気体分離膜に関する。さらに詳しくは、本発明の気体分離膜は特に二酸化炭素の透過係数に優れている。したがって、本発明の気体分離膜は、二酸化炭素と窒素および/または空気からなる二酸化炭素含有混合気体から二酸化炭素を分離する気体分離膜として、あるいは、ランドフィルガス(地中埋蔵中の廃棄物から発生する有機ガス)に含まれる二酸化炭素を分離する気体分離膜として用いることができる。   The present invention relates to a gas separation membrane having both a high gas permeability coefficient and high separability. More specifically, the gas separation membrane of the present invention is particularly excellent in carbon dioxide permeability coefficient. Therefore, the gas separation membrane of the present invention is used as a gas separation membrane for separating carbon dioxide from a carbon dioxide-containing mixed gas composed of carbon dioxide and nitrogen and / or air, or as a landfill gas (from wastes buried in the ground). It can be used as a gas separation membrane for separating carbon dioxide contained in the generated organic gas).

これまで気体分離膜としてはシリコーン(オルガノポリシロキサン)、ポリイミド、エチレンオキシドユニットからなるポリマー(PEO)など種々の高分子を素材としたものが知られている。
シリコーンは、二酸化炭素の気体透過係数が1,000Barrer(1Barrer=1*10-10[cm3(STP)cm/cm2/s/cmHg])以上という優れた透過係数を有するものの、酸素、窒素の透過係数比として得られる選択性は10以下に留まる(非特許文献1)。
よってシリコーンは、その高い透過係数を利用して気体分離複合膜形成時に気体分離層で発生した欠陥を埋めるための、穴埋め剤として気体分離膜に応用されたりしている(特許文献1)。
Conventionally, as gas separation membranes, those made of various polymers such as silicone (organopolysiloxane), polyimide, and polymer (PEO) composed of ethylene oxide units are known.
Silicone has a gas permeability coefficient of carbon dioxide of 1,000 Barrer (1 Barrer = 1 * 10 −10 [cm 3 (STP) cm / cm 2 / s / cmHg]) or more, but oxygen, nitrogen The selectivity obtained as the transmission coefficient ratio is 10 or less (Non-Patent Document 1).
Therefore, silicone is applied to a gas separation membrane as a filling agent for filling defects generated in the gas separation layer when forming the gas separation composite membrane by utilizing its high permeability coefficient (Patent Document 1).

一方、ポリイミドは、一般に二酸化炭素/窒素選択性で20〜40と高い値を示すことが知られている(特許文献2、3)。これは、ポリイミドが剛直な分子構造を有しているため、気体が分子の大きさに依存した拡散挙動を発現させながら膜中を透過するためである。しかし、これらの二酸化炭素透過係数は、0.1〜10Barrerの場合が殆どであり(非特許文献1、2)、これはシリコーンの100分の1以下の透過係数に留まっている。即ち、シリコーンと同等の透過係数を得るには、シリコーンの厚みに対して100分の1以下に塗布しなければ得ることは出来ない。   On the other hand, it is known that polyimide generally exhibits a high value of 20 to 40 in terms of carbon dioxide / nitrogen selectivity (Patent Documents 2 and 3). This is because, since polyimide has a rigid molecular structure, gas permeates through the film while exhibiting a diffusion behavior depending on the size of the molecule. However, most of these carbon dioxide permeability coefficients are 0.1 to 10 Barrer (Non-patent Documents 1 and 2), which is less than 1 / 100th that of silicone. That is, in order to obtain a transmission coefficient equivalent to that of silicone, it cannot be obtained unless it is applied to 1/100 or less of the thickness of the silicone.

エチレンオキシドユニットは、二酸化炭素と高い親和性があるため、PEOは二酸化炭素/窒素選択性で50以上を示すことが知られている(非特許文献3,4)。しかし、これらのポリマーの二酸化炭素透過係数は、100Barrer程度に留まっている。特開平7−060079号(特許文献4)には、好ましくは2〜30の繰返し単位を有するPEOを有する親水性の表面を有するプラズマ処理されたフィルムが記載されている。PEOを有する高分子材料の気体透過係数について示されているものの、二酸化炭素透過係数と二酸化炭素/窒素選択性は十分とは言えない。   Since ethylene oxide units have a high affinity for carbon dioxide, it is known that PEO exhibits 50 or more carbon dioxide / nitrogen selectivity (Non-patent Documents 3 and 4). However, the carbon dioxide permeability coefficient of these polymers remains around 100 Barrer. JP 7-060079 (Patent Document 4) describes a plasma-treated film having a hydrophilic surface with PEO preferably having 2 to 30 repeating units. Although the gas permeability coefficient of the polymer material having PEO is shown, the carbon dioxide permeability coefficient and carbon dioxide / nitrogen selectivity are not sufficient.

特開平11−9974号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-9974 特開昭60−150806号公報JP-A-60-150806 特開平8−332362号公報JP-A-8-332362 特開平7−060079号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-060079

Journal of Membrane Science 1994年、94号、1−65頁Journal of Membrane Science 1994, 94, 1-65 Journal of Membrane Science 1993年、83号、1−80頁Journal of Membrane Science 1993, 83, 1-80 Chemical Engineering Science 2009年、64号、4707−4718頁Chemical Engineering Science 2009, 64, 4707-4718 Journal of Membrane Science 2009年、327号、195−207頁Journal of Membrane Science 2009, 327, 195-207

本発明の目的は、高い二酸化炭素透過係数と高い二酸化炭素/窒素選択性を同時に満足する気体分離膜を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a gas separation membrane that simultaneously satisfies a high carbon dioxide permeability coefficient and a high carbon dioxide / nitrogen selectivity.

本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究したところ、オルガノポリシロキサンとポリエチレンオキシドがシロキサン結合を介して結合した下記一般式(1)で示される構造を有する架橋ポリマーで構成した気体分離膜が前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成した。

Figure 0006029332
(式中、R1およびR2は各々独立に炭素数1〜10の非置換または置換の1価炭化水素基であり、Y1は2価の有機基であり、mは1〜100の整数であり、nは5〜2000の整数である。)
即ち、本発明は下記の発明を提供する。 The present inventor has intensively studied to achieve the above object, and as a result, a gas separation membrane composed of a crosslinked polymer having a structure represented by the following general formula (1) in which organopolysiloxane and polyethylene oxide are bonded via a siloxane bond. Has found that the above-mentioned problems can be solved, and has completed the present invention.
Figure 0006029332
Wherein R 1 and R 2 are each independently an unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, Y 1 is a divalent organic group, and m is an integer of 1 to 100 And n is an integer of 5 to 2000.)
That is, the present invention provides the following inventions.

[1]少なくとも架橋ポリマーを構成成分に有する気体分離膜であって、該気体は、二酸化炭素であり、かつ、該架橋ポリマーは、シロキサンを繰り返し単位とする部位(A)およびエチレンオキシドを繰り返し単位とする部位(B)を有する下記式(1):

Figure 0006029332
{式中、R 1 およびR 2 は各々独立に炭素数1〜10の非置換または置換の1価炭化水素基であり、Y 1 は2価の有機基であり、mは1〜100の整数であり、そしてnは5〜2000の整数である。}で表される構造を有することを特徴とする気体分離膜。
[2]前記架橋ポリマーが下記式(2)
Figure 0006029332
式中、R1およびR2は各々独立に炭素数1〜10の非置換または置換の1価炭化水素基であり、Y1およびY2は2価の有機基であり、mは1〜100の整数であり、そしてnは5〜2000の整数である。で表される構造または下記式(3)
Figure 0006029332
式中、R1およびR2は各々独立に炭素数1〜10の非置換または置換の1価炭化水素基であり、Y1は2価の有機基であり、Y3は1価の有機基であり、mは1〜100の整数であり、そしてnは5〜2000の整数である。で表される構造を有する、前記[1]に記載の気体分離膜。
[3]前記式(1)〜式(3)中の1およびY2がアミノ基、ウレア基、ウレタン基およびチオエーテル基から選ばれた少なくとも1種の基である、前記[1]または[2]に記載の気体分離膜。
[4]前記アミノ基が下記式(4)
Figure 0006029332
式中、Z1はHまたは1価の有機基であり、プロピル側の結合手がSiと結合し、ヒドロキシプロピル側の結合手が酸素と結合する。で表される、前記[3]に記載の気体分離膜。
[5]前記部位(A)と前記部位(B)の割合が、部位(A)100質量部を基準として部位(B)が5〜250質量部であるものである、前記[1]〜[4]のいずれかに記載の気体分離膜。
[6]分子鎖両末端にシラノール基を有するオルガノポリシロキサン(C)とアルコキシシリル基で少なくとも片末端が末端封止されたポリエチレンオキシド(D)を重縮合反応して前記架橋ポリマーを得る工程、及び
得られた架橋ポリマーを用いて気体分離膜を製造する工程
を含む、前記[1]〜[5]のいずれかに記載の気体分離膜の製造方法
[7]前記分子鎖両末端にシラノール基を有するオルガノポリシロキサン(C)が下記式(5)
Figure 0006029332
式中、R1およびR2は、炭素数1〜10の非置換または置換の1価炭化水素基であり、そしてnは5〜2000の整数である。で表される化合物であり、かつ、前記アルコキシシリル基で少なくとも片末端が末端封止されたポリエチレンオキシド(D)が下記式(6)
Figure 0006029332
式中、R3はHまたは有機基であり、R4およびR5は水酸基アルコキシ基または有機基であり、Y1およびY2は2価の有機基であり、そしてmは1〜100の整数である。で表される化合物または下記式(7)
Figure 0006029332
式中、R3はHまたは有機基であり、R4およびR5は水酸基アルコキシ基または有機基であり、Y1は2価の有機基であり、Y3は1価の有機基であり、そしてmは1〜100の整数である。で表される化合物である、前記[6]に記載の方法
[8]前記式(6)中のY 1 およびY 2 ならびに前記式(7)中の 1 がアミノ基、ウレア基、ウレタン基およびチオエーテル基から選ばれた少なくとも1種の基である、前記[7]に記載の方法
[9]前記アミノ基が下記式(8):
Figure 0006029332
式中、Z1はHまたは1価の有機基であり、プロピル側の結合手がSiと結合し、ヒドロキシプロピル側の結合手が酸素と結合する。で表される、前記[8]に記載の方法[1] A gas separation membrane having at least a cross-linked polymer component, the gas is carbon dioxide, and crosslinked polymer, a repeating unit part (A) and ethylene oxide to repeating units of siloxane The following formula (1) having the site (B ):
Figure 0006029332
{Wherein R 1 and R 2 are each independently an unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, Y 1 is a divalent organic group, and m is an integer of 1 to 100. And n is an integer from 5 to 2000. } The gas separation membrane characterized by having a structure represented by these .
[2] The crosslinked polymer is represented by the following formula (2) :
Figure 0006029332
{In the formula, R 1 and R 2 are each independently an unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms; Y 1 and Y 2 are divalent organic groups; It is an integer of 100, and n is an integer of 5 to 2000. } Structure Zoma other represented by the following formula (3):
Figure 0006029332
{In the formula, R 1 and R 2 are each independently an unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, Y 1 is a divalent organic group, and Y 3 is a monovalent organic group. a machine group, m is an integer of 1 to 100, and n is an integer of 5 to 2,000. } The gas separation membrane according to [1], which has a structure represented by :
[3] the above formula (1) to (3) Y 1 and Y 2 are amino groups in a urea group, Ru least one group Der selected from urethane groups and thioether groups, the [1] or The gas separation membrane according to [2] .
[4] The amino group is lower following formula (4):
Figure 0006029332
{In the formula, Z 1 is H or a monovalent organic group, and the bond on the propyl side is bonded to Si and the bond on the hydroxypropyl side is bonded to oxygen. } The gas separation membrane according to [3], which is represented by :
[5] the proportion of the site (A) and the site (B) is intended site (B) is 5 to 250 parts by weight based on site (A) 100 parts by mass of the [1] to [ 4] . The gas separation membrane according to any one of [ 4] .
Step of obtaining the crosslinked polymer [6] The organopolysiloxane (C) alkoxysilyl polyethylene oxide at least one terminal has been end-capped with groups having both molecular chain terminals to silanol groups (D) to a polycondensation reaction, as well as
A step of producing a gas separation membrane using the obtained crosslinked polymer ,
The manufacturing method of the gas separation membrane in any one of said [1]-[5] containing .
[7] The organopolysiloxane (C) is lower following formula having a molecular chain silanol end groups (5):
Figure 0006029332
{ Wherein R 1 and R 2 are each an unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and n is an integer of 5 to 2000. A compound represented by}, and the alkoxy polyethylene oxide at least one terminal has been end-capped with silyl groups (D) is lower following formula (6):
Figure 0006029332
{ Wherein R 3 is H or an organic group, R 4 and R 5 are a hydroxyl group , an alkoxy group or an organic group, Y 1 and Y 2 are divalent organic groups, and m is 1 to 100 Is an integer. A compound represented by monomers other below following formula in} (7):
Figure 0006029332
{Wherein, R 3 is H or an organic group, R 4 and R 5 are a hydroxyl group, an alkoxy group or an organic group, Y 1 is a divalent organic group, Y 3 is a monovalent organic group And m is an integer from 1 to 100. } The method of the above- mentioned [6], which is a compound represented by
[8] at least one group Y 1 in the formula (6) Y 1 and Y 2 and the formula in (7) in was chosen amino group, a urea group, a urethane group and a thioether group, wherein The method according to [7] .
[9] The amino group is lower following formula (8):
Figure 0006029332
{In the formula, Z 1 is H or a monovalent organic group, and the bond on the propyl side is bonded to Si and the bond on the hydroxypropyl side is bonded to oxygen. } The method according to [8], which is represented by :

本発明の気体分離膜は、高い二酸化炭素透過係数を有し、かつ、二酸化炭素/窒素選択性に優れるものである。   The gas separation membrane of the present invention has a high carbon dioxide permeability coefficient and is excellent in carbon dioxide / nitrogen selectivity.

気体透過測定装置を説明した図である。It is a figure explaining the gas permeation measuring device.

以下、本発明の気体分離膜を詳細に説明する。
本発明の気体分離膜は、少なくとも架橋ポリマーを構成成分に有する気体分離膜であって、上記架橋ポリマーがシロキサンを繰り返し単位とする部位(A)とエチレンオキシドを繰り返し単位とする部位(B)を有することを特徴とする。
Hereinafter, the gas separation membrane of the present invention will be described in detail.
The gas separation membrane of the present invention is a gas separation membrane having at least a crosslinked polymer as a constituent component, wherein the crosslinked polymer has a site (A) having a siloxane as a repeating unit and a site (B) having an ethylene oxide as a repeating unit. It is characterized by that.

好ましくは、本発明の気体分離膜は下記一般式(1)で表される、オルガノポリシロキサンとポリエチレンオキシドがシロキサン結合を介して結合した構造を有する架橋ポリマーから構成される。二酸化炭素透過係数が高いオルガノポリシロキサンと二酸化炭素/窒素選択性に優れるポリエチレンオキシドを結合させることにより、高い透過性能の膜が得られる。

Figure 0006029332
(式中、R1およびR2は炭素数1〜10の非置換または置換の1価炭化水素基であり、Y1は2価の有機基であり、mは1〜100の整数であり、nは5〜2000の整数である。) Preferably, the gas separation membrane of the present invention is composed of a crosslinked polymer represented by the following general formula (1) and having a structure in which organopolysiloxane and polyethylene oxide are bonded via a siloxane bond. By combining an organopolysiloxane having a high carbon dioxide permeability coefficient and polyethylene oxide having excellent carbon dioxide / nitrogen selectivity, a membrane having high permeability can be obtained.
Figure 0006029332
(In the formula, R 1 and R 2 are unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon groups having 1 to 10 carbon atoms, Y 1 is a divalent organic group, m is an integer of 1 to 100, n is an integer of 5 to 2000.)

さらに好ましくは、前記シロキサンを繰り返し単位とする部位(A)とエチレンオキシドを繰り返し単位とする部位(B)を有する架橋ポリマーは下記式(2)で表される構造および/または下記式(3)で表される構造を有する。

Figure 0006029332
(式中、R1およびR2は各々独立に炭素数1〜10の非置換または置換の1価炭化水素基であり、Y1およびY2は2価の有機基であり、mは1〜100の整数であり、nは5〜2000の整数である。)
Figure 0006029332
(式中、R1およびR2は各々独立に炭素数1〜10の非置換または置換の1価炭化水素基であり、Y1は2価の有機基であり、Y3は1価の有機残基であり、mは1〜100の整数であり、nは5〜2000の整数である。)
二酸化炭素の選択性の観点から、上記式(3)で表される構造を主成分として有することが好ましい。上記式(3)で表される構造はエチレンオキシド鎖の片末端が残基であるため、膜にした際エチレンオキシド鎖の自由度が高いと推測される。自由度の高いエチレンオキシド鎖は二酸化炭素と容易に相互作用し、気体分離膜にした際の二酸化炭素の選択性が良好になるため好ましい。 More preferably, the crosslinked polymer having the site (A) having the repeating unit of siloxane and the site (B) having the repeating unit of ethylene oxide has the structure represented by the following formula (2) and / or the following formula (3). It has the structure represented.
Figure 0006029332
Wherein R 1 and R 2 are each independently an unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, Y 1 and Y 2 are divalent organic groups, and m is 1 to (It is an integer of 100, and n is an integer of 5 to 2000.)
Figure 0006029332
Wherein R 1 and R 2 are each independently an unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, Y 1 is a divalent organic group, and Y 3 is a monovalent organic group. A residue, m is an integer from 1 to 100, and n is an integer from 5 to 2000.)
From the viewpoint of the selectivity of carbon dioxide, it is preferable to have the structure represented by the above formula (3) as a main component. In the structure represented by the above formula (3), since one end of the ethylene oxide chain is a residue, it is presumed that the degree of freedom of the ethylene oxide chain is high when formed into a film. An ethylene oxide chain having a high degree of freedom is preferable because it easily interacts with carbon dioxide, and the selectivity of carbon dioxide is improved when a gas separation membrane is formed.

本発明の気体分離膜をより詳細に説明するために、気体分離膜を構成する上記架橋ポリマーの製造方法を先ず説明する。しかし、この製造方法に限定されるものではなく、上記構造の架橋ポリマーが得られれば、どのような製造方法でもよい。   In order to describe the gas separation membrane of the present invention in more detail, first, a method for producing the crosslinked polymer constituting the gas separation membrane will be described. However, it is not limited to this production method, and any production method may be used as long as a crosslinked polymer having the above structure is obtained.

本発明における架橋ポリマーは、分子鎖両末端にシラノール基を有するオルガノポリシロキサン(C)とアルコキシシリル基で少なくとも片末端が末端封止されたポリエチレンオキシド(D)を重縮合反応して得られる。
分子鎖両末端にシラノール基を有するオルガノポリシロキサン(C)は下記式(5)で表される化合物であることが好ましい。

Figure 0006029332
(式中、R1およびR2は、炭素数1〜10の非置換または置換の1価炭化水素基であり、nは5〜2000の整数である。) The crosslinked polymer in the present invention is obtained by polycondensation reaction between an organopolysiloxane (C) having silanol groups at both ends of a molecular chain and polyethylene oxide (D) having at least one end blocked with an alkoxysilyl group.
The organopolysiloxane (C) having silanol groups at both ends of the molecular chain is preferably a compound represented by the following formula (5).
Figure 0006029332
(In the formula, R 1 and R 2 are each an unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and n is an integer of 5 to 2000.)

上記式(5)で表される化合物中、R1およびR2は、炭素数1〜10の非置換または置換の1価の炭化水素基である。R1およびR2の具体的な例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、オクチル基などのアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基などのシクロアルキル基;ビニル基、アリル基、ヘキセニル基などのアルケニル基;フェニル基、トリル基などのアリール基;クロロメチル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基などのハロゲン置換アルキル基が挙げられる。気体透過性の観点から、R1およびR2がメチル基であることが好ましい。R1とR2は同一の基でも異種の基であっても良い。
上記式(5)で表される化合物中、nは5〜2000の整数を表す。nが5〜2000の整数の場合、気体分離膜とした際の二酸化炭素の透過性や選択性に顕著な効果を奏するので好ましい。
In the compound represented by the above formula (5), R 1 and R 2 are an unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. Specific examples of R 1 and R 2 include methyl groups, ethyl groups, propyl groups, butyl groups, octyl groups and other alkyl groups; cyclopentyl groups, cyclohexyl groups and other cycloalkyl groups; vinyl groups, allyl groups, hexenyls. An alkenyl group such as a group; an aryl group such as a phenyl group and a tolyl group; and a halogen-substituted alkyl group such as a chloromethyl group and a 3,3,3-trifluoropropyl group. From the viewpoint of gas permeability, R 1 and R 2 are preferably methyl groups. R 1 and R 2 may be the same group or different groups.
In the compound represented by the above formula (5), n represents an integer of 5 to 2000. It is preferable that n is an integer of 5 to 2,000 because a remarkable effect is exerted on carbon dioxide permeability and selectivity when the gas separation membrane is used.

(C)成分のオルガノポリシロキサンの具体例としては、例えばジメチルポリシロキサン、メチルエチルポリシロキサン、メチルオクチルポリシロキサン、メチルビニルポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサン、メチル(3,3,3−トリフルオロプロピル)ポリシロキサン、ジメチルシロキサンとメチルフェニルシロキサンの共重合体、ジメチルシロキサンとメチル(3,3,3−トリフルオロプロピル)シロキサンの共重合体が挙げられる。本発明ではこれらを単独で、あるいは2種類もしくはそれ以上の混合物として使用してもよい。   Specific examples of the organopolysiloxane of component (C) include dimethylpolysiloxane, methylethylpolysiloxane, methyloctylpolysiloxane, methylvinylpolysiloxane, methylphenylpolysiloxane, and methyl (3,3,3-trifluoropropyl). ) Polysiloxane, a copolymer of dimethylsiloxane and methylphenylsiloxane, and a copolymer of dimethylsiloxane and methyl (3,3,3-trifluoropropyl) siloxane. In the present invention, these may be used alone or as a mixture of two or more.

アルコキシシリル基で少なくとも片末端が末端封止されたポリエチレンオキシド(D)は下記式(6)および/または(7)で表される化合物であることが好ましい。

Figure 0006029332
(式中、R3はHまたは有機基であり、R4およびR5は水酸基またはアルコキシ基または有機基であり、Y1およびY2は2価の有機基であり、mは1〜100の整数である。)
Figure 0006029332
(式中、R3はHまたは有機基であり、R4およびR5は水酸基またはアルコキシ基または有機基であり、Y1は2価の有機基であり、Y3は1価の有機残基であり、mは1〜100の整数である。) The polyethylene oxide (D) having at least one end capped with an alkoxysilyl group is preferably a compound represented by the following formula (6) and / or (7).
Figure 0006029332
(Wherein R 3 is H or an organic group, R 4 and R 5 are a hydroxyl group, an alkoxy group or an organic group, Y 1 and Y 2 are divalent organic groups, and m is 1 to 100. (It is an integer.)
Figure 0006029332
Wherein R 3 is H or an organic group, R 4 and R 5 are a hydroxyl group, an alkoxy group or an organic group, Y 1 is a divalent organic group, and Y 3 is a monovalent organic residue. And m is an integer from 1 to 100.)

特に好ましくは、気体分離膜とした際の二酸化炭素の選択性の観点から、(D)成分は上記式(7)で表される化合物を主成分として有することである。上記式(7)で表される化合物はエチレンオキシド鎖の片末端が残基であるため、膜にした際エチレンオキシド鎖の自由度が高いと推測される。自由度の高いエチレンオキシド鎖は二酸化炭素と容易に相互作用し、気体分離膜にした際の二酸化炭素の選択性が良好になるため好ましい。   Particularly preferably, from the viewpoint of the selectivity of carbon dioxide when used as a gas separation membrane, the component (D) has a compound represented by the above formula (7) as a main component. In the compound represented by the above formula (7), since one end of the ethylene oxide chain is a residue, it is presumed that the degree of freedom of the ethylene oxide chain is high when formed into a film. An ethylene oxide chain having a high degree of freedom is preferable because it easily interacts with carbon dioxide, and the selectivity of carbon dioxide is improved when a gas separation membrane is formed.

上記式(6)、(7)で表される化合物中、R3の具体例としては、Hや、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、オクチル基、エトキシメチル基などのアルキル基が挙げられる。重縮合反応の反応性の観点から、H、メチル基、エチル基が好ましい。
上記式(6)、(7)で表される化合物中、R4およびR5の具体例としては、水酸基、メトキシ基、エトキシ基などのアルコキシ基、メチル基、エチル基、プロピル基などのアルキル基が挙げられる。重縮合反応の際の反応性の観点から水酸基、メトキシ基、エトキシ基が好ましい。R4とR5は同一の基でも異種の基であっても良い。
In the compounds represented by the above formulas (6) and (7), specific examples of R 3 include H and alkyl groups such as methyl, ethyl, propyl, butyl, octyl and ethoxymethyl groups. Can be mentioned. From the viewpoint of the reactivity of the polycondensation reaction, H, a methyl group, and an ethyl group are preferable.
Specific examples of R 4 and R 5 in the compounds represented by the above formulas (6) and (7) include alkoxy groups such as hydroxyl group, methoxy group and ethoxy group, alkyl groups such as methyl group, ethyl group and propyl group. Groups. From the viewpoint of reactivity during the polycondensation reaction, a hydroxyl group, a methoxy group, and an ethoxy group are preferable. R 4 and R 5 may be the same group or different groups.

上記式(6)、(7)で表される化合物中、エチレンオキシド繰り返し単位の長さを表すmは5〜100の整数である。mは、5以上が気体分離膜とした際に二酸化炭素の透過選択性が高くなるので好ましい。一方、mは100以下が膜の強度や耐熱性が高く維持されるので好ましい。即ち、mが5〜100の整数であると二酸化炭素の透過選択性と膜強度および耐熱性との双方を満足できる。   In the compounds represented by the above formulas (6) and (7), m representing the length of the ethylene oxide repeating unit is an integer of 5 to 100. m is preferable because when 5 or more is a gas separation membrane, the carbon dioxide permeation selectivity becomes high. On the other hand, m is preferably 100 or less because the strength and heat resistance of the film are kept high. That is, when m is an integer of 5 to 100, both carbon dioxide permeation selectivity, membrane strength and heat resistance can be satisfied.

上記式(6)、(7)で表される化合物は、両末端に反応性基を持つポリエチレングリコール(E)と反応性基を持つアルコキシシラン(F)を反応させて得られる。
上記式(6)、(7)で表される化合物中、Y1およびY2はアミノ基、ウレア基、ウレタン基およびチオエーテル基から選ばれた少なくとも1種の基を有することが好ましい。これらY1およびY2は(E)成分と(F)成分の反応からくる連結基である。
The compounds represented by the above formulas (6) and (7) are obtained by reacting polyethylene glycol (E) having a reactive group at both ends with alkoxysilane (F) having a reactive group.
In the compounds represented by the above formulas (6) and (7), Y 1 and Y 2 preferably have at least one group selected from an amino group, a urea group, a urethane group and a thioether group. Y 1 and Y 2 are linking groups resulting from the reaction of the components (E) and (F).

上記式(6)、(7)で表される化合物中、Y1およびY2がアミノ基を有する化合物を合成する反応例としては例えば、(E)成分としてポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、(F)成分として3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−(2−アミノエチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン、3−(2−アミノエチルアミノ)プロピルトリエトキシシラン、3−(2−アミノエチルアミノ)プロピルジメトキシメチルシラン、トリメトキシ(3−(フェニルアミノ)プロピル)シランから選ばれる化合物、の組み合わせが挙げられる。 Examples of reactions for synthesizing compounds in which Y 1 and Y 2 have an amino group among the compounds represented by the above formulas (6) and (7) include, for example, polyethylene glycol diglycidyl ether as component (E), (F) As components, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3- (2-aminoethylamino) propyltrimethoxysilane, 3- (2-aminoethylamino) propyltriethoxysilane, 3- (2 A combination of a compound selected from -aminoethylamino) propyldimethoxymethylsilane and trimethoxy (3- (phenylamino) propyl) silane.

上記式(6)、(7)で表される化合物中、Y1およびY2がウレア基を有する化合物を合成する反応例としては例えば、(E)成分としてポリ(エチレングリコール)ビス(3−アミノプロピル)末端、(F)成分として3−(トリエトキシシリル)プロピルイソシアナート、3−(トリメトキシシリル)プロピルイソシアナートから選ばれる化合物、の組み合わせが挙げられる。 Examples of reactions for synthesizing compounds in which Y 1 and Y 2 have a urea group among the compounds represented by the above formulas (6) and (7) include, for example, poly (ethylene glycol) bis (3- (Aminopropyl) terminal and (F) component may be a combination of 3- (triethoxysilyl) propyl isocyanate and a compound selected from 3- (trimethoxysilyl) propyl isocyanate.

上記式(6)、(7)で表される化合物中、Y1およびY2がウレタン基を有する化合物を合成する反応例としては例えば、(E)成分としてポリ(エチレングリコール)、(F)成分として3−(トリエトキシシリル)プロピルイソシアナート、3−(トリメトキシシリル)プロピルイソシアナートから選ばれる化合物の組み合わせ、(E)成分としてポリ(エチレングリコール)ビス(クロロホルメート)、(F)成分として3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−(2−アミノエチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン、3−(2−アミノエチルアミノ)プロピルトリエトキシシラン、3−(2−アミノエチルアミノ)プロピルジメトキシメチルシラン、トリメトキシ(3−(フェニルアミノ)プロピル)シランから選ばれる化合物の組み合が挙げられる。 Examples of reactions for synthesizing compounds in which Y 1 and Y 2 have a urethane group among the compounds represented by the above formulas (6) and (7) include, for example, poly (ethylene glycol), (F) as component (E) A combination of compounds selected from 3- (triethoxysilyl) propyl isocyanate and 3- (trimethoxysilyl) propyl isocyanate as the component, (E) poly (ethylene glycol) bis (chloroformate), (F) As components, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3- (2-aminoethylamino) propyltrimethoxysilane, 3- (2-aminoethylamino) propyltriethoxysilane, 3- (2 -Aminoethylamino) propyldimethoxymethylsilane, trimethoxy (3- (phenylamino) Propyl) union of the compounds selected from the silane.

上記式(6)、(7)で表される化合物中、Y1およびY2がチオエーテル基を有する化合物を合成する反応例としては例えば、(E)成分としてポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジビニルエーテル、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレートから選ばれる化合物、(F)成分として3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシランから選ばれる化合物の組み合わせ、(E)成分としてポリエチレングリコールジチオール、(F)成分としてビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シランから選ばれる化合物の組み合わせが挙げられる。 Examples of the reaction for synthesizing a compound in which Y 1 and Y 2 have a thioether group among the compounds represented by the above formulas (6) and (7) include, for example, polyethylene glycol diglycidyl ether, polyethylene glycol diester as component (E). Compound selected from vinyl ether, polyethylene glycol diacrylate, polyethylene glycol dimethacrylate, combination of compounds selected from 3-mercaptopropyltrimethoxysilane and 3-mercaptopropyltriethoxysilane as component (F), polyethylene glycol as component (E) Examples of the dithiol and (F) component include a combination of compounds selected from vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, and vinyltris (2-methoxyethoxy) silane.

上記式(6)、(7)で表される化合物は、(E)成分と(F)成分の配合比によって作り分けることができる。(E)成分の反応性基の反応点のモル数に対し(F)成分の反応性基の反応点のモル数が2倍以上存在すると上記式(6)で表される両末端にアルコキシシランを有する化合物が主成分として得られる。(F)成分の反応性基の反応点のモル数に対し(E)成分の反応性基の反応点のモル数が2倍以上存在すると上記式(7)で表される片末端にアルコキシシランを有する化合物が主成分として得られる。例えば、(E)成分として反応点が2つであるポリエチレングリコールジグリシジルエーテルを1モル、(F)成分として反応点が2つであるアミノ基を有する3−アミノプロピルトリメトキシシランを2モル用いた場合、上記式(6)で表される化合物が主成分として得られる。一方、(E)成分として反応点が2つであるポリエチレングリコールジグリシジルエーテルを2モル、(F)成分として反応点が2つであるアミノ基を有する3−アミノプロピルトリメトキシシランを1モル用いた場合、上記式(7)で表される化合物が主成分として得られる。   The compounds represented by the above formulas (6) and (7) can be prepared depending on the blending ratio of the (E) component and the (F) component. (E) When the number of moles of the reactive group of the reactive group of the component (F) is more than twice the number of moles of the reactive group of the reactive group of the component (E), alkoxysilane is present at both ends represented by the above formula (6). Is obtained as a main component. When the number of moles of the reactive group of the reactive group of the component (E) is more than twice the number of moles of the reactive group of the reactive group of the component (F), alkoxysilane is present at one end represented by the above formula (7). Is obtained as a main component. For example, 1 mol of polyethylene glycol diglycidyl ether having 2 reactive sites as component (E) and 2 mol of 3-aminopropyltrimethoxysilane having an amino group having 2 reactive sites as component (F) In such a case, the compound represented by the above formula (6) is obtained as a main component. On the other hand, 2 moles of polyethylene glycol diglycidyl ether having 2 reactive sites as component (E) and 1 mole of 3-aminopropyltrimethoxysilane having an amino group having 2 reactive sites as component (F) In such a case, the compound represented by the above formula (7) is obtained as the main component.

上記式(7)で表される化合物中、Y3は1価の有機残基である。これは、(E)成分が(F)成分と反応した際の有機残基である。気体分離膜にした際、Y3は1価の有機残基であるためエチレンオキシド鎖が片末端のみポリマー鎖に固定されており、エチレンオキシド鎖は高い自由度を持つと推測される。自由度の高いエチレンオキシド鎖は二酸化炭素と容易に相互作用し、膜にした際の二酸化炭素の選択性が良好になるため好ましい。 In the compound represented by the above formula (7), Y 3 is a monovalent organic residue. This is an organic residue when the (E) component reacts with the (F) component. When the gas separation membrane is used, Y 3 is a monovalent organic residue, so that the ethylene oxide chain is fixed to the polymer chain only at one end, and it is assumed that the ethylene oxide chain has a high degree of freedom. An ethylene oxide chain having a high degree of freedom is preferable because it easily interacts with carbon dioxide and improves the selectivity of carbon dioxide when formed into a membrane.

上記式(6)、(7)で表される化合物中、Y1およびY2は下記式(8)で表される構造が好ましい。Y1およびY2が下記式(8)で表される化合物は、Y1およびY2に二酸化炭素と親和性の高いアミノ基と水酸基を有しており、気体分離膜にした際の二酸化炭素の選択性が良好なため好ましい。

Figure 0006029332
(式中、Z1はHまたは1価の有機基であり、プロピル側の結合手がSiと結合し、ヒドロキシプロピル側の結合手が酸素と結合する。)
(E)成分として反応性基がエポキシ基の化合物、(F)成分として反応性基が3−アミノプロピル基の化合物を用いた場合、Y1およびY2が上記一般式(8)で表される化合物を合成できる。 In the compounds represented by the above formulas (6) and (7), Y 1 and Y 2 preferably have a structure represented by the following formula (8). The compound in which Y 1 and Y 2 are represented by the following formula (8) has an amino group and a hydroxyl group having high affinity for carbon dioxide in Y 1 and Y 2, and carbon dioxide when used as a gas separation membrane. This is preferable because of good selectivity.
Figure 0006029332
(In the formula, Z 1 is H or a monovalent organic group, and the bond on the propyl side is bonded to Si, and the bond on the hydroxypropyl side is bonded to oxygen.)
When a compound having a reactive group as an epoxy group is used as the component (E) and a compound having a 3-aminopropyl group as the reactive group is used as the component (F), Y 1 and Y 2 are represented by the general formula (8). Can be synthesized.

上記式(8)中、Z1は1価の有機基である。気体分離膜にした際の二酸化炭素の選択性の観点から、Z1は二酸化炭素と親和性の高いエチレンオキシド鎖を有することが好ましい。例えば、(E)成分として反応点が2つであるポリエチレングリコールジグリシジルエーテルを2モル、(F)成分として反応点が2つであるアミノ基を有する3−アミノプロピルトリメトキシシランを1モル用いた場合、Z1にエチレンオキシド鎖を有する化合物が得られる。 In the above formula (8), Z 1 is a monovalent organic group. From the viewpoint of carbon dioxide selectivity when using a gas separation membrane, Z 1 preferably has an ethylene oxide chain having a high affinity for carbon dioxide. For example, 2 moles of polyethylene glycol diglycidyl ether having 2 reactive sites as component (E) and 1 mole of 3-aminopropyltrimethoxysilane having an amino group having 2 reactive sites as component (F) If so, a compound having an ethylene oxide chain at Z 1 is obtained.

上記式(6)、(7)で表される化合物を合成する際、(E)成分と(F)成分の配合比率によっては、上記式(6)、(7)で表される化合物と、未反応の(E)成分および/または未反応の(F)成分、の混合物として得られる場合がある。その場合、上記式(6)、(7)で示される化合物を精製せず、混合物を用いて気体分離膜を作成してもよい。例えば、(E)成分を(F)成分に比べ過剰に配合して上記化合物を合成した場合、上記式(6)、(7)で表される化合物と未反応の(E)成分との混合物を用いて気体分離膜を作成できる。この場合、膜中に未反応の(E)成分のエチレンオキシド鎖が存在する。未反応の(E)成分は液体として存在しており、未反応の(E)成分のエチレンオキシド鎖の自由度は高く二酸化炭素と容易に相互作用するため、二酸化炭素の選択性が向上する。   When synthesizing the compounds represented by the above formulas (6) and (7), depending on the blending ratio of the (E) component and the (F) component, the compounds represented by the above formulas (6) and (7), It may be obtained as a mixture of unreacted (E) component and / or unreacted (F) component. In that case, you may create a gas separation membrane using a mixture, without refine | purifying the compound shown by said Formula (6), (7). For example, when the compound is synthesized by adding the component (E) in excess of the component (F), a mixture of the compound represented by the above formulas (6) and (7) and the unreacted component (E). Can be used to make a gas separation membrane. In this case, an unreacted (E) component ethylene oxide chain is present in the film. The unreacted (E) component exists as a liquid, and the degree of freedom of the ethylene oxide chain of the unreacted (E) component is high and easily interacts with carbon dioxide, so that the selectivity of carbon dioxide is improved.

上記(D)成分として最も好ましくは、(E)成分として両末端にグリシジル基を有するポリエチレンオキシドと、(F)成分として3−アミノプロピルトリメトキシシランおよび/または3−アミノプロピルトリエトキシシランの組み合わせで合成した化合物である。両者の反応比率は、グリシジル基1モルに対しアミノ基を1モル反応させることが目安であるが、グリシジル基1モルに対し、アミノ基を0.8〜1.2モルの範囲で反応させることができる。反応は反応温度0〜150℃、好ましくは20〜100℃の範囲で、0.5〜100時間、好ましくは2〜50時間、さらに好ましくは2〜10時間の範囲で行われる。   The component (D) is most preferably a combination of polyethylene oxide having glycidyl groups at both ends as the component (E) and 3-aminopropyltrimethoxysilane and / or 3-aminopropyltriethoxysilane as the component (F). This is a compound synthesized by The reaction ratio between the two is a standard in which 1 mol of amino group is reacted with 1 mol of glycidyl group, but with 1 mol of glycidyl group, the amino group is reacted in the range of 0.8 to 1.2 mol. Can do. The reaction is carried out at a reaction temperature of 0 to 150 ° C., preferably 20 to 100 ° C., for 0.5 to 100 hours, preferably 2 to 50 hours, more preferably 2 to 10 hours.

上記反応は無溶媒で行える他、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノールなどのアルコール系溶媒;テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテルなどのエーテル系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン系溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドンなどの非プロトン系極性溶媒;ジクロロメタン、クロロホルムなどのハロゲン系溶媒;トルエン、キシレンなどの芳香族系溶媒から選ばれる1種または2種以上を混合して使用することができる。   The above reaction can be performed without a solvent, and alcohol solvents such as methanol, ethanol, isopropanol, and butanol; tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, Ether solvents such as ethylene glycol diethyl ether; ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone; aprotic polar solvents such as dimethylformamide, dimethylacetamide and N-methylpyrrolidone; halogen solvents such as dichloromethane and chloroform; One or two or more selected from aromatic solvents such as toluene and xylene can be mixed and used.

上記反応には触媒を用いても良い。触媒の具体例としては、1,8−ジアザ−ビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン、トリエチレンジアミン、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、2−(ジメチルアミノメチル)フェノール、ジメチルベンジルアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、N−メチルモルホリン、テトラメチルプロピレンジアミン、テトラメチルヘキサメチレンジアミン、ペンタメチルジエチレントリアミンなどの三級アミンおよびそれらの塩;トリブチルホスフィン、メチルジフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリス(ジメトキシフェニル)ホスフィンなどの有機ホスフィン化合物が挙げられる。   A catalyst may be used for the reaction. Specific examples of the catalyst include 1,8-diaza-bicyclo [5.4.0] -7-undecene, triethylenediamine, 2,4,6-tris (dimethylaminomethyl) phenol, and 2- (dimethylaminomethyl). Tertiary amines such as phenol, dimethylbenzylamine, dimethylcyclohexylamine, triethanolamine, dimethylaminoethanol, N-methylmorpholine, tetramethylpropylenediamine, tetramethylhexamethylenediamine, pentamethyldiethylenetriamine and their salts; Examples include organic phosphine compounds such as methyldiphenylphosphine, triphenylphosphine, and tris (dimethoxyphenyl) phosphine.

以上述べた両末端にグリシジル基を有するポリエチレンオキシドと、3−アミノプロピルトリメトキシシランおよび/または3−アミノプロピルトリエトキシシランの付加反応は核磁気共鳴分析法(1H−NMR法)やフーリエ変換赤外分光分析法(FT−IR法)などの分析手法により追跡することができる。 The addition reaction of polyethylene oxide having glycidyl groups at both ends and 3-aminopropyltrimethoxysilane and / or 3-aminopropyltriethoxysilane described above is performed by nuclear magnetic resonance analysis ( 1 H-NMR method) or Fourier transform. It can be traced by an analytical method such as infrared spectroscopy (FT-IR method).

以上の架橋ポリマーの製造方法を踏まえて、本発明の気体分離膜について説明する。
上記式(1)、(2)、(3)で表される化合物中、R1およびR2は、炭素数1〜10の非置換または置換の1価の炭化水素基である。R1、R2の具体的な例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、オクチル基などのアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基などのシクロアルキル基;ビニル基、アリル基、ヘキセニル基などのアルケニル基;フェニル基、トリル基などのアリール基;クロロメチル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基などのハロゲン置換アルキル基が挙げられる。気体透過性の観点から、R1およびR2がメチル基であることが好ましい。R1とR2は同一の基でも異種の基であっても良い。
The gas separation membrane of the present invention will be described based on the above-described method for producing a crosslinked polymer.
In the compounds represented by the above formulas (1), (2), and (3), R 1 and R 2 are unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon groups having 1 to 10 carbon atoms. Specific examples of R 1 and R 2 include methyl groups, ethyl groups, propyl groups, butyl groups, octyl groups and other alkyl groups; cyclopentyl groups, cyclohexyl groups and other cycloalkyl groups; vinyl groups, allyl groups, hexenyls. An alkenyl group such as a group; an aryl group such as a phenyl group and a tolyl group; and a halogen-substituted alkyl group such as a chloromethyl group and a 3,3,3-trifluoropropyl group. From the viewpoint of gas permeability, R 1 and R 2 are preferably methyl groups. R 1 and R 2 may be the same group or different groups.

上記式(1)、(2)、(3)で表される化合物中、nは5〜2000の整数を表す。nが5〜2000の整数の場合、気体分離膜とした際の二酸化炭素の透過性や選択性に顕著な効果を奏するので好ましい。   In the compounds represented by the above formulas (1), (2) and (3), n represents an integer of 5 to 2000. It is preferable that n is an integer of 5 to 2,000 because a remarkable effect is exerted on carbon dioxide permeability and selectivity when the gas separation membrane is used.

上記式(1)、(2)、(3)で表される化合物中、エチレンオキシド繰り返し単位の長さを表すmは、5〜100の整数である。mは5以上の方が気体分離膜とした際に二酸化炭素の透過選択性が高くなるので好ましい。一方、mは100以下の方が気体分離膜の強度や耐熱性が高く維持されるので好ましい。即ち、mが5〜100であると二酸化炭素の透過選択性と膜強度および耐熱性との双方を満足できる。   In the compounds represented by the above formulas (1), (2) and (3), m representing the length of the ethylene oxide repeating unit is an integer of 5 to 100. When m is 5 or more, the permeation selectivity of carbon dioxide is increased when a gas separation membrane is used. On the other hand, m is preferably 100 or less because the strength and heat resistance of the gas separation membrane are kept high. That is, when m is 5 to 100, both carbon dioxide permeation selectivity, membrane strength, and heat resistance can be satisfied.

上記式(1)、(2)、(3)で表される化合物中、Y1およびY2はアミノ基、ウレア基、ウレタン基、チオエーテル基から選ばれた連結基を有することが好ましい。これらの連結基は(D)成分を合成するために用いた(E)成分と(F)成分を連結するための連結基である。つまり、Y1およびY2は、(E)成分の反応性基と(F)成分の反応性基の組み合わせによって形成される。 In the compounds represented by the above formulas (1), (2) and (3), Y 1 and Y 2 preferably have a linking group selected from an amino group, a urea group, a urethane group and a thioether group. These linking groups are linking groups for linking the (E) component and the (F) component used to synthesize the (D) component. That is, Y 1 and Y 2 are formed by a combination of the reactive group of the component (E) and the reactive group of the component (F).

上記アミノ基を有するY1およびY2の具体的な例としては、下記に表される構造を有する連結基が挙げられる。

Figure 0006029332
(上記式中、R6およびR7は各々独立にHまたは1価の有機基であり、プロピル側の結合手がSiと結合し、ヒドロキシプロピル側の結合手が酸素と結合する。) Specific examples of Y 1 and Y 2 having the amino group include linking groups having the structure shown below.
Figure 0006029332
(In the above formula, R 6 and R 7 are each independently H or a monovalent organic group, and the bond on the propyl side is bonded to Si and the bond on the hydroxypropyl side is bonded to oxygen.)

上記ウレア基を有するY1およびY2の具体的な例としては、下記に表される構造を有する連結基が挙げられる。

Figure 0006029332
(R6およびR7は各々独立にHまたは1価の有機基である) Specific examples of Y 1 and Y 2 having the urea group include linking groups having the structure shown below.
Figure 0006029332
(R 6 and R 7 are each independently H or a monovalent organic group)

上記ウレタン基を有するY1およびY2の具体的な例としては、下記に表される構造を有する連結基が挙げられる。

Figure 0006029332
(上記式中、R6およびR7は各々独立にHまたは1価の有機基であり、プロピル側の結合手がSiと結合し、カルボニル側の結合手が酸素と結合する。) Specific examples of Y 1 and Y 2 having the urethane group include linking groups having the structure shown below.
Figure 0006029332
(In the above formula, R 6 and R 7 are each independently H or a monovalent organic group, and the bond on the propyl side is bonded to Si and the bond on the carbonyl side is bonded to oxygen.)

上記チオエーテル基を有するY1およびY2の具体的な例としては、下記に表される構造を有する連結基が挙げられる。

Figure 0006029332
(上記式中、プロピル側の結合手がSiと結合し、ヒドロキシプロピル側の結合手が酸素と結合する。)
Figure 0006029332
(上記式中プロピル側の結合手がSiと結合し、エチル側の結合手が酸素と結合する。)
Figure 0006029332
Specific examples of Y 1 and Y 2 having the thioether group include linking groups having the structure shown below.
Figure 0006029332
(In the above formula, the bond on the propyl side is bonded to Si, and the bond on the hydroxypropyl side is bonded to oxygen.)
Figure 0006029332
(In the above formula, the bond on the propyl side is bonded to Si, and the bond on the ethyl side is bonded to oxygen.)
Figure 0006029332

上記式(1)、(2)、(3)で表される化合物中、Y1およびY2は下記一般式(4)で表される構造が好ましい。

Figure 0006029332
(式中、Z1はHまたは1価の有機基であり、プロピル側の結合手がSiと結合し、ヒドロキシプロピル側の結合手が酸素と結合する)
上記一般式(4)で表される構造は架橋ポリマーを得る際に用いる(D)成分を合成する際の連結基である。つまり、(E)成分と(F)成分を連結するための連結基である。例えば、(E)成分として反応性基がエポキシ基の化合物、(F)成分として反応性基が3−アミノプロピル基の化合物を用いた場合、Y1およびY2が上記一般式(4)で表される化合物を合成できる。Y1およびY2が上記一般式(4)で表されると、Y1およびY2に二酸化炭素と親和性の高いアミノ基と水酸基を有し、気体分離膜にした際の二酸化炭素の選択性が良好になるため好ましい。 In the compounds represented by the above formulas (1), (2) and (3), Y 1 and Y 2 preferably have a structure represented by the following general formula (4).
Figure 0006029332
(In the formula, Z 1 is H or a monovalent organic group, and the bond on the propyl side is bonded to Si, and the bond on the hydroxypropyl side is bonded to oxygen)
The structure represented by the general formula (4) is a linking group for synthesizing the component (D) used for obtaining a crosslinked polymer. That is, it is a linking group for linking the (E) component and the (F) component. For example, when a compound having a reactive group as an epoxy group is used as the component (E) and a compound having a 3-aminopropyl group as the reactive group is used as the component (F), Y 1 and Y 2 are represented by the general formula (4). The compounds represented can be synthesized. When Y 1 and Y 2 are represented by the above general formula (4), selection of carbon dioxide when Y 1 and Y 2 have an amino group and a hydroxyl group having high affinity with carbon dioxide to form a gas separation membrane This is preferable because the property is improved.

上記式(4)中、Z1は1価の有機基である。Z1は,気体分離膜にした際の二酸化炭素の選択性の観点から、Z1は二酸化炭素と親和性の高いエチレンオキシド鎖を有することが好ましい。例えば、上記Z1基は(D)成分を合成する際に、(E)成分として反応点が2つであるポリエチレングリコールジグリシジルエーテルを2モル、(F)成分として反応点が2つであるアミノ基を有する3−アミノプロピルトリメトキシシランを1モル用いた場合、Z1にエチレンオキシド鎖を有する化合物が得られる。 In the above formula (4), Z 1 is a monovalent organic group. Z 1 is, in terms of carbon dioxide selectivity when it is used for a gas separation membrane, Z 1 preferably has a high ethylene oxide chains of carbon dioxide and affinity. For example, when synthesizing the component (D), the Z 1 group has 2 moles of polyethylene glycol diglycidyl ether having two reactive sites as the component (E) and two reactive sites as the component (F). When 1 mol of 3-aminopropyltrimethoxysilane having an amino group is used, a compound having an ethylene oxide chain at Z 1 is obtained.

上記式(3)中、Y3は1価の有機残基である。具体的には、水酸基、エポキシ基、アミノ基、イソシアネート基、アクリル基、メタクリル基、ビニル基、チオール基、カルボニル基を有する有機残基が挙げられる。上記有機残基は(D)成分を合成する際に、(E)成分が(F)成分と反応した際の有機残基である。気体分離膜にした際、Y3は1価の有機残基であるため、エチレンオキシド鎖は片末端のみポリマー鎖に固定されている。よって、エチレンオキシド鎖は高い自由度を持つと推測される。自由度の高いエチレンオキシド鎖は二酸化炭素と容易に相互作用し、膜にした際の二酸化炭素の選択性が良好になるため好ましい。 In the above formula (3), Y 3 is a monovalent organic residue. Specific examples include organic residues having a hydroxyl group, an epoxy group, an amino group, an isocyanate group, an acrylic group, a methacryl group, a vinyl group, a thiol group, or a carbonyl group. The organic residue is an organic residue when the component (E) reacts with the component (F) when the component (D) is synthesized. When Y 3 is a gas separation membrane, since Y 3 is a monovalent organic residue, only one end of the ethylene oxide chain is fixed to the polymer chain. Therefore, it is estimated that the ethylene oxide chain has a high degree of freedom. An ethylene oxide chain having a high degree of freedom is preferable because it easily interacts with carbon dioxide and improves the selectivity of carbon dioxide when formed into a membrane.

本発明の気体分離膜においては、部位(A)と部位(B)の割合が、部位(A)100質量部を基準として部位(B)が5〜250質量部、より好ましくは10〜200質量部、更に好ましくは10〜150質量部となる範囲である。部位(A)に対して部位(B)が多過ぎると、得られる膜は相分離を起こし、気体分離膜として適さない。   In the gas separation membrane of the present invention, the ratio of the part (A) and the part (B) is 5 to 250 parts by mass, more preferably 10 to 200 parts by mass, with the part (B) as a reference based on 100 parts by mass of the part (A). Parts, more preferably in the range of 10 to 150 parts by mass. If there are too many sites (B) relative to sites (A), the resulting membrane undergoes phase separation and is not suitable as a gas separation membrane.

本発明の気体分離膜は、前記(C)成分と前記(D)成分を重縮合して製造できる。好ましくは、気体分離膜にした際の二酸化炭素の透過性と選択性の観点から、(C)成分が上記一般式(5)で表される化合物、(D)成分が上記一般式(6)で表される化合物および/または下記一般式(7)で表される化合物である。   The gas separation membrane of the present invention can be produced by polycondensation of the component (C) and the component (D). Preferably, from the viewpoint of carbon dioxide permeability and selectivity when a gas separation membrane is used, the component (C) is a compound represented by the general formula (5), and the component (D) is the general formula (6). And / or a compound represented by the following general formula (7).

(C)成分と(D)成分の反応方法は特に制限はないが、(C)成分と(D)成分を混合した後、空気中の湿度で加水分解縮合させる方法、(D)成分と水を予め反応させ、両末端のアルコキシシリル基をシラノール基に加水分解した後に(C)成分と縮合させる方法などが挙げられる。   The reaction method of the component (C) and the component (D) is not particularly limited, but the method of mixing the component (C) and the component (D) and then hydrolyzing and condensing the component with the humidity in the air, the component (D) and the water. And a method of condensing with the component (C) after hydrolyzing the alkoxysilyl groups at both ends to silanol groups.

(D)成分を予め水と反応させる場合、水の使用量は(D)成分中のアルコキシシリル基1モルに対し3モルとすることが好ましい。アルコキシ基の加水分解反応を促進する目的で、塩酸、硫酸、硝酸、ギ酸などから選ばれる酸触媒や、アンモニアやアミンなどの塩基触媒を併用することができる。触媒の使用量は、アルコキシシリル基1モルに対し、0.001〜0.5モル、より好ましくは0.01〜0.2モル、更に好ましくは0.05〜0.2モルの範囲である。反応温度および反応時間は、触媒の種類や使用量にもよるが、反応温度は−20〜90℃、より好ましくは−5〜50℃、更に好ましくは0〜20℃の範囲であり、反応時間は0.1〜30時間、より好ましくは0.2〜10時間、更に好ましくは0.2〜5時間の範囲である。本反応は無溶媒で行うことができる他、(D)成分の調製で使用した溶媒中で連続して行うことも可能である。   When (D) component is made to react with water beforehand, it is preferable that the usage-amount of water shall be 3 mol with respect to 1 mol of alkoxysilyl groups in (D) component. For the purpose of promoting the hydrolysis reaction of the alkoxy group, an acid catalyst selected from hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, formic acid and the like, and a base catalyst such as ammonia and amine can be used in combination. The amount of the catalyst used is in the range of 0.001 to 0.5 mol, more preferably 0.01 to 0.2 mol, and still more preferably 0.05 to 0.2 mol, with respect to 1 mol of the alkoxysilyl group. . Although the reaction temperature and reaction time depend on the type and amount of catalyst used, the reaction temperature is -20 to 90 ° C, more preferably -5 to 50 ° C, still more preferably 0 to 20 ° C, and the reaction time. Is in the range of 0.1 to 30 hours, more preferably 0.2 to 10 hours, still more preferably 0.2 to 5 hours. This reaction can be carried out in the absence of a solvent, and can also be carried out continuously in the solvent used in the preparation of component (D).

(C)成分と(D)成分は、無溶媒で反応させる他、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノールなどのアルコール系溶媒;テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテルなどのエーテル系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン系溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドンなどの非プロトン系極性溶媒;ジクロロメタン、クロロホルムなどのハロゲン系溶媒;トルエン、キシレンなどの芳香族系溶媒から選ばれる1種または2種以上を混合して使用することができる。好ましくは疎水性の(C)成分と親水性の(D)成分を容易に溶解するテトラヒドロフラン、ジクロロメタン、クロロホルムである。   Component (C) and component (D) are reacted in the absence of a solvent, and alcohol solvents such as methanol, ethanol, isopropanol, and butanol; tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, Ether solvents such as ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol dimethyl ether and ethylene glycol diethyl ether; ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone; aprotic polar solvents such as dimethylformamide, dimethylacetamide and N-methylpyrrolidone; Halogen solvents such as dichloromethane and chloroform; one or two or more kinds selected from aromatic solvents such as toluene and xylene are used in combination. It is possible. Preferred are tetrahydrofuran, dichloromethane, and chloroform, which easily dissolve the hydrophobic component (C) and the hydrophilic component (D).

(C)成分と(D)成分の反応は、20〜200℃、好ましくは50〜150℃、更に好ましくは50〜100℃の範囲で行われ、縮合反応によって生じる水、アルコール、残存する溶媒を常圧下ないし真空下で除去しながら1〜100時間、好ましくは2〜50時間の範囲で行われる。   The reaction between the component (C) and the component (D) is carried out in the range of 20 to 200 ° C., preferably 50 to 150 ° C., more preferably 50 to 100 ° C., and water, alcohol, and remaining solvent generated by the condensation reaction are removed. The reaction is carried out in the range of 1 to 100 hours, preferably 2 to 50 hours while removing under normal pressure or vacuum.

(C)成分と(D)成分の縮合反応を促進する目的で、触媒を使用しても良い。このような触媒としては、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ビス(2−エチルヘキシルマレート)、ジブチル錫ビス(ブチルマレート)、ジブチル錫ビス(2,4−ペンタンジオネート)、ジブチルブトキシクロロ錫、ジオクチル錫ジラウレート、ジオクチル錫ビス(ブチルマレート)、ジメチル錫ジネオデカノエート、ビス(2−エチルヘキサノエート)錫、ビスネオデカノエート錫、ビス(アセトキシジブチル錫)オキサイド、ビス(ラウロキシジブチル錫)オキサイドなどの有機錫化合物;ジイソプロポキシチタンビス(アセチルアセトナート)、チタンテトラキス(アセチルアセトナート)、ジオクタノキシチタンジオクタネート、ジイソプロポキシチタンビス(エチルアセトアセテート)などの有機チタン化合物等を挙げることができる。触媒は、1種または2種以上を併用することができる。   A catalyst may be used for the purpose of promoting the condensation reaction between the component (C) and the component (D). Such catalysts include dibutyltin diacetate, dibutyltin dilaurate, dibutyltin bis (2-ethylhexylmalate), dibutyltin bis (butylmalate), dibutyltin bis (2,4-pentanedionate), dibutylbutoxychloro Tin, dioctyltin dilaurate, dioctyltin bis (butylmalate), dimethyltin dineodecanoate, bis (2-ethylhexanoate) tin, bisneodecanoatetin, bis (acetoxydibutyltin) oxide, bis (lauro) Organotin compounds such as xyldibutyltin) oxide; organics such as diisopropoxytitanium bis (acetylacetonate), titanium tetrakis (acetylacetonate), dioctanoxytitanium dioctinate, diisopropoxytitanium bis (ethylacetoacetate) Tan compounds, and the like can be mentioned. A catalyst can use together 1 type (s) or 2 or more types.

(C)成分と(D)成分を反応させて本発明の気体分離膜とするためには、両成分を重縮合すると同時にキャスティングやコーティングなどの方法により薄膜状に賦形することが望ましい。薄膜は自立膜としても良いが、セルロース、ポリエステル、ポリフェニレンスルフィドなどの不織布;ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの微多孔膜;該不織布と該微多孔膜の複合積層体などを支持体として用い、その上に(C)成分および(D)成分を積層、架橋することにより、耐久性と透過性に優れた気体分離膜とすることができる。支持体の形状は平膜であっても中空糸であっても良い。気体分離膜の膜厚としては、0.02〜500μm、好ましくは0.05〜100μm、より好ましくは0.05〜10μm、更に好ましくは0.05〜1μmの範囲である。   In order to react the component (C) and the component (D) to obtain the gas separation membrane of the present invention, it is desirable to form both the components by polycondensation and at the same time form a thin film by a method such as casting or coating. The thin film may be a free-standing film, but a nonwoven fabric such as cellulose, polyester or polyphenylene sulfide; a microporous membrane such as polysulfone, polyethersulfone, polyacrylonitrile, polyethylene or polypropylene; a composite laminate of the nonwoven fabric and the microporous membrane, etc. A gas separation membrane having excellent durability and permeability can be obtained by using the support as a support and laminating and crosslinking the components (C) and (D) thereon. The shape of the support may be a flat membrane or a hollow fiber. The thickness of the gas separation membrane is in the range of 0.02 to 500 μm, preferably 0.05 to 100 μm, more preferably 0.05 to 10 μm, and still more preferably 0.05 to 1 μm.

(C)成分と(D)成分の架橋反応が進行すると溶媒に不溶化することから、架橋反応の進行を容易に確認することができる。また示差走査熱量計(DSC)や動的粘弾性によるガラス転移温度(Tg)の測定から架橋反応の進行を確認することができる。   When the crosslinking reaction between the component (C) and the component (D) proceeds, the component becomes insoluble in the solvent, so that the progress of the crosslinking reaction can be easily confirmed. Further, the progress of the crosslinking reaction can be confirmed from the measurement of the glass transition temperature (Tg) by a differential scanning calorimeter (DSC) or dynamic viscoelasticity.

本発明で用いる架橋ポリマーには、(C)成分、(D)成分以外に架橋剤を併用することができる。架橋剤は架橋密度を高め、膜強度や耐熱性、耐久性を高めたりする場合に使用され、加水分解性官能基を複数個有するシラン化合物およびその部分加水分解縮合物が挙げられる。そのようなシラン化合物の具体例としては、メチルトリス(ジエチルケトオキシム)シラン、メチルトリス(メチルエチルケトオキシム)シラン、ビニルトリス(メチルエチルケトオキシム)シラン、フェニルトリス(ジエチルケトオキシム)シランなどのオキシムシラン;メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシランなどのアルコキシシラン;メチルトリアセトキシシラン、エチルトリアセトキシシランなどのアセトキシシラン;メチルトリス(ジメチルアミノ)シラン、メチルトリス(ジエチルアミノ)シラン、メチルトリス(N−メチルアセトアミド)シラン、ビニルトリス(N−エチルアセトアミド)シランなどのアミノ系シラン;メチルトリス(ジメチルアミノキシ)シラン、メチルトリス(ジエチルアミノキシ)シランなどアミノキシシランが挙げられるが、これらに限定されない。架橋剤を併用する場合、その添加量は(C)成分および(D)成分の合計重量に対して0.1〜20重量%程度が好ましい。   In addition to the component (C) and the component (D), a crosslinking agent can be used in combination with the crosslinked polymer used in the present invention. The cross-linking agent is used to increase the cross-linking density and increase the film strength, heat resistance and durability, and examples thereof include a silane compound having a plurality of hydrolyzable functional groups and a partial hydrolysis condensate thereof. Specific examples of such a silane compound include oxime silanes such as methyltris (diethylketoxime) silane, methyltris (methylethylketoxime) silane, vinyltris (methylethylketoxime) silane, phenyltris (diethylketoxime) silane; methyltrimethoxysilane , Alkoxysilanes such as methyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane; acetoxy such as methyltriacetoxysilane, ethyltriacetoxysilane Silane; methyltris (dimethylamino) silane, methyltris (diethylamino) silane, methyltris (N-methylacetamido) silane Emissions, vinyltris amino silane such as (N- ethylacetamido) silane; methyltris (dimethylamino) silane, methyl tris including but aminoxy silanes such as (diethylamino) silane, and the like. When a crosslinking agent is used in combination, the addition amount is preferably about 0.1 to 20% by weight with respect to the total weight of the component (C) and the component (D).

また、本発明の気体分離膜には架橋ポリマー以外に充填剤を併用することができる。充填材は膜強度を高めたり、気体の透過性能を向上させたりする場合に使用され、ヒュームドシリカやコロイダルシリカなどのナノサイズのシリカ;酸化チタンや酸化ジルコニウムなどのナノサイズの金属酸化物が好適に用いられる。これらの充填剤を併用する場合、その添加量は架橋ポリマー重量に対して0.1〜50重量%程度が好ましい。   In addition to the crosslinked polymer, a filler can be used in combination with the gas separation membrane of the present invention. Fillers are used to increase membrane strength and gas permeation performance, and include nano-sized silica such as fumed silica and colloidal silica; nano-sized metal oxides such as titanium oxide and zirconium oxide. Preferably used. When these fillers are used in combination, the addition amount is preferably about 0.1 to 50% by weight based on the weight of the crosslinked polymer.

さらに、これらの充填材以外に、両末端をトリメチルシリル基で封止されたポリジメチルシロキサンや、ジメチルシロキサンとフェニルメチルシロキサンの共重合体を添加することもできる。これらの添加剤は気体の透過性能を向上させるために用いることができる。これらの添加剤を併用する場合、その添加量は架橋ポリマー重量に対して0.1〜20重量%程度が好ましい。   Further, in addition to these fillers, polydimethylsiloxane having both ends sealed with trimethylsilyl groups, or a copolymer of dimethylsiloxane and phenylmethylsiloxane may be added. These additives can be used to improve gas permeation performance. When these additives are used in combination, the amount added is preferably about 0.1 to 20% by weight based on the weight of the crosslinked polymer.

上記の触媒、架橋剤、充填材などの添加剤、および(C)成分である分子鎖両末端にシラノール基を有するポリオルガノポリシロキサンが予め混合されている市販の室温硬化型(RTV)シリコーンゴム組成物を(C)成分として利用してもよい。このようなシリコーンゴム組成物としては、信越化学工業(株)製のKE44、KE45、KE441、KE445;モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製のTSE382;東レ・ダウコーニング(株)製のSH780、SE5007などを挙げることができる。   Commercially available room temperature curable (RTV) silicone rubber in which additives such as the above-mentioned catalyst, crosslinking agent, filler and the like and polyorganopolysiloxane having silanol groups at both ends of the molecular chain as component (C) are premixed You may utilize a composition as (C) component. Examples of such silicone rubber compositions include KE44, KE45, KE441, KE445 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd .; TSE382 manufactured by Momentive Performance Materials, Inc., SH780, SE5007 manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd., etc. Can be mentioned.

以下、本発明を実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
[実施例1]
<アルコキシシリル基で末端封止されたポリエチレンオキシドの合成>
先ず、内容量500mLのガラス製4つ口フラスコの内部を窒素置換し、これに3−アミノプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業(株)製:KBM903)10.0g、エタノール(東京化成工業(株)製:特級)100mLを加えた。これをスターラーで攪拌し、溶解後にポリエチレンオキシドのジグリシジルエーテル(PEO鎖繰り返し単位数=9、Mw=526、Aldrich社製)47.5gを加えた。液温を3℃/分の速度で、90℃まで上昇させた。90℃で72時間加熱還流を行い、冷却後エバポレーターおよび真空ポンプを用いることによりエタノールを分離除去した。得られた生成物は、黄色味を帯びた粘調な透明液体であった。生成物の確認は1H−NMR測定で行い、アルコキシシリル基で末端封止されたポリエチレンオキシド(以下、PEO2と略記する)が合成できていることを確認した。
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited only to these Examples.
[Example 1]
<Synthesis of polyethylene oxide end-capped with alkoxysilyl groups>
First, the inside of a glass four-necked flask having an internal volume of 500 mL was purged with nitrogen, and 10.0 g of 3-aminopropyltrimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd .: KBM903), ethanol (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) ) Made: Special grade) 100 mL was added. This was stirred with a stirrer, and after dissolution, 47.5 g of diglycidyl ether of polyethylene oxide (PEO chain repeating unit number = 9, Mw = 526, manufactured by Aldrich) was added. The liquid temperature was increased to 90 ° C. at a rate of 3 ° C./min. The mixture was heated and refluxed at 90 ° C. for 72 hours, and after cooling, ethanol was separated and removed by using an evaporator and a vacuum pump. The obtained product was a yellowish viscous transparent liquid. The product was confirmed by 1 H-NMR measurement, and it was confirmed that polyethylene oxide end-capped with an alkoxysilyl group (hereinafter abbreviated as PEO2) was synthesized.

<気体分離膜の作製>
(A)成分として、両末端にシラノール基を有するポリジメチルシロキサンを主成分とする市販のオキシム型室温硬化シリコーンゴムTSE382(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製)を用いた。TSE382を1.8g計量し、50mlのバイヤル瓶に加えた。先に合成したPEO2を0.2g添加し、THF(和光純薬工業(株)製)で10wt%に希釈した。ウェーブローターで5時間攪拌し、均一な溶液を得た。得られた液をPFAシャーレに展開し、真空乾燥機の中に静置した。温度を50℃に設定し、真空度を5時間掛けて少しずつ向上させ0.13KPaの状態で15時間保持することにより膜厚350μmの均一な緻密膜を得た。
<Production of gas separation membrane>
As the component (A), a commercially available oxime-type room temperature-curing silicone rubber TSE382 (made by Momentive Performance Materials Co., Ltd.) mainly composed of polydimethylsiloxane having silanol groups at both ends was used. 1.8 g of TSE382 was weighed and added to a 50 ml vial. 0.2 g of PEO2 synthesized earlier was added, and diluted to 10 wt% with THF (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). The mixture was stirred with a wave rotor for 5 hours to obtain a uniform solution. The obtained liquid was developed in a PFA petri dish and allowed to stand in a vacuum dryer. The temperature was set to 50 ° C., the degree of vacuum was gradually increased over 5 hours, and the state was maintained at 0.13 KPa for 15 hours to obtain a uniform dense film having a thickness of 350 μm.

両末端にシラノール基を有するポリジメチルシロキサンとPEO2の反応は、DSCを用い、PEO2のTgの変化より確認した。即ち、PEO2は−65℃にTgを有していたが、製膜後、ポリジメチルシロキサンと反応したことで−65℃のPEO2のTgは消失し、得られた気体分離膜のTgは−42℃の一点のみであった。これにより、両末端にシラノール基を有するポリジメチルシロキサンとPEO2が架橋し、均一な構造を形成していると判断された。   The reaction between polydimethylsiloxane having silanol groups at both ends and PEO2 was confirmed from the change in Tg of PEO2 using DSC. That is, although PEO2 had Tg at −65 ° C., the Tg of PEO 2 at −65 ° C. disappeared by reacting with polydimethylsiloxane after film formation, and the Tg of the obtained gas separation membrane was −42. It was only one point at ° C. As a result, it was determined that polydimethylsiloxane having silanol groups at both ends and PEO2 were crosslinked to form a uniform structure.

<気体透過測定>
気体透過測定には、図1に示すツクバリカセイキ(株)製のK−415Nを利用した。気体の透過係数は、高真空法により得たものである。測定方法としては、透過セルに直径5cmに切り取った膜を装着し、系全体を真空引きする。このとき、気体供給弁(1)のみが閉になっており、これ以外の弁は開になっている。系全体の真空度が、1×10-5Torr以下になるのを確認する。次に弁(2)を閉、弁(1)を開としてボンベよりガス溜めにガスを導入する。ガス導入後、弁(1)は閉とする。次に透過セル前後の弁(3)、(4)、装置と真空ポンプの間にある縁切り弁(5)を閉にする。そして、弁(2)および弁(3)を順次開とすることで測定を開始する。測定中、気体供給側の圧力は760Torrに調整し、透過側の圧力は、1×10-5Torr以下の条件で行った。測定に用いた気体は、二酸化炭素、酸素、窒素であり、測定温度は25℃である。
<Gas permeation measurement>
For gas permeation measurement, K-415N manufactured by Tsukubarika Seiki Co., Ltd. shown in FIG. 1 was used. The gas permeability coefficient was obtained by the high vacuum method. As a measuring method, a membrane cut to a diameter of 5 cm is attached to a permeation cell, and the entire system is evacuated. At this time, only the gas supply valve (1) is closed, and the other valves are open. Confirm that the degree of vacuum of the entire system is 1 × 10 −5 Torr or less. Next, the valve (2) is closed and the valve (1) is opened to introduce gas into the gas reservoir from the cylinder. After gas introduction, the valve (1) is closed. Next, the valves (3) and (4) before and after the permeation cell, and the edge valve (5) between the device and the vacuum pump are closed. The measurement is started by sequentially opening the valve (2) and the valve (3). During the measurement, the pressure on the gas supply side was adjusted to 760 Torr, and the pressure on the permeation side was 1 × 10 −5 Torr or less. The gas used for the measurement is carbon dioxide, oxygen, and nitrogen, and the measurement temperature is 25 ° C.

ガスが膜を透過したことによる透過側の圧力上昇を圧力計2で測定追跡することにより、透過係数Pを求めた。また透過曲線が定常状態に達するまでの遅れ時間を求め、Time−Lag法により拡散係数Dを求めた。さらに透過係数Pと拡散係数Dより溶解度係数Sを求めた。各パラメータの関係は以下に示す式の通りである。
P:透過係数[cm3(STP)cm/cm2/s/cmHg]
D:拡散係数[cm2/sec]
S:溶解度係数[cm3(STP)/cm3/cmHg]
L:膜厚[cm]
θ:遅れ時間[sec]
D=L2/6θ
S=P/D
得られた膜の気体透過係数、溶解度係数、拡散係数、気体選択性、拡散係数選択性、溶解度係数選択性を表1および表2に示す。
The permeation coefficient P was determined by measuring and tracking the pressure increase on the permeation side due to the gas permeating through the membrane with the pressure gauge 2. Further, the delay time until the transmission curve reached a steady state was determined, and the diffusion coefficient D was determined by the Time-Lag method. Further, the solubility coefficient S was obtained from the permeability coefficient P and the diffusion coefficient D. The relationship of each parameter is as shown in the following formula.
P: Permeation coefficient [cm 3 (STP) cm / cm 2 / s / cmHg]
D: Diffusion coefficient [cm 2 / sec]
S: Solubility coefficient [cm 3 (STP) / cm 3 / cmHg]
L: Film thickness [cm]
θ: Delay time [sec]
D = L 2 / 6θ
S = P / D
Tables 1 and 2 show the gas permeability coefficient, solubility coefficient, diffusion coefficient, gas selectivity, diffusion coefficient selectivity, and solubility coefficient selectivity of the obtained membrane.

[実施例2〜7]
実施例1において、TSE382、PEO2の重量比を変更した以外は、実施例1と同様に気体分離膜を作製し、気体透過試験を行った。気体透過試験の結果を表1および表2に示す。実施例7で作製した膜はこの製造条件では相分離しており、透過測定が困難であった。
[Examples 2 to 7]
A gas separation membrane was prepared in the same manner as in Example 1 except that the weight ratio of TSE382 and PEO2 was changed in Example 1, and a gas permeation test was performed. The results of the gas permeation test are shown in Tables 1 and 2. The membrane produced in Example 7 was phase-separated under these production conditions, and the permeation measurement was difficult.

[比較例1]
実施例1において、PEO2を用いなかった以外は、実施例1と同様の方法で気体分離膜を作製して、透過試験を行った。透過試験の結果を表1および表2に示す。
[Comparative Example 1]
In Example 1, except that PEO2 was not used, a gas separation membrane was produced in the same manner as in Example 1, and a permeation test was performed. The results of the transmission test are shown in Tables 1 and 2.

Figure 0006029332
Figure 0006029332

Figure 0006029332
Figure 0006029332

表1、表2から明らかなように、両末端にシラノール基を有するポリジメチルシロキサンとPEO2とを反応させて得られる本発明の気体分離膜は、ポリジメチルシロキサン単独の場合と比較して気体選択性に優れていることが判る。気体選択性は、PEO2の添加量の増大に伴って向上し、実施例6では二酸化炭素/窒素選択性は、25以上を示した。これは、ポリジメチルシロキサン本来の選択性の約2.5倍になる。この気体選択性の向上は、気体の溶解度選択性が向上した結果であることが判る。これは、PEO2に導入されているエチレンオキシド構造が二酸化炭素に対して高い親和性を有するためである。   As is clear from Tables 1 and 2, the gas separation membrane of the present invention obtained by reacting polydimethylsiloxane having silanol groups at both ends and PEO2 has a gas selection as compared with the case of polydimethylsiloxane alone. It turns out that it is excellent in property. The gas selectivity was improved with an increase in the amount of PEO 2 added. In Example 6, the carbon dioxide / nitrogen selectivity was 25 or more. This is about 2.5 times the original selectivity of polydimethylsiloxane. It can be seen that this improvement in gas selectivity is the result of improved gas solubility selectivity. This is because the ethylene oxide structure introduced into PEO2 has a high affinity for carbon dioxide.

一方、気体透過係数は、PEO2の添加に伴って、低下する傾向にある。しかし、実施例6で示されるように二酸化炭素透過係数は1000Barrerを上回っており極めて高いものとなっている。以上より、エチレンオキシド構造を導入できたことでポリジメチルシロキサン本来の優れた気体透過係数を著しく低下させる事無く、高い二酸化炭素透過係数、高い二酸化炭素/窒素選択性を付与することが出来た。   On the other hand, the gas permeability coefficient tends to decrease with the addition of PEO2. However, as shown in Example 6, the carbon dioxide permeation coefficient exceeds 1000 Barrers and is extremely high. From the above, it was possible to impart a high carbon dioxide permeability coefficient and high carbon dioxide / nitrogen selectivity without significantly reducing the gas permeability coefficient inherent to polydimethylsiloxane by being able to introduce an ethylene oxide structure.

[実施例8]
ポリエチレンオキシドのジグリシジルエーテル(PEO鎖繰り返し単位数=9、MW=526、Aldrich社製)の添加量を47.5gから58.6gに、溶媒をエタノールからメタノール(和光純薬工業(株)製)に変更した以外は実施例1と同様に合成した。得られた生成物は黄色味を帯びた粘調な透明液体であった。1H−NMR測定の結果、アルコキシシリル基で末端封止されたポリエチレンオキシド(以下、PEO3と略記する)であることが確認された。
製膜については、TSE382の添加量を1.8gの代わりに1.2gとし、PEO2を0.8g添加する代わりにPEO3を0.8g添加した以外は実施例1と同様に製膜した。
ガス透過測定を差圧法で測定した。ガス透過率測定においてはJIS K7126に準拠したジーティーアールテック社製差圧式ガス・水蒸気透過率測定装置GTR30XAASを利用した。透過面積15.2cm2、差圧1気圧で測定した。ガスの検出についてはガスクロマトグラフィーにより実施し、得られたチャートの面積により透過率を計算した。1分積算(透過水蒸気の蓄積管への蓄積時間)にて測定した。得られた気体透過係数を表3に示す。
[Example 8]
Addition amount of diglycidyl ether of polyethylene oxide (PEO chain repeat unit number = 9, MW = 526, manufactured by Aldrich) from 47.5 g to 58.6 g, solvent from ethanol to methanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) The compound was synthesized in the same manner as in Example 1 except that the above was changed. The obtained product was a yellowish viscous transparent liquid. As a result of 1 H-NMR measurement, it was confirmed that it was a polyethylene oxide end-capped with an alkoxysilyl group (hereinafter abbreviated as PEO 3).
For film formation, a film was formed in the same manner as in Example 1 except that the amount of TSE382 added was 1.2 g instead of 1.8 g, and 0.8 g of PEO3 was added instead of 0.8 g of PEO2.
The gas permeation measurement was measured by the differential pressure method. In the gas permeability measurement, a differential pressure type gas / water vapor permeability measuring apparatus GTR30XAAS manufactured by GTRC, conforming to JIS K7126 was used. The measurement was performed at a permeation area of 15.2 cm 2 and a differential pressure of 1 atm. The gas was detected by gas chromatography, and the transmittance was calculated from the area of the obtained chart. It was measured by 1-minute integration (accumulation time of permeated water vapor in the accumulation tube). The obtained gas permeability coefficient is shown in Table 3.

[実施例9]
ポリエチレンオキシドのジグリシジルエーテル(PEO鎖繰り返し単位数=9、Mw=526、Aldrich社製)の添加量を14.68gと変えた以外は実施例8と同様に合成した。1H−NMR測定の結果、アルコキシシリル基で末端封止されたポリエチレンオキシドであることが確認された。製膜、気体透過測定については実施例8と同様に行った。得られた膜の気体透過係数を表3に示す。
[Example 9]
Synthesis was carried out in the same manner as in Example 8 except that the amount of diglycidyl ether of polyethylene oxide (PEO chain repeat unit number = 9, Mw = 526, manufactured by Aldrich) was changed to 14.68 g. As a result of 1 H-NMR measurement, it was confirmed that the polyethylene oxide was end-capped with an alkoxysilyl group. Film formation and gas permeation measurement were performed in the same manner as in Example 8. Table 3 shows the gas permeability coefficient of the obtained membrane.

[実施例10]
ポリエチレンオキシドのジグリシジルエーテル(PEO鎖繰り返し単位数=9、Mw=526、Aldrich社製)58.6gの代わりにエチレンオキシドのグリシジルエーテル(PEO鎖繰り返し単位数=4、エポキシ当量(WPE)=185、ナガセケムテックス社製EX821)19.43gを用いた以外は実施例8と同様に合成した。製膜、気体透過測定については実施例8と同様に行った。得られた膜の気体透過係数を表3に示す。
[Example 10]
Diglycidyl ether of polyethylene oxide (PEO chain repeat unit number = 9, Mw = 526, manufactured by Aldrich) 58.6 g of ethylene oxide glycidyl ether (PEO chain repeat unit number = 4, epoxy equivalent (WPE) = 185, This was synthesized in the same manner as in Example 8 except that 19.43 g of EX821) manufactured by Nagase ChemteX Corporation was used. Film formation and gas permeation measurement were performed in the same manner as in Example 8. Table 3 shows the gas permeability coefficient of the obtained membrane.

[実施例11]
ポリエチレンオキシドのジグリシジルエーテル(PEO鎖繰り返し単位数=9、MW=526、Aldrich社製)58.6gの代わりにエチレンオキシドのグリシジルエーテル(PEO繰り返し単位数=4、エポキシ当量(WPE)=185、ナガセケムテックス社製EX821)4.86gを用いた以外は実施例8と同様に合成した。製膜、気体透過測定については実施例8と同様に行った。得られた膜の気体透過係数を表3に示す。
[Example 11]
Diglycidyl ether of polyethylene oxide (PEO chain repeat unit number = 9, MW = 526, manufactured by Aldrich) instead of 58.6 g ethylene oxide glycidyl ether (PEO repeat unit number = 4, epoxy equivalent (WPE) = 185, Nagase Synthesized in the same manner as in Example 8 except that 4.82 g of EX821 manufactured by Chemtex Co., Ltd. was used. Film formation and gas permeation measurement were performed in the same manner as in Example 8. Table 3 shows the gas permeability coefficient of the obtained membrane.

[実施例12]
ポリエチレンオキシドのジグリシジルエーテル(PEO鎖繰り返し単位数=9、MW=526、Aldrich社製)58.6gの代わりにエチレンオキシドのグリシジルエーテル(PEO鎖繰り返し単位数=21、エポキシ当量(WPE)=551、ナガセケムテックス社製EX861)123gを用いた以外は実施例8と同様に合成した。製膜、気体透過測定については実施例8と同様に行った。得られた膜の気体透過係数を表3に示す。
[Example 12]
Diglycidyl ether of polyethylene oxide (PEO chain repeat unit number = 9, MW = 526, manufactured by Aldrich) instead of 58.6 g of ethylene oxide glycidyl ether (PEO chain repeat unit number = 21, epoxy equivalent (WPE) = 551, This was synthesized in the same manner as in Example 8 except that 123 g of EX861 manufactured by Nagase ChemteX Corporation was used. Film formation and gas permeation measurement were performed in the same manner as in Example 8. Table 3 shows the gas permeability coefficient of the obtained membrane.

[実施例13]
ポリエチレンオキシドのジグリシジルエーテル(PEO鎖繰り返し単位数=9、MW=526、Aldrich社製)58.6gの代わりにポリエチレンオキシドのグリシジルエーテル(PEO鎖繰り返し単位数=21、エポキシ当量(WPE)=551、ナガセケムテックス社製EX861)30.2gを用いた以外は実施例8と同様に合成した。製膜、気体透過測定については実施例8と同様に行った。得られた膜の気体透過係数を表3に示す。
[Example 13]
Polyethylene oxide glycidyl ether (PEO chain repeat unit number = 9, MW = 526, manufactured by Aldrich) 58.6 g instead of polyethylene oxide glycidyl ether (PEO chain repeat unit number = 21, epoxy equivalent (WPE) = 551) This was synthesized in the same manner as in Example 8 except that 30.2 g of EX861 manufactured by Nagase ChemteX Corporation was used. Film formation and gas permeation measurement were performed in the same manner as in Example 8. Table 3 shows the gas permeability coefficient of the obtained membrane.

[比較例2]
実施例8において、PEO3を用いなかった以外は、実施例8と同様の方法で気体分離膜を作製し、透過試験を行った。透過試験の結果を表3に示す。
[Comparative Example 2]
In Example 8, a gas separation membrane was prepared in the same manner as in Example 8 except that PEO3 was not used, and a permeation test was performed. The results of the transmission test are shown in Table 3.

Figure 0006029332
Figure 0006029332

表3から明らかなように、両末端に反応性基を持つポリエチレングリコール(E)と反応性基を持つアルコキシシラン(F)の配合比率によって、膜にした際の透過性能が大きく変化する。特に、(E)成分のポリエチレンオキシドジグリシジルエーテル2モルに対し、(F)成分の3−アミノプロピルトリメトキシラン1モルの比率で合成した(D)成分を用いた際に、高い二酸化炭素/窒素選択性が得られることが分かった。これは、膜にした際エチレンオキシド鎖の片末端が残基であるため、膜にした際エチレンオキシド鎖の自由度が高いと推測される。自由度の高いエチレンオキシド鎖は二酸化炭素と容易に相互作用し、膜にした際の二酸化炭素/窒素選択性が良好になったと推測される。   As is apparent from Table 3, the permeation performance when formed into a film varies greatly depending on the blending ratio of polyethylene glycol (E) having reactive groups at both ends and alkoxysilane (F) having reactive groups. In particular, when the component (D) synthesized at a ratio of 1 mol of 3-aminopropyltrimethoxylane of the component (F) to 2 mol of polyethylene oxide diglycidyl ether of the component (E) is used, a high carbon dioxide / It was found that nitrogen selectivity was obtained. This is presumed that the ethylene oxide chain has a high degree of freedom when it is made into a film, because one end of the ethylene oxide chain is a residue when made into a film. It is presumed that the ethylene oxide chain having a high degree of freedom easily interacts with carbon dioxide, and the carbon dioxide / nitrogen selectivity when formed into a membrane is improved.

[実施例14―18]
実施例8で作成した膜を使用し、膜測定温度条件を25℃、50℃および75℃と変化させ、無加湿および加湿(80%RH)条件で、実施例8と同様にガス透過測定を差圧法で測定した。測定結果を表4に示す。

Figure 0006029332
[Examples 14-18]
Using the membrane prepared in Example 8, the membrane measurement temperature conditions were changed to 25 ° C., 50 ° C. and 75 ° C., and the gas permeation measurement was performed in the same manner as in Example 8 under the non-humidified and humidified (80% RH) conditions. It was measured by the differential pressure method. Table 4 shows the measurement results.
Figure 0006029332

表4から明らかなように、25℃から75℃の温度条件で、本発明の気体分離膜は十分使用可能であることがわかる。また、本発明の気体分離膜は加湿条件で使用可能である。加湿条件で測定すると、透過選択性が向上する利点がある。これは、膜に水蒸気が取り込まれ二酸化炭素の親和性が向上したためと推測される。   As is apparent from Table 4, it can be seen that the gas separation membrane of the present invention can be used satisfactorily at a temperature condition of 25 ° C. to 75 ° C. Moreover, the gas separation membrane of this invention can be used on humidification conditions. When measured under humidified conditions, there is an advantage that permselectivity is improved. This is presumably because water vapor was taken into the membrane and the affinity of carbon dioxide was improved.

[比較例3]
両末端にメタクリル基を有するポリジメチルシロキサンであるX−22−164A(信越シリコーン社製、g/mol=860)とポリエチレングリコールジメタクリレート(Mn=475、Aldrich社製)を用い、気体分離膜の作成を行った。X−22−164Aを1.6g計量し、50mlのバイヤル瓶に加えた。ポリエチレングリコールジメタクリレート(Mn=475、Aldrich社製)を0.4g添加し、ラジカル発生剤としてアゾビス(イソブチロニトリル)(和光純薬工業(株)製)を80mg添加し、メチルエチルケトン(和光純薬工業(株)製)で10wt%に希釈した。ウェーブローターで5時間攪拌し、均一な溶液を得た。得られた液をガラスシャーレに展開し、真空乾燥機の中に静置した。温度を70℃に設定し、真空度を5時間掛けて少しずつ向上させ0.13KPaの状態で15時間保持した。膜は硬化収縮により細かく千切れ、評価測定に必要な面積の自立膜を得ることはできなかった。
[Comparative Example 3]
Using X-22-164A (manufactured by Shin-Etsu Silicone, g / mol = 860) and polyethylene glycol dimethacrylate (Mn = 475, manufactured by Aldrich), which is a polydimethylsiloxane having methacrylic groups at both ends, Created. 1.6 g of X-22-164A was weighed and added to a 50 ml vial. 0.4 g of polyethylene glycol dimethacrylate (Mn = 475, manufactured by Aldrich) was added, 80 mg of azobis (isobutyronitrile) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added as a radical generator, and methyl ethyl ketone (Wako Pure) The product was diluted to 10 wt% with Yakuhin Kogyo Co., Ltd. The mixture was stirred with a wave rotor for 5 hours to obtain a uniform solution. The obtained liquid was developed in a glass petri dish and allowed to stand in a vacuum dryer. The temperature was set at 70 ° C., and the degree of vacuum was gradually increased over 5 hours, and the state was maintained at 0.13 KPa for 15 hours. The film was shredded by curing shrinkage, and a free-standing film having an area required for evaluation measurement could not be obtained.

本発明の気体分離膜は、高い二酸化炭素透過係数、二酸化炭素/窒素選択性を有する。したがって、本発明の気体分離膜は、二酸化炭素と窒素および/または空気からなる二酸化炭素含有混合気体から二酸化炭素を分離する気体分離膜として、あるいは、ランドフィルガス(地中埋蔵中の廃棄物から発生する有機ガス)に含まれる二酸化炭素を分離する気体分離膜として利用することができる。   The gas separation membrane of the present invention has a high carbon dioxide permeability coefficient and carbon dioxide / nitrogen selectivity. Therefore, the gas separation membrane of the present invention is used as a gas separation membrane for separating carbon dioxide from a carbon dioxide-containing mixed gas composed of carbon dioxide and nitrogen and / or air, or as a landfill gas (from wastes buried in the ground). It can be used as a gas separation membrane for separating carbon dioxide contained in the generated organic gas).

Claims (9)

少なくとも架橋ポリマーを構成成分に有する気体分離膜であって、該気体は、二酸化炭素であり、かつ、該架橋ポリマーは、シロキサンを繰り返し単位とする部位(A)およびエチレンオキシドを繰り返し単位とする部位(B)を有する下記式(1):
Figure 0006029332
{式中、R 1 およびR 2 は各々独立に炭素数1〜10の非置換または置換の1価炭化水素基であり、Y 1 は2価の有機基であり、mは1〜100の整数であり、そしてnは5〜2000の整数である。}で表される構造を有することを特徴とする気体分離膜。
A gas separation membrane having a constituent of at least a crosslinked polymer, the gas is carbon dioxide, and crosslinked polymer, a repeating unit of the site (A) and ethylene oxide to a repeating unit of the siloxane moiety ( The following formula (1) having B) :
Figure 0006029332
{Wherein R 1 and R 2 are each independently an unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, Y 1 is a divalent organic group, and m is an integer of 1 to 100. And n is an integer from 5 to 2000. } The gas separation membrane characterized by having a structure represented by these .
前記架橋ポリマーが下記式(2)
Figure 0006029332
式中、R1およびR2は各々独立に炭素数1〜10の非置換または置換の1価炭化水素基であり、Y1およびY2は2価の有機基であり、mは1〜100の整数であり、そしてnは5〜2000の整数である。で表される構造および/または下記式(3)
Figure 0006029332
式中、R1およびR2は各々独立に炭素数1〜10の非置換または置換の1価炭化水素基であり、Y1は2価の有機基であり、Y3は1価の有機基であり、mは1〜100の整数であり、そしてnは5〜2000の整数である。で表される構造を有する請求項に記載の気体分離膜。
The crosslinked polymer is represented by the following formula (2) :
Figure 0006029332
{In the formula, R 1 and R 2 are each independently an unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms; Y 1 and Y 2 are divalent organic groups; It is an integer of 100, and n is an integer of 5 to 2000. } And / or the following formula (3) :
Figure 0006029332
{In the formula, R 1 and R 2 are each independently an unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, Y 1 is a divalent organic group, and Y 3 is a monovalent organic group. a machine group, m is an integer of 1 to 100, and n is an integer of 5 to 2,000. Having the structure represented by}, gas separation membrane of claim 1.
前記式(1)〜式(3)中の1およびY2がアミノ基、ウレア基、ウレタン基およびチオエーテル基から選ばれた少なくとも1種の基である、請求項またはに記載の気体分離膜。 Formula (1) to (3) Y 1 and Y 2 are amino groups in a urea group, Ru least one group Der selected from urethane groups and thioether groups, according to claim 1 or 2 Gas separation membrane. 前記アミノ基が下記式(4)
Figure 0006029332
式中、Z1はHまたは1価の有機基であり、プロピル側の結合手がSiと結合し、ヒドロキシプロピル側の結合手が酸素と結合する。で表される請求項3に記載の気体分離膜。
Lower following formula is the amino group (4):
Figure 0006029332
{In the formula, Z 1 is H or a monovalent organic group, and the bond on the propyl side is bonded to Si and the bond on the hydroxypropyl side is bonded to oxygen. Represented by}, gas separation membrane of claim 3.
前記部位(A)と前記部位(B)の割合が、部位(A)100質量部を基準として部位(B)が5〜250質量部であるものである、請求項1〜のいずれか一項に記載の気体分離膜。 The proportion of the site (A) and the site (B) is, the site (A) site (B) based on 100 parts by weight are those wherein 5 to 250 parts by weight, any of claims 1-4 one The gas separation membrane according to Item. 分子鎖両末端にシラノール基を有するオルガノポリシロキサン(C)とアルコキシシリル基で少なくとも片末端が末端封止されたポリエチレンオキシド(D)を重縮合反応して前記架橋ポリマーを得る工程、及び
得られた架橋ポリマーを用いて気体分離膜を製造する工程
を含む、請求項1〜のいずれか一項に記載の気体分離膜の製造方法
Step of obtaining the crosslinked polymer of an organopolysiloxane (C) alkoxysilyl polyethylene oxide at least one terminal has been end-capped with groups having both molecular chain terminals to silanol groups (D) and polycondensation reactions and,
A step of producing a gas separation membrane using the obtained crosslinked polymer ,
The manufacturing method of the gas separation membrane as described in any one of Claims 1-5 containing this .
前記分子鎖両末端にシラノール基を有するオルガノポリシロキサン(C)が下記式(5)
Figure 0006029332
式中、R1およびR2は、炭素数1〜10の非置換または置換の1価炭化水素基であり、そしてnは5〜2000の整数である。で表される化合物であり、かつ、前記アルコキシシリル基で少なくとも片末端が末端封止されたポリエチレンオキシド(D)が下記式(6)
Figure 0006029332
式中、R3はHまたは有機基であり、R4およびR5は水酸基アルコキシ基または有機基であり、Y1およびY2は2価の有機基であり、そしてmは1〜100の整数である。で表される化合物または下記式(7)
Figure 0006029332
式中、R3はHまたは有機基であり、R4およびR5は水酸基アルコキシ基または有機基であり、Y1は2価の有機基であり、Y3は1価の有機基であり、そしてmは1〜100の整数である。で表される化合物である請求項に記載の方法
Organopolysiloxane (C) is lower following formula having a silanol group in the molecular chain terminal (5):
Figure 0006029332
{ Wherein R 1 and R 2 are each an unsubstituted or substituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and n is an integer of 5 to 2000. A compound represented by}, and the alkoxy polyethylene oxide at least one terminal has been end-capped with silyl groups (D) is lower following formula (6):
Figure 0006029332
{ Wherein R 3 is H or an organic group, R 4 and R 5 are a hydroxyl group , an alkoxy group or an organic group, Y 1 and Y 2 are divalent organic groups, and m is 1 to 100 Is an integer. A compound represented by monomers other below following formula in} (7):
Figure 0006029332
{Wherein, R 3 is H or an organic group, R 4 and R 5 are a hydroxyl group, an alkoxy group or an organic group, Y 1 is a divalent organic group, Y 3 is a monovalent organic group And m is an integer from 1 to 100. It is a compound represented by} The method of claim 6.
前記式(6)中のY 1 およびY 2 ならびに前記式(7)中の 1 がアミノ基、ウレア基、ウレタン基およびチオエーテル基から選ばれた少なくとも1種の基である、請求項に記載の方法 Y 1 and Y 2 and Y 1 is an amino group of the formula (7) in in the formula (6), a urea group, at least one group selected from urethane groups and thioether groups, in claim 7 The method described. 前記アミノ基が下記式(8):
Figure 0006029332
式中、Z1はHまたは1価の有機基であり、プロピル側の結合手がSiと結合し、ヒドロキシプロピル側の結合手が酸素と結合する。で表される請求項に記載の方法
Lower following formula is the amino group (8):
Figure 0006029332
{In the formula, Z 1 is H or a monovalent organic group, and the bond on the propyl side is bonded to Si and the bond on the hydroxypropyl side is bonded to oxygen. Represented by} The method of claim 8.
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