JP6999611B2 - Polymers and methods for producing them, gas separation membranes using this polymers, gas separation modules, gas separation devices, and m-phenylenediamine compounds. - Google Patents

Polymers and methods for producing them, gas separation membranes using this polymers, gas separation modules, gas separation devices, and m-phenylenediamine compounds. Download PDF

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本発明は、m-フェニレンジアミン骨格を有するポリマー及びその製造方法、このポリマーを用いたガス分離膜、ガス分離モジュール、及びガス分離装置、並びにm-フェニレンジアミン化合物に関する。 The present invention relates to a polymer having an m-phenylenediamine skeleton and a method for producing the same, a gas separation membrane using this polymer, a gas separation module, and a gas separation device, and an m-phenylenediamine compound.

高分子化合物からなる素材には、その素材ごとに特有の気体透過性がある。その性質に基づき、特定の高分子化合物から構成された膜によって、所望の気体成分を選択的に透過させて分離することができる。この気体分離膜(ガス分離膜)の産業上の利用態様として、地球温暖化の問題と関連し、火力発電所、セメントプラント、製鉄所高炉等において、大規模な二酸化炭素発生源から二酸化炭素を分離回収することが検討されている。また、天然ガスやバイオガス(生物の排泄物、有機質肥料、生分解性物質、汚水、ゴミ、エネルギー作物などの発酵、嫌気性消化により発生するガス)は主としてメタンと二酸化炭素を含む混合ガスであり、この混合ガスから二酸化炭素等の不純物を除去する手段としてガス分離膜の利用が検討されている。 A material made of a polymer compound has a gas permeability peculiar to each material. Based on its properties, a membrane composed of a specific polymer compound can selectively permeate and separate a desired gas component. As an industrial use mode of this gas separation membrane (gas separation membrane), carbon dioxide is emitted from a large-scale carbon dioxide source in thermal power plants, cement plants, blast furnaces of steel mills, etc. in relation to the problem of global warming. Separation and recovery are being considered. In addition, natural gas and biogas (gas generated by fermentation of biological excrement, organic fertilizer, biodegradable substances, sewage, garbage, energy crops, and anaerobic digestion) are mainly mixed gases containing methane and carbon dioxide. Therefore, the use of a gas separation membrane is being studied as a means for removing impurities such as carbon dioxide from this mixed gas.

ガス分離膜を用いた天然ガスの精製では、より効率的に目的のガスを分離するために、優れたガス透過性とガス分離選択性が求められる。これを実現するために種々の膜素材が検討されており、その一環としてポリイミド化合物を用いたガス分離膜が検討されてきた。例えば、特許文献1には、m-フェニレンジアミンの特定部位に特定の極性基が導入されたジアミン成分を有するポリイミド化合物が記載されている。特許文献1によれば、このポリイミド化合物を用いてガス分離膜のガス分離層を形成することにより、ガス透過性とガス分離選択性をともに高めることができ、また、ガス中の可塑化成分による性能の劣化も抑えられるとされる。 In the purification of natural gas using a gas separation membrane, excellent gas permeability and gas separation selectivity are required in order to separate the target gas more efficiently. In order to realize this, various membrane materials have been studied, and as a part of them, gas separation membranes using polyimide compounds have been studied. For example, Patent Document 1 describes a polyimide compound having a diamine component in which a specific polar group is introduced into a specific moiety of m-phenylenediamine. According to Patent Document 1, by forming a gas separation layer of a gas separation membrane using this polyimide compound, both gas permeability and gas separation selectivity can be enhanced, and it depends on the plasticizing component in the gas. It is said that the deterioration of performance can be suppressed.

実用的なガス分離膜とするためには、ガス分離層を薄層にして十分なガス透過性を確保した上で、さらに目的のガス分離選択性も実現しなければならない。ガス分離層を薄層化する手法としては、ポリイミド化合物等の高分子化合物を相分離法により非対称膜とし、分離に寄与する部分を緻密層あるいはスキン層と呼ばれる薄層にする方法がある。この非対称膜では、緻密層以外の部分を膜の機械的強度を担う支持層として機能させる。
また、上記非対称膜の他に、ガス分離機能を担うガス分離層と機械強度を担う支持層とを別素材とし、ガス透過性の支持層上に、ガス分離能を有するガス分離層を薄層に形成する複合膜の形態も知られている。
In order to obtain a practical gas separation membrane, the gas separation layer must be made thin to ensure sufficient gas permeability, and the desired gas separation selectivity must be realized. As a method for thinning the gas separation layer, there is a method in which a polymer compound such as a polyimide compound is formed into an asymmetric membrane by a phase separation method, and a portion contributing to separation is made into a thin layer called a dense layer or a skin layer. In this asymmetric membrane, the portion other than the dense layer functions as a support layer that bears the mechanical strength of the membrane.
In addition to the asymmetric membrane, the gas separation layer responsible for the gas separation function and the support layer responsible for the mechanical strength are made of different materials, and a gas separation layer having a gas separation ability is thinly layered on the gas permeable support layer. The morphology of the composite membrane formed in is also known.

特開2015-083296号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-083296

一般に、ガス透過性とガス分離選択性は互いにいわゆるトレードオフの関係にある。したがって、ガス分離層に用いるポリイミド化合物の共重合成分等を調整することにより、ガス分離層のガス透過性あるいはガス分離選択性のいずれかを改善することはできても、両特性を高いレベルで両立するのは困難とされる。また、天然ガス中の可塑化成分が少ない場合には、長期使用した際に、可塑化とは逆に、膜の乾燥が進んで緻密化のような現象が生じ、ガス透過性が損なわれる。したがって、ガス分離膜には過酷な乾燥条件においてもガス透過性を十分に維持できる特性も求められる。 In general, gas permeability and gas separation selectivity are in a so-called trade-off relationship with each other. Therefore, although it is possible to improve either the gas permeability or the gas separation selectivity of the gas separation layer by adjusting the copolymerization component of the polyimide compound used for the gas separation layer, both characteristics are exhibited at a high level. It is difficult to achieve both. Further, when the amount of the plasticizing component in the natural gas is small, when the natural gas is used for a long period of time, contrary to the plasticizing, the film becomes dry and a phenomenon such as densification occurs, and the gas permeability is impaired. Therefore, the gas separation membrane is also required to have the property of being able to sufficiently maintain gas permeability even under harsh drying conditions.

本発明は、ガス透過性に優れ、ガス分離選択性にも優れ、さらに過酷な乾燥条件に曝されてもガス透過性の低下を生じにくいガス分離膜、このガス分離膜を有するガス分離モジュール及びガス分離装置を提供することを課題とする。また、本発明は、上記ガス分離膜のガス分離層への適用に好適な機能性ポリマー及びその製造方法、並びにこのポリマーの原料として好適なジアミン化合物を提供することを課題とする。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention has excellent gas permeability, gas separation selectivity, and a gas separation membrane that does not easily decrease gas permeability even when exposed to harsh drying conditions, a gas separation module having this gas separation membrane, and a gas separation module having this gas separation membrane. An object of the present invention is to provide a gas separation device. Another object of the present invention is to provide a functional polymer suitable for application of the gas separation membrane to the gas separation layer, a method for producing the same, and a diamine compound suitable as a raw material for the polymer.

本発明の上記課題は下記手段により解決される。
〔1〕
下記式(I)で表される構成成分を有するポリマーであって、上記ポリマーがポリイミド化合物、又はポリアミド化合物であるポリマー。

Figure 0006999611000001
式(I)中、 は水素原子、炭素数1~4のアルキル基、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子であり、R 及びR は水素原子、炭素数1~4のアルキル基、又はハロゲン原子を示す。但し、R、R及びRの少なくとも1つは炭素数1~4のアルキル基又はハロゲン原子である。上記の炭素数1~4のアルキル基はトリフルオロメチルではない。**は連結部位を示す。
〔2〕
上記式(I)で表される構成成分がジアミン由来成分である、〔1〕に記載のポリマー。
〔3〕
上記R、R及びRの少なくとも1つが、上記の炭素数1~4のアルキル基である、〔1〕又は〔2〕に記載のポリマー。
〔4
記式(Ia)で表されるm-フェニレンジアミン化合物を原料としてポリマーを得ることを含む、〔1〕~〔〕のいずれかに記載のポリマーの製造方法。
Figure 0006999611000002
式(Ia)中、R、R及びRは、それぞれ、上記式(I)におけるR、R及びRと同義である。

下記式(I)で表される構成成分を有するポリマーを含有してなるガス分離層を有するガス分離膜。
Figure 0006999611000003
式(I)中、R 、R 及びR は水素原子、炭素数1~4のアルキル基、又はハロゲン原子を示す。但し、R 、R 及びR の少なくとも1つは炭素数1~4のアルキル基又はハロゲン原子である。前記の炭素数1~4のアルキル基はトリフルオロメチルではない。**は連結部位を示す。

ス分離層を構成するポリマーとして、下記式(II)で表される構成単位を有するポリイミド化合物を含有する、ガス分離膜。
Figure 0006999611000004
式(II)中、R、R及びRは水素原子、炭素数1~4のアルキル基、又はハロゲン原子を示す。但し、R、R及びRの少なくとも1つは炭素数1~4のアルキル基又はハロゲン原子である。上記の炭素数1~4のアルキル基はトリフルオロメチルではない。
Rは下記式(I-1)~(I-28)のいずれかで表される基を示す。ここでX~Xは単結合又は2価の連結基を、Lは-CH=CH-又は-CH-を、R及びRは水素原子又は置換基を示し、*は式(II)中のカルボニル基との結合部位を示す。
Figure 0006999611000005

上記R、R及びRの少なくとも1つが、上記の炭素数1~4のアルキル基である、〔〕に記載のガス分離膜。

上記ガス分離膜が、上記ガス分離層をガス透過性の支持層上側に有するガス分離複合膜である、〔〕~〔〕のいずれかに記載のガス分離膜。

二酸化炭素及びメタンを含むガスから二酸化炭素を選択的に透過させるために用いられる、〔〕~〔〕のいずれかに記載のガス分離膜。
10
〕~〔〕のいずれかに記載のガス分離膜を有するガス分離モジュール。
11
〕~〔〕のいずれかに記載のガス分離膜を有するガス分離装置。
12
下記式(Ia-1)で表されるm-フェニレンジアミン化合物。
Figure 0006999611000006
式(Ia-1)中、Rは水素原子、炭素数1~3のアルキル基、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数1~3のアルコキシ基、又は炭素数1~3のアシルオキシ基を示し、-C(Rの炭素数は1~4であ
及びRは水素原子、炭素数1~4のアルキル基、又はハロゲン原子を示す
但し、-C(Rはトリフルオロメチルではなく、R 及びRとして採り得る炭素数1~4のアルキル基トリフルオロメチルではない。また、-C(R を構成する3つのR と、R と、R のすべてが水素原子となることはない。
The above-mentioned problems of the present invention are solved by the following means.
[1]
A polymer having a constituent component represented by the following formula (I), wherein the polymer is a polyimide compound or a polyamide compound .
Figure 0006999611000001
In formula (I), RB is a hydrogen atom , an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom, and RA and RC are a hydrogen atom and an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. , Or a halogen atom. However, at least one of RA , RB and RC is an alkyl group or a halogen atom having 1 to 4 carbon atoms. The above alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is not trifluoromethyl. ** indicates the connection site.
[2]
The polymer according to [1], wherein the constituent component represented by the above formula (I) is a diamine-derived component.
[3]
The polymer according to [1] or [2], wherein at least one of the above RA , RB and RC is the above - mentioned alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
[4 ]
The method for producing a polymer according to any one of [1] to [ 3 ], which comprises obtaining a polymer from an m-phenylenediamine compound represented by the following formula (Ia) as a raw material.
Figure 0006999611000002
In formula (Ia), RA , RB , and RC are synonymous with RA , RB , and RC in the above formula (I), respectively.
[ 5 ]
A gas separation membrane having a gas separation layer containing a polymer having a constituent component represented by the following formula (I) .
Figure 0006999611000003
In formula (I), RA , RB and RC represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a halogen atom . However, at least one of RA , RB and RC is an alkyl group or a halogen atom having 1 to 4 carbon atoms . The above-mentioned alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is not trifluoromethyl. ** indicates the connection site.
[ 6 ]
A gas separation membrane containing a polyimide compound having a structural unit represented by the following formula (II) as a polymer constituting the gas separation layer.
Figure 0006999611000004
In formula (II), RA , RB and RC represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a halogen atom. However, at least one of RA , RB and RC is an alkyl group or a halogen atom having 1 to 4 carbon atoms. The above alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is not trifluoromethyl.
R represents a group represented by any of the following formulas (I-1) to (I-28). Here, X 1 to X 3 represent a single bond or a divalent linking group, L represents -CH = CH- or -CH 2- , R 1 and R 2 represent a hydrogen atom or a substituent, and * represents a hydrogen atom or a substituent. II) Shows the binding site with the carbonyl group in.
Figure 0006999611000005
[ 7 ]
The gas separation membrane according to [ 6 ], wherein at least one of the above RA , RB and RC is the above - mentioned alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
[ 8 ]
The gas separation membrane according to any one of [ 5 ] to [ 7 ], wherein the gas separation membrane is a gas separation composite membrane having the gas separation layer on the upper side of a gas permeable support layer.
[ 9 ]
The gas separation membrane according to any one of [ 5 ] to [ 8 ], which is used for selectively permeating carbon dioxide from a gas containing carbon dioxide and methane.
[ 10 ]
A gas separation module having the gas separation membrane according to any one of [ 5 ] to [ 9 ].
[ 11 ]
A gas separation device having the gas separation membrane according to any one of [ 5 ] to [ 9 ].
[ 12 ]
An m-phenylenediamine compound represented by the following formula (Ia-1).
Figure 0006999611000006
In the formula (Ia-1), Ra represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, a halogen atom, a hydroxy group, an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, or an acyloxy group having 1 to 3 carbon atoms. , -C ( Ra ) 3 has 1 to 4 carbon atoms .
RB and RC represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a halogen atom .
However, —C ( Ra ) 3 is not trifluoromethyl, and the alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms that can be taken as RB and RC are not trifluoromethyl. Further, not all of the three Ra , RB , and RC constituting -C (R a ) 3 become hydrogen atoms.

本明細書において「~」で表される数値範囲は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味である。
本明細書において、特定の符号で表示された置換基や連結基等(以下、置換基等という)が複数あるとき、あるいは複数の置換基等を同時もしくは択一的に規定するときには、それぞれの置換基等は互いに同一でも異なっていてもよいことを意味する。このことは、置換基等の数の規定についても同様である。また、ポリマーが同一表示の複数の構成成分を有する場合は、各構成成分は互いに同一でも異なっていてもよい。
本明細書において置換又は無置換を明記していない置換基(連結基についても同様)については、所望の効果を損なわない範囲で、その基に任意の置換基を有していてもよい意味である。これは置換又は無置換を明記していない化合物についても同義である。
In the present specification, the numerical range represented by "-" means that the numerical values described before and after the numerical range are included as the lower limit value and the upper limit value.
In the present specification, when there are a plurality of substituents, linking groups, etc. (hereinafter referred to as substituents, etc.) indicated by a specific reference numeral, or when a plurality of substituents, etc. are specified simultaneously or selectively, each of them is used. It means that the substituents and the like may be the same or different from each other. This also applies to the regulation of the number of substituents and the like. Further, when the polymer has a plurality of components having the same label, the components may be the same or different from each other.
Substituents (same for linking groups) that are not specified as substituted or unsubstituted in the present specification may have any substituent as long as the desired effect is not impaired. be. This is also synonymous with compounds that do not specify substitution or no substitution.

本発明のガス分離膜、ガス分離モジュール及びガス分離装置は、ガス透過性に優れ、ガス分離選択性にも優れ、さらに、ガス分離層が過酷な乾燥条件に曝されてもガス透過性を十分に維持することができる。また、本発明のポリマーは、構成成分が特徴的な構造を有し、ガス分離層の構成材料をはじめ、種々の機能性ポリマーとして用いることができる。 The gas separation membrane, gas separation module and gas separation device of the present invention have excellent gas permeability and gas separation selectivity, and further have sufficient gas permeability even when the gas separation layer is exposed to harsh drying conditions. Can be maintained at. Further, the polymer of the present invention has a structure in which the constituent components are characteristic, and can be used as various functional polymers including the constituent material of the gas separation layer.

本発明のガス分離複合膜の一実施形態を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically one Embodiment of the gas separation composite membrane of this invention. 本発明のガス分離複合膜の別の実施形態を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically another embodiment of the gas separation composite membrane of this invention.

本発明の好ましい実施形態について説明する。
[ポリマー]
本発明のポリマー(高分子化合物)は、下記式(I)で表される構成成分を有する。
A preferred embodiment of the present invention will be described.
[polymer]
The polymer (polymer compound) of the present invention has a constituent component represented by the following formula (I).

Figure 0006999611000007
Figure 0006999611000007

式(I)中、R、R及びRは水素原子、炭素数1~4のアルキル基(好ましくは炭素数1~3のアルキル基)、又はハロゲン原子を示す。**はポリマー中に組み込まれるための連結部位を示す。
式(I)において、R、R及びRの少なくとも1つは炭素数1~4のアルキル基又はハロゲン原子である。なかでも、少なくともRが炭素数の1~4のアルキル基又はハロゲン原子である形態が好ましい。
、R及びRとして採り得るハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、及びヨウ素原子が挙げられる。上記ハロゲン原子は好ましくは塩素原子、臭素原子であり、より好ましくは塩素原子である。
In formula (I), RA , RB and RC represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms (preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms), or a halogen atom. ** indicates the connection site for incorporation into the polymer.
In formula (I), at least one of RA , RB and RC is an alkyl group or halogen atom having 1 to 4 carbon atoms. Of these, a form in which at least RA is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a halogen atom is preferable.
Examples of the halogen atom that can be taken as RA , RB and RC include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. The halogen atom is preferably a chlorine atom or a bromine atom, and more preferably a chlorine atom.

式(I)で表される構成成分は、R、R及びRの少なくとも1つが炭素数の1~4のアルキル基であることが好ましく、少なくともRが炭素数の1~4のアルキル基であることがより好ましい。
、R及びRとして採り得る炭素数1~4のアルキル基は、置換基を有してもよい。つまり、R、R及びRとして採り得る炭素数1~4のアルキル基は炭素数1~4の置換アルキル基であってもよい。しかし、R、R及びRとして採り得る炭素数1~4のアルキル基はトリフルオロメチルではないことが好ましい。
上記の炭素数1~4のアルキル基がトリフルオロメチルの場合、このような構成成分を導くモノマーは立体的な影響と電子的な影響とが相俟って、重合しにくい傾向にある。例えば、式(I)の構成成分がジアミン成分であり、R、R又はRがトリフルオロメチルの場合、このジアミン成分を導くジアミンモノマーは重合効率に劣る。
、R及びRとして採り得る炭素数1~4のアルキル基は、置換基を1つ又は2つ有した形態の置換アルキル基であることも好ましい。すなわち、R、R及びRとして採り得る炭素数1~4のアルキル基は、無置換アルキル基、無置換アルキル基を構成する水素原子1つを置換基に置き換えた一置換アルキル基、又は、無置換アルキル基を構成する水素原子2つを置換基に置き換えた二置換アルキル基であることも好ましい。
上記の炭素数1~4のアルキル基が置換アルキル基の場合、この置換アルキル基における置換基としては、例えば、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アルコキシ基(好ましくは炭素数1~3)、及びアシルオキシ基(好ましくは炭素数1~3)が挙げられ、ハロゲン原子が好ましい。
、R及びRとして採り得る炭素数1~4のアルキル基は、無置換アルキル基であることが好ましい。
また、R、R及びRとして採り得る炭素数1~4のアルキル基はエチル又はメチルが好ましく、無置換エチル又は無置換メチルがより好ましく、無置換メチルがさらに好ましい。
In the component represented by the formula (I), at least one of RA , RB and RC is preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and at least RA has 1 to 4 carbon atoms. It is more preferably an alkyl group.
Alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms which can be taken as RA , RB and RC may have a substituent. That is, the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms which can be taken as RA , RB and RC may be a substituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. However, it is preferable that the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms which can be obtained as RA , RB and RC is not trifluoromethyl.
When the above-mentioned alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is trifluoromethyl, the monomer leading to such a constituent tends to be difficult to polymerize due to the combination of steric influence and electronic influence. For example, when the component of the formula (I) is a diamine component and RA , RB or RC is trifluoromethyl, the diamine monomer leading to this diamine component is inferior in polymerization efficiency.
The alkyl group having 1 to 4 carbon atoms which can be obtained as RA , RB and RC is preferably a substituted alkyl group having one or two substituents. That is, the alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms that can be taken as RA , RB , and RC are unsubstituted alkyl groups, monosubstituted alkyl groups in which one hydrogen atom constituting the unsubstituted alkyl group is replaced with a substituent. Alternatively, it is also preferable that it is a disubstituted alkyl group in which two hydrogen atoms constituting the unsubstituted alkyl group are replaced with a substituent.
When the above-mentioned alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is a substituted alkyl group, examples of the substituent in this substituted alkyl group include a halogen atom, a hydroxy group, an alkoxy group (preferably 1 to 3 carbon atoms), and an acyloxy group. (Preferably, the number of carbon atoms is 1 to 3), and a halogen atom is preferable.
The alkyl group having 1 to 4 carbon atoms which can be obtained as RA , RB and RC is preferably an unsubstituted alkyl group.
Further, the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms which can be obtained as RA , RB and RC is preferably ethyl or methyl, more preferably unsubstituted ethyl or unsubstituted methyl, and even more preferably unsubstituted methyl.

本発明のポリマーは、上記式(I)で表される特有の構造に起因して所望の特性ないし機能性を発現する。例えば、ポリマーの低誘電率化を実現でき、また、ポリマーの透明性をより高めることができる。この理由は定かではないが、式(I)の構成成分が特定の部位にトリフルオロメチル基を有することがポリマーの低誘電率化と透明性の向上に寄与し、さらに、式(1)中のR、R及びRの少なくとも1つが特定の低級アルキル基又はハロゲン原子であることも、ポリマーの平面性ないしパッキング性をほどよく抑えてポリマー内に適度な空隙を生じ、上記の低誘電率化と透明性の向上に効果的に作用しているものと考えられる。 The polymer of the present invention exhibits desired properties or functionality due to the unique structure represented by the above formula (I). For example, it is possible to realize a low dielectric constant of the polymer and further enhance the transparency of the polymer. Although the reason for this is not clear, the fact that the constituent component of the formula (I) has a trifluoromethyl group at a specific site contributes to lowering the dielectric constant and improving the transparency of the polymer, and further, in the formula (1). The fact that at least one of RA , RB and RC of RA is a specific lower alkyl group or halogen atom also moderately suppresses the flatness or packing property of the polymer and creates appropriate voids in the polymer, and the above-mentioned low It is considered that it effectively works to increase the dielectric constant and improve the transparency.

上記特性に基づき、上記式(I)で表される構成成分を有するポリマーは、種々の機能性ポリマーとして用いることができる。例えば、本発明のポリマーを、透明耐熱樹脂、低誘電率樹脂、高周波対応材料、及び防湿コート材料等の構成ポリマーとして好適に用いることができる。 Based on the above characteristics, the polymer having the constituent component represented by the above formula (I) can be used as various functional polymers. For example, the polymer of the present invention can be suitably used as a constituent polymer such as a transparent heat-resistant resin, a low dielectric constant resin, a high-frequency-compatible material, and a moisture-proof coating material.

また、本発明のポリマーは、ガス分離膜のガス分離層の構成材料としても好適である。本発明のポリマーを用いることにより、ガス分離層を薄層に形成した場合であっても、混合ガス中から所望のガス成分を高い選択性で透過させることができ、ガス透過性とガス分離選択性の両立を高度なレベルで実現することができる。このガス分離膜は、過酷な乾燥条件下においてもガス分離層のガス透過性を十分に維持することができる。これは、上記トリフルオロメチル基がポリマーの凝集力を抑え、R、R及びRによる平面性ないしパッキング性の抑制作用と相俟って、ポリマー内に、ガス分離選択性を阻害しない程度の十分な空隙が形成されること、その結果、高い自由体積量が付与され、この自由体積量が過酷な乾燥条件に晒しても十分に維持できるためと考えられる。したがって、本発明のポリマーをガス分離層に用いたガス分離膜は、可塑化成分の少ない天然ガス田などにおける使用に特に好適である。
本発明のポリマーをガス分離層の構成材料とする場合、このポリマーは後述するように、ポリイミド化合物であることが好ましい。
Further, the polymer of the present invention is also suitable as a constituent material of the gas separation layer of the gas separation membrane. By using the polymer of the present invention, even when the gas separation layer is formed into a thin layer, a desired gas component can be permeated from the mixed gas with high selectivity, and gas permeability and gas separation selection can be achieved. It is possible to achieve both sex at a high level. This gas separation membrane can sufficiently maintain the gas permeability of the gas separation layer even under harsh drying conditions. This is because the trifluoromethyl group suppresses the cohesive force of the polymer, and the flatness or packing property of RA , RB and RC is suppressed, and the gas separation selectivity is not impaired in the polymer. It is considered that a sufficient amount of voids are formed, and as a result, a high amount of free volume is imparted, and this amount of free volume can be sufficiently maintained even when exposed to harsh drying conditions. Therefore, the gas separation membrane using the polymer of the present invention for the gas separation layer is particularly suitable for use in a natural gas field having a small amount of thermoplastic components.
When the polymer of the present invention is used as a constituent material for the gas separation layer, the polymer is preferably a polyimide compound as described later.

上記式(I)で表される構成成分は、下記式(Ia)で表されるm-フェニレンジアミン化合物由来の構成成分であることが好ましい。すなわち、本発明のポリマーは、好ましくは、下記式(Ia)で表されるm-フェニレンジアミン化合物を合成原料として得られるものである。 The constituent component represented by the above formula (I) is preferably a constituent component derived from the m-phenylenediamine compound represented by the following formula (Ia). That is, the polymer of the present invention is preferably obtained by using the m-phenylenediamine compound represented by the following formula (Ia) as a synthetic raw material.

Figure 0006999611000008
Figure 0006999611000008

式(Ia)中、R、R及びRは、それぞれ、上記式(I)におけるR、R及びRと同義であり、好ましい形態も同じである。 In formula (Ia), RA , RB , and RC are synonymous with RA , RB , and RC in the above formula (I), respectively, and the preferred forms are also the same.

本発明のポリマーは、上記式(Ia)で表されるm-フェニレンジアミン化合物とテトラカルボン酸二無水物とを縮重合させることにより、ポリイミド化合物として得ることができる。ポリイミド化合物の合成は、用いる原料以外は、常法により行うことができる。また、一般的な成書(例えば、今井淑夫、横田力男編著、「最新ポリイミド~基礎と応用~」、株式会社エヌ・ティー・エス、2010年8月25日、p.3~49、など)を適宜参照して合成することができる。
また、一般式(I)のm-フェニレンジアミン化合物のアミノ基をイソシアネート化した後、ジオール化合物と反応させることにより、ポリウレタン化合物を得ることができる。ポリウレタン化合物の合成は、用いる原料以外は、常法により行うことができる、また、例えば、高分子学会高分子実験学編集委員編、「高分子実験学第5巻 重縮合と重付加」、共立出版、1980年を参照することができる。
一般式(I)のm-フェニレンジアミン化合物をイソシアネート化した後、ジアミン化合物と反応させたり、一般式(I)のm-フェニレンジアミン化合物とジイソシアネート化合物とを反応させたりすることにより、ポリウレア化合物を得ることができる。ポリウレア化合物の合成は、用いる原料以外は、常法により行うことができる。また、例えば、高分子学会高分子実験学編集委員編、「高分子実験学第5巻 重縮合と重付加」、共立出版、1980年を参照することができる。
一般式(1)のm-フェニレンジアミン化合物とジカルボン酸化合物とを縮重合させることによりポリアミド化合物を得ることができる。ポリアミド化合物の合成は、用いる原料以外は、常法により行うことができる、また、例えば、高分子学会高分子実験学編集委員編、「高分子実験学第5巻 重縮合と重付加」、共立出版、1980年を参照することができる。
The polymer of the present invention can be obtained as a polyimide compound by polycondensing the m-phenylenediamine compound represented by the above formula (Ia) and a tetracarboxylic dianhydride. The polyimide compound can be synthesized by a conventional method except for the raw materials used. In addition, general books (for example, edited by Yoshio Imai and Rikio Yokota, "Latest Polygonic-Basics and Applications-", NTS Co., Ltd., August 25, 2010, p.3-49, etc. ) Can be appropriately referred to and synthesized.
Further, a polyurethane compound can be obtained by isocyanateming the amino group of the m-phenylenediamine compound of the general formula (I) and then reacting with the diol compound. Polyurethane compounds can be synthesized by a conventional method except for the raw materials used. For example, "Polymer Experiments Vol. 5, Polycondensation and Polyaddition", edited by the editorial board of Polymer Experiments of the Society of Polymer Science, Kyoritsu. You can see the publication, 1980.
After the m-phenylenediamine compound of the general formula (I) is isocyanated, the polyurea compound is produced by reacting with the diamine compound or by reacting the m-phenylenediamine compound of the general formula (I) with the diisocyanate compound. Obtainable. The polyurea compound can be synthesized by a conventional method except for the raw materials used. Also, for example, the editorial board of the Polymer Experiments of the Society of Polymer Science, "Polymer Experiments Vol. 5, Polycondensation and Addition", Kyoritsu Shuppan, 1980 can be referred to.
A polyamide compound can be obtained by polycondensing the m-phenylenediamine compound of the general formula (1) and the dicarboxylic acid compound. Polyamide compounds can be synthesized by conventional methods except for the raw materials used. For example, "Polymer Experiments Vol. 5, Polycondensation and Polyaddition", edited by the editorial board of Polymer Experiments of the Society of Polymer Science, Kyoritsu. You can see the publication, 1980.

本発明において「ポリマー」の分子量は上記構造を満たす限り特に制限されない。例えば分子量を1000~1000000とすることができ、10000~500000とすることが好ましく、20000~300000とするがより好ましい。ここで、分子量が1000以上のものについては、重量平均分子量としての値である。 In the present invention, the molecular weight of the "polymer" is not particularly limited as long as the above structure is satisfied. For example, the molecular weight can be 1000 to 1000,000, preferably 10,000 to 500,000, more preferably 20,000 to 300,000. Here, when the molecular weight is 1000 or more, it is a value as a weight average molecular weight.

[ガス分離膜]
本発明のガス分離膜は、上述した本発明のポリマーを含有してなるガス分離層を有する。本発明のポリマーは上記の通り高い自由体積を有し、過酷な乾燥条件に曝されてもこの自由体積を保持できるものと考えられる。このポリマーをガス分離層の構成材料として用いることにより、ガス透過性とガス分離選択性を高いレベルで両立し、また、過酷な環境下においてもガス分離性能を十分に維持することが可能となる。
[Gas separation membrane]
The gas separation membrane of the present invention has a gas separation layer containing the polymer of the present invention described above. It is considered that the polymer of the present invention has a high free volume as described above, and can maintain this free volume even when exposed to harsh drying conditions. By using this polymer as a constituent material of the gas separation layer, it is possible to achieve both gas permeability and gas separation selectivity at a high level, and to sufficiently maintain gas separation performance even in a harsh environment. ..

本発明のガス分離膜が有するガス分離層は好ましくは、少なくとも上記式(I)で表される構成成分を有するポリイミド化合物である。このポリイミド化合物は好ましくは、少なくとも下記式(II)で表される構成単位を有する。 The gas separation layer of the gas separation membrane of the present invention is preferably a polyimide compound having at least a constituent component represented by the above formula (I). This polyimide compound preferably has at least a structural unit represented by the following formula (II).

Figure 0006999611000009
Figure 0006999611000009

式(II)中、R、R及びRは、それぞれ、上記式(I)におけるR、R及びRと同義であり、好ましい形態も同じである。 In formula (II), RA , RB , and RC are synonymous with RA , RB , and RC in the above formula (I), respectively, and the preferred forms are also the same.

上記式(II)中、Rは下記式(I-1)~(I-28)のいずれかで表される構造の基を示す。ここでX~Xは単結合又は2価の連結基を、Lは-CH=CH-又は-CH-を、R及びRは水素原子又は置換基を示し、*は式(II)中のカルボニル基との結合部位を示す。Rは式(I-1)、(I-2)又は(I-4)で表される基であることが好ましく、(I-1)又は(I-4)で表される基であることがより好ましく、(I-1)で表される基であることが特に好ましい。 In the above formula (II), R represents a group of structures represented by any of the following formulas (I-1) to (I-28). Here, X 1 to X 3 represent a single bond or a divalent linking group, L represents -CH = CH- or -CH 2- , R 1 and R 2 represent a hydrogen atom or a substituent, and * represents a hydrogen atom or a substituent. II) Shows the binding site with the carbonyl group in. R is preferably a group represented by the formula (I-1), (I-2) or (I-4), and is a group represented by (I-1) or (I-4). Is more preferable, and it is particularly preferable that the group is represented by (I-1).

Figure 0006999611000010
Figure 0006999611000010

上記式(I-1)、(I-9)及び(I-18)中、X~Xは、単結合又は2価の連結基を示す。この2価の連結基としては、-C(R-(Rは水素原子又は置換基を示す。Rが置換基の場合、互いに連結して環を形成してもよい)、-O-、-SO-、-C(=O)-、-S-、-NR-(Rは水素原子、アルキル基(好ましくはメチル基又はエチル基)又はアリール基(好ましくはフェニル基))、-C-(フェニレン基)、又はこれらの組み合わせが好ましく、単結合又は-C(R-がより好ましい。Rが置換基を示すとき、その具体例としては、後記置換基群Zから選ばれる基が挙げられ、なかでもアルキル基(好ましい範囲は後記置換基群Zに示されたアルキル基と同義である)が好ましく、ハロゲン原子を置換基として有するアルキル基がより好ましく、トリフルオロメチルが特に好ましい。なお、式(I-18)は、Xが、その左側に記載された2つの炭素原子のいずれか一方、及び、その右側に記載された2つの炭素原子のうちいずれか一方と連結していることを意味する。 In the above formulas (I-1), (I-9) and (I-18) , X1 to X3 represent a single bond or a divalent linking group. The divalent linking group is -C (R x ) 2- (R x indicates a hydrogen atom or a substituent. If R x is a substituent, they may be linked to each other to form a ring). -O-, -SO 2- , -C (= O)-, -S-, -NR Y- ( RY is a hydrogen atom, an alkyl group (preferably a methyl group or an ethyl group) or an aryl group (preferably phenyl). Group)), -C 6 H 4- (phenylene group), or a combination thereof is preferable, and single bond or -C (R x ) 2 -is more preferable. When R x indicates a substituent, specific examples thereof include a group selected from the substituent group Z described later, and among them, an alkyl group (preferably the range is synonymous with the alkyl group shown in the substituent group Z described later). There is), an alkyl group having a halogen atom as a substituent is more preferable, and trifluoromethyl is particularly preferable. In the formula (I-18), X3 is linked to one of the two carbon atoms described on the left side thereof and one of the two carbon atoms described on the right side thereof. Means that you are.

上記式(I-4)、(I-15)、(I-17)、(I-20)、(I-21)及び(I-23)中、Lは-CH=CH-又は-CH-を示す。 In the above formulas (I-4), (I-15), (I-17), (I-20), (I-21) and (I-23), L is -CH = CH- or -CH 2 . -Indicates.

上記式(I-7)中、R及びRは水素原子又は置換基を示す。この置換基としては、後述する置換基群Zから選ばれる基が挙げられる。R及びRは互いに結合して環を形成していてもよい。
、Rは水素原子又はアルキル基であることが好ましく、水素原子、メチル基又はエチル基であることがより好ましく、水素原子であることが更に好ましい。
In the above formula (I-7), R 1 and R 2 represent a hydrogen atom or a substituent. Examples of this substituent include a group selected from the substituent group Z described later. R 1 and R 2 may be coupled to each other to form a ring.
R 1 and R 2 are preferably a hydrogen atom or an alkyl group, more preferably a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group, and even more preferably a hydrogen atom.

式(I-1)~(I-28)中に示された炭素原子は、本発明の効果を損なわない範囲でさらに置換基を有していてもよい。本発明においては、この置換基を有する形態も、式(I-1)~(I-28)のいずれかで表される基に包含される。この置換基の具体例としては、後記置換基群Zから選ばれる基が挙げられ、なかでもアルキル基又はアリール基が好ましい。 The carbon atoms represented by the formulas (I-1) to (I-28) may further have a substituent as long as the effects of the present invention are not impaired. In the present invention, the form having this substituent is also included in the group represented by any of the formulas (I-1) to (I-28). Specific examples of this substituent include groups selected from the substituent group Z described later, and among them, an alkyl group or an aryl group is preferable.

本発明に用いるポリイミド化合物中、上記式(II)で表される構造単位の含有量は20質量%以上が好ましく、30質量%以上がより好ましく、40質量%以上がさらに好ましい。本発明に用いるポリイミド化合物は、上記式(II)で表される構造単位からなることも好ましい。
上記ポリイミド化合物は、上記式(II)で表される構成単位に加えて、下記式(III)又は(IV)で表される構成単位を有してもよい。但し、下記式(III)で表される構成単位には、上記式(II)で表される構成単位に包含されるものは含まれない。上記ポリイミド化合物は、下記式(III)又は(IV)で表される構成単位を1種又は2種以上含むことができる。
In the polyimide compound used in the present invention, the content of the structural unit represented by the above formula (II) is preferably 20% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, still more preferably 40% by mass or more. The polyimide compound used in the present invention is also preferably composed of the structural unit represented by the above formula (II).
The polyimide compound may have a structural unit represented by the following formula (III) or (IV) in addition to the structural unit represented by the above formula (II). However, the structural units represented by the following formula (III) do not include those included in the structural units represented by the above formula (II). The polyimide compound may contain one or more structural units represented by the following formula (III) or (IV).

Figure 0006999611000011
Figure 0006999611000011

Figure 0006999611000012
Figure 0006999611000012

上記式(III)及び(IV)中、Rは式(II)中のRと同義であり、好ましい形態も同じである。R~Rは置換基を示す。置換基としては、後述する置換基群Zから選ばれる基が挙げられる。
はアルキル基、カルボキシ基、スルファモイル基、カルバモイル基又はハロゲン原子であることが好ましい。Rの数を示すl1は0~4の整数である。Rがアルキル基である場合、このアルキル基の炭素数は1~10であることが好ましく、1~5であることがより好ましく、1~3であることがさらに好ましく、さらに好ましくはメチル、エチル又はトリフルオロメチルである。式(III)の構成単位は、カルボキシ基、又はスルファモイル基を有することが好ましい。また、式(III)の構成単位がカルボキシ基又はスルファモイル基を有する場合、式(III)中のカルボキシ基又はスルファモイル基の数は1つであることが好ましい。
式(III)において、ジアミン成分(すなわちRを有しうるフェニレン基)のポリイミド化合物に組み込まれるための2つの連結部位は、互いにメタ位又はパラ位に位置することが好ましく、互いにメタ位に位置することがより好ましい。
In the above formulas (III) and (IV), R has the same meaning as R in the formula (II), and the preferred form is also the same. R4 to R6 indicate substituents. Examples of the substituent include a group selected from the substituent group Z described later.
R4 is preferably an alkyl group, a carboxy group, a sulfamoyl group, a carbamoyl group or a halogen atom. L1 indicating the number of R4 is an integer of 0 to 4. When R 4 is an alkyl group, the number of carbon atoms of this alkyl group is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 5, further preferably 1 to 3, and even more preferably methyl. It is ethyl or trifluoromethyl. The structural unit of the formula (III) preferably has a carboxy group or a sulfamoyl group. When the structural unit of the formula (III) has a carboxy group or a sulfamoyl group, the number of the carboxy group or the sulfamoyl group in the formula (III) is preferably one.
In formula (III), the two linking sites for incorporation into the polyimide compound of the diamine component (ie, the phenylene group capable of having R4 ) are preferably located at the meta or para positions of each other, and are at the meta position of each other. It is more preferable to be located.

及びRはアルキル基もしくはハロゲン原子を示すか、又は互いに連結してXと共に環を形成する基を示すことが好ましい。また、2つのRが連結して環を形成している形態や、2つのRが連結して環を形成している形態も好ましい。RとRが連結した構造に特に制限はなく、単結合、-O-又は-S-が好ましい。R及びRの数を示すm1及びn1は0~4の整数であるが、0~3であることが好ましく、0~2であることがより好ましく、より好ましくは0又は1である。R及びRがアルキル基である場合、このアルキル基の炭素数は1~10であることが好ましく、1~5であることがより好ましく、1~3であることがさらに好ましく、さらに好ましくはメチル、エチル又はトリフルオロメチルである。
式(IV)において、ジアミン成分中の2つのフェニレン基(すなわちRとRを有しうる2つのフェニレン基)のポリイミド化合物に組み込まれるための2つの連結部位は、Xの連結部位に対しメタ位又はパラ位に位置することが好ましい。
It is preferable that R 5 and R 6 indicate an alkyl group or a halogen atom, or indicate a group which is linked to each other to form a ring with X 4 . Further, a form in which two R 5s are connected to form a ring and a form in which two R 6s are connected to form a ring are also preferable. The structure in which R 5 and R 6 are connected is not particularly limited, and single bond, —O— or —S— is preferable. M1 and n1 indicating the numbers of R5 and R6 are integers of 0 to 4 , preferably 0 to 3 , more preferably 0 to 2, and even more preferably 0 or 1. When R 5 and R 6 are alkyl groups, the number of carbon atoms of this alkyl group is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 5, further preferably 1 to 3, and even more preferably. Is methyl, ethyl or trifluoromethyl.
In formula (IV), the two linking sites for incorporation into the polyimide compound of the two phenylene groups in the diamine component (ie, the two phenylene groups capable of having R 5 and R 6 ) are at the linking site of X4 . On the other hand, it is preferably located in the meta position or the para position.

は上記式(I-1)におけるXと同義であり、好ましい形態も同じである。 X 4 has the same meaning as X 1 in the above formula (I-1), and the preferred form is also the same.

本発明に用いるポリイミド化合物は、その構造中、上記式(II)で表される構成単位と、上記式(III)で表される構成単位と、上記式(IV)で表される繰り返し単位の総モル量中に占める、式(II)で表される繰り返し単位のモル量の割合が40~100モル%であることが好ましく、50~100モル%がより好ましく、70~100モル%であることも好ましく、80~100モル%であることも好ましく、90~100モル%であることも好ましい。なお、上記式(II)で表される繰り返し単位と、上記式(III)で表される繰り返し単位と、上記式(IV)で表される繰り返し単位の総モル量中に占める、式(II)で表される繰り返し単位のモル量の割合が100モル%であるとは、ポリイミド化合物が、上記式(III)で表される繰り返し単位と、上記式(IV)で表される繰り返し単位のいずれも有しないことを意味する。 The polyimide compound used in the present invention has a structural unit represented by the above formula (II), a structural unit represented by the above formula (III), and a repeating unit represented by the above formula (IV) in its structure. The ratio of the molar amount of the repeating unit represented by the formula (II) to the total molar amount is preferably 40 to 100 mol%, more preferably 50 to 100 mol%, and 70 to 100 mol%. It is also preferable, it is preferably 80 to 100 mol%, and it is also preferable that it is 90 to 100 mol%. The repeating unit represented by the above formula (II), the repeating unit represented by the above formula (III), and the repeating unit represented by the above formula (IV) occupy the total molar amount of the formula (II). The ratio of the molar amount of the repeating unit represented by) is 100 mol% means that the polyimide compound is a repeating unit represented by the above formula (III) and a repeating unit represented by the above formula (IV). It means that they do not have either.

本発明に用いるポリイミド化合物は、上記式(II)で表される構成単位からなるか、又は、上記式(II)で表される構成単位以外の繰り返し単位を有する場合には、上記式(II)で表される構成単位以外の残部が、上記式(III)又は上記式(IV)で表される構成単位からなることが好ましい。ここで、「上記式(III)又は上記式(IV)で表される構成単位からなる」とは、上記式(III)で表される構成単位からなる態様、上記式(IV)で表される構成単位からなる態様、並びに、上記式(III)で表される構成単位と上記式(IV)で表される構成単位とからな態様の3つの態様を含む意味である。 The polyimide compound used in the present invention is composed of the structural unit represented by the above formula (II), or when it has a repeating unit other than the structural unit represented by the above formula (II), the above formula (II). It is preferable that the remainder other than the structural unit represented by the above formula (III) is composed of the structural unit represented by the above formula (III) or the above formula (IV). Here, "consisting of the structural unit represented by the above formula (III) or the above formula (IV)" is represented by the above formula (IV), which is an embodiment consisting of the structural unit represented by the above formula (III). It is meant to include three embodiments consisting of a structural unit and a structural unit represented by the above formula (III) and a structural unit represented by the above formula (IV).

置換基群Z:
アルキル基(好ましくは炭素数1~30、より好ましくは炭素数1~20、特に好ましくは炭素数1~10のアルキル基であり、例えばメチル、エチル、iso-プロピル、tert-ブチル、n-オクチル、n-デシル、n-ヘキサデシル)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3~30、より好ましくは炭素数3~20、特に好ましくは炭素数3~10のシクロアルキル基であり、例えばシクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシルなどが挙げられる。)、アルケニル基(好ましくは炭素数2~30、より好ましくは炭素数2~20、特に好ましくは炭素数2~10のアルケニル基であり、例えばビニル、アリル、2-ブテニル、3-ペンテニルなどが挙げられる。)、アルキニル基(好ましくは炭素数2~30、より好ましくは炭素数2~20、特に好ましくは炭素数2~10のアルキニル基であり、例えばプロパルギル、3-ペンチニルなどが挙げられる。)、アリール基(好ましくは炭素数6~30、より好ましくは炭素数6~20、特に好ましくは炭素数6~12のアリール基であり、例えばフェニル、p-メチルフェニル、ナフチル、アントラニルなどが挙げられる。)、アミノ基(アミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、ヘテロ環アミノ基を含み、好ましくは炭素数0~30、より好ましくは炭素数0~20、特に好ましくは炭素数0~10のアミノ基であり、例えばアミノ、メチルアミノ、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、ジベンジルアミノ、ジフェニルアミノ、ジトリルアミノなどが挙げられる。)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1~30、より好ましくは炭素数1~20、特に好ましくは炭素数1~10のアルコキシ基であり、例えばメトキシ、エトキシ、ブトキシ、2-エチルヘキシロキシなどが挙げられる。)、アリールオキシ基(好ましくは炭素数6~30、より好ましくは炭素数6~20、特に好ましくは炭素数6~12のアリールオキシ基であり、例えばフェニルオキシ、1-ナフチルオキシ、2-ナフチルオキシなどが挙げられる。)、ヘテロ環オキシ基(好ましくは炭素数1~30、より好ましくは炭素数1~20、特に好ましくは炭素数1~12のヘテロ環オキシ基であり、例えばピリジルオキシ、ピラジルオキシ、ピリミジルオキシ、キノリルオキシなどが挙げられる。)、
Substituent group Z:
An alkyl group (preferably an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, more preferably 1 to 20 carbon atoms, particularly preferably 1 to 10 carbon atoms, for example, methyl, ethyl, iso-propyl, tert-butyl, n-octyl. , N-decyl, n-hexadecyl), cycloalkyl groups (preferably 3 to 30 carbon atoms, more preferably 3 to 20 carbon atoms, particularly preferably 3 to 10 carbon atoms, such as cyclopropyl, Cyclopentyl, cyclohexyl and the like), alkenyl groups (preferably 2 to 30 carbon atoms, more preferably 2 to 20 carbon atoms, particularly preferably 2 to 10 carbon atoms, such as vinyl, allyl, 2 -Butenyl, 3-pentenyl, etc.), alkynyl group (preferably 2 to 30 carbon atoms, more preferably 2 to 20 carbon atoms, particularly preferably 2 to 10 carbon atoms, for example, propargyl, 3-pentynyl and the like), aryl groups (preferably 6 to 30 carbon atoms, more preferably 6 to 20 carbon atoms, particularly preferably 6 to 12 carbon atoms, and examples thereof are phenyl and p-methyl. Examples thereof include phenyl, naphthyl, anthranyl and the like.), Amino group (containing amino group, alkylamino group, arylamino group, heterocyclic amino group, preferably 0 to 30 carbon atoms, more preferably 0 to 20 carbon atoms, Particularly preferably, it is an amino group having 0 to 10 carbon atoms, and examples thereof include amino, methylamino, dimethylamino, diethylamino, dibenzylamino, diphenylamino, and ditrilamino), and an alkoxy group (preferably 1 to 30 carbon atoms). , More preferably an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, particularly preferably 1 to 10 carbon atoms, and examples thereof include methoxy, ethoxy, butoxy, 2-ethylhexyloxy and the like), and an aryloxy group (preferably carbon). It is an aryloxy group having 6 to 30, more preferably 6 to 20 carbon atoms, particularly preferably 6 to 12 carbon atoms, and examples thereof include phenyloxy, 1-naphthyloxy, and 2-naphthyloxy), and hetero. A ring oxy group (preferably a heterocyclic oxy group having 1 to 30 carbon atoms, more preferably 1 to 20 carbon atoms, particularly preferably 1 to 12 carbon atoms, and examples thereof include pyridyloxy, pyraziloxy, pyrimidyloxy, and quinolyloxy. .),

アシル基(好ましくは炭素数1~30、より好ましくは炭素数1~20、特に好ましくは炭素数1~12のアシル基であり、例えばアセチル、ベンゾイル、ホルミル、ピバロイルなどが挙げられる。)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2~30、より好ましくは炭素数2~20、特に好ましくは炭素数2~12のアルコキシカルボニル基であり、例えばメトキシカルボニル、エトキシカルボニルなどが挙げられる。)、アリールオキシカルボニル基(好ましくは炭素数7~30、より好ましくは炭素数7~20、特に好ましくは炭素数7~12のアリールオキシカルボニル基であり、例えばフェニルオキシカルボニルなどが挙げられる。)、アシルオキシ基(好ましくは炭素数2~30、より好ましくは炭素数2~20、特に好ましくは炭素数2~10のアシルオキシ基であり、例えばアセトキシ、ベンゾイルオキシなどが挙げられる。)、アシルアミノ基(好ましくは炭素数2~30、より好ましくは炭素数2~20、特に好ましくは炭素数2~10のアシルアミノ基であり、例えばアセチルアミノ、ベンゾイルアミノなどが挙げられる。)、 Acyl group (preferably an acyl group having 1 to 30 carbon atoms, more preferably 1 to 20 carbon atoms, particularly preferably 1 to 12 carbon atoms, and examples thereof include acetyl, benzoyl, formyl, pivaloyl and the like), alkoxy. A carbonyl group (preferably an alkoxycarbonyl group having 2 to 30 carbon atoms, more preferably 2 to 20 carbon atoms, particularly preferably 2 to 12 carbonyl groups, and examples thereof include methoxycarbonyl and ethoxycarbonyl), aryloxy. A carbonyl group (preferably an aryloxycarbonyl group having 7 to 30 carbon atoms, more preferably 7 to 20 carbon atoms, particularly preferably 7 to 12 carbonyl groups, and examples thereof include phenyloxycarbonyl and the like), acyloxy groups ( It is preferably an acyloxy group having 2 to 30 carbon atoms, more preferably 2 to 20 carbon atoms, particularly preferably 2 to 10 carbon atoms, and examples thereof include acetoxy and benzoyloxy), and an acylamino group (preferably carbonyl group). It is an acylamino group having 2 to 30, more preferably 2 to 20 carbon atoms, particularly preferably 2 to 10 carbon atoms, and examples thereof include acetylamino and benzoylamino).

アルコキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数2~30、より好ましくは炭素数2~20、特に好ましくは炭素数2~12のアルコキシカルボニルアミノ基であり、例えばメトキシカルボニルアミノなどが挙げられる。)、アリールオキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数7~30、より好ましくは炭素数7~20、特に好ましくは炭素数7~12のアリールオキシカルボニルアミノ基であり、例えばフェニルオキシカルボニルアミノなどが挙げられる。)、スルホニルアミノ基(好ましくは炭素数1~30、より好ましくは炭素数1~20、特に好ましくは炭素数1~12であり、例えばメタンスルホニルアミノ、ベンゼンスルホニルアミノなどが挙げられる。)、スルファモイル基(好ましくは炭素数0~30、より好ましくは炭素数0~20、特に好ましくは炭素数0~12のスルファモイル基であり、例えばスルファモイル、メチルスルファモイル、ジメチルスルファモイル、フェニルスルファモイルなどが挙げられる。)、 An alkoxycarbonylamino group (preferably an alkoxycarbonylamino group having 2 to 30 carbon atoms, more preferably 2 to 20 carbon atoms, particularly preferably 2 to 12 carbon atoms, and examples thereof include methoxycarbonylamino) and aryl. Oxycarbonylamino group (preferably an aryloxycarbonylamino group having 7 to 30 carbon atoms, more preferably 7 to 20 carbon atoms, particularly preferably 7 to 12 carbon atoms, and examples thereof include phenyloxycarbonylamino). , A sulfonylamino group (preferably 1 to 30 carbon atoms, more preferably 1 to 20 carbon atoms, particularly preferably 1 to 12 carbon atoms, and examples thereof include methanesulfonylamino and benzenesulfonylamino), sulfamoyl groups. (Preferably a sulfamoyl group having 0 to 30 carbon atoms, more preferably 0 to 20 carbon atoms, particularly preferably 0 to 12 carbon atoms, such as sulfamoyl, methylsulfamoyl, dimethylsulfamoyl, phenylsulfamoyl and the like. Is mentioned.),

アルキルチオ基(好ましくは炭素数1~30、より好ましくは炭素数1~20、特に好ましくは炭素数1~12のアルキルチオ基であり、例えばメチルチオ、エチルチオなどが挙げられる。)、アリールチオ基(好ましくは炭素数6~30、より好ましくは炭素数6~20、特に好ましくは炭素数6~12のアリールチオ基であり、例えばフェニルチオなどが挙げられる。)、ヘテロ環チオ基(好ましくは炭素数1~30、より好ましくは炭素数1~20、特に好ましくは炭素数1~12のヘテロ環チオ基であり、例えばピリジルチオ、2-ベンズイミゾリルチオ、2-ベンズオキサゾリルチオ、2-ベンズチアゾリルチオなどが挙げられる。)、 An alkylthio group (preferably an alkylthio group having 1 to 30 carbon atoms, more preferably 1 to 20 carbon atoms, particularly preferably an alkylthio group having 1 to 12 carbon atoms, and examples thereof include methylthio and ethylthio), an arylthio group (preferably). It is an arylthio group having 6 to 30 carbon atoms, more preferably 6 to 20 carbon atoms, particularly preferably 6 to 12 carbon atoms, and examples thereof include phenylthio) and a heterocyclic thio group (preferably 1 to 30 carbon atoms). , More preferably 1 to 20 carbon atoms, particularly preferably 1 to 12 carbon atoms, such as pyridylthio, 2-benzimizolylthio, 2-benzoxazolylthio, 2-benzthiazolylthio and the like. Is mentioned.),

スルホニル基(好ましくは炭素数1~30、より好ましくは炭素数1~20、特に好ましくは炭素数1~12のスルホニル基であり、例えばメシル、トシルなどが挙げられる。)、スルフィニル基(好ましくは炭素数1~30、より好ましくは炭素数1~20、特に好ましくは炭素数1~12のスルフィニル基であり、例えばメタンスルフィニル、ベンゼンスルフィニルなどが挙げられる。)、ウレイド基(好ましくは炭素数1~30、より好ましくは炭素数1~20、特に好ましくは炭素数1~12のウレイド基であり、例えばウレイド、メチルウレイド、フェニルウレイドなどが挙げられる。)、リン酸アミド基(好ましくは炭素数1~30、より好ましくは炭素数1~20、特に好ましくは炭素数1~12のリン酸アミド基であり、例えばジエチルリン酸アミド、フェニルリン酸アミドなどが挙げられる。)、ヒドロキシ基、メルカプト基、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子であり、より好ましくはフッ素原子が挙げられる)、 A sulfonyl group (preferably a sulfonyl group having 1 to 30 carbon atoms, more preferably 1 to 20 carbon atoms, particularly preferably 1 to 12 carbon atoms, and examples thereof include mesyl and tosyl), a sulfinyl group (preferably). It is a sulfinyl group having 1 to 30 carbon atoms, more preferably 1 to 20 carbon atoms, particularly preferably 1 to 12 carbon atoms, and examples thereof include methanesulfinyl, benzenesulfinyl and the like), and ureido groups (preferably 1 carbon atoms). ~ 30, more preferably 1 to 20 carbon atoms, particularly preferably 1 to 12 carbon atoms, such as ureido, methyl ureido, phenyl ureido, etc.), phosphate amide group (preferably carbon number of carbons). It is a phosphate amide group having 1 to 30, more preferably 1 to 20 carbon atoms, particularly preferably 1 to 12 carbon atoms, and examples thereof include diethyl phosphate amide and phenyl phosphate amide), hydroxy groups, and mercapto. Groups, halogen atoms (eg, fluorine atoms, chlorine atoms, bromine atoms, iodine atoms, more preferably fluorine atoms),

シアノ基、カルボキシ基、オキソ基、ニトロ基、ヒドロキサム酸基、スルフィノ基、ヒドラジノ基、イミノ基、ヘテロ環基(好ましくは3~7員環のヘテロ環基で、芳香族ヘテロ環でも芳香族でないヘテロ環であってもよく、ヘテロ環を構成するヘテロ原子としては、窒素原子、酸素原子、硫黄原子が挙げられる。炭素数は0~30が好ましく、より好ましくは炭素数1~12のヘテロ環基であり、具体的には例えばイミダゾリル、ピリジル、キノリル、フリル、チエニル、ピペリジル、モルホリノ、ベンズオキサゾリル、ベンズイミダゾリル、ベンズチアゾリル、カルバゾリル、アゼピニルなどが挙げられる。)、シリル基(好ましくは炭素数3~40、より好ましくは炭素数3~30、特に好ましくは炭素数3~24のシリル基であり、例えばトリメチルシリル、トリフェニルシリルなどが挙げられる。)、シリルオキシ基(好ましくは炭素数3~40、より好ましくは炭素数3~30、特に好ましくは炭素数3~24のシリルオキシ基であり、例えばトリメチルシリルオキシ、トリフェニルシリルオキシなどが挙げられる。)などが挙げられる。これらの置換基は、更に上記置換基群Zより選択されるいずれか1つ以上の置換基により置換されてもよい。
なお、本発明において、1つの構造部位に複数の置換基があるときには、それらの置換基は互いに連結して環を形成していたり、上記構造部位の一部又は全部と縮環して芳香族環もしくは不飽和複素環を形成していたりしてもよい。
Cyano group, carboxy group, oxo group, nitro group, hydroxamic acid group, sulfino group, hydrazino group, imino group, heterocyclic group (preferably a 3- to 7-membered heterocyclic group, even an aromatic heterocycle and not aromatic. It may be a hetero ring, and examples of the hetero atom constituting the hetero ring include a nitrogen atom, an oxygen atom, and a sulfur atom. The number of carbon atoms is preferably 0 to 30, and more preferably 1 to 12 carbon atoms. It is a group, and specific examples thereof include imidazolyl, pyridyl, quinolyl, frill, thienyl, piperidyl, morpholino, benzoxazolyl, benzimidazolyl, benzthiazolyl, carbazolyl, azepinyl and the like, and a silyl group (preferably carbon number of carbons). It is a silyl group having 3 to 40, more preferably 3 to 30 carbon atoms, particularly preferably 3 to 24 carbon atoms, and examples thereof include trimethylsilyl and triphenylsilyl.), A silyloxy group (preferably 3 to 40 carbon atoms). , More preferably a silyloxy group having 3 to 30 carbon atoms, particularly preferably 3 to 24 carbon atoms, and examples thereof include trimethylsilyloxy and triphenylsilyloxy). These substituents may be further substituted with any one or more substituents selected from the above-mentioned substituent group Z.
In the present invention, when there are a plurality of substituents in one structural site, those substituents are linked to each other to form a ring, or are condensed with a part or all of the structural site to form an aromatic aromatic. It may form a ring or an unsaturated heterocycle.

化合物ないし置換基等がアルキル基、アルケニル基等を含むとき、これらは直鎖状でも分岐状でもよく、置換されていても無置換でもよい。またアリール基、ヘテロ環基等を含むとき、それらは単環でも縮環でもよく、置換されていても無置換でもよい。
本明細書において、単に置換基としてしか記載されていないものは、特に断わりのない限りこの置換基群Zを参照するものであり、また、各々の基の名称が記載されているだけのとき(例えば、「アルキル基」と記載されているだけのとき)は、この置換基群Zの対応する基における好ましい範囲、具体例が適用される。
When the compound or the substituent or the like contains an alkyl group, an alkenyl group or the like, these may be linear or branched, and may be substituted or unsubstituted. Further, when an aryl group, a heterocyclic group and the like are contained, they may be monocyclic or condensed, and may be substituted or unsubstituted.
In the present specification, those described only as substituents refer to this substituent group Z unless otherwise specified, and when the name of each group is only described (). For example, when only described as "alkyl group"), a preferable range and specific examples of the corresponding group of the substituent group Z are applied.

上記ポリイミド化合物の分子量は、重量平均分子量として10,000~1,000,000であることが好ましく、より好ましくは15,000~500,000であり、さらに好ましくは20,000~200,000である。 The molecular weight of the polyimide compound is preferably 10,000 to 1,000,000, more preferably 15,000 to 500,000, and further preferably 20,000 to 200,000 as a weight average molecular weight. be.

本明細書において分子量及び分散度は特に断らない限りGPC(ゲルろ過クロマトグラフィー)法を用いて測定した値とし、分子量はポリスチレン換算の重量平均分子量とする。GPC法に用いるカラムに充填されているゲルは芳香族化合物を繰り返し単位に持つゲルが好ましく、例えばスチレン-ジビニルベンゼン共重合体からなるゲルが挙げられる。カラムは2~6本連結させて用いることが好ましい。用いる溶媒は、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、N-メチルピロリジノン等のアミド系溶媒が挙げられる。測定は、溶媒の流速が0.1~2mL/minの範囲で行うことが好ましく、0.5~1.5mL/minの範囲で行うことが最も好ましい。この範囲内で測定を行うことで、装置に負荷がかからず、さらに効率的に測定ができる。測定温度は10~50℃で行うことが好ましく、20~40℃で行うことが最も好ましい。なお、使用するカラム及びキャリアは測定対称となるポリマーの物性に応じて適宜選定することができる。 In the present specification, the molecular weight and the degree of dispersion are values measured by the GPC (gel filtration chromatography) method unless otherwise specified, and the molecular weight is a polystyrene-equivalent weight average molecular weight. The gel packed in the column used in the GPC method is preferably a gel having an aromatic compound as a repeating unit, and examples thereof include a gel made of a styrene-divinylbenzene copolymer. It is preferable to use 2 to 6 columns connected in combination. Examples of the solvent used include ether solvents such as tetrahydrofuran and amide solvents such as N-methylpyrrolidinone. The measurement is preferably performed in a solvent flow rate range of 0.1 to 2 mL / min, and most preferably 0.5 to 1.5 mL / min. By performing the measurement within this range, the device is not overloaded and the measurement can be performed more efficiently. The measurement temperature is preferably 10 to 50 ° C, most preferably 20 to 40 ° C. The column and carrier to be used can be appropriately selected according to the physical characteristics of the polymer to be measured symmetric.

上記ポリイミド化合物は、特定構造の2官能酸無水物(テトラカルボン酸二無水物)と特定構造のジアミンとを、上述の通り、常法により縮合重合させて合成することができる。 The polyimide compound can be synthesized by condensation polymerizing a bifunctional acid anhydride (tetracarboxylic acid dianhydride) having a specific structure and a diamine having a specific structure by a conventional method as described above.

上記ポリイミド化合物の合成において、一方の原料であるテトラカルボン酸二無水物は下記式(V)で表されることが好ましい。 In the synthesis of the polyimide compound, the tetracarboxylic dianhydride which is one of the raw materials is preferably represented by the following formula (V).

Figure 0006999611000013
Figure 0006999611000013

式(V)中、Rは上記式(II)におけるRと同義であり、好ましい形態も同じである。 In the formula (V), R has the same meaning as R in the above formula (II), and the preferred form is also the same.

本発明に用いうるテトラカルボン酸二無水物の具体例としては、例えば以下に示すものが挙げられる。下記構造式中、Phはフェニルである。 Specific examples of the tetracarboxylic dianhydride that can be used in the present invention include those shown below. In the following structural formula, Ph is phenyl.

Figure 0006999611000014
Figure 0006999611000014

Figure 0006999611000015
Figure 0006999611000015

本発明に用いうるポリイミド化合物の合成において、他方の原料であるジアミン化合物の少なくとも1種は、上記式(Ia)で表される。
式(Ia)で表されるジアミン化合物の好ましい具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。下記構造式中、Meはメチル、Etはエチル、Prはノルマルプロピルである。
In the synthesis of the polyimide compound that can be used in the present invention, at least one of the diamine compounds as the other raw material is represented by the above formula (Ia).
Preferred specific examples of the diamine compound represented by the formula (Ia) are shown below, but the present invention is not limited thereto. In the following structural formula, Me is methyl, Et is ethyl, and Pr is normal propyl.

Figure 0006999611000016
Figure 0006999611000016

Figure 0006999611000017
Figure 0006999611000017

Figure 0006999611000018
Figure 0006999611000018

また、本発明に用いうるポリイミド化合物の合成において、原料とするジアミン化合物として、上記式(Ia)で表されるジアミン化合物に加えて、下記式(IIIa)又は下記式(IVa)で表されるジアミン化合物を用いてもよい。 Further, in the synthesis of the polyimide compound that can be used in the present invention, the diamine compound as a raw material is represented by the following formula (IIIa) or the following formula (IVa) in addition to the diamine compound represented by the above formula (Ia). Diamine compounds may be used.

Figure 0006999611000019
Figure 0006999611000019

式(IIIa)中、R及びl1は、それぞれ上記式(III)におけるR及びl1と同義であり、好ましい形態も同じである。但し、式(III)で表されるジアミン化合物は、式(Ia)で表されるジアミン化合物ではない。
式(IVa)中、R、R、X、m1及びn1は、それぞれ上記式(IV)におけるR、R、X、m1及びn1と同義であり、好ましい形態も同じである。
In formula (IIIa), R4 and l1 are synonymous with R4 and l1 in the above formula (III), respectively, and the preferred forms are also the same. However, the diamine compound represented by the formula (III) is not the diamine compound represented by the formula (Ia).
In formula (IVa), R 5 , R 6 , X 4 , m1 and n1 are synonymous with R 5 , R 6 , X 4 , m1 and n1 in the above formula (IV), respectively, and the preferred embodiments are also the same. ..

式(IIIa)又は(IVa)で表されるジアミン化合物の好ましい具体例を以下に示す。 Preferred specific examples of the diamine compound represented by the formula (IIIa) or (IVa) are shown below.

Figure 0006999611000020
Figure 0006999611000020

Figure 0006999611000021
Figure 0006999611000021

本発明の用いうるポリイミド化合物の合成において、原料とするジアミン化合物として、特開2015-83296の段落[0023]~[0034]、及び国際公開第2017/002407号の段落[0017]~[0045]に定義されるポリイミドの繰り返し単位を導くジアミン化合物を用いることも好ましい。このようなジアミン化合物の具体例を以下に挙げる。 In the synthesis of the polyimide compound that can be used in the present invention, as the diamine compound as a raw material, paragraphs [0023] to [0034] of JP-A-2015-83296 and paragraphs [0017] to [0045] of International Publication No. 2017/0024-07. It is also preferred to use a diamine compound that leads to the repeating unit of polyimide as defined in. Specific examples of such diamine compounds are given below.

Figure 0006999611000022
Figure 0006999611000022

本発明に用いるポリイミド化合物は、ブロック共重合体、ランダム共重合体、グラフト共重合体のいずれでもよい。 The polyimide compound used in the present invention may be a block copolymer, a random copolymer, or a graft copolymer.

本発明に用いるポリイミド化合物は、上記各原料を溶媒中に混合して、上記のように通常の方法で縮合重合させて得ることができる。
上記溶媒としては、特に限定されるものではないが、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル化合物、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジアセトンアルコール、シクロペンタノン、シクロヘキサノン等の脂肪族ケトン化合物、エチレングリコールジメチルエーテル、ジブチルブチルエーテル、テトラヒドロフラン、メチルシクロペンチルエーテル、ジオキサン等のエーテル化合物、N-メチルピロリドン、2-ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルイミダゾリジノン、ジメチルアセトアミド等のアミド化合物、ジメチルスルホキシド、スルホラン等の含硫黄化合物などが挙げられる。これらの有機溶媒は反応基質であるテトラカルボン酸二無水物、ジアミン化合物、反応中間体であるポリアミック酸、さらに最終生成物であるポリイミド化合物を溶解させることを可能とする範囲で適切に選択されるものである。好ましくは、エステル化合物(好ましくは酢酸ブチル)、脂肪族ケトン化合物(好ましくは、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジアセトンアルコール、シクロペンタノン、シクロヘキサノン)、エーテル化合物(ジエチレングリコールモノメチルエーテル、メチルシクロペンチルエーテル)、アミド化合物(好ましくはN-メチルピロリドン)、又は含硫黄化合物(ジメチルスルホキシド、スルホラン)が好ましい。また、これらは、1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
The polyimide compound used in the present invention can be obtained by mixing each of the above raw materials in a solvent and performing condensation polymerization by a usual method as described above.
The solvent is not particularly limited, but is not particularly limited, but is an ester compound such as methyl acetate, ethyl acetate and butyl acetate, and an aliphatic ketone compound such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, diacetone alcohol, cyclopentanone and cyclohexanone. , Ethylene glycol dimethyl ether, dibutylbutyl ether, tetrahydrofuran, methylcyclopentyl ether, ether compounds such as dioxane, N-methylpyrrolidone, 2-pyrrolidone, dimethylformamide, dimethylimidazolidinone, dimethylacetamide and other amide compounds, dimethylsulfoxide, sulfolane and the like. Examples include sulfur-containing compounds. These organic solvents are appropriately selected to the extent that they can dissolve the reaction substrate tetracarboxylic dianhydride, diamine compound, reaction intermediate polyamic acid, and the final product polyimide compound. It is a thing. Preferred are ester compounds (preferably butyl acetate), aliphatic ketone compounds (preferably methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, diacetone alcohol, cyclopentanone, cyclohexanone), ether compounds (diethylene glycol monomethyl ether, methylcyclopentyl ether), amides. A compound (preferably N-methylpyrrolidone) or a sulfur-containing compound (dimethylsulfoxide, sulfolane) is preferable. In addition, these can be used alone or in combination of two or more.

重合反応温度に特に制限はなくポリイミド化合物の合成において通常採用されうる温度を採用することができる。具体的には-40~60℃であることが好ましく、より好ましくは-30~50℃である。 The polymerization reaction temperature is not particularly limited, and a temperature that can be usually adopted in the synthesis of the polyimide compound can be adopted. Specifically, it is preferably −40 to 60 ° C., more preferably −30 to 50 ° C.

上記の重合反応により生成したポリアミック酸を分子内で脱水閉環反応させることによりイミド化することで、ポリイミド化合物が得られる。例えば、120℃~200℃に加熱して、副生する水を系外に除去しながら反応させる熱イミド化法や、ピリジンやトリエチルアミン、DBUのような塩基性触媒共存下で、無水酢酸やジシクロヘキシルカルボジイミド、亜リン酸トリフェニルのような脱水縮合剤を用いるいわゆる化学イミド化等の手法が好適に用いられる。 A polyimide compound can be obtained by imidizing the polyamic acid produced by the above polymerization reaction by subjecting it to a dehydration ring closure reaction in the molecule. For example, a thermal imidization method in which the product is heated to 120 ° C to 200 ° C to remove by-produced water from the system and reacted, or acetic anhydride or dicyclohexyl in the coexistence of a basic catalyst such as pyridine, triethylamine, or DBU. A method such as so-called chemical imidization using a dehydration condensing agent such as carbodiimide or triphenyl phosphite is preferably used.

本発明において、ポリイミド化合物の重合反応液中のテトラカルボン酸二無水物及びジアミン化合物の総濃度は特に限定されるものではないが、5~70質量%が好ましく、より好ましくは5~50質量%が好ましく、さらに好ましくは5~30質量%である。 In the present invention, the total concentration of the tetracarboxylic dianhydride and the diamine compound in the polymerization reaction solution of the polyimide compound is not particularly limited, but is preferably 5 to 70% by mass, more preferably 5 to 50% by mass. Is preferable, and more preferably 5 to 30% by mass.

続いて、本発明のガス分離膜の構成について説明する。本発明のガス分離膜は、ガス分離層を薄層にしてガス透過性を確保した上で、目的のガス分離選択性も実現するものである。ガス分離層を薄層化する手法としては、ガス分離膜を相分離法により非対称膜とし、分離に寄与する部分を緻密層あるいはスキン層と呼ばれる薄層にする方法がある。この非対称膜では、緻密層以外の部分を膜の機械的強度を担う支持層として機能させる。
また、ガス分離機能を担うガス分離層と機械強度を担う支持層とを別素材とし、ガス透過性の支持層上に、ガス分離能を有するガス分離層を薄層に形成する複合膜の形態も知られている。各形態について以下に順に説明する。
Subsequently, the configuration of the gas separation membrane of the present invention will be described. The gas separation membrane of the present invention has a thin gas separation layer to ensure gas permeability and also realizes a desired gas separation selectivity. As a method for thinning the gas separation layer, there is a method in which the gas separation membrane is made into an asymmetric membrane by the phase separation method, and the portion contributing to the separation is made into a thin layer called a dense layer or a skin layer. In this asymmetric membrane, the portion other than the dense layer functions as a support layer that bears the mechanical strength of the membrane.
Further, the form of a composite membrane in which the gas separation layer responsible for the gas separation function and the support layer responsible for the mechanical strength are made of different materials, and the gas separation layer having the gas separation ability is formed as a thin layer on the gas permeable support layer. Is also known. Each form will be described below in order.

<ガス分離非対称膜>
ガス分離非対称膜は、ポリイミド化合物を含む溶液を用いて相転換法によって形成することができる。相転換法は、ポリマー溶液を凝固液と接触させて相転換させながら膜を形成する公知の方法であり、本発明ではいわゆる乾湿式法が好適に用いられる。乾湿式法は、膜形状にしたポリマー溶液の表面の溶液を蒸発させて薄い緻密層を形成し、ついで凝固液(ポリマー溶液の溶媒とは相溶し、ポリマーは不溶な溶剤)に浸漬し、その際生じる相分離現象を利用して微細孔を形成して多孔質層を形成させる方法であり、ロブ・スリラージャンらの提案(例えば、米国特許第3,133,132号明細書)したものである。
<Gas separation asymmetric membrane>
The gas separation asymmetric membrane can be formed by a phase conversion method using a solution containing a polyimide compound. The phase conversion method is a known method for forming a film while contacting a polymer solution with a coagulating liquid to perform a phase conversion, and the so-called dry-wet method is preferably used in the present invention. In the dry-wet method, the solution on the surface of the film-shaped polymer solution is evaporated to form a thin dense layer, and then the solution is immersed in a coagulating solution (compatible with the solvent of the polymer solution and the polymer is an insoluble solvent). A method of forming micropores to form a porous layer by utilizing the phase separation phenomenon that occurs at that time, which was proposed by Rob Thrillerjan et al. (For example, US Pat. No. 3,133,132). Is.

本発明のガス分離非対称膜において、緻密層あるいはスキン層と呼ばれるガス分離に寄与する表層の厚さは特に限定されないが、実用的なガス透過性を付与する観点から、0.01~5.0μmであることが好ましく、0.05~1.0μmであることがより好ましい。一方、緻密層より下部の多孔質層はガス透過性の抵抗を下げると同時に機械強度の付与の役割を担うものであり、その厚さは非対称膜としての自立性が付与される限りにおいては特に限定されない。例えば、5~500μmとすることができ、5~200μmがより好ましく、5~100μmがさらに好ましい。 In the gas separation asymmetric membrane of the present invention, the thickness of the surface layer called a dense layer or a skin layer that contributes to gas separation is not particularly limited, but is 0.01 to 5.0 μm from the viewpoint of imparting practical gas permeability. It is preferably 0.05 to 1.0 μm, and more preferably 0.05 to 1.0 μm. On the other hand, the porous layer below the dense layer plays a role of imparting mechanical strength at the same time as lowering the resistance of gas permeability, and its thickness is particularly high as long as it is imparted with independence as an asymmetric membrane. Not limited. For example, it can be 5 to 500 μm, more preferably 5 to 200 μm, still more preferably 5 to 100 μm.

本発明のガス分離非対称膜は、平膜であってもあるいは中空糸膜であってもよい。非対称中空糸膜は乾湿式紡糸法により製造することができる。乾湿式紡糸法は、乾湿式法を紡糸ノズルから吐出して中空糸状の目的形状としたポリマー溶液に適用して非対称中空糸膜を製造する方法である。より詳しくは、ポリマー溶液をノズルから中空糸状の目的形状に吐出させ、吐出直後に空気又は窒素ガス雰囲気中を通した後、ポリマーを実質的には溶解せず且つポリマー溶液の溶媒とは相溶性を有する凝固液に浸漬して非対称構造を形成し、その後乾燥し、さらに必要に応じて加熱処理して分離膜を製造する方法である。 The gas separation asymmetric membrane of the present invention may be a flat membrane or a hollow fiber membrane. The asymmetric hollow fiber membrane can be produced by a dry-wet spinning method. The dry-wet spinning method is a method of producing an asymmetric hollow fiber membrane by applying the dry-wet spinning method to a polymer solution having a hollow fiber-like target shape by discharging it from a spinning nozzle. More specifically, after the polymer solution is discharged from the nozzle into a hollow thread-like target shape and passed through an air or nitrogen gas atmosphere immediately after the discharge, the polymer is substantially insoluble and compatible with the solvent of the polymer solution. It is a method of producing a separation membrane by immersing it in a coagulating solution having an asymmetric structure, then drying it, and then heat-treating it if necessary.

ノズルから吐出させるポリイミド化合物を含む溶液の溶液粘度は、吐出温度(例えば10℃)で2~17000Pa・s、好ましくは10~1500Pa・s、特に20~1000Pa・sであることが、中空糸状などの吐出後の形状を安定に得ることができるので好ましい。凝固液への浸漬は、一次凝固液に浸漬して中空糸状等の膜の形状が保持出来る程度に凝固させた後、案内ロールに巻き取り、ついで二次凝固液に浸漬して膜全体を十分に凝固させることが好ましい。凝固した膜の乾燥は、凝固液を炭化水素などの溶媒に置換してから行うのが効率的である。乾燥のための加熱処理は、用いたポリイミド化合物の軟化点又は二次転移点よりも低い温度で実施することが好ましい。 The solution viscosity of the solution containing the polyimide compound discharged from the nozzle is 2 to 17000 Pa · s, preferably 10 to 1500 Pa · s, particularly 20 to 1000 Pa · s at the discharge temperature (for example, 10 ° C.). It is preferable because the shape after ejection can be stably obtained. To immerse in the coagulating liquid, immerse it in the primary coagulating liquid to coagulate it to the extent that the shape of the film such as hollow filament can be maintained, then wind it up on a guide roll and then immerse it in the secondary coagulating liquid to sufficiently immerse the entire film. It is preferable to solidify to. It is efficient to dry the solidified membrane after replacing the coagulated liquid with a solvent such as a hydrocarbon. The heat treatment for drying is preferably carried out at a temperature lower than the softening point or the secondary transition point of the polyimide compound used.

<ガス分離複合膜>
ガス分離複合膜は、ガス透過性の支持層の上側に、特定のポリイミド化合物を含有してなるガス分離層が形成されている。この複合膜は、多孔質の支持体の少なくとも表面に、上記のガス分離層をなす塗布液(ドープ)を塗布(本明細書において塗布とは浸漬により表面に付着される態様を含む意味である。)することにより形成することが好ましい。
図1は、本発明の好ましい実施形態であるガス分離複合膜10を模式的に示す縦断面図である。1はガス分離層、2は多孔質層からなる支持層である。図2は、本発明の好ましい実施形態であるガス分離複合膜20を模式的に示す断面図である。この実施形態では、ガス分離層1及び多孔質層2に加え、支持層として不織布層3が追加されている。
図1及び2は、二酸化炭素とメタンの混合ガスから二酸化炭素を選択的に透過させる態様を示す。
<Gas separation composite membrane>
In the gas separation composite membrane, a gas separation layer containing a specific polyimide compound is formed on the upper side of the gas permeable support layer. In this composite membrane, a coating liquid (dope) forming the above gas separation layer is applied to at least the surface of a porous support (in the present specification, coating means to include an aspect of being adhered to the surface by immersion. It is preferable to form by.).
FIG. 1 is a vertical sectional view schematically showing a gas separation composite membrane 10 which is a preferred embodiment of the present invention. 1 is a gas separation layer, and 2 is a support layer made of a porous layer. FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a gas separation composite membrane 20 which is a preferred embodiment of the present invention. In this embodiment, in addition to the gas separation layer 1 and the porous layer 2, the non-woven fabric layer 3 is added as a support layer.
FIGS. 1 and 2 show an embodiment in which carbon dioxide is selectively permeated from a mixed gas of carbon dioxide and methane.

本明細書において「支持層上側」とは、支持層とガス分離層との間に他の層が介在してもよい意味である。また、上下の表現については、特に断らない限り、分離対象となるガスが供給される側を「上」とし、分離されたガスが出される側を「下」とする。 As used herein, the term "upper side of the support layer" means that another layer may intervene between the support layer and the gas separation layer. As for the upper and lower expressions, unless otherwise specified, the side to which the gas to be separated is supplied is referred to as "upper", and the side from which the separated gas is discharged is referred to as "lower".

本発明のガス分離複合膜は、多孔質性の支持体(支持層)の少なくとも表面にガス分離層を形成して複合膜とすることができる。ガス分離層の膜厚としては機械的強度、分離選択性を維持しつつ高ガス透過性を付与する条件において可能な限り薄膜であることが好ましい。 The gas separation composite film of the present invention can be formed into a composite film by forming a gas separation layer on at least the surface of a porous support (support layer). The film thickness of the gas separation layer is preferably as thin as possible under the conditions of imparting high gas permeability while maintaining mechanical strength and separation selectivity.

本発明のガス分離複合膜において、ガス分離層の厚さは特に限定されないが、0.01~5.0μmであることが好ましく、0.05~2.0μmであることがより好ましい。 In the gas separation composite membrane of the present invention, the thickness of the gas separation layer is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 5.0 μm, more preferably 0.05 to 2.0 μm.

支持層に好ましく適用される多孔質支持体は、機械的強度及び高気体透過性の付与に合致する目的のものであれば、特に限定されるものではなく有機、無機どちらの素材であってもよい。好ましくは有機高分子の多孔質膜であり、その厚さは好ましくは1~3000μm、より好ましくは5~500μmであり、さらに好ましくは5~150μmである。この多孔質膜の細孔構造は、通常平均細孔直径が10μm以下、好ましくは0.5μm以下、より好ましくは0.2μm以下である。空孔率は好ましくは20~90%であり、より好ましくは30~80%である。
ここで、支持層が「ガス透過性」を有するとは、支持層(支持層のみからなる膜)に対して、40℃の温度下、ガス供給側の全圧力を4MPaにして二酸化炭素を供給した際に、二酸化炭素の透過速度が1×10-5cm(STP)/cm・sec・cmHg(10GPU)以上であることを意味する。さらに、支持層のガス透過性は、40℃の温度下、ガス供給側の全圧力を4MPaにして二酸化炭素を供給した際に、二酸化炭素透過速度が3×10-5cm(STP)/cm・sec・cmHg(30GPU)以上であることが好ましく、100GPU以上であることがより好ましく、200GPU以上であることがさらに好ましい。多孔質膜の素材としては、従来公知の高分子、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂等、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン等の含フッ素樹脂、ポリスチレン、酢酸セルロース、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ポリアラミド等の各種樹脂を挙げることができる。多孔質膜の形状としては、平板状、スパイラル状、管状、中空糸状などいずれの形状をとることもできる。
The porous support preferably applied to the support layer is not particularly limited as long as it has the purpose of imparting mechanical strength and high gas permeability, and may be an organic or inorganic material. good. A porous film of an organic polymer is preferable, and the thickness thereof is preferably 1 to 3000 μm, more preferably 5 to 500 μm, and further preferably 5 to 150 μm. The pore structure of this porous membrane usually has an average pore diameter of 10 μm or less, preferably 0.5 μm or less, and more preferably 0.2 μm or less. The porosity is preferably 20 to 90%, more preferably 30 to 80%.
Here, the fact that the support layer has "gas permeability" means that carbon dioxide is supplied to the support layer (a film composed of only the support layer) at a temperature of 40 ° C. with the total pressure on the gas supply side set to 4 MPa. This means that the permeation rate of carbon dioxide is 1 × 10-5 cm 3 (STP) / cm 2 · sec · cmHg (10 GPU) or more. Further, the gas permeability of the support layer is such that the carbon dioxide permeation rate is 3 × 10-5 cm 3 (STP) / when carbon dioxide is supplied at a temperature of 40 ° C. and the total pressure on the gas supply side is set to 4 MPa. It is preferably cm 2 · sec · cm Hg (30 GPU) or more, more preferably 100 GPU or more, and even more preferably 200 GPU or more. Examples of the material of the porous film include conventionally known polymers such as polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene, fluororesins such as polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride and polyvinylidene fluoride, polystyrene, cellulose acetate and polyurethane. Examples thereof include various resins such as polyacrylonitrile, polyphenylidene oxide, polysulfone, polyethersulfone, polyimide, and polyaramide. The shape of the porous membrane can be any shape such as a flat plate shape, a spiral shape, a tubular shape, and a hollow thread shape.

本発明のガス分離複合膜においては、ガス分離層が形成される支持層の下部にさらに機械的強度を付与するために支持体が形成されていることが好ましい。このような支持体としては、織布、不織布、ネット等が挙げられるが、製膜性及びコスト面から不織布が好適に用いられる。不織布としてはポリエステル、ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、ポリエチレン、ポリアミド等からなる繊維を単独あるいは複数を組み合わせて用いてもよい。不織布は、例えば、水に均一に分散した主体繊維とバインダー繊維を円網や長網等で抄造し、ドライヤーで乾燥することにより製造できる。また、毛羽を除去したり機械的性質を向上させたり等の目的で、不織布を2本のロール挟んで圧熱加工を施すことも好ましい。 In the gas separation composite membrane of the present invention, it is preferable that a support is formed in the lower part of the support layer on which the gas separation layer is formed in order to further impart mechanical strength. Examples of such a support include a woven fabric, a non-woven fabric, a net, and the like, and the non-woven fabric is preferably used from the viewpoint of film forming property and cost. As the non-woven fabric, fibers made of polyester, polypropylene, polyacrylonitrile, polyethylene, polyamide or the like may be used alone or in combination of two or more. The non-woven fabric can be produced, for example, by making a main fiber and a binder fiber uniformly dispersed in water with a circular net, a long net, or the like, and drying the non-woven fabric with a dryer. Further, for the purpose of removing fluff and improving mechanical properties, it is also preferable to perform pressure heat processing by sandwiching the non-woven fabric between two rolls.

ガス分離複合膜の製造法それ自体は公知であり、例えば、特開2015-83296号公報を参照することができる。 The method for producing a gas separation composite membrane itself is known, and for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-83296 can be referred to.

本発明のガス分離膜において、ガス分離層中における本発明のポリマーの含有量は、所望のガス分離性能が得られれば特に制限はない。ガス分離性能をより向上させる観点から、ガス分離層中における本発明のポリマーの含有量は、20質量%以上であることが好ましく、40質量%以上であることがより好ましく、60質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがさらに好ましい。また、ガス分離層中の本発明のポリマーの含有量は、100質量%であってもよいが、通常は99質量%以下である。 In the gas separation membrane of the present invention, the content of the polymer of the present invention in the gas separation layer is not particularly limited as long as the desired gas separation performance can be obtained. From the viewpoint of further improving the gas separation performance, the content of the polymer of the present invention in the gas separation layer is preferably 20% by mass or more, more preferably 40% by mass or more, and more preferably 60% by mass or more. It is preferably present, and more preferably 70% by mass or more. The content of the polymer of the present invention in the gas separation layer may be 100% by mass, but is usually 99% by mass or less.

(支持層とガス分離層の間の他の層)
本発明のガス分離複合膜において、支持層とガス分離層との間には他の層が存在していてもよい。他の層の好ましい例として、シロキサン化合物層が挙げられる。シロキサン化合物層を設けることで、支持体最表面の凹凸を平滑化することができ、分離層の薄層化が容易になる。シロキサン化合物層を形成するシロキサン化合物としては、主鎖がポリシロキサンからなるものと、主鎖にシロキサン構造と非シロキサン構造とを有する化合物とが挙げられる。これらのシロキサン化合物層としては、例えば、特開2015-160167号公報の段落[0103]~[0127]に記載されたものを好適に適用することができる。
(Other layers between the support layer and the gas separation layer)
In the gas separation composite membrane of the present invention, another layer may be present between the support layer and the gas separation layer. A preferred example of the other layer is a siloxane compound layer. By providing the siloxane compound layer, the unevenness on the outermost surface of the support can be smoothed, and the separation layer can be easily thinned. Examples of the siloxane compound forming the siloxane compound layer include those having a main chain made of polysiloxane and compounds having a siloxane structure and a non-siloxane structure in the main chain. As these siloxane compound layers, for example, those described in paragraphs [0103] to [0127] of JP-A-2015-160167 can be preferably applied.

(ガス分離層の上側の保護層)
ガス分離膜は、上記ガス分離層上に、保護層としてシロキサン化合物層を有してもよい。
保護層として用いるシロキサン化合物層としては、例えば、国際公開第2017/002407号の段落[0125]~[0175]に記載されたものを好適に適用することができる。
(Protective layer above the gas separation layer)
The gas separation membrane may have a siloxane compound layer as a protective layer on the gas separation layer.
As the siloxane compound layer used as the protective layer, for example, those described in paragraphs [0125] to [0175] of International Publication No. 2017/002407 can be preferably applied.

本発明のガス分離膜は、ガス分離複合膜の形態が好ましい。 The gas separation membrane of the present invention is preferably in the form of a gas separation composite membrane.

(ガス分離膜の用途)
本発明のガス分離膜(複合膜及び非対称膜)は、ガス分離回収法、ガス分離精製法として好適に用いることができる。例えば、水素、ヘリウム、一酸化炭素、二酸化炭素、硫化水素、酸素、窒素、アンモニア、硫黄酸化物、窒素酸化物、メタン、エタンなどの炭化水素、プロピレンなどの不飽和炭化水素、テトラフルオロエタンなどのパーフルオロ化合物などのガスを含有する気体混合物から特定の気体を効率よく分離し得るガス分離膜とすることができる。特に二酸化炭素/炭化水素(メタン)を含む気体混合物から二酸化炭素を選択的に分離するガス分離膜とすることが好ましい。
本発明のガス分離膜を用いたガス分離の際の圧力は0.5~10MPaであることが好ましく、1~10MPaであることがより好ましく、2~7MPaであることがさらに好ましい。また、ガス分離温度は、-30~90℃であることが好ましく、15~70℃であることがさらに好ましい。
(Use of gas separation membrane)
The gas separation membrane (composite membrane and asymmetric membrane) of the present invention can be suitably used as a gas separation recovery method and a gas separation purification method. For example, hydrogen, helium, carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen sulfide, oxygen, nitrogen, ammonia, sulfur oxides, nitrogen oxides, hydrocarbons such as methane and ethane, unsaturated hydrocarbons such as propylene, tetrafluoroethane, etc. It is possible to obtain a gas separation membrane capable of efficiently separating a specific gas from a gas mixture containing a gas such as a perfluoro compound of the above. In particular, it is preferable to use a gas separation membrane that selectively separates carbon dioxide from a gas mixture containing carbon dioxide / hydrocarbon (methane).
The pressure at the time of gas separation using the gas separation membrane of the present invention is preferably 0.5 to 10 MPa, more preferably 1 to 10 MPa, still more preferably 2 to 7 MPa. The gas separation temperature is preferably −30 to 90 ° C, more preferably 15 to 70 ° C.

[ガス分離モジュール、ガス分離装置]
本発明のガス分離膜を用いてガス分離膜モジュールを調製することができる。モジュールの例としては、スパイラル型、中空糸型、プリーツ型、管状型、プレート&フレーム型などが挙げられる。
また、本発明のガス分離膜又はガス分離モジュールを用いて、ガスを分離回収又は分離精製させるための手段を有するガス分離装置を得ることができる。
[Gas separation module, gas separation device]
A gas separation membrane module can be prepared using the gas separation membrane of the present invention. Examples of modules include spiral type, hollow fiber type, pleated type, tubular type, plate & frame type and the like.
Further, by using the gas separation membrane or the gas separation module of the present invention, it is possible to obtain a gas separation device having means for separating and recovering or purifying the gas.

[m-フェニレンジアミン化合物]
本発明のm-フェニレンジアミン化合物は、下記式(Ia-1)で表される。
[M-Phenylenediamine compound]
The m-phenylenediamine compound of the present invention is represented by the following formula (Ia-1).

Figure 0006999611000023
式(Ia-1)中、Rは水素原子、炭素数1~3のアルキル基、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数1~3のアルコキシ基、又は炭素数1~3のアシルオキシ基を示す。
但し、式(Ia-1)においてベンゼン環に結合する-C(Rの炭素数は1~4であり、1~3が好ましい。また、この-C(Rはトリフルオロメチルではない(3つのRのすべてがフッ素原子となることはない)。
この-C(Rが全体として置換アルキル基の場合、この置換アルキル基における置換基としては、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、炭素数1~3のアルコキシ基、及び炭素数1~3のアシルオキシ基が挙げられ、ハロゲン原子が好ましい。
式(Ia-1)中の-C(Rは無置換アルキル基が好ましく、無置換エチル又は無置換メチルがより好ましく、無置換メチルがさらに好ましい。
として採り得るハロゲン原子は式(Ia)のRとして採り得るハロゲン原子と同義であり、好ましい形態も同じである。
Figure 0006999611000023
In the formula (Ia-1), Ra represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, a halogen atom, a hydroxy group, an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, or an acyloxy group having 1 to 3 carbon atoms.
However, in the formula ( Ia -1), -C (Ra) 3 bonded to the benzene ring has 1 to 4 carbon atoms, preferably 1 to 3 carbon atoms. Also, this -C ( Ra ) 3 is not trifluoromethyl (not all three Ra are fluorine atoms).
When this —C (Ra) 3 is a substituted alkyl group as a whole, the substituents in this substituted alkyl group include a halogen atom, a hydroxy group, an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, and an acyloxy having 1 to 3 carbon atoms. Groups are mentioned, and halogen atoms are preferred.
—C (Ra) 3 in the formula ( Ia -1) is preferably an unsubstituted alkyl group, more preferably an unsubstituted ethyl or an unsubstituted methyl, and even more preferably an unsubstituted methyl.
The halogen atom that can be taken as RA is synonymous with the halogen atom that can be taken as RA of the formula ( Ia ), and the preferred form is also the same.

式(Ia-1)中のR及びRは、それぞれ式(Ia)中のR及びRと同義であり、好ましい形態も同じである。 RB and RC in the formula (Ia-1) are synonymous with RB and RC in the formula (Ia), respectively, and the preferred forms are also the same.

本発明のm-フェニレンジアミン化合物の具体例を以下に示す。 Specific examples of the m-phenylenediamine compound of the present invention are shown below.

Figure 0006999611000024
Figure 0006999611000024

Figure 0006999611000025
Figure 0006999611000025

本発明のm-フェニレンジアミン化合物を得るための方法に特に制限はない。例えば、後述する実施例に記載された調製方法を参照し、また、適宜に、Chemistry Letters 1981,Vol.10,No.12; Ange.Chem.Int.Ed.2011,50,3793-3798; Synthetic Communications,22(22),3189-3195,1992; Synthesis,(16),2716-2726,2004等を参照して、上記式(Ia-1)で表されるm-フェニレンジアミン化合物を調製することができる。 The method for obtaining the m-phenylenediamine compound of the present invention is not particularly limited. For example, refer to the preparation method described in Examples described later, and if appropriate, Chemistry Letters 1981, Vol. 10, No.12; Ange. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 3793-3798; Synthetic Communications, 22 (22), 3189-3195, 1992; Synthesis, (16), 2716-2726, 2004, etc., and expressed by the above formula (Ia-1). The m-phenylenediamine compound can be prepared.

本発明のm-フェニレンジアミン化合物は、ポリマーの合成原料として好適であり、得られるポリマーに所望の特性を付与することができる。例えば、本発明のm-フェニレンジアミン化合物を合成原料(モノマー)として得られるポリマーは、低誘電率化を実現でき、また、ポリマーの透明性をより高めることができる。この理由は定かではないが、ポリマーに組み込まれた本発明のm-フェニレンジアミン化合物由来の構成成分が、特定の部位にトリフルオロメチル基を有することが、ポリマーの低誘電率化と透明性の向上に寄与すること、また、この構成成分が有する特定の置換基が、ポリマーの平面性ないしパッキング性をほどよく抑えてポリマー内に適度な空隙を生じることなどが、上記の低誘電率化と透明性の向上に効果的に作用しているものと考えられる。
したがって、本発明のm-フェニレンジアミン化合物は、種々の機能性ポリマーの合成原料として用いることにより、例えば、透明耐熱樹脂、低誘電率樹脂、高周波対応材料、及び防湿コート材料等の構成ポリマーを提供することができる。
また、本発明のm-フェニレンジアミン化合物を合成原料として用いることにより、上述のように、ガス分離膜のガス分離層の構成材料として好適なポリマーを提供することができる。
The m-phenylenediamine compound of the present invention is suitable as a synthetic raw material for a polymer, and can impart desired properties to the obtained polymer. For example, the polymer obtained by using the m-phenylenediamine compound of the present invention as a synthetic raw material (monomer) can realize a low dielectric constant and can further enhance the transparency of the polymer. Although the reason for this is not clear, the fact that the constituent component derived from the m-phenylenediamine compound of the present invention incorporated in the polymer has a trifluoromethyl group at a specific site causes the polymer to have a low dielectric constant and transparency. The above-mentioned low dielectric constant is that it contributes to the improvement, and that the specific substituent of this component moderately suppresses the flatness or packing property of the polymer and creates appropriate voids in the polymer. It is considered that it works effectively to improve the transparency.
Therefore, the m-phenylenediamine compound of the present invention provides a constituent polymer such as a transparent heat-resistant resin, a low dielectric constant resin, a high-frequency-compatible material, and a moisture-proof coating material by using it as a synthetic raw material for various functional polymers. can do.
Further, by using the m-phenylenediamine compound of the present invention as a synthetic raw material, as described above, it is possible to provide a polymer suitable as a constituent material of the gas separation layer of the gas separation membrane.

本発明のm-フェニレンジアミン化合物を合成原料として、ポリイミド化合物、ポリウレタン化合物、ポリウレア化合物、又はポリアミド化合物を得ることができる。 A polyimide compound, a polyurethane compound, a polyurea compound, or a polyamide compound can be obtained by using the m-phenylenediamine compound of the present invention as a synthetic raw material.

実施例に基づき本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited to these examples.

[合成例1]
<ポリイミドP-01の調製>
[Synthesis Example 1]
<Preparation of polyimide P-01>

Figure 0006999611000026
Figure 0006999611000026

上記スキームに従って、下記の通りジアミン化合物を調製した。
4-メチルベンゾトリフルオリドの23.3g(東京化成工業製)を三口フラスコに入れ、氷浴で冷却した。濃硫酸87mL(1.84g/cm、富士フイルム和光純薬社製)を加えた後、発煙硝酸46.4g(1.52g/cm、富士フイルム和光純薬社製)を慎重に滴下した。内温50℃で3時間反応させた後、氷冷し、慎重に氷に注いだ。目的物が乾かないように慎重にろ過した後、水と飽和重曹水を用いて洗浄し、水を含んだ状態のジニトロ化合物45gを得た。
このジニトロ化合物45gをメタノール400mLに溶解し、1Lオートクレーブに入れた。パラジウム-活性炭素(Pd5%)7.3g(富士フイルム和光純薬社製)を入れ、オートクレーブを密閉した後、約5MPaの水素を充填し、30℃で6時間反応させた。パラジウム-活性炭素が乾かないように注意しながら慎重にろ過した。ろ液を減圧濃縮した後、得られた固体を酢酸エチル、ヘキサンを用いて再結晶し、得られた結晶を80℃で8時間真空乾燥し、目的のジアミン化合物18.6gを得た。4-メチルベンゾトリフルオリドからの収率は67%であった。
According to the above scheme, diamine compounds were prepared as follows.
23.3 g of 4-methylbenzotrifluoride (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was placed in a three-necked flask and cooled in an ice bath. After adding 87 mL of concentrated sulfuric acid (1.84 g / cm 3 , manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 46.4 g of fuming nitric acid (1.52 g / cm 3 , manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was carefully added dropwise. .. After reacting at an internal temperature of 50 ° C. for 3 hours, the mixture was ice-cooled and carefully poured into ice. After carefully filtering the target product so as not to dry, it was washed with water and saturated aqueous sodium hydrogen carbonate to obtain 45 g of a dinitro compound containing water.
45 g of this dinitro compound was dissolved in 400 mL of methanol and placed in a 1 L autoclave. After 7.3 g of palladium-activated carbon (Pd5%) (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added and the autoclave was sealed, about 5 MPa of hydrogen was charged and the mixture was reacted at 30 ° C. for 6 hours. Palladium-The activated carbon was carefully filtered to prevent it from drying out. After concentrating the filtrate under reduced pressure, the obtained solid was recrystallized from ethyl acetate and hexane, and the obtained crystals were vacuum dried at 80 ° C. for 8 hours to obtain 18.6 g of the desired diamine compound. The yield from 4-methylbenzotrifluoride was 67%.

Figure 0006999611000027
Figure 0006999611000027

上記スキームに従って、下記の通りポリイミドP-01を調製した。
上記で調製したジアミン化合物13.7g、3,5-ジアミノ安息香酸1.2g(日本純良薬品製)、N-メチルピロリドン98mL(富士フイルム和光純薬工業製)を三口フラスコに入れ、窒素気流下とした。水冷下、4,4’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物35.5g(ダイキン工業製)を添加し、N-メチルピロリドン35mLで洗い込んだ。40℃で3時間撹拌した後、トルエン32mL(富士フイルム和光純薬工業製)を加え、170℃で6時間撹拌した。室温に冷却した後、N-メチルピロリドン30mL、アセトン350mLで希釈し、5L三口フラスコに移した。ここに、メタノール2Lを滴下してポリイミドを白色粉体として析出させた。吸引ろ過し、メタノールでリスラリー洗浄し、50℃、20時間、送風乾燥し、ポリイミドP-01を40.3g(収率85%)得た。テトラヒドロフランを用いたゲル浸透クロマトグラフィーにより測定した重量平均分子量は92000であった。
Polyimide P-01 was prepared as follows according to the above scheme.
13.7 g of the diamine compound prepared above, 1.2 g of 3,5-diaminobenzoic acid (manufactured by Nippon Pure Chemical Industries, Ltd.) and 98 mL of N-methylpyrrolidone (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were placed in a three-necked flask and placed under a nitrogen stream. And said. Under water cooling, 35.5 g (manufactured by Daikin Industries, Ltd.) of 4,4'-(hexafluoroisopropyridene) diphthalic acid anhydride was added, and the mixture was washed with 35 mL of N-methylpyrrolidone. After stirring at 40 ° C. for 3 hours, 32 mL of toluene (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added, and the mixture was stirred at 170 ° C. for 6 hours. After cooling to room temperature, the mixture was diluted with 30 mL of N-methylpyrrolidone and 350 mL of acetone and transferred to a 5 L three-necked flask. Here, 2 L of methanol was added dropwise to precipitate the polyimide as a white powder. It was suction-filtered, washed with reslurry with methanol, and air-dried at 50 ° C. for 20 hours to obtain 40.3 g (yield 85%) of polyimide P-01. The weight average molecular weight measured by gel permeation chromatography using tetrahydrofuran was 92000.

<ポリイミドP-02~P-11、cP-01~cP-03の調製>
使用する原料を、下記構造を導くものに代えたこと以外は、上記<ポリイミドP-01の調製>と同様にしてポリイミドP-02~P-11、cP-01~cP-03を得た。いずれのポリイミドも重量平均分子量が30000~200000の範囲内にあった。
<Preparation of polyimides P-02 to P-11 and cP-01 to cP-03>
Polyimides P-02 to P-11 and cP-01 to cP-03 were obtained in the same manner as in the above <Preparation of Polyimide P-01> except that the raw material used was replaced with one that leads to the following structure. The weight average molecular weight of each polyimide was in the range of 30,000 to 200,000.

ポリイミドP-01~P-11、cP-01~cP-03の構造を以下に示す。下記構造中、構成単位に付された数値はモル比(%)である。 The structures of polyimides P-01 to P-11 and cP-01 to cP-03 are shown below. In the following structure, the numerical value attached to the structural unit is the molar ratio (%).

Figure 0006999611000028
Figure 0006999611000028

Figure 0006999611000029
Figure 0006999611000029

<ポリイミドP-12~P-19の調製>
使用する原料を、下記構造を導くものに代えたこと以外は、上記<ポリイミドP-01の調製>と同様にしてポリイミドP-12~P-19を得た。いずれのポリイミドも重量平均分子量が30000~200000の範囲内にあった。
<Preparation of polyimides P-12 to P-19>
Polyimides P-12 to P-19 were obtained in the same manner as in the above <Preparation of Polyimide P-01> except that the raw material used was replaced with one that leads to the following structure. The weight average molecular weight of each polyimide was in the range of 30,000 to 200,000.

ポリイミドP-12~P-19の構造を以下に示す。下記構造中、構成単位に付された数値はモル比(%)である。 The structures of polyimides P-12 to P-19 are shown below. In the following structure, the numerical value attached to the structural unit is the molar ratio (%).

Figure 0006999611000030
Figure 0006999611000030

[実施例1] ガス分離膜の作製
<平滑層付PAN多孔質膜の作製>
(ジアルキルシロキサン基を有する放射線硬化性ポリマーの調製)
150mLの3口フラスコにUV9300(Momentive社製)39g、X-22-162C(信越化学工業社製)10g、DBU(1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ-7-エン)0.007gを加え、n-ヘプタン50gに溶解させた。これを95℃で168時間維持し、ポリ(シロキサン)基を有する放射線硬化性ポリマー溶液(25℃で粘度22.8mPa・s)を得た。
[Example 1] Preparation of gas separation membrane <Preparation of PAN porous membrane with smooth layer>
(Preparation of radiation-curable polymer having dialkylsiloxane group)
UV9300 (manufactured by Momentive) 39 g, X-22-162C (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) 10 g, DBU (1,8-diazabicyclo [5.4.0] Undec-7-en) 0. 007 g was added and dissolved in 50 g of n-heptane. This was maintained at 95 ° C. for 168 hours to obtain a radiation-curable polymer solution having a poly (siloxane) group (viscosity 22.8 mPa · s at 25 ° C.).

(重合性の放射線硬化性組成物の調製)
上記放射線硬化性ポリマー溶液5gを20℃まで冷却し、n-ヘプタン95gで希釈した。得られた溶液に対し、光重合開始剤であるUV9380C(Momentive社製)0.5g及びオルガチックスTA-10(マツモトファインケミカル社製)0.1gを添加し、重合性の放射線硬化性組成物を調製した。
(Preparation of polymerizable radiation curable composition)
5 g of the radiation curable polymer solution was cooled to 20 ° C. and diluted with 95 g of n-heptane. To the obtained solution, 0.5 g of UV9380C (manufactured by Momentive) and 0.1 g of Organix TA-10 (manufactured by Matsumoto Fine Chemical Co., Ltd.), which are photopolymerization initiators, are added to obtain a polymerizable radiation-curable composition. Prepared.

(重合性の放射線硬化性組成物の多孔質支持体への塗布、平滑層の形成)
PAN(ポリアクリロニトリル)多孔質膜(不織布上にポリアクリロニトリル多孔質膜が存在、不織布を含め、膜厚は約180μm)を支持体として上記の重合性の放射線硬化性組成物をスピンコートした後、UV強度24kW/m、処理時間10秒のUV処理条件でUV処理(Fusion UV System社製、Light Hammer 10、D-バルブ)を行った後、乾燥させた。このようにして、多孔質支持体上にジアルキルシロキサン基を有する厚み1μmの平滑層を形成した。
(Application of polymerizable radiation curable composition to a porous support, formation of a smooth layer)
After spin-coating the above-mentioned polymerizable radiation-curable composition using a PAN (polyacrylonitrile) porous film (the polyacrylonitrile porous film is present on the non-woven fabric, the film thickness is about 180 μm including the non-woven fabric) as a support, UV treatment (Light Hammer 10, D-valve manufactured by Fusion UV System, manufactured by Fusion UV System) was performed under UV treatment conditions with a UV intensity of 24 kW / m and a treatment time of 10 seconds, and then dried. In this way, a smooth layer having a dialkylsiloxane group and having a thickness of 1 μm was formed on the porous support.

<ガス分離膜の作製>
図2に示すガス分離複合膜を作製した(図2には平滑層は図示していない)。
30ml褐色バイアル瓶に、ポリイミドP-01を0.08g、テトラヒドロフラン7.92gを混合して30分攪拌した後、上記平滑層を付与したPAN多孔質膜上にスピンコートしてガス分離層を形成し、複合膜を得た。ポリイミドP-01層の厚さは約100nmであり、PAN多孔質膜の厚さは不織布を含めて約180μmであった。
なお、ポリアクリロニトリル多孔質膜は分画分子量100,000以下のものを使用した。また、この多孔質膜の40℃、5MPaにおける二酸化炭素の透過性は、25000GPUであった。
<Preparation of gas separation membrane>
The gas separation composite membrane shown in FIG. 2 was prepared (the smooth layer is not shown in FIG. 2).
0.08 g of polyimide P-01 and 7.92 g of tetrahydrofuran are mixed in a 30 ml brown vial and stirred for 30 minutes, and then spin-coated on the PAN porous membrane provided with the smooth layer to form a gas separation layer. And a composite film was obtained. The thickness of the polyimide P-01 layer was about 100 nm, and the thickness of the PAN porous film was about 180 μm including the non-woven fabric.
The polyacrylonitrile porous membrane used had a molecular weight cut-off of 100,000 or less. The permeability of carbon dioxide of this porous membrane at 40 ° C. and 5 MPa was 25,000 GPU.

[実施例2~19] ガス分離膜の作製
上記実施例1における複合膜の作製において、ポリイミドP-01をポリイミドP-02~P-19に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、それぞれ実施例2~19のガス分離膜を作製した。
[Examples 2 to 19] Preparation of gas separation membrane In the preparation of the composite membrane in Example 1 above, the same as in Example 1 except that polyimide P-01 was changed to polyimide P-02 to P-19. , The gas separation membranes of Examples 2 to 19 were prepared respectively.

[比較例1~3] ガス分離膜の作製
上記実施例1において、ポリイミドP-01をポリイミドcP-01~cP-03に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、それぞれ比較例1~3のガス分離膜を作製した。
[Comparative Examples 1 to 3] Preparation of Gas Separation Membrane Comparative Example 1 in the same manner as in Example 1 except that polyimide P-01 was changed to polyimide cP-01 to cP-03 in Example 1 above. To 3 gas separation membranes were prepared.

[試験例1] ガス分離膜のCO透過速度及びガス分離選択性の評価-1
上記各実施例及び比較例のガス分離膜(複合膜)を用いて、ガス分離性能を以下のように評価した。
ガス分離膜を多孔質支持体(支持層)ごと直径47mmに切り取り、透過試験サンプルを作製した。GTRテック株式会社製ガス透過率測定装置を用い、二酸化炭素(CO):メタン(CH)が10:90(体積比)の混合ガスをガス供給側の全圧力が5MPa(COの分圧:0.3MPa)、流量500mL/min、45℃となるように調整し供給した。透過してきたガスをガスクロマトグラフィーにより分析した。膜のガス透過性は、ガス透過率(Permeance)としてCO透過速度を算出することにより決定した。ガス透過率(ガス透過速度)の単位はGPU(ジーピーユー)単位〔1GPU=1×10-6cm(STP)/cm・sec・cmHg〕で表した。ガス分離選択性は、この膜のCH透過速度RCH4に対するCO透過速度RCO2の比(RCO2/RCH4)として計算した。
上記CO透過速度とガス分離選択性を下記評価基準にあてはめ、ガス分離膜の性能を評価した。
[Test Example 1] Evaluation of CO 2 permeation rate and gas separation selectivity of gas separation membrane-1
Using the gas separation membranes (composite membranes) of each of the above Examples and Comparative Examples, the gas separation performance was evaluated as follows.
The gas separation membrane was cut into a diameter of 47 mm together with the porous support (support layer) to prepare a permeation test sample. Using a gas permeation measuring device manufactured by GTR Tech Co., Ltd., a mixed gas of carbon dioxide (CO 2 ): methane (CH 4 ) at 10:90 (volume ratio) is used, and the total pressure on the gas supply side is 5 MPa (CO 2 ). Pressure: 0.3 MPa), flow rate 500 mL / min, adjusted to 45 ° C. and supplied. The permeated gas was analyzed by gas chromatography. The gas permeability of the membrane was determined by calculating the CO 2 permeation rate as the gas permeability (Permeance). The unit of the gas permeation rate (gas permeation rate) was expressed in GPU (GPU) unit [1 GPU = 1 × 10 -6 cm 3 (STP) / cm2 · sec · cmHg]. The gas separation selectivity was calculated as the ratio of the CO 2 permeation rate R CO2 to the CH 4 permeation rate R CH4 of this film (R CO2 / R CH4 ).
The above CO 2 permeation rate and gas separation selectivity were applied to the following evaluation criteria, and the performance of the gas separation membrane was evaluated.

<CO透過速度の評価基準>
A:120GPU以上
B:105GPU以上120GPU未満
C:90GPU以上105GPU未満
D:75GPU以上90GPU未満
E:75GPU未満
<Evaluation criteria for CO 2 permeation rate>
A: 120 GPU or more B: 105 GPU or more and less than 120 GPU C: 90 GPU or more and less than 105 GPU D: 75 GPU or more and less than 90 GPU E: 75 GPU or less

<ガス分離選択性(RCO2/RCH4)の評価基準>
A:18以上
B:14以上18未満
C:10以上14未満
D:10未満
<Evaluation criteria for gas separation selectivity (R CO2 / R CH4 )>
A: 18 or more B: 14 or more and less than 18 C: 10 or more and less than 14 D: less than 10

[試験例2] 強制乾燥試験
上記各実施例及び比較例のガス分離膜(複合膜)を、90℃で2週間放置して乾燥させた。この乾燥後のガス分離膜を用いて、試験例1と同様にしてCO透過速度を調べた。CO透過速度の評価基準は試験例1と同じである。この試験により、可塑化成分の少ない天然ガス田などへの適用性を模擬的に評価できる。
[Test Example 2] Forced drying test The gas separation membranes (composite membranes) of each of the above Examples and Comparative Examples were left at 90 ° C. for 2 weeks to be dried. Using this dried gas separation membrane, the CO 2 permeation rate was examined in the same manner as in Test Example 1. The evaluation criteria for the CO 2 permeation rate are the same as in Test Example 1. By this test, the applicability to natural gas fields with few plasticizing components can be simulated.

上記の各試験例の結果を下記表1に示す。 The results of each of the above test examples are shown in Table 1 below.

Figure 0006999611000031
Figure 0006999611000031

Figure 0006999611000032
Figure 0006999611000032

上記表1に示されるように、ポリマーのジアミン成分が、本発明で規定するのと同様にパーフルオロメチルを有するフェニレン構造を有していても、本発明で規定する特定の置換基を有する形態でない場合には、このポリマーにより構成したガス分離層を有するガス分離膜は、ガス透過速度に劣り、さらに、乾燥条件に曝すことによりガス透過速度はさらに低下する結果となった(比較例1及び3)。また、ポリマーのジアミン成分中に、パーフルオロメチルに代えて長鎖のパーフルオロアルキル基を導入した場合、ガス分離選択性が大きく劣る結果となった(比較例2)。
これに対し、本発明で規定する構造のジアミン成分を有するポリマーをガス分離層に用いたガス分離膜は、ガス透過速度とガス分離選択性のいずれにも優れていた。また、乾燥条件に曝してもガス透過速度を十分に維持することができるものであった(実施例1~19)。
As shown in Table 1 above, even if the diamine component of the polymer has a phenylene structure having perfluoromethyl as specified in the present invention, it has a specific substituent specified in the present invention. If not, the gas separation membrane having the gas separation layer composed of this polymer is inferior in gas permeation rate, and further, the gas permeation rate is further lowered by exposure to drying conditions (Comparative Example 1 and). 3). Further, when a long-chain perfluoroalkyl group was introduced in place of perfluoromethyl in the diamine component of the polymer, the gas separation selectivity was significantly inferior (Comparative Example 2).
On the other hand, the gas separation membrane using the polymer having the diamine component having the structure specified in the present invention for the gas separation layer was excellent in both the gas permeation rate and the gas separation selectivity. In addition, the gas permeation rate could be sufficiently maintained even when exposed to dry conditions (Examples 1 to 19).

[合成例2]
<ポリアミドPA-01の調製>
[Synthesis Example 2]
<Preparation of polyamide PA-01>

Figure 0006999611000033
Figure 0006999611000033

上記スキームに従って、下記の通りポリアミドPA-01を調製した。
4,4’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ビス(安息香酸)ジクロリド2.00g(常法により合成)、ジアミン1.02g(上記と同様にして合成)、N-メチルピロリドン20g(富士フイルム和光純薬工業製)、4-ジメチルアミノピリジン1.20g(富士フイルム和光純薬社製)を入れ、60℃にて、4時間加熱撹拌した。室温まで冷却後、N-メチルピロリドン10gで濃度を調整して、メタノールで再沈殿し、目的のPA-01を2.4g得た。N-メチルピロリドンを用いたゲル浸透クロマトグラフィーにより測定した重量平均分子量は30000であった。
Polyamide PA-01 was prepared as follows according to the above scheme.
4,4'-(Hexafluoroisopropyridene) bis (benzoic acid) dichloride 2.00 g (synthesized by a conventional method), diamine 1.02 g (synthesized in the same manner as above), N-methylpyrrolidone 20 g (Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) (Made by Yakuhin Kogyo) and 1.20 g of 4-dimethylaminopyridine (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were added, and the mixture was heated and stirred at 60 ° C. for 4 hours. After cooling to room temperature, the concentration was adjusted with 10 g of N-methylpyrrolidone and reprecipitated with methanol to obtain 2.4 g of the desired PA-01. The weight average molecular weight measured by gel permeation chromatography using N-methylpyrrolidone was 30,000.

Figure 0006999611000034
Figure 0006999611000034

<ポリアミドPA-02、PA-03の調製>
使用する原料を、下記構造を導くものに代えたこと以外は、上記<ポリアミドPA-01の調製>と同様にして、下記ポリアミドPA-02及びPA-03を調製した。
<Preparation of polyamide PA-02 and PA-03>
The following polyamides PA-02 and PA-03 were prepared in the same manner as in the above <Preparation of Polyamide PA-01> except that the raw materials used were replaced with those that lead to the following structure.

Figure 0006999611000035
Figure 0006999611000035

Figure 0006999611000036
Figure 0006999611000036

[合成例3]
<ポリウレアPU-01の調製>
[Synthesis Example 3]
<Preparation of Polyurea PU-01>

Figure 0006999611000037
Figure 0006999611000037

上記スキームに従って、下記の通りポリウレアPU-01を調製した。
2,2-ビス(4-イソシアナトフェニル)ヘキサフルオロプロパン1.00g(東京化成工業製)、ジアミン0.56g(上記と同様にして合成)、N-メチルピロリドン10g(富士フイルム和光純薬工業製)、ネオスタンU-600(日東化成製)0.05gを入れ、70℃にて、6時間加熱撹拌した。室温まで冷却後、N-メチルピロリドン10gで濃度を調整して、メタノールで再沈殿し、目的のPU-01を1.4g得た。N-メチルピロリドンを用いたゲル浸透クロマトグラフィーにより測定した重量平均分子量は25000であった。
According to the above scheme, polyurea PU-01 was prepared as follows.
2,2-Bis (4-isocyanatophenyl) hexafluoropropane 1.00 g (manufactured by Tokyo Chemical Industry), diamine 0.56 g (synthesized in the same manner as above), N-methylpyrrolidone 10 g (Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) , Neostan U-600 (manufactured by Nitto Kasei) was added, and the mixture was heated and stirred at 70 ° C. for 6 hours. After cooling to room temperature, the concentration was adjusted with 10 g of N-methylpyrrolidone and reprecipitated with methanol to obtain 1.4 g of the desired PU-01. The weight average molecular weight measured by gel permeation chromatography using N-methylpyrrolidone was 25,000.

Figure 0006999611000038
Figure 0006999611000038

[合成例4]
<m-フェニレンジアミン化合物DA-1の調製>
[Synthesis Example 4]
<Preparation of m-phenylenediamine compound DA-1>

Figure 0006999611000039
Figure 0006999611000039

上記スキームに従って、下記の通りm-フェニレンジアミン化合物DA-1を調製した。
2,4-ジメチルベンゾトリフルオリド4.5g(Oakwood Products,Inc.製)を三口フラスコに入れ、氷浴で冷却した。濃硫酸24mL(1.84g/cm3、富士フイルム和光純薬社製)を加えた後、発煙硝酸9.7g(1.52g/cm3、富士フイルム和光純薬社製)を慎重に滴下した。内温50℃で3時間反応させた後、氷冷し、慎重に氷に注いだ。目的物が乾かないように慎重にろ過した後、水と飽和重曹水を用いて洗浄し、水を含んだ状態のジニトロ化合物10gを得た。
このジニトロ化合物10gをメタノール200mLに溶解し、0.5Lオートクレーブに入れた。パラジウム-活性炭素(Pd5%)1.4g(富士フイルム和光純薬社製)を入れ、オートクレーブを密閉した後、約5MPaの水素を充填し、35℃で7時間反応させた。パラジウム-活性炭素が乾かないように注意しながら慎重にろ過した。ろ液を減圧濃縮した後、得られた固体を酢酸エチル、クロロホルムを用いてシリカゲルカラム精製し、得られた結晶を60℃で8時間真空乾燥し、目的のm-フェニレンジアミン化合物DA-1(上記スキームの右端の化合物)を4.3g得た。2,4-ジメチルベンゾトリフルオリドからの収率は82%であった。
According to the above scheme, m-phenylenediamine compound DA-1 was prepared as follows.
4.5 g of 2,4-dimethylbenzotrifluoride (manufactured by Oakwood Products, Inc.) was placed in a three-necked flask and cooled in an ice bath. After adding 24 mL of concentrated sulfuric acid (1.84 g / cm3, manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 9.7 g of fuming nitric acid (1.52 g / cm3, manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was carefully added dropwise. After reacting at an internal temperature of 50 ° C. for 3 hours, the mixture was ice-cooled and carefully poured into ice. After carefully filtering the target product so as not to dry, it was washed with water and saturated aqueous sodium hydrogen carbonate to obtain 10 g of a dinitro compound containing water.
10 g of this dinitro compound was dissolved in 200 mL of methanol and placed in a 0.5 L autoclave. 1.4 g of palladium-activated carbon (Pd5%) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added, the autoclave was sealed, and then hydrogen of about 5 MPa was added and reacted at 35 ° C. for 7 hours. Palladium-The activated carbon was carefully filtered to prevent it from drying out. After concentrating the filtrate under reduced pressure, the obtained solid was purified on a silica gel column using ethyl acetate and chloroform, and the obtained crystals were vacuum dried at 60 ° C. for 8 hours to obtain the desired m-phenylenediamine compound DA-1 (). 4.3 g of the compound on the right end of the above scheme) was obtained. The yield from 2,4-dimethylbenzotrifluoride was 82%.

上記で得られたm-フェニレンジアミン化合物DA-1のスペクトルデータを以下に示す。
H NMR(400MHz,CDCl) δ ppm 6.51(s,1H),3.72(brs,2H),3.59(brs,2H),2.16(d,J=1.2Hz,3H),2.02(s 3H),19F NMR(376MHz,CDCl) δ ppm -59.98(s,6F)
The spectral data of the m-phenylenediamine compound DA-1 obtained above is shown below.
1 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ ppm 6.51 (s, 1H), 3.72 (brs, 2H), 3.59 (brs, 2H), 2.16 (d, J = 1.2 Hz, 3H), 2.02 (s 3H), 19 F NMR (376 MHz, CDCl 3 ) δ ppm -59.98 (s, 6F)

<m-フェニレンジアミン化合物DA-2の調製> <Preparation of m-phenylenediamine compound DA-2>

Figure 0006999611000040
Figure 0006999611000040

上記スキームに従って、下記の通りm-フェニレンジアミン化合物DA-2を調製した。
2,4、6-トリメチルベンゾトリフルオリド1.6g(Oakwood Products,Inc.製)を三口フラスコに入れ、氷浴で冷却した。濃硫酸7.5mL(1.84g/cm3、富士フイルム和光純薬社製)を加えた後、発煙硝酸4.0g(1.52g/cm3、富士フイルム和光純薬社製)を慎重に滴下した。内温50℃で3時間反応させた後、氷冷し、慎重に氷に注いだ。目的物が乾かないように慎重にろ過した後、水と飽和重曹水を用いて洗浄し、水を含んだ状態のジニトロ化合物4gを得た。
このジニトロ化合物4gをメタノール80mLに溶解し、0.2Lオートクレーブに入れた。パラジウム-活性炭素(Pd5%)0.5g(富士フイルム和光純薬社製)を入れ、オートクレーブを密閉した後、約5MPaの水素を充填し、30℃で6時間反応させた。パラジウム-活性炭素が乾かないように注意しながら慎重にろ過した。ろ液を減圧濃縮した後、得られた固体を酢酸エチル、ヘキサンを用いて再結晶し、得られた結晶を80℃で8時間真空乾燥し、目的のm-フェニレンジアミン化合物DA-2(上記スキームの右端の化合物)を1.5g得た。2,4、6-トリメチルベンゾトリフルオリドからの収率は80%であった。
According to the above scheme, m-phenylenediamine compound DA-2 was prepared as follows.
1.6 g of 2,4,6-trimethylbenzotrifluoride (manufactured by Oakwood Products, Inc.) was placed in a three-necked flask and cooled in an ice bath. After adding 7.5 mL of concentrated sulfuric acid (1.84 g / cm3, manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 4.0 g of fuming nitric acid (1.52 g / cm3, manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was carefully added dropwise. .. After reacting at an internal temperature of 50 ° C. for 3 hours, the mixture was ice-cooled and carefully poured into ice. After carefully filtering the target product so as not to dry, it was washed with water and saturated aqueous sodium hydrogen carbonate to obtain 4 g of a dinitro compound containing water.
4 g of this dinitro compound was dissolved in 80 mL of methanol and placed in a 0.2 L autoclave. 0.5 g of palladium-activated carbon (Pd5%) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added, the autoclave was sealed, and then hydrogen of about 5 MPa was added, and the mixture was reacted at 30 ° C. for 6 hours. Palladium-The activated carbon was carefully filtered to prevent it from drying out. After concentrating the filtrate under reduced pressure, the obtained solid was recrystallized from ethyl acetate and hexane, and the obtained crystals were vacuum dried at 80 ° C. for 8 hours to obtain the desired m-phenylenediamine compound DA-2 (above). 1.5 g of the compound on the right end of the scheme) was obtained. The yield from 2,4,6-trimethylbenzotrifluoride was 80%.

上記で得られたm-フェニレンジアミン化合物DA-2のスペクトルデータを以下に示す。
H NMR(300MHz,CDCl) δ ppm 3.63(brs,4H),2.21(q,J=2.7Hz,6H),2.06(s 3H),19F NMR(282MHz,CDCl) δ ppm -51.00(s,6F)
The spectral data of the m-phenylenediamine compound DA-2 obtained above is shown below.
1 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 ) δ ppm 3.63 (brs, 4H), 2.21 (q, J = 2.7 Hz, 6H), 2.06 (s 3H), 19 F NMR (282 MHz, CDCl) 3 ) δ ppm-51.00 (s, 6F)

<m-フェニレンジアミン化合物DA-3の調製> <Preparation of m-phenylenediamine compound DA-3>

Figure 0006999611000041
Figure 0006999611000041

上記スキームに従って、下記の通りm-フェニレンジアミン化合物DA-3を調製した。
4-エチルベンゾトリフルオリド25.0g(Manchester Organics Ltd.製)を三口フラスコに入れ、氷浴で冷却した。濃硫酸250mL(1.84g/cm3、富士フイルム和光純薬社製)を加えた後、発煙硝酸55g(1.52g/cm3、富士フイルム和光純薬社製)を慎重に滴下した。内温40℃で5時間反応させた後、氷冷し、慎重に氷に注いだ。目的物が乾かないように慎重にろ過した後、水と飽和重曹水を用いて洗浄し、水を含んだ状態のジニトロ化合物50gを得た。
このジニトロ化合物50gをメタノール800mLに溶解し、2Lオートクレーブに入れた。パラジウム-活性炭素(Pd5%)7.6g(富士フイルム和光純薬社製)を入れ、オートクレーブを密閉した後、約5MPaの水素を充填し、40℃で6時間反応させた。パラジウム-活性炭素が乾かないように注意しながら慎重にろ過した。ろ液を減圧濃縮した後、得られた固体を酢酸エチル、クロロホルムを用いてシリカゲルカラム精製し、得られた結晶を60℃で8時間真空乾燥し、目的のm-フェニレンジアミン化合物DA-3(上記スキームの右端の化合物)を24.0g得た。4-エチルベンゾトリフルオリドからの収率は82%であった。
According to the above scheme, m-phenylenediamine compound DA-3 was prepared as follows.
25.0 g of 4-ethylbenzotrifluoride (manufactured by Manchester Organics Ltd.) was placed in a three-necked flask and cooled in an ice bath. After adding 250 mL of concentrated sulfuric acid (1.84 g / cm3, manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 55 g of fuming nitric acid (1.52 g / cm3, manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was carefully added dropwise. After reacting at an internal temperature of 40 ° C. for 5 hours, the mixture was ice-cooled and carefully poured into ice. After carefully filtering the target product so as not to dry, it was washed with water and saturated aqueous sodium hydrogen carbonate to obtain 50 g of a dinitro compound containing water.
50 g of this dinitro compound was dissolved in 800 mL of methanol and placed in a 2 L autoclave. After adding 7.6 g of palladium-activated carbon (Pd5%) (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and sealing the autoclave, it was filled with about 5 MPa of hydrogen and reacted at 40 ° C. for 6 hours. Palladium-The activated carbon was carefully filtered to prevent it from drying out. After concentrating the filtrate under reduced pressure, the obtained solid was purified on a silica gel column using ethyl acetate and chloroform, and the obtained crystals were vacuum dried at 60 ° C. for 8 hours to obtain the desired m-phenylenediamine compound DA-3 ( 24.0 g of the compound on the right end of the above scheme) was obtained. The yield from 4-ethylbenzotrifluoride was 82%.

上記で得られたm-フェニレンジアミン化合物DA-3のスペクトルデータを以下に示す。
H NMR(400MHz,CDCl) δ ppm 6.39(s,2H),3.72(brs,4H),2.46(q,J=8Hz,4H),1.16(t,J=8Hz,3H),19F NMR(376MHz,CDCl) δ ppm -63.03(s,6F)
The spectral data of the m-phenylenediamine compound DA-3 obtained above is shown below.
1 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ ppm 6.39 (s, 2H), 3.72 (brs, 4H), 2.46 (q, J = 8 Hz, 4H), 1.16 (t, J = 8Hz, 3H), 19 F NMR (376MHz, CDCl 3 ) δ ppm -63.03 (s, 6F)

1 ガス分離層
2 多孔質層
3 不織布層
10、20 ガス分離複合膜
1 Gas separation layer 2 Porous layer 3 Non-woven fabric layer 10, 20 Gas separation composite membrane

Claims (10)

下記式(I)で表される構成成分を有するポリマーであって、前記ポリマーがポリイミド化合物、又はポリアミド化合物であり、前記式(I)で表される構成成分がジアミン由来成分である、ポリマー。
Figure 0006999611000042
式(I)中、Rは水素原子、炭素数1~4のアルキル基、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子であり、R及びRは水素原子、炭素数1~4のアルキル基、又はハロゲン原子を示す。但し、R、R及びRの少なくとも1つは炭素数1~4のアルキル基又はハロゲン原子である。前記の炭素数1~4のアルキル基はトリフルオロメチルではない。**は連結部位を示す。
A polymer having a component represented by the following formula (I), wherein the polymer is a polyimide compound or a polyamide compound, and the component represented by the formula (I) is a diamine-derived component. ..
Figure 0006999611000042
In formula (I), RB is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom, and RA and RC are a hydrogen atom and an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. , Or a halogen atom. However, at least one of RA , RB and RC is an alkyl group or a halogen atom having 1 to 4 carbon atoms. The above-mentioned alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is not trifluoromethyl. ** indicates the connection site.
前記R、R及びRの少なくとも1つが、前記の炭素数1~4のアルキル基である、請求項1に記載のポリマー。 The polymer according to claim 1 , wherein at least one of the RA , RB and RC is the above - mentioned alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. 下記式(Ia)で表されるm-フェニレンジアミン化合物を原料としてポリマーを得ることを含む、請求項1又は2に記載のポリマーの製造方法。
Figure 0006999611000043
式(Ia)中、R、R及びRは、それぞれ、前記式(I)におけるR、R及びRと同義である。
The method for producing a polymer according to claim 1 or 2 , which comprises obtaining a polymer from an m-phenylenediamine compound represented by the following formula (Ia) as a raw material.
Figure 0006999611000043
In formula (Ia), RA , RB , and RC are synonymous with RA , RB , and RC in formula (I), respectively.
下記式(I)で表される構成成分を有するポリイミド化合物を含有してなるガス分離層を有し、前記式(I)で表される構成成分がジアミン由来成分である、ガス分離膜。
Figure 0006999611000044
式(I)中、R、R及びRは水素原子、炭素数1~4のアルキル基、又はハロゲン原子を示す。但し、R、R及びRの少なくとも1つは炭素数1~4のアルキル基又はハロゲン原子である。前記の炭素数1~4のアルキル基はトリフルオロメチルではない。**は連結部位を示す。
A gas separation membrane having a gas separation layer containing a polyimide compound having a constituent component represented by the following formula (I), and the constituent component represented by the above formula (I) being a diamine-derived component .
Figure 0006999611000044
In formula (I), RA , RB and RC represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a halogen atom. However, at least one of RA , RB and RC is an alkyl group or a halogen atom having 1 to 4 carbon atoms. The above-mentioned alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is not trifluoromethyl. ** indicates the connection site.
ガス分離層を構成するポリマーとして、下記式(II)で表される構成単位を有するポリイミド化合物を含有する、ガス分離膜。
Figure 0006999611000045
式(II)中、R、R及びRは水素原子、炭素数1~4のアルキル基、又はハロゲン原子を示す。但し、R、R及びRの少なくとも1つは炭素数1~4のアルキル基又はハロゲン原子である。前記の炭素数1~4のアルキル基はトリフルオロメチルではない。
Rは下記式(I-1)~(I-28)のいずれかで表される基を示す。ここでX~Xは単結合又は2価の連結基を、Lは-CH=CH-又は-CH-を、R及びRは水素原子又は置換基を示し、*は式(II)中のカルボニル基との結合部位を示す。
Figure 0006999611000046
A gas separation membrane containing a polyimide compound having a structural unit represented by the following formula (II) as a polymer constituting the gas separation layer.
Figure 0006999611000045
In formula (II), RA , RB and RC represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a halogen atom. However, at least one of RA , RB and RC is an alkyl group or a halogen atom having 1 to 4 carbon atoms. The above-mentioned alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is not trifluoromethyl.
R represents a group represented by any of the following formulas (I-1) to (I-28). Here, X 1 to X 3 represent a single bond or a divalent linking group, L represents -CH = CH- or -CH 2- , R 1 and R 2 represent a hydrogen atom or a substituent, and * represents a hydrogen atom or a substituent. II) Shows the binding site with the carbonyl group in.
Figure 0006999611000046
前記R、R及びRの少なくとも1つが、前記の炭素数1~4のアルキル基である、請求項に記載のガス分離膜。 The gas separation membrane according to claim 5 , wherein at least one of RA , RB, and RC is the above - mentioned alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. 前記ガス分離膜が、前記ガス分離層をガス透過性の支持層上側に有するガス分離複合膜である、請求項のいずれか1項に記載のガス分離膜。 The gas separation membrane according to any one of claims 4 to 6 , wherein the gas separation membrane is a gas separation composite membrane having the gas separation layer on the upper side of a gas permeable support layer. 二酸化炭素及びメタンを含むガスから二酸化炭素を選択的に透過させるために用いられる、請求項のいずれか1項に記載のガス分離膜。 The gas separation membrane according to any one of claims 4 to 7 , which is used for selectively permeating carbon dioxide from a gas containing carbon dioxide and methane. 請求項のいずれか1項に記載のガス分離膜を有するガス分離モジュール。 A gas separation module having the gas separation membrane according to any one of claims 4 to 8 . 請求項のいずれか1項に記載のガス分離膜を有するガス分離装置。 A gas separation device having the gas separation membrane according to any one of claims 4 to 8 .
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