JPH03127616A - 半透過性隔膜 - Google Patents
半透過性隔膜Info
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- JPH03127616A JPH03127616A JP2268259A JP26825990A JPH03127616A JP H03127616 A JPH03127616 A JP H03127616A JP 2268259 A JP2268259 A JP 2268259A JP 26825990 A JP26825990 A JP 26825990A JP H03127616 A JPH03127616 A JP H03127616A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
この発明はポリイミド樹脂隔膜と、それのガス分離応用
の実用性に関する。
の実用性に関する。
(従来の技術〉
高透過性であり、しかも一定の情況の下では種々のガス
化合物の選択分離を提供する改質高分子材料の需要があ
る。この種の材料は商用、非極低温ガス分離法には特に
実用的なものとなろう。
化合物の選択分離を提供する改質高分子材料の需要があ
る。この種の材料は商用、非極低温ガス分離法には特に
実用的なものとなろう。
高分子材料を基材としたガス分離装置の商業用途は、前
記隔膜を通過する全ガス流量の最大化に一部依存する。
記隔膜を通過する全ガス流量の最大化に一部依存する。
1987年刊、T、H,キムほかにががるrJ、App
l、POIy、SCi J第34号、第1761頁に、
隔膜に対するガス流量は重合体鎖間の平均間隔に関係が
あるとの報告がある。そのうえ、重合体の密度もこの全
ガス流量に関係のあることを指摘している。このような
商業用途の一部問題として、重合体を高流動性を有し、
また良好な熱機械的特性を有するものとして扱うことで
ある。高全流動率の達成には延鎖間相互作用性のある重
合体が具わる必要のあることが一般に観察されてきた。
l、POIy、SCi J第34号、第1761頁に、
隔膜に対するガス流量は重合体鎖間の平均間隔に関係が
あるとの報告がある。そのうえ、重合体の密度もこの全
ガス流量に関係のあることを指摘している。このような
商業用途の一部問題として、重合体を高流動性を有し、
また良好な熱機械的特性を有するものとして扱うことで
ある。高全流動率の達成には延鎖間相互作用性のある重
合体が具わる必要のあることが一般に観察されてきた。
これはポリ(ジメチルシロキサン)またはポリ(4−メ
チル−l−ペンテン〉のような重合体がよい例である。
チル−l−ペンテン〉のような重合体がよい例である。
これらの材料にはむしろ高流動率が具わっている。これ
らの高流動率材料には、それらが延鎖間相互作用性のた
め、低ガラス転移温度(To)が具わる。この結果、こ
れらの材料は化学架橋および化学物理架橋に組み入れる
特別加工法を必要とするか、もしくはむしろ低適用温度
でのみ使用できるものである。対照してみると、強銀量
相互作用の具わる重合体の方がむしろ高流動値を具え、
またむしろ低ガス流動量を通常示した。
らの高流動率材料には、それらが延鎖間相互作用性のた
め、低ガラス転移温度(To)が具わる。この結果、こ
れらの材料は化学架橋および化学物理架橋に組み入れる
特別加工法を必要とするか、もしくはむしろ低適用温度
でのみ使用できるものである。対照してみると、強銀量
相互作用の具わる重合体の方がむしろ高流動値を具え、
またむしろ低ガス流動量を通常示した。
一般に強い銀量相互作用を有し、かつ高1g値を有する
ポリイミド樹脂は、ある種の特定の構造には良好なガス
流動値を有するものと報告されてきた。詳しくは、米国
特許第3.822.202号、米国再発行特許第30,
351号に、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂または
ポリアミド樹脂製の半透過性隔膜を用いる液体分離法を
開示する。これらの隔膜の重合体の主鎖の反復単位は、
このような反復単位が少くとも1つの硬質2価のサブユ
ニットを有し、それから伸びる2つの主鎖単結合は共線
ではなく、また前記サブユニットはこれらの結合の少く
とも1つの周り360°を立体的に回転できないし、ま
た芳香環の員としてその主鎖原子の50%以上を有する
ことが特徴である。
ポリイミド樹脂は、ある種の特定の構造には良好なガス
流動値を有するものと報告されてきた。詳しくは、米国
特許第3.822.202号、米国再発行特許第30,
351号に、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂または
ポリアミド樹脂製の半透過性隔膜を用いる液体分離法を
開示する。これらの隔膜の重合体の主鎖の反復単位は、
このような反復単位が少くとも1つの硬質2価のサブユ
ニットを有し、それから伸びる2つの主鎖単結合は共線
ではなく、また前記サブユニットはこれらの結合の少く
とも1つの周り360°を立体的に回転できないし、ま
た芳香環の員としてその主鎖原子の50%以上を有する
ことが特徴である。
(発明が解決しようとする課M)
米国特許第4.705.540号は高透過性芳香ポリイ
ミド樹脂ガス分離隔膜と前記隔膜使用法を開示する。前
記隔膜は芳香ポリイミド樹脂隔膜であり、そこにおいて
フェニレンジアミンは硬質で、それを本質的に全オルト
位置でアミノ置換基に置換し、また酸無水物基を木質的
にすべて硬質芳香成分に結合させる。
ミド樹脂ガス分離隔膜と前記隔膜使用法を開示する。前
記隔膜は芳香ポリイミド樹脂隔膜であり、そこにおいて
フェニレンジアミンは硬質で、それを本質的に全オルト
位置でアミノ置換基に置換し、また酸無水物基を木質的
にすべて硬質芳香成分に結合させる。
米国特許第4.717.393号ならびに第4,717
,394号は、高分子隔膜およびこの隔膜を用いてガス
混合物の成分分離に使用する方法を教示する。これら双
方の米国特許に開示された隔膜は、あらゆるオルト位置
でアミン官能基に置換したアルキル置換基を有するフェ
ニレンジアミンと、あるいは他の非アルキル化ジアミン
の混合物とで二無水物を重縮合して調製した半可撓性芳
香ポリイミド樹脂であるが、若干の成分にはあらゆるオ
ルト位置でアミン官能基に置換したアルキル置換基を有
する。
,394号は、高分子隔膜およびこの隔膜を用いてガス
混合物の成分分離に使用する方法を教示する。これら双
方の米国特許に開示された隔膜は、あらゆるオルト位置
でアミン官能基に置換したアルキル置換基を有するフェ
ニレンジアミンと、あるいは他の非アルキル化ジアミン
の混合物とで二無水物を重縮合して調製した半可撓性芳
香ポリイミド樹脂であるが、若干の成分にはあらゆるオ
ルト位置でアミン官能基に置換したアルキル置換基を有
する。
この綱のポリイミド樹脂で形成された隔膜は耐環境安定
度とガス透過性との改善が示されている。
度とガス透過性との改善が示されている。
それは重合体中の分子自由体積の最適化のためである。
また、このような隔壁を光化学的に架橋でき、いくつか
の例において、より機械的隔壁となることが示されてい
る。
の例において、より機械的隔壁となることが示されてい
る。
米国特許第4.378.400号は、種々のガス混合物
分離用にビフェニルテトラ−カルボン酸二無水物を基剤
とする芳香ポリイミド樹脂で形成されたガス分離隔膜を
開示する。
分離用にビフェニルテトラ−カルボン酸二無水物を基剤
とする芳香ポリイミド樹脂で形成されたガス分離隔膜を
開示する。
そのうえ、重合体における化学変化を起こし易い機能と
ある種の「活性力」との間の化学反応により前記高分子
隔膜上に複合構造をつくり上げることにより高流星およ
び高選択性を具える隔膜合成の種々の試みがなされてき
た。このような方法が米国特許第4,657,564号
ではポリ(1−トリメチルシリルプロピン)を稀釈弗素
ガス流れで処理することと、また米国特許第4.717
.393号ではベンゾフェノン含有結合基を含むポリイ
ミドを中間圧力水銀灯で刺戟することとを教示している
。
ある種の「活性力」との間の化学反応により前記高分子
隔膜上に複合構造をつくり上げることにより高流星およ
び高選択性を具える隔膜合成の種々の試みがなされてき
た。このような方法が米国特許第4,657,564号
ではポリ(1−トリメチルシリルプロピン)を稀釈弗素
ガス流れで処理することと、また米国特許第4.717
.393号ではベンゾフェノン含有結合基を含むポリイ
ミドを中間圧力水銀灯で刺戟することとを教示している
。
この発明は芳香族ジアミンと、アリルまたはアリルアリ
ール基をもつアルケニル化ジアミンの双方を含む共重合
性表面改質性単位を含むポリイミドで形成される隔膜の
一種である。好ましい一実施例においては、前記アリル
またはアリルアリール基はオルト位置におかれアミン官
能価になる。
ール基をもつアルケニル化ジアミンの双方を含む共重合
性表面改質性単位を含むポリイミドで形成される隔膜の
一種である。好ましい一実施例においては、前記アリル
またはアリルアリール基はオルト位置におかれアミン官
能価になる。
隔膜を作るポリイミドは高エネルギー電磁線照射または
!1離基源のような活性力で処理することで表面改質し
て隔膜表面に架橋重合体の薄手フィルムの形成が可能で
ある。前記表面改質重合体の薄手フィルムは種々のガス
分離用途、特に02/N2の分離には、前記隔膜を通る
浸透ガス流星に大きい低下をもたらすことなく、選択性
が増大する。
!1離基源のような活性力で処理することで表面改質し
て隔膜表面に架橋重合体の薄手フィルムの形成が可能で
ある。前記表面改質重合体の薄手フィルムは種々のガス
分離用途、特に02/N2の分離には、前記隔膜を通る
浸透ガス流星に大きい低下をもたらすことなく、選択性
が増大する。
(課題を解決するための手段)
この発明は芳香族ジアミンと、さらにアリルまたはアリ
ルアリール基をもつアルケニル化ジアミンの双方を含む
重合性表面改質性単位を含むポリイミドで形成される隔
膜の一種である。隔膜を形成するポリイミドは次掲の一
般構造式を有する;[式中、N−A−Nはポリアミド形
成の能力をもつ芳香族アミンであり、Qは次の構造式、
すなわち:を有するアルケニル化フェニレンまたはジフ
ェニレンであり、式中各Rは独立するアリル基またはア
リルアリール基、Xはメチレン、アルキレン、またはc
l−c6分枝状アルキレン基、酸素、硫黄、スルホニル
、カルボニルまたはフルオロアルキレン、各Cは独立し
て0またはl、そしてmとnは、mのnに対する比が0
.1乃至99になるような整数である]。
ルアリール基をもつアルケニル化ジアミンの双方を含む
重合性表面改質性単位を含むポリイミドで形成される隔
膜の一種である。隔膜を形成するポリイミドは次掲の一
般構造式を有する;[式中、N−A−Nはポリアミド形
成の能力をもつ芳香族アミンであり、Qは次の構造式、
すなわち:を有するアルケニル化フェニレンまたはジフ
ェニレンであり、式中各Rは独立するアリル基またはア
リルアリール基、Xはメチレン、アルキレン、またはc
l−c6分枝状アルキレン基、酸素、硫黄、スルホニル
、カルボニルまたはフルオロアルキレン、各Cは独立し
て0またはl、そしてmとnは、mのnに対する比が0
.1乃至99になるような整数である]。
詳述すれば、Rがアリル基である時は、次の構造式、す
なわち: で示され、 [式中、R1、R2、R3、R4およびR5は水素、C
1−3脂肪族、フェニル、ハロゲンまたはアルコキシ基
、もしくはR2およびR4またはR5はアルキレン基−
(CH2)yによって架橋され[式中y=2乃至5であ
る]。
なわち: で示され、 [式中、R1、R2、R3、R4およびR5は水素、C
1−3脂肪族、フェニル、ハロゲンまたはアルコキシ基
、もしくはR2およびR4またはR5はアルキレン基−
(CH2)yによって架橋され[式中y=2乃至5であ
る]。
Rがアリルアリール基である実施例においては、次の一
般構造式により示すことができる:[式中、R6は−C
I+2− ;Arはフェニレンまたは置換フェニレン、
d=oまたは1、そしてR1、R2、R3、R4とR5
は上述の通り]。
般構造式により示すことができる:[式中、R6は−C
I+2− ;Arはフェニレンまたは置換フェニレン、
d=oまたは1、そしてR1、R2、R3、R4とR5
は上述の通り]。
Qで示される部分を、反応すなわち前記部分を二無水物
に添加することにより全ポリイミドに含浸させ、その結
果、重合体構造に存在するQ部分の過半数を第2アミン
窒素に結合させることになる。
に添加することにより全ポリイミドに含浸させ、その結
果、重合体構造に存在するQ部分の過半数を第2アミン
窒素に結合させることになる。
(作用)
ここで、上述の構造を有するQ部分が前記イミド類に重
合可能で、単純架橋反応に反応することがわかった。そ
れは不飽和炭化水素基、すなわち表面改質剤として作用
し、化学的もしくは放射線表面改質の可能なアリルまた
はアリルアリール基の存在を示している。その結果、種
々のこれ以外の置換基が、上述のごとく1つの置換基が
R基である限り、前記フェニレンまたはジフェニレン精
造に存在できる。表面改質は重合体を適当な活性化力、
たとえば光増感剤の使用、不使用を問わず長波および短
波紫外線照射と、X線照射のような高エネルギー電磁線
照射に暴露することで行われる。二者択一的に、前記活
性化力は遊難基ソースであってもよく、それを、揮発性
過酸エステル、過酸化物およびアゾ化合物を含む重合体
と接触させ、その後、金属促進剤の使用、不使用を問わ
ず熱活性化を行う。
合可能で、単純架橋反応に反応することがわかった。そ
れは不飽和炭化水素基、すなわち表面改質剤として作用
し、化学的もしくは放射線表面改質の可能なアリルまた
はアリルアリール基の存在を示している。その結果、種
々のこれ以外の置換基が、上述のごとく1つの置換基が
R基である限り、前記フェニレンまたはジフェニレン精
造に存在できる。表面改質は重合体を適当な活性化力、
たとえば光増感剤の使用、不使用を問わず長波および短
波紫外線照射と、X線照射のような高エネルギー電磁線
照射に暴露することで行われる。二者択一的に、前記活
性化力は遊難基ソースであってもよく、それを、揮発性
過酸エステル、過酸化物およびアゾ化合物を含む重合体
と接触させ、その後、金属促進剤の使用、不使用を問わ
ず熱活性化を行う。
表面改質法は複合重合体フィルムを作り、そこにおいて
、高流量と低選択性の組み合わせをもつ材料の大部分が
J複合透磁度に強烈な低下をもたらすことなく高選択度
を付与する現場架橋表層に機械的支持を与える。このよ
うにして形成された重合体フィルムは所望の形状であれ
ばどのようなものでも、たとえば平板または中空繊維の
形状での隔膜として使用でき、また広範な種類のガス分
離および通気化用途、特に02・N2分離に適当である
。
、高流量と低選択性の組み合わせをもつ材料の大部分が
J複合透磁度に強烈な低下をもたらすことなく高選択度
を付与する現場架橋表層に機械的支持を与える。このよ
うにして形成された重合体フィルムは所望の形状であれ
ばどのようなものでも、たとえば平板または中空繊維の
形状での隔膜として使用でき、また広範な種類のガス分
離および通気化用途、特に02・N2分離に適当である
。
この発明の隔膜を上述の構造単位のみを有するポリイミ
ドで形成させうるし、あるいは、そのほかのポリイミド
構造と共重合させることもできる。
ドで形成させうるし、あるいは、そのほかのポリイミド
構造と共重合させることもできる。
上述の式の単位で共重合できる好ましいポリイミド構造
単位はおおむね次式で示しうる:[式中、^2はいかな
る種類の芳香族ジアミンでもよく、そして、 Zは次の通りで、 2−(シクロベント−2−エニル) −1,4−フェニレンジアミン (PPDA−CP) この発明に使用される芳香族ジアミンの共通特性はアリ
ル水素の存在である。活性水素の数と位置はジアミン使
用によると同様に、芳香環との非結合に対する結合の場
合により変化する。それは、表面改質を誘導する化学的
または放射線の可能性を提供する「不飽和炭素化合物」
置換基の存在である。
単位はおおむね次式で示しうる:[式中、^2はいかな
る種類の芳香族ジアミンでもよく、そして、 Zは次の通りで、 2−(シクロベント−2−エニル) −1,4−フェニレンジアミン (PPDA−CP) この発明に使用される芳香族ジアミンの共通特性はアリ
ル水素の存在である。活性水素の数と位置はジアミン使
用によると同様に、芳香環との非結合に対する結合の場
合により変化する。それは、表面改質を誘導する化学的
または放射線の可能性を提供する「不飽和炭素化合物」
置換基の存在である。
前記「不飽和炭素化合物」含有ジアミンをポリイミド生
成に適当な一般重合条件下で第三混合物中のその他所型
のジアミンおよび二無水物と重合させる。結果としてで
きるポリイミドをその後、隔膜型、たとえば平板または
中空繊維に注型する。
成に適当な一般重合条件下で第三混合物中のその他所型
のジアミンおよび二無水物と重合させる。結果としてで
きるポリイミドをその後、隔膜型、たとえば平板または
中空繊維に注型する。
上述の通り、表面改質は、注型して隔膜を作るに式中、
A3はC(C113)2.0、SまたはS02である。
A3はC(C113)2.0、SまたはS02である。
上記ポリイミド構造のほかに、少量のその他の単量体単
位が存在することがあるが、それは結果としてできる隔
膜のガス分離特性には影響しない。
位が存在することがあるが、それは結果としてできる隔
膜のガス分離特性には影響しない。
米国特許第4.71/l、 778号と欧州特許第27
7596号に記述された本出願人の開発したアルキル化
の化学現象が広範な種類の芳香族ジアミンの調製に使用
でき、その場合、不飽和炭化水素基はオルト位置におか
れアミン官能基になる。これらの方法で行われ、その後
、ポリイミド構造への組み込みができる多数の好ましい
材料には次掲のものが含まれる: (シクロペント−2−エニル) トルエンジアミン (TDA−CP) プレニルトルエンジアミン (TDA−PflEN ) 4−(シクロベント−2−エニル) −1,3 フェニレンジアミン (HPD八−CP) 先立って、あるいはその後、重合体に行うことができる
が、乾燥重合体隔膜の最終の形で表面改質することが好
ましい。
7596号に記述された本出願人の開発したアルキル化
の化学現象が広範な種類の芳香族ジアミンの調製に使用
でき、その場合、不飽和炭化水素基はオルト位置におか
れアミン官能基になる。これらの方法で行われ、その後
、ポリイミド構造への組み込みができる多数の好ましい
材料には次掲のものが含まれる: (シクロペント−2−エニル) トルエンジアミン (TDA−CP) プレニルトルエンジアミン (TDA−PflEN ) 4−(シクロベント−2−エニル) −1,3 フェニレンジアミン (HPD八−CP) 先立って、あるいはその後、重合体に行うことができる
が、乾燥重合体隔膜の最終の形で表面改質することが好
ましい。
(実施例〉
この発明をよりよく説明するため次掲の実施例を示すが
、それはなんら限定を意味しない。
、それはなんら限定を意味しない。
二但土歴二表1.2.3.4.5.6および7に示され
た芳香族ジアミン混合物と5.5’−[2,2,2トリ
フルオロ−■−(トリフルオロメチル〉エチリデンコビ
スー1.3−イソベンゾフランジオン(6F−二無水物
)を縮合してポリアミドの調製に次の手順を用いた。異
なる芳香族ジアミン混合物間の重合反応パラメーターの
変化は良好なフィルムを生成するポリイミドを得るに必
要な特異的条件を反映する。
た芳香族ジアミン混合物と5.5’−[2,2,2トリ
フルオロ−■−(トリフルオロメチル〉エチリデンコビ
スー1.3−イソベンゾフランジオン(6F−二無水物
)を縮合してポリアミドの調製に次の手順を用いた。異
なる芳香族ジアミン混合物間の重合反応パラメーターの
変化は良好なフィルムを生成するポリイミドを得るに必
要な特異的条件を反映する。
並仄ヱミ2放剛製:6F−二無水物の20.000 g
(0,0450モル)部分を、無水旦、!!−ジメチル
アセトアミド(DHAC)中に0.04.502モルの
芳香族混合物に溶解させた溶液に30分間比例的に添加
する。
(0,0450モル)部分を、無水旦、!!−ジメチル
アセトアミド(DHAC)中に0.04.502モルの
芳香族混合物に溶解させた溶液に30分間比例的に添加
する。
添加中、混合物を不活性窒素ブランケットの下で機械的
に撹拌する。所定芳香族ジアミン混合物の初期反応温度
は下記諸表に示されている。用いられたD)IAcの量
を同じく下記諸表に示された固形分の百分比で示す。二
無水物の添加後、約1時間して、反応温度は25℃とな
り、反応混合物を指示反応時間の間撹拌する。このポリ
アミン酸溶液を類似ポリアミド溶液調製に直接用いる。
に撹拌する。所定芳香族ジアミン混合物の初期反応温度
は下記諸表に示されている。用いられたD)IAcの量
を同じく下記諸表に示された固形分の百分比で示す。二
無水物の添加後、約1時間して、反応温度は25℃とな
り、反応混合物を指示反応時間の間撹拌する。このポリ
アミン酸溶液を類似ポリアミド溶液調製に直接用いる。
星並歪ミ上凶調製:ボリアミン酸溶液の固体分を下記諸
表に示されたDHAC値で調整した。無水酢酸(9,1
8g、 0.09αOモル〉と2.27g (0,02
25モル〉のトリエチルアミンをポリアミン酸溶液に添
加した。この溶液をその後、3時間撹拌しながら60℃
の温度に加熱した。冷却後、前記ポリアミド溶液をガラ
ス板に注型した。先ず70℃の温度、200mm1!(
Jの圧力で8時間、その後、100℃、5111111
H(7で16時間、それに続いて225℃、0.2mm
11gで8時間、真空乾燥後、約100ミクロン厚のポ
リアミドフィルムが得られた。ガラスからポリイミドフ
ィルムを取り外し、いくつかの事例において下記諸表に
示されたさらにきびしい条件で乾燥した。すべての事例
では、フィルムがガス浸透試験容器中での150psi
gの差圧に絶えることができた。
表に示されたDHAC値で調整した。無水酢酸(9,1
8g、 0.09αOモル〉と2.27g (0,02
25モル〉のトリエチルアミンをポリアミン酸溶液に添
加した。この溶液をその後、3時間撹拌しながら60℃
の温度に加熱した。冷却後、前記ポリアミド溶液をガラ
ス板に注型した。先ず70℃の温度、200mm1!(
Jの圧力で8時間、その後、100℃、5111111
H(7で16時間、それに続いて225℃、0.2mm
11gで8時間、真空乾燥後、約100ミクロン厚のポ
リアミドフィルムが得られた。ガラスからポリイミドフ
ィルムを取り外し、いくつかの事例において下記諸表に
示されたさらにきびしい条件で乾燥した。すべての事例
では、フィルムがガス浸透試験容器中での150psi
gの差圧に絶えることができた。
実施例に旦
数種のポリイミド隔膜を合或しそこにおいてTDA−C
Pを表面改質剤として重合構造に添加した。
Pを表面改質剤として重合構造に添加した。
ズレンジアミン(ODA)をポリイミド構造に組み込ま
れた第2ジアミン(塩基ジアミン)として使用し、さら
に「対照標準」ポリイミドにも使用した。
れた第2ジアミン(塩基ジアミン)として使用し、さら
に「対照標準」ポリイミドにも使用した。
前記DDA/TDA−CP共重合体を変動する量のTD
A−CP(ジアミン成分を基剤とする〉を用いて調製し
た。
A−CP(ジアミン成分を基剤とする〉を用いて調製し
た。
前記重合体で形成された濃密フィルムを100℃の温度
で17時間0.1mmになるよう乾燥した。種々のDD
八へTDA−CP共重合体の物性を前記DO^対照標準
と共に測定し、下表1に報告する。広角X−線散乱技術
(WAXS )により測定した。酸素浸透性が増大する
に従い前記d−間隔の対応測定値もおおむね増加すると
いう点がポリイミドフィルムの特色づけとなりうろこと
を示す。
で17時間0.1mmになるよう乾燥した。種々のDD
八へTDA−CP共重合体の物性を前記DO^対照標準
と共に測定し、下表1に報告する。広角X−線散乱技術
(WAXS )により測定した。酸素浸透性が増大する
に従い前記d−間隔の対応測定値もおおむね増加すると
いう点がポリイミドフィルムの特色づけとなりうろこと
を示す。
1988年干り阻J、コロス
(KOrO3)ほかによるJ、)lemb、sci。
第37号第45頁参
m 1.O
n 0.00
77]’ 1.00
P(02> 296.9
α(02/N2) 3.00
d(人)3 5.94
0.95
0、05
.830
10B、8
3.10
5.93
0.90
0.10
.424
68.3
3.13
5.76
初期ポリアミン酩匹□□□資&度=0℃ポリアミン削め
0υ1与間=17h ポリアミン酸生成中の固形分%=25%ボリイミ、ド生
戒中の生形中%=15%1 0HAC−25℃ 2 Pミパーラーズ(Barrers)3 広角X線散
乱技術 0、80 0、20 .672 54.9 3.22 5.74 0.50 0.50 .487 41.2 3.41 5.65 表1.の結果は重合体のTDA−CP含量の増加に伴い
P(02)値が減少し、α0□/N2が増加する一般傾
向を示す。
0υ1与間=17h ポリアミン酸生成中の固形分%=25%ボリイミ、ド生
戒中の生形中%=15%1 0HAC−25℃ 2 Pミパーラーズ(Barrers)3 広角X線散
乱技術 0、80 0、20 .672 54.9 3.22 5.74 0.50 0.50 .487 41.2 3.41 5.65 表1.の結果は重合体のTDA−CP含量の増加に伴い
P(02)値が減少し、α0□/N2が増加する一般傾
向を示す。
実施桝旦二旦
表1に記載のポリイミド隔膜の数種を異なる時間紫外線
照射で処理した。TDA−CPが5%、10%または2
0%を含むDD八−丁DA 、/CP共ポリイミドて′
処工里された隔膜が形成された。被処理隔膜を未処理(
対照標i<+O隔膜の酸素浸透性と02/N2分離性を
試験した。これらの試験の結果は処理時間と共に次表2
に詳しく示される。
照射で処理した。TDA−CPが5%、10%または2
0%を含むDD八−丁DA 、/CP共ポリイミドて′
処工里された隔膜が形成された。被処理隔膜を未処理(
対照標i<+O隔膜の酸素浸透性と02/N2分離性を
試験した。これらの試験の結果は処理時間と共に次表2
に詳しく示される。
表 2
紫外測置1が[10^−TDA−CP共ポリイミドに与
える影響 対照標準−5%TDA−CP (実施例2 : m=0.95、ri=o、 05 )
P(02) =106.8 P(N2) =34.5 a=3.10 処理側面数 厚 さ1 p(o2) 2 P/P(02) 3 P(N2> 2 P/I’−(N2) 3 a(1))4 a(P/P)5 1 076 85.1 B2.0 .83B 、194 23.3 12.9 .144 .0271 3.65 4.80 5.82 7.16 厚さ(anXlo”) P(パーラーズ〉 P/P (パーラーズ/auX10+5)複合フィル
ムでの選択性 直列流体抵抗膜型での選択性 7 27.9 、0663 3.68 、00723 7.58 9.17 4 5.58 .0134 .656 .00151 8.51 8.87 7 3.59 .006F 、371 、 ooot 9.67 9.91 対照標準−10%TDA−CP 対照標準 20%TDA−CP P(N2) =21.9 a=3.12 P(N2) =17.1 a =3.2 7 15.0 、033& 2.89 、00584 5.16 5.75 5 2.16 、002B3 .250 、000298 8.64 8.82 21 19.1 、00242 3.41 、000352 5.6 6.9 4 2.1 、 Do(>297 .363 、000050 5.8 5.9 表2に報告された結果は紫外線処理時間が増加するに従
い酸素浸透が低下する傾向がある一方、選択性は改善の
傾向があることを示す。従って、最適処理時間を調整し
て所定用途の好ましいレベルの浸透性と選択性とが達成
できる。そのうえ、P(O□)およびP/j (02)
の双方が前記ポリイミド中のTDA−CPiの増加に伴
い急速に低下して、低レベルの表面改質基が一般に好ま
れることを示している。
える影響 対照標準−5%TDA−CP (実施例2 : m=0.95、ri=o、 05 )
P(02) =106.8 P(N2) =34.5 a=3.10 処理側面数 厚 さ1 p(o2) 2 P/P(02) 3 P(N2> 2 P/I’−(N2) 3 a(1))4 a(P/P)5 1 076 85.1 B2.0 .83B 、194 23.3 12.9 .144 .0271 3.65 4.80 5.82 7.16 厚さ(anXlo”) P(パーラーズ〉 P/P (パーラーズ/auX10+5)複合フィル
ムでの選択性 直列流体抵抗膜型での選択性 7 27.9 、0663 3.68 、00723 7.58 9.17 4 5.58 .0134 .656 .00151 8.51 8.87 7 3.59 .006F 、371 、 ooot 9.67 9.91 対照標準−10%TDA−CP 対照標準 20%TDA−CP P(N2) =21.9 a=3.12 P(N2) =17.1 a =3.2 7 15.0 、033& 2.89 、00584 5.16 5.75 5 2.16 、002B3 .250 、000298 8.64 8.82 21 19.1 、00242 3.41 、000352 5.6 6.9 4 2.1 、 Do(>297 .363 、000050 5.8 5.9 表2に報告された結果は紫外線処理時間が増加するに従
い酸素浸透が低下する傾向がある一方、選択性は改善の
傾向があることを示す。従って、最適処理時間を調整し
て所定用途の好ましいレベルの浸透性と選択性とが達成
できる。そのうえ、P(O□)およびP/j (02)
の双方が前記ポリイミド中のTDA−CPiの増加に伴
い急速に低下して、低レベルの表面改質基が一般に好ま
れることを示している。
実施用旦二井
数種のDD八へTD八へCP共ポリイミド隔膜を異なる
時間紫外線照射にかけて処理した。処理に先立ち、隔膜
を225℃の温度、0.1mの圧力に6時間かけミンが
含まれていた。処理ずみ隔膜を未処理対照標準隔膜と共
に酸素浸透性と02/N2の試験をした。
時間紫外線照射にかけて処理した。処理に先立ち、隔膜
を225℃の温度、0.1mの圧力に6時間かけミンが
含まれていた。処理ずみ隔膜を未処理対照標準隔膜と共
に酸素浸透性と02/N2の試験をした。
試験の結果は処理条件と併せて下表3に詳しく示されて
いる: 上記衣3に報告の結果は、2.5モル%のTDA−CP
量で照射時間を7分30秒から15分に増加すると前記
酸素のPとP/、11の双方は減少したことを示す。
いる: 上記衣3に報告の結果は、2.5モル%のTDA−CP
量で照射時間を7分30秒から15分に増加すると前記
酸素のPとP/、11の双方は減少したことを示す。
しかし、選択性は処理時間の増加と共に増大した。
実旌嘲旦二赳
5.0モル%のTDA−CPを含む数種のDD八へTD
A−CPポリイミドを乾燥、処理および試験を上表3に
詳しく示されるように行った。試験の結果を処理条件と
共に下表4に示す。
A−CPポリイミドを乾燥、処理および試験を上表3に
詳しく示されるように行った。試験の結果を処理条件と
共に下表4に示す。
上表4の結果はすべての照射時間量にも十分な選択性を
示したが、わずかな低下が十分間で起こった。
示したが、わずかな低下が十分間で起こった。
実施舛坐二迎
数秤のポリイミド隔膜を5モル%TDA−CPを架橋剤
、また9、9−ビス(4−アミノ−3−イソプロピル−
5−メチルフェニル〉フルオレンを重合体構造における
塩基ジアミンとして含むよう合成した。前記重合体を2
25℃の温度、0.11TImの圧力で6時間かけて乾
燥して、表面を紫外線照射で処理して改質した。処理ず
み隔膜を対照標準(未処理〉隔膜と共に02とN2の浸
透性および選択性の試験をした。紫外線処理時間と試験
結果を下表5で詳しく示す。
、また9、9−ビス(4−アミノ−3−イソプロピル−
5−メチルフェニル〉フルオレンを重合体構造における
塩基ジアミンとして含むよう合成した。前記重合体を2
25℃の温度、0.11TImの圧力で6時間かけて乾
燥して、表面を紫外線照射で処理して改質した。処理ず
み隔膜を対照標準(未処理〉隔膜と共に02とN2の浸
透性および選択性の試験をした。紫外線処理時間と試験
結果を下表5で詳しく示す。
」二表5に報告の結果は多種の塩基ジアミンが紫外線活
性化架橋に有効であることを示す。前記DDA/TDA
−CPポリイミドで観察された一般傾向、すなわち照射
時間の7分30秒から15分間に照射時間の増加に件う
P(02)の低下がこれらのポリイミドにも観察された
。
性化架橋に有効であることを示す。前記DDA/TDA
−CPポリイミドで観察された一般傾向、すなわち照射
時間の7分30秒から15分間に照射時間の増加に件う
P(02)の低下がこれらのポリイミドにも観察された
。
実施例■二M
MP[)八−CPを表面改質剤として含むポリイミド隔
膜を合成した。架橋材料をDDAと6F−二無水物とジ
アミン成分の5モル%で共重合して下記の構造にした。
膜を合成した。架橋材料をDDAと6F−二無水物とジ
アミン成分の5モル%で共重合して下記の構造にした。
隔膜を下表6に示されるように照射して酸素および窒素
の輸送特性を試験した:実施努並二聾ユ比較上 上記実施例はポリイミド構造における多種のオルトー不
飽和炭化物芳香族ジアミンの紫外線感光表面改質の効果
性を説明している。報告された二者択一のアプローチは
ペンゾフエノンニ無水物(BZPDA)の使用である。
の輸送特性を試験した:実施努並二聾ユ比較上 上記実施例はポリイミド構造における多種のオルトー不
飽和炭化物芳香族ジアミンの紫外線感光表面改質の効果
性を説明している。報告された二者択一のアプローチは
ペンゾフエノンニ無水物(BZPDA)の使用である。
BjPDAを用いる紫外線活性化表面改質法は架橋構造
を形成する芳香族カルボニルtgiffiの活性化に依
存する。BzPDA系の相対的特性をオルト−不飽和炭
化物基材とする系の特性と比較するため、BZPDA重
合体隔膜を合成して、先出実施例におけるオルト−不飽
和炭化物系と同一の一般条件下で紫外線照射で処理した
。処理ずみBZPDA系を対照標準と共に酸素と窒素の
浸透性と選択性の試験をして、その結果を下表7に報告
する。
を形成する芳香族カルボニルtgiffiの活性化に依
存する。BzPDA系の相対的特性をオルト−不飽和炭
化物基材とする系の特性と比較するため、BZPDA重
合体隔膜を合成して、先出実施例におけるオルト−不飽
和炭化物系と同一の一般条件下で紫外線照射で処理した
。処理ずみBZPDA系を対照標準と共に酸素と窒素の
浸透性と選択性の試験をして、その結果を下表7に報告
する。
前記BzPDA系の上記報告された結果は、この発明の
オルト−不飽和炭化物と異なり、P/、11 (02)
は照射時間の範囲全体らむしろ差がなく、しかも02/
Na択性は依然として不良で、紫外線処理をしても劇的
効果はかなり少い。
オルト−不飽和炭化物と異なり、P/、11 (02)
は照射時間の範囲全体らむしろ差がなく、しかも02/
Na択性は依然として不良で、紫外線処理をしても劇的
効果はかなり少い。
(発明の効果)
この発明のポリイミド隔膜はガス分離応用、特に02・
N2流れまたは空気からの酸素回収にイf用である。分
離されるガス混合物は隔膜とは簡単に接触でき、それに
よって1つ以上の成分を隔膜を通して選択的に浸透させ
る。表面改質された隔膜は流量に激しい低下をもたらす
ことなく選択性を増大させる。
N2流れまたは空気からの酸素回収にイf用である。分
離されるガス混合物は隔膜とは簡単に接触でき、それに
よって1つ以上の成分を隔膜を通して選択的に浸透させ
る。表面改質された隔膜は流量に激しい低下をもたらす
ことなく選択性を増大させる。
Claims (15)
- (1)次式、すなわち: ▲数式、化学式、表等があります▼ を有し、 [式中、N−A−Nは芳香族ジアミン、Qはアリルまた
はアリルアリール基を含むアルケニル化フェニレンまた
はジフェニレン、そしてmとnはmのnに対する比が0
.1乃至99になるような整数である]共重合性、表面
改質性単位を含むポリイミドで形成された半透過性隔膜
。 - (2)前記隔膜を高エネルギー電磁線照射源と接触させ
前記共重合性表面改質性単位の間表面改質をもたらすこ
とを特徴とする請求項1による隔膜。 - (3)前記高エネルギー電磁線照射源は光増感剤の有無
に関係なく長波紫外線照射、短波紫外線照射およびX−
線照射から成る群から選ばれることを特徴とする請求項
2による隔膜。 - (4)前記隔膜は遊離基源と接触させられたものである
ことを特徴とする請求項1による隔膜。 - (5)前記隔膜は揮発性過酸エステル、過酸化物および
アゾ化合物から成る群より選ばれた遊離基源と接触させ
、その後、金属促進剤の有無に関係なく熱活性化させた
ものであることを特徴とする請求項4による隔膜。 - (6)前記Qは次の一般構造式、すなわち:▲数式、化
学式、表等があります▼ を有し、 [式中、各Rは独立するアリルまたアリルアリール基で
ある]アルケニル化フェニレンであることを特徴とする
請求項1による隔膜。 - (7)前記Rは次の一般構造式、すなわち:▲数式、化
学式、表等があります▼ を有し、 [式中、R^1、R^2、R^3、R^4およびR^5
は水素、C_1−C_3脂肪族、フェニル、ハロゲンま
たはアルコキシ基、またはR^2とR^4もしくはR^
5はアルキレン基・・・(CH_2)_y[式中yは2
乃至5]により架橋されたものである]アリル基である
ことを特徴とする請求項6による隔膜。 - (8)前記Rは次の一般構造式、すなわち:▲数式、化
学式、表等があります▼ を有し、 [式中、R^6は−CH_2−、Arはフェニレンまた
は置換フェニレン、d=0または1、およびR^1、R
^2、R^3、R^4およびR^5は水素、C_1−C
_3脂肪族、フェニル、ハロゲンまたはアルコキシ基、
R^2とR^4またはR^5はアルキレン基−(CH_
2)_y(式中yは2乃至5)により架橋されたもので
ある]アリルアリールであることを特徴とする請求項6
による隔膜。 - (9)前記Qは次の一般構造式、すなわち:▲数式、化
学式、表等があります▼ を有し、 [式中、各Rは独立してアリルまたはアリルアリール基
;Xはメチレン、アルキレンまたはC_1−C_6架橋
アルキレン基、酸素、硫黄、スルホニル、カルボニルま
たはフルオロアルキレン、そして各cは独立して0また
は1である]アルケニル化ジフェニレンであることを特
徴とする請求項1による隔膜。 - (10)前記各Rはアニル基であることを特徴とする請
求項9による隔膜。 - (11)前記各Rはアリルアリール基であることを特徴
とする請求項9による隔膜。 - (12)前記Qは次の構造式、すなわち: ▲数式、化学式、表等があります▼ を有し、 [式中、R^1はHまたはCH_3である]ことを特徴
とする請求項1による隔膜。 - (13)前記Qは次の構造式、すなわち: ▲数式、化学式、表等があります▼ を有することを特徴とする請求項1による隔膜。
- (14)前記ポリイミドにはまた次の式、すなわち: ▲数式、化学式、表等があります▼ を有し、 [式中、N−A−Nは芳香族ジアミン、そしてZは、▲
数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、表
等があります▼、 ▲数式、化学式、表等があります▼または▲数式、化学
式、表等があります▼ で、式中A^3はC(CH_3)_2、O、SまたはS
O_2である]第三重合性単位が含まれることを特徴と
する請求項1による隔膜。 - (15)前記第三重合性単位はポリイミドの全重合性単
位の95%を組成することを特徴とする請求項14によ
る隔膜。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/420,087 US4952220A (en) | 1989-04-11 | 1989-10-11 | Membranes formed from unsaturated polyimides |
US420087 | 1995-04-11 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03127616A true JPH03127616A (ja) | 1991-05-30 |
JPH0665373B2 JPH0665373B2 (ja) | 1994-08-24 |
Family
ID=23665027
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2268259A Expired - Lifetime JPH0665373B2 (ja) | 1989-10-11 | 1990-10-05 | 半透過性隔膜 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4952220A (ja) |
EP (1) | EP0422506B1 (ja) |
JP (1) | JPH0665373B2 (ja) |
CA (1) | CA2026969A1 (ja) |
DE (1) | DE69006812T2 (ja) |
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1989
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