JPH0334971B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ａ 産業上の利用分野 本発明は、セルロース膜の片面にＮ−イソプロ
ピルアクリルアミドをグラフト重合させた感温性
フイルム材料からなる物質分離用透過膜に関する
ものである。本発明は、温度による物質透過の制
御を可能とするものであり、分離工程を必要とす
る化学工業、薬品工業、繊維工業等広範な分野に
適用されるものである。

ｂ 従来の技術及び本発明が解決しようとする課
題 ポリＮ−イソプロピルアクリルアミド、ポリビ
ニルメチルエーテルなどのいわゆる熱可逆高分子
は、通常の水溶性高分子とは逆に低温で水に溶解
し、高温では疎水化析出するという特異な可逆的
溶解特性を示し、遮光体や水性接着剤等、広範な
分野への応用が期待されている。たとえば、これ
ら熱可逆高分子を水溶液状態で２枚のガラス板の
間に封入すれば、これは高温で白濁し、温度調節
機能を有する遮光体として温室の天窓等に利用し
うる。しかしながら、熱可逆高分子は一種の感温
性素材であり、したがつてこれを何らかの形でフ
イルム状に形成すれば、上記の天窓はもちろん感
温性をもつ物質分離透過膜として応用することも
可能となる。

ｃ 課題を解決するための手段 本発明者は、このような観点から鋭意研究を続
け、Ｎ−イソプロピルアクリルアミドを片面にグ
ラフト重合したセルロースフイルムが、熱可逆的
な感温性を有する事実を見出し、本発明をなすに
いたつた。

セルロース素材にグラフトしたポリＮ−イソプ
ロピルアクリルアミドは、単独のポリマーの場合
と類似の熱可逆的挙動を示すことはすでに知られ
ているが、本発明では、セルロース膜の片面にの
み、Ｎ−イソプロピルアクリルアミドをグラフト
させ、水溶液における感温性の物質分離用透過膜
として機能しうる材料とした点に特徴がある。

物質透過性の異なる２枚の薄膜からなる複合膜
は、水溶液中で、濃度や温度に応じ、特異な物質
透過性を示すことが知られているが、本発明の感
温性フイルム材料からなる物質分離用透過膜は、
セルロース素材とその片面のグラフトポリＮ−イ
ソプロピルアクリルアミドというまつたく性質の
異なる２種の高分子材料で形成された複合膜とな
つており、グラフトポリＮ−イソプロピルアクリ
ルアミドは低温域においても、水中に溶解散逸す
ることなく、セルロース膜の片面に固定化されて
物質透過の調整機能を発揮する。

本発明の感温性フイルム材料は以下の操作によ
つて製造される。第１図のごとき真中をセルロー
ス膜で仕切られたジヤケツト１７，１８つきの反
応装置１を用意し、一方のセル２にＮ−イソプロ
ピルアクリルアミド水溶液と硝酸第二セリウムア
ンモニウム塩（重合開始剤）、もう一方のセル３
には、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド水溶液の
みをそれぞれ所定量投入し、循環温水１０，１１
で系を一定温度に保ち、マグネチツクスターラー
でセル内を充分にかきまぜつつ窒素雰囲気下でセ
ル２側からセルロース膜に、Ｎ−イソプロピルア
クリルアミドをグラフト重合させる。

素材となるセルロース膜はいかなる種類のもの
でもよいが物質透過の点からは薄いものほどよく
強度の点からは厚いものほど良い。一般には厚さ
0.1mm程度のセルロース膜が好適である。

Ｎ−イソプロピルアクリルアミドの濃度、硝酸
第二セリウムアンモニウム（重合開始剤）の濃
度、反応温度等Ｎ−イソプロピルアクリルアミド
をセルロース膜にグラフト重合させるための条件
に特に制限はない。

反応時間についても、Ｎ−イソプロピルアクリ
ルアミドの濃度、硝酸第二セリウムアンモニウム
の濃度、反応温度の組合せにより異なるが、特に
制限はない。

なお、このようなグラフト重合は、窒素雰囲気
下で行うことが肝要であり、第１図の反応装置１
においては、セル２、セル３のシリコンゴム栓
４，５には、それぞれ２つの孔があけられ、ここ
からシリコンゴムチユーブ６，７および８，９を
通して、窒素ガスが流通するようになつている。
送入すべき窒素ガスが量については特に制限はな
いが、多量の窒素ガスを送入すると、反応液中に
多量の気泡が浮遊し、グラフト重合すべきセルロ
ース膜の表面に、これら気泡が付着して、均一な
グラフト重合を妨げる場合があり、この点に留意
する必要がある。

所定時間での反応集結後は、セル２、セル３の
内容液をとり出し、生成グラフトセルロース膜を
充分水洗して水中に保存する。

上記のごとく製造された感温性フイルム材料
は、たとえば以下のように物質分離用透過膜とし
て応用しうる。

生成グラフトセルロース膜を反応装置１に固定
したまま水洗し、さらにセル２、セル３に水を満
たして、１、２日放置する。水をとりだした後、
所定温度の循環温水１０，１１を通し、たとえ
ば、セル２側に同所定温度のアルコール水溶液、
セル３側に同所定温度の水を入れ、セル２からセ
ル３へアルコールの透過させて、セル３における
アルコール濃度の変化を測定する。このアルコー
ル濃度の変化速度が、膜の物質透過率を表してい
る。

以下参考例、実施例によつて、発明をより詳細
に説明する。

参考例 まずあらかじめ10重量％のＮ−イソプロピルア
クリルアミド水溶液および硝酸第二セリウムアン
モニウム3.88ｇ、硝酸14mlに水を加え計250mlと
した濃度25ｍmol／の硝酸第二セリウムアンモ
ニウム水溶液を用意する。

セル２，３の容量が120ml、接合部１９の直径
22mmである第１図と同形の反応装置１の用意し、
止金１６およびシリコンゴムパツキン１４，１５
によつて接合部に市販キユプロフアン膜（西ドイ
ツENKA社製）を設置する。

次いでセル２側に前期のＮ−イソプロピルアク
リルアミド水溶液を80ml、セル３側に同溶液を90
ml投入し、マグネチツクスターラー１２，１３を
回転させつつ約10分両セルに25℃の循環温水を流
し、同時に窒素ガスを送入する。

準備完了後セル２側に、前記硝酸第二セリウム
アンモニウム水溶液10mlを投入しセルロース膜表
面に対するグラフト重合反応を開始させる。２時
間ないし３時間の反応終結後、セル２，３に水を
投入して水洗を繰り返し、さらに２，３に水を満
たした状態で、40℃および25℃の温水を循環させ
る。セル２，３内が40℃の状態では、生成グラフ
トセルロース膜は白濁し、25℃の状態では半透明
となつて感温性を示すことが確認された。

実施例 前記参考例で得られた生成グラフトセルロース
膜を参考例の反応装置１に固定したままセル２，
３に水を投入し、循環温水で、反応装置を所定温
度に保つ。セル２，３内の水をとり出し、別に用
意された同一所定温度の10％メタノール溶液100
mlをセル２に、水100mlをセル３に投入し、マグ
ネチツクスターラーを回転させて、グラフトセル
ロース膜を透過してセル２からセル３へ移行する
メタノールの量を所定時間ごとに測定する。移行
メタノール量は、セル３におけるメタノールの濃
度の変化を示差屈折計で測定することにより求め
る。

第２図はその結果を示すものであり、横軸は測
定温度、縦軸は透過開始200分後のセル３におけ
るメタノール濃度（示差屈折計の目盛りであらわ
す）である。

これをみると未処理セルロース膜(A)のメタノー
ル透過特性は、温度に対して直線的に変化してい
るが、参考例で得られたＮ−イソプロピルアクリ
ルアミドグラフト膜は、グラフト反応時間２時間
の膜(B)、グラフト反応時間３時間の膜(C)とも温度
に対するメタノール透過特性が直線的でなく、特
にＣでは未処理セルロース膜とは著しく異なつた
感温的な透過特性を示すことが認められる。

ｄ 発明の効果 本発明は、セルロース膜を基材としＮ−イソプ
ロピルアクリルアミドを片面にグラフト重合させ
た、温度によつて透過特性を制御しうる感温性フ
イルム材料からなる物質分離用透過膜に関するも
のであり、たとえば反応器壁として用いた場合に
は温度によつて反応器内物質濃度を一定に保つこ
とができるなど、化学工業、薬品工業、繊維工業
等における反応工程、物質分離工程の高度化に有
用であると期待される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の感温性フイルム製造のための
参考例を示す反応装置の全体図であり、第２図は
感温性フイルム材料からなる物質分離用透過膜の
メタノールの透過特性を示す図である。 １……反応措置。２，３……ガラスセル。４，
５……シリコンゴム栓。６，９……窒素ガス流入
管。７，８……窒素ガス流出管。１０，１１……
循環温水経路。１２，１３……マグネチツクスタ
ーラー。１４，１５……シリコンゴムパツキン。
１６……止金。１７，１８……ジヤケツト。１９
……接合部。２０……セルロース膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ セルロース膜の片面にＮ−イソプロピルアク
   リルアミドをグラフト重合させた感温性フイルム
   材料からなる物質分離用透過膜。