JPH0389924A - 気体分離膜 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、気体分離膜に関する。

従来技術及びその課題 従来、気体分離膜を用い空気より酸素を濃縮し、燃焼、
医療、醗酵等に利用することが行われている。

この気体分離膜としては、例えばエチルセルロース等に
ＣＦ３　ＣＦ２　ＣＦ２０ＣＦ（ＣＦ３　）ＣＯＦを反
応させて得られた化合物を薄膜化したもの（特開昭５８
９２４４９号公報）が公知である。これはいままでから
あるポリジメチルシロキサン、天然ゴム、エチルセルロ
ース、ポリエチレン、ブチルゴム等から調製される気体
分離膜の透過係数および分離係数を共に大きくし、気体
分離膜の性能を改善する目的で作られたものであるが、
透過係数および分離係数を共に大きくすることは困難で
あり、両者の釣り合いのとれたものではなく、到底満足
のいくものではない。またこれらの気体分離膜は、水分
によって加水分解を受けやすく上記パーフルオロポリエ
ーテル基が脱離しやすいという欠点をも有している。

課題を解決するための手段 本発明の目的は、透過係数および分離係数が大きく且つ
化学的に安定な気体分離膜を提供することにある。

すなわち、本発明は、 式； （式中、Ｒは−Ｈまたは−ＣＨ３、 ｎは０〜５の整数を示す。） で表わされる構造単位と Ｑは１〜３、 式： ％式％（） ） （式中、Ｒは前記と同じ、Ｘｌは−Ｈまたはｐ及びｑは
０または１、ｒは１〜１０の整数を示す。） で表わされる構造単位を有する含フツ素アクリル酸誘導
体ポリマーからなる気体分離膜に係る。

この含フツ素アクリル酸誘導体ポリマーは、通常 式： （式中、ＲＳＱおよびｎは前記と同じ。）で表わされる
含フツ素アクリル酸誘導体モノマーと式： ％式％（） ） （式中、Ｒ，Ｘｌ、Ｘ２、ｐＳｑ及びｒは前記と同じ。

）で表わされる含フツ素アクリル酸誘導体モノマーとを
共重合することによって得ることができる。

また、上記モノマーのほかに、含フツ素アクリル酸誘導
体ポリマーの物性を損わない範囲で、他のエチレン性不
飽和化合物を共重合することもできる。

含フツ素アクリル酸誘導体ポリマーは、例えば溶液、懸
濁、乳化、塊状重合等で重合して得られる。

通常は重合で生成したポリマーを気体分離膜を調整する
ために改めて溶媒に溶解させる必要のない溶液重合で重
合して得られる。

溶液または懸濁重合で通常使用される溶媒は、フッ素系
の溶媒で例えばヘキサフルオロメタキシレン、１．１．
２−）リクロロー１．２．２−トリフルオロエタン、１
，２，４．４−テトラクロロ−１，１，２，３，３，４
−へキサフルオロブタン等があり、炭化水素系の溶媒も
共溶媒として使用することができる。

重合開始剤は、溶液、懸濁または塊状重合ではベンゾイ
ルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ターシャ
リブチルパーオキシイソブチレート、ジイソプロピルパ
ーオキシジカーボネート等の有機過酸化物、アゾビスイ
ソブチロニトリル、アゾビスバレロニトリル等のアゾ化
合物が例示できる。乳化重合では、過硫酸アンモニウム
、過硫酸カリまたはこれら酸化剤と亜硫酸ソーダ等の還
元剤および硫酸鉄（ｎ）等の遷移金属の塩類のレドック
ス開始剤が例示できる。

重合開始剤は、通常全モノマーに対し０．１〜５重量％
の量比でｍいられる。

重合温度は、いずれの場合も０〜１５０℃である。

前記各重合法で調製された含フツ素アクリル酸誘導体ポ
リマーは、前記溶成重合で使用される溶媒に溶解し、な
お溶液重合で調製されたポリマーはすでに溶媒に溶解し
ているので適宜濃縮または稀釈し、運営薄膜を調製する
方法、例えばバーコーター法、スピンコーター法、ラン
グミューデー法、デイツプ法等によりガラス、金属等の
平滑板上やポリテトラフルオロエチレン多孔体等の多孔
質支持体上に、通常膜厚が１〜５０μｍになるように製
膜される。普通ガラス、金属等の平滑板−にに製膜され
たポリマーは、板上より剥離して、適当な支持体」二に
固定して、また多孔質の支持体上に製膜されたものは、
その支持体ごと気体分離膜として用いられる。

実施例 次に本発明に係る気体分離膜の実施例を示す。

実施例１ ＣＨ３ＣＦ３ （ｉ）ＣＨ２＝ＣＣＯＯＣＨ２ＣＦＯＣ３Ｆ７、（！１
）ＣＨ２＝ＣＨＣＯＯＣＨ１）ＣＦ２　）Ａ　Ｈの合計
１００ｇ、メタキシレンヘキサフルオライド２００ｇお
よびアゾビスイソブチロニトリル１ｇをガラス製オート
クレーブに入れ、ドライアイス−メタノールで冷却し脱
気した。

その後、オートクレーブを６０℃に保ち、２４時間撹拌
しながら、共重合比が重量で（ｉ）／（ｉｉ）−５０１
５０となる様に重合させた。

上記得られたポリマー溶液にメタキシレンヘキサフルオ
ライド２００ｇを加えよく撹拌し、その溶液のうちの１
０ｍｆ２をポリテトラフルオロエチレンを延伸して得ら
れた空孔率６０％、空孔の短径０．１〜１８ｍ１長径１
〜１０μｍの多孔体上に、毎分２０００回転で回転する
スピンコーターを用い塗布し、次いで１５０ｍｍφに裁
断して気体分離膜試料を調製した。

この気体分離膜試料について、窒素および酸素の透過係
数と分離係数をＡＳＴＭ　　Ｄ　　１４３４Ｖ法（Ｖ　
Ｍｅｔｈｏｄ　）に準じ、下記条件で測定した。

使用気体：窒素７９容量％および酸素２１容量％の標準
混合ガス 試験圧カニー次圧５ｋｇ／ｃＩ０２、二次圧１　ｋｇ／
　ｃ＋ｎ１）いずれも絶対圧力） 気体透過量：４ｃｃ 試験時間二上記透過に要した時間（秒）気体分離膜面積
：１Ｂ５ｃｍ２ 気体分離膜膜厚：支持体」二に付着したポリマー重量を
秤量し、この値をポリマー付着面積およびポリマー比重
で除した値。

なお、気体分離膜の透過係数および分離係数はそれぞれ
下式で定義される。

（式中、Ｋは透過係数、Ｑは気体透過量、Ｌは膜厚、Ｓ
は膜面積、Ｔは時間、Δｐは一次側と二次側の気体の圧
力差を示す。） （式中、αは分離係数、ＫＯ２は酸素の酸素の透過係数
、ＫＨ２は窒素の透過係数を示す。）その結果、膜厚が
４．７μｍ１透過係数が４６×ＩＱ−”　ｃ、ｃ、・ｃ
ｍ／（ｃｍｌｌｇａｓｅｃ　１１ｃｍ２）　、分離係数
が３６１であった。

参考例 従来の気体分離膜の酸素透過係数（ＸＩＯ−”ｃ、ｃ、
　◆ｃｎ＋／（ｃｍＨｇ　◆ｓｅｅ　・ｃｍ２）　）お
よび分離係数を第１表に示す。

第 １ 表 発明の効果 以上のように、本発明の気体分離膜は、従来のものに比
して透過係数と分離係数との釣り合いがとれ、効率的に
酸素を選択透過させる優れたものである。しかも、化学
的に安定で通常の使用条件では変性することはない。

（以　上） １

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）式： ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・・（ａ） （式中、Ｒは−Ｈまたは−ＣＨ＿３、ｌは１〜３、ｎは
   ０〜５の整数を示す。） で表わされる構造単位と 式： ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・・（ｂ） （式中、Ｒは前記と同じ、Ｘ＾１は−Ｈまたは−ＯＨ、
   Ｘ＾２は−Ｈ、−Ｆまたは▲数式、化学式、表等があり
   ます▼、ｐ及びｑは０または１、ｒは１〜１０の整数を
   示す。） で表わされる構造単位とを有する含フッ素アクリル酸誘
   導体ポリマーからなる気体分離膜。