JPH04108525A - ガス分離膜 - Google Patents
ガス分離膜Info
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- JPH04108525A JPH04108525A JP22671090A JP22671090A JPH04108525A JP H04108525 A JPH04108525 A JP H04108525A JP 22671090 A JP22671090 A JP 22671090A JP 22671090 A JP22671090 A JP 22671090A JP H04108525 A JPH04108525 A JP H04108525A
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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〕
本発明はガス分離膜に関し、特にフッ素を含有するポリ
イミドからなり、ガス透過性、ガスの選択性、機械強度
及び耐熱性に優れたガス分離膜に関する。
イミドからなり、ガス透過性、ガスの選択性、機械強度
及び耐熱性に優れたガス分離膜に関する。
従来、気体や液体の混合物を各成分に分離するには相変
化を利用した蒸留法などの方法が一般的に用いられてき
た。この方法は、潜熱だけでなく、系を相変化温度にす
るた約のエネルギー供給が必要である。また、多段蒸留
塔などの大型装置が必要になる。これに対し、高分子材
料で構成される分離膜を用いる方法は、混合物を通過さ
せるだけで、各成分を分離できるので省エネルギーの見
地から有利であり、また、装置も小型化できるため、省
スペースの見地からも有利である。
化を利用した蒸留法などの方法が一般的に用いられてき
た。この方法は、潜熱だけでなく、系を相変化温度にす
るた約のエネルギー供給が必要である。また、多段蒸留
塔などの大型装置が必要になる。これに対し、高分子材
料で構成される分離膜を用いる方法は、混合物を通過さ
せるだけで、各成分を分離できるので省エネルギーの見
地から有利であり、また、装置も小型化できるため、省
スペースの見地からも有利である。
ガス分離膜として従来検討されてきたのは、透過係数の
大きいジメチルシロキサン系の高分子が多い。しかし、
ジメチルシロキサンは、ガス転移温度が低く、膜強度も
小さく成形性が悪い。また、ガス選択性もよくないとい
う欠点があった。ガスの透過量は、膜厚を薄くしたり、
高温にすることにより増大できるた於薄膜化が可能で、
耐熱性のある膜材料が望まれていた。
大きいジメチルシロキサン系の高分子が多い。しかし、
ジメチルシロキサンは、ガス転移温度が低く、膜強度も
小さく成形性が悪い。また、ガス選択性もよくないとい
う欠点があった。ガスの透過量は、膜厚を薄くしたり、
高温にすることにより増大できるた於薄膜化が可能で、
耐熱性のある膜材料が望まれていた。
これらの理由より、ポリアミドやポリイミドの透過膜に
ついて検討されてきた（例えば、ハビー・バーバート・
ホーエンラ、特公昭５５−４１８０２号） 〔発明が解決しようとする課題〕 しかし、これらの膜は、ガス透過性が小さく実用的に用
いることが困難であった。
ついて検討されてきた（例えば、ハビー・バーバート・
ホーエンラ、特公昭５５−４１８０２号） 〔発明が解決しようとする課題〕 しかし、これらの膜は、ガス透過性が小さく実用的に用
いることが困難であった。
本発明の目的は、フッ素化芳香族ポリイミドを用いるこ
とにより、ガス透過速度の大きい耐熱性に優れたガス分
離膜を提供することにある。
とにより、ガス透過速度の大きい耐熱性に優れたガス分
離膜を提供することにある。
本発明を概説すれば、ガス分離膜に下記式で示された構
造単位を有するポリイミドを用いることである。
造単位を有するポリイミドを用いることである。
従来、高分子膜では耐熱性がなかったために、高温での
ガス透過ができなかった。そこで、ポリイミドをガス分
離膜に適用することがデュポン社等で検討されてきた。
ガス透過ができなかった。そこで、ポリイミドをガス分
離膜に適用することがデュポン社等で検討されてきた。
しかし、ポリイミド膜はち密であるため、ガス透過量が
小さく実用化するのが困難であった。膜のち密性は、透
過分子のサイズ分別を行う時の重要なファクターである
ため、ち密性を生かしたままガスの膜透過を行うことが
望ましい。ポリイミドにフッ素原子を導入すると、誘電
率が減少し、透明性が向上することが明らかにされてお
り、この要因の一つとして分子鎮間の電子相互作用を減
する効果が挙げられている（セントフレアーら、ポリマ
ー マテリアル サイエンス アンド エンジニアリン
グ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｓｃｉ、＆
Ｅｎｇ、）第５９巻、第２８頁、１９８８年、及び米国
特許第４５９５５４８号及び同４６０３０６１号明細書
）。このため、ポリイミドの溶解性も向上し、溶媒に可
溶なポリイミドも開発されている。
小さく実用化するのが困難であった。膜のち密性は、透
過分子のサイズ分別を行う時の重要なファクターである
ため、ち密性を生かしたままガスの膜透過を行うことが
望ましい。ポリイミドにフッ素原子を導入すると、誘電
率が減少し、透明性が向上することが明らかにされてお
り、この要因の一つとして分子鎮間の電子相互作用を減
する効果が挙げられている（セントフレアーら、ポリマ
ー マテリアル サイエンス アンド エンジニアリン
グ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｓｃｉ、＆
Ｅｎｇ、）第５９巻、第２８頁、１９８８年、及び米国
特許第４５９５５４８号及び同４６０３０６１号明細書
）。このため、ポリイミドの溶解性も向上し、溶媒に可
溶なポリイミドも開発されている。
一般に、気体の透過係数Ｐは拡散定数りと溶解度係数Ｓ
の間に Ｐ＝ＤｘＳ という式が成立している。このためポリイミドをフッ素
化することにより、Ｓを大きくしてＰを大きくすること
ができる。また、トリフルオロメチル基を側鎖に導入す
ることにより、分子間の相互作用がなくなることや立体
障害の効果からＤも大きくなる。したがって、Ｐは通常
のポリイミドに比べ大きいものが得られる。
の間に Ｐ＝ＤｘＳ という式が成立している。このためポリイミドをフッ素
化することにより、Ｓを大きくしてＰを大きくすること
ができる。また、トリフルオロメチル基を側鎖に導入す
ることにより、分子間の相互作用がなくなることや立体
障害の効果からＤも大きくなる。したがって、Ｐは通常
のポリイミドに比べ大きいものが得られる。
この発明で用いられるフッ素化ポリイミドの分子量とし
ては、フィルム形成能のある１万以上が望ましい。また
、このフッ素化ポリイミドの製造法としては、トリフル
オロメチルピロメリット酸二無水物と２．２′−ビス（
トリフルオロメチル）−４，４’−ジアミノビフェニル
を極性有機溶媒中で等モル反応させて、ポリアミド酸に
重合し、イミド化する方法が一般的である。この場合、
有機溶媒としては、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ、
Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ、Ｎ−ジメチルホルムア
ミド等の溶媒が好適である。また、イミド化反応は高温
処理による熱イミド化でも無水酢酸などを用いた化学的
イミド化でもよい。
ては、フィルム形成能のある１万以上が望ましい。また
、このフッ素化ポリイミドの製造法としては、トリフル
オロメチルピロメリット酸二無水物と２．２′−ビス（
トリフルオロメチル）−４，４’−ジアミノビフェニル
を極性有機溶媒中で等モル反応させて、ポリアミド酸に
重合し、イミド化する方法が一般的である。この場合、
有機溶媒としては、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ、
Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ、Ｎ−ジメチルホルムア
ミド等の溶媒が好適である。また、イミド化反応は高温
処理による熱イミド化でも無水酢酸などを用いた化学的
イミド化でもよい。
以下、本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、
本発明はこれらの実施例によって制限されるものではな
い。
本発明はこれらの実施例によって制限されるものではな
い。
実施例１
トリフルオロメチルピロメリット酸二無水物２．８６ｇ
（０，０１モル）と２．２′−ビス（トリフルオロメ
チル）−４，４’ −ジアミノビフェニル３．２０ ｇ
（０，０１モル）を１００ｒｎｉ、の三角フラスコに
入れ、Ｎ、Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）４８
．４８ｇを加えて、室温で４８時間かくはんすることに
より、粘稠なポリアミド酸溶液を得た。
（０，０１モル）と２．２′−ビス（トリフルオロメ
チル）−４，４’ −ジアミノビフェニル３．２０ ｇ
（０，０１モル）を１００ｒｎｉ、の三角フラスコに
入れ、Ｎ、Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）４８
．４８ｇを加えて、室温で４８時間かくはんすることに
より、粘稠なポリアミド酸溶液を得た。
この溶液の粘度を測定したところ、１２０ポアズであっ
た。また、このポリアミド酸の固有粘度を測定したとこ
ろ、Ｄ Ｍ Ａ ｃ中で０．７６ ｄＩｔ ／ ｇであ
った。
た。また、このポリアミド酸の固有粘度を測定したとこ
ろ、Ｄ Ｍ Ａ ｃ中で０．７６ ｄＩｔ ／ ｇであ
った。
前記のポリアミド酸溶液をシリコンウエノＸ上にスピン
コーティングし、７０℃２時間、１５０℃１時間、２５
０℃１時間、３５０℃１時間加熱することにより、直径
３インチ、厚み３４μｍのフッ素化ポリイミドフィルム
を得た。このフィルムの赤外吸収スペクトルを測定した
ところ、１７９０及びｌ ７４０ｃ＋Ｎ’にイミド基特
有のカルボニル伸縮振動による吸収がみられ、ポリアミ
ド酸にあった１ ７６０ｃｍ−’の吸収が消失した。ま
た、昇温速度１０℃／分で熱分解現象を調べた結果、１
０ｗｔ％重量減少温度は５８４℃であった。
コーティングし、７０℃２時間、１５０℃１時間、２５
０℃１時間、３５０℃１時間加熱することにより、直径
３インチ、厚み３４μｍのフッ素化ポリイミドフィルム
を得た。このフィルムの赤外吸収スペクトルを測定した
ところ、１７９０及びｌ ７４０ｃ＋Ｎ’にイミド基特
有のカルボニル伸縮振動による吸収がみられ、ポリアミ
ド酸にあった１ ７６０ｃｍ−’の吸収が消失した。ま
た、昇温速度１０℃／分で熱分解現象を調べた結果、１
０ｗｔ％重量減少温度は５８４℃であった。
ガスの透過特性は、加圧式セルを用い、圧力変化を圧力
センサーで検出することにより３５℃で透過係数を測定
した。その結果を下記表１に示す。水素／メタンの透過
係数比は２９７であり、酸素／窒素の係数比は５．１で
あり選択透過性が十分大きいといえる。
センサーで検出することにより３５℃で透過係数を測定
した。その結果を下記表１に示す。水素／メタンの透過
係数比は２９７であり、酸素／窒素の係数比は５．１で
あり選択透過性が十分大きいといえる。
表１ 各ガスの透過係数
比較例１
市販のポリイミドフィルムカプトン■を実施例１と同じ
方法で３５℃におけるガス透過性を測定した。結果を他
の例と共に後記表２に示す。
方法で３５℃におけるガス透過性を測定した。結果を他
の例と共に後記表２に示す。
表１及び表２より、実施例１のフッ素化ポリイミドのガ
スの透過量はこの比較例１のものに比べ１．０７倍（水
素）から５５倍（窒素）大きいことが分かる。
スの透過量はこの比較例１のものに比べ１．０７倍（水
素）から５５倍（窒素）大きいことが分かる。
比較例２
市販のポリイミドフィルムユーピレックスＲ■を実施例
１と同じ方法で３５℃におけるガス透過性を測定した。
１と同じ方法で３５℃におけるガス透過性を測定した。
結果を表２に示す。表１及び表２より、実施例１のフッ
素化ポリイミドのガスの透過量はこの比較例２のものに
比べ４．８倍（二酸化炭素）から１５倍（窒素）大きい
ことが分かる。
素化ポリイミドのガスの透過量はこの比較例２のものに
比べ４．８倍（二酸化炭素）から１５倍（窒素）大きい
ことが分かる。
表２ 各ガスの透過係数（３５℃）
以上説明したように本発明のフッ素化ポリイミドを用い
たガス分離膜は、耐熱性や分離特性を損なうこと無く、
大きなガス透過速度を有するものである。
たガス分離膜は、耐熱性や分離特性を損なうこと無く、
大きなガス透過速度を有するものである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、下記式： ▲数式、化学式、表等があります▼ で表される構造単位を有するポリイミドからなることを
特徴とするガス分離膜。 ２、トリフルオロメチルピロメリット酸二無水物と２，
２′−ビス（トリフルオロメチル）−４，４′−ジアミ
ノビフェニルを重合・イミド化して得られるポリイミド
からなることを特徴とするガス分離膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22671090A JPH04108525A (ja) | 1990-08-30 | 1990-08-30 | ガス分離膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22671090A JPH04108525A (ja) | 1990-08-30 | 1990-08-30 | ガス分離膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04108525A true JPH04108525A (ja) | 1992-04-09 |
Family
ID=16849427
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22671090A Pending JPH04108525A (ja) | 1990-08-30 | 1990-08-30 | ガス分離膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04108525A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000056430A1 (fr) * | 1999-03-23 | 2000-09-28 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Materiau resine destine a un support de separation de gaz et procede de production associe |
| US6330926B1 (en) | 1999-09-15 | 2001-12-18 | Hill-Rom Services, Inc. | Stretcher having a motorized wheel |
| KR100359333B1 (ko) * | 2000-01-17 | 2002-10-31 | 한국과학기술연구원 | 비대칭형 폴리이미드 분리막의 제조방법 |
| US9707143B2 (en) | 2012-08-11 | 2017-07-18 | Hill-Rom Services, Inc. | Person support apparatus power drive system |
| CN113967415A (zh) * | 2021-10-25 | 2022-01-25 | 湖南澳维膜科技有限公司 | 一种耐氯型反渗透膜及其制备方法 |
-
1990
- 1990-08-30 JP JP22671090A patent/JPH04108525A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000056430A1 (fr) * | 1999-03-23 | 2000-09-28 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Materiau resine destine a un support de separation de gaz et procede de production associe |
| US6531569B1 (en) | 1999-03-23 | 2003-03-11 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Resin material for gas separation base and process for producing the same |
| US6330926B1 (en) | 1999-09-15 | 2001-12-18 | Hill-Rom Services, Inc. | Stretcher having a motorized wheel |
| KR100359333B1 (ko) * | 2000-01-17 | 2002-10-31 | 한국과학기술연구원 | 비대칭형 폴리이미드 분리막의 제조방법 |
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| US10588803B2 (en) | 2012-08-11 | 2020-03-17 | Hill-Rom Services, Inc. | Person support apparatus power drive system |
| CN113967415A (zh) * | 2021-10-25 | 2022-01-25 | 湖南澳维膜科技有限公司 | 一种耐氯型反渗透膜及其制备方法 |
| CN113967415B (zh) * | 2021-10-25 | 2023-11-28 | 湖南澳维膜科技有限公司 | 一种耐氯型反渗透膜及其制备方法 |
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