JPH04219130A - 気体分離複合膜 - Google Patents

気体分離複合膜

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JPH04219130A
JPH04219130A JP40307390A JP40307390A JPH04219130A JP H04219130 A JPH04219130 A JP H04219130A JP 40307390 A JP40307390 A JP 40307390A JP 40307390 A JP40307390 A JP 40307390A JP H04219130 A JPH04219130 A JP H04219130A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas separation
polysiloxane
thin film
membrane
laminated
Prior art date
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Pending
Application number
JP40307390A
Other languages
English (en)
Inventor
Koji Takemoto
浩二 竹本
Tasuke Sawada
太助 沢田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP40307390A priority Critical patent/JPH04219130A/ja
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  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、混合気体から特定の気
体を分離濃縮する気体分離膜装置に用いられる気体分離
複合膜に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、混合気体(空気など)から特定の
気体(酸素、窒素など)を分離,濃縮する手段として高
分子の薄膜を気体分離膜として用いる方法が注目されて
おり、特に空気中からの酸素を効率よく安価に分離濃縮
できるならば、燃焼分野,汚泥処理,健康機器等に大い
に貢献できると期待されている。
【0003】空気中から酸素を分離するときの気体分離
膜の膜性能は、空気から選択的に酸素を分離する性能と
効率よく酸素を透過させる性能、すなわち酸素選択係数
と酸素透過係数で決定され、これらの値の大きい気体分
離膜が酸素富化膜としては性能が良い。酸素透過係数の
大きい高分子として4×10−8(cc・cm/cm2
・s・cmHg)の値を有するポリシロキサンや4×1
0−7(cc・cm/cm2・s・cmHg)の値を有
するポリ−1−トリメチルシリルプロピンが報告されて
いる。また、酸素選択係数が比較的高い高分子として4
.2の値を有するポリ−4−メチルペンテン−1があり
、ポリシロキサンの機械強度を高めたポリカ−ボネ−ト
やスチレンとのポリシロキサン共重合体がある。高分子
の薄膜である気体分離膜の膜厚を、酸素透過流量を大と
なるよう薄くすると気体分離膜単独では機械強度が小さ
いため、気体分離膜を多孔質支持体に積層して気体分離
複合膜として用いている。気体分離複合膜を得るため、
溶媒に溶解した高分子を水面上で展開し高分子の薄膜を
形成し、これを多孔質支持体に積層する方法等がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ポリシロキサンを50
〜100%含むポリシロキサン共重合体は引っ張り強さ
が低いため、ポリシロキサンを50〜100%含むポリ
シロキサン共重合体の気体分離膜を多孔質支持体に積層
した気体分離複合膜では、気体分離複合膜の酸素透過流
量を大きくなるように気体分離膜を薄くすると高温多湿
では放置時間とともに、ポリシロキサンを50〜100
%含むポリシロキサン共重合体の薄膜が破れ酸素選択係
数が低下するという課題があり、ポリシロキサンを50
〜100%含むポリシロキサン共重合体からなる気体分
離膜の膜厚を厚くした気体分離複合膜は高温多湿では酸
素透過流量が安定であるが酸素透過流量が小さいという
課題がある。
【0005】一方、ポリ−1−トリメチルシリルプロピ
ン,ポリ−4−メチルペンテン−1またはポリシロキサ
ンの比率が50%より小さいポリシロキサン共重合体は
引っ張り強さが大きいので薄膜化が可能であるが、薄膜
を多孔質支持体に積層した気体分離複合膜は、高温多湿
では放置時間とともに、酸素透過流量が低下するという
課題がある。
【0006】本発明は上記欠点に鑑み、酸素透過流量が
大きく、高温多湿で酸素選択係数が安定で酸素透過流量
の低下の小さい、気体分離複合膜を提供することを目的
とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の気体分離複合膜は多孔質支持体に引っ張り強
さ100kg/cm2以上の高分子の薄膜を積層し、さ
らにその上にポリシロキサンを50〜100%含むポリ
シロキサン共重合体の薄膜を積層した膜より構成される
【0008】また、引っ張り強さ100kg/cm2以
上の高分子の薄膜の重量がポリシロキサンを50〜10
0%含むポリシロキサン共重合体の薄膜の重量の5〜2
0%の範囲より構成される。
【0009】
【作用】この構成により、ポリシロキサンを50〜10
0%含むポリシロキサン共重合体の薄膜化が可能となり
、酸素透過流量の大きい高温多湿放置で酸素選択係数の
低下しない気体分離複合膜を得ることができ、また気体
分離膜がポリシロキサンを50〜100%含む共重合体
であるため高温多湿放置で気体分離複合膜の酸素透過流
量の低下の小さい気体分離複合膜を得ることができるこ
ととなる。なお、引っ張り強さ100kg/cm2以下
の高分子の薄膜を補強層として用いると、高温多湿放置
で気体分離複合膜の酸素選択係数が低下する。
【0010】気体分離膜の成分中、引っ張り強さが10
0kg/cm2以上の高分子の薄膜の重量を、ポリシロ
キサンを50〜100%含むポリシロキサン共重合体の
薄膜の重量の20%より大きくすると、高温多湿放置で
気体分離複合膜の酸素透過流量の低下が大きくなり、5
%より小さくすると気体分離複合膜の酸素透過流量が小
さくなる。ここで、気体分離複合膜の酸素透過流量を大
きくしようとすると補強層を薄くしなければならず、高
温多湿放置で気体分離複合膜の酸素選択係数が低下して
しまう。他方、5〜20%の範囲にすることにより気体
分離複合膜の酸素透過流量を大きくすることができ、し
かも酸素透過係数の安定なポリシロキサン成分の比率が
大きいため高温多湿放置で気体分離複合膜の酸素透過流
量の低下を小さくすることができる。
【0011】
【実施例】以下本発明の一実施例について説明する。本
発明は本実施例に限定されるものではない。
【0012】(実施例1)ポリ−4−メチルペンテン−
1(三井石油化学工業株式会社商品名「TPX(グレ−
ドRT18)」)の引っ張り強さをASTM試験法にて
測定したところ280kg/cm2であった。
【0013】前記ポリ−4−メチルペンテン−1をシク
ロヘキサンに加熱溶解し、1.5重量%のシクロヘキサ
ン溶液を調整した。
【0014】ビニル基を含むジメチルポリシロキサン(
ト−レ・シリコ−ン株式会社商品名「SH−410」)
をベンゼンに溶解して5重量%のベンゼン溶液を調整し
た。前記ポリ−4−メチルペンテン−1のシクロヘキサ
ン溶液100μlを水面上に滴下して、1000cm2
のポリ−4−メチルペンテン−1の薄膜を形成し、表面
孔径0.5μm以下のポリエ−テルスルホン多孔質支持
体上に1層積層し、更にこの上に前記ビニル基を含むジ
メチルポリシロキサンのベンゼン溶液150μlを水面
上に滴下して1000cm2のジメチルポリシロキサン
の薄膜を形成し、1層積層した気体分離複合膜を得た。
【0015】(実施例2)実施例1で調整したビニル基
を含むジメチルポリシロキサンのベンゼン溶液220μ
lを水面上に滴下して1000cm2のジメチルポリシ
ロキサンの薄膜を形成し、実施例1で得た気体分離複合
膜上に、さらに2層積層した気体分離複合膜を得た。
【0016】(実施例3)塩化タンタル0.5gをトル
エン200ml中に添加して60℃に加熱し、1−トリ
メチルシリル−1−プロピン6.0gを添加し温度60
℃で1時間反応させた。この重合溶液を3lのメタノ−
ルに投入して白い沈澱物を得た。この沈澱物を24時間
真空乾燥してポリ−1−トリメチルシリルプロピンを得
た。
【0017】前記ポリ−1−トリメチルシリルプロピン
の引っ張り強度をASTM試験法にて測定したところ5
00kg/cm2であった。
【0018】前記ポリ−1−トリメチルシリルプロピン
をトルエンに溶解し0.5重量%のトルエン溶液を調整
した。
【0019】一方、ビニル基を含むジメチルポリシロキ
サン(ト−レ・シリコ−ン株式会社商品名「SH−41
0」)50.0gをモノクロルベンゼン700mlに溶
解し、それにスチレンモノマ−を10.0g添加し、さ
らに、過酸化物として2,5ジメチル2,5ジ(タ−シ
ャリブチルパ−オキシ)ヘキサン(日本油脂株式会社商
品名「パ−ヘキサ25B」)を0.25g添加してから
、窒素ガスで脱気し、そして、窒素雰囲気中で温度12
0℃で12時間反応させた。この重合溶液を5lのメタ
ノ−ルに投入して沈澱物を得た。この沈澱物を24時間
真空乾燥し白い共重合体を得た。
【0020】この共重合体を1−クロロブタンに溶解し
て、5重量%の1−クロロブタン溶液を調整した。
【0021】前記ポリ−1−トリメチルシリルプロピン
のトルエン溶液200μlを水面上に滴下して800c
m2のポリ−1−トリメチルシリルプロピンの薄膜を形
成し、ポリエ−テルスルホン多孔質支持体上に1層積層
し、更にこの上に前記ジメチルポリシロキサンとスチレ
ンの共重合体の1−クロロブタン溶液100μlを水面
上に滴下して、800cm2のジメチルポリシロキサン
とスチレンの共重合体の薄膜を形成し、1層積層した気
体分離複合膜を得た。
【0022】(実施例4)実施例3で調整したジメチル
ポリシロキサンとスチレンの共重合体の1−クロロブタ
ン溶液100μlを水面上に滴下して、800cm2の
ジメチルシロキサンとスチレンの共重合体の薄膜を形成
し、実施例3で得た気体分離複合膜上に、さらに1層積
層した気体分離複合膜を得た。
【0023】(実施例5)実施例3で調整したジメチル
ポリシロキサンとスチレンの共重合体の1−クロロブタ
ン溶液150μlを水面上に滴下して、800cm2の
ジメチルシロキサンとスチレンの共重合体の薄膜を形成
し、実施例4で得た気体分離複合膜上に、さらに1層積
層した気体分離複合膜を得た。
【0024】実施例の気体分離複合膜の膜性能を(表1
)に示す。また温度40℃相対湿度95%に1000時
間放置後の膜性能も示す。測定条件は有効面積16cm
2,測定圧力1.0kg/cm2,測定温度23℃とし
た。(表2)に,実施例の気体分離複合膜の重量比と流
量変化率の関係を示す。
【0025】
【表1】
【0026】
【表2】
【0027】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、多孔質
支持体に引っ張り強さが100kg/cm2以上の高分
子の薄膜を積層し、さらにその上にポリシロキサンを5
0〜100%含むポリシロキサン共重合体の薄膜を積層
した気体分離複合膜にすることにより、初期の酸素透過
流量が大であり高温多湿放置で酸素選択係数が安定で酸
素透過流量の低下の小さい気体分離複合膜とすることが
でき、その実用的効果は大なるものである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】多孔質支持体に引っ張り強さが100kg
    /cm2以上の高分子の薄膜を積層し、さらにその上に
    ポリシロキサンを50〜100%含むポリシロキサン共
    重合体の薄膜を積層したことを特徴とする気体分離複合
    膜。
  2. 【請求項2】前記引っ張り強さが100kg/cm2以
    上の高分子の薄膜の重量が前記ポリシロキサンを50〜
    100%含むポリシロキサン共重合体の薄膜の重量の5
    〜20%の範囲であることを特徴とする気体分離複合膜
JP40307390A 1990-12-18 1990-12-18 気体分離複合膜 Pending JPH04219130A (ja)

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JP40307390A JPH04219130A (ja) 1990-12-18 1990-12-18 気体分離複合膜

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JP40307390A JPH04219130A (ja) 1990-12-18 1990-12-18 気体分離複合膜

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JPH04219130A true JPH04219130A (ja) 1992-08-10

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