JPH0451218B2 - - Google Patents

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JPH0451218B2
JPH0451218B2 JP59252290A JP25229084A JPH0451218B2 JP H0451218 B2 JPH0451218 B2 JP H0451218B2 JP 59252290 A JP59252290 A JP 59252290A JP 25229084 A JP25229084 A JP 25229084A JP H0451218 B2 JPH0451218 B2 JP H0451218B2
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JP
Japan
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composite membrane
thickness
gas separation
alkyl group
porous support
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JP59252290A
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Jiro Nagarego
Hidehiko Matsuka
Koichi Takada
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Sanyo Chemical Industries Ltd
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Sanyo Chemical Industries Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 本発明は気体分離用複合膜および製造法に関す
るものである。 〔従来の技術〕 近年、混合気体から特定の気体を分離、濃縮す
る手段として高分子薄膜を用いる方法が注目され
つつある。 従来、気体分離用複合膜としてアルキル基置換
アセチレン重合体、アリールアセチレン重合体、
1−モノアルキルジメチルシリルプロピン重合体
などの薄膜と多孔質ポリプロピレンなどの支持体
を複合化させたものが知られている(たとえば特
開昭52−223405〜9号公報、特開昭59−19506号
公報および特願昭58−29786号明細書)。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明者らは、良好な気体(酸素)透過性およ
び選択透過性を有し、かつこれらの性能をより安
定に持続し得る気体分離用複合膜を得るべく鋭意
検討した結果、本発明に到達した。 〔問題を解決するための手段〕 本発明は多孔性支持体層(A)とその上に厚さ100
Å〜2000Åのシロキサン化合物(B)と更にその上に
厚さ50Å〜1000Åの気体分離性を有する下記一般
式(1)で示される繰り返し単位を有する置換アセチ
レン重合体(C) (但し、式中RはC1〜12のアルキル基、またはSi
含有のアルキル基である。) を有することを特徴とする気体分離用複合膜(第
一発明)およびシロキサン化合物(B)の有機溶剤溶
液および気体分離性を有する重合体(C)の有機溶剤
溶液をそれぞれ水面上に展開させて極薄膜を形成
させ、その極薄膜をそれぞれ多孔性支持体層(A)上
に積層することにより多孔性支持体層(A)とその上
に厚さ100Å〜2000Åのシロキサン化合物(B)と更
にその上に厚さ50Å〜1000Åの気体分離性を有す
る下記一般式(1)で示される繰り返し単位を有する
置換アセチレン重合体(C) (但し、式中RはC1〜12のアルキル基、またはSi
含有のアルキル基である。) を有する複合膜を製造することを特徴とする気体
分離用複合膜の製造方法(第二発明)である。 一般式(1)においてRのC1--12のアルキル基とし
ては直鎖状アルキル基(メチル、エチル、プロピ
ル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オ
クチル、ノニル、デシル、ドデシル基など);分
岐状のアルキル基(イソブチル基、ターシヤリー
ブチル基など);Si含有のアルキル基(アルキル
基はC1-4)としてはトリメチルシリルメチル基、
トリメチルシリルエチル基などがあげられる。 一般式(1)で示される置換アセチレン重合体を構
成するモノマーとしては、1−トリメチルシリル
プロピン、1−モノ−n−プロピルジメチルシリ
ルプロピン、1−モノ−n−ヘキシルジメチルシ
リルプロピン、1−(トリメチルシリル)メチル
ジエチル−1−プロピン、1−(トリメチルシリ
ル)エチルジメチルシリル−1−プロピンおよび
これらの2種以上の混合物があげられる。 これらのうち好ましいのは、1−トリメチルシ
リルプロピンである。 1−トリメチルシリル−1−プロピンは市販の
モノマー(米国のペトラーク社製品、チツソ社
SP開発部製品T3728)を使用することができる。 置換アセチレン重合体は白色〜淡黄色の繊維状
または粉末状の固体である。その分子量は重量平
均分子量(光散乱法)で通常1万以上、好ましく
は10万以上である。 これら重合体については特願昭58−29786号明
細書および特願昭58−87207号明細書に記載され
ている。 本発明におけるシロキサン化合物層となるシロ
キサン化合物は主鎖がポリシロキサンからなるも
のとして一般式 (式中RはC1-18のアルキル基、フエニル基また
はフロロアルキル基などの非反応性基、好ましく
はメチル基;Xはハイドロジエン基、ビニル基、
ヒドロキシ基、ヒドロキシアルキル基、アミノア
ルキル基、カルボキシアルキル基、Cl基、クロロ
アルキル基、グリシドキシアルキル基、メタクリ
ロキシアルキル基、メルカプトアルキル基などの
反応性基;YおよびZはRまたは反応性基Xであ
り、mは1以上、nは0または1以上である) および一般式 (式中Y、Z、R、X、m、nは一般式(3)のY、
Z、R、X、m、nと同様である。)で示される
ポリオルガノシロキサン、およびこれらの二種以
上の混合物、または二種以上からなる架橋反応物
があげられる。 一般式(3)、(4)において、C1-18のアルキル基と
してはメチル、エチル、ヘキシル、オクチル、デ
シル、オクタデシル基など、フロロアルキル基と
しては−CH2CH2CF3、−CH2CH2C6F13など、ヒ
ドロキシアルキル基としては(―OCH2CH2―)o
OH、(Pは1以上)、−CH2CH2CH2OHなど、ア
ミノアルキル基としては−CH2CH2CH2NH2
ど、カルボキシアルキル基としては−
CH2CH2CH2COOHなど、クロロアルキル基とし
ては−CH2Clなど、グリシドキシアルキル基とし
ては
【式】など、メ タクリロキシアルキル基としては
〔実施例〕
以下実施例により本発明をさらに説明するが、
本発明はこれにより限定されるものではない。 製造例 1 トルエン100ml中に2−トリメチルシリル−1
−プロピン(チツ素(株)SP開発部販売T3728)を
0.2モル、触媒としてTaCl5を1ミリモル加えN2
下80℃で24時間重合させた。得られた粘調な重合
体ゲルをトルエンで希釈溶解させ、多量のメタノ
ール中に投入精製した。別乾燥後得られたポリ
(1−トリメチルシリル−1−プロピン)
(PMSP)は白色繊維状であり、光散乱法で求め
た重量平均分子量は140万であつた。 製造例 2 ポリスルホン樹脂、コーデールT1700(日産化
学製)をN−メチルピロリドンに10重量%濃度に
なるように溶解し、不織布(日本バイリーン(株)製
MF−90)上にアプリケーターを用いて250μの厚
さで塗布し、たゞちにメタノール中に浸漬し凝固
させた。その後十分洗浄したのち、50℃にて循環
乾燥し非対称構造を持つた多孔質支持体を得た。
このポリスルホン支持体の気体透過係数は30m3
m2・hr・0.1であつた。 実施例 1 ジメチル−メチルビニルスロキサンコポリマー
(トーレシリコーン(株)製シリコンゴムSH−410)
1gをヘキサン50gに溶解した後、該溶液0.33ml
を水面に滴下延展させた。得られた水面膜を製造
例3で得られたポリスルホン多孔質支持体上に積
層した。形成された薄膜の膜厚を水面膜の面積と
滴下したSH−410の重量から計算すると500Åで
あつた。次に製造例1で得られたPMSP1gをヘ
キサン100gに溶解し、該溶液0.2mlを水面上に滴
下して水面膜を得た。この膜厚を上記と同様に計
算で求めたところ100Åであつた。このPMSP水
面膜を先のSH−410積層膜上に積層し複合膜を得
た。得られた複合膜の気体透過性能を酸素と窒素
を用いて測定した。結果を表−1に示す。 実施例 2 実施例1のSH−410溶液0.2mlを水面に滴下延
展させた。得られた水面膜の膜厚は300Åであつ
た。製造例1で作成したポリスルホン多孔質支持
体上に捕集した後、実施例1と同様にPMSP水面
膜を積層し複合膜を得た。気体透過性能の測定結
果を表−1に示す。 実施例 3 支持体としてポリスルホン支持体のかわりにニ
トロセルロースメンブランフイルター(東洋紙
製、TM−5)を用いる以外は実施例1と同様に
して複合膜を得た。気体透過性能を表−1に示
す。 比較例 1 実施例1と同様にして100Å厚のPMSP水面膜
を得た。これを製造例1で得たポリスルホン多孔
質支持体上に直接積層した。得られた複合膜の気
体透過性能を表−1に示す。 比較例 2 実施例1と同様にして500Å厚のSH−410水面
膜をポリスルホン多孔質支持体上に積層した複合
膜を得た。得られた複合膜の気体透過性能を測定
したところ、全く気体分離性を示さなかつた。測
定結果を表−1に示す。 実施例 4 実施例1と同様にして得た複合膜を用いてメタ
ンとCO2の気体透過性能を測定したメタンガス、
二酸化炭素それぞれの透過速度はQCH4=26m3
m2・hr・atm、QCO2=105m3/m2・hr・atmであ
り、1ケ月連続測定後もほとんど値は変化しなか
つた。 比較例 3 実施例1と同様にして500Å厚のSH−410水面
膜をポリスルホン多孔質支持体上に積層した複合
膜を得た。次にこの複合膜の上にアクリル酸エチ
ルの重合体薄膜をプラズマ重合法により形成させ
た。用いたプラズマ重合装置は直径10cmの下部電
極を有するガラス製ベルジヤータイプで重合は複
合膜を下部電極上に置いてジヤー内部を真空に引
き、次にアクリル酸エチルを導入し、ジヤー内部
の気圧を約0.5トールになるように保ち、この状
態で高周波電圧(13.56MHz、出力20W)をかけ
ることによつて行なつた。複合膜上に形成された
アクリル酸エチル重合体の膜厚評価は、下部電極
上に併置したスライドガラスにデポジツトした薄
膜を干渉縞膜厚計で測定することによつて行なつ
た。膜厚を厚くするに従つて複合膜の分離性は上
がり、膜厚約1000Åでほぼ一定になつた。この測
定値を表−1に示す。 比較例 4 ビニルピバレートとクロロトリフロロエチルン
(=三弗化塩化エチレン)の共重合体(モル比:
50/50、固有粘度:1.5)を特開昭58−92448号公
報の実施例1、2に示される方法に従い作成し
た。この共重合体1gを50gのテトラフルオロエ
タンに溶解し、水上延展法により膜厚200Åの水
面膜を得た。次に実施例1と同様にして作成した
SH−410積層膜上にこの水面膜を積層し複合膜を
得た。気体透過性能の測定結果を表−1に示す。
〔発明の効果〕
本発明の気体分離用複合膜は、良好な選択気体
透過性(たとえば酸素と窒素の分離係数QO2
QN2=2.0〜4.0)を保持しつつ、卓越した気体透
過性(たとえば酸素透過係数が通常5m3/m2
hr・atm以上、好ましくは10〜50m3/m2・hr・
atm)を有するものである。またこれらの性能を
より安定に持続しうるものである。 本発明の特定の重合体(C)を用い、これとシロキ
サン化合物とを特定の順序で多孔性支持体層上に
積層させることによつて上記すぐれた効果が発揮
できるものである。 上記効果を奏することから本発明の複合膜は、
酸素富化膜として好ましく使用できるが、酸素の
透過性ばかりでなく一般に気体透過性が大きいの
で他の混合ガスの分離、例えばバイオガスにおけ
る二酸化炭素/メタンの分離、化学工業において
関心の高い水素/窒素および水素/一酸化炭素の
分離、天然ガスからのヘリウムの濃縮、炭化水素
類の分類などにも利用できる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 多孔性支持体層(A)と、その上に厚さ100Å〜
    2000Åのシロキサン化合物(B)と、更にその上に厚
    さ50Å〜1000Åの気体分離性を有する下記一般式
    (1)で示される繰り返し単位を有する置換アセチレ
    ン重合体(C) (但し、式中RはC1〜C12のアルキル基、または
    Si含有のアルキル基である。) を有することを特徴とする気体分離用複合膜。 2 気体分離用複合膜の酸素透過係数が5m3
    m2・hr・atm以上である特許請求の範囲第1項記
    載の複合膜。 3 シロキサン化合物(B)の有機溶剤溶液および気
    体分離性を有する重合体(C)の有機溶剤溶液をそれ
    ぞれ水面上に展開させて極薄膜を形成させ、その
    極薄膜をそれぞれ多孔性支持体層(A)上に積層する
    ことにより多孔性支持体層(A)とその上に厚さ100
    Å〜2000Åのシロキサン化合物(B)と更にその上に
    厚さ50Å〜1000Åの気体分離性を有する下記一般
    式(1)で示される繰り返し単位を有する置換アセチ
    レン重合体(C) (但し、式中RはC1〜C12のアルキル基、または
    Si含有のアルキル基である。) を有する複合膜を製造することを特徴とする気体
    分離用複合膜の製造方法。
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