JPH05154366A - Gas separation film and production thereof - Google Patents

Gas separation film and production thereof

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JPH05154366A
JPH05154366A JP34920391A JP34920391A JPH05154366A JP H05154366 A JPH05154366 A JP H05154366A JP 34920391 A JP34920391 A JP 34920391A JP 34920391 A JP34920391 A JP 34920391A JP H05154366 A JPH05154366 A JP H05154366A
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JP
Japan
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molecular weight
weight
polyolefin
silicone
average molecular
Prior art date
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Pending
Application number
JP34920391A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tatsuya Takashima
達也 高嶋
Mamoru Tsuneyoshi
衛 恒吉
Yuichi Uto
雄一 宇都
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Tonen Chemical Corp
Original Assignee
Tonen Sekiyu Kagaku KK
Tonen Chemical Corp
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Publication date
Application filed by Tonen Sekiyu Kagaku KK, Tonen Chemical Corp filed Critical Tonen Sekiyu Kagaku KK
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Publication of JPH05154366A publication Critical patent/JPH05154366A/en
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  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a gas separation film large in permeation velocity of gas and good in selectivity and low in deterioration with the lapse of time by dissolving silicone into polyolefin which contains a component of superhigh molecular weight in prescribed amount and has the specified distribution of the molecular weight and drying gelatinous composition in a sheet shape and thereafter stretching the gelatinous composition at least in the uniaxial direction. CONSTITUTION:Polyolefin having superhigh molecular weight of >=7X10<5> weight- average molecular weight (Mw), polyolefin wherein the ratio of weight-average molecular weight to number-average molecular weight is 10-300 and silicone are mixed at a rate of >=1wt.%, 10-30wt.% and 90-70wt.%. A solution consisting of 50-99wt.% solvent for 1-50wt.% total of polyolefin and silicone is prepared. Thereafter the same is extruded from a die and cooled to give gelatinous composition. When the gelatinous composition is dried and thereafter stretched at least in the uniaxial direction, silicone is favorably introduced into fine pores in a large amount. In such a way, a gas permeating film is obtained which is large in permeation velocity of gas and good in selectivity.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は高分子複合膜からなる気
体分離膜、及びそれを製造する方法に関し、特に気体の
透過速度が大きく、選択性が良好で、選択性の経時によ
る低下の少ない気体分離膜、及びそれを製造する方法に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas separation membrane composed of a polymer composite membrane and a method for producing the same, and in particular, it has a high gas permeation rate, good selectivity, and little decrease in selectivity over time. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a gas separation membrane and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】細孔を
有する膜を用いて種々の混合物を分離する膜分離法は、
濾過を省エネルギー的に行う方法として近年益々盛んに
なり、その技術は様々な分野で応用されつつある。また
膜分離法における分離対象物も固体−液体混合物のみな
らず、液体−液体、気体−気体、気体−液体混合物と広
い範囲にわたり、種々の混合物に対する分離技術の開発
に関心が集まっている。
2. Description of the Related Art Membrane separation methods for separating various mixtures using a membrane having pores include
In recent years, it has become more and more popular as a method of performing energy-saving filtration, and its technique is being applied in various fields. Further, the separation target in the membrane separation method is not only a solid-liquid mixture but also a wide range of liquid-liquid, gas-gas, gas-liquid mixture, and attention is being paid to the development of separation techniques for various mixtures.

【0003】特に膜分離法による気体の分離は、エネル
ギー的に有利で装置の構造が簡単で、小型軽量などの特
徴を有するため、各種ガスの分離に期待されている。
In particular, gas separation by the membrane separation method is expected to be used for separating various gases because it is advantageous in terms of energy, has a simple device structure, and is small and lightweight.

【0004】このような気体分離膜は、気体の選択性に
優れ、透過速度が大きいことが要求される。しかしなが
ら、一般的に気体の選択性自身の向上には限界があるこ
とから、実質的に気体の透過量を多くすることがもっと
も有効であり、膜を極力薄膜化することが必要である。
Such a gas separation membrane is required to have excellent gas selectivity and a high permeation rate. However, in general, there is a limit to improving the gas selectivity itself, and therefore it is most effective to substantially increase the gas permeation amount, and it is necessary to make the membrane as thin as possible.

【0005】そこで、強度的に優れる超高分子量ポリオ
レフィンからなる微多孔膜を用いることが考えられる
が、薄膜化にも限度がある。
Therefore, it is conceivable to use a microporous film made of an ultrahigh molecular weight polyolefin which is excellent in strength, but there is a limit to thinning it.

【0006】このような問題を解決するために、分離性
能を向上させる物質で微多孔膜の孔部を被覆する方法が
提案されている。このような方法としては、例えば超高
分子量ポリオレフィンからなる微多孔膜をシリコーンの
溶液に浸漬し、多孔質膜に含浸する方法(特開昭52-254
83号、同53-86684号、同58-55005号) 、あるいはシリコ
ーン溶液を水面上に展開した薄膜と、多孔質膜とを重ね
あわせる方法 (特開昭57-1906065号) などがある。
In order to solve such a problem, a method of coating the pores of the microporous membrane with a substance that improves the separation performance has been proposed. As such a method, for example, a microporous membrane made of ultra-high molecular weight polyolefin is dipped in a solution of silicone to impregnate the porous membrane (JP-A-52-254).
No. 83, No. 53-86684, No. 58-55005), or a method of superposing a thin film obtained by spreading a silicone solution on the water surface and a porous film (JP-A-57-1906065).

【0007】しかしながら、超高分子量ポリオレフィン
からなる微多孔膜をシリコーンの溶液に浸漬し、多孔質
膜に含浸する方法によって得られる気体分離膜は、塗膜
の膜厚を薄くするとピンホール等を生じやすく、選択性
が大幅に低下するという問題がある。そのため、塗膜の
膜厚を厚くする必要があるが、そうすると実質的に微多
孔膜の膜厚が大きくなるため、気体透過速度が低下する
という問題がある。
However, a gas separation membrane obtained by immersing a microporous membrane made of ultra-high molecular weight polyolefin in a solution of silicone and impregnating the porous membrane causes pinholes and the like when the thickness of the coating film is reduced. However, there is a problem in that the selectivity is significantly reduced. Therefore, it is necessary to increase the film thickness of the coating film. However, this causes the film thickness of the microporous film to be substantially increased, which causes a problem that the gas permeation rate decreases.

【0008】またシリコーン溶液を水面上に展開した薄
膜と、多孔質膜とを重ねあわせる方法は、シリコーンの
薄膜の製造条件のコントールが容易でなく、生産性が大
幅に劣るという問題がある。
Further, the method of superposing a thin film obtained by spreading a silicone solution on the surface of water and a porous film has a problem that the production conditions of the thin film of silicone are not easily controlled and the productivity is greatly deteriorated.

【0009】そこで、本発明者らは、超高分子量ポリオ
レフィンの溶液からゲル状シートを成形し、このゲル状
シート中に含有される溶媒をシリコーンと置換した後
に、加熱延伸することにより、多孔性薄膜の孔部をシリ
コーンで閉塞充填してなる気体選択透過膜を提案した
(特開昭61-157325 号) 。
Therefore, the present inventors formed a gel-like sheet from a solution of an ultra-high molecular weight polyolefin, replaced the solvent contained in the gel-like sheet with silicone, and then heat-stretched it to obtain a porous sheet. We proposed a gas selective permeable membrane in which the pores of a thin film were filled with silicone.
(JP-A-61-157325).

【0010】この方法により気体の選択透過率に極めて
優れているとともに、透過速度の大きい気体分離膜が得
られるようになった。しかしながら、上記方法では膜中
に導入されるシリコーンの含有量を制御するのが困難で
あり、しかも導入可能なシリコーンの量にも限界がある
ので、さらに選択透過性の良好なものとすることが望ま
れる。また上記気体分離膜は、気体の選択透過率が初期
段階においては極めて高いものであるが、長期間使用す
ると気体の選択透過率が低下する傾向があることがわか
った。もし気体の選択透過率を高いレベルのまま維持で
きれば、気体の分離工程の信頼性、経済性等が向上す
る。
By this method, a gas separation membrane having an extremely high selective gas permeability and a high permeation rate can be obtained. However, in the above method, it is difficult to control the content of silicone introduced into the membrane, and since the amount of silicone that can be introduced is limited, it is possible to further improve the selective permeability. desired. Further, it has been found that the gas separation membrane has a high gas selective permeability in the initial stage, but the gas selective permeability tends to decrease when used for a long period of time. If the selective permeability of the gas can be maintained at a high level, the reliability and economy of the gas separation process will be improved.

【0011】一方特開平2-72932 号は、ジメチルシロキ
サン系または加熱架橋型のシリコーンゴム60〜95容積%
及び分子量10万以上のポリエチレン40〜5容積%の混合
物を剪断条件下で押出し、押出物を延伸してなる気体分
離膜を開示している。
On the other hand, Japanese Unexamined Patent Publication No. 2-72932 discloses a dimethylsiloxane-based or heat-crosslinking type silicone rubber 60 to 95% by volume.
And a gas separation membrane obtained by extruding a mixture of 40 to 5% by volume of polyethylene having a molecular weight of 100,000 or more under shear conditions and stretching the extrudate.

【0012】しかしながら、上記気体分離膜は、気体の
選択透過性は良好であるが、厚膜のものしか得られない
ので、気体の透過速度が大幅に遅く、分離効率が良好で
ないという問題がある。
[0012] However, although the gas separation membrane described above has a good gas selective permeability, since only a thick membrane can be obtained, there is a problem that the gas permeation rate is significantly slow and the separation efficiency is not good. ..

【0013】したがって、本発明の目的は、気体の透過
速度が大きく、選択性が良好で、選択性の経時による低
下の少ない気体分離膜を提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to provide a gas separation membrane having a high gas permeation rate, good selectivity, and less deterioration in selectivity over time.

【0014】また、本発明のもう一つの目的は、上記気
体分離膜を製造する方法を提供することである。
Another object of the present invention is to provide a method for producing the above gas separation membrane.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記目的に鑑み鋭意研究
の結果、本発明者は、超高分子量ポリオレフィンの溶液
からゲル状シートを成形し、このゲル状シート中に含有
される溶媒をシリコーンと置換した後に、加熱延伸する
ことにより得られる気体分離膜の選択性の低下は、シリ
コーンの微多孔中への定着力の低下に起因すると考えら
れることから、一層シリコーンが微多孔中に良好に導入
されたものとすればよいことを見出した。さらに本発明
者らは、分離膜の基材となるポリオレフィンとして、超
高分子量成分を所定量含有し、分子量分布(重量平均分
子量/数平均分子量)が所定の範囲内にあるものを用い
るとともに、ゲル状シートとなるポリオレフィンの溶液
にシリコーンを溶解し、このポリオレフィン+シリコー
ンの溶液から得られるゲル状シートを乾燥した後、少な
くとも1軸方向に延伸することにより、シリコーンが微
多孔中に多量かつ良好に導入されることを見出した。以
上に基づき本発明に想到した。
As a result of earnest research in view of the above-mentioned object, the present inventor has formed a gel-like sheet from a solution of an ultrahigh molecular weight polyolefin, and uses a solvent contained in the gel-like sheet as silicone. Since the decrease in the selectivity of the gas separation membrane obtained by heating and stretching after the replacement is considered to be due to the decrease in the fixing power of the silicone into the micropores, the silicone is introduced more satisfactorily into the micropores. It was found that it should be done. Further, the present inventors use, as the polyolefin serving as the base material of the separation membrane, a polyolefin containing a predetermined amount of an ultrahigh molecular weight component and having a molecular weight distribution (weight average molecular weight / number average molecular weight) within a predetermined range, By dissolving silicone in a solution of a polyolefin to form a gel-like sheet, drying the gel-like sheet obtained from the solution of this polyolefin + silicone, and then stretching it in at least one axial direction, a large amount of silicone is present in the microporosity. Found to be introduced in. The present invention has been made based on the above.

【0016】すなわち本発明の気体分離膜は、重量平均
分子量 (Mw)7×105 以上の超高分子量ポリオレフィン
を1重量%以上含有し、重量平均分子量/数平均分子量
が10〜300 のポリオレフィン10〜30重量%と、シリコー
ン90〜70重量%とからなる多孔性薄膜からなる気体分離
膜であって、前記多孔性薄膜の孔部分が実質的にシリコ
ーンで閉塞充填されていることを特徴とする。
That is, the gas separation membrane of the present invention contains 1% by weight or more of an ultrahigh molecular weight polyolefin having a weight average molecular weight (Mw) of 7 × 10 5 or more, and the weight average molecular weight / number average molecular weight of the polyolefin is 10 to 300. A gas separation membrane consisting of a porous thin film consisting of -30% by weight and 90-70% by weight of silicone, characterized in that the pores of the porous thin film are substantially closed and filled with silicone. ..

【0017】また、上記気体分離膜を製造する本発明の
方法は、重量平均分子量7×105 以上の成分を1重量%
以上含有し、分子量分布(重量平均分子量/数平均分子
量)が10〜300 のポリオレフィン10〜30重量部と、シリ
コーン90〜70重量部と、前記ポリオレフィン+シリコー
ンの合計1〜50重量%に対して、溶媒50〜99重量%から
なる溶液を調製して前記溶液をダイより押出し、冷却し
てゲル状組成物を形成し、前記ゲル状組成物を乾燥し、
続いて延伸することを特徴とする。
Further, the method of the present invention for producing the above gas separation membrane comprises 1% by weight of a component having a weight average molecular weight of 7 × 10 5 or more.
With respect to the total content of the above-mentioned polyolefin and silicone, 1 to 50% by weight, and 10 to 30 parts by weight of polyolefin having a molecular weight distribution (weight average molecular weight / number average molecular weight) of 10 to 300 and silicone of 90 to 70 parts by weight. , Preparing a solution consisting of 50-99 wt% solvent, extruding the solution through a die, cooling to form a gel composition, and drying the gel composition,
It is characterized in that it is subsequently stretched.

【0018】以下本発明を詳細に説明する。本発明にお
いて使用する気体分離膜は、重量平均分子量 (Mw) 7×
105 以上の超高分子量ポリオレフィンを1重量%以上含
有し、重量平均分子量/数平均分子量が10〜300 のポリ
オレフィンからなる多孔性薄膜の細孔内に、シリコーン
が閉塞充填された構造を有する高分子複合膜である。
The present invention will be described in detail below. The gas separation membrane used in the present invention has a weight average molecular weight (Mw) of 7 ×
A porous thin film made of a polyolefin containing 10 5 or more ultra-high molecular weight polyolefin in an amount of 1 wt% or more and having a weight average molecular weight / number average molecular weight of 10 to 300 has a structure in which silicone is occluded and filled in the pores. It is a molecular composite membrane.

【0019】この高分子複合膜の基材となるポリオレフ
ィンの重量平均分子量/数平均分子量は10〜300 、好ま
しくは12〜 250である。重量平均分子量/数平均分子量
が10未満では、高分子量成分が多くなりすぎ、延伸によ
る経済的な薄膜化が困難となるとともに、後述するシリ
コーンの固定の効果が十分でなく、また分子量分布が30
0 を超えると延伸時に低分子量成分の破断が起こり膜全
体の強度が低下する。
The weight average molecular weight / number average molecular weight of the polyolefin used as the base material of the polymer composite membrane is 10 to 300, preferably 12 to 250. When the weight average molecular weight / number average molecular weight is less than 10, the high molecular weight component becomes too much, and it becomes difficult to economically form a thin film by stretching, and the effect of fixing silicone described below is not sufficient, and the molecular weight distribution is 30.
When it exceeds 0, the low molecular weight component is broken during stretching and the strength of the entire film is reduced.

【0020】なお、分子量分布の尺度として用いられる
重量平均分子量/数平均分子量の比は、大きいほど分子
量分布の幅が広いことを意味する。
The larger the weight average molecular weight / number average molecular weight ratio used as a measure of the molecular weight distribution, the wider the molecular weight distribution.

【0021】本発明においては、ポリオレフィンの重量
平均分子量/数平均分子量を10〜300 と、通常の超高分
子量ポリオレフィン自身の重量平均分子量/数平均分子
量(通常6程度)よりも大きく設定している。この結
果、分子量分布は低分子量側へと広がりをみせるため、
高濃度のポリオレフィン溶液の調製が可能となる。
In the present invention, the weight average molecular weight / number average molecular weight of the polyolefin is set to 10 to 300, which is larger than the weight average molecular weight / number average molecular weight of ordinary ultrahigh molecular weight polyolefin itself (usually about 6). .. As a result, the molecular weight distribution spreads toward the lower molecular weight side,
A highly concentrated polyolefin solution can be prepared.

【0022】また上記ポリオレフィン中に重量平均分子
量7×105以上の成分が1重量%未満では、延伸性の向
上に寄与する超高分子量ポリオレフィンの分子鎖の絡み
合いがほとんど形成されず、高強度の微多孔膜を得るこ
とができない。一方、超高分子量成分の含有率の上限は
特に限定的ではないが、90重量%を超えると目的とする
ポリオレフィン溶液の高濃度化が困難となるため好まし
くない。
When the content of the component having a weight average molecular weight of 7 × 10 5 or more in the above-mentioned polyolefin is less than 1% by weight, the entanglement of the molecular chains of the ultrahigh molecular weight polyolefin, which contributes to the improvement of the stretchability, is hardly formed, resulting in high strength. A microporous membrane cannot be obtained. On the other hand, the upper limit of the content of the ultrahigh molecular weight component is not particularly limited, but if it exceeds 90% by weight, it becomes difficult to increase the concentration of the intended polyolefin solution, which is not preferable.

【0023】このポリオレフィンは、上記分子量及び分
子量分布を有していれば、単独のポリオレフィンか、2
種以上のポリオレフィンからなる組成物のどちらでもよ
い。
This polyolefin may be either a single polyolefin or 2 if it has the above-mentioned molecular weight and molecular weight distribution.
It may be either a composition of one or more polyolefins.

【0024】単独のポリオレフィンの場合、例えば重量
平均分子量7×105 以上の超高分子量成分を1重量%以
上含有し、分子量分布(重量平均分子量/数平均分子
量)が10〜300 となるように多段重合することにより製
造することができる。多段重合としては、二段重合によ
り超高分子量部分と低分子量部分を製造するのが好まし
い。
In the case of a single polyolefin, for example, it contains 1% by weight or more of an ultrahigh molecular weight component having a weight average molecular weight of 7 × 10 5 or more, and has a molecular weight distribution (weight average molecular weight / number average molecular weight) of 10 to 300. It can be produced by multistage polymerization. As the multistage polymerization, it is preferable to produce the ultrahigh molecular weight portion and the low molecular weight portion by two-stage polymerization.

【0025】またポリオレフィン組成物(混合物)の場
合、重量平均分子量が7×105 以上の超高分子量ポリオ
レフィンと、重量平均分子量が7×105 未満のポリオレ
フィンとを重量平均分子量/数平均分子量が上記範囲と
なるように適量混合することによって得ることができ
る。
Further, in the case of a polyolefin composition (mixture), an ultrahigh molecular weight polyolefin having a weight average molecular weight of 7 × 10 5 or more and a polyolefin having a weight average molecular weight of less than 7 × 10 5 have a weight average molecular weight / number average molecular weight of It can be obtained by mixing an appropriate amount within the above range.

【0026】組成物の場合、超高分子量ポリオレフィン
は、重量平均分子量が7×105 以上、好ましくは1×10
6 〜15×106 のものである。重量平均分子量が7×105
未満では、最大延伸倍率が低く、目的の微多孔膜が得ら
れない。一方、上限は特に限定的ではないが15×106
超えるものは、ゲル状成形物の形成において、成形性に
劣る。
In the case of the composition, the ultrahigh molecular weight polyolefin has a weight average molecular weight of 7 × 10 5 or more, preferably 1 × 10 5.
6 to 15 × 10 6 . Weight average molecular weight is 7 × 10 5
If it is less than the above, the maximum draw ratio is low and the desired microporous membrane cannot be obtained. On the other hand, the upper limit is not particularly limited, but if it exceeds 15 × 10 6 , the moldability is poor in the formation of a gel-like molded product.

【0027】このような超高分子量ポリオレフィンとし
ては、エチレン、プロピレン、1-ブテン、4-メチル-1-
ペンテン、1-ヘキセンなどを重合した結晶性の単独重合
体、2段重合体、又は共重合体及びこれらのブレンド物
等が挙げられる。これらのうち超高分子量ポリエチレ
ン、特に高密度の超高分子量ポリエチレンが好ましい。
Such ultra-high molecular weight polyolefins include ethylene, propylene, 1-butene, 4-methyl-1-
Examples thereof include crystalline homopolymers obtained by polymerizing pentene, 1-hexene and the like, two-stage polymers, copolymers and blends thereof. Of these, ultra high molecular weight polyethylene, particularly high density ultra high molecular weight polyethylene is preferred.

【0028】また上記超高分子量ポリオレフィンのポリ
オレフィン組成物中の含有量は、ポリオレフィン組成物
全体を100 重量%として、1重量%以上である。超高分
子量ポリオレフィンの含有量が1重量%未満では、延伸
性の向上に寄与する超高分子量ポリオレフィンの分子鎖
の絡み合いがほとんど形成されず、高強度の微多孔膜を
得ることができない。一方、上限は特に限定的ではない
が、90重量%を超えると目的とするポリオレフィン溶液
の高濃度化が困難となるため好ましくない。
The content of the above ultrahigh molecular weight polyolefin in the polyolefin composition is 1% by weight or more based on 100% by weight of the entire polyolefin composition. When the content of the ultra-high molecular weight polyolefin is less than 1% by weight, the entanglement of the molecular chains of the ultra-high molecular weight polyolefin that contributes to the improvement of the stretchability is hardly formed, and a high-strength microporous membrane cannot be obtained. On the other hand, the upper limit is not particularly limited, but if it exceeds 90% by weight, it becomes difficult to increase the concentration of the intended polyolefin solution, which is not preferable.

【0029】またポリオレフィン組成物中の超高分子量
ポリオレフィン以外のポリオレフィンは、重量平均分子
量が7×105 未満のものであるが、重量平均分子量の下
限としては1×104 である。重量平均分子量が1×104
未満のポリオレフィンを用いると、延伸時に破断が起こ
りやすく、目的の微多孔膜が得られない。特に重量平均
分子量が1×105 以上7×105 未満のポリオレフィンを
超高分子量ポリオレフィンに配合するのが好ましい。
The polyolefin other than the ultrahigh molecular weight polyolefin in the polyolefin composition has a weight average molecular weight of less than 7 × 10 5 , but the lower limit of the weight average molecular weight is 1 × 10 4 . Weight average molecular weight is 1 × 10 4
If the amount of the polyolefin used is less than the range, breakage easily occurs during stretching, and the desired microporous membrane cannot be obtained. In particular, it is preferable to add a polyolefin having a weight average molecular weight of 1 × 10 5 or more and less than 7 × 10 5 to the ultrahigh molecular weight polyolefin.

【0030】このようなポリオレフィンとしては、エチ
レン、プロピレン、1-ブテン、4-メチル-1- ペンテン、
1-ヘキセンなどを重合した結晶性の単独重合体、2段重
合体、又は共重合体、及びこれらのブレンド物等が挙げ
られる。特にエチレンを主体とする重合体である高密度
ポリエチレンが好ましい。
Examples of such polyolefins include ethylene, propylene, 1-butene, 4-methyl-1-pentene,
Examples thereof include crystalline homopolymers obtained by polymerizing 1-hexene and the like, two-stage polymers, copolymers, and blends thereof. High density polyethylene, which is a polymer mainly composed of ethylene, is particularly preferable.

【0031】なお、上述したようなポリオレフィンに
は、必要に応じて、酸化防止剤、紫外線吸収剤、滑剤、
アンチブロッキング剤、顔料、染料、無機充填剤などの
各種添加剤を、本発明の目的を損なわない範囲で添加す
ることができる。
If necessary, the above-mentioned polyolefin may include an antioxidant, an ultraviolet absorber, a lubricant,
Various additives such as anti-blocking agents, pigments, dyes, and inorganic fillers can be added within a range that does not impair the object of the present invention.

【0032】また、本発明においてシリコーンとは、オ
ルガノポリシロキサン類の総称であり、ケイ素1個当
り、少なくとも1個の炭素原子と結合しており、(−Si
−O−)を繰り返し単位とする高分子化合物である。こ
のようなシリコーンの重合度は一般に10以上であり、特
に10〜10000のものが好ましい。
In the present invention, silicone is a general term for organopolysiloxanes, which are bonded to at least one carbon atom per silicon, and
It is a polymer compound having -O-) as a repeating unit. The polymerization degree of such silicone is generally 10 or more, and particularly preferably 10 to 10,000.

【0033】上記シリコーンとしては、上記繰り返し単
位中のSiにメチル基が結合したポリジメチルシロキサン
ポリマーを基本として、その末端又は内部に水素、ビニ
ル基、ヒドロキシル基、アミノ基、カルボキシル基、エ
ポキシ基、メタクリロキシ基、メルカプト基、長鎖アル
キル基、フェニル基、塩素又はフッ素などが結合した変
性ポリシロキサン、さらには主鎖に非ポリシロキサン部
分を持つもの、例えばアルキレンオキシド変性ポリシロ
キサン、シリコーン変性共重合体、アルコキシシラン変
性重合体などが挙げられる。これらの中では、ポリメチ
ルビニルシロキサン、ポリメチルフェニルビニルシロキ
サン、ポリメチルフルオロビニルシロキサン、末端が水
酸基で封鎖されたポリジメチルシロキサンなどポリシロ
キサン鎖の内部または末端にビニル基あるいは水酸基な
どが結合した変性ポリシロキサン等が好ましい。
As the silicone, a polydimethylsiloxane polymer in which a methyl group is bonded to Si in the repeating unit is basically used, and hydrogen, a vinyl group, a hydroxyl group, an amino group, a carboxyl group, an epoxy group, at the terminal or inside thereof, Modified polysiloxane having methacryloxy group, mercapto group, long-chain alkyl group, phenyl group, chlorine or fluorine bonded, and further having non-polysiloxane moiety in the main chain, for example, alkylene oxide modified polysiloxane, silicone modified copolymer , Alkoxysilane-modified polymers and the like. Among these, polymethyl vinyl siloxane, polymethyl phenyl vinyl siloxane, polymethyl fluoro vinyl siloxane, polydimethyl siloxane having a terminal hydroxyl group blocked, etc. Polysiloxane and the like are preferable.

【0034】また上記シリコーンには必要に応じて多孔
質シリカアルミナ等の吸着剤、架橋剤、補強材等を添加
することができる。
If desired, an adsorbent such as porous silica-alumina, a cross-linking agent, and a reinforcing material may be added to the silicone.

【0035】上述したようなポリオレフィンと、シリコ
ーンとの割合は、ポリオレフィン10〜30重量%に対し
て、シリコーン90〜70重量%である。ポリオレフィンが
10重量%未満では (シリコーンが90重量%を超えると)
、シリコーンが多くなり過ぎ、後述する加熱延伸時に
余分なシリコーンが膜表面に滲出してきて、膜を被覆す
るため、薄膜化が困難となる。またポリオレフィンが30
重量%を超えると (シリコーンが70重量%未満では) 、
シリコーンの有効断面積(膜面積に対するシリコーンの
割合)が減少し、十分な透過速度の分離膜が得られな
い。
The ratio of the above-mentioned polyolefin to silicone is 90 to 70% by weight of silicone with respect to 10 to 30% by weight of polyolefin. Polyolefin
Below 10% by weight (above 90% by weight of silicone)
However, the amount of silicone becomes too large, and excess silicone oozes out on the surface of the film during heating and stretching, which will be described later, and coats the film, making it difficult to form a thin film. In addition, polyolefin is 30
If it is more than wt% (less than 70 wt% silicone),
The effective cross-sectional area of silicone (ratio of silicone to the membrane area) decreases, and a separation membrane having a sufficient permeation rate cannot be obtained.

【0036】次に上述したようなポリオレフィン及びシ
リコーンからなる本発明の気体分離膜の製造方法を説明
する。
Next, a method for producing the gas separation membrane of the present invention composed of the above-mentioned polyolefin and silicone will be described.

【0037】まず、ポリオレフィンとシリコーンとを溶
媒中に1〜50重量%加熱溶解して均一な溶液とする。こ
の溶媒としては、ポリオレフィンとシリコーンとをいず
れも十分に溶解できるものであれば特に限定されない。
例えば、デカリン、デカノール、ジフェニルエーテル、
ジフェニルメタン、ドデカノール、オクタノール、1,2,
4-トリクロロベンゼン、3,5,5-トリメチルヘキシルアセ
テート、p-キシレン等が挙げられる。これらのうちでは
特にデカリンが好ましい。
First, the polyolefin and silicone are heated and dissolved in a solvent in an amount of 1 to 50% by weight to form a uniform solution. The solvent is not particularly limited as long as it can sufficiently dissolve both polyolefin and silicone.
For example, decalin, decanol, diphenyl ether,
Diphenylmethane, dodecanol, octanol, 1,2,
4-trichlorobenzene, 3,5,5-trimethylhexyl acetate, p-xylene and the like can be mentioned. Of these, decalin is particularly preferable.

【0038】上記加熱溶解は、ポリオレフィンが溶媒中
で完全に溶解する温度で撹拌しながら行う。その温度は
使用するポリオレフィンの種類及び溶媒により異なる
が、例えば高分子量ポリエチレン組成物の場合には140
〜250 ℃である。上記溶解は、均一な溶液を得るために
は、窒素雰囲気下で、必要に応じて20気圧以下程度加圧
しながら、20℃/時間以上の昇温速度で攪はんしながら
行うのが好ましい。
The above heating dissolution is carried out with stirring at a temperature at which the polyolefin is completely dissolved in the solvent. The temperature varies depending on the type of polyolefin used and the solvent, but for example, in the case of a high-molecular-weight polyethylene composition, it is 140
~ 250 ° C. In order to obtain a uniform solution, the above-mentioned dissolution is preferably carried out under a nitrogen atmosphere while stirring, if necessary, at a pressure of about 20 atm or less and at a heating rate of 20 ° C./hour or more.

【0039】また、ポリオレフィン+シリコーン溶液の
濃度は、ポリオレフィン+シリコーン+溶媒を100 重量
%として1〜50重量%、好ましくは10〜45重量%であ
る。濃度が1重量%未満では、使用する溶媒量が多く経
済的でないばかりか、ポリオレフィンが少なくなりすぎ
るため、得られる膜の強度が低下する。一方、濃度が50
重量%を超えると、均一な溶液の調製が困難となる。な
お、加熱溶解にあたってはポリオレフィンの酸化を防止
するために酸化防止剤を添加するのが好ましい。
The concentration of the polyolefin + silicone solution is 1 to 50% by weight, preferably 10 to 45% by weight, based on 100% by weight of polyolefin + silicone + solvent. If the concentration is less than 1% by weight, not only is the amount of solvent used large, which is not economical, but the amount of polyolefin becomes too small, so that the strength of the obtained film decreases. On the other hand, the concentration is 50
When it exceeds the weight%, it becomes difficult to prepare a uniform solution. In addition, it is preferable to add an antioxidant in order to prevent the polyolefin from being oxidized during heating and melting.

【0040】次にこの加熱溶液をダイスから押し出して
成形する。ダイスは、通常長方形の口金形状をしたシー
トダイスが用いられるが、2重円筒状の中空系ダイス、
インフレーションダイス等も用いることができる。シー
トダイスを用いた場合のダイスギャップは通常0.1 〜5
mmであり、押出し成形時には140 〜250 ℃に加熱され
る。この際押し出し速度は、通常20〜30cm/分乃至2〜
3m/分である。
Next, this heated solution is extruded from a die to be molded. As the die, a sheet die having a rectangular die shape is usually used, but a double cylindrical hollow die,
An inflation die or the like can also be used. When using a sheet die, the die gap is usually 0.1 to 5
mm, which is heated to 140 to 250 ° C during extrusion. At this time, the extrusion speed is usually 20 to 30 cm / min to 2 to
It is 3 m / min.

【0041】このようにしてダイスから押し出された溶
液は、冷却することによりゲル状物に成形される。冷却
方法としては、冷風、冷却水、その他の冷却媒体に直接
接触させる方法、冷媒で冷却したロールに接触させる方
法等を用いることができる。冷却は少なくともゲル化温
度以下までは50℃/ 分以上の速度で行うのが好ましい。
冷却速度が遅いと結晶化度が上昇し、延伸に適したゲル
状物となりにくい。なおダイスから押し出された溶液
は、冷却前あるいは冷却中に1〜10、好ましくは1〜5
の引取比で引き取るのが好ましい。引取比が10以上にな
るとネックインが大きくなり、また延伸時に破断を起こ
しやすくなり好ましくない。
The solution thus extruded from the die is cooled to form a gel. As a cooling method, a method of directly contacting with cold air, cooling water, or other cooling medium, a method of contacting with a roll cooled with a refrigerant, or the like can be used. Cooling is preferably performed at a rate of 50 ° C./min or more up to at least the gelation temperature.
When the cooling rate is slow, the degree of crystallinity increases, and it is difficult to form a gel-like material suitable for stretching. The solution extruded from the die is 1 to 10, preferably 1 to 5 before or during cooling.
It is preferable to collect at a collection ratio of. When the take-up ratio is 10 or more, neck-in becomes large, and breakage easily occurs during stretching, which is not preferable.

【0042】続いて、残存溶媒の除去を行う。溶媒の除
去は、常圧あるいは減圧下で、風乾もしくは熱風乾燥を
行えばよい。この際シート中の溶媒を70%以上除去する
のが好ましい。溶媒の除去率が70%未満では、延伸の際
に溶媒の揮発により発泡が起こり好ましくない。
Subsequently, the residual solvent is removed. The solvent may be removed by air drying or hot air drying under normal pressure or reduced pressure. At this time, it is preferable to remove 70% or more of the solvent in the sheet. If the removal rate of the solvent is less than 70%, it is not preferable because foaming occurs due to volatilization of the solvent during stretching.

【0043】上記乾燥の温度は、使用する溶媒により異
なるが、一般に溶媒の凝固点より高く、沸点+20℃以下
の温度であるのが好ましい。乾燥温度が溶媒の凝固点以
下では、シート中に溶媒が残存し、延伸した膜の透過有
効断面積を減少させ、また溶媒の沸点+20℃を超える
と、溶媒が沸騰してシートが発泡するため好ましくな
い。このような乾燥は、熱ロール、テンター式熱風乾燥
機、ロール式加熱乾燥機、風乾法等により行うことがで
きる。
The drying temperature varies depending on the solvent used, but is generally higher than the freezing point of the solvent and is preferably a temperature of boiling point + 20 ° C. or lower. When the drying temperature is lower than the freezing point of the solvent, the solvent remains in the sheet to reduce the effective permeation area of the stretched membrane, and when the boiling point of the solvent exceeds + 20 ° C, the solvent boils and the sheet foams, which is preferable. Absent. Such drying can be performed by a hot roll, a tenter type hot air dryer, a roll type heating dryer, an air drying method, or the like.

【0044】次に乾燥したゲル状成形物を延伸する。延
伸は、ゲル状成形物の原反を加熱し、通常のテンター
法、ロール法、インフレーション法、圧延法もしくはこ
れらの方法の組合せによって所定の倍率で行う。2軸延
伸が好ましく、縦横同時延伸または逐次延伸のいずれで
もよいが、特に同時2軸延伸が好ましい。
Next, the dried gel-like molded product is stretched. The stretching is carried out by heating a raw material of the gel-like molded product and using a usual tenter method, roll method, inflation method, rolling method or a combination of these methods at a predetermined magnification. Biaxial stretching is preferred, and either longitudinal / transverse simultaneous stretching or sequential stretching may be used, but simultaneous biaxial stretching is particularly preferred.

【0045】延伸温度は、使用するポリオレフィンの結
晶分散温度〜融点+20℃以下が好ましい。例えば、多段
重合ポリエチレンの場合は90〜180 ℃で、より好ましく
は110 〜140 ℃の範囲である。延伸温度が結晶分散温度
未満では、樹脂の軟化が不十分で、延伸時に破膜しやす
く、高倍率の延伸ができず、また融点+20℃を超える場
合は、樹脂の溶融により分子鎖の配向ができないため好
ましくない。
The stretching temperature is preferably from the crystal dispersion temperature of the polyolefin used to the melting point + 20 ° C. or lower. For example, in the case of multi-stage polymerized polyethylene, the temperature is 90 to 180 ° C, and more preferably 110 to 140 ° C. If the stretching temperature is lower than the crystal dispersion temperature, the softening of the resin is insufficient and the film is easily broken during stretching, and it cannot be stretched at a high magnification. It is not preferable because it cannot be done.

【0046】また、延伸倍率は原反の厚さによって異な
るが、1軸方向で少なくとも2倍以上、好ましくは5倍
以上であり、面倍率で10倍以上、好ましくは25倍以上で
ある。面倍率が10倍未満では延伸が不十分で高弾性、高
強度の微多孔膜が得られない。一方、面倍率が400 倍を
超えると、延伸装置、延伸操作などの点で制約が生じ
る。なお、延伸後、結晶分散温度〜融点の温度範囲で熱
固定することにより、熱安定性及び強度などを改善する
ことができる。
The stretching ratio varies depending on the thickness of the raw fabric, but is at least 2 times or more, preferably 5 times or more in the uniaxial direction, and the surface magnification is 10 times or more, preferably 25 times or more. If the surface magnification is less than 10 times, the stretching is insufficient and a highly elastic and high-strength microporous membrane cannot be obtained. On the other hand, if the areal magnification exceeds 400 times, there are restrictions on the stretching apparatus and the stretching operation. After stretching, heat fixing in a temperature range of crystal dispersion temperature to melting point can improve thermal stability and strength.

【0047】このようにして製造される本発明の分離膜
は、ポリオレフィン微多孔膜の孔部にシリコーンが充填
された形態を有するものであるが、そのシリコーンに
は、その後、架橋処理を施すことができる。架橋してい
ないとシリコーンが徐々に分離してしまうため、膜の耐
久性が十分でないばかりか、架橋により膜自身の強度の
向上も得られる。架橋の方法としては、熱架橋性のシリ
コーン、または有機過酸化物、金属系化合物の架橋触媒
などをシリコーン100 重量部に対して0.005 〜5重量部
程度をあらかじめ配合し、加熱延伸時に架橋する方法、
あるいはシリコーンを充填したゲル状シートの加熱延伸
後の薄膜に電離性放射線(γ線、電子線等)を0.1 Mrad
以上、好ましくは0.5 〜20Mrad照射する方法、さらには
延伸後の薄膜と水・水蒸気などとを接触させて水架橋す
る方法等が挙げられる。
The separation membrane of the present invention thus produced has a form in which the pores of a polyolefin microporous membrane are filled with silicone. The silicone is then subjected to a crosslinking treatment. You can If not crosslinked, the silicone will gradually separate, so that not only the durability of the film is insufficient, but also the strength of the film itself can be improved by the crosslinking. As a method of crosslinking, a method of preliminarily blending 0.005 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of silicone, such as a thermally crosslinkable silicone, an organic peroxide, or a crosslinking catalyst of a metal compound, and crosslinking at the time of heating and stretching. ,
Alternatively, 0.1 Mrad of ionizing radiation (γ-ray, electron beam, etc.) is applied to the thin film obtained by heating and stretching the gel-like sheet filled with silicone.
Above, preferably, a method of irradiating 0.5 to 20 Mrad, and a method of bringing the thin film after stretching into contact with water, steam or the like to carry out water crosslinking are mentioned.

【0048】このような本発明の気体分離膜の厚さは好
ましくは0.1 〜20μm、より好ましくは0.15〜8μmで
ある。膜厚が0.1 μm未満では支持膜としての機械的強
度が小さく、実用に供することが難しく、一方20μmを
超える場合には気体の透過速度が低下してしまうため好
ましくない。
The thickness of the gas separation membrane of the present invention is preferably 0.1 to 20 μm, more preferably 0.15 to 8 μm. If the film thickness is less than 0.1 μm, the mechanical strength of the supporting film is small and it is difficult to put it into practical use. On the other hand, if it exceeds 20 μm, the gas permeation rate decreases, which is not preferable.

【0049】また、多孔性薄膜の気孔率は30〜95%が好
ましく、特に50〜90%が好ましい。気孔率が30%未満で
は膜の単位面積当りの気体の透過機能が不十分であり、
一方95%を超えると支持膜としての機械的強度が小さく
なり実用に供するのが困難となるため好ましくない。
The porosity of the porous thin film is preferably 30 to 95%, particularly preferably 50 to 90%. If the porosity is less than 30%, the gas permeation function per unit area of the membrane is insufficient,
On the other hand, if it exceeds 95%, the mechanical strength of the supporting film becomes small and it becomes difficult to put it into practical use, which is not preferable.

【0050】さらにその平均貫通孔径は0.001 〜1μm
が好ましく、特に0.005 〜0.1 μmが好ましい。平均貫
通孔径が0.001 μm未満では気体の透過速度が低下し、
一方1μmを超えると分離機能が低下する。さらに、そ
の破断強度は200 kg/cm 2 以上を有することにより、支
持膜としての実用性の点で好ましい。
Further, the average through hole diameter is 0.001 to 1 μm.
Is preferred, and 0.005-0.1 μm is particularly preferred. If the average through hole diameter is less than 0.001 μm, the gas permeation rate will decrease,
On the other hand, if it exceeds 1 μm, the separating function is deteriorated. Further, it has a breaking strength of 200 kg / cm 2 or more, which is preferable in terms of practicality as a supporting film.

【0051】なお、シリコーンの充填量は、基本的には
ポリオレフィンとシリコーンの割合に対応するので70〜
90重量%となる。
Since the filling amount of silicone basically corresponds to the ratio of polyolefin and silicone,
It becomes 90% by weight.

【0052】以上本発明の気体分離膜を説明してきた
が、このような本発明の分離膜による気体の分離は30kg
/cm2 以下、好ましくは0.1 〜20kg/cm2 の気体の圧力
差の下において有効であり、またその分離対象となる気
体としては、透過速度が相違し、しかも選択係数が大き
い(透過速度の比が大きい)2種以上の気体の分離に有
効である。代表的には、大気中の主要な構成成分である
窒素と酸素の分離に有効である。
Although the gas separation membrane of the present invention has been described above, the separation of gas by such a separation membrane of the present invention is 30 kg.
/ Cm 2 or less, preferably 0.1 to 20 kg / cm 2 is effective under a gas pressure difference, and the gas to be separated has different permeation rates and a large selection coefficient (permeation rate It is effective for separating two or more gases (having a large ratio). Typically, it is effective in separating nitrogen and oxygen, which are the main constituents in the atmosphere.

【0053】例えば、本発明の気体分離膜の酸素透過速
度3×10-4cm3 /cm 2・秒・ cmHg以上であり、また窒
素透過速度は1.4 ×10- cm3 /cm2・秒・ cmHg 以上で
あり、かつ酸素と窒素との選択係数(酸素と窒素の透過
速度の比:R O2 /R N2 )は、2.2 〜2.4 であり、さ
らに6か月後の選択係数は2.1 〜2.3 である。
[0053] For example, the oxygen transmission rate 3 × 10 -4 cm 3 / cm 2 · sec · cmHg or more gas separation membrane of the present invention, the nitrogen permeation rate 1.4 × 10 - cm 3 / cm 2 · sec · cmHg or more, and the selectivity coefficient of oxygen and nitrogen (ratio of permeation rates of oxygen and nitrogen: R O 2 / RN 2 ) is 2.2 to 2.4, and the selectivity coefficient after 6 months is 2.1 to 2.3.

【0054】[0054]

【作用】本発明においては、分離膜の基材となるポリオ
レフィンとして、超高分子量成分を所定量含有し、分子
量分布(重量平均分子量/数平均分子量)が所定の範囲
内にあるものを用いるとともに、ゲル状シートとなるポ
リオレフィンの溶液にシリコーンを溶解し、このポリオ
レフィン+シリコーンの溶液から得られるゲル状シート
に少なくとも1軸方向に延伸を施してなるものを気体分
離膜としているので、気体の透過速度が大きく、選択性
が良好で、選択性の経時による低下が少ない。
In the present invention, as the polyolefin serving as the base material of the separation membrane, a polyolefin containing a predetermined amount of an ultrahigh molecular weight component and having a molecular weight distribution (weight average molecular weight / number average molecular weight) within a predetermined range is used. Since a silicone is dissolved in a solution of a polyolefin that becomes a gel-like sheet, and a gel-like sheet obtained from the solution of this polyolefin + silicone is stretched in at least one axial direction, a gas separation membrane is used. High speed, good selectivity, and little decrease in selectivity with time.

【0055】このような効果が得られる理由については
必ずしも明らかではないが、本発明ようにして得られる
複合膜は膜強度に優れているので、十分に薄膜化が可能
であり、しかも、ポリオレフィン+シリコーンの溶液か
ら分離膜を製造しているので、シリコーンを多量かつ良
好に微多孔中に導入することができ、しかも、シリコー
ンの膜表面の滲出が大幅に抑制されるためであると考え
られる。
Although the reason why such an effect is obtained is not always clear, since the composite film obtained according to the present invention is excellent in film strength, it can be sufficiently thinned and, in addition, polyolefin + It is considered that since the separation membrane is manufactured from the solution of silicone, the silicone can be introduced into the micropores in a large amount and satisfactorily, and the exudation of the silicone membrane surface is significantly suppressed.

【0056】[0056]

【実施例】本発明を以下の具体的実施例によりさらに詳
細に説明する。
The present invention will be described in more detail by the following specific examples.

【0057】実施例1 重量平均分子量(Mw) 2.0×106 の超高分子量ポリエ
チレン1.5 重量部と、重量平均分子量(Mw)3.9 ×10
5 の高密度ポリエチレン3.0 重量部とからなるMw/M
n=13の原料樹脂組成物(組成物の重量平均分子量7.0
×105 、分子量7.0 ×105 以上の割合40重量%) 18重量
%と、ポリメチルビニルシロキサン40.5重量部とを含有
するデカリン混合液を攪はん機付きのオートクレーブに
充填し、2,6-ジ-t-ブチル-p- クレゾール (「BHT 」、
住友化学工業株式会社製)0.125重量部と、テトラキス
〔メチレン-3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニ
ル)プロピオネート〕メタン (「イルガノックス101
0」、チバガイギー製)0.250重量部とを酸化防止剤とし
て加えて混合し、 150℃まで加熱、撹拌し、均一な溶液
とした。
Example 1 1.5 parts by weight of ultrahigh molecular weight polyethylene having a weight average molecular weight (Mw) of 2.0 × 10 6 and a weight average molecular weight (Mw) of 3.9 × 10
Mw / M consisting of 5 high density polyethylene 3.0 parts by weight
Raw material resin composition of n = 13 (weight average molecular weight of the composition is 7.0
X10 5 , molecular weight 7.0 x 10 5 or more ratio 40% by weight) 18% by weight and a decalin mixture solution containing 40.5 parts by weight of polymethylvinylsiloxane were charged into an autoclave equipped with a stirrer, -Di-t-butyl-p-cresol ("BHT",
Sumitomo Chemical Co., Ltd.) 0.125 parts by weight, and tetrakis [methylene-3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate] methane ("IRGANOX 101
0 ", manufactured by Ciba Geigy) and 0.250 parts by weight as an antioxidant were added and mixed, and heated to 150 ° C and stirred to form a uniform solution.

【0058】この溶液を金型に充填し、15℃まで冷却し
て厚さ1.0 mmのゲル状シートを成形した。このゲル状シ
ートを10mmHgの減圧下で70℃に加熱して、ゲル状シート
中に含まれるデカリンを乾燥除去し、ポリメチルビニル
シロキサン含有量90重量%の原反シートを得た。
This solution was filled in a mold and cooled to 15 ° C. to form a gel sheet having a thickness of 1.0 mm. This gel-like sheet was heated to 70 ° C. under a reduced pressure of 10 mmHg to dry and remove decalin contained in the gel-like sheet to obtain a raw sheet having a polymethylvinylsiloxane content of 90% by weight.

【0059】得られた原反シートを2軸延伸機にセット
して、温度120℃、延伸速度0.3 m/分で10×10倍に同
時二軸延伸を行った。得られた高分子複合膜の厚さは4.
0 μmであった。この高分子複合膜にγ線を5 Mrad 照
射し、ポリメチルビニルシロキサンを架橋した。気体分
離膜の製造条件を第1表に示す。
The obtained raw fabric sheet was set in a biaxial stretching machine, and simultaneously biaxially stretched 10 × 10 times at a temperature of 120 ° C. and a stretching speed of 0.3 m / min. The thickness of the obtained polymer composite film is 4.
It was 0 μm. This polymer composite film was irradiated with 5 Mrad of γ-ray to crosslink polymethylvinylsiloxane. Table 1 shows the manufacturing conditions of the gas separation membrane.

【0060】このようにして得られた気体分離膜に対し
て、膜厚、破断強度、酸素透過速度、窒素透過速度、酸
素と窒素との選択透過係数、及び混合ガス中に6か月放
置した後の酸素と窒素との選択透過係数を測定した。結
果を第2表に示す。
The gas separation membrane thus obtained was allowed to stand for 6 months in film thickness, rupture strength, oxygen permeation rate, nitrogen permeation rate, selective permeation coefficient of oxygen and nitrogen, and mixed gas. The subsequent selective permeation coefficient of oxygen and nitrogen was measured. The results are shown in Table 2.

【0061】実施例2〜4 実施例1において、ポリメチルシロキサンの濃度を第1
表に示すように種々変更した以外は同様にして気体分離
膜を製造した。
Examples 2 to 4 In Example 1, the concentration of polymethylsiloxane was adjusted to the first
A gas separation membrane was manufactured in the same manner except that various changes were made as shown in the table.

【0062】このようにして得られた気体分離膜に対し
て、膜厚、破断強度、酸素透過速度、窒素透過速度、酸
素と窒素との選択透過係数、及び混合ガス中に6か月放
置した後の酸素と窒素との選択透過係数を測定した。結
果を第2表に示す。
The gas separation membrane thus obtained was allowed to stand for 6 months in the thickness, rupture strength, oxygen permeation rate, nitrogen permeation rate, selective permeation coefficient of oxygen and nitrogen, and mixed gas. The subsequent selective permeation coefficient of oxygen and nitrogen was measured. The results are shown in Table 2.

【0063】実施例5、6 実施例1において、ポリエチレン組成物の濃度及びポリ
メチルシロキサンの濃度を第1表に示すように種々変更
した以外は同様にして気体分離膜を製造した。
Examples 5 and 6 A gas separation membrane was produced in the same manner as in Example 1, except that the concentration of the polyethylene composition and the concentration of polymethylsiloxane were changed as shown in Table 1.

【0064】このようにして得られた気体分離膜に対し
て、膜厚、破断強度、酸素透過速度、窒素透過速度、酸
素と窒素との選択透過係数、及び混合ガス中に6か月放
置した後の酸素と窒素との選択透過係数を測定した。結
果を第2表に示す。
The gas separation membrane thus obtained was allowed to stand for 6 months in film thickness, rupture strength, oxygen permeation rate, nitrogen permeation rate, selective permeation coefficient of oxygen and nitrogen, and mixed gas. The subsequent selective permeation coefficient of oxygen and nitrogen was measured. The results are shown in Table 2.

【0065】比較例1 重量平均分子量(Mw)が2×106 の超高分子量ポリエ
チレン4重量%と、流動パラフィン (64cst/40℃)96 重
量%とからなる溶液100 重量部に対して、2,6-ジ-t-ブ
チル-p- クレゾール (「BHT 」、住友化学工業株式会社
製)0.125重量部と、テトラキス〔メチレン-3-(3,5-ジ-t
-ブチル-4-ヒドロキシフェニル) プロピオネート〕メタ
ン (「イルガノックス1010」、チバガイギー製) 0.25重
量部とを酸化防止剤として加えて混合し、混合液を攪は
ん機付きのオートクレーブに充填し、 200℃まで加熱、
撹拌し、均一な溶液とした。
Comparative Example 1 2 parts by weight per 100 parts by weight of a solution consisting of 4% by weight of ultrahigh molecular weight polyethylene having a weight average molecular weight (Mw) of 2 × 10 6 and 96% by weight of liquid paraffin (64 cst / 40 ° C.) 0.125 parts by weight of 6,6-di-t-butyl-p-cresol (“BHT”, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) and tetrakis [methylene-3- (3,5-di-t
-Butyl-4-hydroxyphenyl) propionate] methane ("Irganox 1010", manufactured by Ciba Geigy) was added as an antioxidant and mixed, and the mixed solution was charged into an autoclave equipped with a stirrer, and 200 Heated to ℃,
Stir to give a homogeneous solution.

【0066】この溶液を金型に充填し、15℃まで冷却し
て厚さ2mmのゲル状シートを成形した。このゲル状シー
トを塩化メチレン中に60分間浸漬した。次いでこのゲル
状シートを乾燥させることなく、ただちにメチルビニル
シリコーンオイル〔日本ユニカー(株)製、NUCシリ
コーンガムストック W-9613(商品名〕の10重量%塩化メ
チレン溶液中に移行し、60分間浸漬した後、平滑板に張
りつけた状態で、塩化メチレンを乾燥蒸発させ、メチル
ビニルシリコーンオイルの充填量が52.5重量%、厚さ方
向への収縮率が91.6%の原反シートを得た。
The mold was filled with this solution and cooled to 15 ° C. to form a gel sheet having a thickness of 2 mm. This gel-like sheet was immersed in methylene chloride for 60 minutes. Then, without drying this gel-like sheet, it was immediately transferred to a 10 wt% methylene chloride solution of methyl vinyl silicone oil (NUC Silicone gumstock W-9613 (trade name) manufactured by Nippon Unicar Co., Ltd.) and immersed for 60 minutes. After that, methylene chloride was dried and evaporated while being attached to a smooth plate to obtain a raw sheet having a methyl vinyl silicone oil filling amount of 52.5% by weight and a shrinkage ratio in the thickness direction of 91.6%.

【0067】得られた原反シートを2軸延伸機にセット
して、温度130℃、延伸速度0.3 m/分で10×10倍に同
時二軸延伸を行った。得られた高分子複合膜の厚さは4.
0 μmであった。この高分子複合膜にγ線を5 Mrad 照
射し、シロキサンを架橋して、ピンホールのない複合膜
を得た。気体分離膜の製造条件を第1表に示す。
The obtained raw sheet was set in a biaxial stretching machine and subjected to simultaneous biaxial stretching at a temperature of 130 ° C. and a stretching speed of 0.3 m / min at 10 × 10 times. The thickness of the obtained polymer composite film is 4.
It was 0 μm. This polymer composite film was irradiated with γ-rays at 5 Mrad to crosslink the siloxane to obtain a pinhole-free composite film. Table 1 shows the manufacturing conditions of the gas separation membrane.

【0068】このようにして得られた気体分離膜に対し
て、膜厚、破断強度、酸素透過速度、窒素透過速度、酸
素と窒素との選択透過係数、及び混合ガス中に6か月放
置した後の酸素と窒素との選択透過係数を測定した。結
果を第2表に示す。
The gas separation membrane thus obtained was allowed to stand for 6 months in the thickness, rupture strength, oxygen permeation rate, nitrogen permeation rate, selective permeation coefficient of oxygen and nitrogen, and mixed gas. The subsequent selective permeation coefficient of oxygen and nitrogen was measured. The results are shown in Table 2.

【0069】比較例2 比較例1において、ポリエチレン溶液の濃度を2.0 重量
%とした以外は同様にして気体分離膜を製造した。
Comparative Example 2 A gas separation membrane was produced in the same manner as in Comparative Example 1, except that the concentration of the polyethylene solution was 2.0% by weight.

【0070】このようにして得られた気体分離膜に対し
て、膜厚、破断強度、酸素透過速度、窒素透過速度、酸
素と窒素との選択透過係数、及び混合ガス中に6か月放
置した後の酸素と窒素との選択透過係数を測定した。結
果を第2表に示す。
The gas separation membrane thus obtained was allowed to stand for 6 months in film thickness, rupture strength, oxygen permeation rate, nitrogen permeation rate, selective permeation coefficient of oxygen and nitrogen, and mixed gas. The subsequent selective permeation coefficient of oxygen and nitrogen was measured. The results are shown in Table 2.

【0071】比較例3 比較例2において、メチルビニルシリコーンオイルの10
重量%塩化メチレン溶液中に浸漬する時間を30分間とし
た以外は同様にして気体分離膜を製造した。
Comparative Example 3 In Comparative Example 2, 10% of methyl vinyl silicone oil was used.
A gas separation membrane was produced in the same manner except that the time of immersion in a wt% methylene chloride solution was 30 minutes.

【0072】このようにして得られた気体分離膜に対し
て、膜厚、破断強度、酸素透過速度、窒素透過速度、酸
素と窒素との選択透過係数、及び混合ガス中に6か月放
置した後の酸素と窒素との選択透過係数を測定した。結
果を第2表に示す。
The gas separation membrane thus obtained was allowed to stand for 6 months in film thickness, breaking strength, oxygen permeation rate, nitrogen permeation rate, selective permeation coefficient of oxygen and nitrogen, and mixed gas. The subsequent selective permeation coefficient of oxygen and nitrogen was measured. The results are shown in Table 2.

【0073】 第 1 表 製造条件 実施例1 実施例2 実施例3 実施例4 実施例5 実施例6 高分子量ポリエチレンの割合 (重量%) 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 ポリエチレンの割合 (重量%) 3.0 3.0 3.0 3.0 6.0 9.8 ポリエチレン組成物の分子量分布 (Mw/Mn) 13 13 13 13 95 191 ポリメチルビニルシロキサンの濃度 (重量%) 40.5 25.5 18.0 10.5 30.0 45.2Table 1 Manufacturing conditions Example 1 Example 2 Example 3 Example 4 Example 5 Example 6 Ratio of high molecular weight polyethylene (% by weight) 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 Ratio of polyethylene (% by weight) 3.0 3.0 3.0 3.0 6.0 9.8 Molecular weight distribution of polyethylene composition (Mw / Mn) 13 13 13 13 95 191 Polymethylvinylsiloxane concentration (wt%) 40.5 25.5 18.0 10.5 30.0 45.2

【0074】 第 1 表 ( 続 き ) 製造条件 比較例1 比較例2 比較例3 高分子量ポリエチレンの割合 (重量%) 4.0 2.0 2.0 ポリエチレンの分子量分布 (Mw/Mn) 6.7 6.7 6.7Table 1 (continued) Manufacturing conditions Comparative example 1 Comparative example 2 Comparative example 3 Ratio of high molecular weight polyethylene (% by weight) 4.0 2.0 2.0 Molecular weight distribution of polyethylene (Mw / Mn) 6.7 6.7 6.7

【0075】 第 2 表分離膜の物性 実施例1 実施例2 実施例3 実施例4 実施例5 実施例6 ポリメチルビニルシロキサンの含有割合(重量%) 90 85 80 70 80 80 膜厚(μm) 1.9 1.5 1.3 1.0 1.7 2.0 破断荷重(kgf/10mm幅) (1) 860 670 560 410 790 950 酸素透過速度 (RO 2 :cm3 /cm 2 ・秒・cmHg) Hg、×10-4) (2) 4.11 4.21 3.87 4.29 3.94 4.01 窒素透過速度 (RN 2 :cm3 /cm 2 ・秒・cmHg) Hg、×10-4 ) (3) 1.77 1.83 1.69 1.89 1.72 1.74 選択透過係数 (RO 2 /RN 2 (4) 2.32 2.30 2.29 2.27 2.29 2.30 6か月経過後の選択透過係数 (RO 2 /RN 2 (5) 2.26 2.24 2.23 2.21 2.24 2.25Table 2 Physical Properties of Separation Membrane Example 1 Example 2 Example 3 Example 4 Example 5 Example 6 Polymethylvinylsiloxane content (% by weight) 90 85 80 70 80 80 Film thickness (μm) 1.9 1.5 1.3 1.0 1.7 2.0 Breaking load (kgf / 10mm width) (1) 860 670 560 410 790 950 Oxygen permeation rate (RO 2 : cm 3 / cm 2 · sec cmHg) Hg, × 10 -4 ) (2) 4.11 4.21 3.87 4.29 3.94 4.01 Nitrogen Permeation Rate (RN 2 : cm 3 / cm 2 · sec · cmHg) Hg, × 10 -4 ) (3) 1.77 1.83 1.69 1.89 1.72 1.74 Selective Permeability Coefficient (RO 2 / RN 2 ) ( 4) 2.32 2.30 2.29 2.27 2.29 2.30 Selective transmission coefficient (RO 2 / RN 2 ) after 6 months (5) 2.26 2.24 2.23 2.21 2.24 2.25

【0076】 第 2 表 (続 き) 分離膜の物性 比較例1 比較例2 比較例3 ポリメチルビニルシロキサンの含有割合(重量%)(1) 52.5 68.4 39.8 膜厚(μm)(2) 2.8 1.6 1.2 破断荷重(kgf/10mm幅) (3) 990 670 230 酸素透過速度 (RO 2 :cm3 /cm 2 ・秒・cmHg) Hg、×10-4) (4) 0.507 2.25 0.850 窒素透過速度 (RN 2 :cm3 /cm 2 ・秒・cmHg) Hg、×10-4 ) (5) 0.228 1.12 0.419 選択透過係数 (RO 2 /RN 2 (6) 2.22 2.01 2.03 6か月経過後の選択透過係数 (RO 2 /RN 2 (7) 1.65 1.53 1.55 Table 2 (continued) Physical Properties of Separation Membrane Comparative Example 1 Comparative Example 2 Comparative Example 3 Polymethylvinylsiloxane content (% by weight) (1) 52.5 68.4 39.8 Film thickness (μm) (2) 2.8 1.6 1.2 Breaking load (kgf / 10mm width) (3) 990 670 230 Oxygen permeation rate (RO 2 : cm 3 / cm 2 · sec · cmHg) Hg, × 10 -4 ) (4) 0.507 2.25 0.850 Nitrogen permeation rate (RN 2 : cm 3 / cm 2 · sec · cmHg) Hg, × 10 -4 ) (5) 0.228 1.12 0.419 Selective transmission coefficient (RO 2 / RN 2 ) (6) 2.22 2.01 2.03 Selective transmission coefficient after 6 months (RO 2 / RN 2) ( 7) 1.65 1.53 1.55

【0077】(1) ポリメチルビニルシロキサンの含有割
合: (ポリエチレンの量+ポリメチルビニルシロキサ
ン)/ポリメチルビニルシロキサンにより算出。 (2) 膜厚:断面を走査型電子顕微鏡により測定。 (3) 破断荷重:幅10mmの短冊状試験片の破断荷重をASTM
D882 に準拠して測定。 (4) 酸素透過速度:差圧型気体分離膜性能評価装置によ
り測定。 (5) 窒素透過速度:差圧型気体分離膜性能評価装置によ
り測定。 (6) 選択透過係数:酸素透過速度/窒素透過速度により
算出。 (7) 6か月経過後の選択透過係数:気体分離膜をCH4
20 mol%、C2 6 15mol %、C2 4 10mol %、C3
8 15mol %、C3 6 15mol %、H2 20mol %、N2
5mol %からなる混合ガス中に6か月間放置した後、
(4) 乃至(6) と同様にして測定。
(1) Polymethylvinylsiloxane content ratio: (amount of polyethylene + polymethylvinylsiloxane) / calculated by polymethylvinylsiloxane. (2) Film thickness: The cross section was measured with a scanning electron microscope. (3) Breaking load: The breaking load of a 10 mm wide strip test piece
Measured according to D882. (4) Oxygen transmission rate: Measured with a differential pressure type gas separation membrane performance evaluation device. (5) Nitrogen permeation rate: Measured with a differential pressure type gas separation membrane performance evaluation device. (6) Selective permeation coefficient: Calculated by oxygen permeation rate / nitrogen permeation rate. (7) 6 months after the lapse of the selected transmission coefficient: The gas separation membrane CH 4
20 mol%, C 2 H 6 15 mol%, C 2 H 4 10 mol%, C 3
H 8 15 mol%, C 3 H 6 15 mol%, H 2 20 mol%, N 2
After leaving it in a mixed gas consisting of 5 mol% for 6 months,
Measured in the same manner as (4) to (6).

【0078】第2表から明らかなように、本発明の気体
分離膜は、気体の透過速度が大きく、選択性が良好で、
選択性の経時による低下が少なかった。これに対して比
較例の気体分離膜は、気体の透過速度が小さく、選択性
の経時による低下が著しいものであった。
As is clear from Table 2, the gas separation membrane of the present invention has a high gas permeation rate and good selectivity,
The selectivity did not decrease with time. On the other hand, in the gas separation membrane of the comparative example, the gas permeation rate was low, and the selectivity was remarkably lowered with time.

【0079】[0079]

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明においては分
離膜の基材となるポリオレフィンとして、超高分子量成
分を所定量含有し、分子量分布(重量平均分子量/数平
均分子量)が所定の範囲内にあるものを用いるととも
に、ゲル状シートとなるポリオレフィンの溶液にシリコ
ーンを溶解し、このポリオレフィン+シリコーンの溶液
から得られるゲル状シートに所定の温度で少なくとも1
軸方向に延伸を施してなるものを気体分離膜としている
ので、シリコーンの微多孔中への導入量の調節が容易で
あり、かつ安定的に導入でき、気体の透過速度が大き
く、選択性が良好で、選択性の経時による低下が少な
い。
As described above in detail, in the present invention, the polyolefin serving as the base material of the separation membrane contains a predetermined amount of an ultrahigh molecular weight component and has a molecular weight distribution (weight average molecular weight / number average molecular weight) within a predetermined range. In addition to the above, the silicone is dissolved in a solution of a polyolefin which becomes a gel sheet, and the gel sheet obtained from the solution of the polyolefin + silicone is used for at least 1 at a predetermined temperature.
As the gas separation membrane is made by stretching in the axial direction, it is easy to control the amount of silicone introduced into the micropores, and it is possible to introduce stably, the gas permeation rate is large, and the selectivity is high. Good and little decrease in selectivity with time.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 重量平均分子量 (Mw) 7×105 以上の超
高分子量ポリオレフィンを1重量%以上含有し、重量平
均分子量/数平均分子量が10〜300 のポリオレフィン10
〜30重量%と、シリコーン90〜70重量%とからなる多孔
性薄膜からなる気体分離膜であって、前記多孔性薄膜の
孔部分が実質的にシリコーンで閉塞充填されていること
を特徴とする気体分離膜
1. A polyolefin 10 containing 1% by weight or more of an ultrahigh molecular weight polyolefin having a weight average molecular weight (Mw) of 7 × 10 5 or more, and having a weight average molecular weight / number average molecular weight of 10 to 300.
A gas separation membrane consisting of a porous thin film consisting of -30% by weight and 90-70% by weight of silicone, characterized in that the pores of the porous thin film are substantially closed and filled with silicone. Gas separation membrane
【請求項2】 重量平均分子量7×105 以上の成分を1
重量%以上含有し、分子量分布(重量平均分子量/数平
均分子量)が10〜300のポリオレフィン10〜30重量部
と、シリコーン90〜70重量部と、前記ポリオレフィン+
シリコーンの合計1〜50重量%に対して、溶媒50〜99重
量%からなる溶液を調製して前記溶液をダイより押出
し、冷却してゲル状組成物を形成し、前記ゲル状組成物
を乾燥し、続いて延伸することを特徴とする気体分離膜
の製造方法。
2. A component having a weight average molecular weight of 7 × 10 5 or more
10 to 30 parts by weight of a polyolefin containing 10% by weight or more and having a molecular weight distribution (weight average molecular weight / number average molecular weight) of 10 to 300, silicone of 90 to 70 parts by weight, and the polyolefin +
A solution comprising 50 to 99% by weight of a solvent is prepared with respect to 1 to 50% by weight of silicone, the solution is extruded from a die, cooled to form a gel composition, and the gel composition is dried. And then stretching.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014166627A (en) * 2013-01-30 2014-09-11 Denso Corp Asymmetric membrane and production method of the same

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JP2014166627A (en) * 2013-01-30 2014-09-11 Denso Corp Asymmetric membrane and production method of the same

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