JPH0523558A - Production of thin supporting layer film - Google Patents

Production of thin supporting layer film

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Publication number
JPH0523558A
JPH0523558A JP17811791A JP17811791A JPH0523558A JP H0523558 A JPH0523558 A JP H0523558A JP 17811791 A JP17811791 A JP 17811791A JP 17811791 A JP17811791 A JP 17811791A JP H0523558 A JPH0523558 A JP H0523558A
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JP
Japan
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solvent
polymer
solution
surface tension
membrane
Prior art date
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Pending
Application number
JP17811791A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Joseph L Feimer
ルイス フアイマー ジヨセフ
Bernd Alfred Koenitzer
アルフレツド ケーニツツアー バーンド
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ExxonMobil Technology and Engineering Co
Original Assignee
Exxon Research and Engineering Co
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Publication date
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Application filed by Exxon Research and Engineering Co filed Critical Exxon Research and Engineering Co
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Publication of JPH0523558A publication Critical patent/JPH0523558A/en
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Abstract

PURPOSE: To prepare a thin film complex membrane for separating an arom. compd. from a satd. compd. by mixing a polymer into a soln. contg. a mixture of a specified solvent having a low surface tension with a specified solvent having a high dissolving power and a surfactant to make a wet soln., and wash- coating a hydrophobic support with the soln. CONSTITUTION: A solvent having a low surface tension of less <35 dyne.1 cm at 20 deg.C, for example, acetone is mixed with a solvent having a high dissolving power such as a highly polar dissolving parameter of <3-1/2 (cal/cc) at 25 deg.C, for example, dimethylamide, at a ratio of 10/90-90/10. The solvent is mixed further with a surfactant, to which >10% of a polymer such as polyurea/ urethane polymer is added, to make a wet soln. Since the soln. has a viscosity of 5-100 cp at 20 deg.C, it wets a surface of a hydrophobic support such as Teflon but does not penetrate into fine holes thereof when wash-coated on the support.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の概要】好ましくはポリウレタン、ポリ尿素/ウ
レタン、ポリウレタン/イミド又はポリ尿素/ポリウレ
タンコポリマーの薄い緻密な選択性ポリマーフィルムを
微孔質疎水性支持体裏材上に含む高流束薄層複合膜が、
溶媒中のポリマーの最適湿潤性溶液を疎水性支持体上に
ウォッシュコーティングすることにより製造される。溶
媒中のポリマーの湿潤性溶液の粘度は5〜100cp、好
ましくは10〜50cp、より好ましくは20〜40cpで
ある。最適溶液粘度は粘度調整剤の添加、ポリマー濃度
/溶媒組成の調整、溶液の熟成又はこれらの方法の組合
わせにより得ることができる。
SUMMARY OF THE INVENTION A high flux thin layer composite comprising a thin, dense, selective polymer film, preferably of polyurethane, polyurea / urethane, polyurethane / imide or polyurea / polyurethane copolymer, on a microporous hydrophobic support backing. The membrane
It is prepared by washcoating an optimal wetting solution of the polymer in a solvent onto a hydrophobic support. The viscosity of the wetting solution of the polymer in the solvent is 5-100 cp, preferably 10-50 cp, more preferably 20-40 cp. The optimum solution viscosity can be obtained by adding a viscosity modifier, adjusting the polymer concentration / solvent composition, aging the solution, or a combination of these methods.

【0002】[0002]

【発明の背景】飽和化合物からの芳香族化合物の分離に
対する膜の使用は科学的及び工業的集団により追求さ
れ、多くの特許の主題である。例えば米国特許第3,37
0,102号、米国特許第2,958,656号、米国特許第
2,930,754号及び米国特許第4,115,465号参
照。
BACKGROUND OF THE INVENTION The use of membranes for the separation of aromatics from saturated compounds has been pursued by the scientific and industrial community and is the subject of many patents. For example, US Pat. No. 3,37
0,102, US Patent 2,958,656, US Patent
See 2,930,754 and U.S. Pat. No. 4,115,465.

【0003】米国特許第4,837,054号は溶液からの
析出により製造される薄層複合膜を教示している。ポリ
尿素/ウレタンの薄いフィルムが多成分溶媒系から微孔
質支持物質上にコートされる。ポリ尿素/ウレタンコポ
リマーの溶液は非プロトン性溶媒例えばジメチルホルム
アミド、環状エーテル例えばジオキサン、セロソルブア
セタート又はメチルセロソルブを含む第三成分及び湿潤
剤例えばクロチルアルコールからなる溶媒系中に調製さ
れる。溶媒溶液中のポリマーは支持基体例えばポリエチ
レン、ポリプロピレン又はテフロン上に薄いフィルムと
して析出され、その後過剰のポリマー/溶媒溶液が支持
体から排液される。その後溶媒が蒸発され、活性ポリ尿
素/ウレタンコポリマーの薄層が支持体裏材上に残され
る。使用される溶媒系は(a)非プロトン性溶媒例えば
DMF、(b)環状エーテル例えばジオキサン、(c)
セロソルブアセタート又はメチルセロソルブ、及び
(d)湿潤剤例えばクロチルアルコールの混合物からな
る。これらの溶媒は約3〜27/94〜33/2〜33
/1〜7の範囲内のa/b/c/dの部毎100比で使
用される。ポリ尿素/ウレタンコポリマーは真の完全コ
ポリマーとして溶媒系中に存在し、ポリマー−溶媒系は
真溶液として存在する。溶液中のポリマー濃度は40部
ポリマー毎100部溶媒まで、好ましくは0.5〜約20
部ポリマー、より好ましくは1〜10部ポリマー、最も
好ましくは1〜5部ポリマー毎100部溶媒溶液の範囲
内であることができる。
US Pat. No. 4,837,054 teaches thin layer composite membranes made by precipitation from solution. A thin film of polyurea / urethane is coated from a multi-component solvent system onto a microporous support material. The solution of polyurea / urethane copolymer is prepared in a solvent system consisting of an aprotic solvent such as dimethylformamide, a third component containing a cyclic ether such as dioxane, cellosolve acetate or methyl cellosolve and a wetting agent such as crotyl alcohol. The polymer in the solvent solution is deposited as a thin film on a support substrate such as polyethylene, polypropylene or Teflon, after which the excess polymer / solvent solution is drained from the support. The solvent is then evaporated, leaving a thin layer of active polyurea / urethane copolymer on the support backing. The solvent system used is (a) an aprotic solvent such as DMF, (b) a cyclic ether such as dioxane, (c).
It consists of a mixture of cellosolve acetate or methyl cellosolve, and (d) a wetting agent such as crotyl alcohol. These solvents are about 3-27 / 94-33 / 2-33.
It is used at a ratio of 100 per part of a / b / c / d within the range of / 1 to 7. The polyurea / urethane copolymer exists in the solvent system as a true complete copolymer and the polymer-solvent system exists as a true solution. Polymer concentration in solution is up to 100 parts solvent per 40 parts polymer, preferably 0.5 to about 20.
It can be within the range of 100 parts solvent solution, more preferably 1-10 parts polymer, most preferably 1-5 parts polymer.

【0004】[0004]

【詳細な説明】微孔質疎水性支持体上に析出された薄い
活性層を含む支持薄層複合膜が記載される。薄層複合膜
は微孔質疎水性支持体上に溶液からポリマーの薄いフィ
ルムを析出させることにより製造される。ポリマー溶液
は、溶液が低表面張力の溶媒及び界面活性剤を含むの
で、疎水性支持体を適当に湿潤することができる。溶媒
は溶液が疎水性多孔質支持体の表面を濡らすがしかし細
孔中へ浸透しないような最適の湿潤特性を有しなければ
ならない。低流束膜は溶液が細孔中へ浸透すると生ず
る。例えば、純(100%)ジメチルホルムアミドはテ
フロン上で玉になり、不連続、不完全膜層が生ずる。し
かし、低表面張力溶媒例えばアセトンは溶媒混合物がテ
フロン表面を濡らすことを可能にする。60/40のD
MF/アセトン混合物は、それが表面をコートするが、
しかし細孔中へ浸透しないので、5重量%ポリマー溶液
に対する最適湿潤特性を生ずる。しかし、10/90よ
り大きいDMF/アセトン比は細孔中へ浸透するであろ
う。
DETAILED DESCRIPTION A supported thin layer composite membrane is described that includes a thin active layer deposited on a microporous hydrophobic support. Thin-layer composite membranes are made by depositing a thin film of polymer from solution on a microporous hydrophobic support. The polymer solution can adequately wet the hydrophobic support because the solution contains a low surface tension solvent and a surfactant. The solvent must have optimal wetting properties such that the solution wets the surface of the hydrophobic porous support but does not penetrate into the pores. The low flux membrane occurs when the solution penetrates into the pores. For example, pure (100%) dimethylformamide will bead on Teflon, resulting in discontinuous and incomplete film layers. However, low surface tension solvents such as acetone allow the solvent mixture to wet the Teflon surface. 60/40 D
The MF / acetone mixture, although it coats the surface,
However, it does not penetrate into the pores, resulting in optimum wetting characteristics for a 5 wt% polymer solution. However, DMF / acetone ratios greater than 10/90 will penetrate into the pores.

【0005】使用される実際の比は溶媒溶液中に存在す
るポリマーの濃度によるけれども、該比は10/90〜
90/10の範囲内であろう。溶媒中のポリマーの湿潤
性溶液の粘度は20℃で5〜100cp、好ましくは20
℃で10〜50cp、より好ましくは20℃で20〜40
cpである。最適溶液粘度は、例えば粘度調整剤〔例えば
モンサント(Monsanto) のモダフロー(Modaflow) 〕の
添加、ポリマー濃度/溶媒組成の調整、溶液の熟成又は
これらの方法の組合わせにより得ることができる。ポリ
マー溶液は疎水性支持体上にコートする前に少くとも1
日の間熟成すべきであろう。好ましくは、ポリマー溶液
は疎水性支持体例えばテフロン又はポリプロピレン上に
コートする前に3日間、より好ましくは約7日間熟成さ
れる。ポリマー溶液は、それが化学的に反応する雰囲気
にさらされなければ、特定の雰囲気を使用する必要がな
い。熟成温度は、臨界的でないが、しかし、少し高めた
温度における熟成は所望の前記範囲内の粘度を達成する
ために溶液に必要な熟成時間の減少を生ずるであろう。
Although the actual ratio used depends on the concentration of polymer present in the solvent solution, the ratio is between 10/90 and
It will be in the range of 90/10. The viscosity of the wetting solution of the polymer in the solvent is 5-100 cp at 20 ° C., preferably 20
10 to 50 cp at ℃, more preferably 20 to 40 at 20 ℃
cp. Optimal solution viscosities can be obtained, for example, by adding viscosity modifiers (eg Monsanto Modaflow), adjusting polymer concentration / solvent composition, aging the solution or a combination of these methods. The polymer solution should be at least 1 before being coated on the hydrophobic support.
Should be aged for the day. Preferably, the polymer solution is aged for 3 days, more preferably about 7 days, before coating on a hydrophobic support such as Teflon or polypropylene. The polymer solution need not use a particular atmosphere unless it is exposed to the atmosphere in which it chemically reacts. The aging temperature is not critical, but aging at slightly elevated temperatures will result in a reduction of the aging time required for the solution to achieve the desired viscosity in the above range.

【0006】使用されるポリマー溶液は、好ましくは溶
媒中のポリ尿素/ウレタンコポリマー、ポリ尿素/ポリ
ウレタンコポリマーアロイ、ポリウレタンイミド又はポ
リウレタンの溶液である。ポリマー溶液中のポリマー濃
度は0.1〜10.0重量%範囲内であることができる。低
い濃度の溶液を使用すると薄い活性層が得られる。厚さ
0.1〜10ミクロン、好ましくは0.5〜5ミクロンの範
囲内の薄い活性層を得ることができる。
The polymer solution used is preferably a solution of polyurea / urethane copolymer, polyurea / polyurethane copolymer alloy, polyurethaneimide or polyurethane in a solvent. The polymer concentration in the polymer solution can be in the range of 0.1-10.0% by weight. The use of a low concentration solution results in a thin active layer. thickness
It is possible to obtain thin active layers in the range of 0.1-10 microns, preferably 0.5-5 microns.

【0007】ポリマー溶媒溶液系からポリ尿素/ウレタ
ン、ポリウレタン/イミド又はポリウレタンの薄い活性
層を微孔質支持基体上に析出させることにより作られた
薄層複合膜は飽和炭化水素からの芳香族炭化水素の分離
に有用であり、化学工業において薬品流からの芳香族化
合物例えばベンゼン、トルエン、キシレンなどの回収/
濃縮に、及び石油工業においてヘビ−フィード流例えば
ナフサ、キャタリチックナフサ、ヘビ− catナフサ、軽
質軽油、軽質 cat軽油、改質ガソリンなど中の飽和化合
物からの芳香族化合物の回収に殊に有用である。
Thin layer composite membranes made by depositing a thin active layer of polyurea / urethane, polyurethane / imide or polyurethane from a polymer solvent solution system onto a microporous support substrate are aromatic carbonized from saturated hydrocarbons. Useful for hydrogen separation and recovery / recovery of aromatic compounds such as benzene, toluene, xylene from chemical streams in the chemical industry.
Particularly useful for concentration and in the oil industry for the recovery of aromatic compounds from saturated compounds in snake-feed streams such as naphtha, catalytic naphtha, snake-cat naphtha, light gas oil, light cat gas oil, reformed gasoline, etc. Is.

【0008】ここに記載した薄層複合膜の薄い活性層の
生成に使用でき、膜の形態であるときに分離の遂行に有
効であるポリ尿素/ウレタンコポリマーの例は米国特許
第4,914,064号中、及びシュッカー(Robert C. Sc
hucker) の名で1989年4月11日に提出されたその
一部継続出願USSN第336,172号中に記載されて
いる。
Examples of polyurea / urethane copolymers that can be used to produce the thin active layers of the thin layer composite membranes described herein and are effective in accomplishing separation when in the form of a membrane are described in US Pat. No. 064 and Shukker (Robert C. Sc
hucker) in its partially continued application USSN 336,172, filed April 11, 1989.

【0009】飽和化合物からの芳香族化合物の分離に有
効である米国特許第4,914,064号中に記載されたポ
リ尿素/ウレタン膜は事実上芳香族であり、他の一定及
び特定の性質を有することにより区別される。その発明
の厚い緻密なフィルム膜の製造に使用された芳香族ポリ
尿素/ウレタンポリマーは、少くとも約20%のしかし
100%未満の尿素指数、少くとも約15モル%の芳香
族炭素含量、少くとも約10毎1000gポリマーの官
能基密度及び約8未満のC=O/NH比をもつことを特
徴とする。
The polyurea / urethane membranes described in US Pat. No. 4,914,064, which are effective in separating aromatics from saturated compounds, are aromatic in nature and have other constant and specific properties. Are distinguished by having. The aromatic polyurea / urethane polymers used to make the thick dense film membranes of that invention have a urea index of at least about 20% but less than 100%, an aromatic carbon content of at least about 15 mol%, Both are characterized by a functional group density of about 10 per 1000 g polymer and a C = O / NH ratio of less than about 8.

【0010】その開示中、緻密な厚いフィルムの芳香族
ポリ尿素/ウレタン層は芳香族ポリ尿素/ウレタンコポ
リマーを用いて製造され、それ自体がジヒドロキシ又は
ポリヒドロキシ化合物(例えば分子量約250〜500
0のポリエーテル又は好ましくはポリエステル)、ある
いは同型の異なる分子量のポリマー、すなわち分子量約
500の成分(ポリエステル又はポリエーテル)と分子
量約2000の成分(ポリエステル又はポリエーテル)
との混合物を脂肪族、アルキルアロマチック又は芳香族
ジイソシアナート又はポリイソシアナート及び低分子量
連鎖延長剤例えばジアミン、ポリアミン又はアミノアル
コールと反応させることにより製造される。ポリエーテ
ル又はポリエステル成分の分子量の選択は妥協の問題で
ある。分子量500のポリエーテル又はポリエステル成
分は最高選択性の、しかし最低流束の膜を与える。高分
子量(例えば2000)のポリエステル又はポリエーテ
ルは低選択性の、しかし高流束の膜を与える。従って、
単一分子量又はブレンドの選択は選択性及び流束の間の
選択及び妥協の問題である。ポリ尿素/ウレタンコポリ
マーの製造に使用されるこれらの成分の割合は飽和化合
物からの芳香族化合物の分離に有用な膜により所有され
る前記特性により決定される。生じたコポリマーは少く
とも約20%のしかし100%未満、好ましくは少くと
も約30%のしかし100%未満、最も好ましくは少く
とも約40%のしかし100%未満の尿素指数を有す
る。尿素指数という語によりポリマー中の全尿素プラス
ウレタン基に関する尿素基のパーセントを意味される。
コポリマーはまた、ポリマー中の全炭素のパーセントと
して表わして少くとも約15モル%、好ましくは少くと
も約20モル%の芳香族炭素を含む。コポリマーはまた
ポリマー1000グラム当りのC=O+NHの合計とし
て規定される官能基の特定密度(DF比)を有し、官能
基の密度は少くとも約10、好ましくは少くとも約12
又はそれ以上である。最後に、官能基が主にカルボニル
でないことを保証するためC=O/NH比は約8未満、
好ましくは約5.0未満である。これは強いポリマー鎖相
互作用及び高い選択性を生ずるに足る水素結合がポリマ
ー内にあることを保証する。このポリ尿素/ウレタンコ
ポリマー配合物はここに記載する薄層複合膜の製造に使
用される本発明中に記載されるポリマー溶液の生成に使
用できる。
In that disclosure, a dense thick film aromatic polyurea / urethane layer is prepared using an aromatic polyurea / urethane copolymer, which in itself is a dihydroxy or polyhydroxy compound (eg, a molecular weight of about 250-500).
0 polyether or preferably polyester), or polymers of the same type but different molecular weights, ie a component of molecular weight about 500 (polyester or polyether) and a component of molecular weight about 2000 (polyester or polyether).
Is prepared by reacting a mixture of with an aliphatic, alkylaromatic or aromatic diisocyanate or polyisocyanate and a low molecular weight chain extender such as a diamine, polyamine or amino alcohol. The choice of the molecular weight of the polyether or polyester component is a compromise issue. The 500 molecular weight polyether or polyester component provides the most selective but lowest flux membranes. High molecular weight (eg 2000) polyesters or polyethers give low selectivity but high flux membranes. Therefore,
The choice of single molecular weight or blend is a matter of choice and compromise between selectivity and flux. The proportions of these components used in the preparation of polyurea / urethane copolymers are determined by the above properties possessed by the membranes useful for separating aromatics from saturated compounds. The resulting copolymer has a urea index of at least about 20% but less than 100%, preferably at least about 30% but less than 100%, most preferably at least about 40% but less than 100%. By the term urea index is meant the percentage of urea groups with respect to total urea plus urethane groups in the polymer.
The copolymer also contains at least about 15 mole percent aromatic carbon, preferably at least about 20 mole percent, expressed as the percentage of total carbon in the polymer. The copolymer also has a specific density of functional groups (DF ratio) defined as the sum of C = O + NH per 1000 grams of polymer, the density of functional groups being at least about 10, preferably at least about 12.
Or more. Finally, the C = O / NH ratio is less than about 8 to ensure that the functional groups are not predominantly carbonyls,
It is preferably less than about 5.0. This ensures that there are sufficient hydrogen bonds within the polymer to produce strong polymer chain interactions and high selectivity. This polyurea / urethane copolymer blend can be used to form the polymer solution described in this invention for use in making the thin layer composite membranes described herein.

【0011】文献に記載された他のポリウレタン及びポ
リ尿素/ウレタンポリマー、例えば米国特許第4,115,
465号中に記載されたもの(それは脂肪族ポリウレタ
ン又はポリ尿素/ウレタンとして特徴づけることができ
る)もまたこの溶液流延操作に用いて本発明のTFC膜
を製造することができる。本発明の方法により製造され
た薄層複合膜は、フィードを構成する成分が若干の場合
に、高度に複雑な、多環、高度に置換された芳香族種を
含む重質フィード例えば重質 catナフサ中の飽和化合物
からの芳香族化合物の分離に殊によく適する。
Other polyurethane and polyurea / urethane polymers described in the literature, eg US Pat. No. 4,115,
The one described in No. 465, which can be characterized as an aliphatic polyurethane or polyurea / urethane, can also be used in this solution casting operation to produce the TFC membranes of the present invention. The thin-layer composite membranes produced by the method of the present invention have a heavy feed containing highly complex, polycyclic, highly substituted aromatic species, such as heavy cat, when the constituent components of the feed are small. It is particularly well suited for the separation of aromatic compounds from saturated compounds in naphtha.

【0012】前記のように、薄層複合膜は脂肪族、アル
キルアロマチック又は芳香族ジイソシアナート又はポリ
イソシアナート及び低分子量連鎖延長剤例えばジアミ
ン、ポリアミン又はアミノアルコールと反応したジヒド
ロキシ又はポリヒドロキシ化合物例えば分子量500〜
5000のポリエーテル又はポリエステルから作られた
ポリ尿素/ウレタンコポリマーから製造される。
As mentioned above, thin layer composite membranes include dihydroxy or polyhydroxy compounds reacted with aliphatic, alkylaromatic or aromatic diisocyanates or polyisocyanates and low molecular weight chain extenders such as diamines, polyamines or aminoalcohols. For example, a molecular weight of 500-
Manufactured from a polyurea / urethane copolymer made from 5000 polyethers or polyesters.

【0013】ポリエステル成分は脂肪族又は芳香族ジカ
ルボン酸及び脂肪族又は芳香族ジアルコールから製造さ
れる。脂肪族ジカルボン酸は一般式 HOOCRCOOH 〔式
中、Rは2〜10個の炭素をもつ(また直鎖、枝分れ鎖
又は環状構造であることができる)〕を有する物質を示
す。芳香族ジカルボン酸は一般構造 HOOCRCOOH 〔式
中、Rは:
The polyester component is made from an aliphatic or aromatic dicarboxylic acid and an aliphatic or aromatic dialcohol. Aliphatic dicarboxylic acids refer to substances having the general formula HOOCRCOOH, where R has 2 to 10 carbons (and can be a straight chain, branched chain or cyclic structure). Aromatic dicarboxylic acids have the general structure HOOCRCOOH, where R is:

【0014】[0014]

【化1】 [Chemical 1]

【0015】[0015]

【化2】 [Chemical 2]

【0016】(式中、R′,R″及びR″′は同一か又
は異なることができ、H及びC1 〜C 5 炭化水素基又は
C6H5 、並びにそれらの組合わせからなる群から選ば
れ、nは0〜4である)である〕を有するものを示す。
上式中、各R′又はR″はそれ自体がH、C1 〜C5
は C6H5 の混合物を表わすことができることを理解すべ
きである。
(Wherein R ', R "and R"' are the same or
Can be different, H and C1~ C FiveHydrocarbon group or
 C6HFive, And a group consisting of combinations thereof,
And n is 0-4).
In the above formula, each R ′ or R ″ is itself H, C1~ CFiveor
Is C6HFiveIt should be understood that a mixture of
It is

【0017】ジアルコールは一般構造 HOROH〔式中、R
The dialcohol has a general structure HOROH [wherein R is
Is

【0018】[0018]

【化3】 [Chemical 3]

【0019】[0019]

【化4】 [Chemical 4]

【0020】(式中、nは1〜10、好ましくは4〜6
であり、R′はH、C1 〜C5 又は C 6H5 である)又は
(In the formula, n is 1 to 10, preferably 4 to 6)
And R'is H, C1~ CFiveOr C 6HFiveOr)

【0021】[0021]

【化5】 [Chemical 5]

【0022】(式中、R′,R″,R″′及びnは芳香
族ジカルボン酸に対すると同様に規定される)であるこ
とができる〕を有する。有用なジアルコールの例はビス
フェノールAである。 ジイソシアナートは一般構造:
Where R ', R ", R"' and n are defined as for aromatic dicarboxylic acids. An example of a useful dialcohol is bisphenol A. Diisocyanates have the general structure:

【0023】[0023]

【化6】 [Chemical 6]

【0024】(式中、R′,R″及びR″′は同一か又
は異なり、H、C1〜C5 及び C6H5 並びにそれらの混
合物からなる群から選ばれ、nは0〜4の範囲内にあ
る)を有する芳香族ジイソシアナートであることができ
る。脂肪族、シクロ脂肪族、芳香族及びアラリファチッ
クジイソシアナート又はポリイソシアナートもまた使用
し、従って、芳香族又は脂肪族ポリウレタン、ポリ尿素
/ウレタン又はポリウレタンイミドの生成を生ずること
ができる。
Wherein R ', R "and R"' are the same or different and are selected from the group consisting of H, C 1 -C 5 and C 6 H 5 and mixtures thereof, n being 0-4. Aromatic diisocyanate having Aliphatic, cycloaliphatic, aromatic and araliphatic diisocyanates or polyisocyanates can also be used, thus resulting in the formation of aromatic or aliphatic polyurethanes, polyureas / urethanes or polyurethaneimides.

【0025】ジアミン連鎖延長剤は一般式 H2NRNH2
〔式中、Rは
The diamine chain extender has the general formula H 2 NRNH 2
[In the formula, R is

【0026】[0026]

【化7】 [Chemical 7]

【0027】(式中、nは1〜10であり,R′は同一
か又は異なることができ、H、C1 〜C5 炭化水素基及
び C6H5 並びにそれらの混合物からなる群から選ばれ
る)のような脂肪族及び芳香族部分を含む〕を有する。 式:
Wherein n is 1-10, R'can be the same or different and is selected from the group consisting of H, C 1 -C 5 hydrocarbon groups and C 6 H 5 and mixtures thereof. Including aliphatic and aromatic moieties). formula:

【0028】[0028]

【化8】 [Chemical 8]

【0029】(式中、R′,R″及びR″′は同一か又
は異なり、H又は Cl あるいはC1 〜C5 あるいは C6H
5 及びそれらの混合物からなる群から選ばれ、nは0〜
4の範囲内にある)のジアミン連鎖延長剤もまた含まれ
る。本発明においてポリマー前駆物質として有用なポリ
エーテルポリオールの例は約250〜4000の範囲内
の分子量を有するポリエチレングリコール(PEG)、
ポリプロピレングリコール(PPG)、ポリトリメチレ
ングリコール、PEG/PPGランダムコポリマー、な
どである。
(In the formula, R ', R "and R"' are the same or different, and H or Cl or C 1 to C 5 or C 6 H
5 and a mixture thereof, and n is 0 to
Diamine chain extenders (in the range of 4) are also included. Examples of polyether polyols useful as polymer precursors in the present invention include polyethylene glycol (PEG) having a molecular weight in the range of about 250-4000,
Polypropylene glycol (PPG), polytrimethylene glycol, PEG / PPG random copolymer, and the like.

【0030】使用できる脂肪族ジイソシアナートはヘキ
サメチレンジイソシアナート(HDT)、1,6−ジイ
ソシアナート−2,2,4,4−テトラメチルヘキサン
(TMDI)、1,4−シクロヘキサニルジイソシアナ
ート(CHDI)、イソホロンジイソシアナート(IP
DI)により例示され、一方有用なアルキルアロマチク
ジイソシアナートはトルエンジイソシアナート(TD
I)及びビトリレンジイソシアナート(TODI)によ
り例示される。芳香族ジイソシアナートは4,4′−ジ
イソシアナートジフェニルメタン(MDI)により例示
される。ポリイソシアナートはポリマーMDI(PMD
I)及びカルボジイミド変性MDIにより例示される。
有用なポリアミンはポリエチレンイミン、2,2′,
2″−トリアミノトリエチルアミン、4,4′−ジアミ
ノ−3,3′−ジクロロ−ジフェニルメタン(MOC
A)により例示される。有用なアミノアルコールは6−
アミノヘキサノール、4−アミノ−フェノール、4−ア
ミノ−4′−ヒドロキシル−ジフェニルメタンにより例
示される。
Aliphatic diisocyanates which can be used are hexamethylene diisocyanate (HDT), 1,6-diisocyanate-2,2,4,4-tetramethylhexane (TMDI), 1,4-cyclohexanyldiene. Isocyanate (CHDI), Isophorone diisocyanate (IP
DI), while useful alkylaromatic diisocyanates are toluene diisocyanates (TD
I) and vitrylene diisocyanate (TODI). Aromatic diisocyanates are exemplified by 4,4'-diisocyanate diphenylmethane (MDI). Polyisocyanate is a polymer MDI (PMD
I) and carbodiimide modified MDI.
Useful polyamines are polyethyleneimine, 2,2 ',
2 ″ -triaminotriethylamine, 4,4′-diamino-3,3′-dichloro-diphenylmethane (MOC
Illustrated by A). Useful amino alcohols are 6-
Illustrated by aminohexanol, 4-amino-phenol, 4-amino-4'-hydroxyl-diphenylmethane.

【0031】前記は単に例として提供される。当業者は
彼らに対するこの教示で、ここに記載した組合わせで所
望特性を有するポリ尿素/ウレタンコポリマーを製造
し、次いでそれを飽和化合物からの芳香族化合物の分離
に有用な膜に流延できる種々の出発物質を、入手できる
多くの物質から選ぶことができる。ポリウレタンは前記
反応物を用いてポリアミン又はアミノアルコール連鎖延
長剤を省略して製造される。
The above is provided as an example only. Those skilled in the art, with this teaching to them, will be able to produce polyurea / urethane copolymers with the combinations described herein with the desired properties and then cast them into membranes useful for the separation of aromatics from saturated compounds. The starting material of can be selected from many available materials. Polyurethane is produced using the above reactants and omitting the polyamine or amino alcohol chain extender.

【0032】ポリウレタンイミドは、前記のものから選
ばれるポリオールを、また前記のものから選ばれるポリ
イソシアナートで末端キャッピングすることにより製造
され、一方脂肪族及びシクロ脂肪族ジ−及びポリ−イソ
シアナートはまた脂肪族、シクロ脂肪族、アラルキル及
び芳香族ポリイソシアナートの混合物であることができ
るので、使用し、次いで、直接イミドを生ずるポリ無水
物との、あるいはアミド酸基を生じ、イミドに縮合/環
化できるジ又はポリ−カルボン酸との反応により連鎖延
長することができる。ポリウレタンイミドは米国特許第
4,929,358号の主題である。
Polyurethaneimides are prepared by endcapping a polyol selected from those mentioned above and a polyisocyanate selected from those mentioned above, while the aliphatic and cycloaliphatic di- and poly-isocyanates are It can also be a mixture of aliphatic, cycloaliphatic, aralkyl and aromatic polyisocyanates, so that it can then be used directly with a polyanhydride to give an imide, or with an amic acid group, condensed to an imide / Chain extension can be achieved by reaction with a cyclizable di- or poly-carboxylic acid. Polyurethane imide is a US patent
It is the subject of 4,929,358.

【0033】ポリマー、好ましくはポリ尿素/ウレタン
コポリマー、ポリウレタン、又はポリウレタン/イミド
は適当な溶解溶媒中で調製される。選ばれる溶媒(類)
は、ポリマー、好ましくはポリ尿素/ウレタンコポリマ
ー、ポリウレタン又はポリウレタン/イミドを溶解でき
ねばならないだけでなく、またポリマー溶液をコートす
る疎水性支持体を湿潤できねばならない。溶媒(類)は
溶液が疎水性微孔質支持体の表面を濡らすがしかし細孔
中へ浸透しないような最適湿潤特性を有しなければなら
ない。例えば、ジメチルホルムアミド(高溶解力)及び
アセトン(低表面張力)の溶媒混合物で、完全な浸透を
高アセトン濃度で得ることができ、一方、非湿潤状態は
高ジメチルホルムアミド濃度で生ずる。従って、最適ジ
メチルホルムアミド/アセトン溶媒比は10/90と9
0/10の間にある。低表面張力溶媒の20℃における
表面張力は35ダイン/cm未満、好ましくは30ダイン
/cm未満、より好ましくは25ダイン/cm未満であるべ
きであろう。20℃におけるアセトンの表面張力は23
ダイン/cmである。低表面張力溶媒の他の例はトルエ
ン、ヘプタン及びヘキサンである。
The polymer, preferably a polyurea / urethane copolymer, polyurethane, or polyurethane / imide, is prepared in a suitable dissolving solvent. Solvent (s) selected
Should be able to dissolve the polymer, preferably a polyurea / urethane copolymer, polyurethane or polyurethane / imide, and also be able to wet the hydrophobic support coating the polymer solution. The solvent (s) must have optimal wetting properties such that the solution wets the surface of the hydrophobic microporous support but does not penetrate into the pores. For example, solvent mixtures of dimethylformamide (high solvency) and acetone (low surface tension) can give complete penetration at high acetone concentrations, while non-wetting conditions occur at high dimethylformamide concentrations. Therefore, the optimum dimethylformamide / acetone solvent ratio is 10/90 and 9
It is between 0/10. The surface tension of the low surface tension solvent at 20 ° C should be less than 35 dynes / cm, preferably less than 30 dynes / cm, more preferably less than 25 dynes / cm. The surface tension of acetone at 20 ° C is 23.
Dyne / cm. Other examples of low surface tension solvents are toluene, heptane and hexane.

【0034】高い溶解力を有する溶媒(良溶媒)は高極
性溶解パラメーターにより確認される。良溶媒の25℃
における極性溶解パラメーターは3(cal/cc)1/2以上、
好ましくは5(cal/cc)1/2以上、より好ましくは7(cal
/cc)1/2以上であるべきであろう。ジメチルホルムアミ
ドは8.07(cal/cc)1/2の極性溶解パラメーターを有す
る。良溶媒の他の例はジメチルスルホキシド及びジメチ
ルアセトアミドである。
A solvent having a high dissolving power (good solvent) is confirmed by a high polar solubility parameter. 25 ° C of good solvent
The polar solubility parameter is 3 (cal / cc) 1/2 or more,
5 (cal / cc) 1/2 or more, more preferably 7 (cal)
/ Cc) 1/2 or more. Dimethylformamide has a polar solubility parameter of 8.07 (cal / cc) 1/2 . Other examples of good solvents are dimethyl sulfoxide and dimethyl acetamide.

【0035】膜製造工程中に使用される溶媒は、使用さ
れる高溶解力溶媒と低表面張力溶媒との約10/90〜
90/10、好ましくは約20/80〜80/20、最
も好ましくは約40/60〜60/40の比における混
合物を含む。好ましくは溶液は湿潤性溶媒を用いるだけ
でなく、また存在する湿潤性界面活性剤例えばクロチル
アルコール又はゾニル(Zonyl)FSN、デュポン(Dupo
nt)フルオロサーファクタント、を有する。好ましくは
5%未満の湿潤性界面活性剤を使用するべきである。
The solvent used in the membrane manufacturing process is about 10/90 of the high-solvent solvent and the low surface tension solvent used.
90/10, preferably about 20/80 to 80/20, most preferably about 40/60 to 60/40 of the mixture. Preferably the solution not only uses a wetting solvent, but also the wetting surfactants present, such as crotyl alcohol or Zonyl FSN, DuPont.
nt) fluorosurfactant. Preferably less than 5% wettable surfactant should be used.

【0036】膜コーティング層が薄く、0.1〜10μ、
好ましくは0.5〜5μの範囲内にあることを保証するた
めに、溶液中のポリマー濃度は約10重量%ポリマー及
びそれ未満の範囲内にあるべきであり、好ましくは低濃
度、0.5〜8重量%、より好ましくは0.5〜5重量%が
使用される。溶媒中のポリマーの湿潤性溶液の粘度は、
5〜100cp、好ましくは10〜50cp、より好ましく
は20〜40cpであるべきである。最適溶液粘度は、例
えば粘度調整剤の添加、ポリマー濃度/溶媒組成物の調
整により、溶液の熟成により、又はこれらの方法の組合
わせにより得ることができる。ポリマー溶液の熟成は意
外にも同組成の、しかし熟成されない、及び所望範囲内
の粘度を有しないポリマー溶液を用いて作った薄層複合
膜に比べて高い選択性の複合膜を生ずる。ポリマー溶液
は少くとも1日、好ましくは少くとも3日、より好まし
くは少くとも7日の間熟成される。熟成はポリマー溶液
を非反応性雰囲気中で室温で放置することにより行なわ
れる。室温より高い温度の使用は同等の粘度を達成する
熟成時間を縮小するであろう。
The film coating layer is thin, 0.1-10 μm,
Preferably, the polymer concentration in the solution should be in the range of about 10 wt% polymer and below to ensure that it is in the range of 0.5-5μ, preferably at low concentrations, 0.5. ~ 8 wt%, more preferably 0.5-5 wt% is used. The viscosity of a wetting solution of a polymer in a solvent is
It should be 5-100 cp, preferably 10-50 cp, more preferably 20-40 cp. The optimum solution viscosity can be obtained, for example, by adding a viscosity modifier, adjusting the polymer concentration / solvent composition, aging the solution, or a combination of these methods. Aging of the polymer solution surprisingly results in a composite membrane of high selectivity as compared to a thin layer composite membrane made with a polymer solution of the same composition, but not aged and having a viscosity within the desired range. The polymer solution is aged for at least 1 day, preferably at least 3 days, more preferably at least 7 days. Aging is carried out by leaving the polymer solution at room temperature in a non-reactive atmosphere. The use of temperatures above room temperature will reduce the aging time to achieve comparable viscosities.

【0037】この熟成したポリマー溶液をコートされる
支持体は疎水性、微孔質支持体、例えばテフロン又はポ
リプロピレンである。疎水性微孔質支持体上にポリマー
溶液の層を付着した後、過剰の溶液を流し去し、残留す
る溶媒部分を蒸発させる。溶媒の蒸発は単に溶媒を雰囲
気中へ消酸させることにより行なうことができ、又は溶
媒の蒸発を熱の添加及び(又は)真空の適用により増大
させることができる。
The substrate coated with this aged polymer solution is a hydrophobic, microporous substrate such as Teflon or polypropylene. After depositing a layer of polymer solution on the hydrophobic microporous support, the excess solution is drained off and the remaining solvent portion is evaporated. Evaporation of the solvent can be done simply by quenching the solvent into the atmosphere, or evaporation of the solvent can be increased by the addition of heat and / or the application of a vacuum.

【0038】薄層複合膜は石油及び薬品流中の飽和化合
物からの芳香族化合物の分離に有用であり、ヘビ− cat
ナフサ流中に遭遇されるような飽和化合物からの大置換
芳香族化合物の分離に殊に有用であることが認められ
た。飽和化合物からの芳香族化合物の分離に適するフィ
ード流である他の流れは中間 catナフサ流、C5 −30
0°F 範囲中で沸騰する(200〜320°F )軽芳香
族含量流、400〜650°F 範囲中で沸騰する軽質キ
ャタリチックサイクル油、並びにベンゼン、トルエン、
キシレン(BTX)又は他の芳香族化合物の回収可能量
を飽和化合物と組合せて含む化学プラント中の流れであ
る。本発明の膜を良好に使用できる分離法にはパースト
ラクション(perstraction) 及びパーベーパレーション
が含まれる。
Thin-layer composite membranes are useful in the separation of aromatic compounds from saturated compounds in petroleum and chemical streams, and snake-cat
It has been found to be particularly useful in the separation of highly substituted aromatic compounds from saturated compounds such as those encountered in naphtha streams. Other flow intermediate cat naphtha streams a feed stream suitable for the separation of aromatics from saturated compounds, C 5 -30
A light aromatics content stream boiling in the 0 ° F range (200-320 ° F), a light catalytic cycle oil boiling in the 400-650 ° F range, as well as benzene, toluene,
A stream in a chemical plant containing a recoverable amount of xylene (BTX) or other aromatic compound in combination with a saturated compound. Separation methods that can successfully use the membranes of the invention include perstraction and pervaporation.

【0039】パーストラクションは混合物中に含まれる
特定成分の膜中への選択的溶解、それらの成分の膜を通
る拡散、及び液体スィープ流の使用による拡散成分の膜
の下流側からの除去を含む。石油又は薬品流(殊にヘビ
− catナフサ流)中の飽和化合物からの芳香族化合物の
パーストラクション分離において、フィード流中に存在
する芳香族分子は膜溶解パラメーターとフィード流中へ
の芳香族種のそれとの間の類似性のために膜フィルム中
へ溶解する。次いで芳香族化合物は膜を通って浸透(拡
散)し、芳香族含量の低いスィープ液体により洗い去ら
れる。これは膜フィルムの透過側における芳香族化合物
の濃度を低く保ち、膜を通る芳香族化合物の透過に関与
する濃度勾配を維持する。
Perstraction includes selective dissolution of certain components contained in the mixture into the membrane, diffusion of those components through the membrane, and removal of diffusive components from the downstream side of the membrane by use of a liquid sweep flow. . In the perstraction separation of aromatics from saturated compounds in petroleum or chemical streams (especially snake-cat naphtha streams), the aromatic molecules present in the feed stream are dependent on the membrane dissolution parameters and the aromatic species present in the feed stream. It dissolves in the membrane film due to its similarity to that of. The aromatic compound then permeates (diffuses) through the membrane and is washed away by the low aromatic content sweep liquid. This keeps the concentration of aromatics low on the permeate side of the membrane film and maintains the concentration gradient responsible for permeation of aromatics through the membrane.

【0040】スィープ液体は芳香族化合物含量が低く、
それ自体濃度勾配を低下しない。スィープ液体は、好ま
しくは透過した芳香族化合物より非常に低いか又は非常
に高い沸点をもつ飽和炭化水素液体である。これは、例
えば簡単な蒸留による分離を容易にするためである。従
って、適当なスィープ液体には例えばC3 〜C6 飽和炭
化水素及び潤滑油ベースストック(C15〜C20)が含ま
れる。
The sweep liquid has a low aromatic compound content,
It does not itself reduce the concentration gradient. The sweep liquid is preferably a saturated hydrocarbon liquid with a boiling point that is much lower or much higher than the permeated aromatic compound. This is for example to facilitate separation by simple distillation. Thus, suitable sweep liquid include, for example, C 3 -C 6 saturated hydrocarbons and lubricating basestock (C 15 ~C 20).

【0041】パーストラクション法は、好ましくはでき
るだけ便利な温度で行なわれる。圧力の選択は、パース
トラクション法が圧力に依存しないで、濃度駆動力下に
膜中へ溶解し、それを通って移動するフィード中の芳香
族成分の能力によるので、臨界的でない。従って、便宜
な圧力を使用でき、膜が多孔性裏材上に支持されるなら
ば望ましくない圧縮を、あるいはそうでなければ膜の破
壊を回避するために低いほど良好である。
The perstraction method is preferably carried out at the most convenient temperature. The choice of pressure is not critical since the perstraction method is pressure independent and depends on the ability of the aromatic components in the feed to dissolve and move through the membrane under concentration driving force. Therefore, a convenient pressure can be used, the lower the better to avoid undesired compression if the membrane is supported on a porous backing or otherwise rupture the membrane.

【0042】C3 又はC4 フィード液体が25℃又はそ
れ以上で液体状態で使用されるならば、圧力はそれらを
液相に保つために高めねばならない。対照的に、パーベ
ーパレーションは一般にパーストラクションより高い温
度で運転され、透過側における真空により膜の表面から
透過物を蒸発させ、分離工程を駆動する力を推進する濃
度勾配を維持する。パーストラクションにおけるよう
に、フィード中に存在する芳香族分子が膜フィルム中へ
溶解し、前記フィルムを通って移動し、温度勾配の影響
下に透過側に再び出現する。飽和化合物からの芳香族化
合物のパーベーパレーション分離はヘキサンからのベン
ゼンの分離に対し約25℃の温度で行なうことができる
が、しかしより重質の芳香族/飽和混合物例えば重質 c
atナフサの分離に対し、少くとも80℃及びそれ以上、
好ましくは少くとも100℃及びそれ以上、より好まし
くは120℃及びそれ以上の高温を使用すべきである。
最大上部温度限界は膜が物理的に損傷されるか又は離層
する温度である。1/50mmHg程度の真空が透過側に引
かれる。透過物を含む真空流は冷却されて高芳香族透過
物を凝縮させる。凝縮温度は所与真空レベルにおける透
過物の露点以下であるべきであろう。
If C 3 or C 4 feed liquids are used in the liquid state at 25 ° C. or higher, the pressure must be increased to keep them in the liquid phase. In contrast, pervaporation generally operates at a higher temperature than perstraction, and the vacuum on the permeate side evaporates the permeate from the surface of the membrane, maintaining a concentration gradient that drives the forces driving the separation process. As in perstraction, the aromatic molecules present in the feed dissolve into the membrane film, migrate through said film and reappear on the permeate side under the influence of the temperature gradient. Pervaporation separation of aromatics from saturated compounds can be carried out at a temperature of about 25 ° C. for separation of benzene from hexanes, but heavier aromatic / saturated mixtures such as heavier c
at least 80 ° C and above for separation of naphtha,
Preferably high temperatures of at least 100 ° C and above, more preferably 120 ° C and above should be used.
The maximum upper temperature limit is the temperature at which the membrane is physically damaged or delaminated. A vacuum of about 1/50 mmHg is drawn on the transmission side. The vacuum stream containing the permeate is cooled to condense the highly aromatic permeate. The condensation temperature should be below the permeate dew point at a given vacuum level.

【0043】膜はそれ自体任意の便宜なモジュール設計
を用いる任意の便宜な形態であることができる。従っ
て、膜物質のシートはら旋巻又は板及びフレーム透過セ
ルモジュールで使用できる。膜の管及び中空繊維を束ね
た構造で使用でき、管又は繊維の内部空間中にフィード
又はスィープ液体(又は真空)が維持され、相補環境は
明らかに他側に維持される。
The membrane can itself be in any convenient form using any convenient modular design. Thus, sheets of membrane material can be used in spiral wound or plate and frame permeation cell modules. Membrane tubes and hollow fibers can be used in a bundled construction, with a feed or sweep liquid (or vacuum) maintained in the interior space of the tube or fibers, with a complementary environment apparently maintained on the other side.

【0044】本発明は、例示として提供され、限定でな
い次の実施例を参照することにより一層よく理解されよ
う。 実施例1 ポリ尿素−ウレタンポリマーを含む溶液を次のように調
製する。ポリエチレンアジペート(MW=2,000)4.
56g(0.00228モル)、500MWポリエチレン
アジペート2.66g(0.00532モル)及び4,4′
−ジフェニルメタンジイソシアナート3.81g(0.01
52モル)を、かくはん機及び乾燥管を備えた250ml
フラスコに加える。温度を90℃に上げ、かくはん下に
2時間保持し、イソシアナート末端キャプドプレポリマ
ーを生成させる。ジメチルホルムアミド20gをこのプ
レポリマーに加え、混合物を透明になるまでかくはんす
る。4,4′−ジアミノ−ジフェニルメタン1.5g(0.
0076モル)をジメチルホルムアミド10g中に溶解
し、次いで連鎖延長剤としてプレポリマー溶液に加え
る。次いでこの混合物を室温(約22℃)で20分間反
応させた。溶液の粘度は約100cpであった。5ミルキ
ャスチングナイフを用いてフィルムをガラス上にキャス
トし、次いでオーブン中で90℃で2時間乾燥した。こ
の方法は薄層複合体(TFC)に対する対照として20
ミクロンの緻密フィルムを生じた。 実施例2 ポリマー溶液を実施例1に従って作り、溶液がジメチル
ホルムアミド/アセトンの60/40重量%ブレンドを
含有するように5重量%に稀釈した。溶液を室温で7日
間放置した。熟成した溶液の粘度は35cpであった。こ
の時間後、1重量%ゾニルFSN(デュポン)フルオロ
サーファクタントを熟成した溶液に加えた(注:フルオ
ロサーファクタントはまた熟成前に加えることができ
る)。公称0.1ミクロン細孔を有する微孔質テフロン膜
〔デザリネーション・システムズ(Desalination Syste
ms Inc.)からのK−150)をポリマー溶液でウォッシ
ュコートした。ウォッシュコーティングが終った後直ち
にコーティングをホットエアガンで乾燥した。この方法
は厚さ3〜4ミクロンのポリ尿素/ウレタン緻密相を有
する複合膜を生じた。薄いコーティングは溶液中のポリ
マー濃度の低下により得ることができ、一方、厚いコー
ティングは高ポリマー濃度で得られる。
The invention will be better understood by reference to the following non-limiting examples, which are provided by way of illustration. Example 1 A solution containing a polyurea-urethane polymer is prepared as follows. Polyethylene adipate (MW = 2,000) 4.
56 g (0.002828 mol), 500 MW polyethylene adipate 2.66 g (0.00532 mol) and 4,4 '
-Diphenylmethane diisocyanate 3.81 g (0.01
52 mol), 250 ml with a stirrer and drying tube
Add to flask. The temperature is raised to 90 ° C. and kept under stirring for 2 hours to form the isocyanate terminated capped prepolymer. 20 g of dimethylformamide are added to this prepolymer and the mixture is stirred until clear. 1.5 g of 4,4'-diamino-diphenylmethane (0.
0076 mol) is dissolved in 10 g of dimethylformamide and then added as chain extender to the prepolymer solution. This mixture was then allowed to react for 20 minutes at room temperature (about 22 ° C). The viscosity of the solution was about 100 cp. Films were cast on glass using a 5 mil casting knife and then dried in an oven at 90 ° C for 2 hours. This method is used as a control for thin layer composites (TFC).
This produced a micron dense film. Example 2 A polymer solution was prepared according to Example 1 and diluted to 5 wt% so that the solution contained a 60/40 wt% blend of dimethylformamide / acetone. The solution was left at room temperature for 7 days. The viscosity of the aged solution was 35 cp. After this time, 1 wt% Zonyl FSN (DuPont) fluorosurfactant was added to the aged solution (note: fluorosurfactant can also be added before aging). Microporous Teflon membrane with nominal 0.1 micron pores [Desalination Systems
K-150) from MS Inc.) was washcoated with the polymer solution. Immediately after washcoating was completed, the coating was dried with a hot air gun. This method resulted in composite membranes with a 3-4 micron thick polyurea / urethane dense phase. Thin coatings can be obtained by reducing the polymer concentration in solution, while thick coatings are obtained at high polymer concentrations.

【0045】 表 1 (HCN フィード:52容量% arom,パーベーパレーション@140℃/5〜10 ミリバール,<5LV%イールド) 膜 実施例1 実施例2 型 緻密フィルム TFC コーティング厚さ(μ) 21 3 透過物品質 RI@20℃ 1.5004 1.5000 Arom, 容量%(1) 86.1 85.7 透過物流束,kg/m2-d 40.9 270.0 ───────────────────────────────── (1) FIA分析(蛍光標識分析,ASTM D131
9)を用いて特定HCNフィードに対して開発されたR
I相関に基づく芳香族化合物濃度 (Arom=807.99×RI−1126.24)。
Table 1 (HCN feed: 52 vol% arom, pervaporation @ 140 ° C / 5 to 10 mbar, <5 LV% yield) Membrane Example 1 Example 2 type dense film TFC coating thickness (μ) 21 3 Permeate quality RI @ 20 ℃ 1.5004 1.5000 Arom,% by volume (1) 86.1 85.7 Permeate flux, kg / m 2 -d 40.9 270.0 ───────────────────── ───────────── (1) FIA Analysis (Fluorescent Labeling Analysis, ASTM D131
R developed for specific HCN feeds using 9)
Aromatic compound concentration based on I correlation (Arom = 807.99 × RI-1126.24).

【0046】表1中のデータは緻密フィルムに比べて薄
層複合体の流束性能の6倍以上の増加を示す。明らかに
これは有意な改良を表わす。 実施例3 薄層複合体を実施例2中と同じ溶液から製造したが、し
かし溶液は単に3日間熟成した。溶液は単に3cpの粘度
を有した。
The data in Table 1 show a more than six-fold increase in the flux performance of the thin layer composite over the dense film. Clearly this represents a significant improvement. Example 3 A thin layer composite was prepared from the same solution as in Example 2, but the solution was only aged for 3 days. The solution had a viscosity of only 3 cp.

【0047】 表 2 (HCN フィード:52容量% arom,パーベーパレーション@140℃/5〜10 ミリバール,<5LV%イールド) ラン M−229R M−228 膜 実施例2 実施例3 型 TFC TFC 溶液熟成,日 7 3 コーティング厚さ(μ) 3 1 透過物品質 RI@20℃ 1.5000 1.4713 Arom, 容量%(1) 85.7 52.0 透過物流束,kg/m2-d 270.0 >2000 ───────────────────────────────── (1) FIA分析を用いて特定HCNフィードに対して開
発したRI相関に基づく芳香族化合物濃度 (Arom=807.99×RI−1126.24)。
Table 2 (HCN feed: 52 vol% arom, pervaporation @ 140 ° C / 5-10 mbar, <5 LV% yield) Run M-229R M-228 Membrane Example 2 Example 3 Type TFC TFC Solution Aged , Day 7 3 Coating thickness (μ) 3 1 Permeate quality RI @ 20 ℃ 1.5000 1.4713 Arom, Volume% (1) 85.7 52.0 Permeate flux, kg / m 2 -d 270.0> 2000 ──────── ────────────────────────── (1) Aromatic Compound Concentration Based on RI Correlation Developed for Specific HCN Feed Using FIA Analysis (Arom = 807.99 x RI-1126.24).

【0048】表2中のデータは明らかに溶液の熟成が膜
性能を改良することを示す。 実施例4 薄層複合体を実施例2におけるように製造したが、しか
しナイロン微孔質支持体(0.1ミクロン)をウォッシュ
コートした(同一熟成溶液)。 表 3 (HCN フィード:52容量% arom,パーベーパレーション@140℃/5〜10 ミリバール,<5LV%イールド) ラン M−229R M−228 膜 実施例2 実施例4 型 TFC TFC 支持体 0.1 μテフロン 0.1 μナイロン 透過物品質 RI@20℃ 1.5000 1.4953 Arom, 容量%(1) 85.7 81.8 透過物流束,kg/m2-d 270.0 87.0 ─────────────────────────────────── (1) FIA分析を用いて特定HCNフィードに対して開
発したRI相関に基づく芳香族化合物濃度 (Arom=807.99×RI−1126.24)。
The data in Table 2 clearly show that aging of the solution improves membrane performance. Example 4 A thin layer composite was prepared as in Example 2 but washcoated with a nylon microporous support (0.1 micron) (same aged solution). Table 3 (HCN feed: 52 vol% arom, pervaporation @ 140 ° C / 5-10 mbar, <5 LV% yield) Run M-229R M-228 Membrane Example 2 Example 4 Type TFC TFC support 0.1 μ Teflon 0.1 μNylon Permeate quality RI @ 20 ℃ 1.5000 1.4953 Arom, volume% (1) 85.7 81.8 Permeate flux, kg / m 2 -d 270.0 87.0 ────────────────── ────────────────── (1) Aromatic compound concentration based on RI correlation (Arom = 807.99 × RI-1126.24) developed for a specific HCN feed using FIA analysis. ).

【0049】表3中のデータは明らかに高表面張力親水
性支持体例えばナイロンの使用が低流束膜を生ずること
を示す。ポリマー溶液はナイロン中へ浸透した。 実施例5 溶液を実施例2におけるように調製したが、しかしポリ
マー溶媒はDMF/アセトンの60/40ブレンドの代
りに100%ジメチルホルムアミド(DMF)であっ
た。この溶液は1重量%ゾニルFSN(デュポン)フル
オロサーファクタントを用いたけれども、0.1ミクロン
テフロン支持体をコートせず、不完全な膜層が得られ
た。溶液の不十分な被覆性の結果、これらの膜は高流束
及び芳香族化合物/飽和化合物非分離を示した。 実施例6 ポリ尿素−ウレタンポリマーを含む溶液を次のように調
製する。ポリエチレンアジペート(MW=2000)1
0.6g(0.00532モル)、500MWポリエチレン
アジペート2.66g(0.00532モル)及び4,4−
ジフェニルメタンジイソシアナート5.33g(0.212
8モル)を、かくはん機及び乾燥管を備えた250mlフ
ラスコに加える。温度を90℃に上げ、かくはん下に2
時間保持してイソシアナート末端キャップドプレポリマ
ーを生成させる。ジメチルホルムアミド20gをこのプ
レポリマーに加え、混合物を透明になるまでかくはんし
る。4,4′−ジアミノ−ジフェニルメタン4.2g(0.
02128モル)をジメチルホルムアミド2g中に溶解
し、次いで連鎖延長剤としてプレポリマー溶液に加え
る。この混合物を次いで室温(約20℃)で20分間反
応させる。次いでポリマー溶液をジメチルホルムアミド
で10重量%に稀釈する。溶液の粘度は約75cpであ
る。1重量%のゾニルFSNフルオロサーファクタント
(デュポン)を加え、次いで溶液を0.1ミクロンの多孔
性テフロン膜試料(デザリネーション・システムズから
のK−150)上にウォッシュコートする。所望範囲内
の粘度を有するけれども、この溶液はテフロンを十分に
濡らさず、その結果乾燥後に大きい割れ目がポリマーコ
ーティング中に存在する。 実施例7 ポリマー溶液を実施例1におけるように調製し、次いで
50/50ジメチルホルムアミド/アセトン溶媒混合物
中の10重量%に稀釈する。溶液の粘度は約75cpであ
った。この溶液を用いて0.1ミクロンの多孔性テフロン
をウォッシュコートした。初めに溶液はテフロンを濡ら
したが、しかしアセトンが蒸発すると残留溶液は表面上
で玉になり、不連続ポリマー層を生じた。 実施例8 1重量%のゾニルFSNフルオロサーファクタント(デ
ュポン)を実施例7におけるように調製した溶液に加え
た。この溶液を用いて0.1ミクロンの多孔性テフロンを
コートした。溶液はテフロンを濡らし、乾燥後連続緻密
層を生じた。粘度はすでに約75cpであったので熟成が
必要でなかった。乾燥後のコーティング厚さは7μであ
った。
The data in Table 3 clearly show that the use of a high surface tension hydrophilic support such as nylon produces a low flux membrane. The polymer solution penetrated into nylon. Example 5 A solution was prepared as in Example 2, but the polymer solvent was 100% dimethylformamide (DMF) instead of the DMF / acetone 60/40 blend. This solution used 1 wt% Zonyl FSN (DuPont) fluorosurfactant but did not coat the 0.1 micron Teflon support, resulting in an incomplete membrane layer. As a result of poor coverage of the solutions, these membranes showed high flux and aromatic / saturated non-separation. Example 6 A solution containing a polyurea-urethane polymer is prepared as follows. Polyethylene adipate (MW = 2000) 1
0.6 g (0.00532 mol), 500 MW polyethylene adipate 2.66 g (0.00532 mol) and 4,4-
Diphenyl methane diisocyanate 5.33 g (0.212
8 mol) is added to a 250 ml flask equipped with a stirrer and drying tube. Raise the temperature to 90 ° C and stir 2 below
Hold for time to form isocyanate end-capped prepolymer. 20 g of dimethylformamide are added to this prepolymer and the mixture is stirred until clear. 4.2 g of 4,4'-diamino-diphenylmethane (0.
(02128 mol) is dissolved in 2 g of dimethylformamide and then added as chain extender to the prepolymer solution. The mixture is then allowed to react for 20 minutes at room temperature (about 20 ° C). The polymer solution is then diluted with dimethylformamide to 10% by weight. The viscosity of the solution is about 75 cp. 1% by weight of Zonyl FSN fluorosurfactant (DuPont) is added and the solution is washcoated onto a 0.1 micron porous Teflon membrane sample (K-150 from Desalination Systems). Although having a viscosity in the desired range, this solution does not wet the Teflon well so that after drying large cracks are present in the polymer coating. Example 7 A polymer solution is prepared as in Example 1 and then diluted to 10% by weight in a 50/50 dimethylformamide / acetone solvent mixture. The viscosity of the solution was about 75 cp. This solution was used to washcoat 0.1 micron porous Teflon. The solution initially wets the Teflon, but as the acetone evaporates, the residual solution beaded on the surface, producing a discontinuous polymer layer. Example 8 1% by weight of Zonyl FSN fluorosurfactant (DuPont) was added to a solution prepared as in Example 7. This solution was used to coat 0.1 micron porous Teflon. The solution wets the Teflon and after drying produced a continuous dense layer. No aging was necessary as the viscosity was already about 75 cp. The coating thickness after drying was 7μ.

【0050】表4中に示されるように、連続緻密層が分
離の達成に必要であった(すなわち実施例8の膜)。表
4は連続緻密層をジメチルホルムアミド/アセトン溶媒
混合物及びゾニルFSNフルオロサーファクタント中の
ポリマー溶液で形成できることを示す。これらの実施例
は実施例3と組合わせて、ポリマー溶液が前記範囲中の
粘度を有しなければならないこと、並びに、さらに薄い
連続緻密分離バリヤーを得るために低表面張力溶媒例え
ばアセトン及びフルオロサーファクタント例えばゾニル
FSNを必要とすることを示す。
As shown in Table 4, a continuous dense layer was required to achieve separation (ie the membrane of Example 8). Table 4 shows that a continuous dense layer can be formed with a polymer solution in dimethylformamide / acetone solvent mixture and Zonyl FSN fluorosurfactant. These examples are combined with Example 3 to ensure that the polymer solution must have a viscosity within the above range, and that low surface tension solvents such as acetone and fluorosurfactants are used to obtain a thinner continuous dense separation barrier. For example, it indicates that Zonyl FSN is required.

【0051】 表 4 湿潤に対する溶媒混合物及びフルオロサーファクタントの効果 (モデルフィード;50%芳香族化合物,パーストラクション@80℃, <5LV%イールド) 膜 6 7 8 溶媒 DMF DMF/アセトン DMF/アセトン ゾニルFSN, 重量% 1 0 1 コーティング完全性 不連続 不連続 連続 透過物 芳香族化合物 50 50 86 ─────────────────────────────────── Table 4 Effect of solvent mixture and fluorosurfactant on wetting (model feed; 50% aromatics, perstraction @ 80 ° C, <5LV% yield) Membrane 6 7 8 solvent DMF DMF / acetone DMF / acetone zonyl FSN, weight % 10 1 Coating integrity Discontinuous Discontinuous Continuous permeate Aromatic compound 50 50 86 ─────────────────────────────── ─────

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 バーンド アルフレツド ケーニツツアー カナダ オンタリオ エヌ7エス 4ビー 3 クリアウオーター アスコツト サー クル 1368   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Burned Alfresz Koenitz Tour             Canada Ontario N 7S 4B             3 Clearwater Ascott Sir             Curu 1368

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 湿潤性溶液が疎水性微孔質支持体の表面
を濡らすがしかし細孔中浸透せず、20℃において5〜
100cpの範囲内の粘度を有し、溶媒溶液中のポリマー
は溶媒中に10%又はそれ未満のポリマーを含み、前記
溶媒が20℃において35ダイン/cm未満の表面張力を
有する低表面張力溶媒と25℃において3(cal/cc)1/2
未満の高極性溶解パラメーターを有する高溶解力溶媒と
の10/90〜90/10の低表面張力溶媒/高溶解力
溶媒比における混合物を含み、さらに界面活性剤を含む
溶媒中のポリマーの湿潤性溶液で疎水性支持体をウォッ
シュコーティングし、過剰の溶液を排液し、溶液を蒸発
させることにより、微孔質疎水性支持体裏材上に厚さ約
0.1〜10μの薄い緻密な選択性ポリマーフィルムを含
む薄膜複合(TFC)膜を製造する方法。
1. A wetting solution wets the surface of a hydrophobic microporous support but does not penetrate into the pores, at 5 ° C at 5 ° C.
A low surface tension solvent having a viscosity in the range of 100 cp, wherein the polymer in the solvent solution comprises 10% or less polymer in the solvent, said solvent having a surface tension of less than 35 dynes / cm at 20 ° C .; 3 (cal / cc) 1/2 at 25 ℃
Wettability of the polymer in a solvent comprising a mixture in a low surface tension solvent / high solvent solvent ratio of 10/90 to 90/10 with a high solvent solvent having a high polar solubility parameter of less than and further comprising a surfactant. The solution is washcoated onto the hydrophobic support, the excess solution is drained, and the solution is allowed to evaporate, resulting in a thickness of approximately approx.
A method of manufacturing a thin film composite (TFC) membrane comprising a thin dense selective polymer film of 0.1-10 μm.
【請求項2】 薄い緻密な選択性ポリマーフィルムが0.
5〜5.0μの厚さである、請求項1に記載の方法。
2. A thin, dense, selective polymer film of 0.
The method according to claim 1, which has a thickness of 5 to 5.0 μ.
【請求項3】 さらに、ポリマー溶液をウォッシュコー
トとして疎水性支持体に適用する前に少くとも1日の期
間の間ポリマー溶液を熟成する段階を含む、請求項1又
は2に記載の方法。
3. The method according to claim 1 or 2, further comprising the step of aging the polymer solution for at least a period of one day before applying the polymer solution as a washcoat to the hydrophobic support.
【請求項4】 低表面張力/高溶解力溶媒比が20/8
0〜80/20の範囲内にある、請求項1,2又は3に
記載の方法。
4. A low surface tension / high solvent power solvent ratio of 20/8.
The method according to claim 1, 2 or 3, which is in the range of 0 to 80/20.
【請求項5】 疎水性支持体がテフロン又はポリプロピ
レンである、請求項1,2,3又は4に記載の方法。
5. The method according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein the hydrophobic support is Teflon or polypropylene.
【請求項6】 界面活性剤がクロチルアルコール又はフ
ルオロサーファクタントである、請求項1,2,3,4
又は5に記載の方法。
6. The surface active agent is crotyl alcohol or fluorosurfactant, 1, 2, 3, 4.
Or the method according to 5.
【請求項7】 ポリマー溶液中のポリマーがポリ尿素/
ウレタン、ポリウレタン又はポリウレタンイミドであ
る、請求項1,2,3,4,5又は6に記載の方法。
7. The polymer in the polymer solution is polyurea /
The method according to claim 1, 2, 3, 4, 5 or 6, which is urethane, polyurethane or polyurethane imide.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2006038409A1 (en) * 2004-10-01 2006-04-13 Nitto Denko Corporation Process for producing semipermeable composite membrane
KR100792056B1 (en) * 2004-01-08 2008-01-04 히다치 가세고교 가부시끼가이샤 Polyurethane imido resin, adhesive composition and adhesive composition for connecting circuits
US8851297B2 (en) 2006-10-10 2014-10-07 Nitto Denko Corporation Composite semipermeable membrane and process for producing the same

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