JPH0698284B2 - Porous hollow fiber composite membrane and method for producing the same - Google Patents

Porous hollow fiber composite membrane and method for producing the same

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JPH0698284B2
JPH0698284B2 JP61128909A JP12890986A JPH0698284B2 JP H0698284 B2 JPH0698284 B2 JP H0698284B2 JP 61128909 A JP61128909 A JP 61128909A JP 12890986 A JP12890986 A JP 12890986A JP H0698284 B2 JPH0698284 B2 JP H0698284B2
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hollow fiber
porous hollow
fiber composite
composite membrane
membrane
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晃一 沖田
新一 豊岡
茂 浅古
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Description

【発明の詳細な説明】 (発明の目的) 本発明は多孔性中空糸複合膜及びその製造方法に関し、
さらに詳しくはポリエーテルスルホンからなる多孔性中
空糸支持体膜の表面にプラズマ重合膜が堆積されプラズ
マ重合膜には、シランカツプリング剤もしくはシリコン
プライマーが含浸もしくは被覆されている多孔性中空糸
複合膜及びその製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a porous hollow fiber composite membrane and a method for producing the same,
More specifically, a porous hollow fiber composite membrane in which a plasma polymerized membrane is deposited on the surface of a porous hollow fiber support membrane made of polyethersulfone and the plasma polymerized membrane is impregnated or coated with a silane coupling agent or a silicon primer. And a manufacturing method thereof.

近年、工業‐医療分野に用いられる機能性膜材料のイー
ズが増々高まりを見せ、研究開発が盛んに行なわれてい
る。例えば、工業分野においては海水の淡水化、純水の
製造、ウラン濃縮、食品の精製‐濃縮、油水分離、ヘリ
ウム濃縮回収、酸素富化、メタン‐炭酸ガスの分離等を
目的としたUF、RO膜やガス分離膜の開発が行なわれ、医
療分野においては人工腎臓、人工肺、血液、血漿分離
膜、薬剤局所投与用カプセル膜、人工血管、抗血栓性カ
テーテル等の開発が行なわれている。これらは一部実用
化されてはいるものの、必ずしも満足な特性が得られて
いるわけではない。
In recent years, the ease of functional membrane materials used in the industrial-medical field has been increasing, and research and development have been actively conducted. For example, in the industrial field, UF, RO for desalination of seawater, production of pure water, uranium enrichment, food purification-concentration, oil-water separation, helium enrichment recovery, oxygen enrichment, methane-carbon dioxide separation, etc. Membranes and gas separation membranes have been developed, and in the medical field, artificial kidneys, artificial lungs, blood, plasma separation membranes, capsule membranes for local administration of drugs, artificial blood vessels, antithrombotic catheters, etc. have been developed. Although some of these have been put to practical use, satisfactory characteristics have not necessarily been obtained.

これまで膜分離用途に用いられてきたものは、代表的に
は酢酸セルロース、エチルセルロースなどのセルロース
系多孔性膜、ポリスルホン等のエンジニアリングプラス
チツクの多孔性膜、アミド系やイミド系の多孔性膜、ポ
リプロピレン多孔性膜、四弗化エチレン等のフツソ系多
孔性膜等を上げることができる。
Those which have been used for membrane separation until now are typically cellulose-based porous membranes such as cellulose acetate and ethyl cellulose, engineering plastics porous membranes such as polysulfone, amide-based and imide-based porous membranes, and polypropylene. A porous film, a fluorine-based porous film such as ethylene tetrafluoride, or the like can be used.

このうち、エチルセルロースは、他の素材群に比べて高
い酸素透過性を示すこと、酸素/窒素の選択透過性が比
較的大きいことなどから酸素富化膜素材として用いられ
ている。
Of these, ethyl cellulose is used as an oxygen-enriched membrane material because it has a higher oxygen permeability than other material groups and has a relatively high oxygen / nitrogen selective permeability.

又、再生セルロースやポリプロピレン多孔性膜が人工腎
臓に利用され、有機溶剤の過など、耐溶剤性の要求さ
れる用途には四弗化エチレン樹脂多孔性膜などが好適に
用いられている。一方、ポリスルホンやポリイミドは、
ガスの透過性は比較的小さいものの、水素と一酸化炭素
の選択透過性に優れていることから水素分離やヘリウム
の濃縮回収用膜素材として用いられている。
In addition, regenerated cellulose and polypropylene porous membranes are used for artificial kidneys, and tetrafluoroethylene resin porous membranes are preferably used for applications requiring solvent resistance such as excess of organic solvent. On the other hand, polysulfone and polyimide are
Although it has relatively low gas permeability, it is used as a membrane material for hydrogen separation and helium concentration and recovery because it has excellent selective permeability for hydrogen and carbon monoxide.

複合膜の中では、特開昭53−86684.USP4,230,463におけ
るポリスルホン中空糸の複合膜化が選択性、透過性共に
良好なものが得られ、実用的である。
Among the composite membranes, it is practical to use polysulfone hollow fibers as disclosed in JP-A-53-86684.USP 4,230,463 to obtain a composite membrane having good selectivity and permeability.

このように素材のガス透過特性、耐溶剤性、機械的特
性、加工性などの特徴によつて様々な応用がなされてき
ている。
As described above, various applications have been made depending on the characteristics such as gas permeability, solvent resistance, mechanical characteristics, and processability of the material.

しかしながらこれらのタイプの複合膜の限界は、支持体
の素材自体の選択透過性を上回る特性が得られないこと
にある。
However, the limitation of these types of composite membranes is that they do not provide properties that exceed the permselectivity of the support material itself.

本発明者らは、このような従来技術の問題点を鋭意検討
した結果、PESをアミド系溶媒に高温に加熱しながら強
制的に溶解せしめ、その温度を維持したまま凝固浴中に
中空糸状に押出して凝固、溶媒抽出することにより、ガ
スの透過性、選択透過性にすぐれ、しかも耐溶剤性、耐
熱性、機械的な強度も良好な多孔性中空糸膜が簡便な工
程で得られ、さらにはこうして得られた中空糸膜の表面
にプラズマ重合膜を極薄層に堆積させることにより、透
過性を大きく損ねることなく選択透過性を飛躍的に向上
させうることを見い出した。またさらに、プラズマ重合
膜にシランカツプリング剤もしくはシリコンプライマー
を含浸もしくは被覆させることによつて、より安定な選
択透過性を得られるばかりでなく、選択透過性の向上も
達成しうることを見出した。また、多孔性中空糸支持体
膜とプラズマ重合膜の間にシランカツプリング剤もしく
はシリコンプライマーを積層することによつて、耐剥離
強度が向上し、実用上耐久性のすぐれた複合膜となるこ
とを見い出し本発明に到った。
The present inventors diligently studied such problems of the prior art, and forcibly dissolve PES in an amide-based solvent while heating it at a high temperature, and form a hollow fiber in a coagulation bath while maintaining the temperature. By extrusion, coagulation, and solvent extraction, a porous hollow fiber membrane having excellent gas permeability, selective permeability, solvent resistance, heat resistance, and good mechanical strength can be obtained in a simple process. Have found that by depositing a plasma-polymerized membrane as an ultrathin layer on the surface of the hollow fiber membrane thus obtained, the selective permeability can be dramatically improved without significantly impairing the permeability. Furthermore, it was found that not only more stable selective permeability can be obtained but also improvement in selective permeability can be achieved by impregnating or coating the plasma-polymerized film with a silane coupling agent or a silicon primer. . In addition, by laminating a silane coupling agent or a silicon primer between the porous hollow fiber support membrane and the plasma polymerized membrane, the peel strength is improved, and a composite membrane with excellent practical durability is obtained. They have found the present invention.

(発明の構成) 本発明で用いるPESは、構造式; で示される繰り返し単位を有する。(Structure of Invention) PES used in the present invention has a structural formula; It has a repeating unit represented by.

PESの溶媒としては、Nメチル2ピロリドン、ジメチル
ホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホ
キシド、1−ホルミルピリジン、1−アセチルピリジン
等が上げられこれら単独もしくはその混合物を用いるこ
とができるが、好ましくはアミド系溶媒が選ばれる。特
に好ましくはジメチルホルムアミドが選ばれる。
As the solvent for PES, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, 1-formylpyridine, 1-acetylpyridine and the like can be used, and these can be used alone or in a mixture thereof, but preferably an amide solvent Is selected. Dimethylformamide is particularly preferably selected.

本発明の特徴の1つはPESが、多孔性中空糸膜に成形さ
れていることにあり、さらにはその中空糸の外表面、内
表面のいずれか一方もしくは両方が緻密な表面で、肉厚
部分に各表面に連続したスポンジ上の空孔や中空糸のほ
ぼ半径方向に配向した指状ないしボイド状の空孔を有す
ることにある。このような構造を任意に形成させるため
には、アミド系溶媒を用いるのが好適となる。溶液濃度
は30〜60重量%特に40〜50重量%が好ましい。溶液を得
る際には常温以上に加熱しながら溶解することが必要で
あるが、この時、PESや溶媒の分解、反応が起らない範
囲で行うよう注意しなければならない。一般に100℃前
後が適当であるが、特に限定されるものではない。
One of the features of the present invention is that PES is formed into a porous hollow fiber membrane, and further, one or both of the outer surface and the inner surface of the hollow fiber is a dense surface, and the wall thickness is The part has pores on the sponge continuous to each surface, and finger-shaped or void-shaped pores oriented substantially in the radial direction of the hollow fiber. In order to arbitrarily form such a structure, it is preferable to use an amide solvent. The solution concentration is preferably 30 to 60% by weight, particularly 40 to 50% by weight. When obtaining a solution, it is necessary to dissolve it while heating it to room temperature or higher. At this time, care must be taken so that PES and the solvent are not decomposed and the reaction does not occur. Generally, about 100 ° C. is suitable, but it is not particularly limited.

このようにして得られた溶液は二重管ノズルの外管から
凝固浴中に押出されるが、その際溶液の温度は、溶媒の
沸点以下の温度に維持しなければならない。沸点以上に
なると溶媒の突沸が起こり、膜構造の制御が困難とな
る。しかしながら溶媒の沸点以下の温度範囲内で溶液温
度を制御することにより、緻密な表面の厚み、空孔率、
空孔の形状、中空糸膜強度等を制御することが可能であ
る。
The solution thus obtained is extruded from the outer tube of the double-tube nozzle into the coagulation bath, the temperature of the solution having to be kept below the boiling point of the solvent. When the temperature exceeds the boiling point, bumping of the solvent occurs and it becomes difficult to control the film structure. However, by controlling the solution temperature within the temperature range not higher than the boiling point of the solvent, the dense surface thickness, porosity,
It is possible to control the shape of the pores, the strength of the hollow fiber membrane, and the like.

二重管ノズルの内管からは、多孔性中空糸の中空を形成
させたり、内表面の状態を制御するために芯液を流出さ
せる。二重管ノズルは凝固浴中に浸漬されていてもよ
く、又凝固浴の液面の上方でもよいが、液面の上方に位
置する場合、チムニー等を用いて溶媒の蒸発量をおさえ
たり、チムニー内を吸気して蒸発を促すなどの方法によ
り中空糸外表面の状態を制御することができる。
From the inner tube of the double tube nozzle, the core liquid is allowed to flow out in order to form the hollow of the porous hollow fiber or to control the state of the inner surface. The double-tube nozzle may be immersed in the coagulation bath, or may be above the liquid surface of the coagulation bath, but when it is located above the liquid surface, a chimney or the like may be used to suppress the evaporation amount of the solvent. The state of the outer surface of the hollow fiber can be controlled by, for example, inhaling the chimney to promote evaporation.

凝固剤には溶媒と混和可能な非溶媒が用いられる。アミ
ド系溶媒を用いる場合は、水やアルコール類及びその混
合物が用いられる。凝固剤の種類や温度、組成などを変
化させることにより、多孔性中空糸膜の緻密な表面の厚
み、空孔率、空孔の形状、中空糸膜強度等を制御するこ
とができる。また凝固剤に溶媒や無機塩類を加えること
によつても膜の構造‐物性制御が可能である。
A non-solvent miscible with the solvent is used as the coagulant. When using an amide-based solvent, water, alcohols and mixtures thereof are used. By changing the type, temperature, composition, etc. of the coagulant, the thickness of the dense surface of the porous hollow fiber membrane, the porosity, the shape of the pores, the strength of the hollow fiber membrane, etc. can be controlled. Further, the structure-physical properties of the film can be controlled by adding a solvent or an inorganic salt to the coagulant.

芯液も凝固浴と同様の観点から選択される。The core liquid is also selected from the same viewpoint as the coagulation bath.

凝固した中空糸は、さらに水洗することによつて溶媒が
抽出され膜構造が固定される。この時、熱水処理を行な
うことにより溶媒の抽出を促進させたり、膜構造や特性
を安定化させることができる。
The solidified hollow fiber is further washed with water to extract the solvent and fix the membrane structure. At this time, the hot water treatment can accelerate the extraction of the solvent and stabilize the membrane structure and characteristics.

溶媒抽出が完了した中空糸はさらに熱風や金属ロール等
を熱媒体として乾燥‐熱処理される。乾燥温度は溶媒抽
出後に中空糸内部に含有されている非溶媒の沸点以下が
好ましい。熱処理はPESの熱変形温度以下で行なわれ
る。
The hollow fiber that has been subjected to solvent extraction is further dried and heat-treated using hot air or a metal roll as a heat medium. The drying temperature is preferably not higher than the boiling point of the non-solvent contained in the hollow fiber after solvent extraction. The heat treatment is performed below the heat distortion temperature of PES.

乾燥‐熱処理を行なう前に中空糸内部に含有されている
非溶媒を、他の非溶媒に置換しておくことにより、乾燥
‐熱処理時の中空糸の収縮率を変化させ、その結果膜特
性を制御することも可能である。
By replacing the non-solvent contained in the hollow fiber with another non-solvent before performing the dry-heat treatment, the shrinkage rate of the hollow fiber during the dry-heat treatment is changed, and as a result, the membrane properties are improved. It is also possible to control.

プラズマ重合に用いる重合性モノマーとしては、例え
ば、メタン、エタン、プロパン、エチレン、プロピレ
ン、ベンゼン、トルエン、スチレン、ナフタレン等の炭
化水素化合物、アリルアミン、アクリロニトリル、アニ
リン、ピリジン、Nメチル2ピロリドン、Nビニルピロ
リドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド
等の含窒素有機化合物、テトラフルオロエチレン、ヘキ
サフルオロプロピレン等の含弗素有機化合物、チオフエ
ン、二硫化炭素等の硫化物、トリメチルビニルシラン、
ジメチルジクロロシラン、テトラメチルジシラザン、テ
トラメチルジシロキサン等の有機シリコン化合物等をあ
げることができる。重合性モノマーは多孔性中空糸複合
膜の用途により適宜選択される。例えば親水性を要求さ
れる用途に用いる場合は含窒素有機化合物のような極性
のモノマーが好適であるし、ガス分離用途には有機シリ
コン化合物が好ましく用いられる。有機シリコン化合物
としては、テトラメチルシラン、ジメチルジクロロシラ
ン等のメチルシラン化合物、ジメチルジメトキシシラ
ン、ジメチルジエトキシシラン等のアルコキシシラン化
合物、テトラメチルジシロキサン等のシロキサン化合
物、ビス(ジメチルアミノ)メチルビニルシラン、メチ
ルトリス(ジメチルアミノ)シラン、ビス(ジメチルア
ミノ)ジメチルシラン、ビス(ジメチルアミノ)メチル
シラン、ビス(エチルアミノ)ジメチルシラン、トリメ
チルシリルジメチルアミン等のアミノシラン化合物、ヘ
キサメチルジシラザン1,1,3,3−テトラメチルジシラザ
ン、1,1,3,3,5,5−ヘキサメチルシクロトリシラザン等
のシラザン、トリメチルシリルイソシアネート、ジメチ
ルシリルジイソシアネート、ビニルメチルシリルジイソ
シアネート、等のシリルイソシアネート化合物、トリメ
チルビニルシラン、ジメチルジビニルシラン、メチルト
リビニルシラン、テトラビニルシラン、ジメチルビニル
クロロシラン、アリールトリメチルシラン、エチニール
トリメチルシラン、ジメチルフエニルビニルシラン等の
少なくとも1個の不飽和結合を有する有機シラン化合物
をあげることができる。これらの有機シリコン化合物の
うち、少なくとも1個の不飽和結合を有する有機シラン
化合物は、プラズマ雰囲気で容易に活性化し、高度な架
橋‐分岐構造をもつたプラズマ重合膜を形成しやすいた
め特に好ましく用いられる。中でもメチルトリビニルシ
ラン、エチニールトリメチルシランは特に好ましく用い
られる。
Examples of the polymerizable monomer used for plasma polymerization include hydrocarbon compounds such as methane, ethane, propane, ethylene, propylene, benzene, toluene, styrene, and naphthalene, allylamine, acrylonitrile, aniline, pyridine, N-methyl-2-pyrrolidone, and N-vinyl. Pyrrolidone, dimethylformamide, nitrogen-containing organic compounds such as dimethylacetamide, fluorine-containing organic compounds such as tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene, thiophene, sulfides such as carbon disulfide, trimethylvinylsilane,
Examples thereof include organic silicon compounds such as dimethyldichlorosilane, tetramethyldisilazane and tetramethyldisiloxane. The polymerizable monomer is appropriately selected depending on the application of the porous hollow fiber composite membrane. For example, a polar monomer such as a nitrogen-containing organic compound is suitable when used for applications requiring hydrophilicity, and an organic silicon compound is preferably used for gas separation applications. Examples of the organosilicon compound include methylsilane compounds such as tetramethylsilane and dimethyldichlorosilane, alkoxysilane compounds such as dimethyldimethoxysilane and dimethyldiethoxysilane, siloxane compounds such as tetramethyldisiloxane, bis (dimethylamino) methylvinylsilane, and methyltris. Aminosilane compounds such as (dimethylamino) silane, bis (dimethylamino) dimethylsilane, bis (dimethylamino) methylsilane, bis (ethylamino) dimethylsilane, and trimethylsilyldimethylamine, hexamethyldisilazane 1,1,3,3-tetra Methyldisilazane, silazanes such as 1,1,3,3,5,5-hexamethylcyclotrisilazane, trimethylsilyl isocyanate, dimethylsilyl diisocyanate, vinylmethylsilyl diisocyanate Organic silane having at least one unsaturated bond such as silyl isocyanate compound, trimethylvinylsilane, dimethyldivinylsilane, methyltrivinylsilane, tetravinylsilane, dimethylvinylchlorosilane, aryltrimethylsilane, ethynyltrimethylsilane, dimethylphenylvinylsilane, etc. A compound can be mentioned. Among these organic silicon compounds, an organic silane compound having at least one unsaturated bond is particularly preferably used because it is easily activated in a plasma atmosphere and easily forms a plasma polymerized film having a high degree of cross-linking / branching structure. To be Among them, methyltrivinylsilane and ethynyltrimethylsilane are particularly preferably used.

プラズマ重合膜の膜厚も複合膜の用途により異なるが一
般的に10μ以下、ないし1μ以下が好ましい。10μ以上
とすることも可能ではあるが、堆積厚みを厚くするとプ
ラズマ重合膜内部に発生する応力のために亀裂を生じ、
さらには支持体から剥離することもあるため、安定性に
欠けることになる。複合膜をガス分離や逆浸透等の用途
に用いる場合は欠陥、ピンホール等を生じない範囲でで
きる限り薄くすることが好ましく、通常1μ以下さらに
は0.3μ以下が好適となる。
The thickness of the plasma-polymerized film also varies depending on the use of the composite film, but is generally preferably 10 μm or less or 1 μm or less. It is possible to make it 10 μm or more, but if the deposition thickness is increased, cracks are generated due to the stress generated inside the plasma polymerized film,
Further, it may be peeled off from the support, resulting in lack of stability. When the composite membrane is used for gas separation or reverse osmosis, it is preferable to make it as thin as possible without causing defects and pinholes, and usually 1 μm or less, more preferably 0.3 μm or less.

プラズマ重合は、ラジオ波、マイクロ波、あるいは直流
によるグロー放電を起こさせ、ペルジヤー型あるいはチ
ユーブラー型の反応容器内部に重合性ガスを導入するこ
とにより行なわれる。具体的には多孔性中空糸支持体膜
を5torr以下、好ましくは2torr以下の減圧下にある反応
容器に導き、重合性モノマーは反応容器に送りながらグ
ロー放電を起こし、プラズマ重合膜を支持体膜上に堆積
させる。
Plasma polymerization is carried out by causing glow discharge by radio waves, microwaves, or direct current and introducing a polymerizable gas into the inside of a reaction vessel of a pierger type or a tube type. Specifically, the porous hollow fiber support membrane is guided to a reaction vessel under a reduced pressure of 5 torr or less, preferably 2 torr or less, and the polymerizable monomer causes glow discharge while being sent to the reaction vessel, and the plasma-polymerized membrane is a support membrane. Deposit on top.

重合性モノマーは1種でもよいが、2種以上のモノマー
を混合するかあるいは2種以上のモノマーを順次導入し
たり、複数の反応容器を用いて、各容器毎に別のモノマ
ーを導入するなどして、混合もしくは共重合性のあるい
は多層のプラズマ重合膜を積層することもできる。ま
た、モノマーと共にHe,Ar等の不活性ガスや、H2,N2,O2,
CO等の非重合性ガスをキヤリアガスあるいはモノマーの
希釈ガスとして使用してもよい。
The polymerizable monomer may be one kind, but two or more kinds of monomers are mixed or two or more kinds of monomers are sequentially introduced, or a plurality of reaction vessels are used, and another monomer is introduced into each vessel. Then, a mixed or copolymerizable or multilayer plasma polymerized film can be laminated. Also, together with the monomer, an inert gas such as He or Ar, H 2 , N 2 , O 2 ,
A non-polymerizable gas such as CO may be used as a carrier gas or a monomer dilution gas.

グロー放電の条件は、使用するモノマー、装置や電極の
形状等により変える必要があるが、一般に放電出力は5
〜500W、放電時間は10秒〜3600秒の間で行なわれる。他
の条件が同じであれば、プラズマ重合膜の厚みは放電時
間にほぼ比較する。放電出力が低すぎると生成する重合
体は低分子量化し、膜形成が困難になる。逆に高すぎて
も、支持体や堆積物がエツチング作用や発熱作用により
損傷を受け好ましくない。
The glow discharge conditions need to be changed depending on the monomer used, the shape of the device and the electrode, etc., but the discharge output is generally 5
~ 500W, discharge time is 10 seconds ~ 3600 seconds. If the other conditions are the same, the thickness of the plasma polymerized film is almost compared with the discharge time. If the discharge output is too low, the polymer produced will have a low molecular weight, making film formation difficult. On the other hand, if it is too high, the support and the deposits are undesirably damaged by the etching action and the heat generation action.

このような極端な例に限らず、プラズマ重合において
は、支持体は少なからずプラズマによる損傷を受け、分
解ガスを発生する。このような現象はプラズマ重合膜の
堆積速度や複合膜の特性に悪影響を及ぼすものと考えら
れる。
Not only in such an extreme example, but in plasma polymerization, the support is not a little damaged by plasma, and decomposed gas is generated. It is considered that such a phenomenon adversely affects the deposition rate of the plasma polymerized film and the characteristics of the composite film.

本発明で用いるPESは耐プラズマ性に極めて優れ、プラ
ズマ重合時の分解ガスの発生が少ないためプラズマ重合
膜の堆積速度が速い。従つて他の素材を支持体とするの
に比べてプラズマ重合の条件範囲を広くとることがで
き、重合性モノマーの選択範囲も広くなる。このことか
ら膜特性の制御範囲もより広範にわたり、本発明の特徴
の大きな要因の1つとなつている。
The PES used in the present invention is extremely excellent in plasma resistance, and the generation rate of decomposition gas during plasma polymerization is small, so that the deposition rate of the plasma polymerization film is high. Therefore, the range of conditions for plasma polymerization can be widened and the range of selection of the polymerizable monomer can be widened as compared with the case where another material is used as the support. From this fact, the control range of the film characteristics is broader, which is one of the major factors of the characteristics of the present invention.

シランカツプリング剤は、アルコキシ基、クロル基、ア
セトキシ基、アルキルアミノ基、プロペノキシ基などの
加水分解性を有する基と、ビニル基、エポキシ基、メタ
クリル基、アミノ基、メルカプト基などの有機官能基を
もつシラン化合物であり、多孔性中空糸支持体上に積層
することにより、プラズマ重合膜との界面の接着性を向
上させ、複合膜全体としての耐久性を向上させることが
できる。また、プラズマ重合膜に含浸もしくは被覆させ
ることにより、微小なクラツクや低架橋密度の部分に浸
入して、複合膜全体としての高い選択透過性を維持する
ことができる。
Silane coupling agents are hydrolyzable groups such as alkoxy groups, chloro groups, acetoxy groups, alkylamino groups and propenoxy groups, and organic functional groups such as vinyl groups, epoxy groups, methacryl groups, amino groups and mercapto groups. By being laminated on the porous hollow fiber support, it is possible to improve the adhesiveness at the interface with the plasma polymerized film and improve the durability of the composite film as a whole. Further, by impregnating or coating the plasma polymerized film, it is possible to penetrate into minute cracks and low cross-link density portions and maintain high selective permeability as the entire composite film.

また、シリコンプライマーは、これらシラン化合物の縮
合物などを主成分とし、シランカツプリング剤と同様な
効果を有する。更に、有機官能基としてアミノ基を含む
シランカツプリング剤やシリコンプライマーは、プラズ
マ重合膜との接着性により高い効果をもつ。具体的に
は、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−(β
−アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシ
ラン、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピル
メチルジメトキシシラン、あるいはこれらとエポキシシ
ランとの縮合物などを挙げることができる。シランカツ
プリング剤やシリコンプライマーの積層方法としては、
適当な溶媒を用いて希釈した溶液をデイツピングにより
塗布し、加熱硬化するのが一般的である。
Further, the silicon primer has a condensate of these silane compounds as a main component and has the same effect as a silane coupling agent. Furthermore, a silane coupling agent containing an amino group as an organic functional group and a silicon primer have a high effect due to their adhesiveness to the plasma polymerized film. Specifically, γ-aminopropyltriethoxysilane, N- (β
Examples thereof include -aminoethyl) -γ-aminopropyltrimethoxysilane, N- (β-aminoethyl) -γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, and condensates of these with epoxysilane. As a method for laminating a silane coupling agent or a silicon primer,
It is general to apply a solution diluted with an appropriate solvent by dipping and heat cure.

以下、実施例によつて本発明をさらに説明する。Hereinafter, the present invention will be further described with reference to examples.

実施例1. ICI社製PES Victrex 5200P 50重量部をジメチルホルム
アミド50重量部に約100℃に加熱しながら撹拌溶解さ
せ、均一な溶液を得た。この溶液の温度を維持したま
ま、120℃に加熱した二重管ノズルから中空状に押出
し、約15℃の水中で凝固させ、さらい水洗して抽出を完
了させ乾燥して多孔性中空糸支持体膜を得た。
Example 1. 50 parts by weight of PES Victrex 5200P manufactured by ICI was dissolved in 50 parts by weight of dimethylformamide while stirring at about 100 ° C. to obtain a uniform solution. While maintaining the temperature of this solution, it was extruded into a hollow shape from a double tube nozzle heated to 120 ° C, solidified in water at about 15 ° C, washed with water to complete the extraction, and dried to obtain a porous hollow fiber support. A film was obtained.

得られた支持体膜を、N−(β−アミノエチル)−γ−
アミノプロピルトリメトキシシラン10%、イソプロパノ
ール80%、水10%の均一な溶液に浸漬塗布し、120℃で
加熱乾燥させ、反応容器に導入し、容器内にメチルトリ
ビニルシランを送りながら出力20Wで約3分間プラズマ
重合を行ない、複合膜を得た。
The obtained support membrane was treated with N- (β-aminoethyl) -γ-
Aminopropyltrimethoxysilane 10%, isopropanol 80%, water 10% In a uniform solution, dip coating, heat dry at 120 ℃, introduce into the reaction vessel, while sending methyltrivinylsilane into the vessel, output about 20W Plasma polymerization was performed for 3 minutes to obtain a composite film.

さらに、シリコンプライマー(東芝シリコーン社製、ME
151)をt−ブタノール50%に希釈した溶液を含浸さ
せ、120℃で乾燥した。
In addition, a silicon primer (Made by Toshiba Silicone, ME
151) was impregnated with a solution obtained by diluting 50% of t-butanol and dried at 120 ° C.

支持体膜及び複合膜のガス透過特性を第1表に示す。The gas permeability characteristics of the support membrane and the composite membrane are shown in Table 1.

実施例2. 実施例1で製作した中空糸複合膜を360cmに切断し、200
本を束ねて内径19mmの圧力容器に装着し、モジユールで
のHe/N2混合ガスの透過特性を測定した。結果を第2表
に示す。
Example 2. The hollow fiber composite membrane prepared in Example 1 was cut into 360 cm and
The books were bundled and mounted in a pressure vessel having an inner diameter of 19 mm, and the permeation characteristics of the He / N 2 mixed gas in the module were measured. The results are shown in Table 2.

昇温、昇圧後も特性の劣化、膜構造の破壊は認められな
かつた。
After the temperature was raised and the pressure was increased, the deterioration of the characteristics and the destruction of the film structure were not observed.

(発明の効果) 本発明によれば、高いガス透過性、高選択透過性を有
し、耐熱性、耐溶剤性や機械的強度にも優れた多孔性中
空糸複合膜が得られる。また、多孔性中空糸支持体膜の
表面の孔径やプラズマ重合条件、シランカツプリング剤
の塗布条件等を変化させることにより、逆浸透膜や限外
過膜、血漿分離膜、人工肺、液体膜等への応用が可能
となる。
(Effect of the Invention) According to the present invention, a porous hollow fiber composite membrane having high gas permeability, high selective permeability, and excellent heat resistance, solvent resistance, and mechanical strength can be obtained. In addition, by changing the pore size of the surface of the porous hollow fiber support membrane, plasma polymerization conditions, application conditions of silane coupling agents, etc., reverse osmosis membrane, ultrapermeabilization membrane, plasma separation membrane, artificial lung, liquid membrane It is possible to apply it to etc.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浅古 茂 大阪府大阪市此花区島屋1丁目1番3号 住友電気工業株式会社大阪製作所内 (56)参考文献 特開 昭59−6904(JP,A) 特開 昭57−94304(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shigeru Asako 1-3-1 Shimaya, Konohana-ku, Osaka-shi, Osaka Sumitomo Electric Industries, Ltd. (56) Reference JP-A-59-6904 (JP, A) ) JP-A-57-94304 (JP, A)

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】主として、構造式; で示される繰り返し単位を有するポリエーテルスルホン
からなる多孔性中空糸支持体膜の外表面にプラズマ重合
膜が堆積され該プラズマ重合膜にシランカツプリング剤
もしくはシリコンプライマーが、含浸もしくは被覆され
ていることを特徴とする多孔性中空糸複合膜。
1. A structural formula; A plasma polymerized film is deposited on the outer surface of a porous hollow fiber support membrane made of polyether sulfone having a repeating unit represented by, and the plasma polymerized film is impregnated or coated with a silane coupling agent or a silicon primer. A porous hollow fiber composite membrane characterized by:
【請求項2】多孔性中空糸支持体膜とプラズマ重合膜の
間にシランカツプリング剤もしくはシリコンプライマー
が積層されていることを特徴とする、特許請求の範囲第
1項記載の多孔性中空糸複合膜。
2. A porous hollow fiber according to claim 1, wherein a silane coupling agent or a silicon primer is laminated between the porous hollow fiber support membrane and the plasma polymerized membrane. Composite membrane.
【請求項3】多孔性中空糸支持体膜の外表面および内表
面のいずれか一方もしくは両方の表面が、平均孔径0.1
μ以下ないし、無孔性で、肉厚部分が各表面に連続して
孔径が変化した多孔性であることを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の多孔性中空糸複合膜。
3. An average pore size of 0.1 or more on either or both of the outer surface and the inner surface of the porous hollow fiber support membrane.
The porous hollow fiber composite membrane according to claim 1, characterized in that it is not more than μ, is non-porous, and has a thick portion that is continuously porous with varying pore diameters on each surface.
【請求項4】プラズマ重合膜が、主として有機シリコン
化合物のプラズマ重合膜であることを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載の多孔性中空糸複合膜。
4. The porous hollow fiber composite membrane according to claim 1, wherein the plasma polymerized membrane is a plasma polymerized membrane mainly composed of an organic silicon compound.
【請求項5】プラズマ重合膜が、少なくとも1個の不飽
和結合を有する有機シラン化合物のプラズマ重合膜を含
んでなることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
多孔性中空糸複合膜。
5. The porous hollow fiber composite membrane according to claim 1, wherein the plasma-polymerized membrane comprises a plasma-polymerized membrane of an organic silane compound having at least one unsaturated bond. .
【請求項6】有機シラン化合物が、構造式; Xn−Si−Y4−n n;1〜4の自然数 X;CH2=CH−,CH≡C−,CH2=CH−CH2− Y;CH3−,CH3−CH2 で示されることを特徴とする特許請求の範囲第5項記載
の多孔性中空糸複合膜。
6. The organic silane compound, the structural formula; Xn-Si-Y 4 -n n; natural number of 1~4 X; CH 2 = CH-, CH≡C-, CH 2 = CH-CH 2 - Y ; CH 3 -, CH 3 porous hollow fiber composite membrane of claims paragraph 5, wherein the represented by -CH 2.
【請求項7】有機シラン化合物が、メチルトリビニルシ
ランもしくは、エチニールトリメチルシランであること
を特徴とする特許請求の範囲第5項記載の多孔性中空糸
複合膜。
7. The porous hollow fiber composite membrane according to claim 5, wherein the organic silane compound is methyltrivinylsilane or ethynyltrimethylsilane.
【請求項8】シランカツプリング剤もしくはシリコンプ
ライマーがアミノ基を含んでなることを特徴とする特許
請求の範囲第2項記載の多孔性中空糸複合膜。
8. The porous hollow fiber composite membrane according to claim 2, wherein the silane coupling agent or the silicon primer contains an amino group.
【請求項9】主として、構造式; で示される繰り返し単位を有するポリエーテルスルホン
をアミド系溶媒に溶解し、該溶液を加熱しながら二重管
ノズルの外管より凝固浴中に押出すと同時に、内管から
芯液を流出させて、凝固、脱溶媒し、乾燥して多孔性中
空糸支持体膜を得たのち、5torr以下の雰囲気で重合性
モノマーを供給しながらグロー放電させて、プラズマ重
合膜を堆積させたのち、該プラズマ重合膜にシランカツ
プリング剤もしくはシリコンプライマーを含浸もしくは
被覆することを特徴とする多孔性中空糸複合膜の製造方
法。
9. A structural formula; A polyether sulfone having a repeating unit represented by After coagulation, desolvation and drying to obtain a porous hollow fiber support membrane, glow discharge is carried out while supplying a polymerizable monomer in an atmosphere of 5 torr or less to deposit a plasma polymerized membrane and then the plasma. A method for producing a porous hollow fiber composite membrane, which comprises impregnating or coating a polymer membrane with a silane coupling agent or a silicon primer.
【請求項10】乾燥した多孔性中空糸支持体膜にシラン
カツプリング剤もしくはシリコンプライマーを積層さ
せ、乾燥したのちにプラズマ重合膜を堆積させることを
特徴とする特許請求の範囲第9項記載の多孔性中空糸複
合膜の製造方法。
10. The method according to claim 9, wherein a silane coupling agent or a silicon primer is laminated on the dried porous hollow fiber support membrane, and the plasma polymerized membrane is deposited after drying. A method for producing a porous hollow fiber composite membrane.
【請求項11】溶液を、アミド系溶媒の沸点以下の温度
に維持しながら押出すことを特徴とする特許請求の範囲
第9項記載の多孔性中空糸複合膜の製造方法。
11. The method for producing a porous hollow fiber composite membrane according to claim 9, wherein the solution is extruded while being maintained at a temperature not higher than the boiling point of the amide solvent.
【請求項12】アミド系溶媒がN,N−ジメチルホルムア
ミドであることを特徴とする特許請求の範囲第9項記載
の多孔性中空糸複合膜の製造方法。
12. The method for producing a porous hollow fiber composite membrane according to claim 9, wherein the amide solvent is N, N-dimethylformamide.
【請求項13】重合性モノマーが、有機シリコン化合物
であることを特徴とする特許請求の範囲第9項記載の多
孔性中空糸複合膜の製造方法。
13. The method for producing a porous hollow fiber composite membrane according to claim 9, wherein the polymerizable monomer is an organic silicon compound.
【請求項14】重合性モノマーが、少なくとも1個の不
飽和結合を有する有機シラン化合物を含んでなることを
特徴とする、特許請求の範囲第9項記載の多孔性中空糸
複合膜の製造方法。
14. The method for producing a porous hollow fiber composite membrane according to claim 9, wherein the polymerizable monomer comprises an organic silane compound having at least one unsaturated bond. .
【請求項15】有機シラン化合物が、構造式; Xn−Si−Y4−n n;1〜4の自然数 X;CH2=CH−,CH≡C−,CH2=CH−CH2−Y;CH3−,CH3−CH
2− で示されることを特徴とする特許請求の範囲第14項記載
の多孔性中空糸複合膜の製造方法。
15. The organic silane compound has a structural formula; Xn—Si—Y 4 —n n; a natural number X of 1 to 4; CH 2 ═CH—, CH≡C—, CH 2 ═CH—CH 2 —Y. ; CH 3 −, CH 3 −CH
The method for producing a porous hollow fiber composite membrane according to claim 14, characterized in that
【請求項16】有機シラン化合物が、メチルトリビニル
シランもしくは、エチニールトリメチルシランであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第14項記載の多孔性中空
糸複合膜の製造方法。
16. The method for producing a porous hollow fiber composite membrane according to claim 14, wherein the organic silane compound is methyltrivinylsilane or ethynyltrimethylsilane.
【請求項17】シランカツプリング剤もしくはシリコン
プライマーがアミノ基を含んでなることを特徴とする特
許請求の範囲第10項記載の多孔性中空糸複合膜の製造方
法。
17. The method for producing a porous hollow fiber composite membrane according to claim 10, wherein the silane coupling agent or the silicon primer contains an amino group.
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