JPH08143699A - 微多孔膜を製造する方法 - Google Patents

微多孔膜を製造する方法

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JPH08143699A
JPH08143699A JP28949994A JP28949994A JPH08143699A JP H08143699 A JPH08143699 A JP H08143699A JP 28949994 A JP28949994 A JP 28949994A JP 28949994 A JP28949994 A JP 28949994A JP H08143699 A JPH08143699 A JP H08143699A
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film
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styrene
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microporous membrane
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Takashi Iwamoto
隆志 岩元
Hisashi Kinoshita
尚志 木下
Junzo Masamoto
順三 正本
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 重合体連鎖の立体化学構造がシンジオタクチ
ック構造を有する、スチレン系重合体よりなる微多孔膜
の製造方法の提供。 【構成】 シンジオタクチック構造を有するスチレン系
重合体と、該重合体と均質に混合する重合体との溶融混
合物を成形し、膜状物とし、ついで該膜状物を構成する
重合体の一部を溶媒により溶解除去する方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、結晶性スチレン系重合
体よりなる微多孔膜を製造する方法に関する。更に詳し
くは、シンジオタクチック構造を有するスチレン系重合
体よりなる微多孔膜を製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】微多孔性膜は、脂肪族ポリオレフィン、
例えばポリエチレン、及びポリプロピレンから、あるい
は高性能ポリマー、例えばポリスルホン、あるいはポリ
エーテルエーテルケトンから製造されたきた。しかしな
がら、現在使用されている脂肪族ポリオレフィンは安価
であり、かつ加工しやすいけれども、比較的低い熱歪み
温度を示す。また、高性能ポリマー、例えばポリスルホ
ン、ポリエーテルエーテルケトンは、加工が困難であ
り、かつ非常に高価なポリマーである。
【0003】シンジオタクチック構造を有するスチレン
系重合体は、安価なスチレンを出発物質とする重合体で
あり、高い熱歪み温度と良好な加工性を有する。シンジ
オタクチック構造を有するスチレン系重合体の微多孔膜
としては、若干の例が知られている。特開平2−484
0号公報は、昇温下でシンジオタクチック構造を有する
スチレン系重合体を極性非プロトン溶媒に溶解し、溶液
を形成させ、該溶液を温冷却し、膜状に形成し、しかる
後に、相分離及び細孔形成を行なうことを提案してい
る。
【0004】特開平3−68432号公報はシンジオタ
クチック構造を有するスチレン系重合体を、カプロラク
タム等のプロトン性溶媒に溶解し、冷却して成形物を
得、続いて水等の非溶媒でカプロラクタムを除去し、微
多孔膜を得ることを提案している。又、別の形成とし
て、カプロラクタムに溶解したる溶液を水等の非溶媒に
て急速に浸漬する方式も提案している。
【0005】しかしながら、特開平2−4840号公
報、特開平3−68432号公報等で述べられている方
式では、いずれもシンジオタクチックポリスチレンを溶
媒に溶解させ、然る後、成形物を得る方式であり、溶媒
に溶解させる工程が入るために、取り扱いが煩雑であ
る。又、更に、溶媒に溶解せしめた成形物であるため
に、得られた微多孔膜の耐久性に劣るという問題点があ
った。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、シン
ジオタクチック構造を有するポリスチレンから、溶媒を
用いることなく、いわゆる溶融成形による簡単な溶融成
形法であって、又、併せて機械的強度及び耐久性に優れ
る微多孔膜を得る方法を提供しようとすることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、シ
ンジオタクチック構造を有するスチレン系重合体の微多
孔膜の製造方法において、該スチレン系重合体と該スチ
レン系重合体を均質に混合する重合体との溶融物を膜状
物に成形した後、ついで該膜状物を構成する重合体の一
部を溶媒により溶解除去することを特徴とする微多孔膜
を製造する方法、である。
【0008】特に、膜状物が中空糸を構成している成形
品の製造方法であることが好ましい方式の一つである。
本発明でいうシンジオタクチック構造を有するスチレン
系重合体とは、スチレン、アルキルスチレン(p−メチ
ルビニルトルエン、tert−ブチルスチレンなど)、
ハロゲン化スチレン(クロロスチレン、1,4−ジクロ
ロスチレン、プロモスチレンなど)、アルキルハロスチ
レン(1−クロロ−4−ビニルトルエンなど)、及び同
様の置換ビニル芳香族化合物などのビニル芳香族モノマ
ーのシンジオタクチックホモポリマー、あるいはシンジ
オタクチックコポリマーを意味する。また、上記ビニル
芳香族ポリマーは、ビニル芳香族モノマーと一種、又は
二種以上の共重合可能なコモノマーとのコポリマーをも
含む。
【0009】シンジオタクチック構造を有するスチレン
系重合体と、融溶時に均質に溶融しうる重合体として、
アタックチック構造を有するスチレン、アルキルスチレ
ン(p−メチルビニルトルエン、tert−ブチルスチ
レンなど)、ハロゲン化スチレン(クロロスチレン、
1,4−ジクロロスチレン、プロモスチレンなど)、ア
ルキルハロスチレン(1−クロロ−4−ビニルトルエン
など)、及び同様の置換ビニル芳香族化合物などのビニ
ル芳香族モノマーのホモホリマー、あるいはコポリマー
が挙げられる。
【0010】スチレン又はスチレン誘導たいとビニルモ
ノマーとの共重合体も本発明に含まれる。例えば、ビニ
ルモノマーとして、アクリロニトリル、メタクリロニト
リル、メチルメタクリレート、アクリレート、ブチルメ
タクリレート、塩化ビニル、酢酸ビニルなどが挙げられ
る。また、別な重合体として、ポリ(2,6−ジメチル
−1,4−フェニレンエーテル)、ポリ(2−メチル−
6−エチル−1,4−フェニレンエーテル)、ポリ
(2,6−ジフェニル−1,4−フェニルエーテル)、
ポリ(2−メチル−6−フェニル−1,4−フェニレン
エーテル)、ポリ(2,6−ジ−クロロ−1,4−フェ
ニレンエーテル)などが挙げられる。さらに2,6−ジ
メチルフェノールと他のフェノール類(例えば、2,
3,6−トリメチルフェノールや2−メチル−6−ブチ
ルフェノール)との共重合体のようなポリフェニレンエ
ーテル共重合体も挙げられる。
【0011】あるいは、これら重合体の混合物も、均質
に溶融しうる重合体として挙げられる。特に好ましい重
合体は、アタックチックポリスチレン、あるいはポリ
(2,6−ジメチル−1,4−フェニレンエーテル)、
あるいは、これらの重合体の混合物である。本発明の微
多孔膜を製造する方法は、シンジオタクチック構造を有
するスチレン系重合体とこのスチレン系重合体を均質に
溶融しうる重合体との比率が、通常は、好ましくは9
5:5〜5〜95の間である。より好ましくは、80:
20〜20:80の間に、特に好ましくは70:30〜
30:70の間である。
【0012】これら組成の重合体は、シンジオタクチッ
ク系ポリスチレンの融点以上で溶融混練され、フィルム
状もしくは、中空糸状に成形される。得られたフィルム
又は中空糸は、トルエン、メチルエチルケトン、クロロ
ホルムキシレン、ジエチルベンゼン等の溶媒で洗浄、抽
出操作に付され、アタックチックスチレン系重合体、ポ
リフェニレンエーテルあるいはポリフェニレンエーテル
誘導体などが溶解除去され、シンジオタクチック系ポリ
スチレン微多孔膜が得られる。
【0013】なお、本発明の微多孔膜を製造する方法
は、配向した微多孔膜を得ることも可能である。配向
は、溶融物を成形後に延伸操作によりなる配向を起さ
せ、ついで溶媒で可溶性の重合体を除去してもよい。ま
た、別の形態は、成形物より溶媒で可溶性の重合体を除
去した微多孔膜を配向させてもよい。
【0014】また、別の形態として、成形物中の重合体
を溶解除去する操作をしながら、延伸操作を行なっても
よい。これらの本発明の微多孔膜を製造する方法で得ら
れる微多孔膜は、限外濾過膜、逆浸透膜、ガス分離膜、
膜蒸留膜、蒸気透過性の衣類用糸膜ストリッピングとし
て使用することが可能である。
【0015】本発明の微多孔膜を製造する方法で得られ
る微多孔膜は、通常、孔の径が0.5ミクロン以下であ
ることが好ましく、特に好ましくは、0.1ミクロン以
下である。限外濾過に有用な本発明の微多孔膜を製造す
る方法で得られる微多孔膜の平均孔径は、好ましくは5
〜1000Å、更に好ましくは10〜500Åである。
このような膜の最大孔径は、好ましくは1000Å未
満、更に好ましくは800Å未満である。
【0016】微細濾過、膜蒸留、及び/又は膜ストリッ
ピングに有用な本発明の微多孔膜の平均孔径は、好まし
くは0.02〜10ミクロン、更に好ましくは0.05
〜5ミクロンである。本発明の微多孔膜を製造する方法
は、これらの微多孔膜の孔径が、使用するそれぞれの重
合体の比率、重合度、種類、冷却温度等により、コント
ロールすることが出来る。
【0017】本発明の微多孔膜を製造する方法で得られ
る微多孔膜の厚さは膜が使用条件下で適切な機械的強度
をもち、良好な分離特性を示すような厚さである。平ら
なシート膜の場合、最小の厚さは、好ましくは少なくと
も10ミクロン、更に好ましくは、少なくとも15ミク
ロンであり、最大の厚さは好ましくは500ミクロン未
満、更に好ましくは400ミクロン未満である。
【0018】本発明の微多孔膜を製造する方法で得られ
る微多孔膜が中空糸の場合、膜の外径は、好ましくは、
少なくとも50ミクロン、更に好ましくは、少なくとも
70ミクロンであり、膜の外径は好ましくは5000ミ
クロン未満、更に好ましくは4000ミクロン未満であ
る。中空糸膜の内径は、好ましくは少なくとも30ミク
ロン、更に好ましくは少なくとも40ミクロンであり;
中空糸膜の内径は好ましくは4980ミクロン、更に好
ましくは3980ミクロン未満である。中空糸膜の厚さ
は好ましくは少なくとも10ミクロン、更に好ましくは
少なくとも15ミクロンであり;膜の厚さは好ましくは
500ミクロン未満、更に好ましくは400ミクロン未
満である。
【0019】微多孔膜の孔径は、走査電子顕微鏡及び/
又は気泡点、ガス・フラックス、及び分子量カット・オ
フの測定を包含する若干の技術によって推定することが
できる。膜の孔径は、ある範囲の孔径にわたって分布さ
れ、その分布は狭く、又は広くありうる。膜のガス・フ
ラックス(F)は次のとおり定義される。
【0020】F=膜を通過するガス量/(膜面積)(時
間)(膜を横切る駆動力) 標準ガス・フラックス単位は (センチメートル )3(STP) /( センチメートル )2(秒)(センチメート
ル Hg) であり、以下これを、cm3 (STP)/cm2 ・se
c・cmHgと略称する。STPは標準状態の温度、及
び圧力を表わす。
【0021】
【実施例】次に、本発明を実施例により更に詳細に説明
する。なお、ポリマー重量平均分子量は、高温ゲルバー
ミエションクロマトグラフィで測定した。メチルエチル
ケトン不溶物は、o−クロロベンゼンに溶解し、13C−
NMRで測定した。。
【0022】
【実施例1】ペンタメチルシクロペンタジエニルトリメ
トキシチタン、メチルアルモキサン、及びトリイソブチ
ルアルミニウムを触媒として、特願平6−154941
号記載の手法に従い、スチレンの重合を行なった。以
下、詳細に説明する。清掃されたダブルヘリカル翼を有
する槽型の重合反応器(内径100cm、高さ128c
m、容積1,000リットル)を90℃まで昇温し、3
時間真空乾燥した後、窒素ガスにより重合反応器を複圧
し、80℃まで昇温した。
【0023】このように調整された重合反応器に、充分
に乾燥された平均粒径0.2mmの600リットル相当
のシンジオタクチック構造を有する既製のスチレン系重
合体を投入し、さらに2時間窒素ガス気流下で乾燥させ
た。また、この時、撹拌速度70rpmで撹拌を開始し
た。重合反応器のジャケット温度を75℃とし、重合反
応器内の温度が安定した時点で予め窒素バブリング、活
性アルミナカラム通液による脱酸素、脱水処理、パラジ
ウム触媒カラム通液時に水添処理をした、スチレンモノ
マー及び触媒の投入を開始した。スチレンモノマーを9
0リットル/hr、メチルアルミノキサンを800mm
ol/hr、トリイソブチルアルミニウムを800mm
ol/hr、ペンタメチルシクロペンタジエニルトリメ
トキシチタンを8.0mmol/hrなる条件に設定し
た時点で反応温度を70℃とするべく内温を設定し、反
応系に、ペンタンを重合温度調節剤として添加した。
【0024】この操作の結果、蒸発したペンタンをコン
デンサーにて凝縮させ、凝縮液バッファータンクに凝縮
液を回収した。ここで回収された凝縮液を重合温度に対
応して、重合反応器内へ還流を開閉して運転し、重合反
応を進行させた。重合反応器内に生成した結晶性スチレ
ン重合体は、重合反応器の底部に設けられた排出バルブ
より間歇的に抜き出した。抜き出し量、抜き出し頻度は
以下の通りであった。
【0025】ポリマーパウダー排出頻度:1回/2分間 ポリマーパウダー排出速度:72kg/hr 連続運転期間中、重合反応器内の温度は69〜71℃、
そして、連続重合開始後、200時間経過して重合反応
器を開放したところ、2.3kgのポリマーが重合反応
器の壁面に付着しているだけだった。
【0026】得られたシンジオタクチックポリスチレン
は、メチルエチルケトン不溶物98%以上、重量平均分
子量54万であった。この得られたシンジオタクチック
ポリスチレン85重量部に対して、還元粘度0.59の
ポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニレンエーテ
ル)15重量部、及び安定剤として、ビス(2,4−ジ
−t−ブチルフェニル)ペンタエリストールジホスファ
イト0.5重量部、n−オクタデシル−3−(4−ヒド
ロキシ−3,5−ジ−t−ブチルフェニル)プロピオネ
ート0.2重量部を300℃にて押出機にて溶融混練
し、均質な溶融物を得た。
【0027】この溶融物をローラーに巻取り、厚さ20
ミクロンのシートを得た。得られたシートを、クロロホ
ルムにて抽出操作を行なったところ、元のシート重量1
00重量部に対して抽出後は、85重量部のシートが得
られた。又、抽出液を蒸発させて、赤外吸収スペクトル
で抽出物は、ポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニ
レンエーテル)であることが確認された。
【0028】得られた膜の窒素フラックス(F)は3×
10-6cm3 (STP)/(cm2・sec・cmH
g)であった。また、得られた膜は手で引張っても破れ
なかった。
【0029】
【実施例2】実施例1において、シンジオタクチックポ
リスチレンとポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニ
ルエーテル)の比を75:25とした他は、実施例1と
同様の操作を行なった。得られた膜の窒素フラックス
(F)は4×10-5cm3 (STP)/(cm2 ・se
c・cmHg)であった。また、得られた膜は強力であ
り、手で引張っても破れなかった。
【0030】
【実施例3】実施例1において、シンジオタクチックポ
リスチレンとポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニ
レンエーテル)の比を65:35とした他は、実施例1
と同様の操作を行なった。得られた膜の窒素フラックス
(F)は8×10-5cm3 (STP)/(cm2・se
c・cmHg)であった。又、得られた膜は強力であ
り、手で引張っても破れなかった。
【0031】
【実施例4】実施例1において、シンジオタクチックポ
リスチレンとポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニ
レンエーテル)の比を35:65とした他は、実施例1
と同様の操作を行なった。得られた膜の窒素フラックス
(F)は2×10-4cm3 (STP)/(cm2 ・se
c・cmHg)であった。
【0032】また、得られた膜は強力であり、手で引張
っても破れなかった。
【0033】
【実施例5】実施例1において、シンジオタクチックポ
リスチレンとポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニ
レンエーテル)の比を30:70とした他は、実施例1
と同様の操作を行なった。得られた膜の窒素フラックス
(F)は9×10-3cm3 (STP)/(cm2 ・se
c・cmHg)であった。
【0034】また、得られた膜は強力であり、手で引張
っても破れなかった。
【0035】
【実施例6】実施例1において、シンジオタクチックポ
リスチレンとポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニ
レンエーテル)の比を15:85とした他は、実施例1
と同様の操作を行なった。得られた膜の窒素フラックス
(F)は2×10-2cm3 (STP)/(cm2 ・se
c・cmHg)であった。
【0036】また、得られた膜は強力であり、手で引張
っても破れなかった。
【0037】
【実施例7】実施例5において、ポリ(2,6−ジメチ
ル−1,4−フェニレンエーテル)の代わりに重量平均
分子量35万のアタックチックポリスチレンを用いた他
は、実施例5と同様の操作を行なった。得られた膜の窒
素フラックス(F)は9×10-3cm3 (STP)/
(cm2 ・sec・cmHg)であった。
【0038】また、得られた膜は強力であり、手で引張
っても破れなかった。又、クロロホルム抽出物は、赤外
吸収スペクトル及び、13C−NMRの測定により、アタ
ックチックポリスチレンであることが確認された。
【0039】
【比較例1】実施例2で使用したシンジオタクチックホ
リスチレン30重量部をN−メチルピロリドン70重量
部に溶解し、200℃に溶解し、室温まで冷却し、厚さ
20ミクロンのキャストフィルムを作成した。このフィ
ルムを水中に浸漬し、N−メチルピロリドンを完全に抽
出除去した。ついで乾燥し、微多孔膜のフィルムを得
た。このフィルムの窒素フラックスは3×10-3cm3
(STP)/(cm2 ・sec・cmHg)であった。
また、このフィルムはもろく、手で引張ると破れた。
【0040】
【比較例2】実施例1で使用したシンジオタクチックポ
リスチレンを30重量部、プロトン性溶媒としてのカプ
ロラクタムを70重量部混合し、270℃に加熱し、つ
いでロールにて急冷し、厚さ20ミクロンのフィルムを
作成した。ついでフィルムを熱水で抽出し、カプロラク
タムを完全に除去し、乾燥し、微多孔膜を得た。このフ
ィルムの窒素フラックスは1×10-3cm3 (STP)
/(cm2 ・sec・cmHg)であった。このフィル
ムはもろく、手で引張ると破れた。
【0041】
【比較例3】実施例2にて使用したシンジオタクチック
ポリスチレンを30重量部、非プロトン性溶媒としての
ニトロベンゼンを70重量部、200℃にて混合加熱
し、158℃にてガラス板上に流し、急冷し、フィルム
を作成する。ついでフィルムをイソプロアルコールで抽
出し、ニトロベンゼンを完全に除去し、乾燥し、微多孔
膜を得た。このフィルムの窒素フラックスは3×10-3
cm3 (STP)/(cm2 ・sec・cmHg)であ
った。このフィルムはもろく、手で引張ると破れた。
【0042】
【実施例8】40重量部の重量平均分子量20万シンジ
オタクチックポリスチレン、60重量部の重量平均分子
量20万のアタックチックポリスチレンを熱安定剤の存
在下で300℃にて溶融混練し、300℃にて中空糸を
押出す。この糸をロールにて急冷しながら巻取る。
【0043】巻取時の糸の580ミクロンの内径、及び
50ミクロンの壁厚を有する。この糸を170℃にて1
00%延伸し、ついで、メチルエチルケトンにて洗浄
し、アタックチックポリスチレンを取り除いた。最終延
伸糸の外径は340ミクロン、肉厚は35ミクロンであ
った。糸の窒素フラックスは4×10-3cm3 (ST
P)/(cm2 ・sec・cmHg)であった。また、
糸はしなやかで、強力であり、手で引張っても切れなか
った。
【0044】
【実施例9】40重量部の重量平均分子量20万シンジ
オタクチックポリスチレン、60重量部の重量平均分子
量20万のアタックチックポリスチレンを熱安定剤の存
在下で300℃にて溶融混練し、300℃にて中空糸を
抽出する。この糸をロールにて急冷しながら巻取る。巻
取時の糸の580ミクロンの内径、及び50ミクロンの
壁厚を有する。
【0045】この糸をメチルエチルケトンにて洗浄し、
アタックチックポリスチレンを取り除いた。ついで、こ
の糸を170℃にて元の長さの100%延伸した。最終
延伸糸の外径は343ミクロン、肉厚は35ミクロンで
あった。糸の窒素フラックスは2×10-3cm3 (ST
P)/(cm2 ・sec・cmHg)であった。また、
糸はしなやかで、強力であり、手で引張っても破れなか
った。
【0046】
【発明の効果】本発明の微多孔膜を製造する方法は、従
来の溶媒に溶解させた後に成形する方法に比べ、溶融成
形により簡単に、シンジオタクチック構造を有するスチ
レン系重合体から微多孔膜を得ることができる。本発明
の製造する方法で得られる微多孔膜は、限外濾過、分離
膜として利用されうる。従って、本発明の製造する方法
は、工業的利用価値が極めて大なるものがある。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シンジオタクチック構造を有するスチレ
    ン系重合体の微多孔膜の製造方法において、該スチレン
    系重合体と該スチレン系重合体を均質に混合する重合体
    との溶融物を膜状物に成形した後、ついで該膜状物を構
    成する重合体の一部を溶媒により溶解除去することを特
    徴とする微多孔膜を製造する方法。
  2. 【請求項2】 膜状物が、中空糸を構成していることを
    特徴とする請求項1記載の微多孔膜を製造する方法。
JP28949994A 1994-11-24 1994-11-24 微多孔膜を製造する方法 Withdrawn JPH08143699A (ja)

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