JPH0910567A - 新規なスルホン化ポリイミド気体分離膜 - Google Patents

新規なスルホン化ポリイミド気体分離膜

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JPH0910567A
JPH0910567A JP8186968A JP18696896A JPH0910567A JP H0910567 A JPH0910567 A JP H0910567A JP 8186968 A JP8186968 A JP 8186968A JP 18696896 A JP18696896 A JP 18696896A JP H0910567 A JPH0910567 A JP H0910567A
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polyimide
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aromatic
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ユルダグル・エフ・オズカイール
Gertrud Goetz
ガートルード・ゲッツ
Benjamin Bikson
ベンジャミン・ビクソン
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 新規なスルホン化ポリイミド気体分離膜を提
供する。 【解決手段】 この気体分離膜は、望ましい気体分離特
性を示すと共に良好なフィルム形成性及び望ましい溶解
性を有するスルホン化ポリイミドから製造される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、スルホン化ポリ
イミド重合体の製造法並びにそれらの気体及び蒸気の分
離膜としての用途に関する。
【0002】
【従来の技術】硬い主鎖構造、強い鎖−鎖相互作用及び
高いガラス転移温度を有するポリイミドは、気体分離の
用途において良好な気体分離及び透過特性を示すことが
報告された。米国特許第4,705,540号、同4,
717,393号、同4,717,394号、同5,0
42,993号及び同5,074,891号は、このよ
うな芳香族ポリイミド気体分離膜を開示している。ポリ
イミドは、一般的に、N,N−ジメチルアセトアミドや
N−メチルピロリドンのような非プロトン性溶媒に可溶
性である。さらにいくつかのポリイミドはジクロルメタ
ン及びm−クレゾールに可溶性である。それらの溶解性
は、ポリイミドを非対称型気体分離膜の製造に好適なら
しめるが、複合型気体分離膜の製造には好適なものとし
ない。後者はしばしば温和で、高い揮発性の、例えば低
沸点の溶媒を要求する。
【0003】また、多数の変性ポリイミド重合体が従来
技術において開示されている。米国特許第4,705,
540号及び同4,717,394号は、アミン官能基
に対して全てo−位置にアルキル置換基を有する構造的
に硬いポリイミドであって、異例なほどの気体透過性を
持つ膜を形成させるものを開示している。米国特許第
5,042,993号は、高い気体分離係数を示す表面
変性されたポリイミド膜を開示している。カルボキシル
基を含有する変性ポリイミドの製造法が米国特許第5.
076,816号に記載されている。スルホン化ポリイ
ミドの製造が米国特許第4,574,144号に報告さ
れた。しかし、これらの材料の分離膜としての有用性に
ついては述べられていなかった。さらに、スルホン化ジ
アミンとピロメリット酸二無水物とからのスルホン化ポ
リイミドの製造がI.V.バシレバ他によりVysok
omol. Soyed.A14,No.1,143−
149(1972)に報告された。しかし、この重合体
は、単純アルコールのような温和な溶媒に可溶性ではな
く、膜のような用途については評価されなかった。従っ
て、斯界には改善された分離/透過特性並びに改善され
た安定性を持つポリイミドを製造することの要求が存在
する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、温和な低沸点溶媒系、例えば、複合膜の製造に最も
有用であるアルコール類への溶解性も含めて、広い溶解
性を有する変性ポリイミドを製造することである。本発
明の他の目的は、改善された気体透過及び分離特性を持
つ変性ポリイミドを製造することである。これらの目的
及びその他の目的を念頭に入れて、本発明を以下に詳細
に説明するが、その新規な特徴は特許請求の範囲に特に
指摘するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】発明の概要 本発明のスルホン化ポリイミド重合体は、改善された溶
解性を示し、良好な被膜形成性材料であり、向上した気
体分離特性を示す。このようなスルホン化ポリイミドは
非対称型及び複合型気体分離膜の製造に特に有用であ
る。
【0006】発明の具体的な説明 本発明は、次の一般式:
【化2】 のスルホン化ポリイミドからの気体分離膜の製造に関す
る。
【0007】前記の式において、Ar1 及びAr2 は有
機基であって、このAr1 及びAr2 基の少なくとも約
80%、好ましくは少なくとも約90%は芳香族基を含
む。これらのポリイミドの具体例として、Ar1 及びA
2 が本質的に完全に芳香族基であるものが含まれ、さ
らにポリイミド主鎖中の芳香族環の少なくとも一部、望
ましくは少なくとも5%がスルホン酸基を含有する。芳
香族基は、少なくとも1個の芳香族環を含有する有機基
からなることが理解される。スルホン酸基は、スルホン
酸基−SO3 H、塩形成されたスルホン酸基−SO3
又はスルホン酸エステル基−SO2 OR1 と定義され
る。Mは、有機塩基、アンモニウムイオン、アルカリイ
オン、例えばK+ 、Na+ 又はLi+ 、好ましくはLi
+ 、さらにアルカリ土類金属又は遷移金属イオンであ
る。R1 は、6個未満の炭素原子を有するアルキル基又
はアリール基、好ましくはメチル又はエチルである。し
ばしばであるが、スルホン酸基は、二官能性アミノ基A
2 に結合している。好ましい具体例において、Ar1
は下記の構造式:
【化3】 (ここで、Xは
【化4】 であり、Zは
【化5】 であり、R1 は脂肪族基、好ましくはCH3 又はC2
5 であり、nは1〜6である。)により表わされる芳香
族二無水物基である。いくつかの具体例におては、Ar
1はこれらの基の混合物であってよい。
【0008】Ar2 は、下記の構造式:
【化6】 (ここで、RはSO3 H、SO3 M又はSO2 OR' 基
であり、R2 はH、CH3 、SO3 H、SO3 M、SO
2 OR' 、CF3 、ハロゲン又はこれらの基の混合物で
あり、少なくとも1個のR2 はスルホン酸基であり、R
及びMは前記の通りであり、Yは無しか又は下記の式:
【化7】 (ここで、R、R1 及びnは前記の通りである。)の基
である。)を有する芳香族ジアミン部分である。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明のスルホン化ポリイミド
は、いつかの方法により合成することができる。一つの
方法は、単量体単位の一つがスルホン酸、スルホン酸塩
又はスルホン酸エステル基を含有する二無水物とジアミ
ンとの縮合重合を伴う。別の方法は、芳香族ポリイミド
先駆体の直接スルホン化を伴う。
【0010】ポリイミドの製造は斯界において周知であ
る。ポリイミドは、一般的には、二無水物とジアミンを
まず反応させてポリアミド酸を製造し、次いでこれを第
二工程でポリイミドに転化するという二段階法で製造さ
れる。本発明で使用するのに好適なポリイミドを製造す
るためには広範な種類の二無水物とジアミンを反応させ
ることができる。二無水物とジアミンとの反応のために
使用することができる好適な溶媒は、米国特許第3,1
79,634号に記載されている。好ましくは、溶媒
は、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド又は
ジメチルスルホキシドである。ジアミンと二無水物との
反応によりポリアミド酸を製造した後、ポリアミド酸
は、熱的又は化学的転化法を使用してポリイミドに転化
される。可溶性ポリイミドの場合には、ポリアミド酸
は、好ましくは、触媒としてのトリエチルアミンの存在
下に無水酢酸を使用してポリイミドに化学的に転化され
る。生じたポリイミドは、適当な溶媒により沈殿させ、
回収し、乾燥することができる。本発明のスルホン化ポ
リイミドは、上記の方法に従って、スルホン酸、スルホ
ン酸塩又はスルホン酸エステル基を含有する二無水物及
びジアミン単量体から製造することができる。スルホン
酸基を有するジアミン単量体の使用が特に好ましい。好
ましい一具体例において、2,2' −ビス(3,4−ジ
カルボキシフェニル)ヘキサフルオルプロパン二無水物
(6FDA)がスルホン酸基で置換された芳香族ジアミ
ン、例えば、4,4' −ジアミノスチルベン−2,2'
−ジスルホン酸のリチウム塩と反応せしめられる。さら
に、スルホン酸基を含有するコポリイミドは、スルホン
酸基を含有する2種又はそれ以上のジアミンの混合物か
ら製造することができる。一具体例として、2,2' −
ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオル
プロパン二無水物(6FDA)が4,4' −ジアミノス
チルベン−2,2' −ジスルホン酸のリチウム塩と4,
4' −ジアミノ−2,2' −ビフェニルジスルホン酸の
リチウム塩からなる芳香族ジアミンの混合物と反応せし
められる。さらに、スルホン化コポリイミドは、硬い芳
香族二無水物と、スルホン化及び非スルホン化ジアミン
の混合物との縮合重合によって製造することができる。
本発明のスルホン化ポリイミドの溶解性及び気体透過/
分離特性は、適当な単量体及びそれらの組合せを選択す
ることによって制御することができる。
【0011】さらに、本発明のポリイミドは、クロルス
ルホン酸、三酸化硫黄及び三酸化硫黄錯体のようなスル
ホン化剤を利用してある種の芳香族ポリイミド先駆体を
直接スルホン化することによって製造することができ
る。一般的に、スルホン化は、不活性溶媒系においてポ
リイミドとスルホン化剤との溶液又は懸濁液を単純に混
合することによって行うことができる。本発明のスルホ
ン化ポリイミドの製造に適用できるスルホン化操作は、
E.E.ギルバート著“スルホン化及び関連反応”
(R.E.クリガー・パブリッシャーズ社、ハンチント
ン、NY(1977))及びH.サーホンテン著“スル
ホン化及び脱スルホンの機構的観点”(インターサイエ
ンスパブリッシャーズ社、NY(1968))に見出す
ことができる。斯界においては、芳香族環が電子吸引基
の存在下に直接スルホン化に対して実質的に失活させる
ことができることは周知である。従って、ポリイミド先
駆体構造中の芳香族環の全てがスルホン化を均等に受け
やすいわけではない。典型的には、ジアミン単量体中の
芳香族環が直接スルホン化をより受けやすい。従って、
直接スルホン化によって本発明のスルホン化重合体を製
造するために、反応性芳香族環を含有する主鎖構造を持
つポリイミド先駆体、例えば、2,2' −ビス(3,4
−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオルプロパン二無
水物(6FDA)と2,4,6−トリメチルフェニレン
ジアミンとから製造されるポリイミド又はG.E.プラ
スチックス社により“ウルテム”の商品名で市販されて
いるポリエーテルイミドのスルホン化を選択することは
当業者には自明のことである。
【0012】本発明のスルホン化ポリイミドを製造する
ための好ましいスルホン化方法は、クロルスルホン酸、
三酸化硫黄又は三酸化硫黄/燐酸トリエチル錯体による
反応を包含し、しかもこの反応は重合体の分解を制限す
るために低温で行われる。
【0013】典型的なスルホン化操作においては、ポリ
イミド重合体が塩化メチレン又はクロロホルムのような
不活性溶媒に溶解され、この反応混合物は10℃以下、
好ましくは5℃以下に冷却され、次いでスルホン化剤が
激しく撹拌しながらゆっくりと添加される。ポリイミド
重合体は強酸及び塩基に対する暴露によって影響を受
け、激しい分解及び分子量の低下が起こるかもしれな
い。しかし、反応を完全に無水の条件下で行い且つスル
ホン化されたポリイミド生成物をスルホン酸型の中間体
を単離せずにその場で塩に転化するならば、スルホン化
方法中のポリイミドの分解は制限できることが発見され
た。塩型への転化は、スルホン化方法の終了時に、好ま
しくは低温で、最も好ましくは5℃以下で行われる。中
和は、有機塩基、金属水酸化物又は金属水酸化物と塩と
の混合物のような適当な塩基を激しく撹拌しながら導入
することによって行われる。この添加は、約7のpHに
なった後に停止される。驚いたことに、この中和条件下
では重合体の分解の程度が最も制限されることがわかっ
た。このようにして製造され、塩形成されたスルホン化
ポリイミドは、精製し、気体分離膜の製造に使用するこ
とができる。また、塩形成されたスルホン化ポリイミド
は、膜の製造の前に又は最終膜製品においてイオン交換
によってその他の所望の対イオン型に転化することがで
きる。
【0014】スルホン化ポリイミドの溶解性は、置換の
程度及び対イオンの性質に依存する。スルホン酸基の濃
度は、イオン交換容量IECによって測定して、0.1
meq/gの低さから3meq/g以上までの範囲内で
変動できる。好ましい範囲は、H+ 型の乾燥樹脂1g当
たり0.5〜3meqである。好ましい対イオンは、ア
ルカリ金属及び有機一官能性アミン類である。最も好ま
しい対イオンは、リチウムである。高濃度でのスルホン
酸基の存在は、本発明のポリイミドをケトン、オキシア
ルコール、脂肪族アルコール及びこれらと水との混合物
のような溶媒系に可溶性にさせる。
【0015】ポリイミドの気体透過係数は構造的に硬い
二無水物及び環置換ジアミンの使用によってしばしば増
大する。硬い連結及び回転障害性の基の存在は、気体透
過係数及び気体分離係数を増大させることができる。ポ
リイミド構造へのスルホン酸基の導入は、そのようなか
さばった回転障害性の側基を提供する。また、これらの
基は重合体を一層可能性にさせる。ポリイミド主鎖中の
スルホン酸基の濃度が高いと気体透過係数を減少させ得
るが、気体分離係数を増大させる。
【0016】本発明の教示に従って製造されたポリイミ
ドの気体透過係数及び気体分離係数は、平滑シート状の
フィルムを使用して決定された。フィルムは、メタノー
ル又はジメチルホルムアミドに溶解した重合体の溶液を
ガラス板上に注型し、次いで空気乾燥して製造された。
空気乾燥したフィルムをガラス板から剥がし、真空オー
ブンにおいて70℃で1週間乾燥した。1〜3ミルの厚
みの乾燥フィルムを2枚のアルミニウム箔の間にはさみ
込み、2.54cm直径の領域を露出させ、透過セルに
入れ、エポキシ樹脂によりシールした。セルの下流側を
約2×10-2mmHgまで排気し、透過供給気体を上流
側から導入した。下流側での透過気体の圧力は、MKS
−バラソン圧力変換器を使用して測定した。透過係数P
は、定常状態気体透過速度から次の方程式: P=C×V×L×dp/dt×1/h C=定数 V=捕集用受器の容積 L=フィルムの厚み h=上流側の圧力 dp/dt=定常状態の線の勾配 に従って計算した。
【0017】透過係数Pはバレル単位(1バレル=10
-10 ×cm3 /cm2 cmHg sec)で記録され
る。極限粘度数を測定するために、換算粘度及び固有粘
度を3つの異なった濃度(0.40、0.27及び0.
20g/dl)で測定した。測定は、ウベロード型粘度
計により25℃で行った。スルホン化された試料の極限
年度数は0.5N過塩素酸リチウム−ジメチルホルムア
ミド溶媒混合物中で測定した。
【0018】
【実施例】以下に本発明の実施例を示す。
【0019】例1 2,2' −ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキ
サフルオルプロパン二無水物(6FDA)と4,4' −
ジアミノスチルベン−2,2' −ジスルホン酸のリチウ
ム塩とからのポリイミドの製造 12.9g(0.0338モル)の4,4' −ジアミノ
スチルベン−2,2'−ジスルホン酸のリチウム塩を8
7mlのジメチルスルホキシド(水酸化ナトリウムペレ
ットで乾燥し、減圧下に蒸留し、使用前に4Aモレキュ
ラーシーブで貯蔵した。)に室温で乾燥アルゴン雰囲気
下に溶解した。この溶液を20℃に冷却し、15.3g
(0.0338モル)の6FDAを3gづつに分けて約
半時間かけて添加した。添加中は、反応混合物は撹拌
し、温度は20℃付近に保持した。6FDAの添加が終
了した後に、非常に粘稠な溶液が得れた。200mlの
DMSOを添加して粘度を低下させた。この溶液を20
℃に冷却し、30mlの新たに蒸留した無水酢酸をゆっ
くりと滴下し、次いで4.9mlの新たに蒸留したトリ
エチルアミンを添加した。この溶液を室温で28時間撹
拌し、激しく撹拌しながら100mlのアセトンを添加
して生成物を沈殿させた。沈殿した重合体をろ過し、ア
セトンで洗浄した。重合体をまず室温で乾燥し、次いで
真空オーブンにおいて170℃で一定の重量になるまで
乾燥した。このように製造されたポリイミドの極限粘度
数は1.10dl/gであった。
【0020】例2 2,2' −ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキ
サフルオルプロパン二無水物(6FDA)と4,4' −
ジアミノ−2,2' −ビフェニルジスルホン酸のリチウ
ム塩とからのポリイミドの製造 例1に概説した操作に従って、下記の物質:12.0g
(0.0338モル)の4,4' −ジアミノ−2,2'
−ビフェニルジスルホン酸のリチウム塩、15.3g
(0.0338モル)の6FDA、87mlのジメチル
スルホキシド(例1に説明したように処理した。)を使
用してポリイミドを製造した。このポリイミドの極限粘
度数は0.63dl/gであった。
【0021】例3 2,2' −ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキ
サフルオルプロパン二無水物(6FDA)及び4,4'
−ジアミノスチルベン−2,2' −ジスルホン酸のリチ
ウム塩と2,4,6−トリメチルフェニレンジアミンと
の混合物(50.50の比)からのコポリイミドの製造 6.46g(0.0169モル)の4,4' −ジアミノ
スチルベン−2,2'−ジスルホン酸のリチウム塩及び
2.54g(0.0169モル)の2,4,6−トリメ
チルフェニレンジアミンを180mlのジメチルスルホ
キシド(水酸化ナトリウムペレットで乾燥し、減圧下に
蒸留し、使用前に4Aモレキュラーシーブで貯蔵し
た。)に室温で乾燥アルゴン雰囲気下に溶解した。この
溶液を20℃に冷却し、15.3g(0.0338モ
ル)の6FDAを3gづつに分けて約半時間かけて添加
した。添加中は、反応混合物は撹拌し、温度は20℃付
近に保持した。6FDAの添加が終了した後に、溶液を
室温で2日間撹拌した。反応混合物に30mlの新たに
蒸留した無水酢酸を滴下し、次いで4.9mlの新たに
蒸留したトリエチルアミンを添加した。この溶液を室温
で28時間撹拌し、重合体をトルエン/メチルエチルケ
トン(5/1)混合物中で沈殿させた。重合体を回収
し、メタノールに再溶解した。最終生成物は回転蒸発に
より回収した。このコポリイミドの極限粘度数は0.3
6dl/gであった。
【0022】例4 2,2' −ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキ
サフルオルプロパン二無水物(6FDA)及び4,4'
−ジアミノスチルベン−2,2' −ジスルホン酸のリチ
ウム塩と2,6−ジアミノトルエンとの混合物(50.
50の比)からのコポリイミドの製造 例3に概説した操作に従って、下記の物質:6.46g
(0.0169モル)の4,4' −ジアミノスチルベン
−2,2' −ジスルホン酸のリチウム塩、2.06g
(0.0169モル)の2,6−ジアミノトルエン、1
5.3g(0.0338モル)の6FDA、160ml
のジメチルスルホキシド(例1に説明したように処理し
た。)を使用してコポリイミドを製造した。このコポリ
イミドの極限粘度数は0.48dl/gであった。
【0023】例5 2,2' −ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキ
サフルオルプロパン二無水物(6FDA)及び4,4'
−ジアミノ−2,2' −ビフェニルジスルホン酸のリチ
ウム塩と2,4,6−トリメチルフェニレンジアミンと
の混合物(50.50の比)からのコポリイミドの製造 例3に概説した操作に従って、下記の物質:6.02g
(0.0169モル)の4,4' −ジアミノ−2,2'
−ビフェニルジスルホン酸のリチウム塩、2.54g
(0.0169モル)の2,4,6−2,4,6−トリ
メチルフェニレンジアミン、15.3g(0.0338
モル)の6FDA、95mlのジメチルスルホキシド
(例1に説明したように処理した。)を使用してコポリ
イミドを製造した。このコポリイミドの極限粘度数は
0.38dl/gであった。
【0024】例6 2,2' −ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキ
サフルオルプロパン二無水物(6FDA)と2,4,6
−トリメチルフェニレンジアミンとから製造されたポリ
イミド(VI)のスルホン化 4g(0.072モル)のポリイミド(VI)を160m
lの塩化メチレンに溶解してなる溶液及び1.23ml
(0.029モル)の三酸化硫黄を60mlの塩化メチ
レンに溶解してなる溶液を0℃に冷却した50mlの塩
化メチレンに激しく撹拌しながら同時に添加した。溶液
の温度は添加中ずっと0℃に保持した。添加が完了した
ならば、反応混合物を25℃で3時間撹拌した。反応混
合物を再度0℃に冷却し、1.23gの水酸化リチウム
一水化物及び2.45gの塩化リチウムを200mlの
メタノールに溶解してなる溶液を反応混合物に滴下し
た。水酸化リチウム一水化物のメタノール溶液を所要に
応じて添加することにより反応混合物のpHを7に調節
した。この溶液を室温で2日間撹拌した。次いで、溶液
を回転蒸発させて乾燥させ、残留物を100mlのメタ
ノールに溶解した。この溶液を300mlの水により希
釈し、ろ過した。生成物を6000〜8000(分子量
カットオフ)の透析バッグで透析した。液状透析物を5
0℃で回転蒸発させ、回収された重合体を45〜50℃
で一定重量になるまで真空乾燥した。この重合体の極限
粘度数は0.77dl/gであった。イオン交換容量
は、H+ 型の乾燥重合体1g当たり1.40meqであ
った。
【0025】上記の実施例に従って製造された本発明の
スルホン化ポリイミドの気体透過係数及び気体分離係数
を下記の表1に示す。
【0026】
【表1】
【0027】本発明のスルホン化ポリイミドは、望まし
い気体分離特性を示す他に、良好なフィルム形成性及び
高い望ましい溶解性を有することがわかる。その結果と
して、それらは、気体分離膜の製造に使用するのに非常
に有益である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ガートルード・ゲッツ アメリカ合衆国マサチューセッツ州ブルッ クライン、グリーン・ストリート50、アパ ートメント404 (72)発明者 ベンジャミン・ビクソン アメリカ合衆国マサチューセッツ州ブルッ クライン、ギブズ・ストリート18、アパー トメント3

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 次の一般式: 【化1】 (ここで、Ar1 及びAr2 は有機基であって、Ar1
    及びAr2 基の少なくとも約80%は芳香族基を含み、
    しかもそのポリイミド中の芳香族基の一部はスルホン酸
    基を含有するものである。)の芳香族ポリイミドから形
    成された気体分離膜。
  2. 【請求項2】 Ar1 及びAr2 基の少なくとも約90
    %は芳香族基を含む請求項1記載の気体分離膜。
  3. 【請求項3】 Ar1 及びAr2 基が本質的に完全に芳
    香族基である請求項2記載の気体分離膜。
  4. 【請求項4】 該ポリイミド中の芳香族基の少なくとも
    5%がスルホン酸基を含有する請求項1記載の気体分離
    膜。
  5. 【請求項5】 該スルホン酸基がスルホン酸又はその塩
    形成型である請求項4記載の気体分離膜。
  6. 【請求項6】 該スルホン酸基の濃度がH+ 型の乾燥重
    合体1g当たり0.15〜3meqである請求項5記載
    の気体分離膜。
  7. 【請求項7】 該スルホン酸基の塩形成型がアルカリ陽
    イオン又は有機塩基を含有する請求項5記載の気体分離
    膜。
  8. 【請求項8】 該アルカリ陽イオンがリチウムである請
    求項7記載の気体分離膜。
  9. 【請求項9】 該芳香族ポリイミドが、2,2' −ビス
    (3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオルプロ
    パン二無水物(6FDA)とスルホン酸基を含有する少
    なくとも1種の芳香族ジアミンとの反応生成物である請
    求項1記載の気体分離膜。
  10. 【請求項10】 該芳香族ジアミンが4,4' −ジアミ
    ノスチルベン−2,2' −ジスルホン酸若しくはその塩
    又は4,4' −ジアミノ−2,2' −ビフェニルジスル
    ホン酸若しくはその塩である請求項9記載の気体分離
    膜。
  11. 【請求項11】 該芳香族ポリイミドが、2,2' −ビ
    ス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオルプ
    ロパン二無水物と、スルホン酸基を含有する少なくとも
    1種の芳香族ジアミンと少なくとも1種の追加の芳香族
    ジアミンとの混合物との反応生成物である請求項1記載
    の気体分離膜。
  12. 【請求項12】 該追加のジアミンが2,4,6−トリ
    メチルフェニレンジアミンである請求項11記載の気体
    分離膜。
  13. 【請求項13】 スルホン化芳香族ポリイミドから形成
    された気体分離膜であって、該ポリイミドが、 (a)先駆体芳香族ポリイミドを不活性溶媒に溶解し、 (b)生じたポリイミド溶液を10℃以下に冷却し、 (c)該ポリイミド溶液にスルホン化剤を添加して溶解
    ポリイミドのスルホン化を行い、 (d)スルホン化されたポリイミド反応混合物を塩基に
    より中性pH条件を越えないように中和し、 (e)生じたスルホン化ポリイミドを回収する ことからなる方法によって製造されたものである気体分
    離膜。
  14. 【請求項14】 該芳香族ポリイミドが2,2' −ビス
    (3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオルプロ
    パン二無水物と芳香族ジアミンとの反応生成物である請
    求項13記載の気体分離膜。
  15. 【請求項15】 芳香族ポリイミドがポリエーテルイミ
    ドである請求項13記載の気体分離膜。
  16. 【請求項16】 工程(b)を5℃以下の温度で行う請
    求項13記載の気体分離膜。
  17. 【請求項17】 工程(d)を5℃以下の温度で行う請
    求項13記載の気体分離膜。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104797327A (zh) * 2012-11-20 2015-07-22 环球油品公司 用于分离的交联聚酰亚胺膜
WO2019143225A1 (ko) * 2018-01-22 2019-07-25 고려대학교 산학협력단 용매 후처리를 통한 고성능 박막 복합체 분리막의 제조 방법

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5618334A (en) * 1995-06-30 1997-04-08 Praxair Technology, Inc. Sulfonated polyimide gas separation membranes
US5725633A (en) * 1995-06-30 1998-03-10 Praxair Technology, Inc. Sulfonated polyimide gas separation membranes
FR2748485B1 (fr) * 1996-05-07 1998-08-07 Commissariat Energie Atomique Polyimides sulfones, membranes preparees avec ceux-ci, et dispositif de pile a combustible comprenant ces membranes
FR2789912B1 (fr) * 1999-02-18 2002-12-20 Commissariat Energie Atomique Procede et dispositif de separation a membranes semi-permeables en polyimides sulfones
DE19909028A1 (de) * 1999-03-02 2000-09-07 Aventis Res & Tech Gmbh & Co Sulfonierte aromatische Polymere, Membran enthaltend diese Polymeren, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung
US6497747B1 (en) 1999-09-24 2002-12-24 Praxair Technology, Inc. Production and use of improved polyimide separation membranes
CN1278763C (zh) * 1999-09-24 2006-10-11 液态空气-乔治克罗德方法研究监督及咨询股份有限公司 聚酰亚胺气体分离膜
CN1216092C (zh) * 1999-09-24 2005-08-24 液态空气-乔治克罗德方法研究监督及咨询股份有限公司 新的聚酰亚胺酰胺酸盐以及由此形成的聚酰亚胺膜
WO2001027552A1 (en) * 1999-10-08 2001-04-19 Carrier Corporation A plate-type heat exchanger
US6383258B1 (en) * 2000-12-19 2002-05-07 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Copolyimide gas separation membranes
KR100415979B1 (ko) * 2001-02-21 2004-01-24 한국과학기술연구원 계면활성제가 첨가된 고체고분자 전해질 촉진수송 분리막
SG108269A1 (en) * 2001-08-15 2005-01-28 Inst Materials Research & Eng Chemical modification of polyimides
US7018445B2 (en) * 2002-12-02 2006-03-28 L'air Liquide, Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Polyimide blends for gas separation membranes
US20040259446A1 (en) * 2003-06-20 2004-12-23 Jain Mukesh K. Chemical protective articles of apparel and enclosures
US20050014432A1 (en) * 2003-06-20 2005-01-20 Jain Mukesh K. Waterproof and high moisture vapor permeable fabric laminate
US7527673B2 (en) * 2004-03-26 2009-05-05 L'air Liquide, Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Polyimide based mixed matrix composite membranes
US20050268782A1 (en) * 2004-03-26 2005-12-08 Kulkarni Sudhir S Novel polyimide based mixed matrix membranes
US7375176B2 (en) * 2004-03-31 2008-05-20 Litt Morton H Liquid crystal poly(phenylene sulfonic acids)
US7148314B2 (en) * 2004-07-07 2006-12-12 General Electric Company Process for preparation of functionalized polyimides
US7803214B2 (en) * 2006-07-21 2010-09-28 Ube Industries, Ltd. Asymmetric hollow-fiber gas separation membrane, gas separation method and gas separation membrane module
FR2904779B1 (fr) * 2006-08-09 2008-10-31 Inst Francais Du Petrole Procede de separation par membrane d'une olefine contenue dans un melange d'hydrocarbures
CN101139501B (zh) * 2007-10-11 2011-05-25 同济大学 一种聚酰亚胺耐高温水性分散体涂料及其制备方法和应用
JP2015051407A (ja) * 2013-09-09 2015-03-19 富士フイルム株式会社 ガス分離複合膜、ガス分離モジュール、ガス分離装置、及びガス分離方法
JP2015083296A (ja) * 2013-09-20 2015-04-30 富士フイルム株式会社 ガス分離膜、ガス分離モジュール、ガス分離装置、及びガス分離方法
US20150183175A1 (en) 2013-12-26 2015-07-02 American Air Liquide, Inc. Membranes made from 6fda, detda, and daba-based polymers
WO2015100161A1 (en) 2013-12-26 2015-07-02 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et Exploitation Des Procedes Georges Claude Carbon molecular sieve membranes made from 6fda and detda-based precursor polymers
MX2014005222A (es) 2014-04-30 2015-11-02 Inst Mexicano Del Petróleo Membranas para la separacion de gases preparadas de polimidas de alto peso molecular.
MY183267A (en) * 2015-06-30 2021-02-18 Fujifilm Corp Gas separation membrane, gas separation module, gas separation device, gas separation method, and polyimide compound
TWI568491B (zh) * 2015-12-31 2017-02-01 財團法人工業技術研究院 過濾材料
CN107376672B (zh) * 2017-06-23 2020-05-22 江南大学 一种聚酰亚胺气体分离膜的绿色制备方法

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2050251A1 (en) * 1969-07-08 1971-04-02 Inst Francais Du Petrole Sulphonated polyimides (i) used as ion ex- - changes and in electrodialysis
CS157212B1 (ja) * 1970-12-23 1974-09-16
US3822202A (en) * 1972-07-20 1974-07-02 Du Pont Heat treatment of membranes of selected polyimides,polyesters and polyamides
JPS57159505A (en) * 1981-03-27 1982-10-01 Nitto Electric Ind Co Ltd Gas separation film comprising polyquinazolone type polymer
JPS57209608A (en) * 1981-06-22 1982-12-23 Ube Ind Ltd Preparation of composite polyimide separation film
JPS5837024A (ja) * 1981-08-29 1983-03-04 Nitto Electric Ind Co Ltd 気体分離用複合膜
US4588805A (en) * 1984-09-06 1986-05-13 General Electric Company Sulfonate-terminated polyimides and polyamic acids and method for their preparation
EP0179474A3 (en) * 1984-10-24 1988-07-13 E.I. Du Pont De Nemours And Company Gas separation membrane and process for preparing it
US4574144A (en) * 1984-12-17 1986-03-04 General Electric Company Sulfonated polyimides and polyamic acids and method for their preparation
US4705540A (en) * 1986-04-17 1987-11-10 E. I. Du Pont De Nemours And Company Polyimide gas separation membranes
US4717394A (en) * 1986-10-27 1988-01-05 E. I. Du Pont De Nemours And Company Polyimide gas separation membranes
US4717393A (en) * 1986-10-27 1988-01-05 E. I. Du Pont De Nemours And Company Polyimide gas separation membranes
US4838900A (en) * 1988-04-13 1989-06-13 E. I. Du Pont De Nemours And Company Polyimide gas separation membranes
US5015268A (en) * 1988-10-13 1991-05-14 Exxon Research And Engineering Co. Polymeric membrane and process for separating aliphatically unsaturated hydrocarbons
US4897092A (en) * 1989-02-27 1990-01-30 Air Products And Chemicals, Inc. Polyimide membrane having improved flux
US5074891A (en) * 1989-07-27 1991-12-24 Hoechst Celanese Corp. Method of gas separation and membranes therefor
US5042993A (en) * 1990-07-24 1991-08-27 Air Products And Chemicals, Inc. Gas separating membranes from polyimide polymers
EP0473541A3 (en) * 1990-08-17 1992-05-27 Ciba-Geigy Ag Process for enrichment or separation, copolyamide and copolyimidamide and their use
US5071448A (en) * 1990-12-05 1991-12-10 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Semipermeable membranes based on certain sulfonated substituted polysulfone polymers
US5178940A (en) * 1991-04-15 1993-01-12 Nitto Denko K.K. Composite or asymmetric fluorine-containing polyimide membrane, a process for manufacturing the same and a method for the separation and concentration of gas using the same
JP2588806B2 (ja) * 1991-09-10 1997-03-12 宇部興産株式会社 ガス分離中空糸膜及びその製法
US5490931A (en) * 1992-02-24 1996-02-13 Hoechst Celanese Corp. Fabrication of a fluoropolymer hollow fiber having a defect-free separation layer
DE4219218A1 (de) * 1992-06-12 1994-01-13 Gambro Dialysatoren Membran und Verfahren zu deren Herstellung
US5266100A (en) * 1992-09-02 1993-11-30 E. I. Du Pont De Nemours And Company Alkyl substituted polyimide, polyamide and polyamide-imide gas separation membranes
US5248319A (en) * 1992-09-02 1993-09-28 E. I. Du Pont De Nemours And Company Gas separation membranes made from blends of aromatic polyamide, polymide or polyamide-imide polymers
JP3247953B2 (ja) * 1992-09-30 2002-01-21 独立行政法人産業技術総合研究所 含水ゲル状気体分離膜
US5232472A (en) * 1992-11-03 1993-08-03 E. I. Du Pont De Nemours And Company Polyimide and polyamide-imide gas separation membranes
US5262056A (en) * 1992-11-30 1993-11-16 Board Of Regents, The University Of Texas System Polyamides and polypyrrolones for fluid separation membranes
US5322549A (en) * 1993-06-04 1994-06-21 E. I. Du Pont De Nemours And Company Polyimides and gas separation membranes prepared therefrom
US5364454A (en) * 1993-06-30 1994-11-15 Praxair Technology, Inc. Fluid separation composite membranes prepared from sulfonated aromatic polymers in lithium salt form
US5591250A (en) * 1993-08-09 1997-01-07 Gas Research Institute Material and process for separating carbon dioxide from methane
US5334697A (en) * 1993-10-04 1994-08-02 L'air Liquide, S.A. Polyimide gas separation membranes
US5443728A (en) * 1994-04-28 1995-08-22 Praxair Technology, Inc. Method of preparing membranes from blends of polyetherimide and polyimide polymers
US5618334A (en) * 1995-06-30 1997-04-08 Praxair Technology, Inc. Sulfonated polyimide gas separation membranes
US5725769A (en) * 1995-07-18 1998-03-10 Bend Research, Inc. Solvent-resistant microporous polymide membranes
US5716430A (en) * 1996-05-03 1998-02-10 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et, L'exploitation Des Procedes Georges Claude Nitrated polyimide gas separation membranes

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104797327A (zh) * 2012-11-20 2015-07-22 环球油品公司 用于分离的交联聚酰亚胺膜
WO2019143225A1 (ko) * 2018-01-22 2019-07-25 고려대학교 산학협력단 용매 후처리를 통한 고성능 박막 복합체 분리막의 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
CN1147418A (zh) 1997-04-16
EP0750939A2 (en) 1997-01-02
EP0750939A3 (en) 1997-07-02
US5964925A (en) 1999-10-12
BR9602923A (pt) 1998-04-28
US5618334A (en) 1997-04-08

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