JPH09173759A - Gas separating membrane - Google Patents

Gas separating membrane

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JPH09173759A
JPH09173759A JP33895295A JP33895295A JPH09173759A JP H09173759 A JPH09173759 A JP H09173759A JP 33895295 A JP33895295 A JP 33895295A JP 33895295 A JP33895295 A JP 33895295A JP H09173759 A JPH09173759 A JP H09173759A
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JP
Japan
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oxygen
propiolate
gas
membrane
polymer
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JP33895295A
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Japanese (ja)
Inventor
Masayoshi Tabata
昌祥 田畑
Naoyuki Amaya
直之 天谷
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NOF Corp
Original Assignee
Nippon Oil and Fats Co Ltd
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  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a polymer material having a high permeation factor, a high separation factor and satisfactory strength as a membrane, especially a material useful for a gas separating membrane fit to obtain oxygen enriched air. SOLUTION: This gas separating membrane is made of a polymer of at least one kind of propiolic ester represented by the formula HC<=C-CO2 -R, a copolymer of a mixture of the propiolic ester with other copolymerizable monomer or a laminated body consisting of the (conpolymer and other material. In the formula, R is 1-18C alkyl, 4-12C cycloalkyl, aryl or a substituent obtd. by combining such substituents with each other and F atoms may be substd. for part or all of the H atoms in each of the substituents.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、優れた気体透過性
及び高分離性能とを兼ね備えた気体分離膜に関するもの
である。特に、酸素富化用として有用な気体分離膜に関
するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a gas separation membrane having excellent gas permeability and high separation performance. In particular, it relates to a gas separation membrane useful for enriching oxygen.

【0002】[0002]

【従来の技術】すべての有機高分子素材は、大なり小な
り気体透過性を有し、その透過性は素材の種類と気体の
種類により大きく異なることから、有機高分子膜を用い
て気体混合物から特定の成分を分離濃縮できることが古
くから知られている。特に、膜による気体分離は、他の
分離方法と比較して、エネルギー的に有利で、装置が小
型軽量、機構が簡単でメンテナンスフリー等の特徴を有
するため、各種産業分野で活発に適用されている。特に
近年は、省資源、省エネルギー、有用なガスの回収等の
観点から注目を集めている。例えば、空気の酸素と窒素
への分離、プラットフォーミング法のオフガスからの水
素の分離及び回収、アンモニヤ合成時の水素の分離回
収、火力発電やゴミ焼却の排ガスからの二酸化炭素の回
収及び窒素酸化物や硫黄酸化物の除去、油田のオフガス
からの二酸化炭素の回収、天然ガスから硫化水素、二酸
化炭素等の酸性ガスの除去やヘリウムの分離回収等、多
くの分野に利用される。
2. Description of the Related Art All organic polymer materials have gas permeability to a greater or lesser degree, and their permeability greatly differs depending on the type of material and the type of gas. It has been known for a long time that specific components can be separated and concentrated from. In particular, gas separation using a membrane is advantageous in terms of energy compared with other separation methods, has a small size and light weight, has a simple mechanism, and is maintenance-free. Therefore, it is actively applied in various industrial fields. There is. In particular, in recent years, attention has been paid from the viewpoints of resource saving, energy saving, collection of useful gas, and the like. For example, separation of air into oxygen and nitrogen, separation and recovery of hydrogen from offgas of the platforming method, separation and recovery of hydrogen during ammonia synthesis, recovery of carbon dioxide from exhaust gas from thermal power generation and refuse incineration, and nitrogen oxides. It is used in many fields, such as the removal of sulfur oxides and sulfur oxides, the recovery of carbon dioxide from offgas in oil fields, the removal of acidic gases such as hydrogen sulfide and carbon dioxide from natural gas, and the separation and recovery of helium.

【0003】なかでも膜分離法により空気から酸素濃度
の高められた酸素富化空気が、安価に容易にかつ連続的
に得られれば、その価値は大きい。現在、未熟児の保育
箱あるいは呼吸器系疾患を有する患者の治療等の医療用
に用いられているが、繰作のわずらわしさあるいは連続
的に供給できないことや、希釈して使用しなければなら
ないことなどの重大な欠点を有している。しかしながら
酸素を空気から濃縮し供給できる効率的な膜が得られれ
ば、上記欠点は解消され、更に簡便な装置により家庭で
も使用可能になるなど医療の分野で大きな進歩が期待で
きる。また現在用いられている各種燃焼システム、例え
ば工業用のボイラー、ファーネスあるいは製鉄の高炉、
自動車等に用いられる内燃機関、家庭用暖房器具などに
おいても膜を用いて容易に連続的に酸素富化空気が供給
されるならば、燃焼効率を高めて燃料を節約することが
でき、省エネルギーが達せされるとともに不完全燃焼に
よる環境汚染の問題も解消される。更に膜により安価で
簡便に酸素富化空気が供給されるならば、食品工業、栽
培漁業、廃棄物処理などの他の分野においてもその発展
を促すことが出来る。
Above all, if oxygen-enriched air whose oxygen concentration is increased from the air by the membrane separation method can be easily and continuously obtained at low cost, its value is great. Currently, it is used for medical care such as a premature infant's nursery box or treatment of patients with respiratory diseases, but it is troublesome to produce or cannot be supplied continuously, and must be diluted before use. It has serious drawbacks such as that. However, if an efficient membrane capable of concentrating and supplying oxygen from air can be obtained, the above-mentioned drawbacks can be solved, and a great advance in the medical field can be expected, such as the fact that it can be used at home with a simpler device. In addition, various combustion systems currently in use, such as industrial boilers, furnaces or steel blast furnaces,
Even in internal combustion engines used for automobiles, household heating appliances, etc., if oxygen-enriched air is easily and continuously supplied using a membrane, combustion efficiency can be increased and fuel can be saved, thus saving energy. At the same time, the problem of environmental pollution due to incomplete combustion is solved. Furthermore, if the membrane supplies inexpensive and simple oxygen-enriched air, its development can be promoted also in other fields such as food industry, cultivated fishery, and waste treatment.

【0004】現在知られている全ての高分子素材は多か
れ少なかれ気体透過性を有するが、工業的に実用可能な
酸素富化用膜とするためには、酸素透過性が十分大きく
且つ酸素の窒素に対する選択性が大きくなくてはならな
い。気体透過性は、高分子素材の固有の値である気体透
過係数で性能を比較する事ができ、その単位は、cm 3
(STP)・cm/cm2・sec・cmHgで表され
る。これは膜を境として片方から高圧をかけたとき、低
圧側に透過してくる気体の体積(単位はcm3であり、
透過量を25℃、1気圧を標準として換算)を、測定時
間(sec)、膜の両側の気体の圧力差(cmHg)、
膜の表面積(cm2)、および膜の厚さ(cm)で規格
化したものである。また酸素富化用の気体分離膜にとっ
て非常に重要となる分離系数(酸素の窒素に対する選択
性)は、酸素透過係数と窒素透過係数との比で表す事が
出来る。
There are many polymer materials currently known
It has gas permeability to some extent, but it is industrially practical
Oxygen permeability is sufficiently high to make it a membrane for oxygen enrichment
And the selectivity of oxygen to nitrogen must be high.
Yes. Gas permeability is a value that is unique to polymer materials.
Performance can be compared with the over coefficient, the unit is cm Three
(STP) / cm / cmTwo・ Represented in sec · cmHg
You. This is low when high pressure is applied from one side across the membrane.
Volume of gas permeating to the pressure side (unit: cmThreeAnd
When measuring the transmission amount at 25 ° C and 1 atm as standard)
Between (sec), the pressure difference between the gas on both sides of the membrane (cmHg),
Surface area of membrane (cmTwo), And film thickness (cm)
It has been transformed. In addition, the gas separation membrane for oxygen enrichment
The number of separation systems (selection of oxygen to nitrogen
Property) can be expressed by the ratio of the oxygen permeability coefficient and the nitrogen permeability coefficient.
I can do it.

【0005】従って、酸素富化用の選択気体透過分離膜
(酸素富化膜)用の素材を探索するとき、実用的な透過
速度を得るためには先ず酸素透過係数の大きな素材を選
ぶことが必要である。そうでないと大きな差圧あるいは
膜表面積を大きくせねばならず装置が大型で複雑となっ
てしまう。また十分な酸素濃度を得るためには、酸素透
過係数と窒素透過係数との比の大きな高分子を選択しな
ければならない。さらには出来る限り大きな透過速度を
得るために膜厚を薄くせねばならず、そのためには素材
の機械的強度が高くなければならない。
Therefore, when searching for a material for a selective gas permeable separation membrane for oxygen enrichment (oxygen-enriched membrane), a material having a large oxygen permeability coefficient must first be selected in order to obtain a practical permeation rate. is necessary. Otherwise, a large differential pressure or a large membrane surface area must be obtained, and the device becomes large and complicated. Further, in order to obtain a sufficient oxygen concentration, a polymer having a large ratio of oxygen permeability coefficient to nitrogen permeability coefficient must be selected. Furthermore, the film thickness must be thin in order to obtain the maximum permeation rate, and for that purpose, the mechanical strength of the material must be high.

【0006】即ち工業的に実用可能な酸素富化用の膜素
材としては、酸素透過係数および酸素透過係数と窒素透
過係数との比が大きく、且つ強度及び耐久性に優れたも
のが要求される。しかしながら既存の高分子物質でこれ
らの要求を満たすものはほとんどなく、既存の高分子を
改良する試みも数多くなされているが何れも十分目的を
達するに至っていない。既存の高分子で酸素透過係数が
10-9以上のものはごく限られており、わずかにポリジ
メチルシロキサン、ポリ置換アセチレン、ポリ−4−メ
チルペンテン−1、天然ゴムなどがある。それ以外のも
のは殆どが10 -10以下であり、膜面積をきわめて大き
くしない限りこれらの高分子より実用的な透過速度を有
する膜を得ることは出来ない。
That is, a film element for oxygen enrichment that is industrially practical
As materials, oxygen permeability coefficient and oxygen permeability coefficient and nitrogen permeability
It has a large ratio to the excess coefficient, and has excellent strength and durability.
Is required. However, this is
Almost none satisfy these requirements, and existing polymer
Many attempts have been made to improve it, but all have sufficient goals.
Has not reached. The oxygen permeability coefficient of existing polymers
10-9The above are very limited and are slightly
Methyl siloxane, poly-substituted acetylene, poly-4-me
Chillpentene-1, natural rubber and the like. Other than that
Most are 10 -TenAnd the membrane area is extremely large
Unless it is broken, it has more practical permeation rate than these polymers.
It is not possible to obtain a film that does.

【0007】また酸素透過係数と窒素透過係数との比の
値は何れも高々3程度であり、酸素透過係数の値が大き
くなると、逆に酸素透過係数と窒素透過係数との比の値
も低下してしまう傾向にある。例えば、天然ゴムは、酸
素透過係数が10-9以上の高分子であるが、酸素透過係
数と窒素透過係数との比の値がそれほど大きくなく、そ
のうえ主鎖に二重結合を有するため耐久性(特に酸化安
定性)が悪いという重大な欠点があり使用できない。こ
れらに比較して、ポリ4−メチル−ペンテン−1は、気
体透過性や選択性はそれほど高くないが、機械的強度や
耐熱性、化学的安定性を有している(特開昭54−14
6277号公報)。そのため、特殊な加工法により薄膜
化されて医療用の酸素富化装置の分離膜として一部実用
化されているが、加工性、気体透過性及び選択性等の観
点から応用に限界がきている。
The values of the ratio of the oxygen permeability coefficient to the nitrogen permeability coefficient are at most about 3, and when the value of the oxygen permeability coefficient increases, the value of the ratio of the oxygen permeability coefficient to the nitrogen permeability coefficient also decreases. Tends to do. For example, natural rubber is a polymer having an oxygen permeability coefficient of 10 −9 or more, but the ratio of the oxygen permeability coefficient to the nitrogen permeability coefficient is not so large, and in addition, the main chain has a double bond, so that it is durable. It cannot be used due to the serious drawback of poor (especially oxidation stability). Compared with these, poly-4-methyl-pentene-1 is not so high in gas permeability and selectivity, but has mechanical strength, heat resistance, and chemical stability (JP-A-54-54). 14
6277). Therefore, it is made into a thin film by a special processing method and is partially put into practical use as a separation membrane of an oxygen-enriching device for medical use, but its application is becoming limited from the viewpoints of processability, gas permeability, selectivity, etc. .

【0008】またポリジメチルシロキサン(いわゆるシ
リコンゴム)は、ポリ置換アセチレンについで高い気体
透過性を有し、しかも化学的安定性を有する材料である
が、機械的強度が弱くそのままでは薄膜化が困難である
ため、特殊な変性を行って分離膜としている。この変性
により、本来の気体透過性がかなり低下しているばかり
か、選択性もあまり改良されておらず、高濃度の酸素富
化空気が要求される用途には使用出来ない。
Polydimethylsiloxane (so-called silicone rubber) is a material having a high gas permeability and a chemical stability second to polysubstituted acetylene, but its mechanical strength is weak and it is difficult to form a thin film as it is. Therefore, special denaturation is performed to obtain a separation membrane. Due to this modification, not only the original gas permeability is considerably lowered, but also the selectivity is not improved so much, and it cannot be used in the application where a high concentration of oxygen-enriched air is required.

【0009】一方、ポリトリメチルシリルプロピンに代
表されるポリアセチレン誘導体は、シリコンゴムに比べ
て選択性は変わらないが気体透過性が10倍大きいこ
と、高分子量化及び薄膜化が可能であることから、ポリ
トリメチルシリルプロピンが発表された当初は非常に大
きな関心を集め、種々の観点から検討が行われた(特開
昭61−18421号公報)。実際に酸素富化装置が試
作され一次市場展開が行われた。しかしながら、ポリト
リメチルシリルプロピンの分離性能(選択率)は変化し
ないが気体透過性能が経時的に低下し、シリコンゴムと
同程度になるという欠点が見いだされた。この改良が種
々試みられたが十分ではなく最終的にこの材料は使用さ
れなくなった。
On the other hand, polyacetylene derivatives typified by polytrimethylsilylpropyne have the same selectivity as silicone rubber, but have gas permeability 10 times higher, and can have a higher molecular weight and a thinner film. At the beginning of the announcement of polytrimethylsilylpropyne, it attracted a great deal of attention and was studied from various viewpoints (JP-A 61-18421). An oxygen enrichment device was actually prototyped and developed on the primary market. However, it has been found that the separation performance (selectivity) of polytrimethylsilylpropyne does not change, but the gas permeation performance deteriorates with time and becomes about the same as that of silicone rubber. Various attempts have been made to improve this, but it was not sufficient and eventually the material was not used.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】以上のように既存の高
分子物質については、気体透過係数が10-9以上の実用
的な値を有し、機械的強度が高く、且つ分離係数の高い
材料は殆ど知られていないのが現状であり、これらの諸
要求を満たす新素材の開発が強く望まれていた。本発明
の目的は、実用性のある透過係数を有し、膜として使用
する上で十分な強度を持ち、しかも十分高い分離係数を
有する高分子素材を提供することである。特に空気から
酸素濃度が高められた空気(酸素富化空気)を得るに適
した気体分離膜を提供するものである。
As described above, with regard to the existing polymer substances, materials having a practical value of gas permeability coefficient of 10 -9 or more, high mechanical strength and high separation coefficient. At present, little is known, and the development of new materials that meet these requirements has been strongly desired. It is an object of the present invention to provide a polymer material having a practical permeability coefficient, sufficient strength for use as a membrane, and a sufficiently high separation coefficient. In particular, the present invention provides a gas separation membrane suitable for obtaining air having an increased oxygen concentration (oxygen-enriched air) from air.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の第1の発明は、下記一般式(1) HC≡C−CO2−R ・・・(1) (但し、式中のRは、炭素数1〜18のアルキル基、炭
素数4〜12のシクロアルキル基、アリール基またはこ
れら置換基が互いに組み合わされた置換基を表し、置換
基中の水素原子の一部もしくは全部がフッ素原子で置換
されたものである)で示されるプロピオル酸エステルか
ら選択される少なくとも一種、又は更に共重合可能な単
量体との混合物から形成される(共)重合体からなる気
体分離膜である。また、第2の発明は、第1の発明に記
載された(共)重合体と多孔質支持体との複合体からな
る気体分離膜である。また、第3の発明は、第1の発明
又は第2の発明に記載の(共)重合体ないし複合体を用
いる酸素富化用の気体分離膜である。
The first invention for achieving the above object is to provide the following general formula (1): HC≡C-CO 2 -R (1) (wherein R in the formula is , A C1-18 alkyl group, a C4-12 cycloalkyl group, an aryl group or a substituent in which these substituents are combined with each other, and some or all of the hydrogen atoms in the substituent are fluorine atoms. Which is substituted with)), or a (co) polymer formed from a mixture with at least one propiolic acid ester represented by the formula (1) or a copolymerizable monomer. The second invention is a gas separation membrane comprising a composite of the (co) polymer described in the first invention and a porous support. The third invention is a gas separation membrane for oxygen enrichment, which uses the (co) polymer or complex described in the first invention or the second invention.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて更に詳細に説明する。本発明の分離膜素材の原料と
なる一般式(1)で示されるピロピオル酸エステルの式
中のRがアルキル基の場合、炭素数1〜18の直鎖もし
くは分岐のアルキル基である。代表例としてはメチル
基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチ
ル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、イソブ
チル基、n−アミル基、イソ−アミル基、n−ペンチル
基、4−メチル−2−ペンチル基、ネオペンチル基、
1,1−ジメチル−2−エチルプロピル基、n−へキシ
ル基、2−エチルへキシル基、2,4,4−トリメチル
−2−ペンチル基、n−へプチル基、n−オクチル基、
n−デシル基、ステアリル基等があげられる。これらの
中では、プロピオル酸エステルの製造の容易さや重合反
応性あるいは得られる重合体の気体透過性や化学的安定
性等から適度な分岐構造を有するもの、具体例として
は、プロピオル酸イソプロピル、プロピオル酸ネオペン
チル、プロピオル酸4−メチル−2−ペンチルを好まし
いものとして挙げる事が出来る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in more detail below. When R in the formula of the pyropiolic acid ester represented by the general formula (1), which is a raw material of the separation membrane material of the present invention, is an alkyl group, it is a linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms. As typical examples, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, isobutyl group, n-amyl group, iso-amyl group, n-pentyl group, 4 -Methyl-2-pentyl group, neopentyl group,
1,1-dimethyl-2-ethylpropyl group, n-hexyl group, 2-ethylhexyl group, 2,4,4-trimethyl-2-pentyl group, n-heptyl group, n-octyl group,
Examples thereof include n-decyl group and stearyl group. Among these, those having an appropriate branched structure from the viewpoint of ease of production of propiolic acid ester, polymerization reactivity, gas permeability and chemical stability of the resulting polymer, and specific examples include isopropyl propiolate and propiolate. Neopentyl acid and 4-methyl-2-pentyl propiolate can be mentioned as preferable examples.

【0013】また式中のRがシクロアルキル基である場
合、通常は炭素数4〜12であるが、炭素数5〜10の
シクロアルキル基が好ましい。具体的にはプロピオル酸
シクロペンチル、プロピオル酸シクロヘキシル、プロピ
オル酸シクロヘプチル、プロピオル酸シクロオクチルな
どが挙げられる。また置換基を有するシクロアルキル基
の場合は、例えば、プロピオル酸(4−tert−ブチル)
−シクロヘキシル、プロピオル酸(2−イソプロピル−
5−メチル)−シクロヘキシル等が挙げられる。さらに
式中のRがアリール基の場合としては、フェニル基、ビ
フェニル基、ナフチル基等が挙げることが出来るが、炭
素数があまりにも大きな芳香族基を有するプロピオル酸
エステルは、融点の高い固体となるために重合反応性が
低下するばかりでなく、得られる重合体の気体透過性も
低くなる。そのため、好ましい例としてアルキル基で置
換されたアリール基の場合、例えば、プロピオル酸2−
メチル−フェニル、プロピオル酸4−tert−ブチル−フ
ェニル等が挙げられる。
When R in the formula is a cycloalkyl group, it usually has 4 to 12 carbon atoms, but a cycloalkyl group having 5 to 10 carbon atoms is preferable. Specific examples thereof include cyclopentyl propiolate, cyclohexyl propiolate, cycloheptyl propiolate, and cyclooctyl propiolate. In the case of a cycloalkyl group having a substituent, for example, propioric acid (4-tert-butyl)
-Cyclohexyl, propioric acid (2-isopropyl-
5-methyl) -cyclohexyl and the like can be mentioned. Further, when R in the formula is an aryl group, a phenyl group, a biphenyl group, a naphthyl group and the like can be mentioned. However, a propiolic acid ester having an aromatic group having an excessively large number of carbons is a solid having a high melting point. Therefore, not only the polymerization reactivity is lowered, but also the gas permeability of the obtained polymer is lowered. Therefore, in the case of an aryl group substituted with an alkyl group as a preferable example, for example, propiolic acid 2-
Methyl-phenyl, 4-tert-butyl-phenyl propiolate and the like can be mentioned.

【0014】また、式中のRが前記アルキル基、シクロ
アルキル基、アリール基の水素の一部もしくは全部が、
フッ素原子で置換されたアルキル基、シクロアルキル
基、またはアリール基を有するもの、例えば、2,2,
2−トリフルオロエチル基、n-パーフルオロブチル−2
−エチル基、n-パーフルオロオクチル−2−エチル基、
4−トリフルオロメチル−シクロヘキシル基、2−トリ
フルオロメチル−フェニル基、2,4−ビス(トリフル
オロメチル)フェニル基を有するプロピオル酸エステル
類も好ましく使用できる。
In the formula, R is a hydrogen atom in the alkyl group, cycloalkyl group or aryl group,
Those having an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group substituted with a fluorine atom, for example, 2,2
2-trifluoroethyl group, n-perfluorobutyl-2
-Ethyl group, n-perfluorooctyl-2-ethyl group,
Propiolic acid esters having a 4-trifluoromethyl-cyclohexyl group, a 2-trifluoromethyl-phenyl group, a 2,4-bis (trifluoromethyl) phenyl group can also be preferably used.

【0015】前記のプロピオル酸エステルは公知の方法
により容易に合成される。即ちプロピオル酸と対応する
アルコールとのエステル化反応、プロピオル酸クロリド
と対応するアルコールとの反応、プロピオル酸クロリド
と対応するアルコールのアルカリ金属塩との反応、プロ
ピオル酸エチルあるいはメチルエステルと他のアルコー
ルとのエステル交換反応等により目的とするプロピオル
酸エステルは容易に合成できる。
The above-mentioned propiolic acid ester can be easily synthesized by a known method. That is, the esterification reaction of propiolic acid with the corresponding alcohol, the reaction of propiolic acid chloride with the corresponding alcohol, the reaction of propioic acid chloride with the alkali metal salt of the corresponding alcohol, ethyl propiolate or methyl ester with other alcohols The target propiolic acid ester can be easily synthesized by the transesterification reaction or the like.

【0016】本発明は、プロピオル酸エステルの重合体
もしくは共重合体を選択気体透過膜素材として用いるも
のであり、本発明においてプロピオル酸エステルの重合
体あるいは共重合体とは、プロピオル酸エステルの単独
重合体または異なる2種以上のプロピオル酸エステル同
志の共重合体はもとよりのこと、プロピオル酸エステル
と他の共重合可能な単量体との共重合体をも包含するも
のである。
The present invention uses a polymer or copolymer of propiolic acid ester as a material for a selective gas permeable membrane. In the present invention, the polymer or copolymer of propiolic acid ester means a propiolic acid ester alone. Not only a polymer or a copolymer of two or more different propiolate esters but also a copolymer of a propiolate ester and another copolymerizable monomer is included.

【0017】ここでプロピオル酸エステルと共重合可能
な単量体としては、エチレン、プロピレン、1−ブテ
ン、1−ペンテン、1−ヘプテン等の1−オレフィン
類、モノフルオロエチレン、1,2ジフルオロエチレ
ン、1,1−ジフルオロエチレン、1,1,2−トリフ
ルオロエチレン、テトラフルオロエチレン、シクロヘキ
セン誘導体、ノルボルネン誘導体、芳香族オレフィンモ
ノマー類等を挙げることが出来る。さらにはアセチレン
誘導体、ブタジエン誘導体等をプロピオル酸エステルの
共重合相手として用いることが出来る。これらの中で
は、1,1,2−トリフルオロエチレンやイソブチレン
を好ましいものとして挙げることができる。しかしプロ
ピオル酸エステル誘導体との共重合可能であっても、本
発明の目的である気体分離膜特性の低下を招くような共
重合相手モノマー、あるいは化学的安定性、耐久性、製
膜性を低下させるようなもの、例えばブタジエン等は好
ましくない。特に環状構造を有するビニル単量体との共
重合体は気体透過性を低下させるため好ましくない。ま
た前記共重合可能な単量体は単量体混合物中に通常40
モル%以下で用いられるが、膜の物性、気体透過性等の
点で20モル%以下が好ましい。
Here, as the monomer copolymerizable with the propiolic acid ester, 1-olefins such as ethylene, propylene, 1-butene, 1-pentene and 1-heptene, monofluoroethylene, 1,2-difluoroethylene are used. , 1,1-difluoroethylene, 1,1,2-trifluoroethylene, tetrafluoroethylene, cyclohexene derivatives, norbornene derivatives, aromatic olefin monomers and the like. Furthermore, an acetylene derivative, a butadiene derivative, etc. can be used as a copolymerization partner of a propiolate ester. Among these, 1,1,2-trifluoroethylene and isobutylene can be mentioned as preferable ones. However, even if it can be copolymerized with a propiolic acid ester derivative, a copolymerization partner monomer that causes deterioration of the gas separation membrane characteristics, which is the object of the present invention, or chemical stability, durability, and film-forming property are deteriorated. Such substances, such as butadiene, are not preferred. Particularly, a copolymer with a vinyl monomer having a cyclic structure lowers gas permeability and is not preferred. Further, the copolymerizable monomer is usually added to the monomer mixture in an amount of 40
It is used in an amount of not more than 20 mol%, but is preferably not more than 20 mol% in view of the physical properties of the membrane, gas permeability and the like.

【0018】プロピオル酸エステルの重合体及び共重合
体は、既にアセチレンの重合等で公知の重合触媒、ロジ
ウム(Rh),やタングステン(W),モリブデン(M
o)等の金属系の触媒を用いることにより比較的容易に
重合し、目的とする重合体が得られる。例えば、次の文
献等に記載されている(ポリマー ジャーナル(Pol
ymer Journal)22巻、1105ページ
(1990)や ポリマー(Polymer) 23
巻、744ページ(1982))方法によりプロピオル
酸誘導体の重合体は比較的高収率でしかも分子量の高い
ものが得られる。
Polymers and copolymers of propiolic acid esters are known polymerization catalysts such as rhodium (Rh), tungsten (W), molybdenum (M) for the polymerization of acetylene.
By using a metal-based catalyst such as o), polymerization is relatively easy to obtain the desired polymer. For example, it is described in the following documents (Polymer Journal (Pol
ymer Journal) Vol. 22, p. 1105 (1990) and polymer (Polymer) 23
Vol., P. 744 (1982)), a polymer of a propiolic acid derivative having a relatively high yield and a high molecular weight can be obtained.

【0019】本発明のプロピオル酸エステル重合体ある
いは共重合体を構成成分とする気体分離膜は、当分野で
既知の製膜方法により容易に薄膜化できる。溶媒キャス
ティング方法を例にとって以下説明する。即ち、溶媒へ
の溶解性は、エステル基の種類により異なるのでそれぞ
れの重合体に適した溶媒を用いてキャスティング溶液を
調整し、ガラス板などの上に流延し溶媒を蒸発させて目
的とする均質な厚さの膜を得る方法である。キャスティ
ング用溶液の濃度としては0.1〜10%が適当で、好
ましくは0.1〜5%でありこれらの濃度の溶液より
0.01から200ミクロン程度の厚さの薄膜が得られ
る。大きな気体透過量を得る目的のためには膜厚として
は薄い方が好ましく、その意味では0.05〜10ミク
ロンまでの厚さが好ましい、疎水性有機溶媒を用いて水
面上に展開(水面展開法)し、溶媒を蒸発させた後、有
機あるいは無機の多孔質支持体上にすくいとるという方
法を用いれば、少なくとも1ミクロン以下の薄膜とする
ことが出来る。
The gas separation membrane of the present invention, which comprises the propiolic acid ester polymer or copolymer as a constituent, can be easily made into a thin film by a film forming method known in the art. The solvent casting method will be described below as an example. That is, since the solubility in a solvent varies depending on the type of ester group, a casting solution is prepared using a solvent suitable for each polymer, and the casting solution is cast on a glass plate or the like to evaporate the solvent to achieve the objective. It is a method of obtaining a film having a uniform thickness. The concentration of the casting solution is suitably 0.1 to 10%, preferably 0.1 to 5%, and a thin film having a thickness of about 0.01 to 200 microns can be obtained from the solution having these concentrations. For the purpose of obtaining a large gas permeation amount, it is preferable that the film thickness is thin, and in that sense, a thickness of 0.05 to 10 microns is preferable. It is spread on the water surface using a hydrophobic organic solvent (water surface expansion). Method), and evaporating the solvent, and then scooping on the organic or inorganic porous support, a thin film of at least 1 micron or less can be formed.

【0020】本発明の(共)重合体からなる気体分離膜
は、均質膜としてそのまま用いることもできるが、しか
し酢酸セルロース、ポリアミド、ポリエステル、ポリカ
ーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポ
リオレフィン、ポリテトラフルオロエチレン誘導体、紙
等の天然または合成繊維等で作られた有機物質の多孔質
支持体、及びガラス、アルミナ等の無機物質の多孔質支
持体と組み合わせて複合化し、膜強度を高めて使用する
方が好ましい。多孔質支持体の具体例としては、織布、
不織布、多孔質薄膜等があり、例えば延伸処理して作製
したポリプロピレン性多孔質支持体、中性子を用いて多
孔質化されたポリカーボネート支持体、その他フィルタ
ーに用いられるセルロース系の支持体等がある。その膜
厚は薄いものが好ましいが、通常は500ミクロン以
下、好ましくは100ミクロン以下である。そして開孔
率は高いほど好ましいが、通常は30%以上、好ましく
は50%以上である。また本発明の気体分離膜の形状
は、平膜、管状膜、中空子膜などいかなる形態でも性能
を発揮しうるものである。また本発明のプロピオル酸エ
ステル重合体よりなる膜は単独で使用してその特徴を発
揮しうるが、他の高分子、例えばポリオレフィン、ある
いはポリオルガノシロキサンなどと混合して得られるブ
レンドポリマーを出発原料として製膜した膜も使用でき
る。
The gas separation membrane composed of the (co) polymer of the present invention can be used as it is as a homogeneous membrane, but is not limited to cellulose acetate, polyamide, polyester, polycarbonate, polysulfone, polyether sulfone, polyolefin, polytetrafluoroethylene. It is better to combine a derivative, a porous support of an organic substance made of natural or synthetic fibers such as paper, etc., and a porous support of an inorganic substance such as glass, alumina, etc., to increase the film strength and use it. preferable. Specific examples of the porous support include woven cloth,
There are non-woven fabrics, porous thin films, and the like, and examples thereof include a polypropylene porous support produced by stretching treatment, a polycarbonate support made porous by using neutrons, and other cellulose-based supports used for filters. The film thickness is preferably thin, but is usually 500 microns or less, preferably 100 microns or less. The higher the porosity, the more preferable, but it is usually 30% or more, preferably 50% or more. Further, the shape of the gas separation membrane of the present invention can exhibit performance in any form such as a flat membrane, a tubular membrane, and a hollow membrane. Further, the film made of the propiolic acid ester polymer of the present invention can exhibit its characteristics when used alone, but a blend polymer obtained by mixing with another polymer such as polyolefin or polyorganosiloxane is used as a starting material. A film formed as can also be used.

【0021】[0021]

【実施例】以下に実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらに制限されるものではない。 実施例1 シリコンゴム製の封止シール付き2口付きU字管の一方
の口から重合触媒であるビス(塩化ロジウムノルボルナ
ジエン)([Rh(NRD)Cl]2、表中NRDと略
記する)を20mol入れ、十分乾燥した窒素ガスを通
して窒素置換を十分行い、さらにこの口から所定量のメ
タノール(表中、MeOHと略記する)を含有する乾燥
テトラヒドロフラン溶液をシリンジにより加える。もう
一方の口から減圧蒸留法で精製したプロピオル酸メチル
(東京化成工業(株)製、表中、MePrと略記す
る。)4mlをシリンジで注入し、触媒系にプロピオル
酸メチルが触れないようにしておく。このU字管を40
度の恒温漕に漬けてから内容物を十分混合した後、重合
を24時間行った。重合終了後、U字管の内容物を大量
のメタノールに投入してポリプロピオル酸メチル(表
中、PMePrと略記する)を沈殿させた。テトラヒド
ロフラン-メタノール系で再沈殿精製操作を行った後、
減圧乾燥してポリプロピオル酸メチルを得た。プロピオ
ル酸メチルの重合条件及び得られたポリプロピオル酸メ
チルの分子量、重合収率等の結果を表1にまとめた。
EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. Example 1 A polymerization catalyst, bis (rhodium norbornadiene chloride) ([Rh (NRD) Cl] 2 , abbreviated as NRD in the table) was introduced from one port of a U-tube having a two-necked seal made of silicone rubber. 20 mol was added, nitrogen substitution was sufficiently performed by passing through sufficiently dried nitrogen gas, and a dry tetrahydrofuran solution containing a predetermined amount of methanol (abbreviated as MeOH in the table) was added from this port by a syringe. 4 ml of methyl propiolate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., abbreviated as MePr in the table) purified by vacuum distillation from the other mouth was injected with a syringe to prevent methyl propiolate from contacting the catalyst system. Keep it. This U-shaped tube is 40
After soaking in a constant temperature bath, the contents were thoroughly mixed and then polymerized for 24 hours. After completion of the polymerization, the content of the U-shaped tube was put into a large amount of methanol to precipitate methyl polypropiolate (abbreviated as PMePr in the table). After performing a reprecipitation purification operation in a tetrahydrofuran-methanol system,
It was dried under reduced pressure to obtain methyl polypropiolate. Table 1 shows the results of the polymerization conditions of methyl propiolate, the molecular weight of the obtained methyl polypropiolate, the polymerization yield, and the like.

【0022】[0022]

【表1】 [Table 1]

【0023】得られたポリプロピオル酸メチル0.5g
をクロロフォルム50mlに溶解し、この溶液を底が平
滑なフラットシャーレに注ぎ、ゴミや埃が入らないよう
にしながらゆっくりとクロロフォルムを蒸発させて、透
明なフィルムを作成した。膜厚は約0.07ミクロンで
あった。このフィルムを高真空気体透過測定装置(日本
油脂(株)製)のセルにセットし25℃に設定した。最
初膜の両側を拡散ポンプにより高真空にした後、膜のガ
ス供給側(高圧側)に酸素(圧力として約40cmH
g)を導入すると同時に、低圧側(真空側)の圧力変化
(圧力上昇)を圧力センサーで読みとり記録した。フィ
ルムの膜厚、膜面積、測定時間、圧力センサーの時間変
化率、供給ガスの圧力、装置定数等からから、フィルム
の酸素透過係数を求めた。次に酸素ガスを窒素ガスに変
えて酸素透過係数と同様に窒素透過係数を求めた。そし
てポリプロピオル酸メチルの酸素透過係数(表中、PO
と略記した。なお、表中の値は、酸素透過係数を1010
倍したものを示した。)、窒素透過係数(表中、PNと
略記した。なお、表中の値は、窒素透過係数を1010
したものを示した。)及び選択率を表す分離係数として
の酸素透過係数と窒素透過係数との比(表中、PO/P
Nと略記した。)を表2に示した。
0.5 g of the obtained methyl polypropiolate
Was dissolved in 50 ml of chloroform, the solution was poured into a flat petri dish having a smooth bottom, and chloroform was slowly evaporated while preventing dust and dirt from entering to form a transparent film. The film thickness was about 0.07 micron. This film was set in a cell of a high vacuum gas permeation measuring device (manufactured by NOF CORPORATION) and set at 25 ° C. First, both sides of the membrane were evacuated to a high vacuum by a diffusion pump, and then oxygen (pressure of about 40 cmH
Simultaneously with the introduction of g), the pressure change (pressure increase) on the low pressure side (vacuum side) was read and recorded by the pressure sensor. The oxygen permeation coefficient of the film was determined from the film thickness, film area, measurement time, rate of change of pressure sensor with time, supply gas pressure, device constant, and the like. Next, the oxygen gas was changed to nitrogen gas, and the nitrogen permeability coefficient was determined in the same manner as the oxygen permeability coefficient. And the oxygen transmission coefficient of methyl polypropiolate (in the table, PO
Abbreviated. The values in the table are oxygen permeation coefficients of 10 10
The doubled one is shown. ), A nitrogen permeation coefficient (abbreviated as PN in the table. The values in the table are those obtained by multiplying the nitrogen permeation coefficient by 10 10 ), and an oxygen permeation coefficient and nitrogen as a separation coefficient indicating selectivity. Ratio with transmission coefficient (in the table, PO / P
Abbreviated as N. ) Is shown in Table 2.

【0024】[0024]

【表2】 (注)透過係数の単位は、×10-10cm3(STP)・
cm/cm2・sec・cmHg(25℃)である。
[Table 2] (Note) The unit of transmission coefficient is × 10 -10 cm 3 (STP).
It is cm / cm 2 · sec · cmHg (25 ° C.).

【0025】実施例2 プロピオル酸エステルとしてプロピオル酸メチル(Me
Pr)をプロピオル酸エチル(表中、EtPrと略記す
る)に変えた以外は、実施例1と同様に行った。重合条
件および重合結果を表1にまとめた。また実施例1と同
様に溶媒蒸発法により均一な薄膜フィルムを作成した
後、高真空気体透過測定装置により酸素及び窒素の気体
透過測定を行い、気体透過係数を算出し、結果を表2に
まとめた。
Example 2 Methyl propiolate (Me
Example 1 was repeated except that Pr) was changed to ethyl propiolate (abbreviated as EtPr in the table). The polymerization conditions and the polymerization results are summarized in Table 1. In addition, as in Example 1, after forming a uniform thin film by the solvent evaporation method, oxygen and nitrogen gas permeation measurements were performed with a high vacuum gas permeation measuring device to calculate gas permeation coefficients, and the results are summarized in Table 2. It was

【0026】実施例3 プロピオル酸エステルとしてプロピオル酸メチル(Me
Pr)をプロピオル酸n−プロピル(表中、n−PPr
と略記する)に、重合触媒としてビス(塩化−ロジウム
−ノルボルナジエン)をビス(塩化ロジウムシクロオク
タジエン)([Rh(COD)Cl]2、表中CODと
略記する)に変えた以外は、実施例1と同様に行った。
重合条件および重合結果を表1にまとめた。また実施例
1と同様に溶媒蒸発法により均一な薄膜フィルムを作成
した後、高真空気体透過測定装置により酸素及び窒素の
気体透過測定を行い、気体透過係数を算出し、結果を表
2にまとめた。
Example 3 Methyl propiolate (Me
Pr) is n-propyl propiolate (in the table, n-PPr
Except that bis (rhodium-rhodium-norbornadiene) was changed to bis (rhodium cyclooctadiene chloride) ([Rh (COD) Cl] 2 , abbreviated as COD in the table) as a polymerization catalyst. The procedure was as in Example 1.
The polymerization conditions and the polymerization results are summarized in Table 1. In addition, as in Example 1, after forming a uniform thin film by the solvent evaporation method, oxygen and nitrogen gas permeation measurements were performed with a high vacuum gas permeation measuring device to calculate gas permeation coefficients, and the results are summarized in Table 2. It was

【0027】実施例4 プロピオル酸エステルとしてプロピオル酸メチル(Me
Pr)をプロピオル酸イソブチル(表中、i−BPrと
略記する)に、また重合溶媒としてメタノールをn−ブ
タノール(表中、n−BuOHと略記する)に変えた以
外は、実施例1と同様に行った。重合条件および重合結
果を表1にまとめた。また実施例1と同様に溶媒蒸発法
により均一な薄膜フィルムを作成した後、高真空気体透
過測定装置により酸素及び窒素の気体透過測定を行い、
気体透過係数を算出し、結果を表2にまとめた。
EXAMPLE 4 Methyl propiolate (Me
The same as Example 1 except that Pr) was changed to isobutyl propiolate (abbreviated as i-BPr in the table) and methanol was changed to n-butanol (abbreviated as n-BuOH in the table) as a polymerization solvent. Went to. The polymerization conditions and the polymerization results are summarized in Table 1. In addition, after forming a uniform thin film by the solvent evaporation method in the same manner as in Example 1, the gas permeation measurement of oxygen and nitrogen is performed by a high vacuum gas permeation measuring device,
The gas permeability coefficient was calculated and the results are summarized in Table 2.

【0028】実施例5 プロピオル酸エステルとしてプロピオル酸メチル(Me
Pr)をプロピオル酸tert−ブチル(表中、t−B
Prと略記する)に、また重合溶媒としてメタノールを
n−ブタノールに変えた以外は、実施例1と同様に行っ
た。重合条件および重合結果を表1にまとめた。また実
施例1と同様に溶媒蒸発法により均一な薄膜フィルムを
作成した後、高真空気体透過測定装置により酸素及び窒
素の気体透過測定を行い、気体透過係数を算出し、結果
を表2にまとめた。
Example 5 Methyl propiolate (Me
Pr) is tert-butyl propiolate (in the table, t-B
(Abbreviated as Pr) and the procedure of Example 1 was repeated except that methanol was changed to n-butanol as a polymerization solvent. The polymerization conditions and the polymerization results are summarized in Table 1. In addition, as in Example 1, after forming a uniform thin film by the solvent evaporation method, oxygen and nitrogen gas permeation measurements were performed with a high vacuum gas permeation measuring device to calculate gas permeation coefficients, and the results are summarized in Table 2. It was

【0029】実施例6 プロピオル酸エステルとしてプロピオル酸メチル(Me
Pr)をプロピオル酸n-オクチル(表中、n−OcP
rと略記する)に、また重合溶媒としてメタノールをn
−ブタノールに変えた以外は、実施例1と同様に行っ
た。重合条件および重合結果を表1にまとめた。また実
施例1と同様に溶媒蒸発法により均一な薄膜フィルムを
作成した後、高真空気体透過測定装置により酸素及び窒
素の気体透過測定を行い、気体透過係数を算出し、結果
を表2にまとめた。
Example 6 Methyl propiolate (Me
Pr) as n-octyl propiolate (in the table, n-OcP
abbreviated as r) and methanol as a polymerization solvent.
-A procedure similar to that of Example 1 was performed except that butanol was used. The polymerization conditions and the polymerization results are summarized in Table 1. In addition, as in Example 1, after forming a uniform thin film by the solvent evaporation method, oxygen and nitrogen gas permeation measurements were performed with a high vacuum gas permeation measuring device to calculate gas permeation coefficients, and the results are summarized in Table 2. It was

【0030】実施例7 プロピオル酸エステルとしてプロピオル酸メチル(Me
Pr)をプロピオル酸シクロヘキシル(表中、cHPr
と略記する)に、また重合溶媒としてメタノールをn−
ブタノールに変えた以外は、実施例1と同様に行った。
重合条件および重合結果を表1にまとめた。また実施例
1と同様に溶媒蒸発法により均一な薄膜フィルムを作成
した後、高真空気体透過測定装置により酸素及び窒素の
気体透過測定を行い、気体透過係数を算出し、結果を表
2にまとめた。
Example 7 Methyl propiolate (Me
Pr) is cyclohexyl propiolate (in the table, cHPr
Abbreviated) and methanol as a polymerization solvent
The same procedure as in Example 1 was repeated except that butanol was used.
The polymerization conditions and the polymerization results are summarized in Table 1. In addition, as in Example 1, after forming a uniform thin film by the solvent evaporation method, oxygen and nitrogen gas permeation measurements were performed with a high vacuum gas permeation measuring device to calculate gas permeation coefficients, and the results are summarized in Table 2. It was

【0031】実施例8 プロピオル酸エステルとしてプロピオル酸メチル(Me
Pr)をプロピオル酸メンチル(表中、MentPrと
略記する)に、重合触媒としてビス(塩化-ロジウム-ノ
ルボルナジエン)をビス(塩化−ロジウム−シクロオク
タジエン)に変えた以外は、実施例1と同様に行った。
重合条件および重合結果を表1にまとめた。また実施例
1と同様に溶媒蒸発法により均一な薄膜フィルムを作成
した後、高真空気体透過測定装置により酸素及び窒素の
気体透過測定を行い、気体透過係数を算出し、結果を表
2にまとめた。
EXAMPLE 8 Methyl propiolate (Me
The same as Example 1 except that Pr) was changed to menthyl propiolate (abbreviated as MentPr in the table) and bis (chloride-rhodium-norbornadiene) was replaced with bis (chloride-rhodium-cyclooctadiene) as a polymerization catalyst. Went to.
The polymerization conditions and the polymerization results are summarized in Table 1. In addition, as in Example 1, after forming a uniform thin film by the solvent evaporation method, oxygen and nitrogen gas permeation measurements were performed with a high vacuum gas permeation measuring device to calculate gas permeation coefficients, and the results are summarized in Table 2. It was

【0032】実施例9 プロピオル酸エステルとしてプロピオル酸メチル(Me
Pr)をプロピオル酸フェニル(表中、PhPrと略記
する)に変えた以外は、実施例1と同様に行った。重合
条件および重合結果を表1にまとめた。また実施例1と
同様に溶媒蒸発法により均一な薄膜フィルムを作成した
後、高真空気体透過測定装置により酸素及び窒素の気体
透過測定を行い、気体透過係数を算出し、結果を表2に
まとめた。
Example 9 Methyl propiolate (Me
Example 1 was repeated except that Pr) was changed to phenyl propiolate (abbreviated as PhPr in the table). The polymerization conditions and the polymerization results are summarized in Table 1. In addition, as in Example 1, after forming a uniform thin film by the solvent evaporation method, oxygen and nitrogen gas permeation measurements were performed with a high vacuum gas permeation measuring device to calculate gas permeation coefficients, and the results are summarized in Table 2. It was

【0033】実施例10 プロピオル酸エステルとしてプロピオル酸メチル(Me
Pr)をプロピオル酸メチルとプロピオル酸−n−ブチ
ル(表中、n−BPrと略記する)との混合物(モル
比:MePr/n−BPr=1/1)に変えた以外は、
実施例1と同様に行った。共重合条件および共重合結果
を表1にまとめた。また実施例1と同様に溶媒蒸発法に
より均一な薄膜フィルムを作成した後、高真空気体透過
測定装置により酸素及び窒素の気体透過測定を行い、気
体透過係数を算出し、結果を表2にまとめた。
Example 10 Methyl propiolate (Me as propiolate ester
Except that Pr) was changed to a mixture (molar ratio: MePr / n-BPr = 1/1) of methyl propiolate and -n-butyl propiolate (abbreviated as n-BPr in the table).
Performed in the same manner as in Example 1. The copolymerization conditions and the copolymerization results are summarized in Table 1. In addition, as in Example 1, after forming a uniform thin film by the solvent evaporation method, oxygen and nitrogen gas permeation measurements were performed with a high vacuum gas permeation measuring device to calculate gas permeation coefficients, and the results are summarized in Table 2. It was

【0034】実施例11 プロピオル酸エステルとしてプロピオル酸メチル(Me
Pr)をプロピオル酸メチルとプロピオル酸tert−
ブチルの混合物(モル比:MePr/t−BPr=1/
1)に変えた以外は、実施例1と同様に行った。重合条
件および重合結果を表1にまとめた。また実施例1と同
様に溶媒蒸発法により均一な薄膜フィルムを作成した
後、高真空気体透過測定装置により酸素及び窒素の気体
透過測定を行い、気体透過係数を算出し、結果を表2に
まとめた。
Example 11 Methyl propiolate (Me as propiolate ester (Me
Pr) is methyl propiolate and tert-propiolate
Mixture of butyl (molar ratio: MePr / t-BPr = 1 /
The same procedure as in Example 1 was repeated except that the procedure (1) was changed. The polymerization conditions and the polymerization results are summarized in Table 1. In addition, as in Example 1, after forming a uniform thin film by the solvent evaporation method, oxygen and nitrogen gas permeation measurements were performed with a high vacuum gas permeation measuring device to calculate gas permeation coefficients, and the results are summarized in Table 2. It was

【0035】実施例12 プロピオル酸エステルとしてプロピオル酸メチルをプロ
ピオル酸(2,2,2−トリフルオロ)エチル(表中、
F3EtPrと略記する)に、また重合溶媒としてメタ
ノールをn−ブタノールに変えた以外は、実施例1と同
様に行った。重合条件および重合結果を表1にまとめ
た。また実施例1と同様に溶媒蒸発法により均一な薄膜
フィルムを作成した後、高真空気体透過測定装置により
酸素及び窒素の気体透過測定を行い、気体透過係数を算
出し、結果を表2にまとめた。
Example 12 Methyl propiolate was used as a propiolate ester to prepare (2,2,2-trifluoro) ethyl propiolate (in the table,
F3EtPr) and the same procedure as in Example 1 except that n-butanol was used as the polymerization solvent instead of methanol. The polymerization conditions and the polymerization results are summarized in Table 1. In addition, as in Example 1, after forming a uniform thin film by the solvent evaporation method, oxygen and nitrogen gas permeation measurements were performed with a high vacuum gas permeation measuring device to calculate gas permeation coefficients, and the results are summarized in Table 2. It was

【0036】実施例13 プロピオル酸エステルとしてプロピオル酸メチルをプロ
ピオル酸パーフルオロオクチルエチル(表中、F17E
Prと略記する)に、また重合溶媒としてメタノールを
n−ブタノールに変えた以外は、実施例1と同様に行っ
た。但し、重合終了後、U字管の内容物をフッ素系溶剤
であるトリクロロトリフルオロエタン(ダイキン工業
(株)製、商品名:ダイフロンS-3)に溶解した後メ
タノールで沈殿させ、さらに再沈殿操作を行った。重合
条件および重合結果を表1にまとめた。また有機溶媒と
してはトリクロロトリフルオロエタンを用いた以外は実
施例1と同様の操作により、均一な薄膜フィルムを作成
した。このフィルムを高真空気体透過測定装置により酸
素及び窒素の気体透過測定を行い、気体透過係数を算出
し、結果を表2にまとめた。
Example 13 Methyl propiolate was used as a propiolate ester and perfluorooctylethyl propiolate (in the table, F17E
(Abbreviated as Pr) and the procedure of Example 1 was repeated except that methanol was changed to n-butanol as a polymerization solvent. However, after the completion of polymerization, the content of the U-shaped tube was dissolved in trichlorotrifluoroethane (trade name: Daiflon S-3, manufactured by Daikin Industries, Ltd.), which is a fluorine-based solvent, and then precipitated with methanol and then reprecipitated. The operation was performed. The polymerization conditions and the polymerization results are summarized in Table 1. Further, a uniform thin film was prepared by the same operation as in Example 1 except that trichlorotrifluoroethane was used as the organic solvent. This film was subjected to gas permeation measurement of oxygen and nitrogen by a high vacuum gas permeation measuring device, gas permeation coefficient was calculated, and the results are summarized in Table 2.

【0037】実施例14 プロピオル酸エステルとしてプロピオル酸メチルをプロ
ピオル酸−n−プロピルとシクロヘキセン(表中、c−
Hexと略記する)の混合物(モル比:[nPPr]/
[c−Hex]=2/1)0.1molに変えた以外は
実施例1と同様に行い、共重合体を合成した。重合結果
を表1にまとめた。共重合体中のそれぞれの単量体ユニ
ットの割合を、NMR(プロトンによる)により求めた
ところ、[nPPr]/[c−Hex]=65/35
(モル比)であった。また実施例1と同様に共重合体の
気体透過性を測定し、結果を表2にまとめた。
Example 14 Methyl propiolate was used as propiolate ester in the form of -n-propyl propiolate and cyclohexene (in the table, c-
Hex) mixture (molar ratio: [nPPr] /
[C-Hex] = 2/1) A copolymer was synthesized in the same manner as in Example 1 except that 0.1 mol was changed. The polymerization results are summarized in Table 1. When the ratio of each monomer unit in the copolymer was determined by NMR (by proton), [nPPr] / [c-Hex] = 65/35
(Molar ratio). Further, the gas permeability of the copolymer was measured in the same manner as in Example 1, and the results are summarized in Table 2.

【0038】実施例15 プロピオル酸エステルとしてプロピオル酸メチルをプロ
ピオル酸−n−プロピルと4−メチル−1−ペンテン
(表中、MePenと略記する)の混合物(モル比:
[nPPr]/[MePen]=4/1)0.1mol
に変えた以外は実施例1と同様に行い、共重合体を合成
した。重合結果を表1にまとめた。共重合体中のそれぞ
れの単量体ユニットの割合を、NMR(プロトンによ
る)により求めたところ、[nPPr]/[MePe
n]=82/18(モル比)であった。また実施例1と
同様に共重合体の気体透過性を測定し、結果を表2にま
とめた。
Example 15 Mixture of methyl propiolate as propiolate ester-n-propyl propiolate and 4-methyl-1-pentene (abbreviated as MePen in the table) (molar ratio:
[NPPr] / [MePen] = 4/1) 0.1 mol
A copolymer was synthesized in the same manner as in Example 1 except that The polymerization results are summarized in Table 1. The ratio of each monomer unit in the copolymer was determined by NMR (by protons) to find [nPPr] / [MePe
n] was 82/18 (molar ratio). Further, the gas permeability of the copolymer was measured in the same manner as in Example 1, and the results are summarized in Table 2.

【0039】実施例16 実施例4で得られたポリ(プロピオル酸イソブチル)を
トルエンに溶解して0.5wt%溶液を作成し、この溶
液をイオン交換水で満たされたポリプロピレン性のバッ
トの静止水面上に静かに1滴落とす。このトルエン溶液
は自然に水面上を広がり、同時にトルエンが蒸発してポ
リ(プロピオル酸イソブチル)の薄膜(水面展開膜)が
水面上に残る。この水面展開膜を、支持体となる開孔率
40%の多孔質ポリプロピレン性フィルム(セラニーズ
社製、商品名:ジュラガード、厚さ200ミクロンのフ
ィルムの中に短径30オングストロームおよび長径20
0オングストロームの孔を多数有している)上に移し取
った。トルエン溶液の水面展開および支持体上への積層
を30回繰り返した。得られた複合膜のポリ(プロピオ
ル酸イソブチル)のみの膜厚は65ミクロンであった。
複合膜のまま実施例1に記載の方法により酸素及び窒素
の透過性を測定し、結果を表2にまとめた。但し、支持
体の開孔率を考慮して酸素透過率及び窒素透過率の値を
算出し直している。
Example 16 The poly (isobutyl propiolate) obtained in Example 4 was dissolved in toluene to prepare a 0.5 wt% solution, and this solution was allowed to stand still on a polypropylene vat filled with ion-exchanged water. Gently drop a drop on the surface of the water. This toluene solution naturally spreads on the water surface, and at the same time, toluene is evaporated and a thin film of poly (isobutyl propiolate) (water surface development film) remains on the water surface. A porous polypropylene film having a porosity of 40%, which serves as a support, is used as a support (a product of Celanese, trade name: Duraguard, a film having a thickness of 200 μm, a short diameter of 30 angstrom and a long diameter of 20).
It has a large number of 0 angstrom holes). The development of the toluene solution on the water surface and the lamination on the support were repeated 30 times. The film thickness of the obtained composite film only for poly (isobutyl propiolate) was 65 μm.
Oxygen and nitrogen permeabilities were measured by the method described in Example 1 as the composite membrane, and the results are summarized in Table 2. However, the values of the oxygen permeability and the nitrogen permeability are recalculated in consideration of the porosity of the support.

【0040】比較例1 実施例1と同様のU字型反応管を用いて、プロピオル酸
メチルの替わりに1−ヘキシン(表中、1−Hexと略
記する)を用い、また重合溶媒としてメタノールをn−
ブタノールに変えた以外は、同様の条件で重合を行っ
た。重合条件および重合結果を表1にまとめた。実施例
1と同様に溶媒蒸発法により均一な薄膜フィルムを作成
した後、高真空気体透過測定装置により酸素及び窒素の
気体透過測定を行い、気体透過係数を算出し、結果を表
2にまとめた。
Comparative Example 1 Using the same U-shaped reaction tube as in Example 1, 1-hexyne (abbreviated as 1-Hex in the table) was used in place of methyl propiolate, and methanol was used as a polymerization solvent. n-
Polymerization was carried out under the same conditions except that butanol was used. The polymerization conditions and the polymerization results are summarized in Table 1. After forming a uniform thin film by the solvent evaporation method in the same manner as in Example 1, oxygen and nitrogen gas permeation measurements were performed by a high vacuum gas permeation measuring device to calculate gas permeation coefficients, and the results are summarized in Table 2. .

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明は、前述の通り構成されているの
で、次に記載する効果を奏することができる。 (1)本発明の気体分離膜は、ゴム状ではなく強固なフ
ィルムを形成する強い強度を有しているにも拘わらず、
10-9を越える大きな酸素透過性を有する。しかも、例
えば選択透過性に関しては、高い性能を有しており、1
-9を越える他の公知の有機高分子材料と比べて特異的
に高い値を有している。これら重合体を構成成分とする
選択気体透過膜は、高濃度酸素富化空気の得られる酸素
富化膜となり、医療用として例えば、呼吸器系疾患患者
向けの酸素富化膜装置、工業用及び家庭用の各種燃焼シ
ステムとして例えば、ボイラー等の燃焼炉用、石油ある
いはガスヒーター等に用いることが出来る。 (2)本発明の(共)重合体と多孔質支持体との複合体
からなる気体分離膜は、膜強度を著しく高めることがで
きるので、更に有用なものとなる。。 (3)また前記酸素富化用のみならず、水素、一酸化炭
素、二酸化炭素、ヘリウム、アルゴン、硫化水素、アン
モニア、水蒸気、あるいはメタン、エタン、プロパン、
ブタン、エチレン、プロピレン、ブテン類のような低級
炭化水素などの各種ガスの混合物の分離にも用いること
が出来る。
Since the present invention is constructed as described above, the following effects can be obtained. (1) Although the gas separation membrane of the present invention has a strong strength that forms a firm film rather than rubber,
It has a large oxygen permeability exceeding 10 -9 . Moreover, for example, it has high performance in terms of selective permeability, and
It has a uniquely high value as compared with other known organic polymer materials exceeding 0-9. Selective gas permeable membranes containing these polymers as constituents become oxygen-enriched membranes in which highly concentrated oxygen-enriched air can be obtained, and for medical use, for example, oxygen-enriched membrane devices for respiratory disease patients, industrial and As various combustion systems for home use, for example, it can be used for combustion furnaces such as boilers, oil or gas heaters, and the like. (2) The gas separation membrane composed of the composite of the (co) polymer of the present invention and the porous support is further useful because the membrane strength can be significantly increased. . (3) In addition to the oxygen enrichment, hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, helium, argon, hydrogen sulfide, ammonia, water vapor, or methane, ethane, propane,
It can also be used to separate a mixture of various gases such as lower hydrocarbons such as butane, ethylene, propylene and butenes.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下記一般式(1) HC≡C−CO2−R ・・・(1) (但し、式中のRは、炭素数1〜18のアルキル基、炭
素数4〜12のシクロアルキル基、アリール基若しくは
これら置換基が互いに組み合わされた置換基、又は前記
置換基中の水素原子の一部もしくは全部がフッ素原子で
置換されたものである)で示されるプロピオル酸エステ
ルから選択される少なくとも一種、又は該プロピオル酸
エステルとこれに共重合可能な単量体との混合物から形
成される(共)重合体からなる気体分離膜。
1. The following general formula (1) HC≡C—CO 2 —R (1) (wherein R represents an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, a cycloalkyl having 4 to 12 carbon atoms). An alkyl group, an aryl group or a substituent in which these substituents are combined with each other, or some or all of the hydrogen atoms in the substituents are substituted with a fluorine atom). Or a (co) polymer formed from a mixture of the propiolic acid ester and a monomer copolymerizable therewith.
【請求項2】 請求項1に記載の(共)重合体と多孔質
支持体との複合体からなる気体分離膜。
2. A gas separation membrane comprising a composite of the (co) polymer according to claim 1 and a porous support.
【請求項3】 請求項1に記載の(共)重合体又は請求
項2に記載の複合体を用いることを特徴とする酸素富化
用の気体分離膜。
3. A gas separation membrane for enriching oxygen, which comprises using the (co) polymer according to claim 1 or the composite according to claim 2.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006016540A (en) * 2004-07-02 2006-01-19 Asahi Glass Co Ltd Tetrafluoroethylene copolymer
JP2010207787A (en) * 2009-03-12 2010-09-24 Muroran Institute Of Technology Carbon dioxide adsorbing material and separating or purifying material
JP2015029980A (en) * 2013-08-06 2015-02-16 国立大学法人室蘭工業大学 Carbon dioxide separation material

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