JPS5814927A - 選択性気体透過膜 - Google Patents

選択性気体透過膜

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JPS5814927A
JPS5814927A JP11245881A JP11245881A JPS5814927A JP S5814927 A JPS5814927 A JP S5814927A JP 11245881 A JP11245881 A JP 11245881A JP 11245881 A JP11245881 A JP 11245881A JP S5814927 A JPS5814927 A JP S5814927A
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functional
polymer
residue
permeable membrane
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JP11245881A
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Yukihiro Saito
斉藤 幸廣
Yoshimasa Ito
伊東 良将
Shiro Asakawa
浅川 史朗
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、選択性気体透過膜に関し1.十分な機械的強
度を有し、従って薄膜製造が容易であり、さらに透過係
数の大なる選択性気体透過膜を提供するものである。
従来から混合物を膜を用いて分離する方法があるが、こ
れらは逆浸透膜、限外濾過膜等を用いたものであり主と
して液体を対象としていた。一方混合ガスの膜による分
離に関しては、その選択率。
透過量が不十分であったためにほとんどがかえりみられ
ることがなく、フィルムの気体透過現象の応用としては
むしろ逆に包装用のガスバリヤ−フィルムが中心となっ
ていた。
空気の成分のうちの21チをしめる酸素は、生産上はも
ちろん内燃機関、製鉄工業1食品工業。
医療機器、廃棄物処理をはじめ産業上段も重要な原料で
あり、従って空気から酸素を効率よく安価に容易に分離
する方法が望1れてきた。
膜を使用しないで空気中より酸素、または窒素を分離す
る方法としては従来ゼオライトまたは特殊なカーボンか
ら成る分離剤に空気を通して分離する方法が知られてい
る。しかしながら、この方法は連続的に富化酸素、また
は窒素を供給できないという欠点を持っている。
これに対し膜による分離法は、富化酸素または窒素を連
続的に供給できるため産業上きわめて大きな利点を有し
ている。
このため選択分離性の高く、かつ透過量の大なる分離膜
が望まれており、現在まで高分子薄膜を用いた方法が既
にいくつか報告さ゛れている。
高分子薄膜を用いて空気中より酸素または窒素゛を分離
する場合には、高分子薄膜の酸素、または窒素に対する
透過係数の大小、薄膜としての機械的強度および薄膜化
技術が重要な問題となる。
現在報告されている材料で比較的透過能のすぐれている
物質としては、天然ゴム、ポリブタジェンのごとき合成
ゴムや、更にすぐれたものではシリコーンゴムなどがあ
る。このうちシリコーンゴムに関しては、はとんど全て
の気体に対して他のいかなる高分子材料よりもすぐれた
透過能を示し、各気体の分離比は小さくなるが実用上好
都合な高分子材料と考えられる。シリコーンすなわちポ
リオルガノシロキサンは、分子間相互作用が低くシロキ
サン結合の屈曲性が大きいという性質を有しているが、
これが気体透過能にすぐれる要因として解釈されている
。しかしこの反面上記性質は、機械的強度の低下と密接
な関係を一有しており、高分子鎖間の相互作用の小さい
ことは、全体として高分子を非晶質化すると共に更に進
んで機械的強度を著るしく低下させる原因ともなってい
る。従ってシリコーンの場合には々1硫処理によって架
橋し、シリコーンゴムとしてでしか分離膜への利用はで
きない。一般的な構造材料としてのシリコーンゴムは、
周知のように非常にすぐれた耐候性と十分な機械的強度
を有しているが、これを気体透過用薄膜として用いるた
めには上記の加硫処理が薄膜製造上大きな欠点となって
いた。
上記した欠点を克服し、製膜法を容易ならしめるために
、たとえばポリジメチルシロキサン−ポリカーボネート
のごときシリコーンと他の高分子とのブロック共重合体
が提案さパている。この様な共重合体は、ポリジメチル
シロキサン単体に他の高分子が導入されるため、シリコ
ーンゴムと比ては加硫処理を行なわなくても薄膜化が可
能な機械的強度をもち、しかも有機溶剤可溶性の高分子
となるため、製膜にキャスト法、その他の一般的な方法
が利用でき薄膜化が非常に容易上なる。
しかし反面このブロック共重合体はシロキサ/含有率が
約60チと低く、気体透過能はシリコーンに比べ3分の
1に低下する。このことからさらにシロキサン含有率を
増加し、かつ実用上十分な薄膜時の機械的強度を持つ共
重合体が得られれば、上記ブロック共重合体よりすぐれ
た気体透過能を有する気体透過膜を得ることが可能であ
ると思われる。
これらの考えに従い本発明者らは3次元化共重合体を合
成し、高シロキサン含有率でしかも薄膜時の機械強度に
すぐれた材料を考案した。(特願昭54−98941号
)しかしこの場合3次元化反応のためゲル化を生じるこ
とがしばしばある。
また共重合体中にかなりの量の反応性基が残存しこれが
殆んど親水性基であるため、ラングミュア、法で製膜す
る際膜表面に多量の水滴が付着した。
従って水切り過程を製膜時に行わ々ければならず、シロ
キサンと他の高分子物質の種々の反応を検討した結果、
α、ω−2官能ポリジメチルシロキサンを用い、これに
フェノール系樹脂(i)と末端官能性高分子(B)の混
合物を反応して得られる共重合体が有機溶剤に可溶であ
り、かつ架橋構造から由来する十分な機械的強度をもち
、さらにシロキサン含有率が約70%から80%に達し
、酸素透過係数がシリコーンゴムの2分の1以上と大き
くすることができることを見い出した。
以下このようにして得られた共重合体について更に詳し
く説明する。
フェノール系樹脂(A)と末端官能性高分子(B)の混
合物に、一般式 −(但し、Zはフェノール系高分子(A)、さらに末端
官能性高分子(B)と反応しうる基で、ハロゲン原子、
水酸基、アルコキシル基、カルボキシル基、アミノ基、
ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジプロピルアミ
ノ基、エポキシ基等の官能基である。RおよびR′は水
素原子、メチル基、フェニル基、ハロゲン化アケキル基
、ビニル基から成る群より選ばれる。)で示されるa、
ω−2官能ポリジメチルシロキサンを反応せしめる場合
、fIは5以上200以下が良く好ましイFinが9以
上160以下であった。nの数が5未満の小さい場合す
なわちα、ω−2官能ジメチルシロキサ/オリコマ−で
は一定の重合度のフェノール系樹脂と末端官能性高分子
混合物に反応させた場合、ゲル化物が多量に生成した。
これは3次元化網状構造の濃度が非常に高くなるためと
考えられる。nが大きくなるに従い゛ゲル化物の生成量
は減少し、代って可溶性重合体の生成量が増加してくる
。、しかしnがある程度以上増加すると、増加に従って
ヶ、ω−2官能ポリジメチルシロキサンの末端官能基は
相対的反応性を低下させ、また相手高分子との相溶性の
悪化を招く。従ってフェノール系高分子と末端官能性高
分子に対して一定量反応するともはやポリジメチルシロ
キサンは導入されなくなる。
ここで云うフェノール系樹脂(A)は、一般式で示され
、Yは、水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、
ブチル基より成る群から選ばれる置換基で、xFi水酸
基、アミノ基、メトキシ基より選ばれる置換基を示す。
mは1から3の値である。
このような構造のフェノール系樹脂の代表的な例は、ノ
ボラック樹脂、レゾール樹脂があるがもち。
ろんその他の上記置換基を含むフェノール系樹脂も使用
可能である。
一方末端官能性高分子(B)は、一般式が+R1−R2
+、1R1− で示される高分子で、R1は2価のフェノール残基、R
2は、エステル残基、エーテル残基、芳香族スルホン残
基、アミド残基より、成る群より選ばれる高分子で、代
表的な例は、R1がビスフェノールAであり、下記の構
造の高分子を含む末端官能性高分子である。
(以 下 余 白) 因         t         国また上記
フェノール系樹脂(A)と末端官能性高分子(B)の分
子量によっても反応性は影響される。特に本共重合体の
特徴である3次元化構造に対してフェノール系樹脂の分
子量が影響し、重量平均分子量Mwカ1 、OOOから
3.0.000 (7)範囲が良好であった。末端官能
性高分子(B)め分子量は、その反応性の点から重量平
均分子量Mwが2,000から20.000の範囲が最
適゛であった。
このようにして得られた高分子材料は、架橋構造に基〈
と考えられる十分な機械的強度、とりわ゛け薄膜時の皮
膜強度を有し、溶媒可溶性であり、従ってキャスト−t
の他の方法で容易に薄膜化が可能である。ちなみに共重
合体のベンゼン溶液を用い、ラングミュア法で容易に1
μ男以下の薄膜を得ることができた。また気体透過性は
本質的にポリジメチルシロキサ/が有している高透過能
を十分維持し、透過係数は酸素で3.5X 10−80
c(S T P ) cm、(ttA sea amH
qでシリコーンゴムの□ また分離係数は2.7であった。
以下本発明の具体的な実施例について説明する。
(実施例−1) フェノール系樹脂(A’)成分としてノボラック型樹脂
(Mwζ10,000)を用い、末端官能性高分子とし
て化学構造が (以 下 余 白) 十 工2 ○=O + で示されるポリウレタ7(Mw=e、ooo )を用い
、ノボラック樹脂3yとポリウレタン3yを1゜4−ジ
オキサン300 mlに溶解し、N2ガス吹込、スター
シー攪拌下、80℃に加熱し、これにα。
ω−ビス(ジエチルアミン)ポリジメチルシロキサン(
nζ15)を15F滴下ロートより約30分かけて添加
する。添加後80℃の温度のまま約3時間反応させる。
反応終了後室温まで冷却し、次いで反応溶液を濾過する
濾液を多量のメタノールに投入して反応沈澱物を得る。
反応沈澱物を再沈法によって精製後、真空乾燥して精製
された共重合体を得た。共重合体の赤外吸収スペクトル
は水酸基に基づ(3,400譚−1付近の吸収の減少と
1,100 cal−1付近のシロキサン結合に基づく
吸収の出現、増加が認められた。一方、共重合体中に反
応性基は殆んど見られ、ナカった。GPC(ゲルパーミ
ェーションクロマトグラフィ刊によ東分子葉分布の測定
結果からは分子量が約100万から2万(参照ポリスチ
レ?\)にわたるブロードなりロマトグラムが得られた
。元素分析と共重合体の紫外吸収スペクトル分析から共
重合体中のジメチルシロキサ/成分の含有率を分析した
結果、その含、有基は66%であっ ゛た。次に気体透
過特性を知るために、共重合体をテトラヒドロフランに
溶解し流延法により製膜し気体透過係数の測定を行なっ
た。その結果酸素で1.8 X 10−”’ c c−
cm/c!l5ec crnHg  、酸素と窒素の分
離係数は2.8であっへ。薄膜化はラングミュア法で行
ない、ミリボア製の濾紙を支持体として用いた。気体流
量よりその膜厚を計算した結果、約4poO人で、本方
法によりビイホールのない薄膜が容易に得られた。
(実施例−2) フェノール系樹脂(A)成分としてレゾール型樹脂(M
 W 共5 、OOO)を、末端官能性高分子(B)成
分として化学構造が (以下余 白) O七の冒O で示されるポリスルホン(MW = s s o o 
)を用い、レゾール樹脂2yとポリスルホン4yを1゜
4−ジオキサン3001!1gに溶解しN2ガス吹込み
、スタ・・・ I*l’i l 、  a o t″t
t ++11At″:’ l t’ 、  IH4,・
・。
ω−ビス(ジエチルアミノ)ポリジメチルシロキサン(
nζ30)を16y滴下ロートより約39分かけて添加
する。添加後80℃の温度のま′13時間反応をさせる
。反応終了後室温まで冷却し、次いで反応溶液を濾過す
る。濾液を多量のメタノールに投入して反応沈澱物を得
、再沈法によって精製後、真空乾燥して共重合体を得た
。共重合体の赤外吸収スペクトル変化及び′分子量分布
特性は実施例−1の場合と同様であった。シロキサン含
有率は76チ、また気体透過係数は酸素で3.0×10
”” c c −cm/1ydl sea −’cm 
Hg  、酸素と窒素の分離係数は2.6であった。薄
膜化はラングミュア法で、支持体に多孔質ポ゛リプロピ
レンフィルム(日本ポリプラスチック(株ンジュラガー
ド2400)薄膜は二次側を常圧に、−次側圧力を6気
圧にまで加圧しても十分耐えられる機械的強度を示した
なお実施例でフェノール系樹脂の一般式においてXが水
酸基の場合について示したが、その他の官能基でも合成
反応は当該業者既知の技術“で容易に達成できる。末端
官能性高分子に関しても、またα、ω−2官能性シロキ
サンに関しても同様である。
また上記共重合体の製造に用いた方法は、α。
ω−2官能性ポリシロキサンと反応しうる官能基を有す
るフェノール系樹脂(A)と末端官能性高分子(B)な
らば容易に利用アき、また区名も単純な高分子反応であ
るため適用範囲が広く、製造条件が簡単で、製造コスト
の安価なすぐれた方法である。
以上説明したように、本発明による選択性気体透過膜は
、十分な機械的強度を持ち、しかも気体透過能は酸素で
3.5X 10−8cc (S T P )cm/cl
seccrnHg以上と高く、酸素と窒素の透過係数の
)も2.6〜2.8と高い分離係数を有する。
この選択性気体透過膜は、酸素、窒素以外の気体にも使
用でき、また用途としては内燃機関、製鉄工業、食品工
業、医療機器、廃棄物処理等に実用上使用可能である。
  7 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名□

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)多官能性高分子と末端官能性高分子の混今物と、
    a、ω−2官能性ポリシロキサンから得られる架橋型共
    重合体を主成分とし、多官能性高分子が一般式 (ただし、Yは水素原子、メチル基、エチル基。 グロビル基およびブチル基より成る群より選ばれた置換
    基、Xは水酸基−、アミン基およびメトキシ基より成る
    群より選ばれた置換基9m=1〜3、kは整数)で表わ
    される主鎖に芳香環をもつフェノール系樹脂であり、末
    端官能性高分子が一般式%式% (ただし、R4は2価のフェノール残基、R2はエステ
    ル残基、エーテル残基、芳香族スルホン残基およびアミ
    ド残基より成る群より選ばれた基)で表わされる材料で
    あることを特徴とする選択性気体透過膜。
  2. (2)a、ω−2官能性ポリシロキサンが一般式(ただ
    し、R,、R’はメチル基、フェニル基、ビニル基、水
    素原子およびハロゲン化アルキル基から成る群より選ば
    れた置換基、2は)−ロゲン原子。 アルコキシル基、アミノ基、ジメチルアミノ基。 ジエチルアミノ基、ジプロピルアミノ基およびエポキシ
    基より成る群より選ばれた官能基である)で表わされる
    材料である特許請求の範囲第1項記載の選択性気体透過
    膜。
JP11245881A 1981-07-17 1981-07-17 選択性気体透過膜 Granted JPS5814927A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61175315A (ja) * 1985-01-29 1986-08-07 Yaskawa Electric Mfg Co Ltd 流体軸受
JPS61194825U (ja) * 1985-05-27 1986-12-04
JPS633029A (ja) * 1986-06-20 1988-01-08 ミネソタ マイニング アンド マニユフアクチユアリング カンパニ− オルガノポリシロキサン−ポリ尿素ブロックコポリマ−およびその製造方法
JPH02237895A (ja) * 1989-11-17 1990-09-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 船舶用二重反転プロペラ軸の軸受装置
US5512650A (en) * 1986-06-20 1996-04-30 Minnesota Mining And Manufacturing Company Block copolymer, method of making the same, diamine precursors of the same, method of making such diamines and end products comprising the block copolymer

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61175315A (ja) * 1985-01-29 1986-08-07 Yaskawa Electric Mfg Co Ltd 流体軸受
JPS61194825U (ja) * 1985-05-27 1986-12-04
JPS633029A (ja) * 1986-06-20 1988-01-08 ミネソタ マイニング アンド マニユフアクチユアリング カンパニ− オルガノポリシロキサン−ポリ尿素ブロックコポリマ−およびその製造方法
US5512650A (en) * 1986-06-20 1996-04-30 Minnesota Mining And Manufacturing Company Block copolymer, method of making the same, diamine precursors of the same, method of making such diamines and end products comprising the block copolymer
JPH02237895A (ja) * 1989-11-17 1990-09-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 船舶用二重反転プロペラ軸の軸受装置
JPH0515599B2 (ja) * 1989-11-17 1993-03-02 Mitsubishi Heavy Ind Ltd

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