JPS58163402A - 気体分離膜 - Google Patents
気体分離膜Info
- Publication number
- JPS58163402A JPS58163402A JP57044808A JP4480882A JPS58163402A JP S58163402 A JPS58163402 A JP S58163402A JP 57044808 A JP57044808 A JP 57044808A JP 4480882 A JP4480882 A JP 4480882A JP S58163402 A JPS58163402 A JP S58163402A
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- Japan
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- group
- polyurethane
- membrane
- gas separation
- general formula
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- Pending
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は新規なポリウレタン/シリコーン共産合体から
なる気体分4膜に関する。
なる気体分4膜に関する。
近年、省資源、省エネルギーの観点から有Il憇合体膜
による気体分離、特に空気の酸素富化が注目されている
が、従来知られている酸素富化用膜は酸素の透過速度が
小さすぎ、或いは窒素に対する酸素の透過係数比が小さ
いため、1檗的な規模で酸素富化を行なうには通しない
1例えばポリVメチルシロキサンは酸素の透過係数がl
f”d(3TP ) ・ca/cd@see−tvmH
f台であって、従来知られている一合体膜のなかでは最
大であるが、窒素に対する透過係数比が端々2程 の選択−過性又は分離性に劣り、高濃度の酸素を得よう
とすれば多段の膜処理を要することとなり、装置、費用
のいずれの点からも要用的でない.また、この嘆は機械
的強度が小さく、比較的厚い嘆を用いる必要があり、従
って、透過係数は大きくとも、透過速度を大きくするこ
とができない。
による気体分離、特に空気の酸素富化が注目されている
が、従来知られている酸素富化用膜は酸素の透過速度が
小さすぎ、或いは窒素に対する酸素の透過係数比が小さ
いため、1檗的な規模で酸素富化を行なうには通しない
1例えばポリVメチルシロキサンは酸素の透過係数がl
f”d(3TP ) ・ca/cd@see−tvmH
f台であって、従来知られている一合体膜のなかでは最
大であるが、窒素に対する透過係数比が端々2程 の選択−過性又は分離性に劣り、高濃度の酸素を得よう
とすれば多段の膜処理を要することとなり、装置、費用
のいずれの点からも要用的でない.また、この嘆は機械
的強度が小さく、比較的厚い嘆を用いる必要があり、従
って、透過係数は大きくとも、透過速度を大きくするこ
とができない。
このため特公昭4 7−5 1 7 1 5号公報には
ポリビニルトリメチルVランからなる酸素富化膜が提案
されてPり一酸素の窒素に対する透過係数比はポリジメ
チルシロキサンの約2倍に改轡されているが、耐薬品性
に劣り電空気中の汚染物質、ポンプ類からの油等により
劣化しやすい欠点がある。
ポリビニルトリメチルVランからなる酸素富化膜が提案
されてPり一酸素の窒素に対する透過係数比はポリジメ
チルシロキサンの約2倍に改轡されているが、耐薬品性
に劣り電空気中の汚染物質、ポンプ類からの油等により
劣化しやすい欠点がある。
また1米国特許第3,1 8 9,6 6 2号にはポ
リVクキサン−ポリカーボネートブロック共離合体が開
示されているが、ポリカーボネート構造を含むために、
ポリビニルトリノチルシラン膜同様に耐S品性に劣る。
リVクキサン−ポリカーボネートブロック共離合体が開
示されているが、ポリカーボネート構造を含むために、
ポリビニルトリノチルシラン膜同様に耐S品性に劣る。
本発明者らは上記した問題を解決するために、ポリウレ
タンの主鎖中にジシロキサン構造を導入することにより
、酸素の選択透過性にすぐれると共に、耐薬品性及び機
械的強度にもすぐれる気体分411嗅を見出しく特願昭
56−104391)、更にジシロキサン構造に加えて
ポリエーテV構造を導入することにより一層改轡された
気体分離膜を見出してC特城昭56−41027号)、
既に提案しているが、その後、(に鋭意研究した結果、
ポリウレタンの1鎖中にポリVロキサン構造を導入した
所謂ポリウレタン/シリコーン共1合体が飛躍的にすぐ
れたIIII素透過性を有することを見出して、本発明
に制ったものである。
タンの主鎖中にジシロキサン構造を導入することにより
、酸素の選択透過性にすぐれると共に、耐薬品性及び機
械的強度にもすぐれる気体分411嗅を見出しく特願昭
56−104391)、更にジシロキサン構造に加えて
ポリエーテV構造を導入することにより一層改轡された
気体分離膜を見出してC特城昭56−41027号)、
既に提案しているが、その後、(に鋭意研究した結果、
ポリウレタンの1鎖中にポリVロキサン構造を導入した
所謂ポリウレタン/シリコーン共1合体が飛躍的にすぐ
れたIIII素透過性を有することを見出して、本発明
に制ったものである。
本発明による第一の気体分離膜は、一般式%式%
(但し、R1は2価の有機基、Vはそれぞれ独立に1価
のアルキを基又は芳香族基、nは1〜4の整数、mは2
以七の整数を示す.) で表わされる繰返し単位を有するポリウレタン/シリコ
ーン共値合体からなることを特徴とする。
のアルキを基又は芳香族基、nは1〜4の整数、mは2
以七の整数を示す.) で表わされる繰返し単位を有するポリウレタン/シリコ
ーン共値合体からなることを特徴とする。
また、本発明による第゛二の気体分離膜は、上記一般式
で表わされる繰返し単位中とm=般式(但し、1は前記
と同じであり、11は2価の有鳴基を示す。)で表わさ
れる繰返し単位を膏する実質的に線状であるポリウレタ
ン/シリコーン共(合体からなることを特徴とする。
で表わされる繰返し単位中とm=般式(但し、1は前記
と同じであり、11は2価の有鳴基を示す。)で表わさ
れる繰返し単位を膏する実質的に線状であるポリウレタ
ン/シリコーン共(合体からなることを特徴とする。
一般式(1+において、ljlは2価の有機基,好まし
くは脂肪族基又は芳香族基であり、これらの具−(CH
−、−等を挙げることができ、ここにXは2価のイー結
合基であって、具体例として心,−1−C(Oち)、−
1−〇ー1ー5−等を挙げることができる。
くは脂肪族基又は芳香族基であり、これらの具−(CH
−、−等を挙げることができ、ここにXは2価のイー結
合基であって、具体例として心,−1−C(Oち)、−
1−〇ー1ー5−等を挙げることができる。
yLlは1価のアルキル基又は芳香族基である。
アルキル基は好ましくは炭素数が1〜4である。
R’の特に好ましい具体例はメチル基又はフエニル昌で
あるが、すべての1が同一である必要はない。
あるが、すべての1が同一である必要はない。
一般式(IIで表わされる紗返し単位を有するポリウレ
タン/シリコーン共鑵合体からなる第一の気体分411
11!は、一般式 %式%() (R1は前記と同じである。) で表わされるジイソシアネートと、一般式C但し、 R
1及びnは前記と同じである。)で表わされるポリシロ
キサン系ジオールとを4電の有機溶剤中にて加熱、反応
させることによって得られる・ 上記一般式/[11で表わされるジイソシアネートにお
いて、Vは前記したとおりであり、好まL4,1ジ1 イソシアネートの具体例としてトリレンジイソレアネー
ト、フェニレンシイVVア*−)、ジフェニルメタンジ
イソリアネート、シフェニVプロパンジイソシアネート
、ジフェニルエーテルジイソシアネート、ナフタレンV
イソシアネート、ヘキサメチレンシイ゛ノシアネート等
を挙げることができる。
タン/シリコーン共鑵合体からなる第一の気体分411
11!は、一般式 %式%() (R1は前記と同じである。) で表わされるジイソシアネートと、一般式C但し、 R
1及びnは前記と同じである。)で表わされるポリシロ
キサン系ジオールとを4電の有機溶剤中にて加熱、反応
させることによって得られる・ 上記一般式/[11で表わされるジイソシアネートにお
いて、Vは前記したとおりであり、好まL4,1ジ1 イソシアネートの具体例としてトリレンジイソレアネー
ト、フェニレンシイVVア*−)、ジフェニルメタンジ
イソリアネート、シフェニVプロパンジイソシアネート
、ジフェニルエーテルジイソシアネート、ナフタレンV
イソシアネート、ヘキサメチレンシイ゛ノシアネート等
を挙げることができる。
上記ポリシロキサン系ジオ−An)は一般に既に知られ
ている方法によって得ることができる1例えば、一般式 %式% (但し、 vL’及びnは前記と同じである。)で表わ
されるジシロキサン系ジオール(ビス(ヒドロキシアル
キル)テトラオルガノジシロキサン)とオクタメチルシ
クロテトラシロキサンとの平衡化反応により得ることが
できる(J 、Am phem 。
ている方法によって得ることができる1例えば、一般式 %式% (但し、 vL’及びnは前記と同じである。)で表わ
されるジシロキサン系ジオール(ビス(ヒドロキシアル
キル)テトラオルガノジシロキサン)とオクタメチルシ
クロテトラシロキサンとの平衡化反応により得ることが
できる(J 、Am phem 。
Soc、、75.6337(1953))、前記一般式
で表わされるジシロキサン系ジオールも既に知られてお
り、n−1の場合は米国特許II2,527,591号
に、na=2(7)場合はJ、Org、Chem、、2
5゜1637(1960)に、また、nW=4の場合は
米国特許$3,083,219′w#に開示されている
。
で表わされるジシロキサン系ジオールも既に知られてお
り、n−1の場合は米国特許II2,527,591号
に、na=2(7)場合はJ、Org、Chem、、2
5゜1637(1960)に、また、nW=4の場合は
米国特許$3,083,219′w#に開示されている
。
また、前起ポリVOキサン系ジオーA/傅)は、一般式
%式%
(但し、ijlは@紀と同じである。)で表わされるジ
オルがノジクロルv4ンの部分加水分解によって得られ
るα、―−シクロVポリジオルガノVロキサン R雪 R1 (但し、 ijl及びmは前記と同じである。)と−V
ラノール 鼠■ CH,COO(CI(、) n S i −OHijl (但し、V及びnは前記と同じであるO )とを反応さ
せてジエステルとし、(れをアルコリンスすることによ
っても得られる1本発明においては、ポリシロキサン系
ジオール■)はmの異なる混合物を用いることができる
。
オルがノジクロルv4ンの部分加水分解によって得られ
るα、―−シクロVポリジオルガノVロキサン R雪 R1 (但し、 ijl及びmは前記と同じである。)と−V
ラノール 鼠■ CH,COO(CI(、) n S i −OHijl (但し、V及びnは前記と同じであるO )とを反応さ
せてジエステルとし、(れをアルコリンスすることによ
っても得られる1本発明においては、ポリシロキサン系
ジオール■)はmの異なる混合物を用いることができる
。
前記一般式([II)で表わされるジイソシアネートと
一般式C■lで表わされるポリシロキサン系ジオールと
を1合させるための反応溶剤は、これらすべてを共に溶
解し得ると共に、これらに対して不活性であり、且つ、
生成するポリウレタン/Vリコーン共重合体をも溶解し
得るものが用いられる。
一般式C■lで表わされるポリシロキサン系ジオールと
を1合させるための反応溶剤は、これらすべてを共に溶
解し得ると共に、これらに対して不活性であり、且つ、
生成するポリウレタン/Vリコーン共重合体をも溶解し
得るものが用いられる。
好ましい有線溶剤の具体例としてはジメチルスルホキシ
ド、N−メチv−2−ピロリドン、N、N−ジメチルア
セトアミド、N、N−ジメチルホルムアミド等の非プロ
トン性捲注有礫溶嗣や、これらとメチルエチルケトン、
メチルイソブチルケトン、ンクロヘキサノン等の脂肪族
、指環族ケトン類との混合溶剤が用いられる。一般にシ
イリンアネートは上記非プロトン性橋性有機溶剤に難溶
性であるが、ケトン類との混合溶剤を用いることにより
ジオ−Vとの反応を均−系又は均−系に近い状態で行な
うことができる。
ド、N−メチv−2−ピロリドン、N、N−ジメチルア
セトアミド、N、N−ジメチルホルムアミド等の非プロ
トン性捲注有礫溶嗣や、これらとメチルエチルケトン、
メチルイソブチルケトン、ンクロヘキサノン等の脂肪族
、指環族ケトン類との混合溶剤が用いられる。一般にシ
イリンアネートは上記非プロトン性橋性有機溶剤に難溶
性であるが、ケトン類との混合溶剤を用いることにより
ジオ−Vとの反応を均−系又は均−系に近い状態で行な
うことができる。
溶剤の使用曖は特に制限されないが、ジイソシアネート
とポリシロキサン系ジオールとの合計量が10〜5of
t憾、好ましくは20〜401量憾となるように用いら
れる。m合反応の温度は通常、50〜150℃の範囲で
あり、反応に要する時間は通常、数時間〜数十時間であ
る・尚、高分装置の電合体を得るには、ポリシロキサン
系ジオールに対してジイソシアネートを2〜90モA/
暢程度過剰に用いるのがよい。
とポリシロキサン系ジオールとの合計量が10〜5of
t憾、好ましくは20〜401量憾となるように用いら
れる。m合反応の温度は通常、50〜150℃の範囲で
あり、反応に要する時間は通常、数時間〜数十時間であ
る・尚、高分装置の電合体を得るには、ポリシロキサン
系ジオールに対してジイソシアネートを2〜90モA/
暢程度過剰に用いるのがよい。
このようにして得られるポリウレタン/Vリコーン共喧
合体は、通常、0.2〜1.0の対数粘度を有し、用い
るポリシロキサン系ジオールの鎖長により、強靭なフイ
Vムから弾性を有するエラストマーに至るまで、種々の
物性を有する0例えば、ジイソシアネートとしてシフエ
ニ〃メタンジイソVアネートを、ポリシロキサン系ジオ
ールとしてn I22 、 R@ 寵CH,であるもの
を用いた場合、ジオールにおいてmea2のときは、得
られる共重合体は強靭なフイνムを与え、m中20のと
舎4言ゴム弾性を有するエラストマーを与える1本発明
においてほこのようなフィルムもエラストマーも気体分
4膜として用いることができるが、一般に、酸素透4係
数はフィルム状の共重合体よりもエラストマー状の共(
合体の方が高く、一方、酸素と窒素の分離係数はフィル
ム状共重合体の方が高い。
合体は、通常、0.2〜1.0の対数粘度を有し、用い
るポリシロキサン系ジオールの鎖長により、強靭なフイ
Vムから弾性を有するエラストマーに至るまで、種々の
物性を有する0例えば、ジイソシアネートとしてシフエ
ニ〃メタンジイソVアネートを、ポリシロキサン系ジオ
ールとしてn I22 、 R@ 寵CH,であるもの
を用いた場合、ジオールにおいてmea2のときは、得
られる共重合体は強靭なフイνムを与え、m中20のと
舎4言ゴム弾性を有するエラストマーを与える1本発明
においてほこのようなフィルムもエラストマーも気体分
4膜として用いることができるが、一般に、酸素透4係
数はフィルム状の共重合体よりもエラストマー状の共(
合体の方が高く、一方、酸素と窒素の分離係数はフィル
ム状共重合体の方が高い。
また、mの値が余りに大きいときは、得られる共重合体
からは一械的強度の大きい気体分離膜を得ることが困難
である。従って、前記一般式(11において、好ましく
は2≦m≦100であり、特に好ましくは2≦m≦50
である。
からは一械的強度の大きい気体分離膜を得ることが困難
である。従って、前記一般式(11において、好ましく
は2≦m≦100であり、特に好ましくは2≦m≦50
である。
次に、本発明による第二の気体分*mは、一般式中で表
わされる繰返し単位に加えて、一般式(■)で表わされ
る繰返し単位を有効量含む実質的に線状であるポリウレ
タン/シリコーンブロック共−合体から形成される。前
記したように、一般式[jで表わされる繰返し単位から
なる共電合体は、シリコーン構造のmの値によって、そ
の物性を強靭なフィルムから弾性を存するエラストマー
の範囲にわたって設針することができるが、一般式10
)で表わされるポリウレタン構造は共電合体においてハ
ードセグメントとして機能し、膜の1械的強度を保ちつ
つ、mの値を大きくすることができる。
わされる繰返し単位に加えて、一般式(■)で表わされ
る繰返し単位を有効量含む実質的に線状であるポリウレ
タン/シリコーンブロック共−合体から形成される。前
記したように、一般式[jで表わされる繰返し単位から
なる共電合体は、シリコーン構造のmの値によって、そ
の物性を強靭なフィルムから弾性を存するエラストマー
の範囲にわたって設針することができるが、一般式10
)で表わされるポリウレタン構造は共電合体においてハ
ードセグメントとして機能し、膜の1械的強度を保ちつ
つ、mの値を大きくすることができる。
このような第二の気体分離膜は、前記一般式(2)で表
わされるジイソシアネート、前記一般式枦で表わされる
ポリVロキサン系VオーV及び一般式HO−Km−01
−1(マ) (但し、iL”4t2価の有msを示す、)で表わされ
るグリコ−Vとを前記したような有礫溶痢中で加熱し、
反応させることによって得られる・ 一般式(vlで表わされるグリコールにおいて、1は脂
肪族、芳香族又は#11環族の2価の有−基であり、好
ましくは脂肪族基である・また−芳香族基や脂環族基を
含む場合にも両端は脂肪族基であることが望ましい、i
LIの具体例として−(OH,) j、−(CH,C:
H((:H,) )−1−(CH,)、−1−(CHI
)@1(CH*)s−等のC1〜C□のアルキレン基や
tC)−1,CH。
わされるジイソシアネート、前記一般式枦で表わされる
ポリVロキサン系VオーV及び一般式HO−Km−01
−1(マ) (但し、iL”4t2価の有msを示す、)で表わされ
るグリコ−Vとを前記したような有礫溶痢中で加熱し、
反応させることによって得られる・ 一般式(vlで表わされるグリコールにおいて、1は脂
肪族、芳香族又は#11環族の2価の有−基であり、好
ましくは脂肪族基である・また−芳香族基や脂環族基を
含む場合にも両端は脂肪族基であることが望ましい、i
LIの具体例として−(OH,) j、−(CH,C:
H((:H,) )−1−(CH,)、−1−(CHI
)@1(CH*)s−等のC1〜C□のアルキレン基や
tC)−1,CH。
ことができる。
従って、好ましいグリコールの具体例としてエチレング
リコール、プロピレングリコ−A/、1゜4−ブタンジ
オール、1,5−ジヒドロキV−3−メチルペンタン、
1.6−ヘキサンリオール、1.8−オクタンジオール
、1.4−シクロヘキサンジメタノ−V等を挙げること
ができる。また、ジ(β−ヒドロキシエチル)アニリン
、1.4−ジ(ヒドロキシエトキV)ベンゼン等もグリ
コールとして用いることができる。
リコール、プロピレングリコ−A/、1゜4−ブタンジ
オール、1,5−ジヒドロキV−3−メチルペンタン、
1.6−ヘキサンリオール、1.8−オクタンジオール
、1.4−シクロヘキサンジメタノ−V等を挙げること
ができる。また、ジ(β−ヒドロキシエチル)アニリン
、1.4−ジ(ヒドロキシエトキV)ベンゼン等もグリ
コールとして用いることができる。
これらグリコールを含む反応においても、溶剤の使甲罐
、反応温度及び反応時間は第一の気体分1m!膜をなす
共重合体の製造と同じでよいが、しかし、高分子着の共
重合体を得るには・この場合はポリシロキサン系ジオー
ルとグリコールの合計量に対してジイソシアネートを2
〜150モル係程度過剰に用いるのが好ましい・ このようにして得られるポリウVタン/Vリコーンブロ
ック共電合体は、0.2〜1.3の対数粘度を有するが
、シリコーン構造の鎖長及び二般式−で表わされるポリ
ウレタンハードセグメント構造の嘘により種々異なる物
性を有し、シリコーン構造の鎖長が長くなるにつれて、
膜は強靭なフィルムから柔軟なエラストマーに変化し、
またーノ1−ドセグメント緻が増すにつれて、−はフィ
ルム状となる。この傾向はシリコーン構造の鎖長が長い
!!1WAIIrであるーこのような物性の変化に対応
して膜の気体分IIm!−の性能もまた変化し、シリコ
ーン構造の鎖長が長くなるにつれて、また、ポリウレタ
ン構造が減少し、共噂合体中のポ17 S)オルガンシ
ロキサン含盪が増加するにつれて、膜の酸素透過係数は
大きくなり、最終的にはVリコーンゴ五のそれに近ずく
、II素に対する酸素の分離係数は逆に上記の変化に対
応して減少する。しかし、共1′直合体中のポリジオル
ガノVロキサン含量が傘りに多い場合には、得られる膜
の機械的強度が小さく、実用的に不利である。一方、1
lifleしたように、ポリウレタン構造を有するハー
ドセグメントを喧合体鎖中に導入することにより、実用
し得る範囲のシリコーン構造の鎖長を長くすることがで
き、従って、第一の気体分111g11に比べると、実
用的な機械的強度を保ちつつ、シリコーン構造の鎖長を
長くすることができ、!11P素の透過係数を高めるこ
とができる。
、反応温度及び反応時間は第一の気体分1m!膜をなす
共重合体の製造と同じでよいが、しかし、高分子着の共
重合体を得るには・この場合はポリシロキサン系ジオー
ルとグリコールの合計量に対してジイソシアネートを2
〜150モル係程度過剰に用いるのが好ましい・ このようにして得られるポリウVタン/Vリコーンブロ
ック共電合体は、0.2〜1.3の対数粘度を有するが
、シリコーン構造の鎖長及び二般式−で表わされるポリ
ウレタンハードセグメント構造の嘘により種々異なる物
性を有し、シリコーン構造の鎖長が長くなるにつれて、
膜は強靭なフィルムから柔軟なエラストマーに変化し、
またーノ1−ドセグメント緻が増すにつれて、−はフィ
ルム状となる。この傾向はシリコーン構造の鎖長が長い
!!1WAIIrであるーこのような物性の変化に対応
して膜の気体分IIm!−の性能もまた変化し、シリコ
ーン構造の鎖長が長くなるにつれて、また、ポリウレタ
ン構造が減少し、共噂合体中のポ17 S)オルガンシ
ロキサン含盪が増加するにつれて、膜の酸素透過係数は
大きくなり、最終的にはVリコーンゴ五のそれに近ずく
、II素に対する酸素の分離係数は逆に上記の変化に対
応して減少する。しかし、共1′直合体中のポリジオル
ガノVロキサン含量が傘りに多い場合には、得られる膜
の機械的強度が小さく、実用的に不利である。一方、1
lifleしたように、ポリウレタン構造を有するハー
ドセグメントを喧合体鎖中に導入することにより、実用
し得る範囲のシリコーン構造の鎖長を長くすることがで
き、従って、第一の気体分111g11に比べると、実
用的な機械的強度を保ちつつ、シリコーン構造の鎖長を
長くすることができ、!11P素の透過係数を高めるこ
とができる。
従って、第二の気体分唯−において、一般式tH1で表
わされる繰返し単位の緻は目的とする物性に応じて有効
纏が含有されるが、通常は1〜99モル優であり、また
、シリコーン構造の鎖長は2≦m≦100であるのが好
ましい。
わされる繰返し単位の緻は目的とする物性に応じて有効
纏が含有されるが、通常は1〜99モル優であり、また
、シリコーン構造の鎖長は2≦m≦100であるのが好
ましい。
本発明による気体分1m1mは標々の方法によって製造
することができるが、普通は、上記ポリウレタン/シリ
コーン共重合体を製膜液溶剤に溶解して均一な製膜液と
し、これを適宜の支持基材に流延塗布した優−加熱処理
して溶剤を蒸発させて均11な膜とする。また、上記共
1合体の希薄な溶液をこの溶液と膚和しない液体上に注
いでその液面に広げ、次いで共4合体溶液からその溶剤
を蒸発させることによって、掻めて薄い膜を得ることが
できる。
することができるが、普通は、上記ポリウレタン/シリ
コーン共重合体を製膜液溶剤に溶解して均一な製膜液と
し、これを適宜の支持基材に流延塗布した優−加熱処理
して溶剤を蒸発させて均11な膜とする。また、上記共
1合体の希薄な溶液をこの溶液と膚和しない液体上に注
いでその液面に広げ、次いで共4合体溶液からその溶剤
を蒸発させることによって、掻めて薄い膜を得ることが
できる。
気体の透過速度を太き(するためには膜厚は薄い程好ま
しいが、一方、機械的強度のほからは厚い方が好ましく
、これらの観点から膜厚は0.05〜30μが望ましい
、従って、製!III液の自合体濃度はlO醒I11以
下がよい。
しいが、一方、機械的強度のほからは厚い方が好ましく
、これらの観点から膜厚は0.05〜30μが望ましい
、従って、製!III液の自合体濃度はlO醒I11以
下がよい。
製膜液溶剤は一合反応溶剤と同様にジメチVスルホキシ
ド、N−メチA/−2−ヒロリドン、N、N−ジメチル
アセトアミy、N、N−ジメチルホVムアミド等の非プ
ロトン性鴫性有鴫溶剤が好ましい、また、テトラヒドロ
フランもポリウレタン/y IJコーン共共合合体よく
溶解するので製膜液溶剤として好適であり、必要ならば
上紀非プロトン性有m溶剤及びテトラヒドロフランの混
合溶剤も用いられる。製膜液を支持基材に塗布後、加熱
する温度は製膜液溶剤にもよるが、上記非プロトン性鴫
性育磯溶剤の場合、には80〜140℃、好ましくは1
00〜120℃である。特に好ましくはこのような温度
範囲で溶剤のほとんどを蒸発させた後、150℃程度に
昇温して溶剤を完全に蒸発させる。製膜液溶剤としてテ
トラヒドロ7ランを用いた場合には常温でこれを蒸発さ
ぜるこ瀝ができ、均賓な膜を容島に得ることができる。
ド、N−メチA/−2−ヒロリドン、N、N−ジメチル
アセトアミy、N、N−ジメチルホVムアミド等の非プ
ロトン性鴫性有鴫溶剤が好ましい、また、テトラヒドロ
フランもポリウレタン/y IJコーン共共合合体よく
溶解するので製膜液溶剤として好適であり、必要ならば
上紀非プロトン性有m溶剤及びテトラヒドロフランの混
合溶剤も用いられる。製膜液を支持基材に塗布後、加熱
する温度は製膜液溶剤にもよるが、上記非プロトン性鴫
性育磯溶剤の場合、には80〜140℃、好ましくは1
00〜120℃である。特に好ましくはこのような温度
範囲で溶剤のほとんどを蒸発させた後、150℃程度に
昇温して溶剤を完全に蒸発させる。製膜液溶剤としてテ
トラヒドロ7ランを用いた場合には常温でこれを蒸発さ
ぜるこ瀝ができ、均賓な膜を容島に得ることができる。
本発明の戴体分4111は、その表面をスパッタエツチ
ング処理することにより、気体の透過係数及び/又は分
離係数を高めることができる。
ング処理することにより、気体の透過係数及び/又は分
離係数を高めることができる。
スパッタエツチング処理の技術自体は、例えば特公昭5
3−31827Jij公報にも記載されているように既
に知られているが、本発明においては、気体分1111
mの表[1lililを放電域中のイオンエネルギーが
+42t)で大きい陰橘暗部に曝してスパッタエツチン
グ、即ち、放電の結果、生じた陽イオンを膜表1m層に
加速して衝突させることにより、vl!質的に表面層の
みを物理的、化学的に変化させると共に一上記表面層を
超薄膜状に架橋させるのである。
3−31827Jij公報にも記載されているように既
に知られているが、本発明においては、気体分1111
mの表[1lililを放電域中のイオンエネルギーが
+42t)で大きい陰橘暗部に曝してスパッタエツチン
グ、即ち、放電の結果、生じた陽イオンを膜表1m層に
加速して衝突させることにより、vl!質的に表面層の
みを物理的、化学的に変化させると共に一上記表面層を
超薄膜状に架橋させるのである。
スパッタエツチング処理は通常、常温で0.0005−
I Toyrノ雰囲気圧、好ましくは0.001〜0
.1 Torrの雰囲気圧下に行なわれる。雰囲気圧が
0.0005 Tor r より小さいときは放電が持
続的に行なわれず、また、l Torrより大きい生き
はスパッタエツチング速度が普しく低下すると共に、放
電が不安定となって、特に遍祷的にスパッタエツチング
処理を行なう場合に均質な処理表面層を得ることができ
ないからである。
I Toyrノ雰囲気圧、好ましくは0.001〜0
.1 Torrの雰囲気圧下に行なわれる。雰囲気圧が
0.0005 Tor r より小さいときは放電が持
続的に行なわれず、また、l Torrより大きい生き
はスパッタエツチング速度が普しく低下すると共に、放
電が不安定となって、特に遍祷的にスパッタエツチング
処理を行なう場合に均質な処理表面層を得ることができ
ないからである。
スパッタエツチングによる表面層の処理饋は処理電力密
度と処理時+lJ5の横で表わされ、最適の処理曖は、
通常、1〜5 X 10”W6 sec /−である。
度と処理時+lJ5の横で表わされ、最適の処理曖は、
通常、1〜5 X 10”W6 sec /−である。
放電処装置が1w6 sec/cdより小さいと壷は処
理効果が小さく、分離係数を十分に高めることができな
い、J1!に、処IIl曖が大きすぎるときは、フィル
ムが収縮したり、劣化したりするので好ましくない、尚
、処理電力密度が小さくなる柵、処理時間を長くする必
要があるが、実用的には処理電力密度を太き(して処理
時間を短かくするのが望ましい。
理効果が小さく、分離係数を十分に高めることができな
い、J1!に、処IIl曖が大きすぎるときは、フィル
ムが収縮したり、劣化したりするので好ましくない、尚
、処理電力密度が小さくなる柵、処理時間を長くする必
要があるが、実用的には処理電力密度を太き(して処理
時間を短かくするのが望ましい。
電源としては数百KHz乃至数十MHzの高周波電源を
用いることができるが、実用土は13.56MHz
のニー用割当鳩波数を用いるのが便利である。必要な電
1間距離は雰囲気圧をPとするとき1V下−に比例し、
例えばPが0. Q Q 5 Torrのときは°4f
4間距離は3〇−以上とすることが必要であり、普通4
01程度に一幅される。ネた、陰吻用111礪とシール
ド用電倫との間には、両鑵掩間に欣゛罐が生じないよう
に間隙が設けられるが、例えば雰囲気圧がO,Q Q
5 ’roτrの場合、間隙は通常41程Itである。
用いることができるが、実用土は13.56MHz
のニー用割当鳩波数を用いるのが便利である。必要な電
1間距離は雰囲気圧をPとするとき1V下−に比例し、
例えばPが0. Q Q 5 Torrのときは°4f
4間距離は3〇−以上とすることが必要であり、普通4
01程度に一幅される。ネた、陰吻用111礪とシール
ド用電倫との間には、両鑵掩間に欣゛罐が生じないよう
に間隙が設けられるが、例えば雰囲気圧がO,Q Q
5 ’roτrの場合、間隙は通常41程Itである。
スパッタエツチング処1増する際の雰囲気ガスは実用ト
はアルゴン、#I素等の不活性ガス、空気、炭酸ガス、
水蒸気が用いられる。このようにして処理された気体分
4膜は、一般に、ヘリウムや水(のように分子数の小さ
い気体については透過速度が′*!質的に変化しないが
、一方、窒素、d素、二噴化炭素等のように分子数の大
きい気体又は極性の晶い横置を有する気体の透過速度が
低下する。
はアルゴン、#I素等の不活性ガス、空気、炭酸ガス、
水蒸気が用いられる。このようにして処理された気体分
4膜は、一般に、ヘリウムや水(のように分子数の小さ
い気体については透過速度が′*!質的に変化しないが
、一方、窒素、d素、二噴化炭素等のように分子数の大
きい気体又は極性の晶い横置を有する気体の透過速度が
低下する。
その結果、気体分、1t1嘆は分子−の小さい気体につ
いて大きい透過速度を維持しつつ、分子数の大きい気体
又は極性の大きい構造の気体に対する分離係数が高めら
れる1才た、分子数の大きい電体及び極性構造の電体間
に2いても透過速度が変化し、分離係数が高められる。
いて大きい透過速度を維持しつつ、分子数の大きい気体
又は極性の大きい構造の気体に対する分離係数が高めら
れる1才た、分子数の大きい電体及び極性構造の電体間
に2いても透過速度が変化し、分離係数が高められる。
上記のようにしてスパッタエツチング処理された表面層
を電子顕微鏡にて観察すると、陽イオンによる表面エツ
チングの結果、凹凸や繊毛状物がS面に認められると共
に、架橋層が超jlll膜状に生じている0分子数の大
きい気体や極性構造の気体のd4速度が低下するのはこ
の架橋層の形成が寄与しているとみられる。
を電子顕微鏡にて観察すると、陽イオンによる表面エツ
チングの結果、凹凸や繊毛状物がS面に認められると共
に、架橋層が超jlll膜状に生じている0分子数の大
きい気体や極性構造の気体のd4速度が低下するのはこ
の架橋層の形成が寄与しているとみられる。
本発明の気体分IIIIIIIIは以上のように主鎖に
ポリシロキサン構造を有するポリウレタンからなり、ポ
リシロキサン構造の大きいlll1票の透過速度とポリ
ウレタン構造のすぐれた酸素の選択通過性、耐薬品性と
相俟って特に1III素富化に好適である。しかしなが
ら、他の気体混合物の膜分離へ゛の便用を妨げるもので
はない。
ポリシロキサン構造を有するポリウレタンからなり、ポ
リシロキサン構造の大きいlll1票の透過速度とポリ
ウレタン構造のすぐれた酸素の選択通過性、耐薬品性と
相俟って特に1III素富化に好適である。しかしなが
ら、他の気体混合物の膜分離へ゛の便用を妨げるもので
はない。
以下に本発明の実施例を挙げるが、本発明はこれらに限
定されるものではない、尚%以下の実施例において、気
体の透過係数Pは25℃で高真空法により求めたもので
あり、分離係数αは25℃における当該気体の18過係
数/窒素の透過係数(PN−から求めたものである・ 実施例1 α1m−ビス(ヒドロキシエチル)ポリジメチuyoキ
サン(mm2)(14,8rb O,05モル)のジメ
チルスルホキシド(40t)溶液をジフェニルメタンジ
イソシアネー) (15,5f 、 0.゛062モル
)のメチルイソブチルケトン(30fl?&に加え、攪
拌下に加熱した。徐々に粘度が上昇し、100℃の温度
で5時間反応させて非常に粘稠を溶液を得た。この溶液
を大量の水中に投じ、共重合体を析出させ、水中で粉砕
した。−夜放置後、共重合体をP別し、80℃で10時
間真空乾燥した。得られた共重合体は前記一般式(11
にνいてである繰返し単位を膏し、対数粘度は0.77
であった(N−メチル−2−ピロリドン、30℃、0.
5t/di、以下同じ、) この共重合体を5置纜僑のテトラヒドロフラン溶液とし
、スズメッキ板上に流延した後、室渇Iで3日間放置し
て溶剤を蒸発させ一次にスズを水銀でアマルガムにして
溶かし、厚み8μの均質な共1合体膜を得た。この共鑑
合体膜の気体透過性を高真空法にて測定し、結果を第1
表に示す。
定されるものではない、尚%以下の実施例において、気
体の透過係数Pは25℃で高真空法により求めたもので
あり、分離係数αは25℃における当該気体の18過係
数/窒素の透過係数(PN−から求めたものである・ 実施例1 α1m−ビス(ヒドロキシエチル)ポリジメチuyoキ
サン(mm2)(14,8rb O,05モル)のジメ
チルスルホキシド(40t)溶液をジフェニルメタンジ
イソシアネー) (15,5f 、 0.゛062モル
)のメチルイソブチルケトン(30fl?&に加え、攪
拌下に加熱した。徐々に粘度が上昇し、100℃の温度
で5時間反応させて非常に粘稠を溶液を得た。この溶液
を大量の水中に投じ、共重合体を析出させ、水中で粉砕
した。−夜放置後、共重合体をP別し、80℃で10時
間真空乾燥した。得られた共重合体は前記一般式(11
にνいてである繰返し単位を膏し、対数粘度は0.77
であった(N−メチル−2−ピロリドン、30℃、0.
5t/di、以下同じ、) この共重合体を5置纜僑のテトラヒドロフラン溶液とし
、スズメッキ板上に流延した後、室渇Iで3日間放置し
て溶剤を蒸発させ一次にスズを水銀でアマルガムにして
溶かし、厚み8μの均質な共1合体膜を得た。この共鑑
合体膜の気体透過性を高真空法にて測定し、結果を第1
表に示す。
第1表
ポリウレタン/シリコーン共−金膜の気体透過性比較例
として、実施例1においてα、・−ビス(ヒドロキシエ
チル)ポリVメチルシロキサン(m−2)の代わりにエ
チレングリコール(3,1F” 、o、os
モル)を用いた以外は実施例1と全く同様にしてポリウ
レタン膜を調製した。このポリウレタン膜の気体透過性
を1182.表に示す・第2表 以上の結果から、本発明のポリウレタン/シリコーン共
1合体膜によればaA:の#1票に対する分#11係数
を高く維持して、酸素の選択透過性を2桁も増大させる
ことができた。
として、実施例1においてα、・−ビス(ヒドロキシエ
チル)ポリVメチルシロキサン(m−2)の代わりにエ
チレングリコール(3,1F” 、o、os
モル)を用いた以外は実施例1と全く同様にしてポリウ
レタン膜を調製した。このポリウレタン膜の気体透過性
を1182.表に示す・第2表 以上の結果から、本発明のポリウレタン/シリコーン共
1合体膜によればaA:の#1票に対する分#11係数
を高く維持して、酸素の選択透過性を2桁も増大させる
ことができた。
実施例2
゛ 実施例1に2いてα、―−ビス(ヒドロキシエチル
)ポリVメチルシロキサン(n)−2)の代わりに、よ
り1IAJlの長いもの(m中20)(66,6f、0
.05モ/L/)を用いた以外は、実施例1と全であっ
て、対数粘度0.67のポリウレタン/シリコーン共龜
合体を得た。この共1合体から実施例1と同様にして厚
み15μの膜を鋼製した。酸素の透過係数は1.1 X
10−’ CC(3TP ) a6@/d ・llI
c”twlに4fs 分離係数は3.7であった。
)ポリVメチルシロキサン(n)−2)の代わりに、よ
り1IAJlの長いもの(m中20)(66,6f、0
.05モ/L/)を用いた以外は、実施例1と全であっ
て、対数粘度0.67のポリウレタン/シリコーン共龜
合体を得た。この共1合体から実施例1と同様にして厚
み15μの膜を鋼製した。酸素の透過係数は1.1 X
10−’ CC(3TP ) a6@/d ・llI
c”twlに4fs 分離係数は3.7であった。
実施例3
実施例1において、VフェニルメタンN4ソシアネート
の代わりに2.4−)リレンジイノVアネー)(9,4
0f、0.054モV)を、また、α、・−ビス(ヒド
ロキシエチル)ポリVメチルシロキサン(m−2)の代
わりにα、・−ビス(ヒドロキレプロピル)ポリジフェ
ニルyouサン(m−10)(68,4F%0.03モ
ル)を用いた以外は、実施例1と全く同様にして、前記
一般式に合体を得た。この1合体から実施例1と同様に
して厚み5声の膜を調製した。酸素の透過係数は8.4
X10 ”CC(STP ) *ewv/ai・Ic
C”csHf s分離係数は4.1であった。
の代わりに2.4−)リレンジイノVアネー)(9,4
0f、0.054モV)を、また、α、・−ビス(ヒド
ロキシエチル)ポリVメチルシロキサン(m−2)の代
わりにα、・−ビス(ヒドロキレプロピル)ポリジフェ
ニルyouサン(m−10)(68,4F%0.03モ
ル)を用いた以外は、実施例1と全く同様にして、前記
一般式に合体を得た。この1合体から実施例1と同様に
して厚み5声の膜を調製した。酸素の透過係数は8.4
X10 ”CC(STP ) *ewv/ai・Ic
C”csHf s分離係数は4.1であった。
実施例4
α、ω−ビス(ヒドロキシエチル)ポリジメチ/L/V
ロキサン(m−10)(13,3F% 0.015モル
)と1.4−ブタンジオール(3,15f。
ロキサン(m−10)(13,3F% 0.015モル
)と1.4−ブタンジオール(3,15f。
0.035−+=ル)のジメチA/ x y ホキノド
(50f)71Mをジフェニルメタンジイソシアネート
(17,5F%0.07七V)のメチルイソブチVケト
ン(30f)溶液に加え、実施例1と同様に処理してポ
リウレタン/シリコーンブロック共重合体を得た。
(50f)71Mをジフェニルメタンジイソシアネート
(17,5F%0.07七V)のメチルイソブチVケト
ン(30f)溶液に加え、実施例1と同様に処理してポ
リウレタン/シリコーンブロック共重合体を得た。
RL=−(OH,) 4−であり、一般式(11の繰返
し単位が30モt’ 優s一般式(311の繰返し単位
が70モル囁からなり、対数粘度は0.85であった。
し単位が30モt’ 優s一般式(311の繰返し単位
が70モル囁からなり、対数粘度は0.85であった。
この共重合体から実施例1と全く同様にして厚み10μ
の均質な産金体膜を得た。この膜の気体透過性を第3s
に示す。
の均質な産金体膜を得た。この膜の気体透過性を第3s
に示す。
第3表
ポリウレタン/Vリコーンブロック共値合体膜の気体透
過性 前記第2表に示すポリウレタン膜に比べ、酸素の透過係
数が170倍近くも増大している。
過性 前記第2表に示すポリウレタン膜に比べ、酸素の透過係
数が170倍近くも増大している。
実施例5
実施例4に2いて、α、・−ビス(ヒドロキシメチル)
ポリジメチルシロキサン(fil−10)の代わりに、
α、#−ビス(ヒドロキンプロピs/)ポリジメチルシ
ロキサン(m中30)(37,4F、0.006毫ル)
を、1.4−ブタンジオールの代わりに1.6−ヘキサ
ンジオ−/L’(3,3fs0.043モル)を、また
、ジフェニルメタンジイソシアネートの代わりに2.4
−)リレンジイソシアネート(14,8Is O,08
5vニーu)を用いた以外は実施例4と同様にして、一
般式(ll及びC■口ど単位が12モfv4、一般式(
II)の繰返し単位が88七A9Kからなり、対数粘度
が0.63のポリウレタン/シリコーンブロック共−合
体を得た。この共産合体から実施例1と同様にして厚み
18μの膜を114111!シた自@素の透過係数は3
.8X10−9cc(S’rP ) −cpv’cd・
a e C@cIRHfs分離係数は3.4であった・ 実施例6 実施例4において、α、#−ビス(ヒドロキシメチル)
ポリジメチルシロキサン(In−10)の代わりにα、
#−ビス(ヒドロキシメチル)ポリジメチルシロキサン
(m中18)(20,3F。
ポリジメチルシロキサン(fil−10)の代わりに、
α、#−ビス(ヒドロキンプロピs/)ポリジメチルシ
ロキサン(m中30)(37,4F、0.006毫ル)
を、1.4−ブタンジオールの代わりに1.6−ヘキサ
ンジオ−/L’(3,3fs0.043モル)を、また
、ジフェニルメタンジイソシアネートの代わりに2.4
−)リレンジイソシアネート(14,8Is O,08
5vニーu)を用いた以外は実施例4と同様にして、一
般式(ll及びC■口ど単位が12モfv4、一般式(
II)の繰返し単位が88七A9Kからなり、対数粘度
が0.63のポリウレタン/シリコーンブロック共−合
体を得た。この共産合体から実施例1と同様にして厚み
18μの膜を114111!シた自@素の透過係数は3
.8X10−9cc(S’rP ) −cpv’cd・
a e C@cIRHfs分離係数は3.4であった・ 実施例6 実施例4において、α、#−ビス(ヒドロキシメチル)
ポリジメチルシロキサン(In−10)の代わりにα、
#−ビス(ヒドロキシメチル)ポリジメチルシロキサン
(m中18)(20,3F。
0.014モル)を、また、1.4−ブタンジオ−Vの
代わりに1.4−シクロヘキサ6ンジメタノール(3,
7F、 0.026モル)を用いた以外は実施例4と同
様にして、一般式(II及び(■)において、一般式(
■1の繰返し単位が35モル囁、一般式の)の繰返し単
位が65モル優からなり、対数粘度が0.71のポリウ
レタン/シリコーンブロック共1合体を得た。この共信
合体から実施例1と同様にして得た膜はWI素の透過係
数5.5X10 cc(STP ) me@/cd
m I e Cm(zHf %酸素の分離係数3.2で
あった・
代わりに1.4−シクロヘキサ6ンジメタノール(3,
7F、 0.026モル)を用いた以外は実施例4と同
様にして、一般式(II及び(■)において、一般式(
■1の繰返し単位が35モル囁、一般式の)の繰返し単
位が65モル優からなり、対数粘度が0.71のポリウ
レタン/シリコーンブロック共1合体を得た。この共信
合体から実施例1と同様にして得た膜はWI素の透過係
数5.5X10 cc(STP ) me@/cd
m I e Cm(zHf %酸素の分離係数3.2で
あった・
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 C但し、λ1は2価の有機基%illはそれぞれ独立に
1価のアルキル基又は芳香族基、論は1〜4の整数、m
は2以上の整数を示す、)で表わされる繰返し単位を有
するポリウレタン/Vリコーン共1合体からなることを
特徴とする気体分離塵。 12)1が脂肪族基又は芳香族基であり、llが炭素数
1〜40アルキル基又はフェニル基であることを特徴と
する特許請求の範囲111EII記載の気体分離−・ あり、R参がメチル基又はフェニル晶であることを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の気体分離膜・ (4) 一般式 %式% (但し、yLlは2価の有機基、R1はそれぞれ独立に
1価のアルキル基又は芳香族基、nは1〜4の整数、m
は2以上の整数を示す、) で表わされる繰返し単位と、一般式 (但し、RIはSUaと同じであり、艮−は2価の有機
基を示す、)で表わされる繰返し単位を有する実質的に
線状であるポリウレタン/Vリコーン共市合体からなる
ことを特徴とする気体分離膜。 151 R’が脂肪族基又は芳香族基であり、R−が
炭素数1〜4のアルキル基又はフェニル基であり、R1
が脂肪族基、指環族基又は芳香族基であることを特徴と
する特許請求の範囲114項起載の気体分am。 であり、Be がメチル基又はフエニA/&であり、i
jlがC1〜C1m のアルキレジ基又は−ctir
(ジーω「であることを特徴とする特許請求の範囲11
4項起載の気体分離膜。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57044808A JPS58163402A (ja) | 1982-03-20 | 1982-03-20 | 気体分離膜 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57044808A JPS58163402A (ja) | 1982-03-20 | 1982-03-20 | 気体分離膜 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58163402A true JPS58163402A (ja) | 1983-09-28 |
Family
ID=12701723
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57044808A Pending JPS58163402A (ja) | 1982-03-20 | 1982-03-20 | 気体分離膜 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58163402A (ja) |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61430A (ja) * | 1984-06-14 | 1986-01-06 | Agency Of Ind Science & Technol | 選択性ガス透過膜 |
JPS62106810A (ja) * | 1985-11-05 | 1987-05-18 | Agency Of Ind Science & Technol | 浸透気化用分離膜 |
US9693721B2 (en) | 2008-03-28 | 2017-07-04 | Dexcom, Inc. | Polymer membranes for continuous analyte sensors |
US9763609B2 (en) | 2003-07-25 | 2017-09-19 | Dexcom, Inc. | Analyte sensors having a signal-to-noise ratio substantially unaffected by non-constant noise |
US9801574B2 (en) | 2002-05-22 | 2017-10-31 | Dexcom, Inc. | Techniques to improve polyurethane membranes for implantable glucose sensors |
US9804114B2 (en) | 2001-07-27 | 2017-10-31 | Dexcom, Inc. | Sensor head for use with implantable devices |
US9931067B2 (en) | 1997-03-04 | 2018-04-03 | Dexcom, Inc. | Device and method for determining analyte levels |
US9993186B2 (en) | 2003-07-25 | 2018-06-12 | Dexcom, Inc. | Oxygen enhancing membrane systems for implantable devices |
US10028683B2 (en) | 2008-09-19 | 2018-07-24 | Dexcom, Inc. | Particle-containing membrane and particulate electrode for analyte sensors |
US10052051B2 (en) | 2002-05-22 | 2018-08-21 | Dexcom, Inc. | Silicone based membranes for use in implantable glucose sensors |
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