JPS5895539A - 気体分離膜 - Google Patents

気体分離膜

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JPS5895539A
JPS5895539A JP19237181A JP19237181A JPS5895539A JP S5895539 A JPS5895539 A JP S5895539A JP 19237181 A JP19237181 A JP 19237181A JP 19237181 A JP19237181 A JP 19237181A JP S5895539 A JPS5895539 A JP S5895539A
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JP
Japan
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membrane
gas
polymer
porous membrane
dicarboxylic acid
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JP19237181A
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JPH0112530B2 (ja
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Junichi Matsuura
松浦 恂一
Munehisa Okada
宗久 岡田
Isao Konno
勲 今野
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Mitsubishi Kasei Corp
Original Assignee
Mitsubishi Kasei Corp
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06Organic material
    • B01D71/56Polyamides, e.g. polyester-amides

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

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】 本発明は気体分離膜に関する。更に詳しくは、気体混合
物の分離に適したポリシロキサンアミドを主成分とじ大
気体分離膜に関する。
気体分離膜には気体に対する高い分離率と大きな透過速
度が要求される。この様な性能を満足するためKは、実
質的に分離性能を与える膜厚を可能な限り薄い厚みとし
、これを多孔性の層によって保持させた構造が考えられ
る。
この様な構造の膜の製法として種々の方法が考案されて
いる。例えば多孔膜の上に、別途製膜した薄膜を重ね合
わせる方法、表皮層と多孔層が共存する非対称膜を一度
に製膜する方法、多孔質膜の上に種々の方法によりモノ
マーから直接重合等を行い薄膜を製膜するか、あるいは
ポリ!−の溶液を被覆した後で溶媒を蒸発させて薄膜を
製膜する表どの方法がある。
これらの製膜方法の中で多孔質の膜に別の高分子材料の
溶液を被覆して薄膜層を形成する方法は比較的多くの種
類の高分子材料に適用出来る方法であるが、膜厚を適度
に薄くすると欠陥を生じ分離性能が失われる為ある程度
以上厚く被覆する必要があり、厚く被覆すると透過速度
が低下する欠点があった。従って、この様な欠点を補う
−KFi比較的気体の透過性が高く、しかも分離性能を
有する材料を選ぶ必要がある。
オルガノポリシロキサンは気体、と<K炭酸ガスの透過
係数が最も太きb高分子材料の一つとして知られている
が、数十μ以下の厚みの薄膜とすると、厚みに関する不
均一性とピンホールが生成し、良好な気体分離性能を示
さない。
一方、ポリ、アミドは、良好な気体分離性能を示すが、
オルガノポリシロキサンに比較して透過係数Fiはるか
に小さく、透過速度は不満足なものである。
本発明者等は鋭意検討した結果、ポリシロキサンアさド
を膜材料の主体とした場合に、気体混合物の分離におい
て、すぐれた選択性を保持しながら、気体の透過速度が
従来の膜よシ大きい膜が、得られることを見出し本発明
に到達した。
すなわち、本発明の要旨は、芳香族のジカルボン酸塩化
物または芳香族のジカルボン酸エステルと、下記一般式
(1)で示されるシロキサンジアミン (式中、n ij J % 4の数を、m#i)〜3の
数を、そしてR1とR電はアルキル基を示す)との重縮
合により得られるポリシロキサンアミドを主体とする気
体分離膜に存する。そして本発明のポリシロキサンアミ
ドを主体とする膜の特徴は、オルガノポリシロキサン膜
およびボリア2ド膜の中間の性質を示しながら、気体の
透過速度はそれぞれの膜より大きい値が得られる点にあ
る。
以下、本発明を更に詳細に説明する。
本発明に用いられるポリシロキサンアミドは、芳香族の
ジカルボン酸塩化物または芳香族のジカルボン酸エステ
ルと前足一般式(1)で示されるシロキサンジアミンと
の重縮合から見られる。
上記、ポリシロキサンアミドはアミドと酸塩化物または
酸エステルの重縮合法として公知の方法によシ容易に得
られる。
例えば、水とまじらない疎水性有機溶媒に溶かしたジカ
ルボン酸塩化物と酸受容体を含むジアミン水溶液との界
面重縮合法によればよい。
芳香族のジカルボン酸塩化物または芳香族のジカルボン
酸エステルとしては、下記式で表わされる芳香族のジカ
ルボン酸から誘導されるジカルボン酸塩化物またはジカ
ルボン酸エステルが挙げられる。エステルとしては、メ
チルエステル、エチルエステル、フェニルエステル等カ
挙げられる。
1H00シン) ooou 。
mooo−C):)+○−0001i11100イ]→
駐OH。
wooべD−00惑ベトoon このうち、イソフタル酸塩化物およびフタル酸塩化物が
好ましい。
重縮合法について具体的に例示するに、芳香族Oジカル
ボン酸塩化物を、塩化メチレンテトラクロルエチレン、
四塩化炭素、クロロホルム、温度にて、あらかじめ、炭
酸ナトリウム、水酸化ナトリウム等の酸受容体を含む前
足一般式(1)にて示されるジアミン水溶液と會混合し
、激しく攪拌すると容易く重合が進行して、ポリシロキ
サンアンドが得られる。重縮合に用いられる芳香族ジカ
ルボン酸塩化物と前足(1)式のジアミンの種類は、各
々、単一種類を用いる場合が一般であるが、必要により
、一方が複数種類で他方が単一種類あるいは両コモノマ
ーとも複数種類を適宜選択できる。
重、合反応終了後、有機溶媒を留去することにより、ポ
リマーは水溶液層に析出する。これを水洗、乾燥を行な
い精製ポリマーを得る。ここで得られるポリ!−は、芳
香族ジカルボン酸塩化物と前足一般式中で表わされるジ
アミンとがアずド結合を形成して重縮合したポリシロキ
サンアミドでその重量平均分子量(ゲルバー建ニージョ
ンクロマトグラフィー法による)は通常3000〜5o
oooo である。
上記の方法によって得られる重合体又は共i合体(以下
において、これを単に本ポリマーと略す)は、有機溶媒
に溶解し、多孔質の膜に被覆して分離膜として使用する
ことが出来る。勿論、本ポリマーによっては、その溶液
をキャストして得られる均質膜又は非対称膜として使用
することが出来る。
多孔質の膜としては、スポンジ状構造をもち、その両m
K開口した孔を有する膜、又は膜の一方の面は緻密な層
をもち、他の面は開口し食孔を有する膜であって窒素ガ
スの透過速度が単位面積(/ci)単位時間(1秒間)
、単位圧力(/cmHJF)当りの透過量でt x t
o−4dlcd−m*a−1■ 以上であるようなもの
が挙げられる。
多孔質の膜に被覆する為に使用する有機溶媒としては、
本ポリマーを溶解させ、また被覆後説溶媒し易い溶媒で
支持体となる多孔質の膜を溶解させ表いものであれば4
1に限定しない。
多孔質の膜の材料にもよるが、例えば、クロロホルム、
ジメチルホルムアミド、ジメチルア七ドアミド、ジメチ
ルスルホキシド等があげられる。
多孔質膜の材料の種類は特に限定しないが、例エバ、ポ
リスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリビニ
ルアルコール、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリ
ロニトリを、ポリカーボネート、ポリフェニレンオキシ
ド、ポリアミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン
、ポリスルホンアミド、ポリピペラジン、酢酸セルロー
ス、テフロン、ポリフッ化ビニリチン、ポリビニルトリ
メチルシラン等があげられる。また、不織布、織布、1
紙、金属製フィルター、ガラス等の無機材料をも使用す
ることが出来る。
本ポリマーを有機溶媒に溶解し、多孔質の膜に被覆する
場合の溶液濃度は本ポリマーの分子量、分子量分布及び
溶媒の種類によって異なるが、7重量憾ないしSO重蓋
憾、好ましくは5重量係ないし30重量%である。濃度
が7重量憾未満では、被覆する膜の厚みが薄くなり、気
体の透過速度は大きいが充分な分離性能が得られず、又
、濃度がSO重重量S−えると、被覆する膜の厚みが大
となり、喪好な分離性能は得られるが、気体の透過速度
が小さくなる。通常、本ポリ!−の塗布量が多孔質の膜
の面積1crll当1)、0./ 、 70■になる様
に選ばれる。多孔質の膜の厚みは特に限定しないが、1
0μ〜1000μが好ましい。又、本ポリマーを非対称
膜として使用する場合には、公知の方法に準じて、(「
新実験化学講座−1」丸善、p!ツA)例えばジメチル
ホルムアミドとLi01等の無機塩と本ポリマーとから
なる溶液をキャストし、緻密層形成後、水中にて凝固す
ることKより見られる。
この時は、全体の厚みとして10〜1ooo声、緻密層
の厚みがQ、Q/、lμであることが好ましい。
多孔質の膜に本ポリマーを被覆する方法は特に限定しな
いが、本ポリマーの溶液中に多孔質の膜を浸漬する方法
、あるいは本ポリマーの溶液を多孔質の膜の表面に流延
する方法などにより行なうことができる。
多孔質の膜の形状は、中空繊維状、チューブ状、平板状
のものを使用することが出来、これらに本ポリマーを被
覆した膜は、中空繊維型、チューブラ−型、スパイラル
型および平膜型等の膜装置として使用することができる
。また、本発明の膜の表面にプラズマ重合等により、更
に被覆層を積層することも出来る。
本発明の膜は気体、特に酸素、窒素、炭酸ガス、−酸化
炭素、水素、ヘリウム、メタン、アルゴンの少くとも一
つの気体を含有する気体混合物を互いに分離する為に使
用することができる。例えば、酸素富化空気の製造に於
ける窒素と酸素の分離、天然ガスからのヘリウムの回収
に於けるメタンとヘリウムの分離、水添反応廃ガスから
の水素の回収に於けるアルゴンと水素、メタンと水素、
窒素と水素の分離、クランキングガス中の水素の回収に
おける一酸化炭素と水素の分離、燃焼ガスからの二酸化
炭素の回収に於ける二酸化炭素と窒素の分離等に応用で
きる。
以下、本発明の内容を実施例にて具体的に説明するが、
本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない
参考例1 ビス(3−アずノプロビル)テトラメチルジシロキサン
0.7一モルと炭酸ナトリウムO,コ参モルを水400
81に溶かし、その溶液を室温中、コノステンレスビー
カー中に入れ、ホモミキサーにて激しく攪拌しながら、
精製イソ−フタル酸クロリド0.12モルを乾燥クロロ
ホルムl!−dK溶かした溶液を加え、激しく攪拌し重
合した。is仕分後攪拌をやめ、溶液をフラスコへ移し
、クロロホルムを留去すると、残った水層に白色粘稠物
が観察された。水洗を数回性ない、真空乾燥した。収量
3911CgKf6)。
得られたポリマーの融点は9 !r ’C(融解開始点
)〜104℃(交点温度)である。
重量−平均分子量は/14I00であった。
実施例1〜3 参考例1で得られたポリビス−J−プロビルテトラメー
ルジシロキサンイソフタルアミドをクロロホルムに溶解
しf、t、コ重量憾の溶液とした。ガラス板上に、ミリ
ポアフィルタ−(日本ミリボア社・商品名)VBWP(
厚み90μ)1固定し、上記、溶液をガラス板上に流延
し、コSOμロールコータ−にて、該ポリマーを多孔膜
上に被覆した。溶媒の蒸発・乾燥を経て、該ポリマーを
表面に被覆した多孔膜を得た。この膜を透過試験装置に
装置し、水素と窒素の透過速度を測定した。
膜の表面積は14I、jJdであり、各気体をボンベか
ら取出し、7気圧の制御圧で膜の高圧側と接触させ、透
過ガスを膜の反応側で大気圧で捕集し、透過量を経時的
にガスビユレットで測定した。ガス及び装置の温度はコ
S℃であった。
各気体の透過速度を単位面積当り、単位圧力差(/cm
H#)当り、単位時間(/秒間)K透過する気体の容量
(cc)を標準状態に換算して表わした。結果を表−7
に示す。
濃度を01量係にした以外は、同様の操作を行なった。
結果を表−Iに示す。
表−7 特許出願人  三菱化成工業株式会社 代 理 人  弁理士 要否用  − ほか1名

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  芳香族のジカルボン酸塩化物または芳香族の
    ジカルボン酸エステルと、下記一般式(I)で示される
    シロキサンジアミン (式中、nは1〜番の数を、mは1〜3の数を、そして
    R′とR1はアルキル基を表わす)との重縮合により得
    られるポリシロキサンアミドからなる気体分離膜
JP19237181A 1981-11-30 1981-11-30 気体分離膜 Granted JPS5895539A (ja)

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JPS5895539A true JPS5895539A (ja) 1983-06-07
JPH0112530B2 JPH0112530B2 (ja) 1989-03-01

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