JPS60125210A - ポリイミド膜の製膜改善方法 - Google Patents

ポリイミド膜の製膜改善方法

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JPS60125210A JP58230529A JP23052983A JPS60125210A JP S60125210 A JPS60125210 A JP S60125210A JP 58230529 A JP58230529 A JP 58230529A JP 23052983 A JP23052983 A JP 23052983A JP S60125210 A JPS60125210 A JP S60125210A
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牧埜 弘
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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、ポリイミド半透膜の製法に関するものである
特に、芳香族ポリイミド系半透膜は、耐薬品性。
機械的性質などが優れている耐熱性の半透膜としてかな
り期待されているものである。
0 0 (ただし、Rは、芳香族ジアミンのアミノ基を除いた二
価の残基でぢる)で示される反後単位?:!QOチ以上
有するポリイミドの1種または2種以上が。
フェノール系化合物の融解液中に溶解しているポリイミ
ド組成物を使用して、そのポリイミド組成物の液状の薄
膜を形成させ1次いで、その薄膜を凝固液中に浸漬して
凝固させることを特徴とするポリイミド半透膜の製造方
法である。
本発明者は上記の発明を更に改良するために各種の検討
を行なった結果、ポリイミドとフェノール系化合物から
成るポリイミド組成物、すなわちドープ液、に特定の脂
肪族カルボン酸比合物を一定量加えて製膜することによ
り半透膜を製造した場合にその半透膜は、上記の発明の
方法で製造された半透膜に比較して著しく優れた気体透
過性能。
特に分離度例えば水素と一酸化炭素の透過速度比(a)
 前記のポリイミドの1種または2種以上;(b) フ
ェノール系溶剤;そして ゛(C)上記のポリイミドとフェノール系溶剤の均一量
の5、〜40重量%含有するポリイミド組成物を使用し
て、そのポリイミド組成物の液状の薄膜を形成させ、つ
いで、その薄膜を凝固液中に浸漬して凝固させることを
特徴とするポリイミド半透膜の製造法、からなるもので
ある。
本発明で用いるポリイミドは、一般式 0式% (ただし、Rは一般式H2N −R−NH,で示される
芳香族ジアミンのアミノ基を除いた二価の残基である)
で示される反覆単位を、全構成単位に対して90チ以上
、好捷しくは95 % K1. J、:の割合で、ポリ
マー主鎖に有している芳香族ポリイミドであって、フェ
ノール系化合物の融解液に溶解しう−るもニルテトラカ
ルボン酸成分、 2,3.37g−ビフェニルテトラカ
ルボン酸成分などのビフェニルテトラタルボン酸成分と
、一般式H2N −R−NH2で示される芳香族ジアミ
ン成分とから縮重合反応およびイ:’、Q、%ド化反応
(イミド環化反応)によって得られる4、のである。そ
の製造方法及び製造条件等は特開昭56−21602号
公報に記載されているため。
ここに詳述しない。
本発明の方法で使用されるフェノール系溶剤としては、
融点が約100℃以下、好ましくは80℃以下であり、
その沸点が常圧で約300℃以下。
好ましくは280℃以下であるフェノール系化合物が好
ましく9例えば、フェノール、o−、m−。
またはp−クレゾール、3.5−キシレノール、カルバ
クロール、チモールナトの一価フエノール。
あるいは、その−価フエノールの水素をハロゲンで置換
したハロゲン化フェノールを好適に挙げることができる
特に、ハロゲン化フェノールとしては、一般式遅、素数
1〜3のアルキル基であり、Xはハロゲン′原、:子で
町る)で示され、しかもその融点が約100℃以下、好
ましくは80℃以下であり、その沸点、:!5常圧で約
300℃以下、好ましくは280℃以下であるハロゲン
化フェノール化合物が、ポリイミドに対する溶解性が俊
れているので最適である。
本発明の方法において、ハロゲン化フェノールとして9
例えば、3−クロルフェノール(メタクロルフェノール
)、4−クロルフェノール(ハラクロルフェノール)、
3−ブロムフェノール、4−フロムフェノール、2−ク
ロル−4−ヒドロキシトルエン、2−クロル−5−ヒド
ロキシトルエン、3−クロル−6−ヒドロキシトルエン
、4クロル−2−ヒドロキシトルエン、 2−7’ロム
4−ヒドロキシトルニジ、2−ブロム−5−ヒドロキシ
トルエン、3−ブロムー5−ヒドロキシトルエン、3−
ブロム−6−ヒドロキシトルエン。
4−ブロム−2−ヒドロキシトルエンなどを挙げAこと
ができる。
に、対して5〜40重量%の特定の脂肪族カルボン酸比
合物がポリイミド組成物、すなわちドープ液。
に含まれている。上記の条件をr’;t7iたさない場
合は十分な分離度が得られないか、透過速度が低いため
適当でない。
本発明でポリイミド組成物に添加するのに適した脂肪族
カルボン叡化合物としては、′例えば。
酪酸、百草酸、ヘキサン酸、イソ酪酸、イソ吉草酸、イ
ンヘキサン酸、2.2−ジメチルコノ\り酸。
2−エチル酪酸、2−メチル酪酸などの飽λlカルボン
酸。
ビニル酢酸、チグリン酸、4−ペンテ/酸、メタクリル
酸、アンゲリカ酸、クロトン酊、インクロ1ンフ、α−
エチルク1トン酸などの不飽和カルボ/酸。
ジメチルマロン酸、2.3−ジメチルコノ\り酸、2゜
2−ジメチルコノ・り酸、アジピン丁友、グルタルピメ
リン酸,メチルコノ・り(’fZ jcどの飽和二”M
’. 、j+(− (9Q 。
アリルマロン酸,イタコン酸,グルタコン酸.2。
4−へキサジエンニ酸,メサコンVなどの不飽和二塩基
酸。
′,ングルタル酸,Jヒドロキシ酪酸,2−クロロクロ
トン酸,などの脂肪酸誘導体でも良いっ゛;本発明の方
法において使用する液状のポリイミド組成物,すなわち
ドープ液,には(a)のポリイミドが全組成物に対して
少なくとも5重−)j′1−%.そして(c)の特定の
脂肪族カルボン醇化合物かポリイミドに対して少なくと
も5〜40重量係含まれている必要があり,この範囲を
逸脱した成分比の組成物では不発1す1の目的とする優
れた透過性能を有する半透膜を得ることが困難なため好
ましくない。
本発明は,これまでに述べてきたようにポリイミドとフ
ェノール系溶剤にポリイミドに対して特定の脂肪族カル
ボン酸化合物を特定の量加えたポリイミド組成物をドー
プ液として用いて半透膜を製造する方法を提供するもの
であり,本発明の製造法により得られる半透膜は,ポリ
イミドとフェノール系溶剤とからなるポリイミド組成物
をドープ液として用いて製造した半透膜が有する優れた
耐熱性,耐薬品性,機械特性を同程度に持つ以外そのよ
うな気体の混合物を構成する気体の組み合わせとしては
,例えば水素と一酸化炭素,水素と窒素,二酸化炭素と
メタン、ヘリウムとメタン。
ヘリウムと窒素などの組み合わせを挙げることができる
本発明の方法を実施するに際しては,ポリイミドの合成
反応の反応溶媒としてフェノール系゛溶剤を用いた場合
にはその反応混合物に,必要に応じてフェノール系溶剤
を更に加えて濃度,組成,粘度等を調整した後,前記の
ような特定の脂肪族カルボン酸化合物を加えて均一に混
合し,製膜用のポリイミド組成物として使用する。
本発明の方法においては,ポリイミド組成物として,前
述の一般式で示されるポリイミドを2種類以上含有する
組成物葡使用することができ,さらに、前述の一般式で
示されるポリイミドとその他の芳香族ポリイミドとを含
有する組成物を使用することもできる。
前記の芳香族ポリイミドは,30℃,磁度0.5がi用
できる。
本発明の力、法においては、ポリイミド組成物は含有す
る全ポリイミドの濃度が、全組成物に対して特に6〜3
0重量%、さらに8〜25重量%の範囲内であることが
好ましい。寸だ、ポリイミドリ、製膜用のドープ液とな
りうろことが好寸しい。
本弁明の方法において、前述のポリイミド組成物を必要
であれば加温して製膜用のドープ液として使用して、そ
のポリイミド組成物のドープ液から液状の薄膜(例えば
平膜状、中空糸状、管状の薄膜)を形成させ1次いで、
その薄膜を凝固液中に浸漬して凝固させて、ポリイミド
の半透膜を製造するのである。
本発明の方法では、ポリイミド組成物の液状物を適当な
公知のフィルターを使用して固形物金除去し、あるいは
充分に脱泡して製膜用のドープ液゛止ることが好ましい
、版暴利(ガラス板、銅板など)の表面に、 MiJ記
ボ: す°イミド組成物のドープ液を流延し9次いでドクター
ブレードによって均一な厚さの液状の薄膜とする方法、
あるいは、外周面が平滑なロールの表向にポリイミド組
成物のドープ液を供給しロール表面に近接して設けられ
たドクターナイフで均一な厚さとして流延しそ薄膜を形
成し′たり、さらにポリイミド組成物をTダイから薄膜
状に押し出してロール表面に巻き掛けて薄膜を形成する
などの連続製膜法を採用することができる。本発明の方
法においては、製膜の際のポリイミド組成物のドープ液
の温度は、ポリイミド組成物の回転粘度と温度との関係
によって、製膜に適当な回転粘度となる温度にすべきで
あるが、できれば0〜120℃、特に5〜100℃程度
の温度範囲内であることが好ましく、10〜60℃の温
度範囲が最適である。さらに前述のようにして製膜され
る液状の薄膜の厚さは、10〜500μ、特に20〜2
00μ程度であることが好ましい。
前述のようにして形成された液状の薄膜は、そである。
液状の薄膜の片面からフェノール系溶剤を一部一蒸発さ
せる方法は、平版またはロール周面上の液状の薄膜に、
0−100℃、IP!jに5〜90℃の気体を、少なく
とも1秒以上、特に5秒〜30分間。
さらに10秒〜20分間、吹き伺ける方法が好適である
が、平版またはロール周面上の液状の薄膜を加温して減
圧雰囲気中に少なくとも数秒以上。
特に10秒〜30分間、さらに30秒〜20分間。
放置する方法であってもよい。
本発明の方法において′、前述のようにして形成された
ポリイミドの液状の薄膜を凝固させるために使用する凝
固液は、フェノール系溶剤と自由に混合され相溶性を有
する液体であればよく7例えハ、メタノール、エタノー
ル、プロパツールなどの低級アルコール類、アセトン、
メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルエチルケ
トンなどケトン類、テトラヒドロフラン、ジオキサン。
エチレングリコールモノメチルエーテルナトノエーテル
類、ジメチルアセトアミド、ジメチルフォルムアミドな
ど−のアミド類、ジメチルスルホキシドなど、あるいは
、水と前記アルコール類、ケト0.2〜5程度である水
とアルコール類、水とエーテル類、水とケトン類、また
は水とアミド類との混谷液が好ましい。
液状の薄膜を前記の凝固液で凝固する方法は。
公知のどのような方法であってもよいが、薄膜を。
その薄膜が形成(流延)されている暴利と共に。
前記の凝固液中に浸漬することが好ましく、またその凝
固液の温度が50℃以下、特に−10〜30℃、さらに
−5〜20 ’C’fi’4度でめることが好寸しい。
前述のようにして薄膜を凝固液中に浸漬しておく時間は
、ポリイミド組成物の種類、凝固液の種類、その他の条
件によってかわるが、一般的には0.1〜20時間、0
.5〜10時間程度であればよい。
前述のようにして液状の薄膜から凝固された膜は、すで
に半透膜としての性質を充分に廟する多などの脂肪族炭
化水素に浸漬処理して乾燥し乾燥透過性能は下記の方法
で行った。
多孔質膜を膜面積14+、 65 cniのステンレス
製膜1.′:・ルにセットし、セルの一方に水素ガスを
l K!7 / c#!に加圧尋人し、水素ガスが膜を
M 、t’iする速度を・〃:!:量計を用いて測定し
た。−酸化炭素についても同様に測定した。なお、測定
温jJ3は、恒温槽ケ利用して30℃にて一定に維持し
た。得られた測定値5)、・ら1次式に従って透過度と
分離度とを計算し1層。
’、”’+’H °]i 膜面積(参*呑6ca )・透過時間1秒)・。
圧力差(参呑≠孕奉anHl/) 参考例 3 、3’、 4 、4’−ビフェニルテトラカルボン
酸二無水物40ミリモル、4.4’−ジアミノジフェニ
ルニーら180℃まで約50分間で昇温し、さらにその
反応液を180℃で8時間保持して1重合およびイミド
比を1段で行って、芳香族ポリイミドを生℃、0.5グ
/100rn1.POP )が2.2であり、ポリマー
のイミド化率が赤外線吸収スペクトルで測定して95%
以−上であった。
比較例1 参考例で製造したポリイミドの均一な溶液をガラス板上
に60’で流延して厚さ0.2馴の薄膜を形成し、60
℃で3分放置(乾燥時間)後その薄膜をエタノールl容
量と水1容量との混合液の凝固液(0℃)中に浸漬し、
約20時間放置して薄膜を凝固させた。その凝固膜をエ
タノール中に20゜、で、さらに20時間浸漬し、つづ
いてn−ヘキサン中に25°で20時間浸漬した後、空
気流通下。
25℃で5時間風乾し1次いで100℃、1時間乾燥し
、ポリイミド膜を得た。
製膜条件及び膜の透過特性値を第1″表にネオ。
比較例2 製膜を80°、乾燥時間を2分とした以外は比軸な溶液
に第1表に示す添加剤をポリマーに対し所定量添加し、
均一溶液としだ後第1表に示す製膜条件で製膜した以外
tま比11り例1と同様に行っ/こ。
それぞれの製膜条件及び透過特性を第1表に示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (a) 一般式 、、、)(b) フェノール系溶剤;そして・−(C)
    上記のポリイミドとフェノール系溶剤の均一混合物に一
    般式 R4aooH)n で示される脂肪族カルボン酸比合物をポリイミド重量の
    5〜40重鍛チ含有するポリイミド絹IJy物・を使用
    して、そのポリイミド組成物の液状の薄膜を形成させ、
    ついで、そのれり膜を凝固液中に授ム11して凝固させ
    ることを特徴とするポリイミド半透膜の製造法。
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