JPS60225622A - 炭酸ガス選択透過膜 - Google Patents

炭酸ガス選択透過膜

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Publication number
JPS60225622A
JPS60225622A JP59080082A JP8008284A JPS60225622A JP S60225622 A JPS60225622 A JP S60225622A JP 59080082 A JP59080082 A JP 59080082A JP 8008284 A JP8008284 A JP 8008284A JP S60225622 A JPS60225622 A JP S60225622A
Authority
JP
Japan
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carbon dioxide
membrane
polymer
compound
chain extender
Prior art date
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Pending
Application number
JP59080082A
Other languages
English (en)
Inventor
Koji Fukuda
福田 紘二
Juji Konagaya
重次 小長谷
Shinsuke Takegami
竹上 信介
Masao Murano
村野 政生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP59080082A priority Critical patent/JPS60225622A/ja
Publication of JPS60225622A publication Critical patent/JPS60225622A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02CCAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Landscapes

  • 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】 本発明は気体透過膜に関し、気体透過係数が大きく、分
離係数の大きな炭酸ガス選択透過膜を提供するものであ
る。さらに詳しくは、高分子量多価ヒドロキシ化合物と
有機ジイソシアネート化合物を反応させて得られるイン
シアネート変性中間重合体に、連鎖延長剤を作用させて
得られる炭酸ガス選択透過膜を提供するものである。
混合気体から炭酸ガスを除去する必要のあるブンや炭酸
カリウム溶液などの液体吸収剤によって分離し、加熱又
は減圧によって再生する方法、あるいは物理的吸収剤に
よる方法等が用いられてい 2− る。しかし、運転コストが高いとか、製品ガスの損失が
比較的大きいなどの問題があり、比較的小規模でも運転
コストが低く、操作の簡単な膜性による分離の方が有利
である。
混合ガスからの炭酸ガスの分離については、人工肺にお
けるシリコンゴムの利用や、石油三次回収における酢酸
セルロース膜の利用が検討されている。又その他の膜素
材としてポリフェニレンオキサイドや、ポリエーテルス
ルホンなどをあげることができる。しかし、炭酸ガス透
過係数の太きな膜は、混合ガス中の他の気体に対する分
離係数が小さく、一方分離係数の大きな膜は、炭酸ガス
の透過係数が小さい傾向にあり、必ずしも実用に適して
いるとは言い難い。例えば、“膜学入門”る。又“Po
lymer Handbook”■−17ページにおい
+i、? 、酢酸セルロースの炭酸ガス透過係数は、$
4.38X’、’jl O−” clI(STP) ・
c+a/c+J・sea−CmH9であり、窒素ガスに
対′j  3 − Jす、る゛1分離係数比は8.5であることが、開示さ
れている〇 ポリウレタン組成物については古くから知られており、
弾性繊維、成型品、ウレタンフオーム等積々の用途に使
用されているOしかしながら、炭酸ガス選択透過膜とし
て検討された例は少ないO特に柔軟鎖と剛直鎖を持つポ
リウレタンの気体透過性に関する検討例はs Cola
man、J、M and K。
xammermeyer、 Modern Plast
ics A 11.135 (Ju171962)に開
示されているが、炭酸ガスの透過係数は小さく、分離膜
として利用するには不充分である。
本発明者らは、すぐれた炭酸ガス透過係数とすぐれた分
離係数を有するポリウレタン膜を鋭意研究の結果、本発
明に到達したものである。
すなわち、本発明は、高分子量多価ヒドロキシ化合物と
有機ジイソシアネート化合物を反応させて得られるイソ
シアネート変性中間重合体に連鎖つ分離係数が大きく気
体選択透過性にすぐれている。又一般に用いられる有機
溶剤に可溶で、容易;に!膜化が可能で、機械的強度の
すぐれた膜を得16ユよ、、−Cよ、。本発明。。おけ
、高分子量多価。
ル、ポリ−1,2−プロピレングリコール、ポリオキシ
テトラメチレングリコール、ポリオキシブチレングリコ
ール、ポリアルキレンチオエーテルグリコール、ポリオ
キシアルキレングリコール−チオグリフール共重合体の
ようなポリアルキレンエーテルグリコールなどが挙げら
れる。またエチレングリコール、1.2−プロピレング
リコール、1.3−プロピレングリコール、2.3−ブ
チレングリコール、1.4−ブタンジオール、2.2−
ジメチル−1,3−プロパンジオール、ジエチレングリ
コール、1.5−ペンタメチレングリコール、1.6−
ヘキサメチレングリコール、シクロヘキサン−1,4−
ジオール、シクロヘキサン−1,4−ジメタツール等の
グリコール類単独あるいは、これらの混合物とアジピン
酸、マレイン酸、コハク酸、フタル酸、イソフタル酸、
テレフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸、ヘキサヒド
ロテレフタル酸等の二塩基使用する有機ジイソシアネー
トとしては、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサ
メチレンジイソシアネート、m−キシリレンジイソシア
ネート、1.4−フェニレンジイソシアネート、ジフェ
ニルメンタン−4,41−ジイソシアネート、2・4−
トリレンジイソシアネート、2・6−トリレンジイソシ
アネートなどが挙げられる。
さらに連鎖延長剤としては、エチレンジアミン11・2
−プロピレンジアミン、1−4−ブチレンジアミン、2
・3−ブチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン1シ
クロヘキサジアミン、ピペラジン、1・4−ジアミノピ
ペラジン、キシリレンジアミン、トリレンジアミン1フ
エニレンジアミン、ジフェニルメタンジアミン、3’3
’−ジクロルジフェニルメタンジアミン等のジアミン類
纂ヒドラジン、モノアルキルヒドラジン11・4−ジア
ミノピペラジオール、ジエチレングリコール、1・5−
ペンタメチレングリコール、l・6−へキサメチレング
リコール、シクロヘキサン−1−4−ジオール、シクロ
ヘキサン−1・4−ジメタツール等のグリコール類など
が挙げられる。
高分子量多価ヒドロキシ化合物と有機ジイソシアネート
の混合モル比はl+1から1+3が好ましく、1:3を
越えて過剰に有機ジイソシアネートを添加すると、膜の
柔軟性が失われ、炭酸ガスの透過係数が低下する。
本発明におけるポリウレタン又はポリウレタンウレア膜
は、以下の方法に従って製造することができる。数平均
分子量が1000以上、好ましくは2000以上である
高分子量多価ヒドロキシ化合物と有機インシアネート化
合物をそのモル比がl+1から1:3の間になる様に混
合して加熱下に・好ましくは50℃から100℃におい
て反応させ、中間重合体を得る。この反応は無溶媒で、
又はインシアネート基に不活性な溶媒中で行われる。次
いで、この中間重合体中のインシアネート基に等量の連
鎖延長剤を加えて、高分子量のポリマーを−・・−タン
又はポリウレタンウレアを得ることも可能で・□、1あ
る。適当な溶剤としては、ジメチルホルムアミ・ド、ジ
メチルアセトアミド、ジエチルホルムアミニー1,7□
7.オオヤッ1、ヶ4.えよ2つ素、N−メfルー2−
ピロリドン、ヘキサメチルホスホルアミド等がある。本
発明におけるポリウレタンウレアの製造にあたっては、
各種添加剤、例えば酸化防止剤、劣化防止剤、ブロッキ
ング防止剤などをポリマーの性質を害さない範囲で添加
することができる。
この様にして得られたポリウレタン又はポリウレタンウ
レアは公知の方法により平膜、管状膜、中空糸膜に製膜
される。例えばポリマーを適当な溶剤に溶解した高分子
溶液あるいは重合溶液をそのままガラス板上あるいは多
孔質材料上に流延あるいは塗布し、一定時間溶媒の一部
を蒸発させた後水中あるいは水溶液中に浸漬することに
より、ガス透過量の大きな非対称膜を得ることが可能で
ある。又多孔質の平膜や多孔質管状膜、多孔質中空繊維
膜上に該ポリマーの薄膜が形成された複合はない。なお
本発明における気体透過係数は、低圧真空法により30
℃にて測定された。
実施例 L 数平均分子量goooのポリテトラメチレングリコール
100Nにジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネ
ート125部を加えて80’Qにて約2時間反応させ、
インシアネート変性中間重合体を得た。
次いでジメチルホルムアミド150部を加えて溶解し、
これに連鎖延長剤として1・4−ブタンジオール4.6
部を添加して80℃にて5時間反応させた。得られたポ
リマー溶液をジメチルホルムアミドを加えて20%希釈
した後、ガラス板上にキャストし溶媒を蒸発させて、厚
さ15μ輌の膜を得た。得られた膜の炭酸ガス透過係数
は1.17x:LO−”’ (STP) ・C11/c
d−EIIIIOIICII 89であり、窒素ガスの
透過係数は4.51xlO−’cj(STP)−c+g
/cj・sea・cmHgで、透過係数比は26となっ
た。
実施例 2 数平均分子量379oのポリテトラメチレングリコール
100部にジフェニルメタン−4,4/−ジイジオール
2.4部を添加して80℃にて5時間反応させた。得ら
れたポリマー溶液をジメチルホルムアミドを加えて20
%に希釈した後、ガラス板上にキャストし・溶媒を蒸発
させて、厚さ21μmの膜を得た。得られた膜の炭酸ガ
ス透過係数は、1.80X10−” CIJ(5TP)
・側/CIII−Bθ0・ew+Hgであり、窒素ガス
の透過係数は7.36X10−’C+J(8TP)・c
wI/cd・日θ0・C累H9で透過係数比は24とな
った。
実施例 & 数平均分子量379oのポリテトラメチレングリコール
l Oo部にジフェニルメタン−4・4′−ジイソシア
ネー)19.8部を加えて80℃にて2時間反応させ、
インシアネート変性中間重合体を得た。
次いで、ジメチルホルムアミド150部を加えて溶解し
、これに連鎖延長剤として、1−4−ブタンジオール4
.8部を添加して、80℃にて5時間反応させた。得ら
れたポリマー溶液をジメチルホルムアミドを加えて20
%に希釈した後ガラス板上にキャストし、溶媒を蒸発さ
せて厚さ17μ禦の膜を得た。得られた膜の炭酸ガス透
過係数は8.62x 10−’ cd (STP)cs
/c+J −sea−csHgでありX窒素ガス透過係
数は6 、24 X 110−1O−(STP)e1/
c+J−seQ−cmHgで、透過係数比は14となっ
た。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1) 高分子量多価ヒドロキシ化合物と該化合物と等
    量又は過剰の有機ジイソシアネートおよびジ、fB(合
    物と有機ジイソシアネートのモル比がl:11;I・ ・から1=3の範囲となることを特徴とする炭酸ガス選
    択透過膜。 (2) 高分子蓋多価ヒドロキシ化合物が実質的に線状
    のポリエーテルである特許請求の範囲第(1)項記載の
    炭酸ガス選択透過膜。 (8) 高分子量多価ヒドロキシ化合物が数平均分子量
    2000以上のものである特許請求の範囲第(1)項記
    載の炭酸ガス選択透過膜。
JP59080082A 1984-04-23 1984-04-23 炭酸ガス選択透過膜 Pending JPS60225622A (ja)

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