JPS60261528A - 酸素選択透過性複合膜およびその製造方法 - Google Patents
酸素選択透過性複合膜およびその製造方法Info
- Publication number
- JPS60261528A JPS60261528A JP59118877A JP11887784A JPS60261528A JP S60261528 A JPS60261528 A JP S60261528A JP 59118877 A JP59118877 A JP 59118877A JP 11887784 A JP11887784 A JP 11887784A JP S60261528 A JPS60261528 A JP S60261528A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oxygen
- silicon
- fluorine
- composite membrane
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 11
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 33
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 33
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims abstract description 27
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims abstract description 22
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 11
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 claims abstract description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 65
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 21
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims description 20
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 15
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 10
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 claims description 8
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 claims description 7
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims description 6
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 6
- -1 polytetrafluoroethylene, perfluoroethylene propylene Polymers 0.000 claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 claims description 3
- PEVRKKOYEFPFMN-UHFFFAOYSA-N 1,1,2,3,3,3-hexafluoroprop-1-ene;1,1,2,2-tetrafluoroethene Chemical compound FC(F)=C(F)F.FC(F)=C(F)C(F)(F)F PEVRKKOYEFPFMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 125000000816 ethylene group Polymers [H]C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 claims 1
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 claims 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 abstract description 4
- 239000000178 monomer Substances 0.000 abstract description 3
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 abstract description 2
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 26
- 239000010408 film Substances 0.000 description 21
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 12
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 10
- 150000003377 silicon compounds Chemical class 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 7
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 7
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 5
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 5
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 5
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 5
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004697 Polyetherimide Substances 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- QRHCILLLMDEFSD-UHFFFAOYSA-N bis(ethenyl)-dimethylsilane Chemical compound C=C[Si](C)(C)C=C QRHCILLLMDEFSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- ZBMGMUODZNQAQI-UHFFFAOYSA-N dimethyl(prop-2-enyl)silicon Chemical compound C[Si](C)CC=C ZBMGMUODZNQAQI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 2
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PKRKCDBTXBGLKV-UHFFFAOYSA-N tris(ethenyl)-methylsilane Chemical compound C=C[Si](C)(C=C)C=C PKRKCDBTXBGLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VOPWNXZWBYDODV-UHFFFAOYSA-N Chlorodifluoromethane Chemical compound FC(F)Cl VOPWNXZWBYDODV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000043261 Hevea brasiliensis Species 0.000 description 1
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920004738 ULTEM® Polymers 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- KMVZWUQHMJAWSY-UHFFFAOYSA-N chloro-dimethyl-prop-2-enylsilane Chemical compound C[Si](C)(Cl)CC=C KMVZWUQHMJAWSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XSDCTSITJJJDPY-UHFFFAOYSA-N chloro-ethenyl-dimethylsilane Chemical compound C[Si](C)(Cl)C=C XSDCTSITJJJDPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004773 chlorofluoromethyl group Chemical group [H]C(F)(Cl)* 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000006115 defluorination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 1
- UCXUKTLCVSGCNR-UHFFFAOYSA-N diethylsilane Chemical compound CC[SiH2]CC UCXUKTLCVSGCNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- IQSBKDJPSOMMRZ-UHFFFAOYSA-N ethenyl(methyl)silane Chemical compound C[SiH2]C=C IQSBKDJPSOMMRZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FWDBOZPQNFPOLF-UHFFFAOYSA-N ethenyl(triethoxy)silane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)C=C FWDBOZPQNFPOLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NKSJNEHGWDZZQF-UHFFFAOYSA-N ethenyl(trimethoxy)silane Chemical compound CO[Si](OC)(OC)C=C NKSJNEHGWDZZQF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GCSJLQSCSDMKTP-UHFFFAOYSA-N ethenyl(trimethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C=C GCSJLQSCSDMKTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DRUOQOFQRYFQGB-UHFFFAOYSA-N ethoxy(dimethyl)silicon Chemical compound CCO[Si](C)C DRUOQOFQRYFQGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920006158 high molecular weight polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229920003052 natural elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920002493 poly(chlorotrifluoroethylene) Polymers 0.000 description 1
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 1
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 description 1
- 239000005023 polychlorotrifluoroethylene (PCTFE) polymer Substances 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 1
- HUAUNKAZQWMVFY-UHFFFAOYSA-M sodium;oxocalcium;hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+].[Ca]=O HUAUNKAZQWMVFY-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 150000003457 sulfones Chemical class 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 150000003505 terpenes Chemical class 0.000 description 1
- 235000007586 terpenes Nutrition 0.000 description 1
- UFHILTCGAOPTOV-UHFFFAOYSA-N tetrakis(ethenyl)silane Chemical compound C=C[Si](C=C)(C=C)C=C UFHILTCGAOPTOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CZDYPVPMEAXLPK-UHFFFAOYSA-N tetramethylsilane Chemical compound C[Si](C)(C)C CZDYPVPMEAXLPK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HYWCXWRMUZYRPH-UHFFFAOYSA-N trimethyl(prop-2-enyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)CC=C HYWCXWRMUZYRPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PQDJYEQOELDLCP-UHFFFAOYSA-N trimethylsilane Chemical compound C[SiH](C)C PQDJYEQOELDLCP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CWMFRHBXRUITQE-UHFFFAOYSA-N trimethylsilylacetylene Chemical compound C[Si](C)(C)C#C CWMFRHBXRUITQE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
- UKRDPEFKFJNXQM-UHFFFAOYSA-N vinylsilane Chemical compound [SiH3]C=C UKRDPEFKFJNXQM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/44—Polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, not provided for in a single one of groups B01D71/26-B01D71/42
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
- B01D69/125—In situ manufacturing by polymerisation, polycondensation, cross-linking or chemical reaction
- B01D69/127—In situ manufacturing by polymerisation, polycondensation, cross-linking or chemical reaction using electrical discharge or plasma-polymerisation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
く技術分野〉
本発明はプラズマ重合によって得られた架橋構造を有す
る酸素選択透過性複合膜およびその製造方法に関するも
のである。
る酸素選択透過性複合膜およびその製造方法に関するも
のである。
〈従来技術とその問題点〉
近年流体混合物の分離・精製を蒸留・深冷等の相変化を
ともなうエネルギー多消費プロセスに代る選択透過性膜
で行なうことが積極的に検討され・j ている。本発明
も上記目的を効率的に行なうための酸素選択透過性複合
膜を提供せんとしてなされたものである。
ともなうエネルギー多消費プロセスに代る選択透過性膜
で行なうことが積極的に検討され・j ている。本発明
も上記目的を効率的に行なうための酸素選択透過性複合
膜を提供せんとしてなされたものである。
流体混合物の膜分離・精製プロ七スのうち工業的規模で
実用化されているのは、海水の淡水化、工場廃水の処理
、食品の濃縮などの液体−液体分離、液体一固体分離が
主であって気体−気体の分離についてはほとんどない。
実用化されているのは、海水の淡水化、工場廃水の処理
、食品の濃縮などの液体−液体分離、液体一固体分離が
主であって気体−気体の分離についてはほとんどない。
ガスの膜分離が実用化され難い理由としては選択透過性
が小さいこと、即ち特定の気体を選択的に通し、他の気
体をほとんど通さないという膜がないため、高純度の気
体をうるためには膜分離を何回も繰り返す多段方式を必
要とし、そのため装置が大型になることと、ガスの透過
性が小さいため、大量のガスを処理し難いことの二点が
あげられる。特に選択透過性を大きくするとガス透過性
が悪くなり、ガス透過性を大きくすると選択透過性が低
下する傾向にあり、この関係を急激に改善することがで
きなかったためと思われる。
が小さいこと、即ち特定の気体を選択的に通し、他の気
体をほとんど通さないという膜がないため、高純度の気
体をうるためには膜分離を何回も繰り返す多段方式を必
要とし、そのため装置が大型になることと、ガスの透過
性が小さいため、大量のガスを処理し難いことの二点が
あげられる。特に選択透過性を大きくするとガス透過性
が悪くなり、ガス透過性を大きくすると選択透過性が低
下する傾向にあり、この関係を急激に改善することがで
きなかったためと思われる。
現在までこの目的を達成するための製膜方法は高分子溶
液のキヤステング工程として検討され表面の活性スキン
層の厚みを極力薄くした非対称膜を追求する方法、活性
スキン層に相当する超薄膜を独立に製造して他の多孔性
支持体へ複合化しようとする方法等が代表的であり、こ
れらはガス透過性を改善する一つの正攻法ではあるが、
必ずしも一般的な実際的な手法を提供しているとはいえ
ない。これは市販されている高分子重合体、あるいは共
重合体だけでは選択透過性、透過性、耐熱性、耐薬品性
、強度等の一つで特徴を有すると同時に一つ以上の欠点
を有しており、全ての欠点を克服した高分子重合体の構
造が一義的に決められないためである。
液のキヤステング工程として検討され表面の活性スキン
層の厚みを極力薄くした非対称膜を追求する方法、活性
スキン層に相当する超薄膜を独立に製造して他の多孔性
支持体へ複合化しようとする方法等が代表的であり、こ
れらはガス透過性を改善する一つの正攻法ではあるが、
必ずしも一般的な実際的な手法を提供しているとはいえ
ない。これは市販されている高分子重合体、あるいは共
重合体だけでは選択透過性、透過性、耐熱性、耐薬品性
、強度等の一つで特徴を有すると同時に一つ以上の欠点
を有しており、全ての欠点を克服した高分子重合体の構
造が一義的に決められないためである。
〈発明の構成〉
この様な背景の中で本発明者は選択透過性、透過性、耐
熱性、耐薬品性、強度等の物性を単一の素材で満足させ
るのを諦念し、それぞれに違った素材を組合せることに
より機能分担させる方法を試み、本発明を完成したもの
である。
熱性、耐薬品性、強度等の物性を単一の素材で満足させ
るのを諦念し、それぞれに違った素材を組合せることに
より機能分担させる方法を試み、本発明を完成したもの
である。
また本発明では対象ガスを酸素とし、特に空気から効率
的に酸素を濃縮する高い選択透過性を有する複合膜を提
供するものである。
的に酸素を濃縮する高い選択透過性を有する複合膜を提
供するものである。
さらに酸素選択透過性に最も大きな影響を与え5−
る活性層の高分子素材選択の自由度を得るため、グロー
放電による低温プラズマ中に重合性のフッ素とケイ素を
含有する有機化合物をモノマーとして導入し、重合した
超薄膜を高分子支持体に堆積させた構造とすることを本
発明の特徴としている。
放電による低温プラズマ中に重合性のフッ素とケイ素を
含有する有機化合物をモノマーとして導入し、重合した
超薄膜を高分子支持体に堆積させた構造とすることを本
発明の特徴としている。
ここでのフッ素を含有する有機化合物はフッ素樹脂を無
酸素雰囲気で少なくとも500°C以上、好ましくは6
00°C以上に加熱して得られる化合物を用いることが
特に好ましく、また経済的にも有利であることを見い出
してなされたものである。
酸素雰囲気で少なくとも500°C以上、好ましくは6
00°C以上に加熱して得られる化合物を用いることが
特に好ましく、また経済的にも有利であることを見い出
してなされたものである。
プラズマ重合方法に用いるガスとして、フッ素を含有す
る化合物としては、たとえばCF2 =CP2 。
る化合物としては、たとえばCF2 =CP2 。
CF3−CF3. C3FG。C4F8. CC4F8
. C3FIO,C5F12等の単一純粋化合物が用い
られた例があるが、プラズマ重合方法におけるフッ素含
有化合物としては、これらの混合物を用いてもほとんど
同じ重合膜が得られることを見い出し、それ故フッ素樹
脂を熱分解させたことによって得られるCF2=CF2
。
. C3FIO,C5F12等の単一純粋化合物が用い
られた例があるが、プラズマ重合方法におけるフッ素含
有化合物としては、これらの混合物を用いてもほとんど
同じ重合膜が得られることを見い出し、それ故フッ素樹
脂を熱分解させたことによって得られるCF2=CF2
。
C3F6.C4F8 等の混合物を用いんとしてなされ
たものである。
たものである。
6−
しかるにフッ素含有化合物は一般的にプラズマ重合して
も堆積速度が遅いという欠点を有している。この欠点は
分子内に不飽和基を有する化合物、たとえばCF2−C
F2 とすることによりかなり改善される。しかし純粋
なCF’2 =CF2 は微量の酸素が共存すると発熱
反応をともなって加速的に重合が進行し、遂には爆発に
至るという危険性を内蔵している。このためCFQ =
CF、は重合禁止剤としてのテルペンBを混合した状態
でしか入手できないことになる。
も堆積速度が遅いという欠点を有している。この欠点は
分子内に不飽和基を有する化合物、たとえばCF2−C
F2 とすることによりかなり改善される。しかし純粋
なCF’2 =CF2 は微量の酸素が共存すると発熱
反応をともなって加速的に重合が進行し、遂には爆発に
至るという危険性を内蔵している。このためCFQ =
CF、は重合禁止剤としてのテルペンBを混合した状態
でしか入手できないことになる。
しかるにCF2=CF2はC3li”、、 C,F8等
との混合状態とすることで、CF2 =CF2 だけの
重合は完全に進行しなくなり、プラズマ重合用の原料ガ
スとしては、はるかに安全性が増してくることになる。
との混合状態とすることで、CF2 =CF2 だけの
重合は完全に進行しなくなり、プラズマ重合用の原料ガ
スとしては、はるかに安全性が増してくることになる。
これらの混合ガスとすることで安全性は増したが、フッ
素含有化合物だけでは依然重合速度が小さく、堆積速度
が少ないという状況には改善がな□) い。この改善に
ついては、更にケイ素含有化合物と混合ガスとすること
であり、この混合ガスを用いることによって安全性のみ
ならず、プラズマ堆積速度も増大し更に酸素選択透過性
の大きい複合膜が得られることを見い出し、本発明を完
成させることが出来た。
素含有化合物だけでは依然重合速度が小さく、堆積速度
が少ないという状況には改善がな□) い。この改善に
ついては、更にケイ素含有化合物と混合ガスとすること
であり、この混合ガスを用いることによって安全性のみ
ならず、プラズマ堆積速度も増大し更に酸素選択透過性
の大きい複合膜が得られることを見い出し、本発明を完
成させることが出来た。
次にフッ素樹脂の熱分解方法と得られる混合ガス組成に
ついて言及する。
ついて言及する。
CF2−CF2やC3li’、は一般的にはCHClF
2 (フロン22)を熱分解して得られるが、本発明で
はフロン22を用いても良いが、更に経済的にはフッ素
樹脂を無酸素雰囲気で熱分解する方法を特に採用してい
る。フッ素樹脂はポリテトラフルオロエチレン(以下P
TFgと略す)、パーフルオロエチレンプロピレン共重
合体C以下FEP と略す)あるいはポリ3フツ化塩化
エチレン(以下PCTIi”E と略す)等を出発材料
とする。
2 (フロン22)を熱分解して得られるが、本発明で
はフロン22を用いても良いが、更に経済的にはフッ素
樹脂を無酸素雰囲気で熱分解する方法を特に採用してい
る。フッ素樹脂はポリテトラフルオロエチレン(以下P
TFgと略す)、パーフルオロエチレンプロピレン共重
合体C以下FEP と略す)あるいはポリ3フツ化塩化
エチレン(以下PCTIi”E と略す)等を出発材料
とする。
PTFEテは、たとえば600〜9oo°c好ましくは
650〜800°Cの加熱反応管に入れて不活性ガス−
たとえば窒素、アルゴン、ヘリウム、炭酸ガスを充満さ
せ、反応系の圧力を1〜3絶体気圧に維持すると順次分
解ガスとの混合ガスが得られる。反応管の圧力をたとえ
ば16絶体気圧以下にするとCF2 =CFQ 成分の
多いガスが得られ、逆に1.8絶体気圧以上にあげると
08F8,04F8等の成分比率が増えてくる。分解反
応は加熱温度が550 ’C以上になると開始され、6
00℃以上で経常的に進行する。反応系内の温度が高く
なるとやはり03F’6゜04FB 成分が増えて、C
F2=CF2 成分が減少していく。酸素の選択透過性
の大きいガス組成を得るには、CF2=CF2 成分よ
りもcaF’a 成分の多いガス組成を得ることが本発
明の目的であり、そのためには、高温でかつ高圧側での
PTF’E分解条件を選択するのが好ましい。
650〜800°Cの加熱反応管に入れて不活性ガス−
たとえば窒素、アルゴン、ヘリウム、炭酸ガスを充満さ
せ、反応系の圧力を1〜3絶体気圧に維持すると順次分
解ガスとの混合ガスが得られる。反応管の圧力をたとえ
ば16絶体気圧以下にするとCF2 =CFQ 成分の
多いガスが得られ、逆に1.8絶体気圧以上にあげると
08F8,04F8等の成分比率が増えてくる。分解反
応は加熱温度が550 ’C以上になると開始され、6
00℃以上で経常的に進行する。反応系内の温度が高く
なるとやはり03F’6゜04FB 成分が増えて、C
F2=CF2 成分が減少していく。酸素の選択透過性
の大きいガス組成を得るには、CF2=CF2 成分よ
りもcaF’a 成分の多いガス組成を得ることが本発
明の目的であり、そのためには、高温でかつ高圧側での
PTF’E分解条件を選択するのが好ましい。
また一度生成したCF2=CF2 成分についても、再
度700〜900℃の雰囲気に数秒間接触させることで
08F6 成分を増大させることも可能である。
度700〜900℃の雰囲気に数秒間接触させることで
08F6 成分を増大させることも可能である。
要ガスを再度転移させる二次反応炉と再蒸留塔からなる
小型反応装置を用いることにより、特定のガス混合組成
はそれに応じた運転条件によって得られることになる。
小型反応装置を用いることにより、特定のガス混合組成
はそれに応じた運転条件によって得られることになる。
9−
PTFE以外のフッ素樹脂たとえばF’EPの熱分 。
解はPTFEよりも幾分低い温度範囲で開始されるので
、500〜800’Cの温度範囲を選択すれば良くこの
時には08F6 の生成比率が増えるので尚一層好まし
い実施態様となる。またPCTFE では更に低い温度
で分解が開始されるので400〜700’Cの範囲で実
施でき、またCF2=CF2 ガスが得られる。
、500〜800’Cの温度範囲を選択すれば良くこの
時には08F6 の生成比率が増えるので尚一層好まし
い実施態様となる。またPCTFE では更に低い温度
で分解が開始されるので400〜700’Cの範囲で実
施でき、またCF2=CF2 ガスが得られる。
これらの熱分解反応は前述した様に、無酸素雰囲気で行
なうことが望ましく、特にPTFEではその為不活性ガ
スを充満させて、反応によって生成したガス組成の分圧
が2絶体気圧以下となる様な条件で実施するのが好まし
い。これらの不活性ガスはその除去の容易さから一般に
炭酸ガスが用いられるが、不思議なことに、プラズマ重
合する雰囲気に炭酸ガスを共存させる方が、酸素の選択
透過性においても好ましいことを見い出した。炭酸ガス
をキャリヤーガスとしてプラズマ重合に用いると、プラ
ズマ重合膜の中に、7CO吸収がみられることから、重
合膜の中に炭酸ガスがとり込まれ一1〇− ているものと推定される。
なうことが望ましく、特にPTFEではその為不活性ガ
スを充満させて、反応によって生成したガス組成の分圧
が2絶体気圧以下となる様な条件で実施するのが好まし
い。これらの不活性ガスはその除去の容易さから一般に
炭酸ガスが用いられるが、不思議なことに、プラズマ重
合する雰囲気に炭酸ガスを共存させる方が、酸素の選択
透過性においても好ましいことを見い出した。炭酸ガス
をキャリヤーガスとしてプラズマ重合に用いると、プラ
ズマ重合膜の中に、7CO吸収がみられることから、重
合膜の中に炭酸ガスがとり込まれ一1〇− ているものと推定される。
一方、ケイ素を含有する有機化合物としては、テトラメ
チルシラン、トリメチルシラン、ジエチルシラン、ジメ
チルエトキシシランなど枚挙できない程に多くの化合物
を選出することができる。
チルシラン、トリメチルシラン、ジエチルシラン、ジメ
チルエトキシシランなど枚挙できない程に多くの化合物
を選出することができる。
これらの化合物の外に特に好ましいケイ素含有化合物と
しては」−記したオレフィン飽和基をもったシラン類よ
りも、少なくとも1個以上の二重結合又は三重結合等の
不飽和型官能基を含有する化合物であり、具体的にはビ
ニル基やエチニールM等をあげることができる。これら
の化合物は一般式%式% の高沸点化合物もこの概念に含まれるものとする。
しては」−記したオレフィン飽和基をもったシラン類よ
りも、少なくとも1個以上の二重結合又は三重結合等の
不飽和型官能基を含有する化合物であり、具体的にはビ
ニル基やエチニールM等をあげることができる。これら
の化合物は一般式%式% の高沸点化合物もこの概念に含まれるものとする。
ここでnが2から4の時にはXとしてF(、Cd 、
C’f(。
C’f(。
等の中から任意の官能基を自由に選択できるものとする
。しかし、好ましくはこれらの不飽和型官能基を含有す
るケイ素含有化合物の沸点が大気圧のもとて200°C
以下、更に好ましくは130°C以下の化合物であるこ
とであり、さもないとグロー放電雰囲気に充分な濃度で
のモノマー供給ができなくなってしまう場合がある。
。しかし、好ましくはこれらの不飽和型官能基を含有す
るケイ素含有化合物の沸点が大気圧のもとて200°C
以下、更に好ましくは130°C以下の化合物であるこ
とであり、さもないとグロー放電雰囲気に充分な濃度で
のモノマー供給ができなくなってしまう場合がある。
これらの全ての条件に適合するケイ素含有化合物トして
はジメチルビニルクロロシラン、トリメチルビニルシラ
ン、メチルトリビニルシラン、テトラビニルシラン、エ
チニールトリメチルシラン、アリルトリメチルシランが
あげられ、その他にもジメチルジビニルシラン、アリル
ジメチルビニルシラン、アリルジメチルシラン、アリル
ジメチルクロロシラン、シランカップリング剤といわれ
るトリメトキシビニルシラン、トリエトキシビニルシラ
ン等をあげることができる。
はジメチルビニルクロロシラン、トリメチルビニルシラ
ン、メチルトリビニルシラン、テトラビニルシラン、エ
チニールトリメチルシラン、アリルトリメチルシランが
あげられ、その他にもジメチルジビニルシラン、アリル
ジメチルビニルシラン、アリルジメチルシラン、アリル
ジメチルクロロシラン、シランカップリング剤といわれ
るトリメトキシビニルシラン、トリエトキシビニルシラ
ン等をあげることができる。
高分子支持体としては既に市販されている素材の中から
目的に合致したものを選択できる。耐熱性と強度の点か
らはポリスルホン、ポリイミド、ポリプロピレン、四部
1ヒエチレン樹脂などが好ましいが、酸素透過性が幾分
劣る。酸素透過性の点からは各種シロキサンからなるシ
リコンゴム、天然ゴム、ポリブタジェン等が秀れている
が強度が弱いという本質的な欠点を有する。それ故本発
明者等は酸素透過性が幾分劣るが強度の大きい素材を多
孔質体とし、その平均孔径の大きさによって使いわける
ことが出来ることを見い出した。即ち平均孔径が0,1
μよりも小さい素材については、直接その表面にプラズ
マ重合物を堆積させることが可能であるが、0.1μよ
りも大きい素材については素材の多孔性の内部に、上記
した各種ゴムの中より特にシリコンゴム等を充填するこ
とによって透過性耐熱性と機械強度の秀れた複合高分子
支持体と変えることができる。次いでその表面に1μ以
下、好ましくは0.3μ以下のプラズマ重合膜13− 膜を積層する。このためには系内を5 torr以下、
好ましくは2 torr以下の減圧として、フッ素とケ
イ素を含有する有機化合物のガスを導入し、所定の出力
5〜500W、たとえば20Wで反応容器中に高周波に
よるグロー放電を行なうと、重合性の 。
目的に合致したものを選択できる。耐熱性と強度の点か
らはポリスルホン、ポリイミド、ポリプロピレン、四部
1ヒエチレン樹脂などが好ましいが、酸素透過性が幾分
劣る。酸素透過性の点からは各種シロキサンからなるシ
リコンゴム、天然ゴム、ポリブタジェン等が秀れている
が強度が弱いという本質的な欠点を有する。それ故本発
明者等は酸素透過性が幾分劣るが強度の大きい素材を多
孔質体とし、その平均孔径の大きさによって使いわける
ことが出来ることを見い出した。即ち平均孔径が0,1
μよりも小さい素材については、直接その表面にプラズ
マ重合物を堆積させることが可能であるが、0.1μよ
りも大きい素材については素材の多孔性の内部に、上記
した各種ゴムの中より特にシリコンゴム等を充填するこ
とによって透過性耐熱性と機械強度の秀れた複合高分子
支持体と変えることができる。次いでその表面に1μ以
下、好ましくは0.3μ以下のプラズマ重合膜13− 膜を積層する。このためには系内を5 torr以下、
好ましくは2 torr以下の減圧として、フッ素とケ
イ素を含有する有機化合物のガスを導入し、所定の出力
5〜500W、たとえば20Wで反応容器中に高周波に
よるグロー放電を行なうと、重合性の 。
大きいケイ素化合物と重合性の小さいフッ素化合物が、
導入ガス組成に応じてプラズマ重合し、高分子支持体の
表面層に堆積して来る。この堆積厚みはグロー放電させ
る時間を長くするか、またはガスの流量を増大すること
でほぼ直線的に変化したとえば1μや0.3μの厚み変
化を放電時間や原紙で選定することが出来る。
導入ガス組成に応じてプラズマ重合し、高分子支持体の
表面層に堆積して来る。この堆積厚みはグロー放電させ
る時間を長くするか、またはガスの流量を増大すること
でほぼ直線的に変化したとえば1μや0.3μの厚み変
化を放電時間や原紙で選定することが出来る。
また、グロー放電時の出力の増減によっても堆積厚みが
増減するが、これらの条件はこの分野の技術に習熟して
いる者にとって比較的容易に最適化できる範囲であり、
また薄膜フィルムの形成から粉粒体が堆積する条件への
変化もガスの流量で容易に調整できる。いずれにしても
欠陥のない均一重合膜を0.3μ程度の厚みで堆積させ
ることが必要である。
増減するが、これらの条件はこの分野の技術に習熟して
いる者にとって比較的容易に最適化できる範囲であり、
また薄膜フィルムの形成から粉粒体が堆積する条件への
変化もガスの流量で容易に調整できる。いずれにしても
欠陥のない均一重合膜を0.3μ程度の厚みで堆積させ
ることが必要である。
14−
しかしながらプラズマ重合では、重合反応と分解反応が
同時に競合して生じるため、ガス状で供給した有機化合
物の元素構成比と、生成プラズマ重合膜の元素構成比が
異なるのが一般的である。
同時に競合して生じるため、ガス状で供給した有機化合
物の元素構成比と、生成プラズマ重合膜の元素構成比が
異なるのが一般的である。
重合膜として取込みやすい元素は窒素及びケイ素であり
、反対に重合膜に取込まれ難い元素は、酸素、硫黄、ハ
ロゲンである。特にフッ素を含有する化合物では重合膜
が形成されないか、されるとしても膜形成速度がケイ素
化合物と比較して1〜2オーダーも低い。
、反対に重合膜に取込まれ難い元素は、酸素、硫黄、ハ
ロゲンである。特にフッ素を含有する化合物では重合膜
が形成されないか、されるとしても膜形成速度がケイ素
化合物と比較して1〜2オーダーも低い。
本発明では膜形成速度の小さいフッ素含有化合物を、膜
形成速度の大きいケイ素含有化合物と同時にプラズマ雰
囲気中に共存させることにより、生成プラズマ重合膜中
にフッ素元素を極めて効果的にとりこみ、かつ全体の膜
形成速度も早くなることを見い出した。さらに空気から
酸素を選択的に透過させるには、生成プラズマ重合膜中
にフッ:i 素元素を可及的に多くとり込むことが必要
となるが、不思議なことにケイ素を全く含まないフッ素
含有化合物だけではまに酸素の選択透過性もまた小さく
なってしまうことを見い出した。それ故、ケイ素とフッ
素を同時に含有するプラズマ重合膜を形成させるが、そ
のプラズマ重合の初期から終期までの間において、ケイ
素の原子数がフッ素の原子数よりも大きいガス組成を供
給する時間と、反対にフッ素の原子数がケイ素の原子数
よりも大きいガス組成を供給する時間とを連続して経る
ことにより、酸素の選択的透過性の大きい複合膜を得る
ことが出来るようになった。勿論、フッ素とケイ素のガ
ス組成比の変更を、初期にケイ素化合物を多くするか、
終期に多くするのかは任意に選択できる。
形成速度の大きいケイ素含有化合物と同時にプラズマ雰
囲気中に共存させることにより、生成プラズマ重合膜中
にフッ素元素を極めて効果的にとりこみ、かつ全体の膜
形成速度も早くなることを見い出した。さらに空気から
酸素を選択的に透過させるには、生成プラズマ重合膜中
にフッ:i 素元素を可及的に多くとり込むことが必要
となるが、不思議なことにケイ素を全く含まないフッ素
含有化合物だけではまに酸素の選択透過性もまた小さく
なってしまうことを見い出した。それ故、ケイ素とフッ
素を同時に含有するプラズマ重合膜を形成させるが、そ
のプラズマ重合の初期から終期までの間において、ケイ
素の原子数がフッ素の原子数よりも大きいガス組成を供
給する時間と、反対にフッ素の原子数がケイ素の原子数
よりも大きいガス組成を供給する時間とを連続して経る
ことにより、酸素の選択的透過性の大きい複合膜を得る
ことが出来るようになった。勿論、フッ素とケイ素のガ
ス組成比の変更を、初期にケイ素化合物を多くするか、
終期に多くするのかは任意に選択できる。
いずれにしても生成したプラズマ重合膜の1μや0.3
μの厚みの中でフン素原子の数が多く取り込まれた層と
ケイ素原子の数が多く取り込まれた層を積層した様な構
造物とすることが好ましい。
μの厚みの中でフン素原子の数が多く取り込まれた層と
ケイ素原子の数が多く取り込まれた層を積層した様な構
造物とすることが好ましい。
製造するための条件としては混合ガス中のフッ素原子の
数とケイ素原子の数の比が1=2から6=1の範囲で、
プラズマ重合時間の初期から終期の間で変わることがよ
り好ましい条件となる。
数とケイ素原子の数の比が1=2から6=1の範囲で、
プラズマ重合時間の初期から終期の間で変わることがよ
り好ましい条件となる。
合性のHe、 A、r、 N2. N2等のキャリヤー
ガスが用いられる。しかるに不思議なことに炭酸ガスを
キャリヤーガスとして用いる方が、良く用いられるAr
、N2等を用いた時よりも酸素選択透過性がさらに大き
くなる傾向にあることを見い出した。この理由について
は不明である。
ガスが用いられる。しかるに不思議なことに炭酸ガスを
キャリヤーガスとして用いる方が、良く用いられるAr
、N2等を用いた時よりも酸素選択透過性がさらに大き
くなる傾向にあることを見い出した。この理由について
は不明である。
同じようにフッ素含有化合物としても、CF4やC2F
6 といつに飽和化合物よりも不飽和結合を有するC、
F、を用いた方が酸素選択透過性において有利となる。
6 といつに飽和化合物よりも不飽和結合を有するC、
F、を用いた方が酸素選択透過性において有利となる。
この傾向はケイ素化合物においても成立する。プラズマ
重合によって得た高分子は主鎖に数多い架橋構造が含ま
れる。二重結合を有するフッ素化合物やケイ素化合物は
、主鎖が伸長すると同時に生成途中でも絶えずプラズマ
よりの電子衝撃をうけるので、ランダムな位置に脱水素
や脱フツ素反応が生じラジカルが出現し、ここを起点に
分岐や架橋が発達する。
重合によって得た高分子は主鎖に数多い架橋構造が含ま
れる。二重結合を有するフッ素化合物やケイ素化合物は
、主鎖が伸長すると同時に生成途中でも絶えずプラズマ
よりの電子衝撃をうけるので、ランダムな位置に脱水素
や脱フツ素反応が生じラジカルが出現し、ここを起点に
分岐や架橋が発達する。
それ故、フッ素化合物やケイ素化合物に二重結合=17
− が少なくとも1個以上あったり、三重結合があると更に
分岐や架橋構造を増やす方向となる。そしてフッ素化合
物の重合鎖にケイ素化合物が結合し、その分岐鎖にもフ
ッ素化合物とケイ素化合物とが交互に成長した構造とな
る。
− が少なくとも1個以上あったり、三重結合があると更に
分岐や架橋構造を増やす方向となる。そしてフッ素化合
物の重合鎖にケイ素化合物が結合し、その分岐鎖にもフ
ッ素化合物とケイ素化合物とが交互に成長した構造とな
る。
ケイ素化合物はプラズマ重合し易すい代表の1つである
が、そこに不飽和結合が存在すると更に重合や分岐を生
じ易すくなる。このケイ素化合物のラジカルがフッ素化
合物をあんかも吸引してくるかの如く効率的に重合を促
進させる。特定の条件ではプラズマ重合膜が堆積した後
においても、尚かなりの量の二重結合やラジ゛カルを残
留させておくこともでき、後処理工程でこの活性点を利
用して更に架橋密度を増やすことも可能である。
が、そこに不飽和結合が存在すると更に重合や分岐を生
じ易すくなる。このケイ素化合物のラジカルがフッ素化
合物をあんかも吸引してくるかの如く効率的に重合を促
進させる。特定の条件ではプラズマ重合膜が堆積した後
においても、尚かなりの量の二重結合やラジ゛カルを残
留させておくこともでき、後処理工程でこの活性点を利
用して更に架橋密度を増やすことも可能である。
この架橋密度の大きさを調整することで、空気からの酸
素ガスだけを選別する能力が増大してくることになる。
素ガスだけを選別する能力が増大してくることになる。
以上詳述したように、かなり限定した条件のもとで製造
された複合膜は、混合ガスの選択透過性において極めて
優れた特性を有しており、省エネ18− ルギー的なガス分離方法として工業に寄与するところ大
である。
された複合膜は、混合ガスの選択透過性において極めて
優れた特性を有しており、省エネ18− ルギー的なガス分離方法として工業に寄与するところ大
である。
以下には本発明を実施例によって説明する。
なお各実施例中に部とあるのは特記しない限り重量部を
表わす。
表わす。
く高分子支持体の製作〉
ポリアリールスルホン(ユニオン・カーバイト社製Ud
el P 1700 ) 22部をジメチルホルムアミ
ド24部、テトラヒドロフラン54部に均一溶解させた
。この溶液を平滑ガラス板上にて300μの厚さに塗布
し、10秒間室温で保持したのち水中に投入し、1時間
浸漬した後風乾した。この結果、厚さ約60μの非対称
孔径膜を得た。この非対称孔径膜の酸素透過速度Po2
および酸素選択透過係数α(酸素透過速度/窒素透過速
度)を測定したところ、 PO2= 2.8 x l O’ cITI/crn2
−sec−cmHgi “ −1・05 であり、これを高分子支持体として用いた。
el P 1700 ) 22部をジメチルホルムアミ
ド24部、テトラヒドロフラン54部に均一溶解させた
。この溶液を平滑ガラス板上にて300μの厚さに塗布
し、10秒間室温で保持したのち水中に投入し、1時間
浸漬した後風乾した。この結果、厚さ約60μの非対称
孔径膜を得た。この非対称孔径膜の酸素透過速度Po2
および酸素選択透過係数α(酸素透過速度/窒素透過速
度)を測定したところ、 PO2= 2.8 x l O’ cITI/crn2
−sec−cmHgi “ −1・05 であり、これを高分子支持体として用いた。
< PTFEの熱分解ガスの製作〉
8007’のPTFE成型品を直径20mm01長さ6
00mmの反応管に投入し、系内を炭酸ガスでパージし
た。次いで反応管の圧力を1絶体圧力にしたままで70
0°Cにまで昇温しでいく。昇温と同時に系内の圧力が
順次上昇していったので、以下の圧力で調圧した時のガ
ス組成をガスクロマトグラフで分析したところ次の表に
記載した結果が得られた。
00mmの反応管に投入し、系内を炭酸ガスでパージし
た。次いで反応管の圧力を1絶体圧力にしたままで70
0°Cにまで昇温しでいく。昇温と同時に系内の圧力が
順次上昇していったので、以下の圧力で調圧した時のガ
ス組成をガスクロマトグラフで分析したところ次の表に
記載した結果が得られた。
この表より反応管の設定圧力を変えることにより、ガス
組成を順次変更できることが判かる。
組成を順次変更できることが判かる。
但しC02ガスは昇温時にも一定流量で供給し続けまた
昇圧されたガスは一部を室温に冷却後ガスクロマトグラ
フにより測定したものである。
昇圧されたガスは一部を室温に冷却後ガスクロマトグラ
フにより測定したものである。
このガス組成から必要によりC02ガスあるいはC2F
4 等を精留によって除去するか、又はソーダーライム
等の吸着剤により酸性ガスのみを吸着除去することがで
きる。しかし、そのままプラズマ重合装置に供給するこ
とも勿論可能であり、その方が便宜的である。
4 等を精留によって除去するか、又はソーダーライム
等の吸着剤により酸性ガスのみを吸着除去することがで
きる。しかし、そのままプラズマ重合装置に供給するこ
とも勿論可能であり、その方が便宜的である。
実施例1
ポリアリールスルホン非対称孔径膜をプラズマ重合容器
に入れて、系内を10−3torr に真空にした。
に入れて、系内を10−3torr に真空にした。
フッ素樹脂熱分解反応管の圧力を1.10 給体圧力と
設定したことにより得られるガスを炭酸ガス吸収塔に導
入し、02F46a係、C’lIF’611係、C02
23係 の混合ガスを得た。この混合ガスを3部%i
n 。
設定したことにより得られるガスを炭酸ガス吸収塔に導
入し、02F46a係、C’lIF’611係、C02
23係 の混合ガスを得た。この混合ガスを3部%i
n 。
l・リメチルビニルシランをl 0(/ir+inの割
合でプラズマ重合容器に供給して、系内の圧力をQ、3
Q t o r rと設定した。次いで20Wの出力
で20分間グロー放電を行ない、ポリアリールスルホン
非対称孔径膜の上にプラズマ重合膜を堆積させん。この
様にして得られた複合膜の特性を空気によって測定した
ところ、 21− POQ ”” 3. l X 10 ’ ”””/i>
” ・SeC−cITIHgα −5,8 であった。
合でプラズマ重合容器に供給して、系内の圧力をQ、3
Q t o r rと設定した。次いで20Wの出力
で20分間グロー放電を行ない、ポリアリールスルホン
非対称孔径膜の上にプラズマ重合膜を堆積させん。この
様にして得られた複合膜の特性を空気によって測定した
ところ、 21− POQ ”” 3. l X 10 ’ ”””/i>
” ・SeC−cITIHgα −5,8 であった。
実施例2
熱分解反応管の圧力を1.40 給体圧力と設定し、C
2F436係、08F’621係、C0g38係の混合
の混合ガスを用いたこと以外は実施例1と同じの方法で
複合膜を得た。その特性は以下の様になった。
2F436係、08F’621係、C0g38係の混合
の混合ガスを用いたこと以外は実施例1と同じの方法で
複合膜を得た。その特性は以下の様になった。
Po2 = 2゜8 X 10 ’ ”/cm’sec
−cmHgα =6.4 実施例3 ケイ素含有化合物をメチルトリビニルシランとしたこと
以外は実施例1と同じ方法で製膜したものの特性は以下
の様になった。
−cmHgα =6.4 実施例3 ケイ素含有化合物をメチルトリビニルシランとしたこと
以外は実施例1と同じ方法で製膜したものの特性は以下
の様になった。
Po2 = 1.9 x 10 ’ ”/(B”−se
c−(BHgα −8、l 実施例4 プラズマ重合の最初の5分間は実施例1の熱分解混合ガ
ス組成を3 cc/ini n 、)リメチルビニルシ
ラy l cc//rni n、出力20Wで行ない、
次の15分22− 間ハ熱分解混合ガス1 cc/min 、l−!]メチ
ルビニルシラン3 cc/min放電出力15Wにして
プラズマ重合を行った。
c−(BHgα −8、l 実施例4 プラズマ重合の最初の5分間は実施例1の熱分解混合ガ
ス組成を3 cc/ini n 、)リメチルビニルシ
ラy l cc//rni n、出力20Wで行ない、
次の15分22− 間ハ熱分解混合ガス1 cc/min 、l−!]メチ
ルビニルシラン3 cc/min放電出力15Wにして
プラズマ重合を行った。
高分子支持体は実施例1と同じものを用いて得られた複
合膜の特性は PO2= 6.2 x 10−5cm/cニー5ec−
C#Hgα =4.9 であった。
合膜の特性は PO2= 6.2 x 10−5cm/cニー5ec−
C#Hgα =4.9 であった。
実施例5
熱分解反応管の圧力を2,0絶体圧力として得られたガ
ス組成はCaP27%、 CaP233%、 C4Fs
10qb。
ス組成はCaP27%、 CaP233%、 C4Fs
10qb。
CO249係であった。この混合ガスを3 cc/mi
n 。
n 。
ジメチルジビニルシランlcc/minを供給し、プラ
ズマ出力30Wの条件で20分製膜したものの特性は、
以下の様になった。
ズマ出力30Wの条件で20分製膜したものの特性は、
以下の様になった。
Po2 = 2.6×l0−5CIlly’cm2・S
e C・Cm Hgα −8,5 1(実施例6 実施例4において最初のプラズマ重合時間を15分、後
のプラズマ重合時間を5分としたこと以外は実施例4と
同じ方法で製膜したものの特性は PO2= 4.、2 x 10−5cn′llAm2−
5ec−crnHα =6.3 であった。尚、αが6〜8と大きくなると膜を透過した
空気中の酸素濃度は60〜70係にも濃縮されていた。
e C・Cm Hgα −8,5 1(実施例6 実施例4において最初のプラズマ重合時間を15分、後
のプラズマ重合時間を5分としたこと以外は実施例4と
同じ方法で製膜したものの特性は PO2= 4.、2 x 10−5cn′llAm2−
5ec−crnHα =6.3 であった。尚、αが6〜8と大きくなると膜を透過した
空気中の酸素濃度は60〜70係にも濃縮されていた。
〈高分子支持体の製作〉
GE社のポリエーテルイミド(商品名 ウルテム)20
部をNメチル2ピロリドン60部、テトラヒドロフラン
20部に溶解した。この溶液をaOOμ厚みに流延し、
直ちに水中に浸漬したのち約2時間水洗した。60°C
の恒温槽で乾燥し、約70μ厚みの非対称孔径膜を得た
。
部をNメチル2ピロリドン60部、テトラヒドロフラン
20部に溶解した。この溶液をaOOμ厚みに流延し、
直ちに水中に浸漬したのち約2時間水洗した。60°C
の恒温槽で乾燥し、約70μ厚みの非対称孔径膜を得た
。
この膜の酸素透過速度Po2と酸素選択透過係数αは以
下の値を示した。
下の値を示した。
PO2= 4.9 X l O’ −’4/−sec−
cmHgα −1,Ol 実施例7 ポリエーテルイミド非対称孔径膜を実施例2と同じ条件
でプラズマ重合したところ、 PO2= 3.2 x 10−5cm/crn” se
c°(BHgα =5.9 であった。
cmHgα −1,Ol 実施例7 ポリエーテルイミド非対称孔径膜を実施例2と同じ条件
でプラズマ重合したところ、 PO2= 3.2 x 10−5cm/crn” se
c°(BHgα =5.9 であった。
実施例8
ポリエーテルイミド非対称孔径膜を実施例4と同じ条件
でプラズマ重合したところ、以下の特性を示した。
でプラズマ重合したところ、以下の特性を示した。
Pog = 7.1 x 10−5”Am2−Am2−
5ec−α =4..5 25−
5ec−α =4..5 25−
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1)ケイ素を含有する有機化合物とフッ素樹脂を熱分
解させて得られるフッ素含有化合物との混合ガスをプラ
ズマ重合させて高分子支持体の表面に堆積させたことを
特徴とする酸素選択透過性複合膜 (2)ケイ素含有化合物とフッ素含有化合物のキャリヤ
ーガスとして炭酸ガスを用いることを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載の酸素選択透過性複合膜 (3)フッ素含有化合物が少なくとも20係以上の67
ソ化プロピレンを含むことを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の酸素選択透過性複合膜(4)ケイ素含有化
合物が下記の式で定義される化合物であることを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の酸素選択透過性複合膜 Rn−8i −X4.1 n ; lN4R; CT−
I2=CJ(−、CHミC−。 CH2=CH−CIh− X ; )1.C1,CH3−、CJ(5−。 CTTBO、C2H50− (5)フッ素樹脂を無酸素雰囲気で少なくとも500℃
以上に加熱して熱分解させて得られるフッ素含有化合物
とケイ素を含有する有機化合物をそのまま、あるいは、
キャリヤーガスとともに51orr以下の雰囲気に供給
し、グロー放電下にプラズマ重合させて高分子支持体表
面に堆積させることを特徴とする酸素選択透過性複合膜
の製造方法(6)熱分解させるフッ素樹脂が、ポリテト
ラフルオロエチレン、パーフルオロエチレンプロピレン
共重合体、ポリ3フツ化塩化エチレンであることを特徴
とする特許請求の範囲第5項記載の酸素選択透過性複合
膜の製造方法 (7)混合ガス中のフッ素原子数とケイ素原子数の比を
1:2から6:■の範囲とすることを特徴とする特許請
求の範囲第5項記載の酸素選択透過性 “複合膜の製造
方法 (8)プラズマ重合の過程において混合ガス中のフッ素
原子数とケイ素原子数の比を最初l:2から始めて最後
に6=1に、あるいは6:1から1:2にと変動させる
ことを特徴とする特許請求の範囲第7項記載の酸素選択
透過性複合膜の製造方法(9)キャリヤーガスとして炭
酸ガスを用いることを特徴とする特許請求の範囲第5項
記載の酸素選択透過性複合膜の製造方法
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59118877A JPS60261528A (ja) | 1984-06-08 | 1984-06-08 | 酸素選択透過性複合膜およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59118877A JPS60261528A (ja) | 1984-06-08 | 1984-06-08 | 酸素選択透過性複合膜およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60261528A true JPS60261528A (ja) | 1985-12-24 |
JPH0479688B2 JPH0479688B2 (ja) | 1992-12-16 |
Family
ID=14747328
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59118877A Granted JPS60261528A (ja) | 1984-06-08 | 1984-06-08 | 酸素選択透過性複合膜およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60261528A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62210008A (ja) * | 1986-03-10 | 1987-09-16 | Agency Of Ind Science & Technol | エタノール分離用液体分離膜 |
US5011518A (en) * | 1989-03-09 | 1991-04-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Permselective membrane and process for producing the same |
-
1984
- 1984-06-08 JP JP59118877A patent/JPS60261528A/ja active Granted
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62210008A (ja) * | 1986-03-10 | 1987-09-16 | Agency Of Ind Science & Technol | エタノール分離用液体分離膜 |
JPH0525531B2 (ja) * | 1986-03-10 | 1993-04-13 | Kogyo Gijutsuin | |
US5011518A (en) * | 1989-03-09 | 1991-04-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Permselective membrane and process for producing the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0479688B2 (ja) | 1992-12-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4483901A (en) | Selectively gas-permeable composite membrane and process for production thereof | |
US5288304A (en) | Composite carbon fluid separation membranes | |
US5013338A (en) | Plasma-assisted polymerization of monomers onto polymers and gas separation membranes produced thereby | |
EP0354514A2 (en) | Fluoro-oxidized polymeric membranes for gas separation and process for preparing them | |
CN113996193A (zh) | 一种共聚酰亚胺膜、制备方法以及其在提纯氦气中的应用 | |
Luo et al. | Hierarchically microporous membranes for highly energy-efficient gas separations | |
CN110740804B (zh) | 负载型碳分子筛隔膜及其形成方法 | |
JPS588517A (ja) | ガス選択透過性複合膜の製造方法 | |
JPS60261528A (ja) | 酸素選択透過性複合膜およびその製造方法 | |
WO2015076986A1 (en) | Organosiloxane films for gas separations | |
KR101683776B1 (ko) | 개시제를 사용하는 화학기상증착(iCVD) 공정을 이용한 가스 분리막의 제조방법 | |
Matsuyama et al. | Plasma polymerized membranes from organosilicon compounds for separation of oxygen over nitrogen | |
KR20210048509A (ko) | 가교 폴리이미드 멤브레인 및 이로부터 제조된 탄소 분자체 중공 섬유 멤브레인 | |
Inagaki et al. | Gas separation membranes made by plasma polymerization of perfluorobenzene/cf4 and pentafluorobenzene/cf4 mixtures | |
JPS60255111A (ja) | 酸素選択透過性複合膜およびその製造方法 | |
Salleh et al. | 1.13 Preparation of Carbon Membranes for Gas Separation | |
JPS5924843B2 (ja) | ガス選択透過性複合膜の製造方法 | |
JPS5924844B2 (ja) | ガス選択透過性複合膜の製造方法 | |
JPH0262294B2 (ja) | ||
JPH038808B2 (ja) | ||
JPS61149210A (ja) | ガス選択透過性複合膜の製造方法 | |
JPS59115738A (ja) | ガス選択透過性膜およびその製造方法 | |
JPS62116776A (ja) | 薄膜の製造方法 | |
KR100450211B1 (ko) | 기체분리용 규소함유 탄소분자체 분리막 제조방법 | |
JPS6254049B2 (ja) |