JPS61187904A - 流体分離用選択透過性架橋膜 - Google Patents

流体分離用選択透過性架橋膜

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JPS61187904A
JPS61187904A JP2617185A JP2617185A JPS61187904A JP S61187904 A JPS61187904 A JP S61187904A JP 2617185 A JP2617185 A JP 2617185A JP 2617185 A JP2617185 A JP 2617185A JP S61187904 A JPS61187904 A JP S61187904A
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vinyl
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Juji Konagaya
重次 小長谷
Koji Fukuda
福田 紘二
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竹上 信介
Masao Murano
村野 政生
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は新規な選択透過性架橋膜に関するものである。
(従来の技術) 最近、様々な分野において選択透過性膜を用いた液体及
び気体混合物の膜分離法の開発が望まれている。液々混
合物の膜による分離の応用面は化学工菓における蒸留分
野である。蒸留法では共沸混合物、近沸点混合物、熱分
解性混合物等を分離することは極めて困難でろり、これ
をあえて行なおうとすると省エネルギーの面からみて好
ましくない場合が多い、特に、低濃度アルコール水溶液
からアルコールを分離する技術は将来予見されるバイオ
マス燃料の有効利用という点からみて非常に重要である
。膜分離法は従来蒸留による分離が困難な物質の精製に
有利のみならず、分離対象物を沸点まで加熱する必要が
ないという点から省エネルギーにも文献できる。
気体混合物の膜分離法は、燃焼用、医療用などの用途に
おける酸素富化空気の製造、天然ガス、その他からのヘ
リウムの分離又は回収、C1化学分野における混合ガス
(OO+H2)からの水素の分離などに応用でれる。以
上のようなアルコール選択分離膜、酸素富化膜の材料と
してポリジメチルシロキサン←sx−fcms)z−0
−)nが優れている。
しかし、上記のポリジメチルシロキサン膜は薄膜化が困
難であるという理由で、それに代る新しい薄膜可能な藁
分子膜が提案されている。例えば特開昭47−5171
5号公報ではOH2−OH−CH2SiR,R2Rsを
出発原料とした膜が酸素富化膜として提案されている。
しかし、この膜は比較的もろく実用に耐えられず改善の
余地がある。他方、薄膜形成可能なアルコール選択分離
膜は未−発である。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明者らは、これらの問題点を解決すべく、鋭意研究
の結果、メタクリロキシ変性ポリシロキサン(I)を基
本とする三次元架橋体が薄膜形成性を有し、液体分離及
び気体分離膜として連続的使用に耐える機械的強度をも
ち、かつ気体及び液体混合物に対する良好な選択的透過
性を有することを見い出し本発明に到達した。
(問題点を解決するための手段) すなわち、本発明は下記一般式(1)で表わされるビニ
ル化合物(I)、 (但し、式中R4は水素原子またはメチル基、又は21
曲の有機性基、’ I m + n FiOまfcは正
の整数である。)と活性水素化合9勿と反応し得る反応
性基を1個または2個以上含むビニル化合物(01から
主としてなる共重合体を、2個以上の活性水素を含む化
合物(IV)により架橋反応せしめて得られる架橋体、
または前記ビニル化合* (Ilと1個ま友は2個以上
の活性水素を有するビニル化合物(IIとから主として
なる共重合体を、活性水素と反応し得る反応性基を2個
以上含む化合物ff+によシ架倫反応せしめて得られる
架橋体等が液体分離及び気体分離膜として連続的使用に
耐える機械的強度、良好な選択的透過性を有すること全
見出した。
前記ビニル化合物(1) K対応する七ツマ−として例
、tば、ぶ−メタクリcr−+シメデル1.1.3.3
.3−ペンタフチルジシロキサン1.F−メタクリロキ
シフ”ロビル。
1、1.3.3.3−ペンタメチルジシロキサン、キー
メタクリロキシメチル1.1.3.3.5.5.5−へ
1タメチルトリシ0キサン、メーメタクリロキシプロビ
ル1.1.3.3.5.5゜S−へブタメチルトリシロ
キサン、メーメタクリロキシメチル1.1.3.3.5
.5.7.7.7−ノナメチルチトラシロリレート、4
−トリス(トリメチルシロキシ)シリルブチルメタクリ
レート、等が挙げられる。
活性水素化合物と反応し得る反応性基を1伯父Ifi2
個以上有するビニル化合物(II)と汀ビニル基の側鎖
にインシアナート基−NCO、ケテン基−C\0′ ノール基−814−OH都、またはその誘導体−81(
OR)p(R= CH3,C2H5,n  C3H1*
等の炭化水素基、pは1から3の整数)等を有する化合
物で、例えはビニルイソシアネート、クリシジルメタク
リレート、グリシジルアクリレート、メタクリルクロラ
イド、アクリリルクロライド、3−メタクリロキシ10
プルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、
ビニルトリエトキシシラン等が挙げられる。
又、2個以上の活性水素を有する化合物QV)とは、創
見ばエチレンジアミンジエチレントリアミン、トリエチ
レンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、トリメチ
レンジアミン、1.2−プロピレンジアミン、1.4−
テトラメチレンジアミン、1.6−へキサメチレンジア
ミン、1.10−デカメチレンジアミン、ジアミノジフ
ェニルメタン、ジアミノジフェニルエタン等のポリアミ
ン類、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ト
リエチレングリコール、ポリエチレングリコール、1.
2−クロピレングリコール、1.3−クロピレングリコ
ール、1.4−ブタ/ジオール、ポリテトラメチレンク
リコール等のポリオール類、コハク酸、アジピン酸、セ
パチン酸、ダイマー酸等のポリカルボン酸類、下記一般
式で示されるシロキサン化合物類が挙げられる。
1個又は2個以上の活性水素を有するビニル化合物(厘
)とは、ビニル基の側鎖に水酸基(−08)、メルカプ
ト基(−E+)1)、アミノ基(−NI(2、−NH)
、カルボキシル基(−C0OH)カルボチオ酸基(−0
0SH。
−csoa)、カルボジチオ酸基(−CBSH)、スル
ホン酸M (−BO5H)、スルフィン酸基(−802
H)、スルフェン酸基(−80H)、アミド基(−co
Na2)、スルホンアミド基(802NH2)、’/ラ
ノール基(−EliOH)、/%イドロシリル基(−8
11()等を含む化合物で、例えはアクリルアマイド、
アクリル酸、メタクリルアミドメタクリル酸、メタクリ
ル酸2−ヒドロキシエチルエステル、メタクリル酸2−
ヒドロキシプロピルエステル、フェニルメチルとニルシ
ラン等の化合物が挙けられる。
上記活性水素化合物と反応し得る反応性基を2個以上営
む化合++m (VJは、例えばヘキサメチレンジイソ
ジシアネート、トルエン−2,4−ジイソシアナート、
トルエン−2,6ジイソシアナート等のポリインシアナ
ート化合物、4.4’−ジフェニルメタンジインチオシ
アナート等のジインチオシアナート化合物、ビスエポキ
シ化合物、ジケテン化合物、ビスエチレンイミン化合物
、α、ω非共非共役シルニル化合物スアルキレンアミド
化合物、ビスカルボナート化合物、ビスラクトン化合物
、ビスイミノカルボナート化合物、などが挙げられる。
本発明のメタクリロキシ変性ポリシロキサン共重合体中
のビニル化合物(I)とビニル化合物Φ)、またはビニ
ル化合物(■)との割合は広い範囲に渡って量比を変え
て共重合が可能である、良好な液体及び気体分離特性を
提供する次めには、ビニル化合物(I):ビニル化合物
(ロ)ま九はビニル化合物(I):ビニル化合物(■)
の割合が10:90から99:l好ましくはso:so
から95:5の範囲であることが望ましい。ビニル化合
物(1)がioモルチ以下では得られる共重合体中の5
i(CH3)2含有率が低いため良好な分離特性が得ら
れない。
新規な架橋体は、上記共重合体を活性水素を有する化合
物GV)または活性水素化合物と反応し得る反応性基を
有する化合物ff)と反応させることによシ得られる。
このとき、化合物側中の活性水素数:ビニル化合物[1
)中の反応性基数の割合、またはビニル化合物(■)中
の活性水素数:化合物ffl中の反応性基数の割合は0
.1から5.0で好ましくは0.67ら2.0が望まし
い。
本発明の新規な架橋体は、前記ビニル化合物(1)とビ
ニル化合?!I (Ill 、またはビニル化合物(組
とを7ゾピスインブテロニトリル、またはベンゾイルパ
ーオキサイド等の重合開始剤と共に50〜90℃好−ま
しくけ60〜80℃の温度で重合すること罠よ#)#ら
れる共重合体(前駆体)を化合物(IV)または化合物
(Vlにより50−100℃の温度で架橋することによ
シ得られる。重合温度が50℃より低い温度では重合速
度が遅く経済的に不利である。
他方90℃を越える温度では開始剤効率が慈くなる順向
があるので好ましくない、架橋温度が50℃以下では架
橋速度が遅く経済的に不利であり、100℃以上では共
重合体の分解の恐れがアり好ましくない。
本発明の架橋膜は種々の液体混合物、及び気体混合物に
対して高い選択性を示す。%に水/有機液揮化合物混合
液から有機液体化合物を、テラ素/酸索混合気体から酸
素を選択的に透過する。本発明の架11より学的強度に
優れ、膜素材としての有用性は惚めで高い、本発明の共
重合体を分離膜として利用する場合、透過tは膜厚に反
比例する友め、固有の選択透過性を実質的に損わす、分
離として連続便用に耐え得る強度を持ち、高い透過量を
得るためにはできるだけ薄いほうが望ましい。例えば好
ましい膜厚としては0.01〜300μが適当である。
膜の形態としては中空系膜、平膜、非対称膜、前記架橋
体を多孔質支持体に塗布した複合膜等が挙げられ利用形
態に応じた膜厚が選択される。
(実施例) 以下に本発明により得られる質的効果、量的効果につい
て実施例に基づいて述べるが、これらでもって本発明が
限定されるものではない。
水/水溶性有機化合物混合液の供給側は大気圧下透過側
は0,311Hp以下の減圧下で以下の実験を行なった
供給側に膜の活性層面を向け、膜面上に供給液を加え、
一定温度下で攪拌した、このときの膜の有効面積はls
、2afである。膜を透過した水と有機化合物は液体チ
ッ素で凝縮されて採集した透過液中に内部標準としてn
−グロパノールを〃aえ、TCD−ガスフロマドクラフ
ィーにより透過量及び分離係数を求めた。
は次のように定義したものである。
たたし)上式のXEtOH,xH2Ot’i供給液のエ
タノール、水のtt%を、またygtou 、 YH2
0は透過液のエタノール、水の重Ik%を表わす。
実施例1 100肩lのパイレックス製反応容器に、ベンゼン50
 ml 、アゾビスイソブチロニトリル2.4 X 1
0−3mo///(ベンゼン)、トリス(トリメチルシ
ロキン)ンリルプロビルメタクリレート(81MA) 
1.08mot//(ベンゼン)、グリシジルメタクリ
レート(GMA)0.12mo///(ベンゼン)を加
え、チッ素雰囲気下にて封管した反応容器を65℃のオ
イルバスに放置し40時間後に取り出し、反応液を貧溶
媒メタノール中に投下し、81MA/GMA共重合体を
得た、該共lj合体中に含まれるSi MAの童をE’
−NMRスペクトルによシ測定したところ89mo/チ
であった。
実施例2 実施例1で得られた共重合体の所定盆をトルエンに溶解
50wt*溶液とした、B浴液中に、該共重合体に含ま
れるGMA量(モル)の0.25倍モルの1.10−デ
カメチレンジアミンを添加し、均一溶液とし友、これを
厚さ2Mのテフロン板上に流延し、ホットプレート上に
て65℃で5時間、80℃で5時間加熱し架橋反応を行
なつ次、得られた架橋膜は可撓性及び機械的強度?、有
し、線膜を用いて稿々のアルコール水溶液の浸透気化分
離実験を行なったところ表1の結果を得た。
実施例3 実施例2において、1.10−デカメチレンジアミンの
代りにポリジメチルシロキサンジアミン(信越化学■製
)を用いた以外は全く同様にして81MA/ GMA/
 PIIMI9DA呆橋膜を得た該架橋膜は可撓性及び
機械的強度を有し、線膜を用いて種々のアルコール水溶
液の浸透気化分離実験を行ない表2の結果を得た。
実施例4 実施例3で得られた架橋膜を用いて酸素及びチッ素の透
過係数、透過係数比を測定したところ表3の結果を得た
表1 表2 表3 30℃ (発明の効果) 本発明の流体分離用選択透過性架橋膜は、薄膜形成性を
有し、実用的な力学的強度をもち、かつ良好な選択的透
過性を有するものである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)(A)主として下記一般式で表わされるビニル化
    合物( I )及び活性水素化合物と反応し得る反応性基
    を1個又は2個以上含むビニル化合物(II)からなる共
    重合体、 ▲数式、化学式、表等があります▼ (ここで式中R_1は水素原子又はメチル基、Xは2価
    の有機性基、l、m、nは0又は正の整数である。)(
    B)主として上記ビニル化合物( I )及び1個又は2
    個以上の活性水素を有するビニル化合物(II)からなる
    共重合体、 (C)2個以上の活性水素を含む化合物(IV)、(D)
    活性水素化合物と反応し得る反応性基を2個以上含む化
    合物(V)を用い、 上記(A)から選ばれる1種又は2種以上の共重合体と
    (B)から選ばれる1種又は2種以上の共重合体及び/
    又は(C)から選ばれる1種又は2種以上の化合物(I
    V)とを、若しくは(B)から選ばれる1種又は2種以
    上の共重合体と(A)から選ばれる1種又は2種以上の
    共重合体及び/又は(D)から選ばれる1種又は2種以
    上の化合物(V)とを架橋反応せしめて得られる流体分
    離用選択透過性架橋膜。
  2. (2)ビニル化合物( I )においてR_1がメチル基
    、Xがトリメチレン基、l、m、nが各々1である特許
    請求の範囲第(1)項記載の選択透過性架橋膜。
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