JPS621616B2 - - Google Patents
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Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
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Description
この発明は、ビフエニルテトラカルボン酸成分
と芳香族ジアミン成分とを主成分とするモノマー
を重合して得られる特定の芳香族ポリイミド製の
流体分離用の多孔質膜に係るものであり、また前
記芳香族ポリイミドが、そのポリマー可溶性のフ
エノール系溶媒と、そのポリマー不溶性の芳香族
系溶媒との特定の混合溶媒に、均一に溶解してい
るポリイミド組成物をドープ液として使用し、乾
式法で、ポリイミド多孔質膜を製造する方法に関
する。
この発明のポリイミド多孔質膜は、種々の混合
ガスの分離、濃縮などに用いることができる耐熱
性のガス分離材料または種々の混合溶液を限外ろ
過によつて、分離、濃縮することができる溶液分
離材料であり、例えば、水素と一酸化炭素との混
合ガスの分離、濃縮に好適に使用することがで
き、さらに、このポリイミド多孔質膜にガス分離
性能を有する均質膜層を設けたコンポジツトタイ
プの分離材料の素材としても使用することもでき
る。
従来、ガスまたは溶液の分離材料として使用す
ることができる芳香族ポリイミドからなる分離膜
としては、これまでのところ、せいぜいピロメリ
ツト酸との芳香族ジアミンとから得られた芳香族
ポリイミドの均質膜が知られていたが、その公知
の芳香族ポリイミドの均質膜は、その製造方法に
おいて、まず、ピロメリツト酸と芳香族ジアミン
とのポリアミツク酸を製造し、そのポリアミツク
酸の溶液をドープ液として使用し、製膜とイミド
化とを同時または順次行うことによつて質均膜を
製造していたので、その品質が極めて不安定で、
製造方法自体が複雑となつていたのである。
また、公知の芳香族ポリイミドの均質膜は、水
素、一酸化炭素などの透過速度が小さいという欠
点を明らかに有しているのである。
従来、芳香族ポリイミドの多孔質膜は、耐熱性
が良く、ガスまたは液の透過速度が大きいもので
あることが予想されるので、その出現が期待され
ていたのであるが、前述のように芳香族ポリイミ
ドの均質膜のみが知られていただけであり、芳香
族ポリイミドの多孔質膜として具体的に提案され
たものは知られていなかつたのであり、まして
や、その製造方法もまつたく知られていなかつた
のである。
この発明者らは、芳香族ポリイミドからなる耐
熱性の多孔質膜、およびその製造方法について鋭
意研究した結果、ビフエニルテトラカルボン酸と
芳香族ジアミンとを主成分とするモノマーから得
られた特定の芳香族ポリイミドが、そのポリマー
可溶性のフエノール系溶媒とそのポリマー不溶性
の芳香族系溶媒との特定の混合溶媒に、均一に溶
解しているポリイミド組成物をドープ液として使
用すれば、乾式法で芳香族ポリイミド多孔質膜を
製造することができることを見出し、この発明を
完成した。
すなわち、この発明は、一般式
(ただし、Rは、芳香族ジアミンのアミノ基を除
いた二価の芳香族残基である)で示される反復単
位を90%以上有する芳香族ポリイミドからなるガ
ス分離用のポリイミド多孔質膜に関するものであ
る。
また、この発明は、前記の芳香族ポリイミド
が、
(a) 前記ポリイミドを5重量%以上溶解可能であ
るフエノール系化合物からなるベース溶媒100
重量部と、
(b) 前記ポリイミドを3重量%以上溶解せず、し
かも製膜時の加熱乾燥におけるドープ液の薄膜
からの蒸発速度が前記ベース溶媒より遅い芳香
族系溶媒からなる添加溶媒5〜150重量部との
均一な混合溶媒に、
ポリマー濃度約3〜30重量%となるように均
一に溶解しているポリイミド組成物をドープ液
として使用し、
そのドープ液で薄膜を形成し、
その薄膜を約50〜400℃で加熱乾燥して各溶媒
を徐々に除去することを特徴とするポリイミド多
孔質膜の製造方法に関する。
この発明の芳香族ポリイミド多孔質膜は、ガス
または液の透過速度が優れていて、混合ガスまた
は混合溶液の成分の分離、濃縮することができる
耐熱性の分離膜であり、特にガス分離膜として優
れている。この発明の芳香族ポリイミド多孔質膜
は、耐熱性と共に、耐薬品性、機械的性能も優れ
ている。
この発明の方法は、芳香族ポリイミドが特定の
混合溶媒に均一に溶解しているポリイミド組成物
をドープ液として使用して、加熱乾燥による乾式
法で、製膜して、再現性よく芳香族ポリイミド多
孔質膜を製造することができる方法である。
一般的に、ポリマー溶液からガス分離性の多孔
質膜を製造する際に、凝固液を使用して凝固膜を
形成し、次いで乾燥するのであるが、本発明の方
法では、そのような凝固液を使用する必要がまつ
たくなく、その点において非常に実用的である。
この発明の方法では、平膜状のものを好適に製
造することができるが、中空糸状のものも製造す
ることができる。
この発明のポリイミド多孔質膜を形成している
芳香族ポリイミド、あるいは、この発明の方法で
使用されるポリイミド組成物中の芳香族ポリイミ
ドは、一般式
(ただし、Rは、芳香族ジアミンのアミノ基を除
いた二価の芳香族残基である)で示される反復単
位を90%以上、好ましくは95%以上有する芳香族
ポリイミドである。
前記の芳香族ポリイミドは、30℃、濃度0.5
g/100ml溶媒(パラクロルフエノール4容量と
オルソクロルフエノール1容量との混合溶媒)で
測定した対数粘度が0.3〜7.0、特に0.4〜5.0、さ
らに好ましくは0.5〜4.0程度の広範囲のものであ
ればよい。
前記の芳香族ポリイミドは、3・3′・4・4′−
ビフエニルテトラカルボン酸成分、2・3・3′・
4′−ビフエニルテトラカルボン酸成分などのビフ
エニルテトラカルボン酸成分と、一般式H2N−R
−NH2(Rは前述と同じ意味である)で示される
芳香族ジアミン成分とから重合反応およびイミド
化反応(イミド環化反応)によつて得られるもの
であれば、公知のどのような方法で製造された芳
香族ポリイミドであつてもよい。
この発明の方法において使用される芳香族ポリ
イミドの製造方法としては、例えば、ビフエニル
テトラカルボン酸成分と芳香族ジアミン成分とを
N−メチル−2−ピロリドン、ピリジン、N・N
−ジメチルアセトアミド、N・N−ジメチルホル
ムアミド、ジメチルスルホキシド、テトラメチル
尿素、フエノール、クレゾールなどの有機極性溶
媒中に、大略等モル溶解して、約120℃以下、特
に0〜60℃の温度で重合して、対数粘度(30℃、
濃度;0.5g/100mlN−メチルピロリドン)が
0.3以上、特に0.5〜7であるポリアミツク酸を製
造し、そのポリアミツク酸の有機極性溶媒溶液
(重合反応液をそのまま使用してもよい)に、ト
リメチルアミン、トリエチルアミン、ピリジンな
どの第3級アミン化合物、無水酢酸、チオニルク
ロライド、カルボジイミドなどのイミド化促進剤
を添加し、5〜150℃でイミド化するか、または
イミド化促進剤を添加することなく、前記ポリア
ミツク酸溶液を100〜300℃、好ましくは120〜250
℃に加熱して、ポリマーのイミド化率が90%以上
となるようにイミド化して、粉末状の芳香族ポリ
イミドを沈澱させて単離する方法が、好適であ
る。
また、芳香族ポリイミドの製造方法として、前
述と同様にして製造された対数粘度(30℃、0.5
g/100ml溶媒)が0.5以上のポリアミツク酸の溶
液に、アセトンまたはアルコールを多量に添加し
て、ポリアミツク酸の粉末を沈澱させるか、ある
いは、ポリアミツク酸の溶液から溶媒を蒸発して
除去しながら沈澱剤などを添加してポリアミツク
酸の粉末を沈澱させ単離し、そのポリアミツク酸
の粉末を150〜300℃に加熱して、ポリマーのイミ
ド化率が90%以上になるまでイミド化して、ポリ
イミドを製造する方法を挙げることができる。
さらに、芳香族ポリイミドの製造方法として、
例えば、2・3・3′・4′−および/または3・
3′・4・4′−ビフエニルテトラカルボン酸成分と
芳香族ジアミンとを、フエノール系化合物の融解
液中で、120〜400℃、特に150〜300℃で1段で重
合およびイミド化して、芳香族ポリイミドを製造
することもできる。
前述の芳香族ポリイミドの各製造方法において
使用されるビフエニルテトラカルボン酸成分とし
ては、3・3′・4・4′−ビフエニルテトラカルボ
ン酸二無水物(以下、S−BPDAと略記すること
もある)、2・3・3′・4′−ビフエニルテトラカ
ルボン酸二無水物が好ましいが、2・3・3′・
4′−または3・3′・4・4′−ビフエニルテトラカ
ルボン酸あるいは2・3・3′・4′−または3・
3′・4・4′−ビフエニルテトラカルボン酸の塩ま
たはそれらのエステル化誘導体であつてもよい。
ビフエニルテトラカルボン酸成分は、上記の各ビ
フエニルテトラカルボン酸類の混合物であつても
よい。
また、上記のビフエニルテトラカルボン酸成分
は、前述のビフエニルテトラカルボン酸類のほか
に、テトラカルボン酸成分として、ピロメリツト
酸、3・3′・4・4′−ベンゾフエノンテトラカル
ボン酸、2・2−ビス(3・4−ジカルボキシフ
エニル)プロパン、ビス(3・4−ジカルボキシ
フエニル)スルホン、ビス(3・4−ジカルボキ
シフエニル)エーテル、ビス(3・4−ジカルボ
キシフエニル)チオエーテル、ブタンテトラカル
ボン酸、あるいはそれらの酸無水物、塩またはエ
ステル化誘導体などのテトラカルボン酸類を、全
テトラカルボン酸成分に対して10モル%以下、特
に5モル%以下の割合で含有していてもよい。
前述の芳香族ポリイミドの製造方法に使用され
る一般式H2N−R−NH2で示される芳香族ジアミ
ン成分としては、例えば、一般式
The present invention relates to a porous membrane for fluid separation made of a specific aromatic polyimide obtained by polymerizing a monomer whose main components are a biphenyltetracarboxylic acid component and an aromatic diamine component, and A polyimide composition in which aromatic polyimide is uniformly dissolved in a specific mixed solvent of a phenolic solvent in which the polymer is soluble and an aromatic solvent in which the polymer is insoluble is used as a dope liquid, and by a dry method, The present invention relates to a method of manufacturing a polyimide porous membrane. The polyimide porous membrane of the present invention is a heat-resistant gas separation material that can be used to separate and concentrate various mixed gases, or a solution that can separate and concentrate various mixed solutions by ultrafiltration. It is a separation material, and can be suitably used for separating and concentrating a mixed gas of hydrogen and carbon monoxide, for example, and is a composite in which a homogeneous membrane layer with gas separation performance is provided on this polyimide porous membrane. It can also be used as a material for type separation materials. Conventionally, as a separation membrane made of aromatic polyimide that can be used as a separation material for gases or solutions, at most a homogeneous membrane of aromatic polyimide obtained from pyromellitic acid and an aromatic diamine is known. However, the known homogeneous membrane of aromatic polyimide is produced by first producing polyamic acid of pyromellitic acid and aromatic diamine, and using a solution of the polyamic acid as a dope solution. Because uniform membranes were manufactured by performing membrane and imidization simultaneously or sequentially, the quality was extremely unstable.
The manufacturing method itself had become complicated. Further, known homogeneous membranes of aromatic polyimide clearly have the drawback of low permeation rates for hydrogen, carbon monoxide, and the like. In the past, aromatic polyimide porous membranes had been expected to emerge because they were expected to have good heat resistance and a high gas or liquid permeation rate. Only homogeneous membranes of polyimides of the group polyimides were known, and no porous membranes of aromatic polyimides had been specifically proposed, much less the method for producing them. It was. As a result of intensive research on heat-resistant porous membranes made of aromatic polyimide and methods for producing them, the inventors discovered a specific membrane obtained from monomers whose main components are biphenyltetracarboxylic acid and aromatic diamine. If a polyimide composition in which aromatic polyimide is uniformly dissolved in a specific mixed solvent of a phenolic solvent in which the polymer is soluble and an aromatic solvent in which the polymer is insoluble is used as a dope solution, the aroma can be produced by a dry method. The present invention was completed based on the discovery that a polyimide porous membrane of the group polyimide group can be produced. That is, the present invention is based on the general formula (However, R is a divalent aromatic residue excluding the amino group of an aromatic diamine.) Regarding a polyimide porous membrane for gas separation made of an aromatic polyimide having 90% or more of repeating units represented by: It is. Further, the present invention provides a base solvent 100 in which the aromatic polyimide is made of (a) a phenolic compound capable of dissolving the polyimide in an amount of 5% by weight or more;
and (b) an additive solvent 5 to 5 consisting of an aromatic solvent that does not dissolve 3% by weight or more of the polyimide and has a slower evaporation rate from the thin film of the dope during heating drying during film formation than the base solvent. A polyimide composition uniformly dissolved at a polymer concentration of about 3 to 30% by weight in a uniform mixed solvent with 150 parts by weight is used as a dope solution, and a thin film is formed with the dope solution. It relates to a method for producing a porous polyimide membrane, characterized in that each solvent is gradually removed by heating and drying at about 50 to 400°C. The aromatic polyimide porous membrane of the present invention is a heat-resistant separation membrane that has an excellent gas or liquid permeation rate and can separate and concentrate components of a mixed gas or mixed solution, and is particularly useful as a gas separation membrane. Are better. The aromatic polyimide porous membrane of the present invention has excellent heat resistance, chemical resistance, and mechanical performance. The method of the present invention uses a polyimide composition in which aromatic polyimide is uniformly dissolved in a specific mixed solvent as a dope liquid, and forms a film by a dry method by heating and drying, thereby producing aromatic polyimide with good reproducibility. This is a method that can produce porous membranes. Generally, when producing a gas-separating porous membrane from a polymer solution, a coagulating liquid is used to form a coagulating membrane and then drying. There is no need to use , and in that respect it is very practical. In the method of the present invention, flat membrane-like products can be suitably produced, but hollow fiber-like products can also be produced. The aromatic polyimide forming the polyimide porous membrane of this invention or the aromatic polyimide in the polyimide composition used in the method of this invention has the general formula (However, R is a divalent aromatic residue excluding the amino group of an aromatic diamine.) It is an aromatic polyimide having 90% or more, preferably 95% or more of repeating units. The above aromatic polyimide was heated at 30°C and at a concentration of 0.5.
If the logarithmic viscosity measured with g/100ml solvent (mixed solvent of 4 volumes of parachlorophenol and 1 volume of orthochlorophenol) is within a wide range of 0.3 to 7.0, particularly 0.4 to 5.0, more preferably 0.5 to 4.0. good. The aromatic polyimide mentioned above is 3, 3', 4, 4'-
Biphenyltetracarboxylic acid component, 2, 3, 3',
A biphenyltetracarboxylic acid component such as a 4'-biphenyltetracarboxylic acid component and a general formula H 2 N-R
Any known method as long as it can be obtained from the aromatic diamine component represented by -NH 2 (R has the same meaning as above) through a polymerization reaction and an imidization reaction (imide cyclization reaction) It may also be an aromatic polyimide manufactured by. As a method for producing the aromatic polyimide used in the method of the present invention, for example, a biphenyltetracarboxylic acid component and an aromatic diamine component are mixed into N-methyl-2-pyrrolidone, pyridine, N.N.
- Dissolved in approximately equimolar amounts in an organic polar solvent such as dimethylacetamide, N/N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, tetramethylurea, phenol, or cresol, and polymerized at a temperature of about 120°C or less, particularly 0 to 60°C. Logarithmic viscosity (30℃,
Concentration: 0.5g/100mlN-methylpyrrolidone)
A polyamic acid having a molecular weight of 0.3 or more, particularly 0.5 to 7 is produced, and a tertiary amine compound such as trimethylamine, triethylamine, or pyridine is added to a solution of the polyamic acid in an organic polar solvent (the polymerization reaction solution may be used as it is), Either an imidization promoter such as acetic anhydride, thionyl chloride, or carbodiimide is added and the polyamic acid solution is imidized at 5 to 150°C, or the polyamic acid solution is heated at 100 to 300°C, preferably without adding an imidization promoter. 120~250
A preferred method is to heat the polymer to a temperature of 0.degree. C. to imidize the polymer to an imidization rate of 90% or more, thereby precipitating and isolating a powdery aromatic polyimide. In addition, as a manufacturing method for aromatic polyimide, the logarithmic viscosity (30°C, 0.5
Add a large amount of acetone or alcohol to a solution of polyamic acid with a ratio of 0.5 g/100 ml or more of polyamic acid to precipitate polyamic acid powder, or precipitate while removing the solvent from the polyamic acid solution by evaporation. Polyamic acid powder is precipitated and isolated by adding an agent, and the polyamic acid powder is heated to 150 to 300°C and imidized until the imidization rate of the polymer is 90% or more to produce polyimide. Here are some ways to do it. Furthermore, as a method for producing aromatic polyimide,
For example, 2, 3, 3', 4'- and/or 3,
Polymerizing and imidizing a 3', 4, 4'-biphenyltetracarboxylic acid component and an aromatic diamine in a melt of a phenolic compound at 120 to 400°C, particularly 150 to 300°C, in one step, Aromatic polyimides can also be produced. The biphenyltetracarboxylic acid component used in each of the above-mentioned aromatic polyimide manufacturing methods includes 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride (hereinafter abbreviated as S-BPDA). ), 2,3,3',4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride is preferred, but 2,3,3',
4'- or 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic acid or 2,3,3',4'- or 3,
It may also be a salt of 3', 4, 4'-biphenyltetracarboxylic acid or an esterified derivative thereof.
The biphenyltetracarboxylic acid component may be a mixture of the above biphenyltetracarboxylic acids. In addition to the above-mentioned biphenyltetracarboxylic acids, the above biphenyltetracarboxylic acid component also includes pyromellitic acid, 3,3',4,4'-benzophenonetetracarboxylic acid, 2・2-bis(3,4-dicarboxyphenyl)propane, bis(3,4-dicarboxyphenyl)sulfone, bis(3,4-dicarboxyphenyl)ether, bis(3,4-dicarboxyphenyl) (phenyl)thioether, butanetetracarboxylic acid, or their acid anhydrides, salts, or esterified derivatives, in a proportion of 10 mol% or less, especially 5 mol% or less, based on the total tetracarboxylic acid component. May contain. As the aromatic diamine component represented by the general formula H 2 NR-NH 2 used in the above-mentioned method for producing aromatic polyimide, for example, the aromatic diamine component represented by the general formula
【式】または[expression] or
【式】
(ただし、前記一般式において、R1またはR2は、
水素、低級アルキル、低級アルコキシなどの置換
基であり、Aは−O−、−S−、−CO−、−SO2
−、−SO2−、−CH2−、−C(CH3)2−などの二価
の基である)で示される芳香族ジアミン化合物が
好ましい。
一般式[Formula] (However, in the above general formula, R 1 or R 2 is
A substituent such as hydrogen, lower alkyl, or lower alkoxy, and A is -O-, -S-, -CO-, -SO2
-, -SO2- , -CH2- , -C( CH3 ) 2- , and other divalent groups) are preferred. general formula
【式】で示され
る芳香族ジアミン化合物としては、例えば、4・
4′−ジアミノジフエニルエーテル(以下、DADE
と略記することもある)、3・3′−ジメチル−
4・4′−ジアミノジフエニルエーテル、3・3′−
ジメトキシ−4・4′−ジアミノジフエニルエーテ
ル、3・3′−ジアミノジフエニルエーテル、3・
4′−ジアミノジフエニルエーテルなどのジフエニ
ルエーテル化合物、4・4′−ジアミノジフエニル
チオエーテル、3・3′−ジメチル−4・4′−ジア
ミノジフエニルチオエーテル、3・3′−ジメトキ
シ−4・4′−ジアミノジフエニルチオエーテル、
3・3′−ジアミノジフエニルエーテルなどのジフ
エニルチオエーテル化合物、4・4′−ジアミノベ
ンゾフエノン、3・3′−ジメチル−4・4′−ジア
ミノベンゾフエノンなどのベンゾフエノン化合
物、3・3′−ジアミノジフエニルメタン、4・
4′−ジアミノジフエニルメタン(以下、DADMと
略記することもある)、3・3′−ジメトキシ−
4・4′−ジアミノジフエニルメタン、3・3′−ジ
メチル−4・4′−ジアミノジフエニルメタンなど
ジフエニルメタン化合物、2・2−ビス(4−ア
ミノフエニル)プロパン、2・2−ビス(3−ア
ミノフエニル)プロパンなどのビスフエニルプロ
パン化合物、4・4′−ジアミノフエニルスルホキ
シド、4・4′−ジアミノジフエニルスルホン、
3・3′−ジアミノジフエニルスルホンなどを挙げ
ることができる。
また、一般式Examples of aromatic diamine compounds represented by the formula include 4.
4'-diaminodiphenyl ether (hereinafter referred to as DADE)
), 3,3'-dimethyl-
4,4'-diaminodiphenyl ether, 3,3'-
Dimethoxy-4,4'-diaminodiphenyl ether, 3,3'-diaminodiphenyl ether, 3,
Diphenyl ether compounds such as 4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenyl thioether, 3,3'-dimethyl-4,4'-diaminodiphenyl thioether, 3,3'-dimethoxy-4, 4'-diaminodiphenyl thioether,
Diphenyl thioether compounds such as 3,3'-diaminodiphenyl ether, benzophenone compounds such as 4,4'-diaminobenzophenone, 3,3'-dimethyl-4,4'-diaminobenzophenone, 3,3 '-Diaminodiphenylmethane, 4.
4'-diaminodiphenylmethane (hereinafter sometimes abbreviated as DADM), 3,3'-dimethoxy-
Diphenylmethane compounds such as 4,4'-diaminodiphenylmethane, 3,3'-dimethyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, 2,2-bis(4-aminophenyl)propane, 2,2-bis(3- bisphenylpropane compounds such as (aminophenyl) propane, 4,4'-diaminophenyl sulfoxide, 4,4'-diaminodiphenyl sulfone,
Examples include 3,3'-diaminodiphenyl sulfone. Also, the general formula
【式】で
示される芳香族ジアミン化合物としては、例え
ば、ベンチジン、3・3′−ジメチルベンチジン、
3・3′−ジメトキシベンチジン(オルソージアニ
シジン)、3・3′−ジアミノビフエニルなどを挙
げることができる。
前記の一般式H2N−R−NH2で示される芳香族
ジアミン成分としては、一般式
Examples of the aromatic diamine compound represented by the formula include benzidine, 3,3'-dimethylbenzidine,
Examples include 3,3'-dimethoxybenzidine (orthodianisidine) and 3,3'-diaminobiphenyl. The aromatic diamine component represented by the general formula H2N -R- NH2 is represented by the general formula
【式】で示されるジアミノピリジ
ンであつてもよく、例えば、2・6−ジアミノピ
リジン、3・6−ジアミノピリジン、2・5−ジ
アミノピリジン、3・4−ジアミノピリジンなど
を挙げることができる。
芳香族ジアミン成分としては、特に4・4′−ジ
アミノジフエニルエーテル(DADE)、4・4′−
ジアミノジフエニルチオエーテル、4・4′−ジア
ミノジフエニルメタン(DADM)、3・3′−ジメ
トキシベンチジン(オルソ−ジアニシジン、以下
O−DANと略記することもある)、3・3′−ジメ
チルベンチジンからなる群から選ばれた1種また
は2種以上の芳香族ジアミンが好適である。
また、芳香族ジアミンは、上記DADE、
DADMO−DANなどと他の芳香族ジアミンとの
混合物であつてもよい。
この発明の方法で、芳香族ポリイミドが溶解し
ている混合溶媒は、(a) 前記ポリイミドを5重量
%以上溶解可能であるフエノール系化合物からな
るベース溶媒100重量部と、(b) 前記ポリイミド
を1重量%以上溶解せず、しかも製膜時の加熱乾
燥におけるドープ液の薄膜からの蒸発速度が前記
ベース溶媒より遅い芳香族系溶媒からなる添加溶
媒5〜150重量部との均一な混合溶媒である。
前記のフエノール系化合物は、前述の芳香族ポ
リイミド粉末を、5重量%以上、好ましくは6重
量%以上溶解することができるものであればよ
く、特に融点が約100℃以下、特に好ましくは80
℃以下であり、沸点が常圧で約300℃以下、特に
好ましくは280℃以下であるフエノール系化合物
が好ましく、例えば、フエノール、O−、m−P
−クレゾール、3・5−キシレノール、カルバク
ロール、チモールなどの一価のフエノール、ある
いはその一価のフエノールのベンゼン核の水素を
ハロゲンで置換したハロゲン化フエノールを好適
に挙げることもできる。
特に、ハロゲン化フエノールとしては、一般式It may be a diaminopyridine represented by the formula, such as 2,6-diaminopyridine, 3,6-diaminopyridine, 2,5-diaminopyridine, 3,4-diaminopyridine, and the like. As the aromatic diamine component, 4,4'-diaminodiphenyl ether (DADE), 4,4'-
Diaminodiphenylthioether, 4,4'-diaminodiphenylmethane (DADM), 3,3'-dimethoxybenzidine (ortho-dianisidine, hereinafter sometimes abbreviated as O-DAN), 3,3'-dimethylbenzidine One or more aromatic diamines selected from the group consisting of diamines are preferred. In addition, aromatic diamines include the above DADE,
It may also be a mixture of DADMO-DAN and other aromatic diamines. In the method of this invention, the mixed solvent in which the aromatic polyimide is dissolved includes (a) 100 parts by weight of a base solvent consisting of a phenolic compound capable of dissolving 5% by weight or more of the polyimide; and (b) the mixed solvent in which the polyimide is dissolved. A homogeneous mixed solvent with 5 to 150 parts by weight of an aromatic solvent which does not dissolve 1% by weight or more and which has a slower evaporation rate from the thin film of the dope during heating drying during film formation than the base solvent. be. The above-mentioned phenolic compound may be any compound capable of dissolving the above-mentioned aromatic polyimide powder in an amount of 5% by weight or more, preferably 6% by weight or more, and particularly has a melting point of about 100°C or less, particularly preferably 80°C or more.
℃ or less and whose boiling point is about 300℃ or less, particularly preferably 280℃ or less at normal pressure, such as phenol, O-, m-P
Suitable examples include monovalent phenols such as -cresol, 3,5-xylenol, carvacrol, and thymol, and halogenated phenols in which hydrogen atoms in the benzene nucleus of the monovalent phenols are replaced with halogens. In particular, as a halogenated phenol, the general formula
【式】または[expression] or
【式】
(ただし、R3またはR4は、水素または炭素数1〜
3のアルキル基であり、Xはハロゲン原子であ
る)で示され、しかもその融点が約100℃以下で
あり、その沸点が常圧で約300℃以下であるハロ
ゲン化フエノールが、ビフエニルテトラカルボン
酸系の芳香族ポリイミドを溶解する性能が優れて
いるので、最適である。
この発明の方法において、ハロゲン化フエノー
ルとして、例えば、3−クロルフエノール、4−
クロルフエノール(パラークロルフエノール、
PCPと略記することもある)、3−ブロムフエノ
ール、4−ブロムフエノール、2−クロル−4−
ヒドロキントルエン、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−
ブロム−4−ヒドロキシトルエン、2−ブロム−
5−ヒドロキシトルエン、3−ブロム−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
どを挙げることができる。
混合溶媒の添加溶媒である芳香族系溶媒は、前
述のポリイミド粉末を3重量%以上、好ましくは
1.5重量%以上溶解せず、しかも製膜時の加熱乾
燥におけるドープ液の薄膜からの蒸発速度が前記
ベース溶媒より遅い芳香族系溶媒であるが、ベー
ス溶媒と互に相溶性であることが必要であること
は当然のことである。
その芳香族系溶媒としては、例えば、前述のベ
ース溶媒の沸点より少くとも5℃、時に好ましく
は10〜200℃高い沸点を有し、前記ポリイミド不
溶性の芳香族系溶媒であればよいが、さらに、ベ
ース溶媒の沸点より5℃高い沸点〜ベース溶媒の
沸点より30℃低い沸点の範囲の沸点を有するもの
であつても、ベース溶媒にイオン化ポテンシヤル
よりも0.1ev以上、時に好ましくは0.2ev以上低い
イオン化ポテンシヤルを有するものであつて、前
記ポリイミド不溶性の芳香族系溶媒であればよい
のである。
その芳香族系溶媒としては、例えば、フエナン
スレン、O−またはP−ターフエニル、α−クロ
ルナフタリン、トリフエニルフオスフイン、トリ
フエニルアミン、アニリン、アントラセン、ナフ
タリン、1−メチルナフタリン、2−メチルナフ
タリン、1・2−ベンズアントラセンなどを挙げ
ることができる。
この発明の方法では、混合溶媒は、ベース溶媒
(フエノール系溶媒)100重量部と、前述の添加溶
媒5〜150重量部、特に好ましくは10〜140重量部
との混合溶媒である。
この発明の方法で使用するポリイミド組成物
は、前述の芳香族ポリイミドが、ベース溶媒と添
加溶媒との混合溶媒に、ポリマー濃度が3〜30重
量%好ましくは5〜25重量%となるように均一に
溶解している溶液組成物である。
前記のポリイミド組成物は、公知のどのような
方法で調製されていてもよいが、例えば、ポリイ
ミドの製造において述べたように、ビフエニルテ
トラカルボン酸成分と芳香族ジアミン成分とを、
フエノール系化合物の溶解液中で120〜400℃で1
段で重合およびイミド化して、芳香族ポリイミド
のフエノール系溶媒の溶液を製造し、これに必要
な量の添加溶媒を加えて、ポリイミド組成物を調
製することができ、あるいは、前述のポリイミド
の製造において述べたように、まずポリイミドの
粉末を製造し単離しておき、次に、前述のベース
溶媒と添加溶媒との混合溶媒に、そのポリイミド
の粉末を溶解することによつて、ポリイミド組成
物を調製することができる。
この発明の方法で使用するポリイミド組成物
は、製膜のためにドープ液の薄膜を形成する際の
製膜温度において、その回転粘度が、少なくとも
500センチポアズ、特に好ましくは10〜10000ポア
ズ程度であることが好ましく、また、組成物全体
として均一な液状の組成物であつて、製膜用のド
ープ液として使用できるものである。
この発明の方法では、前述のポリイミド組成物
からなるドープ液を使用し、そのドープ液で薄膜
を形成し、その薄膜を約50〜400℃で加熱乾燥し
て各溶媒を徐々に除去して、ポリイミド多孔質膜
を製造するのである。
この発明において、ドープ液は、製膜に先立つ
て、20〜180℃、特に好ましくは50〜150℃の温度
で、ろ過および脱泡して使用することが好適であ
る。
また、この発明の方法において、製膜の具体的
な方法としては、各種のポリマー溶液組成物のド
ープ液から乾式法で薄膜を形成することができる
公知のどのような製膜方法でもよいが、例えば、
前述のポリイミド組成物のドープ液を、ろ過およ
び脱泡した後、約50〜180℃、特に好ましくは60
〜150℃の温度で、平滑面を有する基材の表面上
に塗布または流延し、ドープ液の薄膜を形成し、
その基材上の薄膜から各溶媒を徐々に除去するた
めに、その薄膜を、約50〜400℃、特に好ましく
は60〜350℃、さらに好ましくは80〜300℃で加熱
乾燥し、薄膜を固化し、最後に、固化した薄膜を
基材から引き剥すことによつて、ポリイミド多孔
質膜を製造することができるのである。
前記の加熱乾燥は、ドープ液の薄膜から各溶媒
を徐々に除去するためであるので、比較的低温度
(例えば50〜200℃、特に60〜150℃)で長時間を
かけて行えばよいのであるが、生産性をよくする
ためには、段階的に乾燥温度を、50〜400℃の間
で、上昇していくことが好ましく、例えば、最初
の第1段の乾燥で約50〜150℃特に好ましくは60
〜120℃の温度範囲で乾燥し、次いで第1段の乾
燥温度より約30〜80℃高い温度で第2段の乾燥を
行い、さらに第2段の乾燥温度より30〜80℃高い
温度で第3段の乾燥を行い、必要であればさらに
高温での乾燥を行うことができる。前述の多段の
乾燥において、各段階の加熱乾燥時間は、ドープ
液のポリマー、溶媒の種類、ドープ液のポリマー
濃度、各乾燥温度などによつて変わるものである
ので、各具体例で適宜決めればよい。
前述の製膜に使用する平滑面を有する基材とし
ては、例えば、ガラス板、表面平滑な銅板、鋼板
または適当な金属メツキが施された金属板、ある
いは耐熱性で剥離性のある樹脂板など、さらに、
表面平滑な金属ロールまたはベルトなどを挙げる
ことができる。
この発明の方法において、吐出時の回転粘度
が、約500〜100000センチポアズであるポリイミ
ド組成物からなるドープ液を、約50〜150℃の温
度で、約0.1〜1mmの間隔の空隙部を有するスリ
ツトの間から吐出し(押し出し)金属ロールまた
はベルト(回動している)上に受けて、その金属
ロールまたはベルト上に設けたドクターナイフお
よびドープ液の自然流延によつて均一な厚さの薄
膜を形成し、次いで、回動する金属ロールまたは
ベルト上の薄膜に加熱不活性気体を吹きつける
か、電熱線を照射して、約30〜400℃で加熱乾燥
して溶媒を徐々に除去し、薄膜をポリイミド膜と
して固化し、さらに固化したポリイミド膜を金属
ロールまたはベルトから引き剥すことによつて、
連続的にポリイミド多孔質膜を乾式法で製造する
ことができる。なお、前述のようにして製造した
ポリイミド多孔質膜は、残留する溶媒を除去する
ために、メタノール、アセトンなどの溶媒で充分
に洗浄することが好ましい。
この発明の方法は、芳香族ポリイミドとして、
前述のビフエニルテトラカルボン酸成分と芳香族
ジアミンとから得られるフエノール系溶媒に可溶
性であつてしかも耐熱性、耐薬品性である特定の
芳香族ポリイミドを使用し、そのドープ液用の溶
媒として、前記ポリイミドを溶解可能なフエノー
ル系溶媒からなるベース溶媒と、前記ポリイミド
の不溶性芳香族系溶媒からなる添加溶媒との特定
の混合溶媒を使用して、ポリイミド組成物を調製
して、ドープ液として、使用して乾式法でポリイ
ミド多孔質膜を、始めて製造することができたも
のである。
この発明の方法では、ポリイミド組成物のドー
プ液から、ドープ液の薄膜を溶液流延法によつて
製膜し、その薄膜から各溶媒を加熱乾燥によつて
徐々に除去するという簡単な工程でポリイミド多
孔質膜を製造することができ、工業的に安定して
連続的に多孔質膜を製造できる有益な方法であ
る。
この発明の方法によつて製造されるポリイミド
多孔質膜は、極めて高い耐熱性を有しており、約
50℃〜350℃で使用することができると共に耐薬
品性、機械的強度が優れており、しかも、ガスま
たは液の透過速度も充分に高いガスまたは溶液の
分離膜として使用できる多孔質膜である。
したがつて、この発明のポリイミド多孔質膜
は、種々の混合ガスの分離、濃縮に使用すること
ができ、例えば、水素と一酸化炭素との混合ガス
の分離、濃縮に好適に使用することができる。
以下、実施例および比較例を示す。
実施例および比較例において、ガス透過テスト
は、面積14.65cm2のステンレス製のセルにポリイ
ミド膜(多孔質膜など)を設置し、水素ガス、一
酸化炭素ガス、3Kg/cm2に加圧して常温で供給
し、多孔質膜などを透過して来るガス容量を流量
計で測定した。
上記のガス透過テストの結果は、次式で示すガ
ス透過度(P)の算出式に従つて算出されたガス
透過度で示した。
ガス透過度(P)=透過ガス量(STP)/膜面積×透過時間×圧力差(cm3/cm2・sec・cmHg)
実施例 1〜4
撹拌機、窒素ガス導入管の設けられたセパラブ
ルフラスコに、3・3′・4・4′−ビフエニルテト
ラカルボン酸二無水物(S−BPDA)40ミリモ
ル、4・4′−ジアミノジフエニルエーテル
(DADE)40ミリモル、P−クロルフエノール178
gを入れて、窒素ガス流通を行いながら、撹拌し
ながら、180℃の反応温度にまで約1時間で昇温
し、さらに、その温度で5時間、撹拌下に重合反
応を続けた後、常温近くまで冷却した。
その重合反応液に、撹拌しながら塩化メチレン
およびメタノールを多量加えてポリイミドを沈澱
させ、ろ別、洗浄し、乾燥して、ポリイミド粉末
を得た。
このポリイミド粉末は、イミド化率が、赤外線
吸収スペクトルで測定した結果、95%以上であ
り、対数粘度〔30℃、濃度0.5g/100ml溶媒(パ
ラクロルフエノール4容量とオルソクロルフエノ
ール1容量との混合溶媒)〕が2.18であつた。な
お、対数粘度は、次式で算出した。
対数粘度=自然対数(溶液の粘度/溶媒の粘度)/溶液
中のポリマー濃度
前記のポリイミド粉末10gとパラクロルフエノ
ール(PCP)90gとを、撹拌機のあるセパラブル
フラスコに入れ、約100℃まで加熱し、撹拌し
て、ポリイミドが均一に溶解されているポリイミ
ド溶液を調製し、さらに第1表に示す沸点とイオ
ン化ポテンシヤルとを有する芳香族系溶媒を、第
1表に示す量添加して、均一なポリイミド組成物
を調製し、そのポリイミド組成物を、ろ過および
脱泡して、製膜用のドープ液とした。
前記のドープ液を、60℃でガラス板上に流延し
ドクターブレードで均一な厚さ(0.2mm)とし
て、ドープ液の薄膜を形成し、その薄膜を100℃
で3時間、加熱乾燥して溶媒を徐々に除去して、
約10μの厚さのポリイミド多孔質膜を製造した。
このポリイミド多孔質膜を使用して、ガス透過
テストを行つた。その結果を第1表に示す。
比較例 1〜2
添加溶媒として、第1表に示すものを第1表に
にす量使用したほかは、実施例1と同様にして、
ポリイミド膜を製造した。そのポリイミド膜のガ
ス透過テストの結果を第1表に示す。[Formula] (However, R 3 or R 4 is hydrogen or has 1 to 1 carbon atoms.
3, X is a halogen atom), and has a melting point of about 100°C or less and a boiling point of about 300°C or less at normal pressure, which is biphenyltetracarboxylic. It is optimal because it has excellent ability to dissolve acid-based aromatic polyimides. In the method of this invention, the halogenated phenols include, for example, 3-chlorophenol, 4-
Chlorphenol (para-chlorphenol,
(sometimes abbreviated as PCP), 3-bromophenol, 4-bromophenol, 2-chloro-4-
Hydroquine toluene, 2-chloro-5-hydroxytoluene, 3-chloro-6-hydroxytoluene, 4-chloro-2-hydroxytoluene, 2-
Bromo-4-hydroxytoluene, 2-bromo-
Examples include 5-hydroxytoluene, 3-bromo-5-hydroxytoluene, 3-bromo-6-hydroxytoluene, and 4-bromo-2-hydroxytoluene. The aromatic solvent that is the added solvent of the mixed solvent contains the above-mentioned polyimide powder in an amount of 3% by weight or more, preferably
The aromatic solvent does not dissolve more than 1.5% by weight, and the rate of evaporation of the dope from the thin film during heating drying during film formation is slower than the base solvent, but it must be mutually compatible with the base solvent. It is natural that it is. The aromatic solvent may be any aromatic solvent that is insoluble in the polyimide and has a boiling point that is at least 5°C higher, sometimes preferably 10 to 200°C higher than the boiling point of the above-mentioned base solvent. , even if it has a boiling point in the range of 5°C higher than the boiling point of the base solvent to a boiling point 30°C lower than the boiling point of the base solvent, the ionization potential of the base solvent is 0.1ev or more, sometimes preferably 0.2ev or more lower than the base solvent. Any aromatic solvent that has an ionization potential and is insoluble in the polyimide may be used. Examples of the aromatic solvent include phenanthrene, O- or P-terphenyl, α-chlornaphthalene, triphenylphosphine, triphenylamine, aniline, anthracene, naphthalene, 1-methylnaphthalene, 2-methylnaphthalene, 1 -2-Benzanthracene etc. can be mentioned. In the method of the present invention, the mixed solvent is a mixed solvent of 100 parts by weight of the base solvent (phenolic solvent) and 5 to 150 parts by weight, particularly preferably 10 to 140 parts by weight of the above-mentioned additive solvent. In the polyimide composition used in the method of the present invention, the above-mentioned aromatic polyimide is uniformly added to a mixed solvent of a base solvent and an additive solvent so that the polymer concentration is 3 to 30% by weight, preferably 5 to 25% by weight. It is a solution composition in which . The above polyimide composition may be prepared by any known method, but for example, as described in the production of polyimide, a biphenyltetracarboxylic acid component and an aromatic diamine component,
1 at 120-400℃ in a solution of phenolic compounds.
The polyimide composition can be prepared by polymerizing and imidizing the aromatic polyimide in a step to prepare a solution of the aromatic polyimide in a phenolic solvent, and adding the necessary amount of an additive solvent to the solution, or the above-mentioned preparation of the polyimide can be carried out. As described in , a polyimide powder is first produced and isolated, and then a polyimide composition is prepared by dissolving the polyimide powder in the above-mentioned mixed solvent of the base solvent and additive solvent. It can be prepared. The polyimide composition used in the method of this invention has a rotational viscosity of at least
It is preferably about 500 centipoise, particularly preferably about 10 to 10,000 poise, and is a uniform liquid composition as a whole, which can be used as a dope solution for film formation. In the method of the present invention, a dope solution made of the above-mentioned polyimide composition is used, a thin film is formed with the dope solution, and the thin film is heated and dried at about 50 to 400°C to gradually remove each solvent. A polyimide porous membrane is manufactured. In this invention, the dope solution is preferably used after being filtered and defoamed at a temperature of 20 to 180°C, particularly preferably 50 to 150°C, prior to film formation. In addition, in the method of the present invention, as a specific method for forming a film, any known film forming method that can form a thin film by a dry method from a dope solution of various polymer solution compositions may be used. for example,
After filtering and defoaming the dope solution of the polyimide composition described above, the temperature is about 50 to 180°C, particularly preferably 60°C.
Coating or casting on the surface of a substrate with a smooth surface at a temperature of ~150 °C to form a thin film of dope liquid,
In order to gradually remove each solvent from the thin film on the substrate, the thin film is heated and dried at about 50 to 400°C, particularly preferably 60 to 350°C, and more preferably 80 to 300°C, and the thin film is solidified. Finally, by peeling off the solidified thin film from the base material, a porous polyimide membrane can be manufactured. The purpose of the heat drying described above is to gradually remove each solvent from the thin film of the dope solution, so it can be carried out at a relatively low temperature (for example, 50 to 200 °C, especially 60 to 150 °C) over a long period of time. However, in order to improve productivity, it is preferable to increase the drying temperature in stages between 50 and 400°C. For example, in the first stage of drying, the drying temperature should be increased to about 50 to 150°C. Especially preferably 60
Drying is performed at a temperature range of ~120°C, followed by a second stage drying at a temperature approximately 30 to 80°C higher than the first stage drying temperature, and a second stage drying at a temperature approximately 30 to 80°C higher than the second stage drying temperature. Three stages of drying are performed, and if necessary, drying can be performed at a higher temperature. In the multi-stage drying described above, the heating drying time at each stage varies depending on the polymer of the dope, the type of solvent, the polymer concentration of the dope, each drying temperature, etc., so it should be determined appropriately for each specific example. good. Examples of the base material with a smooth surface used for the above-mentioned film formation include a glass plate, a copper plate with a smooth surface, a steel plate, a metal plate with an appropriate metal plating, or a heat-resistant and peelable resin plate. ,moreover,
Examples include metal rolls or belts with smooth surfaces. In the method of the present invention, a dope solution made of a polyimide composition having a rotational viscosity of about 500 to 100,000 centipoise at the time of discharge is passed through a slit having voids at intervals of about 0.1 to 1 mm at a temperature of about 50 to 150°C. The dope is discharged (extruded) from between the holes and received on a rotating metal roll or belt, and a doctor knife placed on the metal roll or belt is used to form a dope of uniform thickness by natural casting of the dope. A thin film is formed, and then the solvent is gradually removed by blowing a heated inert gas onto the thin film on a rotating metal roll or belt, or by irradiating it with a heating wire and drying it by heating at approximately 30 to 400°C. , by solidifying the thin film as a polyimide film and peeling off the solidified polyimide film from a metal roll or belt,
A polyimide porous membrane can be continuously produced by a dry method. Note that the polyimide porous membrane produced as described above is preferably thoroughly washed with a solvent such as methanol or acetone in order to remove residual solvent. In the method of this invention, as the aromatic polyimide,
A specific aromatic polyimide that is soluble in a phenolic solvent and has heat resistance and chemical resistance, which is obtained from the above-mentioned biphenyltetracarboxylic acid component and an aromatic diamine, is used as a solvent for the dope solution. A polyimide composition is prepared using a specific mixed solvent of a base solvent consisting of a phenolic solvent capable of dissolving the polyimide and an additive solvent consisting of an aromatic solvent insoluble in the polyimide, and as a dope solution, This was the first time that a porous polyimide membrane could be produced using a dry method. The method of the present invention involves a simple process of forming a thin film of the dope solution from a dope solution of a polyimide composition by a solution casting method, and gradually removing each solvent from the thin film by heating and drying. It is an advantageous method that can produce porous polyimide membranes and can industrially stably and continuously manufacture porous membranes. The polyimide porous membrane produced by the method of this invention has extremely high heat resistance, and has approximately
It is a porous membrane that can be used at temperatures between 50℃ and 350℃, has excellent chemical resistance and mechanical strength, and can also be used as a gas or solution separation membrane with a sufficiently high gas or liquid permeation rate. . Therefore, the polyimide porous membrane of the present invention can be used for separating and concentrating various mixed gases, for example, it can be suitably used for separating and concentrating a mixed gas of hydrogen and carbon monoxide. can. Examples and comparative examples are shown below. In the Examples and Comparative Examples, the gas permeation test was conducted by installing a polyimide membrane (porous membrane, etc.) in a stainless steel cell with an area of 14.65 cm 2 and pressurizing it with hydrogen gas, carbon monoxide gas, and 3 kg/cm 2. The gas was supplied at room temperature and the volume of gas passing through the porous membrane was measured using a flowmeter. The results of the above gas permeation test were expressed as gas permeability calculated according to the calculation formula for gas permeability (P) shown by the following formula. Gas permeability (P) = permeation gas amount (STP) / membrane area x permeation time x pressure difference (cm 3 /cm 2・sec ・cmHg) Examples 1 to 4 Separator equipped with a stirrer and nitrogen gas introduction tube In a blue flask, add 40 mmol of 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride (S-BPDA), 40 mmol of 4,4'-diaminodiphenyl ether (DADE), and 178 mmol of P-chlorophenol.
The temperature was raised to a reaction temperature of 180°C in about 1 hour while stirring and flowing nitrogen gas, and the polymerization reaction was continued at that temperature for 5 hours with stirring, and then the temperature was increased to room temperature. It cooled down to near. A large amount of methylene chloride and methanol were added to the polymerization reaction solution while stirring to precipitate polyimide, which was then filtered, washed, and dried to obtain polyimide powder. This polyimide powder has an imidization rate of 95% or more as measured by infrared absorption spectrum, and a logarithmic viscosity [30°C, concentration 0.5 g/100 ml solvent (4 volumes of parachlorophenol and 1 volume of orthochlorophenol). mixed solvent] was 2.18. Note that the logarithmic viscosity was calculated using the following formula. Logarithmic viscosity = natural logarithm (viscosity of solution / viscosity of solvent) / polymer concentration in solution 10 g of the above polyimide powder and 90 g of parachlorophenol (PCP) were placed in a separable flask equipped with a stirrer and heated to approximately 100°C. A polyimide solution in which polyimide is uniformly dissolved is prepared by heating and stirring, and an aromatic solvent having the boiling point and ionization potential shown in Table 1 is added in the amount shown in Table 1, A uniform polyimide composition was prepared, and the polyimide composition was filtered and defoamed to obtain a dope solution for film formation. The above dope solution was cast onto a glass plate at 60°C and made to a uniform thickness (0.2 mm) using a doctor blade to form a thin film of the dope solution, and the thin film was heated at 100°C.
The solvent was gradually removed by heating and drying for 3 hours.
A polyimide porous membrane with a thickness of about 10μ was produced. A gas permeation test was conducted using this polyimide porous membrane. The results are shown in Table 1. Comparative Examples 1-2 Same as Example 1 except that the amount shown in Table 1 was used as the additive solvent,
A polyimide membrane was manufactured. Table 1 shows the results of the gas permeation test for the polyimide membrane.
【表】【table】
【表】
なお、実施例および比較例において、添加溶媒
として使用して各芳香族系溶媒は、単独では、こ
の実施例および比較例で使用した芳香族ポリイミ
ド粉末(イミド化率;95%以上、対数粘度;
2.18)を実質的に溶解しない溶媒である。
実施例および比較例の結果によれば、添加溶媒
として、ベース溶媒の沸点よりはるかに高い沸点
を有する芳香族系溶媒を使用した場合には、実施
例1、3および4に示すように、優れた性能のポ
リイミド多孔質膜が得られ、また、添加溶媒とし
てベース溶媒の沸点よりわずかに低い沸点を有す
る芳香族系溶媒を使用した場合でも、実施例2に
示すように、その溶媒のイオン化ポテンシヤル
が、ベース溶媒よりもかなり小さいと、製膜時の
加熱乾燥においてベース溶媒より遅く添加溶媒が
蒸発するので、優れた性能のポリイミド多孔質膜
が得られるのである。
ところが、添加溶媒として、ベース溶媒の沸点
よりかなり低い沸点を有する芳香族系溶媒を使用
した場合には、比較例1および2に示すように、
製膜時の加熱乾燥において、ベース溶媒より先に
添加溶媒が蒸発して除去してしまうので、ガス透
過速度の大きなポリイミド多孔質膜は得られず、
この比較例で得られたポリイミド膜は、ガス透過
テストの結果から、むしろ均質膜に相当する測定
値を示すものである。
さらに、添加溶媒として、ベース溶媒の沸点よ
りわずかに低い芳香族系溶媒を使用しても、比較
例3に示すように、その溶媒のイオン化ポテンシ
ヤルが、ベース溶媒よりもかなり大きいと、製膜
時の加熱乾燥においてベース溶媒より早くまたは
ベース溶媒と同時に添加溶媒が蒸発して除去され
てしまうので、ガス透過速度の大きなポリイミド
多孔質膜が得られず、この比較例で得られたポリ
イミド膜は、むしろ均質膜の性能を有するもので
ある。[Table] In addition, in the Examples and Comparative Examples, each aromatic solvent used as an additive solvent alone is equivalent to the aromatic polyimide powder (imidization rate: 95% or more, Logarithmic viscosity;
2.18) is a solvent that does not substantially dissolve. According to the results of Examples and Comparative Examples, when an aromatic solvent having a boiling point much higher than that of the base solvent was used as an additive solvent, excellent results were obtained as shown in Examples 1, 3, and 4. As shown in Example 2, even when an aromatic solvent with a boiling point slightly lower than that of the base solvent is used as an additive solvent, the ionization potential of the solvent is However, if it is much smaller than the base solvent, the added solvent will evaporate slower than the base solvent during heating drying during membrane formation, resulting in a polyimide porous membrane with excellent performance. However, when an aromatic solvent having a boiling point considerably lower than that of the base solvent was used as the additive solvent, as shown in Comparative Examples 1 and 2,
During heating and drying during membrane formation, the added solvent evaporates and is removed before the base solvent, making it impossible to obtain a polyimide porous membrane with a high gas permeation rate.
The polyimide membrane obtained in this comparative example shows measured values that correspond to a homogeneous membrane, based on the results of the gas permeation test. Furthermore, even if an aromatic solvent whose boiling point is slightly lower than that of the base solvent is used as an additive solvent, as shown in Comparative Example 3, if the ionization potential of the solvent is considerably larger than that of the base solvent, problems may occur during film formation. During heating drying, the added solvent evaporates and is removed faster than or simultaneously with the base solvent, making it impossible to obtain a polyimide porous membrane with a high gas permeation rate. Rather, it has the performance of a homogeneous membrane.
Claims (1)
いた二価の芳香族残基である)で示される反復単
位を90%以上有する芳香族ポリイミドからなる分
離用のポリイミド多孔質膜。 2 一般式 (ただし、Rは、芳香族ジアミンのアミノ基を除
いた二価の芳香族残基である)で示される反復単
位を90%以上有する芳香族ポリイミドが、 (a) 前記ポリイミドを5重量%以上溶解可能であ
るフエノール系化合物からなるベース溶媒100
重量部と、 (b) 前記ポリイミドを3重量%以上溶解せず、し
かも製膜時の加熱乾燥におけるドープ液の薄膜
からの蒸発速度が前記ベース溶媒より遅い芳香
族系溶媒からなる添加溶媒5〜150重量部との
均一な混合溶媒に、 ポリマー濃度約3〜30重量%となるように均
一に溶解しているポリイミド組成物をドープ液
として使用し、 そのドープ液で薄膜を形成し、 その薄膜を約50〜400℃で加熱乾燥して各溶媒
を除々に除去することを特徴とするポリイミド多
孔質膜の製造方法。[Claims] 1. General formula (However, R is a divalent aromatic residue excluding the amino group of an aromatic diamine.) A polyimide porous membrane for separation comprising an aromatic polyimide having 90% or more of repeating units represented by the following formula. 2 General formula (However, R is a divalent aromatic residue excluding the amino group of an aromatic diamine.) An aromatic polyimide having 90% or more of repeating units represented by (a) 5% or more of the above polyimide by weight Base solvent consisting of soluble phenolic compounds100
and (b) an additive solvent 5 to 5 consisting of an aromatic solvent that does not dissolve 3% by weight or more of the polyimide and has a slower evaporation rate from the thin film of the dope during heating drying during film formation than the base solvent. A polyimide composition uniformly dissolved at a polymer concentration of about 3 to 30% by weight in a uniform mixed solvent with 150 parts by weight is used as a dope solution, and a thin film is formed with the dope solution. A method for producing a porous polyimide membrane, which comprises heating and drying at about 50 to 400°C to gradually remove each solvent.
Priority Applications (4)
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---|---|---|---|
JP5496681A JPS57170935A (en) | 1981-04-14 | 1981-04-14 | Preparation of porous polyimide film |
GB08210506A GB2101137B (en) | 1981-04-14 | 1982-04-08 | Producing porous aromatic imide polymer membranes |
DE19823213528 DE3213528A1 (en) | 1981-04-14 | 1982-04-10 | METHOD FOR PRODUCING A POROUS AROMATIC IMIDPOLYMER MEMBRANE AND IMIDPOLYMER MEMBRANE PRODUCED BY THIS METHOD |
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JP5496681A JPS57170935A (en) | 1981-04-14 | 1981-04-14 | Preparation of porous polyimide film |
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JPS57170935A JPS57170935A (en) | 1982-10-21 |
JPS621616B2 true JPS621616B2 (en) | 1987-01-14 |
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ID=12985394
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP5496681A Granted JPS57170935A (en) | 1981-04-14 | 1981-04-14 | Preparation of porous polyimide film |
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JP (1) | JPS57170935A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6313109U (en) * | 1986-07-11 | 1988-01-28 |
Families Citing this family (5)
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JPH0685858B2 (en) * | 1985-09-27 | 1994-11-02 | 三菱化成株式会社 | Method for manufacturing separation membrane |
JP2649730B2 (en) * | 1989-05-09 | 1997-09-03 | 宇部興産株式会社 | Pervaporation separation of inorganic aqueous solution |
JP2538280Y2 (en) * | 1990-01-30 | 1997-06-11 | フィグラ株式会社 | Writing material |
JPWO2017073766A1 (en) * | 2015-10-30 | 2018-09-20 | ユニチカ株式会社 | Storage device electrode polyimide solution, storage device electrode manufacturing method, and storage device electrode |
-
1981
- 1981-04-14 JP JP5496681A patent/JPS57170935A/en active Granted
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS6313109U (en) * | 1986-07-11 | 1988-01-28 |
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JPS57170935A (en) | 1982-10-21 |
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