JPS6230522A - Method for preparing composite membrane for separating gas - Google Patents

Method for preparing composite membrane for separating gas

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JPS6230522A
JPS6230522A JP7618186A JP7618186A JPS6230522A JP S6230522 A JPS6230522 A JP S6230522A JP 7618186 A JP7618186 A JP 7618186A JP 7618186 A JP7618186 A JP 7618186A JP S6230522 A JPS6230522 A JP S6230522A
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邦恭 城
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  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

PURPOSE:To make it possible to continuously prepare a membrane in a laterally widened state and to thinly and uniformly form the membrane, by dissolving the membrane material of a membrane layer in a good solvent and diluting the resulting solution with a solvent having low surface tension to form a uniform solution which is, in turn, applied to a membrane. CONSTITUTION:A polymer having high gas permeability or a material having high gas separability is dissolved in a good solvent. The good solvent must has a characteristic not damaging a membrane to be applied. The obtained solution is diluted with a solvent having low surface tension. As the solvent having low surface tension, one not precipitating a polymer material is selected so as to prepare a uniform solution. The amount of the diluting solvent is set to 50% or more by wt. of the good solvent and the concn of the polymer material is finally set to 0.03wt% or more. This solution is applied to a membrane and dried.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は気体分離用複合膜の製造方法に関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to a method for manufacturing a composite membrane for gas separation.

更に詳しくは膜分離法により空気から酸素富化空気を得
るために有効な気体分離用複合膜の製造方法に関する。
More specifically, the present invention relates to a method for producing a composite membrane for gas separation that is effective for obtaining oxygen-enriched air from air by membrane separation.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年、脱法による気体分離、特に膜分離による酸素富化
空気を得る方法は分離に必要なエネルギーが小さいとい
う観点から注目されている。この酸素富化に実用上使用
され得る膜としては、酸素透過性能が高くかつ酸素/窒
素の分離性能が大きいことが分離コストの点から要求さ
れている。この様な性能を満たすためには、酸素/窒素
の分離性能の高い膜素材をピンホールの少ない薄膜とし
、この自己支持性のない薄膜を多孔質支持膜に複合化す
る方法が必要とされる。この様な方法として、特開昭5
4−40868号公報、特開昭55−41808号公報
に提案されている方法が従来知られていた。
In recent years, gas separation by demethods, particularly the method of obtaining oxygen-enriched air by membrane separation, has attracted attention from the viewpoint that the energy required for separation is small. A membrane that can be practically used for this oxygen enrichment is required to have high oxygen permeability and high oxygen/nitrogen separation performance in terms of separation cost. In order to meet such performance, it is necessary to use a membrane material with high oxygen/nitrogen separation performance as a thin film with few pinholes, and to combine this non-self-supporting thin film with a porous support membrane. . As such a method, Japanese Unexamined Patent Publication No. 5
Conventionally, methods proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-40868 and Japanese Patent Laid-Open No. 55-41808 have been known.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかし、これらの方法は、たとえばポリ(4メチルペン
テン−1)のような高分離性素材の溶液を水面上に流延
し、水面上に形成された薄膜を多孔質支持膜に担持する
ことによって複合膜を得る、いわゆる水面キャスト法と
呼ばれるもので、多孔質支持膜に薄膜を担持する際、破
断したり、水面上に溶液を流延するため大面積の薄膜が
得られない等の欠点があり、工業的規模での膜製造方法
としては適当ではない。
However, in these methods, a solution of a highly separable material such as poly(4-methylpentene-1) is cast onto the water surface, and the thin film formed on the water surface is supported on a porous support membrane. The so-called water surface casting method is used to obtain composite membranes, and it has drawbacks such as breakage when supporting a thin film on a porous support membrane, and the inability to obtain a large-area thin film because the solution is cast on the water surface. Therefore, it is not suitable as a membrane manufacturing method on an industrial scale.

これに対して、高分離性素材の溶液を多孔質支持膜に塗
布し屹燥して複合膜を1qるいわゆる溶液コーティング
法は、膜の広幅化や連続製造の点で非常に優れた方法で
おるが、従来知られている高分離性素材の良溶媒で調製
したコーティング溶液を使用して複合膜を作成した場合
、酸素透過性能および酸素/窒素の分離性能がともに低
い複合膜しか得られないという欠点があった。
On the other hand, the so-called solution coating method, in which a solution of a high-resolution material is applied to a porous support membrane and dried to form a composite membrane of 1q, is an extremely superior method in terms of widening the membrane and continuous production. However, if a composite membrane is created using a coating solution prepared with a good solvent of a conventionally known high-separation material, only a composite membrane with low oxygen permeability and oxygen/nitrogen separation performance can be obtained. There was a drawback.

本発明は、これら溶液コーティング法のもっている膜の
広幅化や連続製造の有利な点を生かし、かつ酸素透過性
能および酸素/窒素の分離性能のともに高い気体分離用
複合膜を製造する方法を提供せんとするものである。
The present invention provides a method for manufacturing a composite membrane for gas separation that takes advantage of the wide membrane width and continuous production of these solution coating methods and has high oxygen permeability and oxygen/nitrogen separation performance. This is what I am trying to do.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的を達成するため本発明は下記の構成からなる。 In order to achieve the above object, the present invention consists of the following configuration.

「 多孔質支持膜(A)上、または該多孔質支持膜上に
高気体透過性重合体の薄膜層を設けた複合IFJ(B)
上に、高気体分離性素材の薄膜層(C)を形成させて気
体分離用複合膜を製造するに際して、前記薄膜層(B)
又は(C)の少なくとも一方の膜素材を予め良溶媒に溶
解せしめた後、得られた溶液を低表面張力の溶媒で希釈
せしめて均一溶液とし、次いで得られた希釈液を多孔質
支持膜(A)上または複合膜(B)上に塗布することを
特徴とする気体分離用複合膜の製造方法。」本発明にお
ける多孔質支持III(A)とは、薄膜を支持可能な多
孔質構造の支持体であればよく、和紙、不織布、合成紙
、濾紙、布、金網、;濾過膜、限外を過膜などが挙げら
れるが、塗布される高気体分離性素材の溶液の孔内への
含浸を出来るだけ押え、支持膜の機能を損わないように
するためには、孔径の小さい限外濾過膜を使用するのが
好ましい。限外;濾過膜には、ポリプロピレン多孔質支
持膜(゛セルガード″、セラニーズ(株)製)、ポリテ
トラフルオロエチレン多孔質支持膜(″ミリポアフィル
ター″ミリボアー(株)製)などの様にフィルムを延伸
することによって孔を形成させたタイプのものと、ポリ
スルホン多孔質支持膜、エチルセルロース多孔質支持膜
、ポリエーテルまたはスルホン多孔質支持膜などの様に
水を凝固浴とする湿式製膜法によって製造されるタイプ
のものとが必るが、後者の方が孔径が小さく気体透過量
も比較的大きいため好ましい。
"Composite IFJ (B) in which a thin film layer of a highly gas permeable polymer is provided on a porous support membrane (A) or on the porous support membrane
When producing a composite membrane for gas separation by forming a thin film layer (C) of a highly gas-separating material on top of the thin film layer (B),
Or, after dissolving at least one membrane material in (C) in advance in a good solvent, the obtained solution is diluted with a low surface tension solvent to make a homogeneous solution, and then the obtained diluted solution is dissolved in a porous support membrane ( A method for producing a composite membrane for gas separation, characterized by coating on the composite membrane (B). "The porous support III (A) in the present invention may be any support with a porous structure capable of supporting a thin film, and includes Japanese paper, nonwoven fabric, synthetic paper, filter paper, cloth, wire mesh; filtration membrane, ultraviolet. Ultrafiltration with a small pore size is recommended in order to suppress the impregnation of the solution of the high gas separation material applied into the pores as much as possible and to prevent the function of the supporting membrane from being impaired. Preferably, membranes are used. Ultra: For the filtration membrane, a film such as a polypropylene porous support membrane (“Celguard” manufactured by Celanese Co., Ltd.) or a polytetrafluoroethylene porous support membrane (“Millipore Filter” manufactured by Millibore Co., Ltd.) is used. There are types in which pores are formed by stretching, and those manufactured by a wet film forming method using water as a coagulation bath, such as polysulfone porous support membranes, ethyl cellulose porous support membranes, polyether or sulfone porous support membranes, etc. However, the latter type is preferable because the pore size is small and the amount of gas permeation is relatively large.

本発明において複合膜(B)とは上述のような多孔質支
持膜(A>上に高気体透過性重合体の薄膜層を形成せし
めたものである。
In the present invention, the composite membrane (B) is one in which a thin film layer of a highly gas permeable polymer is formed on the porous support membrane (A) as described above.

ここで高気体透過性重合体とは、酸素透過率PO2(c
c(STP) 4 cm/cd ・Sec * cml
lg>が1×10−8以上の重合体、例えば、ポリジメ
チルシロキサン、ポリジメチルシロキサンと他の重合体
との共重合体く例えばポリジメチルシロキサン/ポリシ
ルフェニレン共重合体、ポリジメチルシロキザン/ボリ
カーボネトー共重合体、ポリジメチルシロキサン/ポリ
スチレン共重合体など)、ポリトリメチルシリルプロピ
ンなどが挙げられる。該重合体の溶液を前記多孔質支持
膜に塗布し乾燥することにより、薄膜層を設けた複合膜
(B)を得ることができる。
Here, the high gas permeability polymer refers to oxygen permeability PO2 (c
c(STP) 4 cm/cd ・Sec * cml
lg > 1 x 10-8 or more, such as polydimethylsiloxane, copolymers of polydimethylsiloxane and other polymers, such as polydimethylsiloxane/polysilphenylene copolymers, polydimethylsiloxane/ polycarbonate copolymer, polydimethylsiloxane/polystyrene copolymer, etc.), polytrimethylsilylpropyne, and the like. By applying a solution of the polymer to the porous support membrane and drying it, a composite membrane (B) provided with a thin film layer can be obtained.

高気体透過性重合体の薄膜層を設(プた複合膜(B)は
、薄膜層によって多孔質支持膜の孔が閉塞されているの
で、高気体分離性素材の溶液を塗布した際、孔内への溶
液の含浸がないためピンホールフリーの薄膜の形成が容
易となる。本発明の方法によれば、多孔質支持膜(△)
上への高気体分離性素材の薄膜を良好に形成させること
ができるが、より薄いピンホールフリーの薄膜を形成さ
せるには溶液の含浸のない複合膜(B)を使用するのが
好ましい。
The composite membrane (B) with a thin film layer of a highly gas permeable polymer has the pores of the porous support membrane blocked by the thin film layer, so when a solution of a highly gas permeable material is applied, the pores are Since there is no impregnation of solution into the membrane, it is easy to form a pinhole-free thin film.According to the method of the present invention, the porous support membrane (△)
Although a thin film of a material with high gas separation property can be formed satisfactorily on the top, in order to form a thinner pinhole-free thin film, it is preferable to use a composite film (B) that is not impregnated with a solution.

本発明の高気体分離性素材(C)とは、酸素と窒素の分
離係数が2.5以上の重合体を指す。その具体例として
以下の重合体が挙げられる。例えば、ポリ(4メチルペ
ンテン−1)、ポリ(1,2−ブタジェン)、ポリビニ
ルトリメチルシラン、スチレンブタジェン共重合体など
のビニル重合体、エチルセルロース等のセルロース誘導
体、オルガノシリル基を有するポリアリーレンオキシド
、ポリアリーレンオキシド−オルガノシロキサン共重合
体、ポリアリーレンオキシド−オルガノシルアルキレン
共重合体、ポリターシャリ−ブチルアセチレン等の置換
アセチレンポリマーなとである。これらの重合体の中で
も、酸素透過率PO2が高く酸素/窒素分離係数も高い
という点で、ポリ(4メチルペンテン−1)、ポリビニ
ルトリメチルシラン、オルガノシリル基を有するポリア
リーレンオキシドが好ましい。この中でも薄膜形成性に
優れているという点で、ポリ(4メチルペンテン−1)
が最も好ましい。
The high gas separation material (C) of the present invention refers to a polymer having an oxygen and nitrogen separation coefficient of 2.5 or more. Specific examples include the following polymers. For example, vinyl polymers such as poly(4-methylpentene-1), poly(1,2-butadiene), polyvinyltrimethylsilane, and styrene-butadiene copolymers, cellulose derivatives such as ethylcellulose, and polyarylene oxides having organosilyl groups. , polyarylene oxide-organosiloxane copolymer, polyarylene oxide-organosyl alkylene copolymer, and substituted acetylene polymers such as polytertiary-butylacetylene. Among these polymers, poly(4-methylpentene-1), polyvinyltrimethylsilane, and polyarylene oxide having an organosilyl group are preferred because they have a high oxygen permeability PO2 and a high oxygen/nitrogen separation coefficient. Among these, poly(4-methylpentene-1) has excellent thin film forming properties.
is most preferred.

高気体分離性素材の良溶媒とは、上記の高気体分離性素
材を溶解し得る溶媒のことを指すが、多孔質支持膜に塗
布するため、多孔質構造を侵さないように多孔質支持膜
素材の非溶媒でおる必要がある。従って溶媒の選定は、
高気体分離性素材と多孔質支持膜素材の組み合せを考慮
する必要がある。
A good solvent for the high gas separation material refers to a solvent that can dissolve the above-mentioned high gas separation material, but since it is applied to a porous support membrane, it is necessary to It is necessary to use a non-solvent of the material. Therefore, the selection of solvent is
It is necessary to consider the combination of high gas separation material and porous support membrane material.

例えば、多孔質支持膜としてポリスルホン多孔質支持膜
を使う場合は、ポリ(4メチルペンテン−1)、ポリ(
1,2−ブタジェン)、ポリビニル1〜リメチルシラン
、スチレンブタジェン共重合体、ポリーtert−ブチ
ルアセチレンなどには、シクロヘキサンまたはシクロヘ
キセンが好ましい。エチルセルロースにはエタノールが
好ましい。オルガノシリル基を有するポリアリーレンオ
キシドにはシクロヘキサンでも良いが、この重合体は、
低表面張力の溶媒でおるトリクロロトリフルオロエタン
に直接溶解することができるので該溶媒が好ましい。
For example, when using a polysulfone porous support membrane as a porous support membrane, poly(4 methylpentene-1), poly(
1,2-butadiene), polyvinyl 1-lymethylsilane, styrene-butadiene copolymer, poly-tert-butylacetylene, etc., cyclohexane or cyclohexene is preferable. Ethanol is preferred for ethylcellulose. Cyclohexane may be used as the polyarylene oxide having an organosilyl group, but this polymer
Trichlorotrifluoroethane is a low surface tension solvent and is preferred because it can be directly dissolved in this solvent.

本発明において、低表面張力の溶媒は多孔質支持膜また
は高気体透過性重合体の表面張力より低い溶媒で、以下
の溶媒を挙げることができる。例えば、トリクロロトリ
フルオロエタン、トリクロロフルオロメタンなどの含ハ
ロゲン化低級アルキル化合物、インペンタン、ジメチル
エーテル、ジエチルエーテル、ペルフルオロヘキサン、
ペルフルオロペンタンなどである。
In the present invention, the low surface tension solvent is a solvent whose surface tension is lower than that of the porous support membrane or the high gas permeability polymer, and may include the following solvents. For example, halogenated lower alkyl compounds such as trichlorotrifluoroethane and trichlorofluoromethane, impentane, dimethyl ether, diethyl ether, perfluorohexane,
Perfluoropentane, etc.

上述した高気体分離性素材の溶液をこれらの低表面張力
の溶媒で希釈する際、低表面張力の溶媒は溶解性が悪い
ため、高気体分離性素材を析出させるものもあるので、
析出しないものを選定する必要がおる。すなわち均一溶
液とすることが重要である。例えば、ポリ(4メチルペ
ンテン−1)/シクロヘキサン溶液、ポリ(1,2−ブ
タジェン)/シクロヘキサン溶液、ポリビニルトリメチ
ルシラン/シクロヘキサン溶液、ポリターシャリ−ブチ
ルアセチレン/シクロヘキサン溶液などではトリクロロ
トリフルオロエタンが低表面張力の溶媒として好ましい
。スチレンブタジェン共重合体/シクロヘキサン溶液で
はトリクロロフルオロメタンまたはジエチルエーテルが
好ましい。エチルセルロース/エタノール溶液ではイソ
ペンタンが低表面張力の溶媒として好ましい。オルガノ
シリル基を有するポリアリーレンオキシドはトリクロロ
トリフルオロエタンに溶解できるので該溶媒単独で調製
することができる。
When diluting the solution of the above-mentioned high gas separation material with these low surface tension solvents, the low surface tension solvents have poor solubility and may cause the high gas separation material to precipitate.
It is necessary to select one that does not precipitate. That is, it is important to form a homogeneous solution. For example, trichlorotrifluoroethane has a low surface tension in poly(4-methylpentene-1)/cyclohexane solution, poly(1,2-butadiene)/cyclohexane solution, polyvinyltrimethylsilane/cyclohexane solution, polytertiary-butylacetylene/cyclohexane solution, etc. preferred as a solvent. For styrene-butadiene copolymer/cyclohexane solutions, trichlorofluoromethane or diethyl ether is preferred. Isopentane is the preferred low surface tension solvent for ethylcellulose/ethanol solutions. Since polyarylene oxide having an organosilyl group can be dissolved in trichlorotrifluoroethane, it can be prepared using this solvent alone.

これら溶液の調製方法を、ポリ(4メチルペンテン−1
)について例示すると、ポリ(4メチルペンテン−1)
を、先ずシクロヘキサンまたはシクロヘキセンあるいは
両者の混合溶媒に溶解させる。
The preparation method of these solutions was
) is exemplified by poly(4-methylpentene-1)
is first dissolved in cyclohexane, cyclohexene, or a mixed solvent of both.

溶液中のポリ(4メチルペンテン−1)の濃度は0゜0
5重潰%以上5.0重量%以下、より好ましくは0.1
重量%以上2.0重量%以下とするのがよい。濃度が0
.05重撮%に満たない場合には、トリフルオロトリク
ロロエタンで希釈した溶液を使用してもピンホールフリ
ーの薄膜が形成しにくいため好ましくない。一方、濃度
が5.0重量%を越える場合は、トリフルオロトリクロ
ロエタンで希釈した際、希釈液内でポリ(4メチルペン
テン−1)がすみやかに析出しだすので好ましくない。
The concentration of poly(4 methylpentene-1) in the solution is 0°0
5 weight% or more and 5.0% by weight or less, more preferably 0.1
It is preferable that the amount is 2.0% by weight or more and 2.0% by weight or less. concentration is 0
.. If it is less than 0.05%, it is not preferable because it is difficult to form a pinhole-free thin film even if a solution diluted with trifluorotrichloroethane is used. On the other hand, if the concentration exceeds 5.0% by weight, poly(4-methylpentene-1) will readily precipitate in the diluted solution when diluted with trifluorotrichloroethane, which is not preferable.

所定の溶媒に溶解されたポリ(4メチルペンテン−1)
の溶液は次いでトリフルオロトリクロロエタンで希釈さ
れる。ポリ(4メチルペンテン−1)自体はトリフルオ
ロトリクロロエタンには溶解せず、またトリフルオロト
リクロロエタンとシクロヘキサンまたはシクロヘキセン
等との混合溶媒にも溶解させることが困難である。
Poly(4 methylpentene-1) dissolved in a given solvent
The solution is then diluted with trifluorotrichloroethane. Poly(4-methylpentene-1) itself does not dissolve in trifluorotrichloroethane, and is also difficult to dissolve in a mixed solvent of trifluorotrichloroethane and cyclohexane or cyclohexene.

したがって、本発明においては、予めポリ(4メチルペ
ンテン−1)をシクロヘキサンまたはシクロヘキセンあ
るいは両者の混合溶媒に溶解せしめた後、得られた溶液
をトリクロロトリフルオロエタンで希釈することが重要
である。
Therefore, in the present invention, it is important to previously dissolve poly(4-methylpentene-1) in cyclohexane, cyclohexene, or a mixed solvent of both, and then dilute the resulting solution with trichlorotrifluoroethane.

シクロヘキサン等の1次溶媒に対するトリクロロトリフ
ルオロエタンの配合量は50重量%以上とするのが好ま
しい。トリクロロトリフルオロエタンの配合量が50重
量%未満で、シクロヘキサン等、1次溶媒の配合量が多
い場合には、ピンホールのない薄膜が形成しにくくなる
ため好ましくない。
The amount of trichlorotrifluoroethane added to the primary solvent such as cyclohexane is preferably 50% by weight or more. If the blending amount of trichlorotrifluoroethane is less than 50% by weight and the blending amount of a primary solvent such as cyclohexane is large, it is not preferable because it becomes difficult to form a pinhole-free thin film.

トリクロロトリフルオロエタンで希釈された塗液中のポ
リ(4メチルペンテン−1)の濃度は、0゜03重辺%
以上にするのが好ましい。ポリ(4メチルペンテン−1
)の濃度が0.03@量%に満だない場合は、薄膜が形
成されないため好ましくない。
The concentration of poly(4-methylpentene-1) in the coating solution diluted with trichlorotrifluoroethane is 0°03%
It is preferable to do the above. poly(4 methylpentene-1
) is less than 0.03% by weight, which is not preferable because a thin film will not be formed.

この様にして調製された溶液を、多孔質支持膜(△)上
または、複合膜(B)上に塗布するには、通常知られて
いるリバースコーター、スリットダイコーター、キスコ
ーター、グラビアコーターなどのコーターを使用するの
が、塗布厚みをコントロールでき、幅方向の塗布ムラが
少ないので好ましい。その中でも、塗液の粘度が低いコ
ーティングに適しているスリットダイコーター、キスコ
ーターが、塗布ムラの防止の点でより好ましい。
In order to apply the solution prepared in this way onto the porous support membrane (△) or the composite membrane (B), a commonly known reverse coater, slit die coater, kiss coater, gravure coater, etc. It is preferable to use a coater because the coating thickness can be controlled and coating unevenness in the width direction is reduced. Among these, slit die coaters and kiss coaters, which are suitable for coating with low viscosity coating liquids, are more preferable in terms of preventing uneven coating.

塗布のwet厚は、塗布ムラがなければ薄ければ薄いほ
ど好ましいが、現在市販されているコーターでは、数μ
が限界である。
The wet thickness of coating is preferably as thin as possible as long as there is no uneven coating, but with coaters currently available on the market, it is
is the limit.

〔実施例〕〔Example〕

次に実施例に基づいて本発明の実IM態様を説明する。 Next, an actual IM aspect of the present invention will be explained based on an example.

なお、本発明における特性の評価基準は次のとおりであ
る。
Note that the evaluation criteria for characteristics in the present invention are as follows.

(1)気体透過性、気体分離性 本発明の製造方法に従って作成した気体分離用複合膜を
隔てて、−次側の圧力を2 atm二次側の圧力を1 
atmにし、複合膜を透過してきた気体<V素または窒
素)透過速度を精密膜流量計SF−101(スタンダー
ド・テクノロジー社製)で測定した。
(1) Gas permeability and gas separation properties The pressure on the downstream side is 2 atm, and the pressure on the secondary side is 1
ATM, and the permeation rate of the gas that permeated through the composite membrane (V element or nitrogen) was measured using a precision membrane flowmeter SF-101 (manufactured by Standard Technology).

酸素透過速度(Q10と表示する。単位は浦!/Tr1
2・hr −atmである)を気体透過性能とし、酸素
透過速度と窒素透過速度(QN2と表示する。単位は一
/Tr12・hr −atmである)の比である分離係
数(αと表示する)を気体分離性能の評価基準とした。
Oxygen permeation rate (displayed as Q10.Unit is Ura!/Tr1
2.hr -atm) is the gas permeation performance, and the separation coefficient (expressed as α) is the ratio of the oxygen permeation rate to the nitrogen permeation rate (expressed as QN2, the unit is 1/Tr12.hr -atm). ) was used as the evaluation standard for gas separation performance.

実施例1 ポリ(4メチルペン−rン−1>  (TPX t4X
OO1,三井石油化学(株)製)をシクロヘキサンに溶
解し2゜0重量%に調製する。該溶液をトリクロロトリ
フルオロエタン(フレオンR−113.三井フロロケミ
カル(株)製〉で4倍に希釈し、0.5重量%の塗液を
調製する。ポリスルホン多孔質支持膜(ウルトラフィル
ター、UK−50,東洋濾紙(株)製)に該塗液をwe
t厚約100μで塗工し、乾燥温度100℃ですみやか
に乾燥する。得られた気体分離用複合膜の気体透過性能
および気体分離性能を表1に示す。
Example 1 Poly(4methylpen-1>(TPX t4X
OO1 (manufactured by Mitsui Petrochemical Co., Ltd.) was dissolved in cyclohexane to adjust the concentration to 2.0% by weight. The solution is diluted 4 times with trichlorotrifluoroethane (Freon R-113, manufactured by Mitsui Fluorochemical Co., Ltd.) to prepare a 0.5% by weight coating solution.Polysulfone porous support membrane (Ultrafilter, UK) -50, manufactured by Toyo Roshi Co., Ltd.).
Coat with a thickness of approximately 100 μm and dry promptly at a drying temperature of 100°C. Table 1 shows the gas permeation performance and gas separation performance of the obtained composite membrane for gas separation.

比較例1 ポリ(4メチルペンテン−1)をシクロヘキサンに溶解
し0.5重量%の塗液を調製する。実施例1と同様のポ
リスルホン多孔質支持膜に該塗液をwet厚約100μ
で塗工し、乾燥温度100℃ですみやかに乾燥する。得
られた複合膜の気体透過性能および気体分離性能を表1
に示す。
Comparative Example 1 Poly(4-methylpentene-1) is dissolved in cyclohexane to prepare a 0.5% by weight coating liquid. The coating liquid was applied to the same polysulfone porous support membrane as in Example 1 in a wet thickness of about 100 μm.
, and dry quickly at a drying temperature of 100°C. Table 1 shows the gas permeability and gas separation performance of the composite membrane obtained.
Shown below.

比較例1に比べ実施例1で得られた複合膜の分離係数は
明らかに高く、本発明の方法で得られる複合膜が気体透
過性能に優れていることがわかる。
The separation coefficient of the composite membrane obtained in Example 1 is clearly higher than that of Comparative Example 1, indicating that the composite membrane obtained by the method of the present invention has excellent gas permeation performance.

実施例2 シルフェニレン/ジメチルシロキサン共重合体(PSO
95,チッ素(株)製M、 W、 =30万)をシクロ
ヘキサンに溶解し、0.5重量%に調製する。該溶液を
実施例1と同様のポリスルホン多孔質支持膜にwet厚
100μで塗工し、乾燥温度100℃で乾燥し下地材を
作成する。ポリ(4メチルペンテン−1)の2.0tl
if1%シクロヘキサン溶液をトリクロロトリフルオロ
エタンで8倍に希釈し、0.25重量%の塗液を調製す
る。該塗液をあらかじめ作成しておいたシルフェニレン
/ジメチルシロキサン共重合体の複合膜にwet厚20
μで塗工し温度100℃で乾燥する。得られた複合膜の
気体透過性能および気体分離性能を表1に示す。
Example 2 Silphenylene/dimethylsiloxane copolymer (PSO
95, Chisuko Co., Ltd. M, W, = 300,000) was dissolved in cyclohexane to adjust the concentration to 0.5% by weight. The solution was applied to the same polysulfone porous support membrane as in Example 1 to a wet thickness of 100 μm, and dried at a drying temperature of 100° C. to prepare a base material. 2.0 tl of poly(4 methylpentene-1)
If 1% cyclohexane solution is diluted 8 times with trichlorotrifluoroethane to prepare a 0.25% by weight coating solution. The coating liquid was applied to a composite film of silphenylene/dimethylsiloxane copolymer prepared in advance to a wet thickness of 20 mm.
Coat with μ and dry at 100°C. Table 1 shows the gas permeability and gas separation performance of the composite membrane obtained.

比較例2 ポリ(4メチルペンテン−1)をシクロヘキセンに溶解
し0.25重量%塗液を調製する。実施例2と同様な条
件で作成したシルフェニレン/ジメチルシロキサン共重
合体の複合膜に該塗液をwet厚20μで塗工し、乾燥
温度100℃で10分間乾燥する。この様にして得られ
た複合膜の気体透過性能および気体分離性能を表1に示
す。
Comparative Example 2 Poly(4-methylpentene-1) is dissolved in cyclohexene to prepare a 0.25% by weight coating liquid. The coating solution was applied to a composite film of silphenylene/dimethylsiloxane copolymer prepared under the same conditions as in Example 2 to a wet thickness of 20 μm, and dried at a drying temperature of 100° C. for 10 minutes. Table 1 shows the gas permeability and gas separation performance of the composite membrane thus obtained.

実施例2で得られた複合膜は、比較例2に比べ明らかに
分離係数が高く、気体透過性能と気体分離性能がともに
すぐれていることがわかる。
It can be seen that the composite membrane obtained in Example 2 clearly has a higher separation coefficient than Comparative Example 2, and has excellent gas permeability and gas separation performance.

実施例3 両末端がシラノール基でおるポリジメチルシロキサン(
数平均分子量約5万)9.5重量部、エチルオルソシリ
ケート0.4ffi量部、スタナス2−エチルヘキソエ
ート0.1重量部をシクロヘキサンに溶解し、固形分0
.5重量%に調製する。該溶液を実施例1と同様のポリ
スルホン多孔質支持膜上にwet厚50μで塗布し10
0℃で乾燥してポリジメチルシロキサン複合膜を得る。
Example 3 Polydimethylsiloxane with silanol groups at both ends (
9.5 parts by weight (number average molecular weight approximately 50,000), 0.4 parts by weight of ethyl orthosilicate, and 0.1 parts by weight of Stanas 2-ethylhexoate were dissolved in cyclohexane to obtain a solid content of 0.
.. Adjust to 5% by weight. The solution was coated on the same polysulfone porous support membrane as in Example 1 to a wet thickness of 50 μm.
Dry at 0°C to obtain a polydimethylsiloxane composite membrane.

該複合膜に、実施例2と同様のポリ(4メチルペンテン
−1)/シクロヘキサン/トリフルオロトリクロロエタ
ンの0.25重量%塗液をwet厚20μで塗工し温度
100℃で乾燥して複合膜を作成した。得られた複合膜
の気体透過性能および気体分離性能を表1に示す。
A 0.25% by weight coating solution of poly(4-methylpentene-1)/cyclohexane/trifluorotrichloroethane similar to that in Example 2 was applied to the composite film at a wet thickness of 20μ, and dried at a temperature of 100°C to form a composite film. It was created. Table 1 shows the gas permeability and gas separation performance of the composite membrane obtained.

比較例3 ポリ(4メチルペンテン−1)を四塩化炭素に溶解し0
.25重量%溶液を調製した。実施例3と同様の条件で
作成したポリジメチルシロキサン複合膜に該塗液をwe
t厚20μで塗工して、乾燥温度100℃で10分間乾
燥して複合膜を得た。この複合膜の気体透過性能と気体
分離性能を表1に示す。
Comparative Example 3 Poly(4 methylpentene-1) was dissolved in carbon tetrachloride and 0
.. A 25% by weight solution was prepared. The coating liquid was applied to a polydimethylsiloxane composite film prepared under the same conditions as in Example 3.
It was coated to a thickness of 20 μm and dried at a drying temperature of 100° C. for 10 minutes to obtain a composite film. Table 1 shows the gas permeability and gas separation performance of this composite membrane.

実施例4 ポリビニルトリメチルシラン(M、W、=3万)をシク
ロヘキサンに溶解し1.0重量%溶液を調製した。該溶
液をトリクロロトリフルオロエタンで4倍に希釈し、も
0,25重量%の塗液を調製した。実施例3と同様の条
件で作成したポリジメチルシロキサン複合膜に該塗液を
wet厚20μで塗工し、温度100’Cで乾燥した。
Example 4 Polyvinyltrimethylsilane (M, W, = 30,000) was dissolved in cyclohexane to prepare a 1.0% by weight solution. The solution was diluted 4 times with trichlorotrifluoroethane to prepare a 0.25% by weight coating solution. The coating solution was applied to a polydimethylsiloxane composite film prepared under the same conditions as in Example 3 to a wet thickness of 20 μm, and dried at a temperature of 100°C.

得られた複合膜の気体透過性能および気体分離性能を表
1に示す。
Table 1 shows the gas permeability and gas separation performance of the composite membrane obtained.

比較例4 ポリビニル1〜リメチルシラン(M、W、=3万)をシ
クロヘキサンに溶解し、0.25’lff1%の溶液を
調製する。該溶液を実施例3と同様のポリジメチルシロ
キサン複合膜に塗工し100℃で乾燥して複合膜を得た
。得られた複合膜の気体透過性能と気体分離性能を表1
に示す。
Comparative Example 4 Polyvinyl 1-limethylsilane (M, W, = 30,000) is dissolved in cyclohexane to prepare a 0.25'lff1% solution. The solution was applied to the same polydimethylsiloxane composite membrane as in Example 3 and dried at 100°C to obtain a composite membrane. Table 1 shows the gas permeability and gas separation performance of the obtained composite membrane.
Shown below.

実施例5 スチレンブタジェン共重合体(スチレン/ブタジェン=
25/75モル比、M、W、=4万)をシクロヘキサン
に溶解し、0.5重ω%の溶液を調製する。該溶液をト
リクロロフルオロメタン(フレオン−11,三井フロロ
ケミカル(株)製)で2倍に希釈し、0.25重量%の
塗液を調製する。この塗液を実施例3と同様のポリジメ
チルシロキサン複合膜にwet厚30μで塗工し、15
0℃の熱風で乾燥し複合膜を得る。得られた複合膜の気
体透過性能と気体分離性能を表1に示す。
Example 5 Styrene-butadiene copolymer (styrene/butadiene=
(25/75 molar ratio, M, W, = 40,000) is dissolved in cyclohexane to prepare a 0.5 wt ω% solution. The solution is diluted twice with trichlorofluoromethane (Freon-11, manufactured by Mitsui Fluorochemical Co., Ltd.) to prepare a 0.25% by weight coating solution. This coating liquid was applied to the same polydimethylsiloxane composite film as in Example 3 at a wet thickness of 30 μm.
Dry with hot air at 0°C to obtain a composite membrane. Table 1 shows the gas permeability and gas separation performance of the composite membrane obtained.

比較例5 実施例5と同様のスチレンブタジェン共重合体をシクロ
ヘキサンに溶解し、0.25虫量%塗液を調製する。こ
の塗液を実施例3と同様のポリジメチルシロキサン複合
膜にwet厚30μで塗工し。
Comparative Example 5 The same styrene-butadiene copolymer as in Example 5 was dissolved in cyclohexane to prepare a 0.25% coating solution. This coating liquid was applied to the same polydimethylsiloxane composite film as in Example 3 to a wet thickness of 30 μm.

150℃の熱風で乾燥し複合膜を得る。得られた複合膜
の気体透過性能と気体分離性能を表1に示す。
Dry with hot air at 150°C to obtain a composite membrane. Table 1 shows the gas permeability and gas separation performance of the composite membrane obtained.

上記から明らかなように本発明の気体分離用複合膜は、
気体透過性、気体分離性がともに優れていることがわか
る。
As is clear from the above, the composite membrane for gas separation of the present invention is
It can be seen that both gas permeability and gas separation properties are excellent.

表   1 *1 酸素透過速度(m’/112− hr −atm
 )*2 窒素透過速度(m’/m2・hr −atm
 )*3 分離係数 〔発明の効果〕 本発明の気体分離用複合膜の製造方法は、溶液コーティ
ング法のもっている膜の広幅化や連続製造の有利な点を
生かし、薄くかつ均一に膜を形成することができるので
、酸素透過性能および酸素/窒素の分離性能のともに高
い気体分離用複合膜を得ることができた。もちろんピン
ホールなどの欠点もなく、工業的にも効率性がよく、優
れた方法とすることができた。
Table 1 *1 Oxygen permeation rate (m'/112-hr-atm
)*2 Nitrogen permeation rate (m'/m2・hr -atm
)*3 Separation coefficient [Effect of the invention] The method for producing a composite membrane for gas separation of the present invention takes advantage of the wide membrane width and continuous production of the solution coating method to form a thin and uniform membrane. As a result, a composite membrane for gas separation with high oxygen permeability and oxygen/nitrogen separation performance could be obtained. Of course, there were no defects such as pinholes, and the method was industrially efficient and excellent.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)多孔質支持膜(A)上、または該多孔質支持膜上
に高気体透過性重合体の薄膜層を設けた複合膜(B)上
に、高気体分離性素材の薄膜層(C)を形成させて気体
分離用複合膜を製造するに際して、前記薄膜層(B)又
は(C)の少なくとも一方の膜素材を予め良溶媒に溶解
せしめた後、得られた溶液を低表面張力の溶媒で希釈せ
しめて均一溶液とし、次いで得られた希釈液を多孔質支
持膜(A)上または複合膜(B)上に塗布することを特
徴とする気体分離用複合膜の製造方法。
(1) On a porous support membrane (A) or on a composite membrane (B) in which a thin layer of a highly gas permeable polymer is provided on the porous support membrane, ) to form a composite membrane for gas separation, at least one membrane material of the thin film layer (B) or (C) is dissolved in a good solvent in advance, and then the resulting solution is dissolved in a material with a low surface tension. A method for producing a composite membrane for gas separation, which comprises diluting with a solvent to obtain a homogeneous solution, and then applying the resulting diluted solution onto a porous support membrane (A) or a composite membrane (B).
(2)薄膜層(B)又は(C)の膜素材の良溶媒が、シ
クロヘキサン、シクロヘキセン、エタノール、トリクロ
ロトリフルオロエタンから選ばれる一種以上の溶媒であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の気
体分離用複合膜の製造方法。
(2) The good solvent for the membrane material of the thin film layer (B) or (C) is one or more solvents selected from cyclohexane, cyclohexene, ethanol, and trichlorotrifluoroethane ( 1) A method for producing a composite membrane for gas separation as described in section 1).
(3)低表面張力の希釈溶媒が、トリクロロトリフルオ
ロエタン、トリクロロフルオロメタン、イソペンタン、
ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ペルフルオロヘ
キサン、ペルフルオロペンタン、含ハロゲン化低級アル
キル化合物から選ばれる一種以上の溶媒であることを特
徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の気体分離用複
合膜の製造方法。
(3) The dilution solvent with low surface tension is trichlorotrifluoroethane, trichlorofluoromethane, isopentane,
The method for producing a composite membrane for gas separation according to claim (1), characterized in that the solvent is one or more types selected from dimethyl ether, diethyl ether, perfluorohexane, perfluoropentane, and halogenated lower alkyl compounds. .
(4)多孔質支持膜(A)が、ポリスルホン多孔質支持
膜、エチルセルロース多孔質支持膜、ポリエーテルまた
はスルホン多孔質支持膜から選ばれることを特徴とする
特許請求の範囲第(1)項記載の気体分離用複合膜の製
造方法。
(4) The porous support membrane (A) is selected from a polysulfone porous support membrane, an ethylcellulose porous support membrane, a polyether or a sulfone porous support membrane. A method for manufacturing a composite membrane for gas separation.
(5)高気体透過性重合体の薄膜層を設けた複合膜(B
)が、酸素透過率PO_2(cc(STP)・cm/c
m^2・sec・cmHg)が1×10^−^8以上の
重合体であることを特徴とする特許請求の範囲第(1)
項記載の気体分離用複合膜の製造方法。
(5) Composite membrane with a thin layer of highly gas permeable polymer (B
) is the oxygen permeability PO_2 (cc (STP) cm/c
Claim (1) characterized in that it is a polymer with a m^2・sec・cmHg) of 1×10^-^8 or more.
A method for producing a composite membrane for gas separation as described in Section 1.
(6)高気体透過性重合体の薄膜層を設けた複合膜(B
)が、ポリジメチルシロキサン、ポリジメチルシロキサ
ン/ポリシルフェニレン共重合体、ポリジメチルシロキ
サン/ポリカーボネトー共重合体、ポリジメチルシロキ
サン/ポリスチレン共重合体)、ポリトリメチルシリル
プロピンから選ばれることを特徴とする特許請求の範囲
第(5)項記載の気体分離用複合膜の製造方法。
(6) Composite membrane with a thin layer of highly gas permeable polymer (B
) is selected from polydimethylsiloxane, polydimethylsiloxane/polysilphenylene copolymer, polydimethylsiloxane/polycarbonate copolymer, polydimethylsiloxane/polystyrene copolymer), and polytrimethylsilylpropyne. A method for producing a composite membrane for gas separation according to claim (5).
(7)高気体分離性素材の薄膜層(C)が、酸素と窒素
の分離係数が2.5以上の重合体であることを特徴とす
る特許請求の範囲第(1)項記載の気体分離用複合膜の
製造方法。
(7) Gas separation according to claim (1), wherein the thin film layer (C) of the highly gas-separating material is a polymer having a separation coefficient of oxygen and nitrogen of 2.5 or more. Method for manufacturing composite membrane for use.
(8)高気体分離性素材の薄膜層(C)が、ポリ(4メ
チルペンテン−1)、ポリビニルトリメチルシラン、オ
ルガノシリル基を有するポリアリーレンオキシド、ポリ
(アリーレンレンオキサイド−オルガノシロキサン)共
重合体から選ばれることを特徴とする特許請求の範囲第
(8)項記載の気体分離用複合膜の製造方法。
(8) The thin film layer (C) of the highly gas-separating material is made of poly(4-methylpentene-1), polyvinyltrimethylsilane, polyarylene oxide having an organosilyl group, and poly(arylene oxide-organosiloxane) copolymer. A method for producing a composite membrane for gas separation according to claim (8), characterized in that the membrane is selected from the following.
JP7618186A 1985-04-18 1986-04-02 Method for producing composite membrane for gas separation Expired - Lifetime JPH0779955B2 (en)

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JP8321585 1985-04-18
JP60-83215 1985-04-18

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4919694A (en) * 1987-12-28 1990-04-24 Idemitsu Kosan Company Limited Selective gas permeation membranes and method of manufacturing them
JP2019209274A (en) * 2018-06-06 2019-12-12 東芝ライフスタイル株式会社 Method for producing oxygen enrichment membrane

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