JPS6252613B2 - - Google Patents

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JPS6252613B2
JPS6252613B2 JP56135856A JP13585681A JPS6252613B2 JP S6252613 B2 JPS6252613 B2 JP S6252613B2 JP 56135856 A JP56135856 A JP 56135856A JP 13585681 A JP13585681 A JP 13585681A JP S6252613 B2 JPS6252613 B2 JP S6252613B2
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JP
Japan
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formula
membrane
solvent
group
polymer
Prior art date
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Expired
Application number
JP56135856A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5837024A (en
Inventor
Masao Abe
Masatoshi Maeda
Takashi Ichinose
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Nitto Denko Corp
Original Assignee
Nitto Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Nitto Electric Industrial Co Ltd filed Critical Nitto Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP13585681A priority Critical patent/JPS5837024A/en
Publication of JPS5837024A publication Critical patent/JPS5837024A/en
Publication of JPS6252613B2 publication Critical patent/JPS6252613B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明はポリキナゾロン系重合体よりなる気体
分離用複合膜に関する。 近年、省資源、省エネルギーの観点から有機重
合体膜による気体分離、特に空気の酸素富化が注
目されているが、従来知られている酸素富化用膜
は酸素の透過速度が小さすぎ、或いは窒素に対す
る酸素の透過係数比が小さいため、工業的な規模
で酸素富化を行なうには適しない。例えばポリジ
メチルシロキサンは酸素の透過係数が10-8cm3
(STP)・cm/cm2・sec・cmHg台であつて、従来知
られている重合膜のなかでは最大であるが、窒素
に対する透過係数比が精々2程度であつて、酸素
の選択透過性又は分離性に劣り、高濃度の酸素を
得ようとすれば多段の膜処理を要することとな
り、装置、費用のいずれの点からも実用的でな
い。また、この膜は機械的強度が小さく、比較的
厚い膜を用いる必要があり、従つて、透過係数は
大きくとも、透過速度を大きくすることができな
い。 このため特公昭47−51715号公報にはポリビニ
ルトリメチルシランからなる酸素富化膜が提案さ
れており、酸素の窒素に対する透過係数比はポリ
ジメチルシロキサンの約2倍に改善されている
が、耐薬品性に劣り、空気中の汚染物質、ポンプ
類からの油等により劣化しやすい欠点がある。 また、近年、酸素富化膜に加えて、所謂C1
学の展開に伴い、合成ガスからの気体分離膜が必
要とされるに至つており、特にこのような気体分
離膜は100〜200℃での高い温度下で用いられるの
で、極めて高い耐熱性が要求される。 本発明者らは上記に鑑みて鋭意研究した結果、
ポリキナゾロン系重合体よりなる膜が気体の選択
透過性、透過速度、耐薬品性、耐熱性、加工性、
機械的強度にすぐれていることを見出したが、気
体分離プロセスの経済性を高めるためには、気体
の透過速度を一段と大きくする必要がある。この
目的のために、希薄な重合体溶液を水面上に均一
に分散させて超薄膜を形成し、この超薄膜を多孔
性基材に貼り合せる方法が提案されている(特開
昭51−89564号)。しかし、この方法は水面上で超
薄膜を取扱うために高度な技術が要求され、ま
た、煩雑であると共に、超薄膜に欠陥が生じやす
い。更に、超薄膜と多孔性基材との密着貼り合せ
が困難であり、実用的には耐圧縮性、耐応力性等
が十分ではない。 一方、水処理用分離膜の分野では、多孔性基材
に直接薄膜を形成する方法は既によく知られてい
るが、薄くし得る厚みに限界があり、数μ程度の
超薄膜を形成することは困難である。 本発明者らは、二種以上の気体の透過速度を実
質的に異ならしめるポリキナゾロン系重合体の超
薄膜を得るべく鋭意研究した結果、多孔性基材上
に実質的に超薄膜に等しい厚みの緻密層とこれを
一体的に支持する多孔質層からなる異方性構造の
薄膜を形成することに成功し、本発明に到達した
ものである。 本発明の気体分離用複合膜は、一般式 (但し、R1は4価の有機基、R2はそれぞれ独立に
アルキル基又は芳香族基、R3は(p+2)価の
有機基、Zは−COOH、−SO3H又はこれらの金
属塩を示し、pは単位ごとに独立に0又は1〜4
の整数を示す。) で表わされるビスキナゾロン単位を繰返し単位と
して有するポリキナゾロン系重合体よりなる薄膜
が多孔性基材上に形成され、上記薄膜が表面の緻
密な超薄膜とこれを一体的に支持する多孔質層と
から構成されていることを特徴とし、かかる気体
分離用複合膜は、本発明に従つて、一般式 (但し、R1は4価の有機基、R2はそれぞれ独立に
アルキル基又は芳香族基、R3は(p+2)価の
有機基、Zは−COOH、−SO3H又はこれらの金
属塩を示し、pは単位ごとに独立に0又は1〜4
の整数を示す。) で表わされるビスキナゾロン単位を繰返し単位と
して有するポリキナゾロン系重合体と、得られる
膜に異方性構造を与えるための添加剤とを含有す
る製膜液を多孔性支持基材に塗布した後、この製
膜液の塗布層の表面に遠赤外線を照射して実質的
に塗布層の表面層のみから製膜液の溶剤を蒸発さ
せ、次に水を主体とする凝固溶剤に接触させるこ
とにより製造される。 上記一般式()で表わさるポリキナゾロン系
重合体において、R1は4価の芳香族であり、好
ましくは
The present invention relates to a composite membrane for gas separation made of a polyquinazolone polymer. In recent years, gas separation using organic polymer membranes, especially oxygen enrichment of air, has been attracting attention from the viewpoint of resource and energy conservation.However, conventional oxygen enrichment membranes have an oxygen permeation rate that is too low or Since the permeability coefficient ratio of oxygen to nitrogen is small, it is not suitable for oxygen enrichment on an industrial scale. For example, polydimethylsiloxane has an oxygen permeability coefficient of 10 -8 cm 3
(STP)・cm/cm 2・sec・cmHg, which is the highest among conventionally known polymer membranes, but the permeability coefficient ratio for nitrogen is at most about 2, and the selective permselectivity for oxygen is Alternatively, the separation performance is poor, and if a high concentration of oxygen is to be obtained, multistage membrane treatment is required, which is impractical in terms of both equipment and cost. Furthermore, this membrane has low mechanical strength and requires the use of a relatively thick membrane. Therefore, even if the permeation coefficient is large, the permeation rate cannot be increased. For this reason, Japanese Patent Publication No. 47-51715 proposed an oxygen-enriched membrane made of polyvinyltrimethylsilane, which improved the permeability coefficient ratio of oxygen to nitrogen to about twice that of polydimethylsiloxane, but was chemically resistant. It has the disadvantage of being easily degraded by pollutants in the air, oil from pumps, etc. Additionally, in recent years, in addition to oxygen enrichment membranes, with the development of so-called C1 chemistry, gas separation membranes from synthesis gas have become necessary. Because it is used at high temperatures, extremely high heat resistance is required. As a result of intensive research in view of the above, the present inventors found that
Membranes made of polyquinazolone polymers have excellent gas permselectivity, permeation rate, chemical resistance, heat resistance, processability,
Although it has been found that it has excellent mechanical strength, it is necessary to further increase the gas permeation rate in order to improve the economic efficiency of the gas separation process. For this purpose, a method has been proposed in which a dilute polymer solution is uniformly dispersed on the water surface to form an ultra-thin film, and this ultra-thin film is bonded to a porous substrate (Japanese Patent Laid-Open No. 51-89564 issue). However, this method requires advanced techniques to handle the ultra-thin film on the water surface, is complicated, and is likely to cause defects in the ultra-thin film. Furthermore, it is difficult to closely bond the ultra-thin film and the porous substrate, and the compression resistance, stress resistance, etc. are insufficient for practical use. On the other hand, in the field of separation membranes for water treatment, the method of directly forming a thin film on a porous substrate is already well known, but there is a limit to the thickness that can be made, and it is difficult to form an ultra-thin film of several microns. It is difficult. The present inventors conducted extensive research to obtain an ultra-thin film of polyquinazolone polymer that allows two or more gases to have substantially different permeation rates. The present invention was achieved by successfully forming a thin film with an anisotropic structure consisting of a dense layer and a porous layer that integrally supports the dense layer. The composite membrane for gas separation of the present invention has the general formula (However, R 1 is a tetravalent organic group, R 2 is each independently an alkyl group or aromatic group, R 3 is a (p+2) valent organic group, Z is -COOH, -SO 3 H, or a metal salt thereof and p is 0 or 1 to 4 independently for each unit.
indicates an integer. ) A thin film made of a polyquinazolone polymer having the bisquinazolone unit represented by () as a repeating unit is formed on a porous substrate, and the thin film consists of a dense ultra-thin film on the surface and a porous layer that integrally supports it. According to the present invention, such a composite membrane for gas separation is characterized by having the following general formula: (However, R 1 is a tetravalent organic group, R 2 is each independently an alkyl group or aromatic group, R 3 is a (p+2) valent organic group, Z is -COOH, -SO 3 H, or a metal salt thereof and p is 0 or 1 to 4 independently for each unit.
indicates an integer. ) A film-forming solution containing a polyquinazolone polymer having a bisquinazolone unit as a repeating unit represented by It is manufactured by irradiating the surface of the coating layer of the film-forming solution with far infrared rays to evaporate the solvent of the film-forming solution from substantially only the surface layer of the coating layer, and then contacting it with a coagulating solvent mainly composed of water. Ru. In the polyquinazolone polymer represented by the above general formula (), R 1 is a tetravalent aromatic group, preferably

【式】【formula】

【式】又は[Formula] or

【式】 である。Xは2価の二つの芳香族基を結合して4
価の芳香族基を形成する有機結合基であつて、具
体例として、−CH2−、−C(CH32−、−CO−、
−SO2−、−O−、−S−、−NH−、−COO−、−
CONH−、等を挙げることができる。 R2はアルキル基又は芳香族基であり、好まし
くは炭素数1〜4のアルキル基、特に好ましくは
メチル基、又はフエニル基である。上記繰返し単
位中に二つのR3が結合されているが、必らずし
も両方共同じである必要はない。 次に、R3は2価の有機基、詳しくは芳香族、
脂肪族若しくは脂環族の2価の有機基、又はこれ
らの基が有機結合基Yにて結合されている2価の
有機基である。ここに結合基Yの具体例としては −CH2−、−C(CH32−、−CO−、−SO2−、−O
−、−NH−、−S−、−CONH−、−COO−、
[Formula] is. X combines two divalent aromatic groups to form 4
An organic bonding group that forms a valent aromatic group, and specific examples include -CH 2 -, -C(CH 3 ) 2 -, -CO-,
-SO 2 -, -O-, -S-, -NH-, -COO-, -
CONH-, etc. can be mentioned. R 2 is an alkyl group or an aromatic group, preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, particularly preferably a methyl group or a phenyl group. Although two R3s are bonded in the above repeating unit, they do not necessarily have to be the same. Next, R 3 is a divalent organic group, specifically an aromatic group,
It is an aliphatic or alicyclic divalent organic group, or a divalent organic group in which these groups are bonded via an organic bonding group Y. Specific examples of the bonding group Y include -CH 2 -, -C(CH 3 ) 2 -, -CO-, -SO 2 -, -O
-, -NH-, -S-, -CONH-, -COO-,

【式】【formula】

【式】 (但し、R4及びR5はそれぞれ独立に炭素数1〜10
のアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基
又はフエニル基を示す。) 等を挙げることができる。 R3は好ましくは芳香族基であり、p=0であ
る場合、即ち、繰返し単位が (但し、R1、R2及びR3で前記と同じである。) である場合、好ましい具体例として
[Formula] (However, R 4 and R 5 each independently have 1 to 10 carbon atoms.
represents an alkyl group, a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms, or a phenyl group. ) etc. R 3 is preferably an aromatic group and when p=0, i.e. the repeating unit is (However, R 1 , R 2 and R 3 are the same as above.) In the case where

【式】【formula】 【式】【formula】

【式】 (但し、Yは前記と同じである。) 等を挙げることができる。 従つて、単位(a)の好ましい具体例として を挙げることができる。 単位(a)を繰返し単位とするポリキナゾロ
ン系重合体は、一般式 (但し、R1及びR2は前記と同じである。) で表わされるビスオキサジノンと、このビスオキ
サジノン1モルに対して0.95〜1.08モル、好まし
くはほぼ1モルの一般式 H2N−R3−NH2 () (但し、R3は前記と同じである。) で表わされるジアミンとを、有機溶剤中、加熱下
に反応させることにより得られる。 上記一般式()で表わされるビスオキサジノ
ンにおいてR1及びR2は前記したとおりであり、
本発明において好ましく用いられるビスオキサジ
ノンの具体例として、 等を挙げることができる。 また、上記一般式()で表わされるジアミン
におけるR3は前記と同じであり、ジアミンの具
体例としてm−フエニレンジアミン、p−フエニ
レンジアミン、4・4′−ジアミノジフエニルメタ
ン、4・4′−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、4・4′−ジア
ミノジフエニルスルフイド、4・4′−ジアミノジ
フエニルスルホン、p−ビス(4−アミノフエノ
キシ)ベンゼン、m−ビス(4−アミノフエノキ
シ)ベンゼン、N・N′−ピペラジン−ビス(p
−アミノ安息香酸アミド)、m−キシリレンジア
ミン、p−キシリレンジアミン、ビス(4−アミ
ノシクロヘキシル)メタン、ヘキサメチレンジア
ミン、ヘポタメチレンジアミン、オクタメチレン
ジアミン、1・4−ジアミノシクロヘキサン、ビ
ス(4−アミノフエニル)ジエチルシラン、ビス
(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサ
ン等を挙げることができ、これらは単独で又は混
合物として用いられる。 前記ビスオキサジノンの製造方法は、例えば、
J.Polymer Sci.、60、S59(1962)や工業化学雑
73、1239(1970)等に記載されているように、
既に知られており、通常は、一般式 (但し、R1は前記と同じである。) で表わされる芳香族ジアミノジカルボン酸と、一
般式 (但し、R2は前記と同じ。) で表わされる脂肪族カルボン酸無水物、又は一般
式 R2−COCl (但し、R2は前記と同じ。) で表わされる芳香族カルボン酸塩化物と反応させ
て得られる。 通常、上記芳香族ジアミノジカルボン酸として
は、4・6−ジアミノイソフタル酸、2・5−ジ
アミノテレフタル酸、2・3−ジアミノテレフタ
ル酸、一般式 (但し、Yは前記と同じである。) で表わされるジアミノジカルボン酸等が、酸無水
物としては無水酢酸等が、また、酸塩化物として
は塩化ベンゾイル等が用いられる。 ビスオキサジノンとジアミン()との縮合反
応は溶剤中、加熱することにより行なわれる。溶
剤としては、ビスオキサジノンとジアミンとを溶
解し得ると共に、これらに対して不活性であり、
且つ、好ましくは、生成するポリキナゾロン系重
合体をも溶解し得、更に、反応系を酸性環境に保
つものが用いられる。好ましい溶剤の具体例とし
てはp−クレゾール、m−クレゾール等のクレゾ
ール、p−クロルフエノール、o−クロルフエノ
ール等のクロルフエノール、ポリリン酸、硫酸等
であり、これらは単独で、又は混合して用いられ
る。必要ならば、これらの溶剤とベンゼン、トル
エン、キシレン、クロルベンゼン、ナフサ等の非
極性炭化水素溶剤との混合溶剤も用いられる。 原料に対する溶剤の使用量は特に制限されない
が、通常、ビスオキサジノンとジアミンとの合計
量100重量部当り、60〜900重量部である。ビスオ
キサジノンとジアミンとの反応温度及び反応時間
は、用いるこれら原料の種類や溶剤の種類によつ
ても異なるが、通常は100〜300℃の温度で5〜50
時間反応させる。 次に、pが1〜4の整数である場合のR3、Z
及びpの好ましい具体例として
[Formula] (However, Y is the same as above.) etc. can be mentioned. Therefore, as a preferred specific example of unit (a), can be mentioned. A polyquinazolone polymer having unit (a) as a repeating unit has the general formula (However, R 1 and R 2 are the same as above.) Bisoxazinone represented by the general formula H 2 N-R 3 -NH in an amount of 0.95 to 1.08 mol, preferably approximately 1 mol per mol of this bisoxazinone. 2 () (However, R 3 is the same as above.) It is obtained by reacting a diamine represented by the following in an organic solvent under heating. In the bisoxazinone represented by the above general formula (), R 1 and R 2 are as described above,
Specific examples of bisoxazinone preferably used in the present invention include: etc. can be mentioned. In addition, R 3 in the diamine represented by the above general formula () is the same as above, and specific examples of the diamine are m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4. 4'-diaminodiphenyl ether, 3.
4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenyl sulfide, 4,4'-diaminodiphenyl sulfone, p-bis(4-aminophenoxy)benzene, m-bis(4-aminophenoxy)benzene, N・N′-piperazine-bis(p
-aminobenzoic acid amide), m-xylylene diamine, p-xylylene diamine, bis(4-aminocyclohexyl)methane, hexamethylene diamine, hepotamethylene diamine, octamethylene diamine, 1,4-diaminocyclohexane, bis( Examples include 4-aminophenyl)diethylsilane, bis(3-aminopropyl)tetramethyldisiloxane, and the like, which may be used alone or as a mixture. The method for producing bisoxazinone includes, for example,
As described in J. Polymer Sci., 60 , S59 (1962), Industrial Chemistry Journal 73 , 1239 (1970), etc.
Already known and usually the general formula (However, R 1 is the same as above.) An aromatic diaminodicarboxylic acid represented by the general formula (However, R 2 is the same as above.) or an aromatic carboxylic acid chloride represented by the general formula R 2 -COCl (However, R 2 is the same as above.) You can get it. Usually, the above-mentioned aromatic diaminodicarboxylic acids include 4,6-diaminoisophthalic acid, 2,5-diaminoterephthalic acid, 2,3-diaminoterephthalic acid, general formula (However, Y is the same as above.) Diaminodicarboxylic acids represented by the following are used, acetic anhydride and the like are used as acid anhydrides, and benzoyl chloride and the like are used as acid chlorides. The condensation reaction between bisoxazinone and diamine (2) is carried out in a solvent by heating. As a solvent, it is capable of dissolving bisoxazinone and diamine, and is inert to them.
Preferably, one is used that can also dissolve the produced polyquinazolone polymer and further maintains the reaction system in an acidic environment. Specific examples of preferred solvents include cresols such as p-cresol and m-cresol, chlorophenols such as p-chlorophenol and o-chlorophenol, polyphosphoric acid, and sulfuric acid, which may be used alone or in combination. It will be done. If necessary, a mixed solvent of these solvents and a nonpolar hydrocarbon solvent such as benzene, toluene, xylene, chlorobenzene, or naphtha may also be used. The amount of solvent used for the raw materials is not particularly limited, but is usually 60 to 900 parts by weight per 100 parts by weight of the total amount of bisoxazinone and diamine. The reaction temperature and reaction time between bisoxazinone and diamine vary depending on the types of these raw materials and the type of solvent used, but are usually 5 to 50 minutes at a temperature of 100 to 300°C.
Allow time to react. Next, R 3 and Z when p is an integer from 1 to 4
As a preferred example of and p

【式】【formula】

【式】【formula】

【式】 等を挙げることができる。 前記単位(a)と次の一般式で表わされる単
位(b) (但し、R1、R2、R3及びZは前記と同じである
が、pは1〜4の整数を示す。) とを併せ有するポリキナゾロン系重合体は、ジア
ミン()の一部を親水基Zを有するジアミンに
置換することにより、同様に得られる。即ち、前
記一般式()で表わされるビスオキサジノン
と、一般式()で表わされるジアミンと、一般
(但し、R3は前記と同じであり、Pは1〜4の整
数を示す。) で表わされるジアミン()とを、前記ビスオキ
サジノン1モルに対するこれらジアミンの合計量
のモル比を0.95〜1.08、好ましくはほぼ1の条件
下に、前記有機溶剤中、加熱下に反応させる。反
応条件は同じでよい。 上記一般式()で表わされる芳香族ジアミン
の具体例としては、3・5−ジアミノ安息香酸、
4・4′−ジアミノジフエニルメタン−3・3′−ジ
カルボン酸、3・5−ジアミノベンゼンスルホン
酸、3・3′−ベンジジンカルボン酸、N・N′−ビ
ス(p−アミノベンゾイル)−3・5−ジアミノ
安息香酸、イソフタル−3−アミノ−5−カルボ
キシアニリド、3・3′−ベンジジンスルホン酸、
4・4′−ジアミノジフエニルメタン−3・3′−ジ
スルホン酸等を挙げることができる。 また、有利には、本発明において用いるポリキ
ナゾロン系重合体は、本発明者らが既に明らかに
したように(特願昭55−86794号)、ビスオキサジ
ノンと前記ジアミン成分()及び必要に応じて
()とを好ましくはルイス酸触媒と含リン脱水
剤を使用し、非プロトン性極性有機溶剤中で加熱
して反応させることによつて得られる。非プロト
ン性極性有機溶剤としては、例えばN−メチル−
2−ピロリドン、ジメチルアセトアミド、ジメチ
ルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等が用い
られる。溶剤の使用量は特に制限されないが、ビ
スオキサジノンとジアミン成分の合計量が10〜50
重量%、好ましくは20〜30重量%となるように用
いられる。 ルイス酸触媒としては無水塩化第一スズ、無水
塩化第二銅、無水塩化コバルト、無水塩化第二
鉄、無水塩化ニツケル等の金属ハロゲン化物、特
に塩化物が好適に用いられる。触媒の使用量はビ
スオキサジノン又はジアミン1モルについて
0.002〜0.2モル、好ましくは0.01〜0.1モルであ
る。触媒量が余りに多いときはゲル化が起こるの
で好ましくない。含リン脱水剤としては五酸化リ
ン、リン酸、メタリン酸、亜リン酸、次リン酸、
次亜リン酸、ピロリン酸、ポリリン酸等が挙げら
れるが、好ましくは五酸化リンが用いられる。脱
水剤の使用量はビスオキサジノン1モルについ
て、0.001〜0.4モル、好ましくは0.01〜0.2モルで
ある。脱水剤はゲル化を有効に防止する。 尚、酸性基を有するジアミンはそれ自身がビス
オキサジノンとジアミンとの重合反応において触
媒作用を有する。従つて、ジアミン成分の少なく
とも一部が酸性基を有するときには、特にルイス
酸触媒を用いなくとも、高分子量ポリキナゾロン
系重合体を得ることができる。 重合反応は、好ましくは溶剤にベンゼン、キシ
レン、トルエン等の水と共沸し得る炭化水素溶剤
を加え、重合により生成する反応水を共沸によつ
て系外に除去しながら、行なわせる。重合反応の
温度は150〜200℃、時間は数時間乃至数十時間で
あり、普通、100時間以内で十分である。 本発明がおいて、単位()を繰返し単位とす
るポリキナゾロン系重合体はいずれも極限粘度が
0.30〜1.50、好ましくは0.4〜1.0の範囲にあるの
がよい。極限粘度が小さすぎると、気体分離膜と
したときに自己支持性に劣り、機械的強度が十分
でないからであり、一方、極限粘度が大きすぎる
と、均一なドープ(製膜液)が得難く、製膜が容
易でないからである。本発明においては、単位
(b)は全単位の0〜70モル%を占めてよい。
単位(b)が余りに多くなると、得られ気体分
離が実用的強度に劣るようになるので好ましくな
い。 単位()からなるポリキナゾロン系重合体
は、重合反応溶剤として例示したような有機溶剤
を除いてほとんどの有機溶剤に不溶性であつて、
極めてすぐれた耐薬品性を有している。更に、こ
の重合体は450℃まで加熱しても重量減少がみら
れず、極めてすぐれた耐熱性を有している。 本発明による気体分離膜は、ポリキナゾロン系
重合体を溶剤に溶解した製膜液(以下、ドープと
いう。)を多孔性支持基材に塗流し、好ましくは
100℃以下の温度で数分間加熱した後、ドープ塗
布層の表面層に遠赤外線を照射して実質的にドー
プ塗布層の表面層のみから溶剤を蒸発させ、次い
で水又は水を主成分とする凝固溶剤に接触させる
ことによつて得られる。 ドープにおけるポリキナゾロン系重合体の濃度
は5〜30重量%、好ましくは7〜20重量%であ
り、一般に希薄溶液が好ましい。 本発明においては、多孔性基材上に形成される
ポリキナゾロン膜が異方性構造を有するように、
ドープ溶剤及び水に溶解し得る添加剤をドープに
含有させることが必要である。かかる添加剤は一
般に膨潤剤とも呼ばれており、好ましくは無機塩
が用いられ、通常、アルカリ金属及びアルカリ土
類金属、好ましくはリチウム、ナトリウム、カリ
ウム及びマグネシウムのハロゲン化物、特に塩化
物及び臭化物、硝酸塩、硫酸塩、過塩素酸塩及び
これらの混合物等を例示でき、好ましくは硝酸リ
チウム、硝酸カリウム、塩化リチウム、塩化カリ
ウム、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、硫酸カ
ルシウム、臭化リチウム、臭化カリウム等が用い
られるが、これらに限定されるものではない。 上記のような無機添加剤は、添加剤の種類やド
ープ中の重合体濃度にもよるが、通常、ポリキナ
ゾロン系重合体100重量部当り5〜200重量部、好
ましくは10〜120重量部用いられる。添加剤の使
用量が多すぎるときは、ドープの均一性を阻害す
る傾向があり、均一な透過膜が得難くなるので好
ましくない。 気体の透過速度を大きくするためには膜厚は薄
い程好ましいが、一方、機械的強度の点からは厚
い方が好ましく、これらの観点から膜厚は3〜30
μが望ましく、ドープの塗布厚はかかる厚さの膜
が得られるように、通常、20〜120μとされる。
ドープ溶剤は重合反応液剤と同様にジメチルスル
ホキシド、N−メチル−2−ピロリドン、N・N
−ジメチルアセトアミド、N・N−ジメチルホル
ムアミド等の非プロトン性極性有機溶剤が好まし
い。また、本発明によればドープ溶剤として、非
プロトン性極性有機溶剤の一部に代えて水溶性低
沸点有機溶剤を用いることにより、異方性膜にお
ける緻密層の形成を促進することができる。この
ような低沸点の水溶性有機溶剤はドープの均一性
を阻害しない範囲で用いられ、溶剤の種類にもよ
るが、通常、非プロトン性極性有機溶剤100重量
部について20重量部以下、好ましくは10重量部以
下の量で用いられる。低沸点水溶性有機溶剤とし
ては例えばアセトン、テトラヒドロフラン、エタ
ノール、エチルセロソルブ等が好ましく用いられ
る。 ドープを塗布するための支持基材はドープ溶剤
に膨潤、溶解しないことと多孔性であることを要
し、具体的にはポリエステル、ポリプロピレン、
ポリエチレン、ポリアミド、ポリテトラフルオロ
エチレン等からなる多孔性膜が好ましく用いられ
る。膜孔径は0.05〜10μ程度が好適であるが、こ
れより大きくてもよい。 本発明においては、多孔性膜にドープを塗布す
るに先立つて、多孔性膜にポリキナゾロン系重合
体の良溶剤又は貧溶剤を塗布又は含浸させるのが
好ましい。ドープが多孔性膜の内部にまで浸透し
ないようにし、膜の表面で比較的薄い異方性膜を
形成させるためである。良溶剤としては上記した
ドープ溶剤と同じ溶剤を用いることができ、貧溶
剤としてはアセトン、エタノール、イソプロピル
アルコール、エチレングリコール、グリセリン等
の水溶性有機溶剤を用いることができる。 本発明においては、ドープは支持基材に塗布
後、遠赤外照射する前に60〜180℃の温度で15秒
〜5分程度加熱してもよい。ドープ塗布層全体の
重合体濃度を高めるためである。この加熱乾燥は
具体的には、例えば、循環式熱風乾燥機を用いれ
ばよい。 次いで、支持基材上のドープ塗布層は表面に遠
赤外線が照射され、塗布層の極めて薄い表面層の
みから溶剤が蒸発せしめられ、かくして、ドープ
塗布層は極めて薄い表面層において重合体濃度が
高められる。遠赤外線照射の条件は特に制限され
ないが、例えばベルトコンベヤ式遠赤外線照射装
置を用いた場合、100〜800W・秒/cm2、好ましく
は300〜700W・秒/cm2である。このように処理し
た後、ドープ塗布層を支持基材と共に水又は水を
主成分とする凝固溶剤に浸漬することによつて、
極めて緻密な超薄膜緻密層を表面層に有し、この
緻密層が多孔質層によつて一体的に支持された重
合体膜が多孔性支持基材上に形成されるのであ
る。 即ち、一般に気体の透過性及び気体混合物の分
離性に寄与するのは、上記のような異方性重合体
膜の場合、実質的に緻密層のみであり、従つて、
緻密層を薄くする程、気体の透過性及び分離性は
向上する。しかしながら、多孔性支持基材上にド
ープを薄く塗布することは一般に困難である。ま
た、塗布し得たとしても、この塗布層を表面に欠
陥のない超薄膜状の緻密層を有する異方性膜に形
成するのは一層困難であり、均質膜となりやす
い。しかるに、本発明によれば、重合体異方性膜
の厚さは数μ乃至数十μであるが、ポリキナゾロ
ン系重合体の均質膜との気体透過性の比較から、
異方性膜の緻密層は精々数μの厚さを有するにす
ぎず、この結果、極めて大きい気体透過性と分離
性を有するのである。更に、前記したように、ポ
リキナゾロン重合体は耐薬品性、耐熱性にもすぐ
れ、機械的強度にもすぐれているので、酸素富化
は勿論、C1化学における高温での気体分離にも
好適に用いることができる。 尚、凝固溶剤としては殆どの場合に水が用いら
れるが、必要ならばメタノール、エタノール、ア
セトン、エチレングリコール等の水溶性有機溶剤
と水との混合溶剤を用いてもよい。このようにし
て凝固後、得られた湿潤膜は常法によつて乾燥さ
れる。例えば、室温で風乾した後、真空乾燥機
中、60℃程度で乾燥する。また、湿潤膜をメタノ
ールに浸漬し、膜中の水をメタノールで置換して
後、風乾してもよい。 以下に本発明の実施例を挙げるが、本発明はこ
れらに限定されるものではない。尚、以下の実施
例において、気体の透過係数Pは25℃で高真空法
により求めたものであり、分離係数αは25℃にお
ける当該気体の透過係数/窒素の透過係数(PN
)から求めたものである。 実施例 1 撹拌機、窒素ガス導入装置、反応生成水抜取り
装置付き還流冷却器及び250℃の温度まで加熱可
能な外套浴を備えたフラスコにN−メチル−2−
ピロリドン85gを仕込み、塩化リチウム5.7gと
五酸化リン0.39gを添加、溶解した。次に、下記
構造 のビスオキサジノン18.39g(0.055モル)と、
4・4′−ジアミノジフエニルエーテル8.81g
(0.044モル)及び4・4′−ジアミノジフエニルメ
タン−3・3′−ジカルボン酸3.15g(0.011モル)
を溶解させた。共沸脱水溶剤としてキシレン14g
を加え、窒素気流下、180℃に加熱し、キシレン
を還流させ、反応生成水を共沸によつて連続的に
除去しつつ、15時間反応を行なつて、粘稠な重合
体溶液を得た。この重合体溶液を大量の水中に投
入して重合体を凝固、沈殿させ、ミキサーを用い
て水中で激しく撹拌、粉砕した。この粉末を別
した後、60℃で10時間真空乾燥し、対数粘度0.71
のポリキナゾロンを得た。このポリキナゾロンは
80モル%のビスキナゾロン単位 と20モル%のビスキナゾロン単位 とを有していた。 次に、このポリキナゾロン10gと塩化リチウム
2gとをN−メチル−2−ピロリドン88gに溶解
した後、平均孔径10μの紙を用いて加圧過
し、異物等を除去した。このように調製したドー
プを、予めN−メチル−2−ピロリドンを含浸さ
せたポリプロピレン製多孔質膜(ポリプラスチツ
ク社製「ジユラガード2400」)上に流延塗布した
後、80℃で2分間加熱し、次に、遠赤外線をドー
プ表面に3分間照射した。この後、直ちに2℃の
冷水中に浸漬し、基材と形成された重合体膜中の
N−メチル−2−ピロリドンを水中に溶出させ
た。 同様にして、基材上に流延するドープの塗布厚
を種々変化させて複合膜を得た。 このようにして得た複合膜をそれぞれ室温で一
昼夜風乾した後、ガラス板上に固定して60℃で10
時間真空乾燥した。このようにして得られた気体
分離用複合膜の厚さ及び性能を第1表に示す。 比較のために、上で得たポリキナゾロンから均
質膜を調製した。即ち、ポリキナゾロン10gをN
−メチル−2−ピロリドン90gに溶解した後、平
均孔径10μの紙を用いて加圧過し、異物等を
除去した。この重合体溶液をガラス板上に流延塗
布した後、真空乾燥機内で室温で5時間、更に90
℃で10時間乾燥させて溶剤を除去した。水中に浸
漬してポリキナゾロン膜を剥離し、80℃で真空乾
燥して、均質膜を得た。この膜の気体透過性を第
2表に示す。 この均質膜の酸素透過係数1.5×10-10c.c.
(STP)・cm/cm2・sec・cmHgを用い、均質膜が本
発明の複合膜の緻密層に相当するとして、複合膜
における緻密層の厚さを計算により求めた。第1
表に示す。 以上の結果から、本発明による複合膜における
異方性膜は、対応する同じ厚さの均質膜に比べ
て、分離係数はやや低下するものの、気体透過率
が極めて高いことが示される。
[Formula] etc. can be mentioned. The unit (a) and the unit (b) represented by the following general formula (However, R 1 , R 2 , R 3 and Z are the same as above, and p is an integer of 1 to 4.) It can be similarly obtained by substituting with a diamine having a group Z. That is, the bisoxazinone represented by the general formula (), the diamine represented by the general formula (), and the general formula (However, R 3 is the same as above, and P represents an integer of 1 to 4.) The molar ratio of the total amount of these diamines to 1 mole of bisoxazinone is 0.95 to 1.08, and Preferably, the reaction is carried out under conditions of approximately 1 in the organic solvent with heating. The reaction conditions may be the same. Specific examples of the aromatic diamine represented by the above general formula () include 3,5-diaminobenzoic acid,
4,4'-diaminodiphenylmethane-3,3'-dicarboxylic acid, 3,5-diaminobenzenesulfonic acid, 3,3'-benzidinecarboxylic acid, N/N'-bis(p-aminobenzoyl)-3・5-diaminobenzoic acid, isophthal-3-amino-5-carboxyanilide, 3,3'-benzidinesulfonic acid,
Examples include 4,4'-diaminodiphenylmethane-3,3'-disulfonic acid. Furthermore, advantageously, the polyquinazolone polymer used in the present invention includes bisoxazinone, the diamine component (), and optionally ( ), preferably using a Lewis acid catalyst and a phosphorus-containing dehydrating agent, and by heating and reacting in an aprotic polar organic solvent. Examples of the aprotic polar organic solvent include N-methyl-
2-pyrrolidone, dimethylacetamide, dimethylformamide, dimethylsulfoxide, etc. are used. The amount of solvent used is not particularly limited, but the total amount of bisoxazinone and diamine components is 10 to 50.
It is used in an amount of 20 to 30% by weight, preferably 20 to 30% by weight. As the Lewis acid catalyst, metal halides, particularly chlorides, such as anhydrous stannous chloride, anhydrous cupric chloride, anhydrous cobalt chloride, anhydrous ferric chloride, and anhydrous nickel chloride are preferably used. The amount of catalyst used is per mole of bisoxazinone or diamine.
The amount is 0.002 to 0.2 mol, preferably 0.01 to 0.1 mol. If the amount of catalyst is too large, gelation will occur, which is not preferable. Phosphorus-containing dehydrating agents include phosphorus pentoxide, phosphoric acid, metaphosphoric acid, phosphorous acid, hypophosphoric acid,
Examples include hypophosphorous acid, pyrophosphoric acid, polyphosphoric acid, etc., but phosphorus pentoxide is preferably used. The amount of the dehydrating agent used is 0.001 to 0.4 mol, preferably 0.01 to 0.2 mol, per 1 mol of bisoxazinone. Dehydrating agents effectively prevent gelation. Note that the diamine having an acidic group itself has a catalytic effect in the polymerization reaction between bisoxazinone and diamine. Therefore, when at least a portion of the diamine component has an acidic group, a high molecular weight polyquinazolone polymer can be obtained without particularly using a Lewis acid catalyst. The polymerization reaction is preferably carried out by adding a hydrocarbon solvent capable of azeotroping with water, such as benzene, xylene, toluene, etc., to the solvent, and removing reaction water produced by the polymerization from the system by azeotropy. The temperature of the polymerization reaction is 150 to 200°C, and the time is from several hours to several tens of hours, and usually within 100 hours is sufficient. In the present invention, all polyquinazolone polymers having unit ( ) as a repeating unit have an intrinsic viscosity.
It is preferably in the range of 0.30 to 1.50, preferably 0.4 to 1.0. If the intrinsic viscosity is too small, the self-supporting properties will be poor when used as a gas separation membrane, and the mechanical strength will not be sufficient. On the other hand, if the intrinsic viscosity is too large, it will be difficult to obtain a uniform dope (film-forming liquid). This is because film formation is not easy. In the present invention, the unit (b) may account for 0 to 70 mol% of the total units.
If the amount of units (b) is too large, the strength of the resulting gas separation will be poor for practical use, which is not preferable. The polyquinazolone polymer consisting of the unit () is insoluble in most organic solvents except for those exemplified as polymerization reaction solvents, and
It has extremely excellent chemical resistance. Furthermore, this polymer shows no weight loss even when heated to 450°C, and has extremely excellent heat resistance. The gas separation membrane according to the present invention is preferably produced by coating a porous support substrate with a membrane-forming solution (hereinafter referred to as dope) in which a polyquinazolone polymer is dissolved in a solvent.
After heating at a temperature of 100℃ or less for several minutes, the surface layer of the dope coating layer is irradiated with far infrared rays to substantially evaporate the solvent only from the surface layer of the dope coating layer, and then water or water is the main component. Obtained by contacting with a coagulating solvent. The concentration of the polyquinazolone polymer in the dope is 5 to 30% by weight, preferably 7 to 20% by weight, and dilute solutions are generally preferred. In the present invention, so that the polyquinazolone film formed on the porous substrate has an anisotropic structure,
It is necessary for the dope to contain additives that are soluble in the dope solvent and in water. Such additives, also commonly called swelling agents, are preferably inorganic salts, usually halides of alkali metals and alkaline earth metals, preferably lithium, sodium, potassium and magnesium, especially chlorides and bromides, Examples include nitrates, sulfates, perchlorates, and mixtures thereof, and preferably lithium nitrate, potassium nitrate, lithium chloride, potassium chloride, calcium chloride, calcium nitrate, calcium sulfate, lithium bromide, potassium bromide, etc. However, it is not limited to these. The above-mentioned inorganic additives are usually used in an amount of 5 to 200 parts by weight, preferably 10 to 120 parts by weight, per 100 parts by weight of the polyquinazolone polymer, although it depends on the type of additive and the polymer concentration in the dope. . If the amount of the additive used is too large, it tends to impair the uniformity of the dope, making it difficult to obtain a uniform permeable membrane, which is not preferable. In order to increase the gas permeation rate, the thinner the film is, the more preferable it is, but on the other hand, from the point of view of mechanical strength, the thicker the better, and from these points of view, the film thickness should be 3 to 30
μ is desirable, and the coating thickness of the dope is usually 20 to 120 μ so that a film of such thickness can be obtained.
The dope solvent is dimethyl sulfoxide, N-methyl-2-pyrrolidone, N.N.
-Aprotic polar organic solvents such as dimethylacetamide and N.N-dimethylformamide are preferred. Further, according to the present invention, by using a water-soluble low-boiling organic solvent as the doping solvent in place of a portion of the aprotic polar organic solvent, it is possible to promote the formation of a dense layer in the anisotropic film. Such a low boiling point water-soluble organic solvent is used within a range that does not impede the uniformity of the dope, and although it depends on the type of solvent, it is usually 20 parts by weight or less, preferably 20 parts by weight or less per 100 parts by weight of the aprotic polar organic solvent. It is used in an amount of 10 parts by weight or less. As the low boiling point water-soluble organic solvent, for example, acetone, tetrahydrofuran, ethanol, ethyl cellosolve, etc. are preferably used. The supporting base material for applying the dope must not swell or dissolve in the dope solvent and must be porous. Specifically, polyester, polypropylene,
Porous membranes made of polyethylene, polyamide, polytetrafluoroethylene, etc. are preferably used. The membrane pore diameter is preferably about 0.05 to 10 μm, but may be larger than this. In the present invention, it is preferable to coat or impregnate the porous membrane with a good or poor solvent for the polyquinazolone polymer before applying the dope to the porous membrane. This is to prevent the dope from penetrating into the inside of the porous membrane and to form a relatively thin anisotropic membrane on the surface of the membrane. As a good solvent, the same solvent as the above-mentioned dope solvent can be used, and as a poor solvent, a water-soluble organic solvent such as acetone, ethanol, isopropyl alcohol, ethylene glycol, glycerin, etc. can be used. In the present invention, the dope may be heated at a temperature of 60 to 180° C. for about 15 seconds to 5 minutes after being applied to the support substrate and before being irradiated with far infrared rays. This is to increase the polymer concentration of the entire dope coating layer. Specifically, this heat drying may be performed using, for example, a circulating hot air dryer. Next, the surface of the doped coating layer on the supporting substrate is irradiated with far-infrared rays, and the solvent is evaporated only from the extremely thin surface layer of the coating layer, so that the doped coating layer has a high polymer concentration in the extremely thin surface layer. It will be done. The conditions for far-infrared irradiation are not particularly limited, but for example, when a belt conveyor type far-infrared irradiation device is used, it is 100 to 800 W·sec/cm 2 , preferably 300 to 700 W·sec/cm 2 . After such treatment, the dope coating layer is immersed together with the supporting substrate in water or a coagulating solvent mainly composed of water.
A polymer film having an extremely dense ultra-thin film dense layer on the surface layer and this dense layer integrally supported by a porous layer is formed on a porous support base material. That is, in general, in the case of anisotropic polymer membranes such as those described above, it is substantially only the dense layer that contributes to gas permeability and separation of gas mixtures, and therefore,
The thinner the dense layer, the better the gas permeability and separation properties. However, it is generally difficult to apply a thin layer of dope onto a porous support substrate. Moreover, even if coating is possible, it is more difficult to form this coated layer into an anisotropic film having an ultra-thin dense layer without defects on the surface, and it tends to become a homogeneous film. However, according to the present invention, the thickness of the anisotropic polymer membrane is from several microns to several tens of microns, but from a comparison of gas permeability with a homogeneous film of polyquinazolone polymer,
The dense layer of the anisotropic membrane has a thickness of only a few microns at most, resulting in extremely high gas permeability and separation properties. Furthermore, as mentioned above, polyquinazolone polymers have excellent chemical resistance, heat resistance, and mechanical strength, so they are suitable not only for oxygen enrichment but also for gas separation at high temperatures in C1 chemistry. Can be used. Although water is used as the coagulating solvent in most cases, a mixed solvent of water and a water-soluble organic solvent such as methanol, ethanol, acetone, or ethylene glycol may be used if necessary. After solidification in this manner, the resulting wet film is dried in a conventional manner. For example, after air drying at room temperature, drying at about 60°C in a vacuum dryer. Alternatively, the wet membrane may be immersed in methanol, water in the membrane may be replaced with methanol, and then air-dried. Examples of the present invention are listed below, but the present invention is not limited thereto. In the following examples, the gas permeability coefficient P is determined by the high vacuum method at 25°C, and the separation coefficient α is the gas permeability coefficient at 25°C/nitrogen permeability coefficient (P N
2 ). Example 1 N-methyl-2- was placed in a flask equipped with a stirrer, a nitrogen gas introduction device, a reflux condenser with a reaction product water extraction device, and a jacket bath capable of heating to a temperature of 250°C.
85 g of pyrrolidone was charged, and 5.7 g of lithium chloride and 0.39 g of phosphorus pentoxide were added and dissolved. Next, the structure below 18.39 g (0.055 mol) of bisoxazinone,
4,4'-diaminodiphenyl ether 8.81g
(0.044 mol) and 3.15 g (0.011 mol) of 4,4'-diaminodiphenylmethane-3,3'-dicarboxylic acid.
was dissolved. 14g xylene as azeotropic dehydration solvent
was added and heated to 180°C under a nitrogen stream to reflux the xylene, and the reaction was carried out for 15 hours while continuously removing the reaction product water by azeotropy to obtain a viscous polymer solution. Ta. This polymer solution was poured into a large amount of water to coagulate and precipitate the polymer, which was then vigorously stirred and pulverized in water using a mixer. After separating this powder, it was vacuum dried at 60℃ for 10 hours, and the logarithmic viscosity was 0.71.
of polyquinazolone was obtained. This polyquinazolone
80 mol% bisquinazolone units and 20 mol% bisquinazolone units It had Next, 10 g of this polyquinazolone and 2 g of lithium chloride were dissolved in 88 g of N-methyl-2-pyrrolidone, and the mixture was pressurized using paper with an average pore size of 10 μm to remove foreign substances. The dope prepared in this manner was cast onto a polypropylene porous membrane ("Jyuragard 2400" manufactured by Polyplastics Co., Ltd.) impregnated with N-methyl-2-pyrrolidone in advance, and then heated at 80°C for 2 minutes. Next, the doped surface was irradiated with far infrared rays for 3 minutes. Thereafter, it was immediately immersed in cold water at 2° C., and N-methyl-2-pyrrolidone in the polymer film formed with the base material was eluted into the water. Similarly, composite membranes were obtained by varying the coating thickness of the dope cast onto the base material. After each composite membrane obtained in this way was air-dried at room temperature for a day and night, it was fixed on a glass plate and heated at 60℃ for 10 minutes.
Vacuum dried for hours. Table 1 shows the thickness and performance of the composite membrane for gas separation thus obtained. For comparison, a homogeneous membrane was prepared from the polyquinazolone obtained above. That is, 10g of polyquinazolone is
- After dissolving in 90 g of methyl-2-pyrrolidone, it was filtered under pressure using paper with an average pore size of 10 μm to remove foreign substances. After coating this polymer solution on a glass plate, it was kept in a vacuum dryer at room temperature for 5 hours, and then for 90 minutes.
The solvent was removed by drying at °C for 10 hours. The polyquinazolone membrane was peeled off by immersion in water and vacuum dried at 80°C to obtain a homogeneous membrane. The gas permeability of this membrane is shown in Table 2. The oxygen permeability coefficient of this homogeneous membrane is 1.5×10 -10 cc
Using (STP)·cm/cm 2 ·sec·cmHg and assuming that the homogeneous film corresponds to the dense layer of the composite membrane of the present invention, the thickness of the dense layer in the composite membrane was determined by calculation. 1st
Shown in the table. The above results indicate that the anisotropic composite membrane according to the present invention has an extremely high gas permeability, although the separation coefficient is slightly lower than that of the corresponding homogeneous membrane of the same thickness.

【表】【table】

【表】 実施例 2 実施例1で得られたポリキナゾロン8gを硝酸
リチウム4gと共にN−メチル−2−ピロリドン
75gとアセトン1.7gとの混合溶剤に溶解して、
実施例1と同様にドープを調製した。このドープ
を用いて、実施例1と全く同様にしてポリプロピ
レン製多孔質膜に複合膜を形成した。この膜の酸
素透過率は9.1×10-7c.c.(STP)/cm2・sec・cm
Hg、分離係数は4.8であつた。 実施例 3 実施例1と同じポリプロピレン製多孔質膜にア
セトンを含浸させ、次にエチレングリコール中に
浸漬してアセトンと置換し、多孔質膜中にエチレ
ングリコールを含浸させた。この多孔質膜上に実
施例1と同じドープを塗布した後、ドープ塗布層
表面に遠赤外線を2.5分間照射した。この後、直
ちに2℃の冷水中に浸漬し、多孔質膜中のエチレ
ングリコールと凝固したポリキナゾロン膜中のN
−メチル−2−ピロリドンを水中に溶出させ、実
施例1と同様にして乾燥した。この膜の酸素透過
率は3×10-6c.c.(STP)/cm2・sec・cmHg、分離
係数は4.0であつた。 尚、ポリプロピレン製多孔質膜に予め溶剤を含
浸させることなく、ドープを直接に塗布した後、
上記と同様に処理して得られた複合膜は、酸素透
過率が6.7×10-7c.c.(STP)/cm2・sec・cmHg、
分離係数4.9であつた。 実施例 4 実施例1と同じフラスコにN−メチル−2−ピ
ロリドン74.8gを仕込み、重合触媒として無水塩
化第一スズ600mg(0.003モル)を加え、更に脱水
剤として五酸化リン426mg(0.003モル)を加えて
溶解した。次に、実施例1と同じビスオキサジノ
ン20.1g(0.06モル)と4・4′−ジアミノジフエ
ニルエーテル12.0g(0.06モル)を加えて溶解
し、更に共沸溶剤としてキシレン15gを加えた。 窒素気流下で170〜190℃の温度に加熱してキシ
レンを還流させ、反応生成水を共沸によつて連続
的に除きつつ、重合を行なつた。反応を開始して
10時間後にN−メチル−2−ピロリドン15gを加
えて反応混合物を希釈し、更に32時間重合を続け
た。キシレンを留去して、粘稠なポリキナゾロン
重合体溶液を得た。この重合体の対数粘度は0.78
であつて、次の単位からなる。 得られたポリキナゾロン重合体10gと塩化リチ
ウム2gをN−メチル−2−ピロリドン88gに溶
解し、異物等を過により除去した後、実施例1
と同様にしてポリプロピレン製多孔質膜を用いて
複合膜を得た。この膜の酸素透過率は2.3×10-6
c.c.(STP)/cm2・sec・cmHg、分離係数は4.5で
あつた。 比較例 実施例1と同じドープをポリプロピレン製多孔
質膜に塗布した後、循環式熱風乾機内で120℃の
温度で4分間加熱した。遠赤外線照射することな
く、実施例1と同様に凝固、製膜して得た膜は、
酸素透過率が4×10-8c.c.(STP)/cm2・sec・cm
Hgと小さく、一方、分離係数は4.6であつて改善
されていない。
[Table] Example 2 8 g of polyquinazolone obtained in Example 1 was added to N-methyl-2-pyrrolidone together with 4 g of lithium nitrate.
Dissolve in a mixed solvent of 75g and 1.7g of acetone,
A dope was prepared in the same manner as in Example 1. Using this dope, a composite membrane was formed on a polypropylene porous membrane in exactly the same manner as in Example 1. The oxygen permeability of this membrane is 9.1×10 -7 cc (STP)/cm 2・sec・cm
Hg, the separation coefficient was 4.8. Example 3 The same porous polypropylene membrane as in Example 1 was impregnated with acetone, and then immersed in ethylene glycol to replace the acetone, thereby impregnating ethylene glycol into the porous membrane. After applying the same dope as in Example 1 onto this porous membrane, the surface of the dope coating layer was irradiated with far infrared rays for 2.5 minutes. After that, it was immediately immersed in cold water at 2°C to remove the ethylene glycol in the porous membrane and the N in the coagulated polyquinazolone membrane.
-Methyl-2-pyrrolidone was eluted in water and dried in the same manner as in Example 1. The oxygen permeability of this membrane was 3×10 −6 cc (STP)/cm 2 ·sec·cmHg, and the separation coefficient was 4.0. In addition, after applying the dope directly to the polypropylene porous membrane without pre-impregnating it with a solvent,
The composite membrane obtained by the same treatment as above has an oxygen permeability of 6.7×10 -7 cc (STP)/cm 2 sec cmHg,
The separation coefficient was 4.9. Example 4 74.8 g of N-methyl-2-pyrrolidone was charged into the same flask as in Example 1, 600 mg (0.003 mol) of anhydrous stannous chloride was added as a polymerization catalyst, and 426 mg (0.003 mol) of phosphorus pentoxide was added as a dehydrating agent. was added and dissolved. Next, 20.1 g (0.06 mol) of bisoxazinone, the same as in Example 1, and 12.0 g (0.06 mol) of 4,4'-diaminodiphenyl ether were added and dissolved, and 15 g of xylene was further added as an azeotropic solvent. The xylene was refluxed by heating to a temperature of 170 to 190° C. under a nitrogen stream, and polymerization was carried out while continuously removing reaction product water by azeotropy. start the reaction
After 10 hours, 15 g of N-methyl-2-pyrrolidone was added to dilute the reaction mixture, and the polymerization was continued for an additional 32 hours. The xylene was distilled off to obtain a viscous polyquinazolone polymer solution. The logarithmic viscosity of this polymer is 0.78
and consists of the following units: 10 g of the obtained polyquinazolone polymer and 2 g of lithium chloride were dissolved in 88 g of N-methyl-2-pyrrolidone, and after removing foreign substances by filtration, Example 1
A composite membrane was obtained using a polypropylene porous membrane in the same manner as above. The oxygen permeability of this membrane is 2.3×10 -6
cc(STP)/ cm2 ·sec·cmHg, the separation factor was 4.5. Comparative Example The same dope as in Example 1 was applied to a polypropylene porous membrane, and then heated at a temperature of 120° C. for 4 minutes in a circulating hot air dryer. A film obtained by coagulating and forming a film in the same manner as in Example 1 without irradiating with far infrared rays,
Oxygen permeability is 4×10 -8 cc (STP)/cm 2・sec・cm
On the other hand, the separation coefficient is 4.6, which is not improved.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 一般式 (但し、R1は4価の有機基、R2はそれぞれ独立に
アルキル基又は芳香族基、R3は(p+2)価の
有機基、Zは−COOH、−SO3H又はこれらの金
属塩を示し、pは単位ごとに独立に0又は1〜4
の整数を示す。) で表わされるビスキナゾロン単位を繰返し単位と
して有するポリキナゾロン系重合体よりなる薄膜
が多孔性基材上に形成され、上記薄膜が表面の緻
密な超薄膜とこれを一体的に支持する多孔質層と
から構成されていることを特徴とする気体分離用
複合膜。 2 R1が 【式】 であり、R2がメチル基又はフエニル基であり、
pが0であつて、R3が 【式】又は 【式】 であることを特徴とする特許請求の範囲1項記載
の気体分離複合膜。 3 R1が 【式】 であり、R2がメチル基又はフエニル基であり、
pが0、1又は2であつて、pが0であるとき、
R3が 【式】又は 【式】 であり、pが0でないとき、R3が 【式】【式】又は 【式】 であることを特徴とする特許請求の範囲1項記載
の気体分離用複合膜。
[Claims] 1. General formula (However, R 1 is a tetravalent organic group, R 2 is each independently an alkyl group or aromatic group, R 3 is a (p+2) valent organic group, Z is -COOH, -SO 3 H, or a metal salt thereof and p is 0 or 1 to 4 independently for each unit.
indicates an integer. ) A thin film made of a polyquinazolone polymer having the bisquinazolone unit represented by () as a repeating unit is formed on a porous substrate, and the thin film consists of a dense ultra-thin film on the surface and a porous layer that integrally supports it. A composite membrane for gas separation characterized by comprising: 2 R 1 is [Formula], R 2 is a methyl group or a phenyl group,
The gas separation composite membrane according to claim 1, wherein p is 0 and R 3 is [Formula] or [Formula]. 3 R 1 is [Formula], R 2 is a methyl group or a phenyl group,
When p is 0, 1 or 2, and p is 0,
For gas separation according to claim 1, wherein R 3 is [Formula] or [Formula], and when p is not 0, R 3 is [Formula] [Formula] or [Formula] Composite membrane.
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