JPS63141625A - 気体分離用複合膜の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は混合気体の分離濃縮を目的とする気体分離用複
合膜の製造方法に関するものである。

従来の技術 近年、有機高分子を用いた気体分離膜が数多く提案され
ている。この方法により空気中の酸素を安価に分離濃縮
できるならば、燃焼、製鉄、窯業。

廃棄物処理、医療様関係に大いに貢献できると期待され
る。

酸素の分離膜は、空気等の酸素含有気体から選択的・′
／Ｃ酸素を分離する機能が大きいこと、効率よく酸素を
透過させる機能が大きいこと、すなわち、酸素選択係数
と酸素透過係数が大きいことが要求される。空気中から
酸素を分離濃縮する場合、酸素選択係数をαで表わすと
αは酸素透過係数／窒素透過係数で表わされる。一般に
有機高分子は酸素選択係数が大きくなると酸素透過係数
が小さくなる傾向にある。

酸素選択係数は小さく、α＝２程度であるが、酸素透過
係数が大きい点に注目した気体分Ｍ１膜としては、特開
昭６１−１２１４８５号公報（オルガノポリシロキサン
ーポリカーボネートとの共重合体）や、特開昭５６−２
６５０６号公報（ポリオルガノシロキサン−不飽和炭化
水素重合体との共重合体）が提示されている。

一方、酸素選択係数の大きい有機高分子としては、ポリ
メチルペンテンやポリフェニレンオキサシトが知られて
いる。また化学経済１９８６年７月号のＰ５４〜Ｐ６９
にフマル酸エステルの重合体も酸素選択係数の大きい材
料として報告されている。これらの有機高分子はポリシ
ロキサンやその共重合体に比べ酸素透過性が劣っている
が、高濃度の酸素を得ることができる。

上記の有機高分子を薄膜化する一つの方法として、水面
上に溶剤に溶解した有機高分子を展開し、溶剤を蒸発さ
せ、気体分離膜を形成し、これを多孔性支持膜に移し取
る方法が特開昭５６−９２９２６号公報や特願昭５５−
１８６３９号に提示されている。メチルペンテンに関し
てはメチルペンテンンて、ポリオルガノシロキサン共重
合体を添加して薄膜を得る方法が特開昭６０−１０２９
０７号公報に提示されている。

発明が解決しようとする問題点 しかし上記のような酸素選択係数の大きな有機高分子を
上記した水面展開方法により薄膜の気体分離膜を水面上
に製膜しても、気体分離膜が剛直なため、直接多孔性支
持膜に移し取ることができない。また水面展開方法以外
、たとえば有機溶剤に溶解して多孔性支持膜にコーティ
ングする方法等があるが、均質膜が得られなかったり、
薄膜が得られない等の欠点を有していた。酸素選択係数
の大きな剛直性の有機高分子と柔軟性のあるポリオルガ
ノシロキサン共重合体との共溶体は水面展開方法により
薄膜化が可能で、また直接多孔性支持膜に移し取ること
も可能であるが、酸素選択係数の小さいポリオルガノシ
ロキサン共重合体を含有しているため、酸素選択係数が
低下し酸素選択係数の大きな有機高分子本来の性能が発
揮されないという欠点を有していた。

本発明は上記欠点に鑑み、薄膜の均質膜が成形可能な水
面展開方法全利用でき、しかも酸素選択係数の大きな有
機高分子本来の性能を発揮することができる気体分離用
複合膜の製造方法を提供するものである。

問題点を解決するための手段 この目的を達成するために本発明の気体分離用複合膜の
製造方法は、多孔性支持膜上に柔軟性高分子を担持した
後、その担持層だけを傷つけて凹凸部を形成し、その凹
凸部を有する担持層の上に、水面展開方法等により形成
された薄膜の均質膜を移し取ることから構成されている
。

作　　用 この構成により、剛直な有機高分子を薄膜で均質な膜と
多孔性支持体を一体化でき、酸素選択係数の大きい気体
分離用複合膜を得ることができる。

柔軟性のある高分子は水面展開方法等により薄膜を形成
後、多孔性支持体に移し取ることができる。

溶液塗布等の方法でももちろん製膜可能である。

このように多孔性支持膜上に柔軟性の高分子を担持し、
この担持層を傷つけないで酸素選択係数の大きい剛直有
機高分子、４膜？積層すると、剛直有機高分子と担持層
との酸素選択係数との合成がこの気体分離用複合膜の酸
素選択係数となる。一般には担持層の酸素選択係数は剛
直有機高分子より小さいため、上記の気体分離用複合膜
の酸素選択係数は担持層と剛直有機高分子層との間に位
置する。この気体分離用複合膜は多孔性支持膜に直接積
層できるように剛直有機高分子とポリオルガノシロキサ
ン共重合体とのブレンド溶液から形成された薄膜を多孔
性支持膜に積１警したものと同じことである。また気体
分離用複合膜の酸素透過性は担持層の厚みの影響を受け
るため悪くなる。一方この担持層を傷つけることにより
、多孔性支持膜の上に更に柔軟性のある、剛直高分子と
接着性のある多孔性支持膜を形成したのと同じ効果が期
待できる。従って、相持層を傷つけ凹凸部を有したもの
の上に酸素選択係数の大きい剛直有機高分子を積層する
と、高分子本来の性能を有する気体分離用複合膜が得ら
れる。また酸素透過性も相持層の影’ｌ−はとんど受け
ない。

実施例 以下本発明の実施例１（ついて説明する。

（実施例１） 担持層材料として、ポリヒドロキシスチレンとポリスル
ホンとポリジメチルシロキサンの共重合体を合成する。

この共重合体の２係ベンゼン（重量係）溶液にテトラヒ
ドロフランを１ｏ％（重量％）加えた溶液を水面上に展
開し、溶剤を蒸発させ、薄膜を形成し、多孔性支持膜と
してポリプロピレン製の商品名「ジュラガード（グレー
ド２４００）」（ポリプラスチック株製）上に移し取る
。この担持層をガーゼで押えることにより傷つけ、凹凸
部を形成する。この時の多孔性支持膜と担持層の酸素透
過量は１０　ｃｃ／ｓｅｃであった。傷ついていない場
合は、１．４　ｃｃ／ｓｅｃであった。測定条件は有効
面積１１．３ｄ、測定圧力１．ｏｋｑｙ禰、測定温度２
５°Ｃであった。以下の実施例等の測定条件は本実施例
と同じである。

酸素選択係数の大きい剛直有機高分子としてフマル酸エ
ステルと酢酸ビニール（５％重量含）との共重合体（日
本油脂■製）の８チモノクロロベンゼン（重量係）溶液
にテトラヒドロフランを６％（重量係）加えた溶液を水
面上に展開し、溶剤を蒸発させ、薄膜を形成し、凹凸を
有する担持層の上に移し取り、気体分離用複合膜を作製
した。この気体分離用複合膜は酸素選択係数が３．４　
で、酸素透過量は０．３６ｃｃ／ＳｅＣであった。

（比較例１） 実施例１と同じ材料を用いて、担持層を傷つける工程を
除いて他の工程は実施例１とまったく同じ仕様にて気体
分離用複合膜を作製した。この気体分離用複合膜は酸素
選択係数が２．８　で酸素透過量は０．２８ｃｃ／にで
あった。

（実施例２） 実施例１と同様の材料・方法で凹凸部を有する担持層を
形成し、酸素選択係数の大きい剛直有機高分子としてポ
リ−４−メチルペンテン−１商品名ＦＴＰＸＪ（三井東
圧化学工業（摺装）の４係シクロヘキサン（重量％）溶
液にベンゼンとテトロヒドロフランを３〜１０係添加し
更にこの溶仮にポリ−４−メチルペンテン−１に対して
４％（重量係）のフマル酸エステルと酢酸ビニール（５
チ重量含）との共重合体（日本油脂■製）を加えた溶液
を水面上に展開し、溶剤を蒸発させ、薄膜を形成し凹凸
部を有する担持層の上に移し取り気体分離用複合膜を作
製した。この気体分離用複合膜は酸素選択係数が３．９
　で酸素透過量は０．２５　ｃｃ、Ａｅｃでちった。

（比較例２） 実施例２と同じ材料を用いて、担持層を傷つける工程を
除いて他の工程は実施例２とまったく同じ仕様にて気体
分離用複合膜を作製した。この気体分離用複合膜は酸素
選択係数が３．３　で酸素透過量は０．２００Ｑ／ｓｅ
ｃであった。

なお実施例では酸素選択係数の大きい剛直有機高分子と
して、フマル酸エステル共重合体、メチルペンテン重合
体を用いたが、ポリフェニレンオキシドやその池の剛直
有機高分子でもよい。

また、多孔性支持膜や柔軟性高分子は本実施例に限定さ
れるものではない。

発明の効果 以上のように本発明は、多孔性支持膜上に柔軟性高分子
の凹凸部を有する担持層を形成することにより、薄膜化
された酸素選択係数の大きい剛直な有機高分子を積層す
ることができ、剛直な有機高分子本来の性能を発揮する
ことができる気体分離用複合膜を製造することができ、
その実用的効果は大なるものがある。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）多孔性支持膜上に柔軟性高分子を担持した後、そ
   の担持層に凹凸を形成し、その担持層の上に気体分離膜
   を積層することを特徴とする気体分離用複合膜の製造方
   法。
2. （２）柔軟性高分子が分子内にシロキサン構造を有する
   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. （３）気体分離膜がフマル酸エステルの重合体及びその
   共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。
4. （４）気体分離膜がメチルペンランの重合体及びその共
   重合体またはポリフェニレンオキシドであることを特徴
   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。