JPS646813B2 - - Google Patents
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- JPS646813B2 JPS646813B2 JP723281A JP723281A JPS646813B2 JP S646813 B2 JPS646813 B2 JP S646813B2 JP 723281 A JP723281 A JP 723281A JP 723281 A JP723281 A JP 723281A JP S646813 B2 JPS646813 B2 JP S646813B2
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Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
Description
本発明はガス混合物の選択透過膜に関するもの
であり、特に空気から酸素富化空気を得るために
特に有効な特定構造を有する含けい素ポリマーを
多孔質支持体上に薄膜状に塗布してなる複合膜に
関するものである。 通常の燃焼システム(たとえばボイラー)では
燃料の他に空気を用いているが、この空気の代り
に空気中の酸素濃度を増した酸素富化空気を燃焼
システムに供給すれば、燃料効率・燃焼温度の向
上と燃焼排ガス量の減少が達成でき、省エネルギ
ー・公害防止上の両面において効果が期待でき
る。 酸素富化システムの心臓部は酸素富化膜から構
成される。 さらに、実際の膜分離システムにおいては、酸
素透過速度を大きくするため超薄膜または複合膜
(酸素分離性能の秀れた素材を超薄膜とし強度を
持たせるために多孔質の支持体上に積層した構
成)が用いられる。したがつて酸素富化膜に必要
とされる特性としては、膜の酸素選択透過性が高
いことに加えて、0.05〜0.5μ程度の超薄膜におい
ても膜が十分な機械的強度を有し膜を介して作用
する圧力差によつて膜の破断が生じないことが必
要とされる。 従来から知られている酸素ガス易透過性の膜と
しては、架橋シリコーンゴムよりなる膜があげら
れる。しかしこの素材は、0.5μ程度の厚さの超薄
膜において機械的強度が不十分なため、多孔質支
持体上に塗布して複合膜とした場合にピンホール
が発生しやすく信頼性に乏しい欠点がある。 本発明の目的は、かかる従来技術の欠点を解消
せしめ、薄膜化された状態でも酸素ガス選択透過
性と膜強度(耐ピンホール性)が共に高い膜を提
供せんとするものである。 本発明は、上記目的を達成するため次の構成、
すなわち、厚さ方向に連続した微細孔を有する多
孔質膜の表面に、 一般式、 (R1、R2は炭素数1〜10のアルキル基、フエニ
ル基、または置換アルキル基である)で示される
構造単位を重合体の総重量に対して20重量%以上
ふくむ重合体を塗布してなるガス透過性膜であつ
て、かつ該多孔質膜の平均孔径が0.005〜1.0μ、
重合体層の膜厚が0.05〜10μであるガス選択透過
膜を特徴とするものである。 本発明の含けい素ポリマーは、一般式、 の構造単位を全体に対して20重量%以上ふくむも
のであるが、下記に例示される構造単位が全体に
対して80重量%未満共重合またはブレンドされて
いてもさしつかえない。
であり、特に空気から酸素富化空気を得るために
特に有効な特定構造を有する含けい素ポリマーを
多孔質支持体上に薄膜状に塗布してなる複合膜に
関するものである。 通常の燃焼システム(たとえばボイラー)では
燃料の他に空気を用いているが、この空気の代り
に空気中の酸素濃度を増した酸素富化空気を燃焼
システムに供給すれば、燃料効率・燃焼温度の向
上と燃焼排ガス量の減少が達成でき、省エネルギ
ー・公害防止上の両面において効果が期待でき
る。 酸素富化システムの心臓部は酸素富化膜から構
成される。 さらに、実際の膜分離システムにおいては、酸
素透過速度を大きくするため超薄膜または複合膜
(酸素分離性能の秀れた素材を超薄膜とし強度を
持たせるために多孔質の支持体上に積層した構
成)が用いられる。したがつて酸素富化膜に必要
とされる特性としては、膜の酸素選択透過性が高
いことに加えて、0.05〜0.5μ程度の超薄膜におい
ても膜が十分な機械的強度を有し膜を介して作用
する圧力差によつて膜の破断が生じないことが必
要とされる。 従来から知られている酸素ガス易透過性の膜と
しては、架橋シリコーンゴムよりなる膜があげら
れる。しかしこの素材は、0.5μ程度の厚さの超薄
膜において機械的強度が不十分なため、多孔質支
持体上に塗布して複合膜とした場合にピンホール
が発生しやすく信頼性に乏しい欠点がある。 本発明の目的は、かかる従来技術の欠点を解消
せしめ、薄膜化された状態でも酸素ガス選択透過
性と膜強度(耐ピンホール性)が共に高い膜を提
供せんとするものである。 本発明は、上記目的を達成するため次の構成、
すなわち、厚さ方向に連続した微細孔を有する多
孔質膜の表面に、 一般式、 (R1、R2は炭素数1〜10のアルキル基、フエニ
ル基、または置換アルキル基である)で示される
構造単位を重合体の総重量に対して20重量%以上
ふくむ重合体を塗布してなるガス透過性膜であつ
て、かつ該多孔質膜の平均孔径が0.005〜1.0μ、
重合体層の膜厚が0.05〜10μであるガス選択透過
膜を特徴とするものである。 本発明の含けい素ポリマーは、一般式、 の構造単位を全体に対して20重量%以上ふくむも
のであるが、下記に例示される構造単位が全体に
対して80重量%未満共重合またはブレンドされて
いてもさしつかえない。
【式】
【式】
【式】
【式】
−(CH2CH2O−)o、
【式】
【式】
【式】
(Yは、
【式】−CH2−、−S
−、−CH2−、ただし、nは正の整数)
本発明の重合体の製造法の一実施態様を示すと
次の通りである。ただし、この製造法に限定され
るものではない。 ジハロゲン化物()とジハロゲンジオルガノ
シラン()とのGrignardカツプリング反応に
より、()を合成する。 (ただし、Zはハロゲン原子) ()の加水分解により、ジヒドロキシ化合物
()とし、()の脱水縮合により本発明の含け
い素重合体()が得られる。 上記方法とは別に、()と2級アミン(R′)
2NH(R′はC1〜C10の炭化水素基)との反応で誘
導される()と、ジヒドロキシ化合物()と
の反応で()をうることもできる。 本発明の含けい素重合体からなる膜の酸素透過
性は、重合体中のけい素原子の含有率に支配さ
れ、一般にけい素含有率(重量%)が高いほど酸
素透過性も向上されるという傾向がある。したが
つて酸素富化膜用の素材としてはけい素含有率が
少なくとも15重量%以上であることが望ましい。 本発明の重合体における置換基R1、R2の例と
しては、メチル基、エチル基、フエニル基、シア
ノエチル基などがあげられるが、最も好ましい例
としてはメチル基があげられる。 本発明の素材を使用して酸素富化膜を製造する
には、多孔性支持体の上に本発明の素材から成る
膜を、コーテイング法などにより設けることによ
りおこなわれる。膜の厚さは、多孔性支持体の孔
径よりも大きいことが好ましく、通常0.05〜10μ、
好ましくは0.1〜0.5μの範囲にあるのがよい。 多孔性支持体の微細孔の大きさはその片面の表
面において0.005〜1.0μ、好ましくは100〜1000Å
であるような構造の支持体が好ましい。上記の微
細孔性支持体はミリポアフイルタ(vswp)のよ
うな各種市販フイルター材料から選択することも
できるが、通常は“オフイス・オブ・セイリー
シ・ウオーター・リサーチ・アンド・デイベロツ
プメント・プログレス・レポート”No.359(1968)
に記載された方法に従つて製造される。その素材
にはポリスルホンや、酢酸セルロース、酢酸セル
ロースやポリ塩化ビニル等のホモポリマーあるい
はブレンドしたものが通常使用される。多孔性の
支持体としては、前記の平膜に限定されたもので
はなく、多孔性の中空糸を用いることができる。 本発明の含けい素ポリマーは、多孔性支持体を
溶かすことなく、支持体を構成するポリマーとも
反応しない溶媒、例えばベンゼン、トルエン、ク
ロロホルム、4塩化炭素に溶解させるのがよい。
該ポリマー溶液中のポリマー濃度は0.2〜20重量
%であればよく、好ましくは0.5〜5重量%であ
る。 本発明では、シルアルキレン、シルフエニレン
基などを主鎖にふくむけい素ポリマーからなる超
薄膜を用いることにより、高レベルの酸素ガス選
択透過性と耐圧性(耐ピンホール性)が達成され
たものである。 以下実施例によつて本発明を具体的に説明す
る。 実施例 ジメチルジクロルシランとp−ジブロムベンゼ
ンとのGrignardカツプリング反応(テトラヒド
ロフラン中でおこなつた)により、1.4−ビス
(ヒドロキシジメチルシリル)ベンゼン (mp.135゜)()を合成した。 n−ヘキシルアミンと2−エチルヘキサン酸の
塩0.5重量部と()100重量部とを200℃、常圧
にて窒素気流中で3時間かくはんした。つづいて
系内に0.5Torrに排気しつつ200℃で4時間加熱
かくはんした。重合終了後、生成ポリマーをベン
ゼンに溶解し、これを大量のメタノール中に投入
してポリマーを析出させた。ポリマーはベンゼン
に溶解し、0.5重量%の溶液とした。この溶液を、
ミリポアフイルターVSWP(平均孔径250Å)上
に塗布した。電子顕微鏡による断面観察の結果、
塗膜の厚さは0.45μであつた。この複合膜のガス
透過性について、ガスクロマトグラフ検出器を用
いたガス透過率測定装置(柳本製作所 GTR−
10型)により25℃で評価した。酸素ガスの透過係
数は、2.7×10-4cm3/cm2・sec・cmHgであつた。
コーテイング層の厚さ1cmに換算した透過係数
(PO2)は1.2×10-8cm3・cm/cm2・sec・cmHgであ
り、また分離係数(α=PO2/PN2)は3.3を示し、
架橋ジメチルシロキサン膜(α=2.0程度)に比
べて高い選択透過性を有することを確認した。
次の通りである。ただし、この製造法に限定され
るものではない。 ジハロゲン化物()とジハロゲンジオルガノ
シラン()とのGrignardカツプリング反応に
より、()を合成する。 (ただし、Zはハロゲン原子) ()の加水分解により、ジヒドロキシ化合物
()とし、()の脱水縮合により本発明の含け
い素重合体()が得られる。 上記方法とは別に、()と2級アミン(R′)
2NH(R′はC1〜C10の炭化水素基)との反応で誘
導される()と、ジヒドロキシ化合物()と
の反応で()をうることもできる。 本発明の含けい素重合体からなる膜の酸素透過
性は、重合体中のけい素原子の含有率に支配さ
れ、一般にけい素含有率(重量%)が高いほど酸
素透過性も向上されるという傾向がある。したが
つて酸素富化膜用の素材としてはけい素含有率が
少なくとも15重量%以上であることが望ましい。 本発明の重合体における置換基R1、R2の例と
しては、メチル基、エチル基、フエニル基、シア
ノエチル基などがあげられるが、最も好ましい例
としてはメチル基があげられる。 本発明の素材を使用して酸素富化膜を製造する
には、多孔性支持体の上に本発明の素材から成る
膜を、コーテイング法などにより設けることによ
りおこなわれる。膜の厚さは、多孔性支持体の孔
径よりも大きいことが好ましく、通常0.05〜10μ、
好ましくは0.1〜0.5μの範囲にあるのがよい。 多孔性支持体の微細孔の大きさはその片面の表
面において0.005〜1.0μ、好ましくは100〜1000Å
であるような構造の支持体が好ましい。上記の微
細孔性支持体はミリポアフイルタ(vswp)のよ
うな各種市販フイルター材料から選択することも
できるが、通常は“オフイス・オブ・セイリー
シ・ウオーター・リサーチ・アンド・デイベロツ
プメント・プログレス・レポート”No.359(1968)
に記載された方法に従つて製造される。その素材
にはポリスルホンや、酢酸セルロース、酢酸セル
ロースやポリ塩化ビニル等のホモポリマーあるい
はブレンドしたものが通常使用される。多孔性の
支持体としては、前記の平膜に限定されたもので
はなく、多孔性の中空糸を用いることができる。 本発明の含けい素ポリマーは、多孔性支持体を
溶かすことなく、支持体を構成するポリマーとも
反応しない溶媒、例えばベンゼン、トルエン、ク
ロロホルム、4塩化炭素に溶解させるのがよい。
該ポリマー溶液中のポリマー濃度は0.2〜20重量
%であればよく、好ましくは0.5〜5重量%であ
る。 本発明では、シルアルキレン、シルフエニレン
基などを主鎖にふくむけい素ポリマーからなる超
薄膜を用いることにより、高レベルの酸素ガス選
択透過性と耐圧性(耐ピンホール性)が達成され
たものである。 以下実施例によつて本発明を具体的に説明す
る。 実施例 ジメチルジクロルシランとp−ジブロムベンゼ
ンとのGrignardカツプリング反応(テトラヒド
ロフラン中でおこなつた)により、1.4−ビス
(ヒドロキシジメチルシリル)ベンゼン (mp.135゜)()を合成した。 n−ヘキシルアミンと2−エチルヘキサン酸の
塩0.5重量部と()100重量部とを200℃、常圧
にて窒素気流中で3時間かくはんした。つづいて
系内に0.5Torrに排気しつつ200℃で4時間加熱
かくはんした。重合終了後、生成ポリマーをベン
ゼンに溶解し、これを大量のメタノール中に投入
してポリマーを析出させた。ポリマーはベンゼン
に溶解し、0.5重量%の溶液とした。この溶液を、
ミリポアフイルターVSWP(平均孔径250Å)上
に塗布した。電子顕微鏡による断面観察の結果、
塗膜の厚さは0.45μであつた。この複合膜のガス
透過性について、ガスクロマトグラフ検出器を用
いたガス透過率測定装置(柳本製作所 GTR−
10型)により25℃で評価した。酸素ガスの透過係
数は、2.7×10-4cm3/cm2・sec・cmHgであつた。
コーテイング層の厚さ1cmに換算した透過係数
(PO2)は1.2×10-8cm3・cm/cm2・sec・cmHgであ
り、また分離係数(α=PO2/PN2)は3.3を示し、
架橋ジメチルシロキサン膜(α=2.0程度)に比
べて高い選択透過性を有することを確認した。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 厚さ方向に連続した微細孔を有する多孔質膜
の表面に、 一般式、 (R1、R2は炭素数1〜10のアルキル基、フエニ
ル基、または置換アルキル基である。)で示され
る構造単位を重合体の総重量に対して20重量%以
上ふくむ重合体を塗布してなるガス透過性膜であ
つて、かつ該多孔質膜の平均孔径が0.005〜1.0μ、
重合体層の膜厚が0.05〜10μであることを特徴と
するガス選択透過膜。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP723281A JPS57122906A (en) | 1981-01-22 | 1981-01-22 | Selective permeable film |
US06/400,146 US4470831A (en) | 1981-01-22 | 1982-07-20 | Permselective membrane |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP723281A JPS57122906A (en) | 1981-01-22 | 1981-01-22 | Selective permeable film |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS57122906A JPS57122906A (en) | 1982-07-31 |
JPS646813B2 true JPS646813B2 (ja) | 1989-02-06 |
Family
ID=11660243
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP723281A Granted JPS57122906A (en) | 1981-01-22 | 1981-01-22 | Selective permeable film |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS57122906A (ja) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4470831A (en) * | 1981-01-22 | 1984-09-11 | Toray Industries, Inc. | Permselective membrane |
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-
1981
- 1981-01-22 JP JP723281A patent/JPS57122906A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS57122906A (en) | 1982-07-31 |
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