JPH02241529A - 気体分離膜 - 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、気体分離膜に関する。更に詳しくは、透過気
体の透過安定性を向上せしめた気体分離膜に関する。

〔従来の技術〕

現在実用化されている気体分離性薄膜は、ポリジメチル
シロキサン、ポリ４−メチルペンテン、ポリフェニレン
オキサイドなどから成膜されており、これらは一般に多
孔質支持体と複合化させることにより、薄膜化を可能と
している。

このようにして形成される気体分離膜は、気体の分離性
の点では十分満足されるものの透過速度が十分ではなく
、大量の空気の酸素富化に用いる場合には、大型のモジ
ュールを必要とするという欠点がみられる。

気体の透過速度を改善させる材料としては、最近ポリ（
１−トリメチルシリル−１−プロピン）が注目されてい
る。この材料は、ポリジメチルシロキサンと比較して５
分離係数は１．３〜１．７とやや劣るものの、初期の透
過係数は１０倍以上の値を示している。

ところが、ポリ（ｌ−トリメチルシリル−１−プロピン
）は安定性が悪く、数１０時間で透過速度が１桁以上低
下するという問題がみられ、その対策として紫外線照射
、グロー放電処理、低分子化合物または他の重合体との
混合、他の重合体膜との複合化、共重合化、水面展開膜
化あるいはこれらの組合せなど種々の方法が提案されて
いるが、いずれも満足される結果は得られていない。

ポリ（１−トリメチルシリル−１−プロピン）の透過性
減少の主な原因は、重合体の緻密化にあるとされており
、即ち時間の経過と共に重合体主鎖が動いて主鎖間の隙
間が小さくなるためと考えられる。

そこで、その膜表面に水面展開膜を形成させると、ある
程度重合体の配向が揃い、安定化させることができると
考えられるが、こうした方法では中空糸状のものに適用
できないため、気体分離膜を体積効率の良い中空糸モジ
ュールとして利用することができない。

また、低分子化合物や他の重合体を混合し、重合体主鎖
の動きを抑えて安定化する方法の場合、低分子化合物で
は滲出がみられ、また重合体も緻密に混合されないので
、いずれにしても安定化は十分に行われなかった。

〔発明が解決しようとする課題〕

かかる現況に鑑み、本発明は透過気体の透過安定性を向
上せしめ、また体積効率は良いものの水面展開膜化を適
用することのできない中空糸状のものにも適用可能な気
体分離膜を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

かかる本発明の目的は、多孔質支持体の表面に一般式（
−３ｉＲＲ’−０−）訂ここで、Ｒはビニル基であり、
Ｒ′は低級アルキル基である〕で表わされるポリオルガ
ノシロキサンとポリ（１−トリメチルシリル−１−プロ
ピン）との架橋物よりなる気体分離性薄膜を形成させた
気体分離膜により達成される。

多孔質支持体としては、酢酸セルロース、ポリプロピレ
ン、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリフッ化ビニ
リデンなどの多孔質体であって、支持体としての十分な
強度を保持する膜厚を有する平膜状、中空糸状などの膜
状体が一般に用いられる。

これらの多孔質支持体の表面に形成される気体分離性薄
膜は、一般式（−３ｉＲＲ’−０−）ｎで表わされるポ
リオルガノシロキサンとポリ（ｌ−トリメチルシリル−
１−プロピン）との架橋物から形成される。ポリオルガ
ノシロキサンとしては、ポリ（ビニルメチルシロキサン
）、ポリ（ビニルエチルシロキサン）、ポリ（ジビニル
シロキサン）などが用いられる。

これらのポリオルガノシロキサンは、ポリ（１−トリメ
チルシリル−１−プロピン）と架橋反応するが、その際
用いられたポロオルガノシロキサンの全量が架橋反応に
関与する訳ではない、そして、これらの架橋物量に対し
てポリオルガノシロキサンが約０．５〜７０重量％、好
ましくは約２〜３０重量％の架橋導入量となるように反
応させる。ポリオルガノシロキサンの架橋導入割合がこ
れより少ないと所期の効果が得られず、一方これより多
い割合では、透過速度の減少、架橋物膜強度の減少など
を招くようになり好ましくない。

架橋反応は、ポリ（１−トリメチルシリル−１−プロピ
ン）を溶解させかつラジカル反応に不活性な溶媒、例え
ばベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素
、ｎ−ヘキサン、ｎ−へブタンなどを用い、アゾビスイ
ソブチロニトリル、過酸化ベンゾイルなどのラジカル重
合開始剤の存在下に窒素ガス雰囲気中で反応させること
により行われ。

反応終了後反応混合物を過剰量のメタノール中などに投
入することにより架橋物を得る。

多孔質支持体の表面への架橋物膜の形成は、この架橋物
を上記炭化水素溶媒中に溶解させてキャスト液を調製し
、このキャスト液を用いてキャスティングすることによ
り行われる。

〔発明の効果〕

本発明に係る、架橋物で気体分離性薄膜を形成させた気
体分離膜は、透過気体の透過安定性にすぐれており、従
って空気の酸素富化などに有効に用いることができる。

〔実施例〕

次に、実施例について本発明を説明する。

実施例 ５０容量２のテトラヒドロフラン水溶液２０＋ａ　Ｑに
水酸化カリウム６ｇを溶解させた溶液中に、ビニルメチ
ルジクロロシラン１０ｇを滴下し、生成した白色沈殿を
日別後ｎ−ヘキサン抽出を行ない、抽出液から減圧下で
溶媒を留去した残渣をモレキュラーシーブで乾燥させた
。得られたポリ（ビニルメチルシロキサン）の赤外線吸
収スペクトルは、第１図に示される。

このポリ（ビニルメチルシロキサン）１ｇ、ポリ（１−
ドリメチルシリルーｌ−プロピン）２００ｍｇおよびア
ゾビスイソブチロニトル１０ｍｇに脱水トルエンＬｏｗ
　Ｑを加え、脱銀後窒素ガス気流中、８０℃で５時間反
応させた８反応終了後、反応混合物を過剰量のメタノー
ル中へ投入し、沈殿物を室温下で１２時間減圧乾燥した
。得られた架橋物（重量測定による架橋導入割合約１２
重量幻の赤外線吸収スペクトルは。

第２図に示される。

この架橋物の全量をｎ−へブタン１３履Ω中に溶解させ
てキャスト液を調製し、調製されたキャスト液の０．３
ｍＱを酢酸セルロース系多孔質膜状体（日本ミリポアリ
ミテッド製品、孔径０．２２μ璽）上にキャスティング
して自然乾燥させた。

比較例 ポリ（１−トリメチルシリル−１−プロピン）０．１ｇ
をｎ−へブタン１０ｇ中に溶解させてキャスト液を調製
し、このキャスト液の０．３！ｌΩを上記酢酸セルロー
ス系多孔質膜状体上にキャストして自然乾燥させた。

得られた複合膜をグロー放電処理装置の真空蒸着容器内
に入れ、　１０−’Ｔｏｒｒ迄排気した後口フッ化炭素
を０．０５Ｔｏｒｒ導入し、有効電力３ｖで２分間グロ
ー放電してプラズマ処理した。

以上の実施例および比較例でそれぞれ得られた気体分離
膜に、２Ｋｇｆ／ｆｆｌの加圧空気を透過させ、酸素富
化した空気の透過速度Ｑ（単位：　Ｘ　１０−’ｃｍ／
ｃｒｍ”　・ｓｅｃ−ｃｍＨｇ）を透過前および透過１
００時間後についてそれぞれ測定した。また、酸素富化
した空気の濃度（１００時間後）を、分離係数として測
定した。得られた結果は、次の表に示される。

表 一例一　−透ｊ１煎」−−透ｊｉ後」−二汰ＪｌｆＬ数
−実施例　　２ｇ、４　　　１６．２　　　１．４７比
較例　　２２．５　　　　７．０　　　１．８０

【図面の簡単な説明】

第１図はポリ（ビニルメチルシロキサン）の、また第２
図はそれとポリ（ｌ−トリメチルシリル−１−プロピン
）との架橋物の赤外線吸収スペクトルである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、多孔質支持体の表面に、一般式（−ＳｉＲＲ’−Ｏ
   −）＿ｎ〔ここで、Ｒはビニル基であり、Ｒ’は低級ア
   ルキル基である〕で表わされるポリオルガノシロキサン
   とポリ（１−トリメチルシリル−１−プロピン）との架
   橋物よりなる気体分離性薄膜を形成させてなる気体分離
   膜。