JPH02107634A - 変性ポリ(2,6―ジメチル―p―オキシフェニレン) - Google Patents

変性ポリ(2,6―ジメチル―p―オキシフェニレン)

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JPH02107634A
JPH02107634A JP1231800A JP23180089A JPH02107634A JP H02107634 A JPH02107634 A JP H02107634A JP 1231800 A JP1231800 A JP 1231800A JP 23180089 A JP23180089 A JP 23180089A JP H02107634 A JPH02107634 A JP H02107634A
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JP
Japan
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dimethyl
oxyphenylene
poly
producing
alkali metal
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JP1231800A
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Otello Farias
オテーロ・ファリーアス
Alberto Gandini
アルベルト・ガンディーニ
Raffaella Monga
ラッファエーラ・モンガ
Arnaldo Roggero
アルナルド・ロッジェロ
Raffaello Sisto
ラッファエーロ・シスト
Claudio Valentini
クラウディオ・バレンチーニ
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Eni Tecnologie SpA
Original Assignee
Eniricerche SpA
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G65/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
    • C08G65/34Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from hydroxy compounds or their metallic derivatives
    • C08G65/48Polymers modified by chemical after-treatment
    • C08G65/485Polyphenylene oxides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06Organic material
    • B01D71/52Polyethers
    • B01D71/522Aromatic polyethers
    • B01D71/5223Polyphenylene oxide, phenyl ether polymers or polyphenylethers

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  • Polyethers (AREA)

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】 フェニレン)、その製法及びガス透過膜の調製における
該化合物の使用に係る。以下の記載では、ポリ(2.6
−ジメチル−p−オキシフェニレン)を、省略のため「
ポリフェニレンオキシド」又はrPPOJと表示する。
当分野では、ガス混合物の分離処理での使用を目的とす
るガス透過性重合体膜が知られている。
この目的に使用される重合体は、たとえば、S.ASt
drnrACHEMA 1985J Plenary 
Lecture,及びH.BHopf.enberg及
びV.T. Stannett rマテリアル・サイエ
ンス・オブ・シンセティック・メンブランズ(Mate
rial Science of Synthetic
 Membranes)JACS Symposium
,シリーズNo. 269、第2章に記載の如く、シリ
コーンゴム、天然ゴム、ブチルゴム、低密度ポリエチレ
ン、ポリカーボネート、ポリフェニレンオキシド、ポリ
スチレン及び酢酸セルロースのような広い範囲から選択
される。
これらの重合体の中でも、ポリフェニレンオキシドは該
物質に固有の興味深い透過性及び選択性を有している。
しかしながら、ガス分離膜における該重合体の使用は、
水と混和する非プロトン性、極性溶媒における溶解性(
水を凝固剤として使用する転相によって非対称膜を製造
する際には、必須の性質である)に乏しいことによって
妨げられている。転相による沈殿は、ガス分離用の活性
表面を1μm以下程度に容易に低減でき、多孔度の大き
い部分(分離においては活性ではない)が支持層として
作用する膜の1つの製法である。転相により平らなポリ
フェニレンオキシド膜を製造する公知の1つの方法は、
WijmansらによってrJ. Pol。
Phys. Eds.J 23, 1941 (198
5)に開示された如く、メタノール中において該重合体
のトリクロロエタン(n−オクタノールを含有する)溶
液を凝固させるものである。しかしながら、この方法は
、コスト、安全性及び環境問題等の点で工業的な実施が
困難である。
本発明によれば、発明者らは、ガス分離膜用材料として
使用される変性ポリフェニレンオキシドを見出した。特
に、この変性ポリフェニレンオキシドは通常の水に混和
する非プロトン性溶媒に可溶性であり、これにより、転
相法による非対称膜の調製において非溶媒として水を使
用することが可能となる。さらに、本発明者らは、この
ようにして得られた厚さ10μm以下を有する非対称膜
では、ガス分離処理において大きい透過度を与えるが、
ポリフェニレンオキシドの固有の選択性は変化しないこ
とを見出した。
これら知見に基き、本発明の第1の目的は、ガラス転移
温度180ないし220℃を有し、高分子の平均10な
いし60%がa)ユニット 可、−ζ心、÷ 又はb)ユニット を有することを特徴とする無定形変性ポリ(2,6−ジ
メチル−p−オキシフェニレン)を提供することにある
本発明の第2の目的は、ポリフェニレンオキシドをメタ
ル化剤と反応させてメタル化ボリフエニ1ノンオキシド
を生成し、ついで該生成物をエチレンオキシドと反応さ
せるこ、とからなる−ト記特性を有する変性ポリフェニ
レンオキシドの製法を提供することにある。
本発明の他の目的は、上記変性ポリフェニレンオキシド
から得られた平らな膜(特に、平らな非対称膜)を提供
することにある。
本発明の方法に供されるポリフェニレンオキシドは数平
均分子i15,000ないし25.000、多分散度(
polydispersion)1.4ないし25を有
し、好ましくは銅錯体触媒の中から選択される触媒の存
在下における2、6−キシレノールの酸化重合によって
調製される公知の重合体である。
ポリフェニレンオキシドのメタル化は、一般に液状の脂
肪族、脂環式及び芳香族炭化水素(たとえばベンゼン、
トルエン)及びエーテル(たとえばテトラヒドロフラン
)の中から選ばれる不活性有機溶媒に溶解した重合体を
使用して行われる。この目的に有用なメタル化剤は、ア
ルカリ金属アルキル(CI−12)又はアルカリ金属水
素化物又はアミドであり、好ましくはアルキル(C1−
12)リチウムである。通常、ポリフェニレンオキシド
のメタル化は、メタル化剤ポリフェニレンオキシド高分
子のモル比0.ト工ないし11、温度−30ないし80
℃、反応時間1分ないし約4時間で行われる。
また、メタル化は、通常テトラメチルエチレンジアミン
、カリウムt−ブチレート及びジアザビシクロオクタン
の中から選ばれる活性化剤の存在下、メタル化剤:活性
化剤のモル比1・01ないし110、好ましくは105
ないし1・1で実施される。
このようにして得られたメタル化ポリフェニレンオキシ
ドを、本発明による変性ポリフェニレンオキシドを得る
ためエチレンオキシドと反応させる。
簡便な方法では、メタル化工程からの反応混合物に、エ
チレンオキシドをメタル化ポリフェニレンオキシド中の
アルカリ金属と少なくとも等量で添加し、温度−30な
いし80°C1好ましくは20ないし40℃、反応時間
5分ないし2時間、一般に3060分で操作する。
このようにして、本発明の変性ポリフェニレンオキシド
が得られ、常法によって反応混合物から分離し、必要で
あれば精製する。
この変性ポリフェニレンオキシドは、ガラス転移温度1
80ないし220℃(DSC測定法)を有し、未変化の
単量体ユニット及びメチル基及び芳香環がヒドロキシア
ルキル化された単量体ユニットを含有する(核磁気共鳴
分析(NMR)によって証明される)無定形の固状物で
ある。特にポリフェニレンオキシドのメタル化が非極性
溶媒中で行われる際には、一般にメチル基部での置換か
頻繁となる。
本発明の変性ポリフェニレンオキシドは、該重合体を適
切な溶媒(たとえばクロロホルム)に溶解し、該溶液を
適当な支持体上に薄い層として析出させることからなる
常法により、均質で平らな膜に変換される。溶媒を制御
して蒸発させた後、厚さ一般に1ないし120μm1好
ましくは10−50μmを有する変性ポリフェニレンオ
キシドの均質で平らな膜が得られ、これらの膜はガス混
合物の分離において透過性かつ選択性を示す。
好適な具体例では、本発明の変性ポリフェニレンオキシ
ドは、非溶媒として水を使用する転相法によって平らな
非対称膜に変換される。これは、該ポリフェニレンオキ
シドが水と混和する非プロトン性、極性溶媒に可溶であ
るとの事実によって可能となったものである。特殊な方
法としては、変換ポリフェニレンオキシドを、ジメチル
アセトアミド、ジオキサン、メチルピロリドン、テトラ
メチル尿素、ホルミルモルホリン又はホルミルピペリジ
ンの如き溶媒に溶解させて、重合体5ないし30%を含
有する溶液を調製する。得られた溶液をガラスシートの
如き支持体上にフィルムとして延展し、被覆した支持体
を水凝固浴と接触させて転相を生じさせ、平らな非対称
膜を生成する。
このような膜は、厚さ0.1−10μm程度の密な活性
層とマクロ細孔性支持層(厚さは50ないし120μm
の範囲で変られる)とで構成される。密な活性層か不完
全である場合、該活性層を薄いエラストマーフィルムで
被覆することができる。
本発明による平らな非対称膜は、たとえばメタン、二酸
化炭素、窒素、酸素、水素及び硫化水素を含有するガス
混合物についての分離処理において高度の透過性及び選
択性を示す。
下記の実施例は本発明をさらに説明するものであって、
本発明を限定するものではない。
実施例1−9 ポリフェニレンオキシドの 機械的攪拌機、充填o−ト、温度計及び浸漬管を具備し
たガラス製反応器(容積500m1)を使用し、窒素流
下に維持した。該反応器に溶媒、すなわちトルエン(実
施例3.4及び5)、ベンゼン(実施例2及び6)、テ
トラヒドロフラン(実施例1.7.8及び9)と、ポリ
フェニレンオキシド[ポリ(26−ジメチル−p−オキ
シフェニレン)]とを充填した。使用したポリは下記の
特性を有する。
重量平均分子ffi       MW=22600重
量平均分子量/数平均分子量の比 MW/MN= 1.47 固有粘度(25℃、りaaホルム)      [n]
= 0.33dl/gガラス転移温度      Tg
=214℃いずれの場合にも、ポリフェニレンオキシド
4重量%を含有する溶液を調製した。混合物を約5゜°
Cに加熱して溶解を促進させ、ついでメタル化のために
選択した温度に加熱した。n−ブチルリチウムをポリフ
ェニレンオキシド溶液と接触させることによってメタル
化ポリフェニレンオキシドを得た。溶媒がベンゼン又は
トルエンである場合には、活性化剤としてテトラメチル
エチレンジアミンをn−ブチルリチウムに対して1・1
のモル比で添加した。得られたメタル化ポリフェニレン
オキシドを、エチレンオキシドとの反応により、−CH
,−CH2−OH基で官能化させた。詳しくは、エチレ
ンオキシドを10分間流動させ(実施例1.2及び3)
、又は予め添加したn−ブチルリチウムのモル数よりも
わずかに多い量(モル数)のエチレンオキシドで反応器
を加圧した(実施例4〜9)。官能化後、官能化ポリフ
ェニレンオキシド懸濁液をメタノール及び水で処理した
。ついで、官能化重合体を懸濁液から分離し、クロロホ
ルムに溶解させ、n−へキサンで沈殿させ、オーブン中
、減圧下、70℃で乾燥させた。
第1表は反応条件を示す。
LiR(ミ’jモル)=n−ブチルリチウムの供給量L
iR/PPO=n−ブチルリチウム/ポリフェニレンオ
キシド単量体ユニットのモル比 Tm(℃)  ”メタル化温度 tm(分) −メタル化時間 Tf(’C)  =官能化温度 tf(分) =官能化時間 第2表は官能化ポリフェニレンオキシドの特性を示す。
T(モル%)=官能化ポリフェニレンオキシド単量体ユ
ニットの総パーセント割合 M(モル%)=メチル基部で官能化されたポリフェニレ
ンオキシド単量体ユニットのパ ーセント割合 A(モル%)=ベンゼン環部で官能化されたポリフェニ
レンオキシド単量体ユニットの パーセント割合 Tg(℃)  =官能化ポリフェニレンオキシドのガラ
ス転移温度(DSC測定法) 官能化の程度及び−CH*  CH*  OH官能基の
分布を、’HNMRスペクトルにより、2つの官能化構
造のプロトンに関与するシグナルに基いて測定した。
iR 区U鯨 20.0 125.0 49.0 68.0 39.8 64.0 」E−よ−」L Lir/PPOTm Ca 0.4    25 0.5   25 1.0   25 j」−スーi 実施例   M     A     T     T
g一番号−胚す0  誌りO旦すD  ■H116,9
7,824,7195 214,86,421,2199 355,51,056,5180 440,03,043,0184 521,61,022,6198 635,03,838,818g 7   16.9   8.5   25.4  20
98   22.7  12.3   35.0  2
069   25.8  19,4   45.2  
209実施例10 上記実施例1−9で得られた各変性ポリフェニレンオキ
シドのサンプル1gずつを、室温で操作して、クロロホ
ルム5mlに溶解させた。約15分間静置した後、AS
TM D−823−53(1970)法によって操作し
、間隙15ミルを有するCardnetナイフ装置(P
acific 5cientific Gardner
/ Neotec In5tru −ment Div
ision)によってガラスシート上に各溶液を延展さ
せ、ついでテスト用の膜を分離するためD−823の方
法を利用した。室温において溶媒の多くを蒸発させ、シ
ートを初めに15分間クロロホルム蒸気で飽和したペル
ジャー内に置き、さらに15分間アスピレーンヨンフー
ド内の空気流下に置いた。高温(110℃)、減圧(1
6mmHg)下で2時間処理して、微量の溶媒まで除去
した。ガラスシートを水に浸漬することによって重合体
フィルムを分離した。得られた膜をオーブン内において
減圧下で乾燥させた。この膜から直径11cmの環状部
分を切取り、透過性試験に供した。
第3表は、Lyssy装置(Lyssy透過率計GMP
−200、Analytical Gas Perme
ability)を使用し、各種のガスに対する膜の透
過率を測定して得られた値を示す。この表に示している
透過率は、35℃において、透過ガスの分圧差76cm
Hgで測定して得られたものであり(1010・cn′
lsSTP−cm/cITI2・秒・cmHg)、測定
5回の平均値である。さらに、膜の厚さ(μm)の値を
も示している。厚さは、膜を小間隔の20ケ所で測定し
た値である。この表は、選択率α1−P(CO2)/P
(C)14)及びαz = P (02)/ P (N
a)を併記している。
一第一旦一表一 実施例 膜厚 P(CO2)  P(CH4)  P(
OJ  P(N2)  α、 α2jfa4.り畦 1  38±4  34.4   2,0  20.1
  12,4 17.2  1.62  55±5  
31.5   2.0   6.1  1.5 15.
8  4.13  45±4  12.3   0.6
   2.6  0.7 20.5  3.74  4
1±3  12.4   0.8   2.7  0.
7 15.5  3.65  24±5  36.3 
  5,1   11.3  5.5  7.1  2
.16  50±6  13.0   1.73.1 
 1.5  7.6  2.17  44±6  29
.7   2.3   6.4  2,0 13.0 
 3.28  45±4  26.7   1.5  
 5.1  1.1 17.8  4.69  53±
4  28.4   1.4   5.6  1,32
0.3  43実施例11 実施例4で得られた変性ポリフェニレンオキシドを転相
法によって非対称膜に変換させた。濃度25ないし30
重量%を有する変性ポリフェニレンオキシドのテトラメ
チル尿素溶液を調製した。この目的のため、重合体を少
量ずつ溶媒に添加した。
溶解が完了したところで一定量の溶液を取出し、層別装
置(stratifier)の皿に入れ、皿の端に一定
厚さ(300μm)のナイフを設置した。ガラスシート
を層別装置の表面とナイフとの間に配置した。非対称膜
を次のようにして調製した。すなわち、溶液が完全に行
渡るまで、ガラスシートにゆっくりとかつ連続して溶液
を散布した。ついでシートを、2回蒸留した水でなる凝
固浴に入れた。凝固浴内では転相が生じ、非対称膜が形
成された。形成時、この膜を浴内に約3時間放置し、2
回蒸留した水で洗浄し、最後に乾燥させた。
膜の3 X 3 cmサンプルを2枚のitx t1c
mアルミニウムンート(中央に直径1.6cmの穴が形
成されている)の間に接着した。このようにして得られ
たテスト片をLyssy GMP 200透過率計の2
つの半電池の間に設置した。35℃において上流側76
cmHgの透過ガス圧で透過率を4111定した。この
非対称膜は透過率(単位圧力で割ったガス流ff1HO
’cm”・STP/cIT+2・秒・cmHgによって
特徴づけられる。ガス分離における活性帰の等価厚さは
、重合体の透過率(平らな均質膜について測定)/非対
称膜の透過率の比として算定される。
3種のテストを実施した。第1のテストでは、実施例4
の変性ポリフェニレンオキシドの25重■%テトラメチ
ル尿素溶液を使用し、下記の透過率及び選択率を有する
非対称膜を得た。
P(Co□)=84.5; P(CH4)=90.3:
 P(02)=58.9P(Na)=53.7; α、
=09 α、=1.1第2のテストでは、275重量%
溶液を使用し、下記特性を有する非対称膜を得た。
P(Cow)=18.8; P(CH4)=3.0; 
P(0,)=5.6P(N、)= 2.2; α、=6
.3; α2=26第3のテストでは、30重@%溶液
を使用し、下記特性を有する非対称膜を得た。
P(Co2)=1.2; P(CH4)=O,l: P
(O□)=0.3P(N2)=0.1; α、=12.
6.α2=34活性層=9.1μm 実施例12 実施例11と同様にして、ただし実施例9の変性ポリフ
ェニレンオキシドを使用して操作を行った。
第1のテストでは重合体の20重量%ジメチルアセトア
ミド溶液を使用し、第2のテストでは25重量%溶液を
使用した。
られた。
第1のテスト P(Co2)= 67.5 P(N2)=34.2 第2のテスト

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ガラス転移温度180ないし220℃を有し、高分
    子の平均10ないし60%がa)ユニット▲数式、化学
    式、表等があります▼ 又はb)ユニット ▲数式、化学式、表等があります▼ を有することを特徴とする、無定形変性ポリ(2,6−
    ジメチル−p−オキシフェニレン)。 2 請求項1記載の変性ポリ(2,6−ジメチル−p−
    オキシフェニレン)の製法において、ポリ(2,6−ジ
    メチル−p−オキシフェニレン)とアルカリ金属アルキ
    ル(C_1_−_1_2)又はアルカリ金属水素化物又
    はアミドとを、メタル化剤:ポリ(2,6−ジメチル−
    p−オキシフェニレン)のモル比0.1:1ないし1:
    1、好ましくは1:0.5−1:1、不活性溶媒中、温
    度−30ないし80℃において1分ないし4時間で反応
    させ、ポリ(2,6−ジメチル−p−オキシフェニレン
    )をメタル化させ;得られたメタル化ポリ(2,6−ジ
    メチル−p−オキシフェニレン)を、不活性有機溶媒中
    、温度−30ないし80℃、時間5分ないし2時間で操
    作して、該メタル化ポリ(2,6−ジメチル−p−オキ
    シフェニレン)中のアルカリ金属に対して少なくとも等
    量のエチレンオキシドと反応させて変性ポリ(2,6−
    ジメチル−p−オキシフェニレン)を生成し;反応混合
    物から該変性ポリ(2,6−ジメチル−p−オキシフェ
    ニレン)を回収することを特徴とする、変性ポリ(2,
    6−ジメチル−p−オキシフェニレン)の製法。 3 請求項2記載の製法において、前記メタル化剤がリ
    チウムアルキル(C_1_−_1_2)である、変性ポ
    リ(2,6−ジメチル−p−オキシフェニレン)の製法
    。 4 請求項2記載の製法において、ポリ(2,6−ジメ
    チル−p−オキシフェニレン)のメタル化を、テトラメ
    チルエチレンジアミン、カリウムt−ブチレート及びジ
    アザビシクロオクタンの中から選ばれる活性化剤の存在
    下で行う、変性ポリ(2,6−ジメチル−p−オキシフ
    ェニレン)の製法。 5 ガス分離用の平らな膜の製法において、請求項1記
    載の変性ポリ(2,6−ジメチル−p−オキシフェニレ
    ン)を有機溶媒に溶解させ、得られた溶液を支持体上に
    延展し、溶液から溶媒を除去し、厚さ1ないし120μ
    mを有する均質な膜を得ることを特徴とする、膜の製法
    。 6 ガス分離用の平らな非対称膜の製法において、請求
    項1記載の変性ポリ(2,6−ジメチル−p−オキシフ
    ェニレン)を水と混和する極性、非プロトン性有機溶媒
    に溶解させ、得られた溶液を支持体上にフィルムとして
    延展し、該フィルムを水を含有する凝固浴と接触させて
    転相を生ぜしめ、マクロ細孔性支持層及び厚さ0.1な
    いし10μmの活性層を包含してなる平らな非対称膜を
    得ることを特徴とする、非対称膜の製法。 7 請求項6記載の製法において、水と混和する極性、
    非プロトン性有機溶媒が、ジメチルアセトアミド、ジオ
    キサン、メチルピロリドン、テトラメチル尿素、ホルミ
    ルモルホリン及びホルミルピペリジンの中から選ばれる
    ものである、非対称膜の製法。
JP1231800A 1988-09-09 1989-09-08 変性ポリ(2,6―ジメチル―p―オキシフェニレン) Pending JPH02107634A (ja)

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IT8821875A IT1227052B (it) 1988-09-09 1988-09-09 Poli(2,6 dimetil p ossifenilene)modificato, procedimento per la sua preparazione e utilizzazione in membrane per la separazione dei gas .

Publications (1)

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JPH02107634A true JPH02107634A (ja) 1990-04-19

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JP1231800A Pending JPH02107634A (ja) 1988-09-09 1989-09-08 変性ポリ(2,6―ジメチル―p―オキシフェニレン)

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US (1) US5019631A (ja)
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JP (1) JPH02107634A (ja)
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