JPH02251232A - Two-layered polyimide hollow yarn membrane and its preparation - Google Patents

Two-layered polyimide hollow yarn membrane and its preparation

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JPH02251232A
JPH02251232A JP7044689A JP7044689A JPH02251232A JP H02251232 A JPH02251232 A JP H02251232A JP 7044689 A JP7044689 A JP 7044689A JP 7044689 A JP7044689 A JP 7044689A JP H02251232 A JPH02251232 A JP H02251232A
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aromatic
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layer
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利宗 吉永
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、極めて優れたガス透過性能を示し、耐熱性
、耐圧性などが優れている芳香族ポリイミド類の二層構
造を有する中空糸膜、および、前述の優れた性能のポリ
イミド中空糸膜を再現性よく容易に製造することができ
るポリイミド二層中空糸膜の製法に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] This invention provides a hollow fiber membrane having a two-layer structure of aromatic polyimides that exhibits extremely excellent gas permeability and has excellent heat resistance, pressure resistance, etc. The present invention also relates to a method for producing a polyimide two-layer hollow fiber membrane, which allows the aforementioned excellent performance polyimide hollow fiber membrane to be easily produced with good reproducibility.

この発明の中空糸膜は、水素分離、炭酸ガス分離・、酸
素富化、除湿などのガス分離操作において好適に使用す
ることができる。
The hollow fiber membrane of the present invention can be suitably used in gas separation operations such as hydrogen separation, carbon dioxide separation, oxygen enrichment, and dehumidification.

〔従来技術の説明〕[Description of prior art]

従来、特開昭49−62380号公報、特開昭62−1
91019号公報、特開昭64−15104号公報など
に記載されているように、セルロースアセテート、ポリ
ビニル、ポリアミドなどの高分子重合体からなる多層中
空糸膜、その製法が知られていたが、それらの多層中空
糸膜は、耐熱性、耐薬品性、耐圧性などにおいて満足す
べきものではなかった。
Previously, JP-A-49-62380, JP-A-62-1
As described in Japanese Patent Application Laid-open No. 91019 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-15104, multilayer hollow fiber membranes made of high molecular weight polymers such as cellulose acetate, polyvinyl, and polyamide, and their manufacturing methods, have been known. The multilayer hollow fiber membrane of 2007 was not satisfactory in terms of heat resistance, chemical resistance, pressure resistance, etc.

一方、ビフェニルテトラカルボン酸系の芳香族ポリイミ
ドからなるガス分離膜の製造法としては、例えば、特開
昭61−133106号公報に記載されているように、
ビフェニルテトラカルボン酸類を主成分とする芳香族テ
トラカルボン酸成分と、−SO,−の二価の基を分子内
に有する芳香族ジアミン化合物を主成分とする芳香族ジ
アミン成分とから得られた可溶性の芳香族ポリイミド溶
液を使用して、凝固液を用いる湿式製膜法(ロブ型の製
膜法)で、均質な外表面層と多孔質層とを有する非対称
性のガス分離膜(中空糸膜も含む)を製造する方法につ
いて開示されている。
On the other hand, as a method for manufacturing a gas separation membrane made of biphenyltetracarboxylic acid-based aromatic polyimide, for example, as described in JP-A-61-133106,
Solubility obtained from an aromatic tetracarboxylic acid component whose main component is biphenyltetracarboxylic acids and an aromatic diamine component whose main component is an aromatic diamine compound that has a divalent group of -SO, - in its molecule. Using an aromatic polyimide solution of Disclosed is a method for manufacturing (including

前記の公知の芳香族ポリイミド類のガス分離膜は、耐熱
性、耐薬品性などが優れていると共に、炭酸ガスの透過
性能などが良好であった。。
The above-mentioned known gas separation membranes made of aromatic polyimides have excellent heat resistance, chemical resistance, and the like, as well as good carbon dioxide gas permeation performance. .

しかしながら、前記の公知の芳香族ポリイミド類のガス
分離膜は、実際に、省エネルギー技術としてガス分離に
使用する場合には、必ずしも、充分な耐圧性、ガス透過
速度を有するものではなく、さらに、高いレベルの耐圧
性、ガス透過速度を有するガス分離膜が期待されていた
However, when the above-mentioned known gas separation membranes made of aromatic polyimides are actually used for gas separation as an energy-saving technology, they do not necessarily have sufficient pressure resistance and gas permeation rate, and furthermore, they do not have sufficient pressure resistance or gas permeation rate. Gas separation membranes with high pressure resistance and gas permeation rates were expected.

また、従来公知の中空糸膜の湿式製膜法では、単一のポ
リイミド溶液組成物を使用して、極めて薄い分離層(均
一な外層)と比較的厚い多孔質の支持層とが連続して一
体に構成されている非対称性の中空糸膜を、凝固液中な
どで一挙に形成させるたメに、両層がそれぞれの充分な
機能を有するものとするには、ポリイド溶液組成物の種
類、製膜条件などに多くの制限があり、得られる中空糸
膜が芳香族ポリイミド類のガス分離膜の本来のガス透過
特性を充分に発揮できなかったり、あるいは、製膜にお
いて極めて熟練を要する操作が必要であったりして、再
現性よく安定な性能の中空糸膜を製造できないことがあ
るという問題点を有していた−0 〔本発明が解決しようとする問題点〕 この発明は、従来公知の芳香族ポリイミドの高性能な特
性である耐熱性、耐薬品性と共に、中空糸膜として、さ
らに優れた耐圧性、ガス透過速度を有する芳香族ポリイ
ミド類のガス分離用中空糸膜、および、その再現性のよ
い製造法を提供することを目的とするものである。
In addition, in the conventional wet membrane forming method for hollow fiber membranes, a single polyimide solution composition is used to continuously form an extremely thin separation layer (uniform outer layer) and a relatively thick porous support layer. In order to form an integrally constructed asymmetric hollow fiber membrane all at once in a coagulation solution, etc., in order for both layers to have their respective sufficient functions, the type of polyide solution composition, There are many restrictions on membrane production conditions, and the resulting hollow fiber membrane may not be able to fully demonstrate the original gas permeation properties of aromatic polyimide gas separation membranes, or the membrane production may require extremely skilled operations. [Problems to be solved by the present invention] This invention has the problem that it may not be possible to produce hollow fiber membranes with good reproducibility and stable performance due to Hollow fiber membranes made of aromatic polyimides for gas separation, which have not only the high-performance properties of aromatic polyimides such as heat resistance and chemical resistance, but also excellent pressure resistance and gas permeation speed as hollow fiber membranes, and The purpose is to provide a manufacturing method with good reproducibility.

〔問題点を解決するための手段〕 すなわち、この出願の第1の発明は、ビフェニルテトラ
カルボン酸類を70モル%以上含有する芳香族テトラカ
ルボン酸成分と、 S Oz−の二価の基を分子内に有
する芳香族ジアミン類を50モル%以上含有し、しかも
−〇(CFs)*−の二価の基を分子内に有する芳香族
ジアミンを2〜30モル%含有する芳香族ジアミン成分
とを、重合して得られた可溶性の芳香族ポリイミドAで
形成されていて、均質な外表面層と微多孔質層とが連続
して一体に形成されている非対称性の外層と、ビフェニ
ルテトラカルボン酸類を70モル%以上含有する芳香族
テトラカルボン酸成分と、少なくとも2個以上の芳香族
環を有する芳香族ジアミン化合物を少なくとも50モル
%含有する芳香族ジアミン成分とを重合して得られた可
溶性の芳香族ポリイミドBで形成されている微多孔質の
内層とからなることを特徴とするポリイミド二層中空糸
膜に関するものである。
[Means for Solving the Problems] That is, the first invention of this application comprises an aromatic tetracarboxylic acid component containing 70 mol% or more of biphenyltetracarboxylic acids, and a divalent group of SOz- in the molecule. An aromatic diamine component containing 50 mol% or more of aromatic diamines having in the molecule and 2 to 30 mol% of an aromatic diamine having a divalent group of -〇(CFs)*- in the molecule. , an asymmetric outer layer formed of soluble aromatic polyimide A obtained by polymerization, in which a homogeneous outer surface layer and a microporous layer are continuously and integrally formed, and biphenyltetracarboxylic acids. A soluble compound obtained by polymerizing an aromatic tetracarboxylic acid component containing 70 mol% or more of The present invention relates to a two-layer polyimide hollow fiber membrane characterized by comprising a microporous inner layer made of aromatic polyimide B.

また、この出願の第2の発明は、外部円形開口部と内部
円形開口部とからなる同心円状開口部を有する紡糸用ノ
ズルを設けた紡糸装置を使用し、(a)  前述の可溶
性の芳香族ポリイミドAが、ポリイミド濃度1〜25重
量%で有機極性溶媒に均一に溶解している低濃度ポリイ
ミド溶液を、前記外部円形開口部へ供給すると共に、 (b)前述の可溶性の芳香族ポリイミドBが、ポリイミ
ド濃度5〜35重量%であって、しかも前記低濃度ポリ
イミド溶液より0.5〜10重量%高いポリイミド濃度
で、有機極性溶媒に均一に溶解している高濃度ポリイミ
ド溶液を前記内部円形開口部へ供給して、 前記紡糸用ノズルの2つの同心円状開口部から、前記の
2種のポリイミド溶液を、同時に、二層構造の中空糸状
に押し出し、 その二層構造の中空糸状体を、凝固液と接触させて、二
層構造の中空糸を形成することを特徴とするポリイミド
二層中空糸膜の製法に関する。
Further, a second invention of this application uses a spinning device equipped with a spinning nozzle having concentric circular openings consisting of an external circular opening and an internal circular opening, and (a) the above-mentioned soluble aromatic compound. A low concentration polyimide solution in which polyimide A is uniformly dissolved in an organic polar solvent at a polyimide concentration of 1 to 25% by weight is supplied to the external circular opening, and (b) the soluble aromatic polyimide B is , a high concentration polyimide solution uniformly dissolved in an organic polar solvent with a polyimide concentration of 5 to 35% by weight and 0.5 to 10% by weight higher than the low concentration polyimide solution is poured into the inner circular opening. The two types of polyimide solutions are simultaneously extruded into a two-layered hollow fiber from the two concentric openings of the spinning nozzle, and the two-layered hollow fiber is solidified. The present invention relates to a method for producing a polyimide two-layer hollow fiber membrane, which is characterized in that it is brought into contact with a liquid to form a two-layer hollow fiber membrane.

この発明の中空糸膜は、例えば、第1図に示すように、
前記の芳香族ポリイミドAで形成されていて、極めて薄
い均質な外表面層1(ガス分離層ということもある)と
、網の目構造を有する比較的厚い微多孔質層2とが連続
して一体に形成されている非対称性の外層と、前記の芳
香族ポリイミドBT;形成されている、網の目構造を存
する厚い微多孔質の内層3とが、一体に中空糸膜を形成
しているポリイミド二層中空糸膜4であればよい。
The hollow fiber membrane of the present invention, for example, as shown in FIG.
It is formed of the above-mentioned aromatic polyimide A, and consists of an extremely thin homogeneous outer surface layer 1 (sometimes referred to as a gas separation layer) and a relatively thick microporous layer 2 having a network structure. The asymmetric outer layer integrally formed with the aromatic polyimide BT; the thick microporous inner layer 3 having a network structure formed integrally forms a hollow fiber membrane. Any polyimide two-layer hollow fiber membrane 4 may be used.

前記の外層の外表面層は、厚さが0.01〜1μ前記の
外層の外表面層は、厚さが0.01〜1μm程度である
ことが好ましく、また、外層の微多孔質層は、厚さが3
〜200μm、特に5〜100μm程度であればよく、
さらに、多孔質の内層は、その厚さが10〜500μm
、特に20〜300μm程度であることが好ましく、さ
らに、この発明の二層中空糸膜は、外層と内層との厚さ
の比が、1:0.5〜1:10、特に1:1〜1:8種
度であることが好ましい。
The outer surface layer of the outer layer preferably has a thickness of 0.01 to 1 μm, and the outer surface layer of the outer layer preferably has a thickness of about 0.01 to 1 μm. , thickness 3
~200μm, especially about 5~100μm,
Furthermore, the porous inner layer has a thickness of 10 to 500 μm.
In particular, the two-layer hollow fiber membrane of the present invention preferably has a thickness ratio of 1:0.5 to 1:10, particularly 1:1 to 1:1. Preferably, the ratio is 1:8.

そして、この発明の中空糸膜の外径は、50〜2000
μm、特に100〜1500μm、さら1に好ましくは
150〜1000μm程度であることが好ましい。
The outer diameter of the hollow fiber membrane of this invention is 50 to 2000.
The thickness is preferably about 100 to 1500 μm, more preferably about 150 to 1000 μm.

この発明の二層中空糸膜は、その外層の空隙率(100
−ポリマー分率)が、55〜80%、特に60〜75%
程度であって、内層の空隙率が45〜70%、特に50
〜64%程度であり、そして、内層の空隙率が、外層の
空隙率よりも大きいことが、高い透過性能を保持ししか
も耐圧性も高くすることができるので、好ましい。
The two-layer hollow fiber membrane of this invention has a porosity of its outer layer (100
- polymer fraction) from 55 to 80%, especially from 60 to 75%
The inner layer has a porosity of 45 to 70%, especially 50%.
It is preferable that the porosity of the inner layer is about 64% and larger than the porosity of the outer layer, since this allows high permeability to be maintained and high pressure resistance.

なお、前記外層及び内層のポリマー分率(PIおよびp
g)は、二層中空糸膜の製造において、外層および内層
に単位時間に消費される各芳香族ポリイミドの容量(A
IおよびA2)、その単位時間に製造された二層中空糸
膜の長さ(L)、およびその二層中空糸膜の外層および
内層の外径及び内径との差(a+およびaX)とから次
の式によって算出することができる。
In addition, the polymer fractions (PI and p
g) is the capacity of each aromatic polyimide (A
I and A2), the length of the two-layer hollow fiber membrane manufactured in that unit time (L), and the difference between the outer diameter and inner diameter of the outer layer and inner layer of the two-layer hollow fiber membrane (a+ and aX) It can be calculated using the following formula.

前記の中空糸膜の外層を形成している芳香族ポリイミド
Aは、例えば、 (a)  ビフェニルテトラカルボン酸類を10モル%
以上、好ましくは80モル%以上、特に好ましくは90
”−100モル%の割合で含有する芳香族テトラカルボ
ン酸成分と、 (6)−3Oz−の二価の基を分子内に有する芳香族ジ
アミン類を、50モル%以上、好ましくは60モル%以
上、特に好ましくは70モル%以上の割合で含有し、し
かも、 C(CFs)t−の二価の基を分子内に有する
芳香族ジアミンを2〜30モル%、好ましくは3〜25
モル%、特に好ましくは5〜20モル%の割合で含有す
る芳香族ジアミン成分とを、 略等モル、有機極性溶媒中で、重合およびイミド化して
得られた「有機極性溶媒に可溶性である芳香族ポリイミ
ド1であればよい。
The aromatic polyimide A forming the outer layer of the hollow fiber membrane includes, for example, (a) 10 mol% of biphenyltetracarboxylic acids;
or more, preferably 80 mol% or more, particularly preferably 90 mol% or more
``-100 mol% aromatic tetracarboxylic acid component and (6) aromatic diamines having a -3Oz- divalent group in the molecule at 50 mol% or more, preferably 60 mol%. As mentioned above, the aromatic diamine is particularly preferably contained in a proportion of 70 mol % or more and further has a C(CFs)t- divalent group in the molecule from 2 to 30 mol %, preferably from 3 to 25 mol %.
"Aroma soluble in organic polar solvent" obtained by polymerizing and imidizing approximately equimolar amount of aromatic diamine component containing mol%, particularly preferably 5 to 20 mol%, in an organic polar solvent. Group polyimide 1 may be used.

前記のポリイミドAの製造において使用されるビフェニ
ルテトラカルボン酸類としては、2.3.3’。
The biphenyltetracarboxylic acids used in the production of polyimide A include 2.3.3'.

4゛−ビフェニルテトラカルボン酸、3.3’、4.4
’−ビフェニルテトラカルボン酸、あるいは、それらの
酸二無水物、または、それらの低級アルコールエステル
などを挙げることができる。
4′-biphenyltetracarboxylic acid, 3.3′, 4.4
Examples include '-biphenyltetracarboxylic acid, acid dianhydrides thereof, and lower alcohol esters thereof.

また、前記のポリイミドAの製造において、ビフェニル
テトラカルボン酸類と併用することができる他のテトラ
カルボン酸成分としては、例えば、ピロメリット酸また
はその酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸ま
たはその酸二無水物、ビフェニルエーテルテトラカルボ
ン酸またはその酸二無水物などの芳香族テトラカルボン
酸類を挙げることができる。
In addition, in the production of polyimide A, other tetracarboxylic acid components that can be used in combination with biphenyltetracarboxylic acids include, for example, pyromellitic acid or its acid dianhydride, benzophenonetetracarboxylic acid or its acid dianhydride. Aromatic tetracarboxylic acids such as biphenyl ether tetracarboxylic acid or its acid dianhydride can be mentioned.

前記ポリイミドAの製造において使用される、r−so
オーの二価の基を分子内に有する芳香族ジアミン類1と
しては、前記の−SO□−の二価の基の両側に、少なく
とも1個の芳香族環(ベンゼン環など)がそれぞれ直接
に結合している芳香族ジアミン化合物であればよく、例
えば、4.4”−ジアミノ−ジフェニルスルホン、4.
4’−ジアミノ−3,3°−ジメチル−ジフェニルスル
ホン、3.3’−ジアミノ−ジフェニルスルホン、3.
4’−ジアミノ−ジフェニルスルホンなどジアミノジフ
ェニルスルホン類、 ビス(4−(4°−アミノフェノキシ)フェニル〕スル
ホン、ビス(4−(3’−アミノフェノキシ)フェニル
〕スルホンなどのビス(アミノフェノキシフェニル)ス
ルホン類、 3.7−ジアミツー2.8−ジメチル−ジフェニレンス
ルホン、3.7−ジアミツー2,8−ジエチル−ジフェ
ニレンスルホン、3.7−ジアミツー2.8−ジプロピ
ル−ジフェニレンスルホン、2.8−ジアミノ−3,7
−シメチルージフエニレンスルホン、3.7−シアミツ
ー2゜8−ジメトキシ−ジフェニレンスルホンなどのジ
アミノジフェニレンスルホン類、および、3.7−シア
ミツ−チオキサンチンー5.5−ジオキシド、2.8−
ジアミノ−チオキサンチン−5,5−ジオキシド、3.
7−シアミツ−チオキサントンー5.5−ジオキシド、
2.8−ジアミノ−チオキサントン−5,5−ジオキシ
ドなどのジアミノ−チオキサンチン類またはその誘導体
などを挙げることができる。
r-so used in the production of polyimide A
The aromatic diamines 1 having a divalent O group in the molecule include at least one aromatic ring (such as a benzene ring) directly on both sides of the -SO□- divalent group. Any aromatic diamine compound may be used, such as 4.4''-diamino-diphenylsulfone, 4.
4'-diamino-3,3°-dimethyl-diphenyl sulfone, 3.3'-diamino-diphenyl sulfone, 3.
Diaminodiphenylsulfones such as 4'-diamino-diphenylsulfone; bis(aminophenoxyphenyl) such as bis(4-(4°-aminophenoxy)phenyl)sulfone and bis(4-(3'-aminophenoxy)phenyl)sulfone; Sulfones, 3.7-Diami2-2,8-dimethyl-diphenylene sulfone, 3.7-Diami-2,8-diethyl-diphenylene sulfone, 3.7-Diami-2,8-dipropyl-diphenylene sulfone, 2. 8-diamino-3,7
Diaminodiphenylene sulfones such as -simethyl-diphenylene sulfone, 3,7-cyamitsu-2°8-dimethoxy-diphenylene sulfone, and 3,7-cyamitsu-thioxanthin-5,5-dioxide, 2.8-
Diamino-thioxanthine-5,5-dioxide, 3.
7-cyamitsu-thioxanthone-5,5-dioxide,
Diamino-thioxanthins such as 2,8-diamino-thioxanthone-5,5-dioxide or derivatives thereof can be mentioned.

前記のポリイミドへの製造法において使用する’  C
(CF、)!−の二価の基を分子内に有する芳香族ジア
ミン類jとしては、特に、前記のC(CF3)!−〇二
価の基の両側に、少なくとも1個の芳香族環(ベンゼン
環など)が直接に結合している芳香族ジアミン化合物、
例えば、2.2−ビス(4−アミノフェニル)へキサフ
ルオロプロパン、2.2−ビス(3−アミノフェニル)
へキサフルオロプロパン、2.2−ビス(4−アミノ−
3−メチルフェニル)へキサフルオロプロパン、2.2
−ビス(3−アミノ−4−メチルフェニル)へキサフル
オロプロパンなどの2.2−ビス(アミノフェニル)へ
キサフルオロプロパン類、 2.2−ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル
〕へキサフルオロプロパン、2.2−ビス(4−(3−
アミノフェノキシ)フェニル〕へキサフルオロプロパン
などの2,2−ビス(アミノフェノキシフェニル)へキ
サフルオロプロパン類などを挙げることができる。
'C used in the above manufacturing method for polyimide
(CF,)! As aromatic diamines j having a divalent group of - in the molecule, the above-mentioned C(CF3)! - An aromatic diamine compound in which at least one aromatic ring (such as a benzene ring) is directly bonded to both sides of a divalent group,
For example, 2,2-bis(4-aminophenyl)hexafluoropropane, 2,2-bis(3-aminophenyl)
Hexafluoropropane, 2,2-bis(4-amino-
3-methylphenyl)hexafluoropropane, 2.2
-2.2-bis(aminophenyl)hexafluoropropanes such as -bis(3-amino-4-methylphenyl)hexafluoropropane, to 2.2-bis(4-(4-aminophenoxy)phenyl) Hexafluoropropane, 2,2-bis(4-(3-
Examples include 2,2-bis(aminophenoxyphenyl)hexafluoropropanes such as aminophenoxy)phenyl]hexafluoropropane.

また、前記のポリイミドAの製造法において、r−3O
,−おcJ:び−C(CF、)を−の二価の基を分子内
に有する芳香族ジアミン化合物jと併用することができ
る他のジアミン成分としては、例えば、4,4°−ジア
ミノ−ジフェニルエーテル、3.3゛−ジメチル−4,
4゛−ジアミノ−ジフェニルエーテル、13°−ジェト
キシ−4,4゛−ジアミノ−ジフェニルエーテル、3.
3”−ジアミノ−ジフェニルエーテルなどのジアミノジ
フェニルエーテル類、4.4”−ジアミノ−ジフェニル
メタン、3.3”−ジアミノ−ジフェニルメタンなどの
ジアミノジフェニルメタン類、 2.2−ビス(3−アミノフェニル)プロパン、2.2
−ビス(4−アミノフェニル)プロパンなどの2.2−
ビス(アミノフェニル)プロパン類、 2.2−ビス(4−(4’−アミノフェノキシ)フェニ
ル〕プロパン、2.2−ビス(4−(3°−アミノフェ
ノキシ)フェニル〕プロパンなどの2,2−ビス(アミ
ノフェノキシフェニル)プロパン類、 4.4′−ジアミノ−ベンゾフェノン、3.3″−ジア
ミノ−ベンゾフェノンなどのジアミノベンゾフェノン類
、 Osm−またはp−フェニレンジアミン、3゜5−ジア
ミノ安息香酸、2,6−シアミツビリジン、〇−トリジ
ンなどを挙げることができる。
Furthermore, in the method for producing polyimide A described above, r-3O
, -cJ: and -C(CF,) - Other diamine components that can be used in combination with the aromatic diamine compound j having a - divalent group in the molecule include, for example, 4,4°-diamino -diphenyl ether, 3.3'-dimethyl-4,
4'-diamino-diphenyl ether, 13'-jethoxy-4,4'-diamino-diphenyl ether, 3.
Diaminodiphenyl ethers such as 3''-diamino-diphenyl ether, diaminodiphenylmethanes such as 4.4''-diamino-diphenylmethane, 3.3''-diamino-diphenylmethane, 2.2-bis(3-aminophenyl)propane, 2. 2
2,2- such as -bis(4-aminophenyl)propane
Bis(aminophenyl)propanes, 2,2-bis(4-(4'-aminophenoxy)phenyl)propane, 2,2-bis(4-(3°-aminophenoxy)phenyl)propane, etc. -bis(aminophenoxyphenyl)propanes, diaminobenzophenones such as 4.4′-diamino-benzophenone, 3.3″-diamino-benzophenone, Osm- or p-phenylenediamine, 3°5-diaminobenzoic acid, 2 , 6-cyamitubiridine, 〇-tolidine, and the like.

前記の芳香族ポリイミドAにおいて、ビフェニルテトラ
カルボン酸類(テトラカルボン酸成分)に基づく構成単
位の含有割合が、余りに少なくなると、そのような芳香
族ポリイミドは、有機極性溶媒に対して容易に溶解しな
かったり、溶媒に溶解しても析出しやすく、不安定なポ
リイミド溶液となることがあるので製膜上適当ではない
In the aromatic polyimide A, if the content of structural units based on biphenyltetracarboxylic acids (tetracarboxylic acid component) is too low, such aromatic polyimide will not easily dissolve in organic polar solvents. Or, even when dissolved in a solvent, it tends to precipitate, resulting in an unstable polyimide solution, which is not suitable for film formation.

前記の芳香族ポリイミドAにおいて−SO8または−C
F、)z−の二価の基を分子内に有する芳香族ジアミン
化合物(ジアミン成分)に基づく構成単位の含有割合が
余りに少なくなると、そのような芳香族ポリイミドは、
その芳香族ポリイミド溶液を使用して湿式製膜法によっ
て内層と共に非対称性の外層を形成した場合に、最終的
に製造されるr前記芳香族ポリイミド製の非対称性の外
層を有する中空糸膜」は、水素ガス、炭酸ガスなどに対
するガス透過速度が遅くなるので適当ではない。
In the aromatic polyimide A, -SO8 or -C
If the content of the structural unit based on an aromatic diamine compound (diamine component) having a divalent group of F,)z- in the molecule becomes too small, such an aromatic polyimide becomes
When the aromatic polyimide solution is used to form an asymmetric outer layer together with an inner layer by a wet membrane forming method, the final hollow fiber membrane having an asymmetric outer layer made of aromatic polyimide is It is not suitable because the gas permeation rate for hydrogen gas, carbon dioxide gas, etc. becomes slow.

前記の芳香族ポリイミドAは、30°Cの対数粘度(測
定濃度; 0.5 g/1oon/!溶媒、溶媒;パラ
クロルフェノール4容量部とオルソクロルフェノール1
容量部との混合溶媒)が、0.1〜7、特に0.2〜5
程度であることが好ましい。
The aromatic polyimide A had a logarithmic viscosity at 30°C (measured concentration: 0.5 g/1oon/! Solvent; solvent; 4 parts by volume of parachlorophenol and 1 part by volume of orthochlorophenol).
(parts by volume of mixed solvent) is 0.1 to 7, especially 0.2 to 5
It is preferable that the degree of

前記の中空糸膜の外層を形成している芳香族ポリイミド
Bは、ビフェニルテトラカルボン酸類を70モル%以上
、好ましくは80モル%以上、特に好ましくは90〜1
00モル%の割合で含有する芳香族テトラカルボン酸成
分と、少なくとも2個以上の芳香族環を有する芳香族ジ
アミン化合物を少なくとも50モル%、好ましくは6O
−E−ル%以上、特に好ましくは70〜100モル%の
割合で含有する芳香族ジアミン成分とを、有機極性溶媒
中で重合して得られる可溶性の芳香族ポリイミドである
The aromatic polyimide B forming the outer layer of the hollow fiber membrane contains biphenyltetracarboxylic acids in an amount of 70 mol% or more, preferably 80 mol% or more, particularly preferably 90 to 1
00 mol% of an aromatic tetracarboxylic acid component and at least 50 mol% of an aromatic diamine compound having at least two or more aromatic rings, preferably 6O
It is a soluble aromatic polyimide obtained by polymerizing an aromatic diamine component containing -E-le% or more, particularly preferably 70 to 100 mol%, in an organic polar solvent.

前記のポリイミドBの製造に使用守れる芳香族ジアミン
化合物としては、前述のポリイミドAの製造において使
用される種々の芳香族ジアミン化合物であって、少なく
とも2個、特に2〜5個の芳香族環(特にベンゼン環)
を有する芳香族ジアミンをそのまま使用することができ
、例えば、ジアミノジフェニルエーテル類、ジアミノ安
息香酸/l// 夕’in、2.2−ヒス(アミノフェ
ニル)プロパン類、2.2−ビス(アミノフェノキシフ
ェニル)プロパン類、ジアミノビフェニル類、ジアミノ
ジフェニルスルホン類、ビス(アミノフェノキシフェニ
ル)スルホン類、ジアミノジフェニレンスルホン類、ジ
アミノ−チオキサンチン類またはその誘導体、2.2−
ビス(アミノフェニル)へキサフルオロプロパン類、2
.2−ビス(アミノフェノキシフェニル)へキサフルオ
ロプロパン類、あるいは、それらの混合物などを好適に
挙げることができる。
The aromatic diamine compounds that can be used in the production of the polyimide B include various aromatic diamine compounds used in the production of the polyimide A, and those having at least 2, especially 2 to 5 aromatic rings ( especially benzene ring)
For example, diaminodiphenyl ethers, diaminobenzoic acid, 2,2-his(aminophenyl)propanes, 2,2-bis(aminophenoxy phenyl)propanes, diaminobiphenyls, diaminodiphenylsulfones, bis(aminophenoxyphenyl)sulfones, diaminodiphenylenesulfones, diamino-thioxanthins or derivatives thereof, 2.2-
Bis(aminophenyl)hexafluoropropanes, 2
.. Preferred examples include 2-bis(aminophenoxyphenyl)hexafluoropropanes and mixtures thereof.

なお、前記のポリイミドBの製造に使用される芳香族ジ
アミン成分は、前述の少なくとも2個の芳香族環を有す
る芳香族ジアミン化合物を少なくとも50モル%以上含
有するものであるが、それらの芳香族ジアミン化合物と
併用することができる他の芳香族ジアミンとして、o−
lm−またはp−フェニレンジアミン、3.5−ジアミ
ノ安息香酸、2.6−シアミツピリジン、0−)リジン
などを挙げることができる。
Note that the aromatic diamine component used in the production of polyimide B contains at least 50 mol% or more of the above-mentioned aromatic diamine compound having at least two aromatic rings. Other aromatic diamines that can be used in combination with the diamine compound include o-
Examples include lm- or p-phenylenediamine, 3,5-diaminobenzoic acid, 2,6-cyamitsupyridine, 0-)lysine, and the like.

この出願の第2の発明であるポリイミド二層中空糸膜の
製法においては、第2図に示すような、外部円形開口部
11と内部円形開口部12とからなる同心円状開口部お
よび芯部開口部13を有する紡糸用ノズル14を設けた
紡糸装置を使用し、(a)  前述の可溶性の芳香族ポ
リイミドAが、ポリイミド濃度1〜25重量%、好まし
くは1.2〜23重量%、さらに好ましくは1.5〜2
2重量%で有機極性溶媒に均一に溶解している低濃度ポ
リイミド溶液を、(好ましくは約20〜150℃、特に
好ましくは30〜120″Cの温度で、適当な背圧下に
)前記外部円形開口部11へ供給すると共に、 (b)  前述の可溶性の芳香族ポリイミドBが、その
ポリイミド濃度5〜35重量%、好ましくは6〜30重
量%であって、しかも前記の低濃度ポリイミド溶液より
0.5〜10重量%高い、特に1〜8重量%程度高いポ
リイミド濃度で、有機極性溶媒に均一に溶解している高
濃度ポリイミド溶液を、(好ましくは約20〜150°
C1特に好ましくは30〜120 ”Cの温度で、適当
な背圧下に)前記の内部円形開口部12へ供給して、 前記紡糸用ノズルの2つの同心円状開口部から、前記の
2種のポリイミド溶液を、同時に、二層構造の中空糸状
に押し出し、 その二層構造の中空糸状体を、凝固液(好ましくは一1
0〜60℃、特に−5〜40℃の温度)と接触させる(
例えば、二層構造の中空糸状体を凝固液中に浸漬させる
)ことによって、芳香族ポリイミド製の二層構造の中空
糸膜を形成するのである。
In the method for manufacturing a polyimide two-layer hollow fiber membrane, which is the second invention of this application, as shown in FIG. (a) The above-mentioned soluble aromatic polyimide A has a polyimide concentration of 1 to 25% by weight, preferably 1.2 to 23% by weight, more preferably 1.2 to 23% by weight. is 1.5-2
A low concentration polyimide solution homogeneously dissolved in an organic polar solvent at 2% by weight is added (preferably at a temperature of about 20 to 150"C, particularly preferably 30 to 120"C and under suitable back pressure) to the outer circular shape. (b) The above-mentioned soluble aromatic polyimide B has a polyimide concentration of 5 to 35% by weight, preferably 6 to 30% by weight, and has a polyimide concentration of 0% to 30% by weight compared to the above-mentioned low concentration polyimide solution. A highly concentrated polyimide solution homogeneously dissolved in an organic polar solvent with a polyimide concentration as high as .5 to 10% by weight, particularly as high as 1 to 8% by weight (preferably about 20 to 150°
C1 (particularly preferably at a temperature between 30 and 120"C and under suitable back pressure) into the internal circular opening 12, from the two concentric openings of the spinning nozzle, the two polyimides are The solution is simultaneously extruded into a two-layered hollow fiber, and the two-layered hollow fiber is soaked in a coagulating liquid (preferably one
(0 to 60°C, especially -5 to 40°C)
For example, a two-layer hollow fiber membrane made of aromatic polyimide is formed by immersing a two-layer hollow fiber in a coagulating liquid.

前記の二層中空糸膜の製法において、外部円形開口部1
1へ供給するポリイミドAの溶液(a)と、内部円形開
口部12へ供給するポリイミドBの溶液(ロ)との吐出
量の比((b)/ (a) )は、1.5〜60、特に
2〜40程度であることが、二層構造の中空糸膜を安定
的に製造する上で、特に好ましい。
In the above method for producing a two-layer hollow fiber membrane, the external circular opening 1
The discharge amount ratio ((b)/(a)) of the polyimide A solution (a) supplied to the inner circular opening 12 and the polyimide B solution (b) supplied to the inner circular opening 12 is 1.5 to 60. In particular, it is particularly preferable that the molecular weight is about 2 to 40 in order to stably produce a two-layer hollow fiber membrane.

前記の二層構造の中空糸を紡糸するための紡糸用ノズル
は、その開口部のサイズは、紡糸しようとする二層中空
糸の形状によって適宜決めることができるが、外部円形
開口部の開口間隔に対する内部円形開口部の開口間隔の
比が、5:1〜1:10、特に、1:1−1:5程度で
あることが好ましい。
The size of the opening of the spinning nozzle for spinning the above-mentioned two-layer hollow fiber can be appropriately determined depending on the shape of the two-layer hollow fiber to be spun, but the opening interval of the external circular openings It is preferable that the ratio of the opening interval of the internal circular openings to the inner circular opening is about 5:1 to 1:10, particularly about 1:1 to 1:5.

前記の有機極性溶媒は、ポリイミドを重合およびイミド
化して製造する際に使用された有機極性溶媒をそのまま
使用することができ、前述の芳香族ポリイミドAまたは
Bを均一に溶解しうるちのであって、しかも、後述の紡
糸に使用する凝固液との相溶性を有するものであって、
さらに、融点が200℃以下、特に150℃以下である
ものが好ましく、例えば、フェノール、クレゾール、キ
シレノールのようなフェノール類、カテコール類、3−
クロルフェノール、4−クロルフェノール(以下、PC
Pともいう)、4−ブロムフェノール、2−クロル−5
−ヒドロキシトルエンなどのハロゲン化フェノール類な
どのフェノール系溶媒、または、N−メチル−2−ピロ
リドン、N、N−ジメチルホルムアミド、N、N−ジメ
チルアセトアミド、N、N−ジエチルホルムアミド、N
、N−ジエチルアセトアミド、ジメチルスルホキシドな
どのアミド系溶媒、あるいはそれらの混合溶媒などを好
適に挙げることができる。
The organic polar solvent used in the production by polymerizing and imidizing polyimide can be used as it is, and can uniformly dissolve the aromatic polyimide A or B. , and is compatible with the coagulating liquid used for spinning described below,
Further, those having a melting point of 200°C or lower, particularly 150°C or lower are preferable, such as phenols such as phenol, cresol, xylenol, catechols, 3-
Chlorphenol, 4-chlorophenol (hereinafter referred to as PC
P), 4-bromophenol, 2-chloro-5
- Phenolic solvents such as halogenated phenols such as hydroxytoluene, or N-methyl-2-pyrrolidone, N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, N,N-diethylformamide, N
Preferred examples include amide solvents such as , N-diethylacetamide and dimethyl sulfoxide, and mixed solvents thereof.

前記の凝固液としては、前述の二層中空糸膜を形成する
ポリイミドAおよびBを実質的に溶解せず、しかも、芳
香族ポリイミド溶液の溶媒との相溶性を有する極性溶媒
であればよく、例えば、水、メタノール、エタノール、
プロパツール、イソプロパツールなどの低級アルコール
類、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、
エチルプロピルケトンなどのケトン類、または、水と低
級アルコール類、ケトン類などの有機極性溶媒との混合
溶媒を挙げることができる。
The coagulating liquid may be any polar solvent that does not substantially dissolve the polyimides A and B forming the two-layer hollow fiber membrane and is compatible with the solvent of the aromatic polyimide solution. For example, water, methanol, ethanol,
Lower alcohols such as propatool and isoproptool, acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone,
Examples include ketones such as ethylpropyl ketone, or mixed solvents of water and organic polar solvents such as lower alcohols and ketones.

前記の外層を形成するポリイミドAが有機極性溶媒に溶
解しているポリイミド溶液は、その紡糸温度での溶液粘
度(回転粘度)が1〜20000ボイズ、特に5〜10
000ポイズ、さらに好ましくは10〜8000ポイズ
程度であることが、紡糸において好ましく、また、内層
を形成するポリイミドBが有機極性溶媒に溶解している
ポリイミド溶液は、100℃の溶液粘度(回転粘度)が
、前記ポリイミドA溶液の回転粘度(100℃)の1、
01−−−1.0倍、特に1.05〜5倍程度であるこ
とが、紡糸ノズルからポリイミド溶液の二層中空ごの発
明の二層中空糸膜の製法の実施態様においては、紡糸用
ノズルから押し出されたr二種の芳香族ポリイミド溶液
1で形成されている二層中空糸状体は、−旦大気中に押
し出され、紡糸用ノズルの直下の凝固液(約−10〜6
0″C)中でその中空糸形態を保持できる程度にその中
空糸状体の表面を凝固させた後、案内ロール、引き取り
ロールなどに巻き掛けられ、そして、凝固液中の一対の
案内ロール間を往復させて中空糸状体の内部まで充分に
凝固させることが好ましく、また、引き取りロールによ
る中空糸状体の引き取り速度は、約2〜80m/分程度
であることが好ましい。
The polyimide solution in which polyimide A forming the outer layer is dissolved in an organic polar solvent has a solution viscosity (rotational viscosity) of 1 to 20,000 voids, particularly 5 to 10 voids at the spinning temperature.
000 poise, more preferably about 10 to 8000 poise, is preferable for spinning, and the polyimide solution in which polyimide B forming the inner layer is dissolved in an organic polar solvent has a solution viscosity (rotational viscosity) of 100°C. is 1 of the rotational viscosity (100°C) of the polyimide A solution,
01---1.0 times, especially about 1.05 to 5 times, in the embodiment of the method for producing the two-layer hollow fiber membrane of the invention, in which the polyimide solution is transferred from the spinning nozzle to the two-layer hollow fiber membrane for spinning. The two-layer hollow fiber body formed of the two kinds of aromatic polyimide solutions 1 extruded from the nozzle is extruded into the atmosphere, and the coagulation liquid (approximately -10 to 6
After the surface of the hollow fiber is solidified to the extent that it can maintain its hollow fiber shape in 0''C), it is wound around a guide roll, a take-up roll, etc. It is preferable to reciprocate to fully solidify the inside of the hollow filament, and the speed at which the hollow filament is taken up by the take-up roll is preferably about 2 to 80 m/min.

前述のようにして紡糸された二層中空糸膜は、内部に残
留している芳香族ポリイミドを溶解していた有機極性溶
媒を抽出して実質的に除去することがさらに好ましい。
It is more preferable to extract and substantially remove the organic polar solvent that has dissolved the aromatic polyimide remaining inside the two-layer hollow fiber membrane spun as described above.

さらに、前記の二層中空糸膜は、凝固液を、不活性溶媒
、例えば、イソペンクン、n−ヘキサン、イソオクタン
、n−ヘプタンなどの脂肪族炭化水素化合物を用いて凝
固液の置換を充分に行った後、その置換された溶媒で膨
潤している二層中空糸膜を乾燥し、前記置換溶媒を蒸発
させて乾燥中空糸膜とすること、および、その乾燥中空
糸膜を構成している芳香族ポリイミドの軟化点(または
二次転移点)より低い温度で熱処理することが好ましい
Further, in the two-layer hollow fiber membrane, the coagulation liquid is sufficiently replaced by using an inert solvent, for example, an aliphatic hydrocarbon compound such as isopencune, n-hexane, isooctane, or n-heptane. After that, the two-layer hollow fiber membrane swollen with the substituted solvent is dried, and the substituted solvent is evaporated to obtain a dry hollow fiber membrane, and the aroma constituting the dried hollow fiber membrane is It is preferable to perform the heat treatment at a temperature lower than the softening point (or secondary transition point) of the group polyimide.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明を、実施例によってさらに詳しく説明す
るが、この発明はそれらの実施例によって限定されるも
のではない。
EXAMPLES Hereinafter, this invention will be explained in more detail with reference to Examples, but this invention is not limited by these Examples.

参考例1 3.3′、4.4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無
水物99ミリモルと、3,7−シアミツジメチルジフェ
ニレンスルホン100ミ9 フェノール302gと共に、撹拌機と窒素ガス導入管と
が付設されたセパラブルフラスコに入れて、窒素ガスを
流通させ、反応液を攪拌しながら、180°Cで13時
間、両モノマーを重合させて、ポリイミド濃度が15重
景%である芳香族ポリイミド溶液を調製した。
Reference Example 1 99 mmol of 3.3',4.4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 100 mmol of 3,7-cyamidimethyldiphenylene sulfone, 302 g of phenol, a stirrer and a nitrogen gas inlet pipe were used. Place the monomers in an attached separable flask and polymerize both monomers at 180°C for 13 hours while flowing nitrogen gas and stirring the reaction solution to obtain an aromatic polyimide solution with a polyimide concentration of 15%. was prepared.

この芳香族ポリイミド溶液は、100°Cの溶液粘度(
回転粘度)が、1004ボイズであり、90°Cの溶液
粘度(回転粘度)が、1432ポイズであった。
This aromatic polyimide solution has a solution viscosity at 100°C (
The solution viscosity at 90°C (rotational viscosity) was 1,004 poise and 1,432 poise.

また、前記芳香族ポリイミド溶液中のポリマーの対数粘
度測定濃度: 0.5 g/100+oj!溶媒、溶媒
;パラクロルフェノール4容量部とオルソクロルフェノ
ール1容量部との混合溶媒)は、1.1であった。
Further, the concentration of the polymer in the aromatic polyimide solution measured by logarithmic viscosity: 0.5 g/100+oj! Solvent, solvent (mixed solvent of 4 parts by volume of parachlorophenol and 1 part by volume of orthochlorophenol) was 1.1.

参考例2〜8 第1表に示したテトラカルボン酸成分と、芳香族ジアミ
ン成分とを、参考例1と同様な方法で重合させ、各種の
芳香族ポリイミド溶液を調製した。
Reference Examples 2 to 8 The tetracarboxylic acid component shown in Table 1 and the aromatic diamine component were polymerized in the same manner as in Reference Example 1 to prepare various aromatic polyimide solutions.

これらの芳香族ポリイミド溶液の濃度および1。The concentration of these aromatic polyimide solutions and 1.

OoCの溶液粘度(回転粘度)を第1表にそれぞれ示す
The solution viscosity (rotational viscosity) of OoC is shown in Table 1.

なお、前記の参考例2〜7において得られた芳香族ポリ
イミド溶液中のポリマーの対数粘度(測定条件は参考例
1と同じ)は、1.1であり、参考例8において得られ
た芳香族ポリイミド溶液中のポリマーの対数粘度は、1
.0であった。
The logarithmic viscosity of the polymer in the aromatic polyimide solutions obtained in Reference Examples 2 to 7 (measurement conditions are the same as Reference Example 1) was 1.1, and the logarithmic viscosity of the polymer in the aromatic polyimide solutions obtained in Reference Example 8 was 1.1. The logarithmic viscosity of the polymer in polyimide solution is 1
.. It was 0.

第1表における略記号は、下記のとおりの化合物をそれ
ぞれ示す。
The abbreviations in Table 1 represent the following compounds, respectively.

5−BPDA  :3,3’.4.4’−ビフェニルテ
トラカルボン酸二無水物 TSN  :3+7−シアミツジメチルジフエニレンス
ル     ホン DADE:4.4’−ジアミノジフェニルエーテルDA
BA:3.5−ジアミノ安息香酸 HFIP:2.2−ビス(4−アミノフェニル)へキサ
フルオロプロパン HFPP:2.2−ビス(4− (4−アミノフェノキ
シ)フェニル〕へキサフルオ口プロパン 第1表 参考例 酸無水物  ジアミン ポリマー濃度 溶液粘
度ミリモル〕 〔ミリモル〕  〔重量%〕  〔ポイ
ズ〕5−BPDA  99 S−BPDA  99 5N100 5N90 HFIP    10 比較例1〜3 前述の参考例1.2.3および8で調製した芳香族ポリ
イミド溶液を、第2表に示した組み合わせでそれぞれ使
用して、各一対の芳香族ポリイミド溶液を400メツシ
ユのステンレス金網で濾過して、紡糸用のドープ液を準
備した。
5-BPDA: 3,3'. 4.4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride TSN: 3+7-cyamitdimethyldiphenylene sulfone DADE: 4.4'-diaminodiphenyl ether DA
BA: 3.5-diaminobenzoic acid HFIP: 2.2-bis(4-aminophenyl)hexafluoropropane HFPP: 2.2-bis(4-(4-aminophenoxy)phenyl)hexafluoropropane 1st Table reference examples Acid anhydride Diamine Polymer concentration Solution viscosity mmol] [mmol] [wt%] [Poise] 5-BPDA 99 S-BPDA 99 5N100 5N90 HFIP 10 Comparative examples 1 to 3 Reference examples 1.2.3 and The aromatic polyimide solutions prepared in 8 were used in the combinations shown in Table 2, and each pair of aromatic polyimide solutions was filtered through a 400-mesh stainless wire mesh to prepare a dope solution for spinning.

それらの紡糸用ドープ液を、第2図に示すと同様の二層
中空糸膜の紡糸用ノズル 外部円形開口部の外径    、1700μm〃   
のスリット幅 ;、150μm内部円形開口部の外径 
   ・1200μm〃   のスリット幅 ; 30
0℃1m芯部開口部の外径      ;  400μ
mを備えた紡糸装置に、それぞれ仕込み、そして、前記
紡糸用ノズルから中空糸状に吐出させて、その中空糸状
体を窒素雰囲気中を通した後、65重量%のエク、ノー
ル水溶液からなる凝固液(0°C)にそれぞれ浸漬し、
さらに、一対の案内ロールを備えた凝固装置内の第2の
凝固液中で案内ロール間を往復させて、中空糸状体の凝
固を完了させて、各芳香族ポリイミド製の二層中空糸膜
を引き取り速度15m/分で紡糸した。
As shown in Fig. 2, the outer diameter of the outer circular opening of the spinning nozzle of the same two-layer hollow fiber membrane is 1700 μm.
Slit width: 150μm Outer diameter of internal circular opening
・Slit width of 1200 μm; 30
0°C 1m Core opening outer diameter: 400μ
After the hollow fibers are discharged from the spinning nozzle and passed through a nitrogen atmosphere, a coagulating liquid consisting of a 65% by weight aqueous solution of Ek and Nol is prepared. (0°C) respectively,
Furthermore, the guide rolls are reciprocated in a second coagulation liquid in a coagulation device equipped with a pair of guide rolls to complete the coagulation of the hollow fibers, and the two-layer hollow fiber membranes made of each aromatic polyimide are formed. Spinning was carried out at a take-up speed of 15 m/min.

最後に、この二層中空糸膜をボビンに巻き取り、エタノ
ールで充分に凝固溶媒などを洗浄した後、n−ヘキサン
でエタノールを置換し、さらに、50℃でn−ヘキサン
を蒸発して二層中空糸膜を乾燥させ、さらに、300℃
の温度で、30分間、二層中空糸膜を熱処理し、乾燥お
よび熱処理されたポリイミド二層中空糸膜を製造した。
Finally, this two-layer hollow fiber membrane is wound up on a bobbin, and after thoroughly washing the coagulation solvent with ethanol, the ethanol is replaced with n-hexane, and the n-hexane is evaporated at 50°C to form a two-layer membrane. Dry the hollow fiber membrane and further heat at 300°C.
The two-layer hollow fiber membrane was heat-treated at a temperature of 30 minutes to produce a dried and heat-treated polyimide two-layer hollow fiber membrane.

の透過性能は、次に示す方法で測定した。The permeation performance of was measured by the method shown below.

まず、前述のようにして製造した各二層中空糸膜と、ス
テンレスパイプと、エポキシ樹脂系接着剤とを使用して
、透過性能評価用の中空系束エレメントを作成した。
First, a hollow bundle element for permeation performance evaluation was created using each of the two-layer hollow fiber membranes produced as described above, a stainless steel pipe, and an epoxy resin adhesive.

そし、て、透過性能は、ステンレス容器に透過性能評価
用の中空糸束エレメントを装着し、水素とメタンとの混
合ガス、炭酸ガスとメタンとの混合ガス、あるいは、酸
素と窒素との混合ガスを用いて、50°Cの温度、10
kg/ciiの圧でガス透過試験を行い、ガス透過速度
と、各ガス透過速度比(選択透過性、ガス分離度を示す
)とを、ガスクロマトグラフィー分析の測定値から算出
した。
Then, the permeation performance was measured by installing a hollow fiber bundle element for permeation performance evaluation in a stainless steel container, and measuring a mixed gas of hydrogen and methane, a mixed gas of carbon dioxide and methane, or a mixed gas of oxygen and nitrogen. using a temperature of 50 °C, 10
A gas permeation test was conducted at a pressure of kg/cii, and the gas permeation rate and each gas permeation rate ratio (indicating permselectivity and degree of gas separation) were calculated from the measured values of gas chromatography analysis.

実施例1〜4 前述の参考例4〜8で調製された芳香族ポリイミド溶液
を第2表に示した組み合わせでそれぞれ使用したほかは
、比較例1と同様にして、二層中空糸膜を製造した。
Examples 1 to 4 Two-layer hollow fiber membranes were produced in the same manner as Comparative Example 1, except that the aromatic polyimide solutions prepared in Reference Examples 4 to 8 were used in the combinations shown in Table 2. did.

実施例1において製造された二層中空糸膜は、その外層
の空隙率が65%であり、内層の空隙率が58%であっ
た。
In the two-layer hollow fiber membrane produced in Example 1, the outer layer had a porosity of 65%, and the inner layer had a porosity of 58%.

また、 各二層中空糸膜の透過性能は、比較例1と同様
の測定方法で測定した。
In addition, the permeation performance of each two-layer hollow fiber membrane was measured using the same measurement method as in Comparative Example 1.

得られたポリイミド二層中空糸膜の糸径および透過性能
を第2表に示す。
Table 2 shows the fiber diameter and permeation performance of the obtained polyimide two-layer hollow fiber membrane.

参考実験1 実施例2において製造されたポリイミド二層中空糸膜に
ついて、その二層中空糸膜の耐圧性を次に示す耐圧性の
測定方法で測定した。
Reference Experiment 1 Regarding the polyimide two-layer hollow fiber membrane produced in Example 2, the pressure resistance of the two-layer hollow fiber membrane was measured using the pressure resistance measuring method shown below.

すなわち、耐圧性評価用ステンレス容器内に、ポリイミ
ド二層中空糸膜の中空部が両端開放されている耐圧測定
用の二層中空糸膜の糸束エレメントを装着し、容器内を
100°Cとした後、そのエレメントの二層中空糸膜の
中空部に窒素ガスを流し、その流量を連続的に観察しな
がら、容器の内壁と二層中空糸膜の外壁(外表面)との
間の空隙部へ流動パラフィンを圧入し、その正大時の圧
力と二層中空糸膜の中空部内の窒素ガス流量変化との関
係から耐圧性の限界値を測定した。
That is, a fiber bundle element of a two-layer hollow fiber membrane for pressure resistance measurement, in which the hollow part of the polyimide two-layer hollow fiber membrane is open at both ends, was installed in a stainless steel container for pressure resistance evaluation, and the inside of the container was heated to 100°C. After that, nitrogen gas is flowed into the hollow part of the two-layer hollow fiber membrane of the element, and while continuously observing the flow rate, the air gap between the inner wall of the container and the outer wall (outer surface) of the two-layer hollow fiber membrane is Liquid paraffin was injected into the chamber, and the limit value of pressure resistance was measured from the relationship between the normal pressure and the change in nitrogen gas flow rate in the hollow section of the two-layer hollow fiber membrane.

その耐圧性測定の結果、実施例2で得られたポリイミド
二層中空糸膜は、限界値が130kg/et&であり1
0.(thρ実施例で得られたポリイミド二層中空糸膜
も同程度の耐圧性を有していた。
As a result of the pressure resistance measurement, the limit value of the polyimide two-layer hollow fiber membrane obtained in Example 2 was 130 kg/et & 1
0. (The polyimide two-layer hollow fiber membrane obtained in the thρ Example also had similar pressure resistance.

参考実験2 さらに、実施例2で得られたポリイミド二層中空糸膜に
ついて、水素ガスの透過速度、および、水素ガス透過速
度とメタンガスの透過速度との比(分離度; P Hz
 / P CHa )を80°C1120°Cまたは1
50°C,10kg/c艷で、1時間、それぞれ測定し
た結果、第3表に示す水素透過速度、および分離度(P
Hz /PCH−)を有していた。
Reference Experiment 2 Furthermore, regarding the polyimide two-layer hollow fiber membrane obtained in Example 2, the hydrogen gas permeation rate and the ratio of the hydrogen gas permeation rate to the methane gas permeation rate (separation degree; P Hz
/ P CHa ) at 80°C1120°C or 1
The hydrogen permeation rate and separation degree (P
Hz /PCH-).

第3表 測定温度   水素透過速度     分離度”C(d
/aLsec−cmHg)(PHz/PCHa)80 
   58X10−’        63120  
  90X10”’        41150   
120X10−’        30比較例4 なお工参考例2に示すポリイミド溶液を使用して、−層
中空糸膜の紡糸用ノズル(円形開口部の外径;1200
μm、そのスリット幅;300μm、芯部開口部の外径
;400μm)から、前記のポリイミド溶液を中空糸状
に押し出したほかは、比較例1と同様の中空糸の紡糸法
で、単層のポリイミド中空糸膜(外径;405μm、膜
厚;75μm)を形成したが、この単層のポリイミド中
空糸膜の耐圧性の限界値は、80kg/ctllであっ
た。
Table 3 Measurement temperature Hydrogen permeation rate Separation degree “C(d
/aLsec-cmHg) (PHz/PCHa)80
58X10-' 63120
90X10"' 41150
120X10-' 30 Comparative Example 4 Using the polyimide solution shown in Engineering Reference Example 2, a spinning nozzle for a -layer hollow fiber membrane (outer diameter of the circular opening; 1200
A single layer of polyimide was produced using the same hollow fiber spinning method as in Comparative Example 1, except that the polyimide solution was extruded into a hollow fiber from a slit width of 300 μm and an outer diameter of the core opening of 400 μm. A hollow fiber membrane (outer diameter: 405 μm, membrane thickness: 75 μm) was formed, and the pressure resistance limit value of this single-layer polyimide hollow fiber membrane was 80 kg/ctll.

〔本発明の作用効果〕[Actions and effects of the present invention]

この発明のポリイミド二層中空糸膜は、ビフェニルテト
ラカルボン酸系の芳香族ポリイミドで二層構造に構成さ
れており、芳香族ポリイミドが有する本来の耐薬品性、
耐熱性、耐久性、機械的強度(耐圧性)などを高いレベ
ルで保持していると共に、外層が芳香族ジアミンを用い
て得られた特殊な芳香族ポリイミドAで形成されている
r均質層と微多孔質層とからなる非対称性層1で形成さ
れているので、水素、炭酸ガス、酸素などのガスの透過
速度が極めて高い、優れたガス分離膜である。
The polyimide two-layer hollow fiber membrane of the present invention has a two-layer structure made of biphenyltetracarboxylic acid-based aromatic polyimide, and has the inherent chemical resistance that aromatic polyimide has.
It maintains a high level of heat resistance, durability, mechanical strength (pressure resistance), etc., and the outer layer is a homogeneous layer made of special aromatic polyimide A obtained using aromatic diamine. Since it is formed of an asymmetric layer 1 consisting of a microporous layer, it is an excellent gas separation membrane that has an extremely high permeation rate for gases such as hydrogen, carbon dioxide, and oxygen.

この発明の製法は、前述のポリイミド二層中空糸膜を、
再現性よく製造することができる方法である。
The manufacturing method of this invention uses the above-mentioned polyimide two-layer hollow fiber membrane,
This method allows production with good reproducibility.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、この発明のポリイミド二層中空糸膜の横断面
の構造を顕微鏡写真で撮影し、その写真に基づいて作成
された、二層中空糸膜の構造の一部を概略示す断面図で
ある。 第2図は、二層中空糸紡糸用ノズルの一例を示す断面図
である。 1;外層の外表面層、2;外層の微多孔質層。 3;内層、4;二層中空糸膜、11;外部円形開口部、
12;内部円形開口部、13;芯部開口部、14;中空
糸の紡糸用ノズル。 特許出願人  宇部興産株式会社 ムf、J [jの浄書 第 1 図 手続補正書 平成1年9月誹P日
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a part of the structure of a two-layer hollow fiber membrane created based on a microscopic photograph taken of the cross-sectional structure of the polyimide two-layer hollow fiber membrane of the present invention. It is. FIG. 2 is a sectional view showing an example of a two-layer hollow fiber spinning nozzle. 1; outer surface layer of the outer layer; 2; microporous outer layer. 3; inner layer, 4; two-layer hollow fiber membrane, 11; outer circular opening,
12; Internal circular opening; 13; Core opening; 14; Hollow fiber spinning nozzle. Patent Applicant Ube Industries Co., Ltd. Muf, J

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ビフェニルテトラカルボン酸類を70モル%以上
含有する芳香族テトラカルボン酸成分と、−SO_2−
を分子内に有する芳香族ジアミン類を50モル%以上含
有ししかも−C(CF_3)_2−を分子内に有する芳
香族ジアミンを2〜30モル%含有する芳香族ジアミン
成分とを、重合して得られた可溶性の芳香族ポリイミド
で形成されていて、均質な外表面層と微多孔質層とが連
続して一体に形成されている非対称性の外層と、 ビフェニルテトラカルボン酸類を70モル%以上含有す
る芳香族テトラカルボン酸成分と、少なくとも2個以上
の芳香族環を有する芳香族ジアミン化合物を少なくとも
50モル%含有する芳香族ジアミン成分とを重合して得
られた可溶性の芳香族ポリイミドで形成されている微多
孔質の内層とからなることを特徴とするポリイミド二層
中空糸膜。
(1) An aromatic tetracarboxylic acid component containing 70 mol% or more of biphenyltetracarboxylic acids, and -SO_2-
and an aromatic diamine component containing 50 mol% or more of aromatic diamines having -C(CF_3)_2- in the molecule and 2 to 30 mol% of aromatic diamines having -C(CF_3)_2- in the molecule. An asymmetric outer layer formed of the obtained soluble aromatic polyimide, in which a homogeneous outer surface layer and a microporous layer are continuously and integrally formed, and a biphenyltetracarboxylic acid of 70 mol% or more. Formed from a soluble aromatic polyimide obtained by polymerizing an aromatic tetracarboxylic acid component and an aromatic diamine component containing at least 50 mol% of an aromatic diamine compound having at least two or more aromatic rings. A polyimide two-layer hollow fiber membrane characterized by comprising a microporous inner layer and a microporous inner layer.
(2)外部円形開口部と内部円形開口部とからなる同心
円状開口部を有する紡糸用ノズルを設けた紡糸装置を使
用し、 (a)ビフェニルテトラカルボン酸類を70モル%以上
含有する芳香族テトラカルボン酸成分と、−SO_2−
を分子内に有する芳香族ジアミン類を50モル%以上含
有ししかも−C(CF_3)_2−を分子内に有する芳
香族ジアミンを2〜30モル%含有する芳香族ジアミン
成分とを、重合して得られた可溶性の芳香族ポリイミド
が、ポリイミド濃度1〜25重量%で有機極性溶媒に均
一に溶解している低濃度ポリイミド溶液を、前記外部円
形開口部へ供給すると共に、 (b)ビフェニルテトラカルボン酸類を70モル%以上
含有する芳香族テトラカルボン酸成分と、少なくとも2
個以上の芳香族環を有する芳香族ジアミン化合物を少な
くとも50モル%含有する芳香族ジアミン成分とを重合
して得られた可溶性の芳香族ポリイミドが、ポリイミド
濃度5〜35重量%であって、しかも前記低濃度ポリイ
ミド溶液より0.5〜10重量%高いポリイミド濃度で
、有機極性溶媒に均一に溶解している高濃度ポリイミド
溶液を前記内部円形開口部へ供給して、 前記紡糸用ノズルの2つの同心円状開口部から、前記の
2種のポリイミド溶液を、同時に、二層構造の中空糸状
に押し出し、 その二層構造の中空糸状体を、凝固液と接触させて、二
層構造の中空糸を形成することを特徴とするポリイミド
二層中空糸膜の製法。
(2) Using a spinning device equipped with a spinning nozzle having concentric circular openings consisting of an external circular opening and an internal circular opening, (a) Aromatic tetracarboxylic acids containing 70 mol% or more of biphenyltetracarboxylic acids; Carboxylic acid component and -SO_2-
and an aromatic diamine component containing 50 mol% or more of aromatic diamines having -C(CF_3)_2- in the molecule and 2 to 30 mol% of aromatic diamines having -C(CF_3)_2- in the molecule. A low concentration polyimide solution in which the obtained soluble aromatic polyimide is uniformly dissolved in an organic polar solvent at a polyimide concentration of 1 to 25% by weight is supplied to the external circular opening, and (b) biphenyltetracarboxylic acid is added. an aromatic tetracarboxylic acid component containing 70 mol% or more of acids; and at least 2
A soluble aromatic polyimide obtained by polymerizing an aromatic diamine component containing at least 50 mol% of an aromatic diamine compound having 1 or more aromatic rings has a polyimide concentration of 5 to 35% by weight, and Supplying a high concentration polyimide solution uniformly dissolved in an organic polar solvent with a polyimide concentration 0.5 to 10% higher by weight than the low concentration polyimide solution to the internal circular opening, The above two types of polyimide solutions are extruded simultaneously into a two-layered hollow fiber from the concentric openings, and the two-layered hollow fiber is brought into contact with a coagulation liquid to form a two-layered hollow fiber. A method for producing a polyimide two-layer hollow fiber membrane, characterized by forming.
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