JPH0339541B2 - - Google Patents
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- JPH0339541B2 JPH0339541B2 JP20055983A JP20055983A JPH0339541B2 JP H0339541 B2 JPH0339541 B2 JP H0339541B2 JP 20055983 A JP20055983 A JP 20055983A JP 20055983 A JP20055983 A JP 20055983A JP H0339541 B2 JPH0339541 B2 JP H0339541B2
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- polymer
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- polymers
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- Polymerisation Methods In General (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
Description
本発明は極薄重合体膜の製造法に関する。さら
に詳しくは混合気体に対し高透過性を有する極薄
重合体膜の製造法に関する。
近年混合気体(空気など)から特定の気体(酸
素窒素など)を分離、濃縮する手段として、高分
子薄膜を用いる方法が注目されつつある。たとえ
ば高分子膜の材料としてポリジメチルシロキサ
ン、ポリジメチルシロキサン−ポリカ−ボネート
ブロツク共重合体(米国特許3980456号、同
3874986号)、ポリジメチルシロキサン共重合体
(特開昭56−26504号など)およびオレフイン系ポ
リマーたとえばポリ(4−メチルペンテン−1)
(特開昭57−4203号)が知られている。しかしこ
れらは特定気体(たとえば酸素)の透過係数
(Po2)、透過係数比(分離係数)(Po2/Pn2)お
よび薄膜化しうるための加工性のすべてを満足し
うるものではなかつた。
本発明者らはすぐれた透過係数および、分離係
数を備えた極薄重合体膜を得るべく鋭意検討した
結果、本発明に到達した。すなわち本発明は膜形
成性重合体の炭化水素溶液を水面上に展開して薄
重合体膜を製造する方法において、該重合体の少
くとも一部として一般式
(式中、RはC1-4の直鎖または分岐のアルキル基
である)で示される繰返し単位を有する1−モノ
アルキルジメチルシリルプロピン重合体を用い、
且つ該溶液中に非イオン界面活性剤を存在させる
ことを特徴とする極薄重合体膜の製造法である。
一般式(1)においてR1のC1-4直鎖状または分岐
状のアルキル基としては直鎖アルキル基たとえば
メチル、エチル、プロピル、ブチル基など;分岐
状のアルキル基たとえばイソブチル基、ターシヤ
リーブチル基などがあげられる。
一般式(1)で示される繰返し単位を有する重合体
を得るのに用いられる1−モノアルキルジメチル
シリルプロピンとしては1−トリメチルシリルプ
ロピン、1−モノエチルジメチルシリルプロピ
ン、1−モノ−n−プロピルジメチルシリルプロ
ピン、1−モノ−n−ブチルジメチルシリルプロ
ピンなどがあげられる。これらのうちで好ましい
ものは1−トリメチルシリルプロピンである。
1−トリメチルシリルプロピンは市販のモノマ
−(米国のペトラーク社製品、チツソ社SP開発部
製品T3728)を使用することができる。この重合
体を得る方法としては上記をV族遷移金属である
ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)に基ずく触媒
(たとえばNbCl5、TaCl5、NbBr5、TaBr5)の
存在下、また容媒(ベンセン、トルエン、キシレ
ンなどの芳香族炭化水素、シクロヘキセンなどの
脂環式炭化水素1,2−ジクロロエタン、4塩化
炭素などの塩素系溶剤など)の存在下、通常30℃
〜100℃で12〜36時間重合することにより得るこ
とができる。また、特願昭58−84626号明細書に
記載の方法によつても得ることができる。
得られた重合体は白色繊維状あるいは粉末状の
ポリマーである。その数平均分子量は光散乱法で
通常10000以上、好ましくは10万以上である。
本発明において1−モノアルキルジメチルシリ
ルプロピン重合体は必要により他の重合体を併用
することができる。他の重合体としては1−アル
キン重合体(ターシヤリーブチルアセチレン、ネ
オペンチルアセチレン、ターシヤリーペンチルア
セチレンなどの重合体、好ましくはターシヤリー
ブチルアセチレン重合体)、ビニルオルガノシラ
ン重合体(ビニルトリメチルシラン、ビニルトリ
エチルシラン、ビニルトリプロピルシランなどの
重合体、好ましくはビニルトリメチルシラン重合
体)、ポリオルガノシロキサン(ジメチルシロキ
サン、ポリメチルフエニルシロキサン、ポリジフ
エニルシロキサンなど)、セルロース系重合体
(エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロー
ス、トリアセチルセルロースなど、好ましくはエ
チルセルロース)、α−オレフイン系重合体(4
−メチルペンテン−1の重合体など)、アルキル
スルホン重合体(α−オレフインとSO2の共重合
体、好ましくはアルキル基が炭素数として10〜20
の長鎖アルキルスルホンの重合体など)、第3級
アミン含有重合体(ビニルピリジン重合体、N、
N−ジエチルアミノエチルアクリレート重合体、
N、N−ジメチルアミノスチレン重合体など、好
ましくはビニルピリジン重合体)などがあげられ
る。
モノアルキルジメチルシリルプロピン重合体と
第2成分(他の重合体)を併用する場合、モノア
ルキルジメチルシリルプロピン重合体の含量は通
常50重量%以上好ましくは70重量%以上である。
本発明における炭化水素溶液の調製に用いられ
る炭化水素系溶剤としては沸点が通常30〜99℃、
好ましくは35〜70℃のものである。具体的には直
鎖または分岐状の飽和または不飽和の脂肪族炭化
水素系溶剤(n−ペンタン、n−ヘキサン、イソ
ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン、イソオ
クタン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、石油エー
テルなど、好ましいものはn−ヘキサンおよび石
油エーテル)、脂環式炭化水素系溶剤(シクロヘ
キサン、シクロヘキセン、メチルシクロヘキサ
ン、エチルシクロヘキサンなど、好ましくはシク
ロヘキセン)、芳香族炭化水素系溶剤(ベンゼン、
トルエン、o、m、またはP−キシレン、スチレ
ン、エチルベンゼン、ナフタリンなど好ましくは
ベンゼンおよびトルエン)、ハロゲン化炭化水素
系溶剤(4塩化炭素、1,2,3−トリクロロプ
ロパン、トリクロロエチレン、クロロホルム、ク
ロルベンゼン、クロロエチルベンゼン、など好ま
しくは1,2,3−トリクロロプロパン)および
これらの2種以上の混合物があげられる。
本発明における溶液中の1−モノアルキルジメ
チルシリルプロピン重合体および必要により他の
重合体の濃度は通常0.01〜5.0重量%好ましくは
0.5〜2.0重量%である。濃度が0.01重量%未満で
は水面上に展開し薄膜形成するのに長時間かかり
連続膜生産に不利である。また濃度が5.0重量%
より大になると、重合体溶液の粘土が高くなり均
一に薄膜状に展開しにくい。
本発明において炭化水素溶液中に存在させる非
イオン界面活性剤としてはHLBが1−10の範囲
にある非イオン型界面活性剤が好ましい。HLB
の決定方法はグリフインの方法、デイビスの方
法、川上氏の方法などが知られておりそのいずれ
かの方法によりHLBが1〜10であればよいがグ
リフインの方法が一般的である。
このような非イオン界面活性剤としては、下記
のものがあげられる。
〔1〕 ポリオキシアルキレン系非イオン界面活性
剤活性水素含有化合物にアルキレンオキシド
〔エチレンオキシド(EOと略記)、プロピレン
オキシド(POと略記)など〕が付加した形の
化合物があげられる。活性水素含有化合物とし
てはフエノール類、アルコール類、カルボン酸
類、アミン類、メルカプタン類、アミド類など
があげられる。
フエノール類としては炭素数通常8〜12のア
ルキル基を有するアルキルフエノールまたはア
ルキルナフトール;スチレン化フエノール(フ
エノール、アルキルフエノール、アルキルナフ
トールフエニルフエノールなどのフエノール類
とスチレン1〜20モルとの反応生成物)などが
あげられる。
アルコール類としては炭素数8〜20、好まし
くは12〜18の直鎖または分岐の天然または合成
の脂肪族アルコール、水酸基2〜8個の多価ア
ルコールまたはその分子内無水物(グリセリ
ン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、ソ
ルビタンなど)多価アルコールと下記脂肪酸と
の部分エステルなどがあげられる。
カルボン酸類としては炭素数8〜20、好まし
くは12〜18の飽和または不飽和脂肪酸、カルボ
キシル基2〜4個のポリカルボン酸などがあげ
られる。
アミン類としては炭素数8〜20のアルキルア
ミン、炭素数2〜6のアルキレンジアミン、ポ
リアルキレン(C2-6)ポリアミン;メルカプタ
ン類としては炭素数8〜20のアルキルメルカプ
タン;アミドとしてはアルキロールアミド(炭
素数5〜20の脂肪酸とモノまたはジエタノール
アミンの反応物などがあげられる。
ポリオキシアルキレン系非イオン界面活性剤
の具体例は下記のとおりである。
(1) ポリオキシエチレンアルキルアリールエー
テルアルキルフエノールまたはアルキルナフ
トールのEO付加物たとえばノニルフエノー
ルEO(2)など。
(2) ポリオキシエチレン多価アルコール脂肪酸
エステル
多価アルコールまたは分子内無水物と脂肪
酸とのエステルのEO付加物たとえばソルビ
タンモノステアレートEO(4)。
(3) ポリオキシエチレン脂肪酸エステル
脂肪酸とポリエチレングリコールのエステ
ル(モノまたはジエステル)または脂肪酸の
EO付加物、たとえばポリエチレングリコー
ル(分子量200)ステアリン酸モノエステル、
ポリエチレングリコール(分子量200)ラウ
リン酸ジエステルなど。
(4) ポリオキシエチレンアルキルエーテル
高級アルコールのEO付加物たとえばオレ
イルアルコールEO(2)など。
(5) ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン
ポリオールプルロニツクタイプの非イオン界
面活性剤たとえばポリプロピレングリコール
(PPGと略記)(平均分子量()900〜
2900)のEO付加物;テトロニツクタイプの
非イオン界面活性剤たとえばポリオキシプロ
ピレンアルキレンジアミンの、EO付加物
〔テトロニツク(ワイアンドツト製)〕など。
〔2〕 多価アルコール型非イオン界面活性剤
(1) 多価アルコール脂肪酸エステル
多価アルコールまたは分子内無水物と脂肪
酸とのエステルたとえばソルビタンのオレイ
ン酸エステル、ソルビタンのステアリン酸エ
ステル、ソルビタンのパルミチン酸エステ
ル、ソルビタンのラウリン酸エステル;エス
テルはそれぞれモノ、セスキまたは、トリエ
セテルなど。
これらのうちで好ましいものはポリオキシ
エチレンアルキルアリールエーテルであり、
とくに好ましいものはノニルフエノールの
EO1〜5モル付加物である。
非イオン界面活性剤については「新・界面
活性剤入門」(藤本武彦著、昭和48年三洋化
成工業発行)に記載されている。
非イオン界面活性剤を1−モノアルキルジ
メチルシリルプロピン重合体の炭化水素溶液
に添加するに際し、その添加量は該炭化水素
溶液に対し通常0.0001〜0.1重量%好ましく
は0.001〜0.01重量%である。添加量が0.0001
%未満では該重合体溶液の水面上への延展性
が悪く0.1%より多いと生成した薄膜の均一
性が損なわれる。さらに非イオン界面活性剤
は重合体に対して50重量%以下が好ましい。
重合体溶液を水面上に展開する方法として
は該溶液を水面に添加ないし滴下する方法が
あげられる。重合体溶液を水面に添加ないし
滴下するとただちに水面上に拡がり極薄膜が
形成される。
重合体の炭化水素溶液を水面上に展開して
重合体の極薄膜を形成させるに際し、あらか
じめ重合体溶液の温度および水の温度を一定
の温度範囲に保持しておくのが好ましい。重
合体溶液の温度は好ましくは20〜50℃であり
この温度が20℃より低いと重合体溶液の粘度
があがり薄膜状に拡がりにくい。重合体溶液
の温度が50℃より高くなると溶剤が揮発しや
すく、水面上に展開したときしわになりやす
い。一方水の温度は好ましくは5〜30℃とく
に好ましくは10〜25℃である。この温度が5
℃より低い場合には重合体溶液は粘度が上昇
し、薄膜状に拡がりにくくまた、この温度が
30℃より高い場合には、溶剤が蒸発しやすく
なり、水面上に滴下された重合体溶液は充分
に自主的に拡がり難い。
本発明において、1−モノアルキルジメチ
ルシリルブロピン重合体と他の重合体を
併用して極薄膜を得る場合、その方法として
は(1)2成分の混合物の溶液から本発明と同様
の方法で製膜することができる。水面上に流
延し乾燥して形成された膜の膜厚は用いる重
合体の分子量および重合体溶液の濃度により
種々変えることができるが、通常1μ以下
(たとえば0.01〜1μ)である。分子量が大き
い重合体を低濃度で用いることにより容易に
0.1μ程度の極薄膜を作成することができる。
また、高濃度の溶液を用いて上記よりも厚い
膜を形成することもできる。
本発明によつて得られる極薄膜はそれ自体
で自立性が少いので気体分離膜用に用いる場
合には支持体が通常必要である。この支持体
としては、多孔質材たとえば和紙、不織布、
合成紙、紙、布、セラミツク多孔体、金属
多孔体、精密過膜、限外過膜などがあげ
られる。これらの支持体と複合化することに
より気体分離用膜として充分に用いられる。
複合化の方法は公知の方法でよくたとえば水
面上で形成された膜を支持体上で加圧密着さ
せたり、すくいあげたり、支持体を通して吸
引密着させたりして支持体と複合化させるこ
とができる。これらの支持体と膜の間に接着
剤などを存在させて支持することができる。
さらに支持体上に膜を支持せしめたものを加
熱処理してもよい。
このようにして得られた極薄重合体膜は酸
素透過係数は通常10-2〜10-4(CC(STP)/
cm2、sec、cmHg)程度である。また酸素と窒
素との透過性との比は通常1.5〜3.0の範囲に
ある。
本発明により得られる極薄膜は現在までに
知られている酸素富化膜として画期的に秀れ
ており、実用化に際して十文満足の性能を示
すものである。また他の重合体を併用するこ
とにより分離係数を高めることができる。
本発明により得られる極薄重合体膜は気体
透過性、分離係数及び薄膜化特性がいずれも
優れているものである。すなわち、ポリジメ
チルシロキサンに匹敵しうるほどの分離性を
もち、気体の透過係数がポリジメチルシロキ
サンより卓越して優れ、オレフイン系ポリマ
ーと同等以上かつ薄膜化が容易に行えるもの
である。
なお、本発明の製造法は、非イオン界面活
性剤を使用しない場合と比較して
(1) 比較的高濃度の重合体濃度(1重量%以
上)で行うことができる。
(2) 適薄膜の形成を比較的短時間(通常1分以
内)に行うことができる。従つて生産性が高
く、連続成膜に適している。
(3) 重合体濃度を比較的高濃度(1重量以上
%)に設定しても極薄膜に均一性があり、ピ
ンホールなどが生じることがない。非イオン
界面活性剤を使用しない場合は比較的高濃度
で実施すると極薄膜は多少不均一性であり、
そのため生成した極薄膜にピンホールなどが
生じ易い。
(4) 重合体の溶剤として脂肪族炭化水素のみな
らず脂環式および芳香族炭化水素等の広範囲
の種類の溶剤を使用することができる。
などの点ではすぐれている。
本発明の方法により得られた極薄膜は気体
分離に有用である。つまり空気から酸素富化
空気を製造するのに適し、ボイラー各種加熱
炉(焼成炉、ガラス溶解炉など)、各種エン
ジンなどに応用し、省エネ効果が期待され
る。そろにこの酸素富化空気は清浄であるの
で、未熟児の保育箱、呼吸器疾患患者の治療
器として、あるいは人工肺、人工えうに使用
でき、また超LSI用クリーンルームのダスト
フリーの空気としても使用できる。
さらに、気体分離膜としてはアンモニアプ
ラントのアンモニアパージガスからの水素の
回収、C1化学におけるH2とCOの分離、天然
ガスからのヘリウム回収、などに利用でき
る。一方バイオマスから生成される水−アル
コール混合物をパーベーパレイシヨン法によ
り、アルコールを選択的に分離するのにも使
用可能である。
以下実施例により本発明をさらに説明する
が、本発明はこれに限定されるものではな
い。
実施例 1〜7
1−トリメチルシリルプロピン重合体(以下
PMSPという)(PMSPの極限粘度はトルエン30
℃において6.9である)を用いPMSP単独または
他の重合体を混合して表1に示す炭化水素溶剤に
1.5重量%の溶液を調製した。さらに表1に示す
非イオン型界面活性剤(HLBを表示)を重合体
の炭化水素溶液に対し、0.005重量%になるよう
に添加して展開溶液を調製し、温度を20℃に保持
した。その展開溶液0.4gを1辺が30cm四方の底
面積をもつ、ステンレス製水浴(イオン交換水を
使用。水温15℃に固定する)上に静かに添加し
た。重合体溶液は自主的に円形に広がり、約5秒
後に極薄膜が生成した。得られた極薄膜の膜面積
からの平均膜厚を表1に示した、
The present invention relates to a method for producing ultrathin polymer membranes. More specifically, the present invention relates to a method for producing an ultrathin polymer membrane having high permeability to mixed gases. In recent years, methods using thin polymer films have been attracting attention as a means of separating and concentrating specific gases (oxygen, nitrogen, etc.) from mixed gases (air, etc.). For example, polydimethylsiloxane, polydimethylsiloxane-polycarbonate block copolymer (U.S. Pat. No. 3,980,456,
3874986), polydimethylsiloxane copolymers (JP-A-56-26504, etc.) and olefinic polymers such as poly(4-methylpentene-1).
(Japanese Unexamined Patent Publication No. 57-4203) is known. However, these did not satisfy all of the permeability coefficient (Po 2 ) of a specific gas (eg, oxygen), permeability coefficient ratio (separation coefficient) (Po 2 /Pn 2 ), and processability to form a thin film. The present inventors have arrived at the present invention as a result of extensive studies aimed at obtaining an ultra-thin polymer membrane with excellent permeability coefficients and separation coefficients. That is, the present invention provides a method for producing a thin polymer film by spreading a hydrocarbon solution of a film-forming polymer on a water surface, in which at least a portion of the polymer has the general formula (In the formula, R is a C 1-4 linear or branched alkyl group) using a 1-monoalkyldimethylsilylpropyne polymer having a repeating unit,
The present invention is also a method for producing an ultrathin polymer film, characterized in that a nonionic surfactant is present in the solution. In general formula (1), the C 1-4 straight chain or branched alkyl group of R 1 includes straight chain alkyl groups such as methyl, ethyl, propyl, butyl groups; branched alkyl groups such as isobutyl group, tertiary alkyl group, etc. Examples include butyl group. Examples of 1-monoalkyldimethylsilylpropyne used to obtain a polymer having a repeating unit represented by general formula (1) include 1-trimethylsilylpropyne, 1-monoethyldimethylsilylpropyne, and 1-mono-n -propyldimethylsilylpropyne, 1-mono-n-butyldimethylsilylpropyne, and the like. Among these, preferred is 1-trimethylsilylpropyne. As 1-trimethylsilylpropyne, a commercially available monomer (product of Petrarch Company, USA, product T3728 of SP Development Department of Chitsuso Corporation) can be used. This polymer can be obtained in the presence of a catalyst based on group V transition metals such as niobium (Nb) and tantalum (Ta) (e.g. NbCl 5 , TaCl 5 , NbBr 5 , TaBr 5 ) and in a container. (Aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, alicyclic hydrocarbons such as cyclohexene, 1,2-dichloroethane, chlorinated solvents such as carbon tetrachloride, etc.), usually at 30°C.
It can be obtained by polymerizing at ~100°C for 12 to 36 hours. It can also be obtained by the method described in Japanese Patent Application No. 58-84626. The obtained polymer is a white fibrous or powdery polymer. Its number average molecular weight is usually 10,000 or more, preferably 100,000 or more, as measured by a light scattering method. In the present invention, the 1-monoalkyldimethylsilylpropyne polymer may be used in combination with other polymers, if necessary. Other polymers include 1-alkyne polymers (polymers such as tertiary-butylacetylene, neopentylacetylene, and tertiary-pentylacetylene, preferably tertiary-butylacetylene polymers), vinylorganosilane polymers (vinyltrimethylsilane, Polymers such as vinyltriethylsilane and vinyltripropylsilane, preferably vinyltrimethylsilane polymers), polyorganosiloxanes (dimethylsiloxane, polymethylphenylsiloxane, polydiphenylsiloxane, etc.), cellulose polymers (ethyl cellulose, hydroxy Ethyl cellulose, triacetyl cellulose, etc., preferably ethyl cellulose), α-olefin polymer (4
-methylpentene-1 polymer), alkyl sulfone polymer (copolymer of α-olefin and SO 2 , preferably an alkyl group with 10 to 20 carbon atoms)
long-chain alkyl sulfone polymers), tertiary amine-containing polymers (vinylpyridine polymers, N,
N-diethylaminoethyl acrylate polymer,
Examples include N,N-dimethylaminostyrene polymers, preferably vinylpyridine polymers. When the monoalkyldimethylsilylpropyne polymer and the second component (another polymer) are used together, the content of the monoalkyldimethylsilylpropyne polymer is usually 50% by weight or more, preferably 70% by weight or more. The hydrocarbon solvent used in the preparation of the hydrocarbon solution in the present invention usually has a boiling point of 30 to 99°C;
Preferably, the temperature is 35 to 70°C. Specifically, linear or branched saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbon solvents (n-pentane, n-hexane, isohexane, n-heptane, n-octane, isooctane, 1-hexene, 1-heptene, petroleum ether (preferably n-hexane and petroleum ether), alicyclic hydrocarbon solvents (cyclohexane, cyclohexene, methylcyclohexane, ethylcyclohexane, etc., preferably cyclohexene), aromatic hydrocarbon solvents (benzene,
toluene, o-, m-, or p-xylene, styrene, ethylbenzene, naphthalene, preferably benzene and toluene), halogenated hydrocarbon solvents (carbon tetrachloride, 1,2,3-trichloropropane, trichloroethylene, chloroform, chlorobenzene) , chloroethylbenzene, preferably 1,2,3-trichloropropane), and mixtures of two or more thereof. The concentration of the 1-monoalkyldimethylsilylpropyne polymer and optionally other polymers in the solution in the present invention is usually 0.01 to 5.0% by weight, preferably
It is 0.5-2.0% by weight. If the concentration is less than 0.01% by weight, it takes a long time to develop and form a thin film on the water surface, which is disadvantageous for continuous film production. Also, the concentration is 5.0% by weight
If it is larger, the clay of the polymer solution will be higher and it will be difficult to spread it uniformly into a thin film. In the present invention, the nonionic surfactant to be present in the hydrocarbon solution is preferably a nonionic surfactant having an HLB in the range of 1 to 10. H.L.B.
Known methods for determining , such as Griffin's method, Davis' method, and Mr. Kawakami's method, can be used as long as the HLB is 1 to 10, but Griffin's method is generally used. Examples of such nonionic surfactants include the following. [1] Polyoxyalkylene nonionic surfactants These are compounds in which alkylene oxide [ethylene oxide (abbreviated as EO), propylene oxide (abbreviated as PO), etc.] is added to an active hydrogen-containing compound. Examples of active hydrogen-containing compounds include phenols, alcohols, carboxylic acids, amines, mercaptans, amides, and the like. Phenols include alkylphenols or alkylnaphthols having an alkyl group usually having 8 to 12 carbon atoms; styrenated phenols (reaction products of phenols such as phenols, alkylphenols, alkylnaphthols, and phenols with 1 to 20 moles of styrene) ) etc. Alcohols include linear or branched natural or synthetic aliphatic alcohols with 8 to 20 carbon atoms, preferably 12 to 18 carbon atoms, polyhydric alcohols with 2 to 8 hydroxyl groups, or their intramolecular anhydrides (glycerin, pentaerythritol, Examples include partial esters of polyhydric alcohols (sorbitol, sorbitan, etc.) and the following fatty acids. Examples of carboxylic acids include saturated or unsaturated fatty acids having 8 to 20 carbon atoms, preferably 12 to 18 carbon atoms, and polycarboxylic acids having 2 to 4 carboxyl groups. Amines include alkylamines having 8 to 20 carbon atoms, alkylene diamines having 2 to 6 carbon atoms, and polyalkylene ( C2-6 ) polyamines; mercaptans include alkyl mercaptans having 8 to 20 carbon atoms; amides include alkylols; Amides (such as reaction products of fatty acids having 5 to 20 carbon atoms and mono- or diethanolamine, etc.) Specific examples of polyoxyalkylene nonionic surfactants are as follows: (1) Polyoxyethylene alkylaryl ether alkyl EO adducts of phenols or alkylnaphthols, such as nonylphenol EO(2). (2) Polyoxyethylene polyhydric alcohol fatty acid esters EO adducts of esters of polyhydric alcohols or intramolecular anhydrides and fatty acids, such as sorbitan monostearate. EO(4). (3) Polyoxyethylene fatty acid ester Esters (mono or diester) of fatty acids and polyethylene glycol or esters of fatty acids
EO adducts, such as polyethylene glycol (molecular weight 200) stearic acid monoester,
Polyethylene glycol (molecular weight 200) lauric acid diester, etc. (4) Polyoxyethylene alkyl ether EO adducts of higher alcohols, such as oleyl alcohol EO(2). (5) Polyoxyethylene polyoxypropylene polyol Pluronic type nonionic surfactant such as polypropylene glycol (abbreviated as PPG) (average molecular weight () 900~
2900); Tetronik type nonionic surfactants such as EO adducts of polyoxypropylene alkylene diamine [Tetronik (manufactured by Wyandot)], etc. [2] Polyhydric alcohol type nonionic surfactants (1) Polyhydric alcohol fatty acid ester Esters of polyhydric alcohols or intramolecular anhydrides and fatty acids, such as oleic acid ester of sorbitan, stearic acid ester of sorbitan, palmitic acid ester of sorbitan Ester, lauric acid ester of sorbitan; esters include mono, sesqui, and triacetate, respectively. Among these, preferred are polyoxyethylene alkylaryl ethers,
Particularly preferred is nonylphenol.
It is an adduct of 1 to 5 moles of EO. Nonionic surfactants are described in "New Introduction to Surfactants" (written by Takehiko Fujimoto, published by Sanyo Chemical Industries, Ltd. in 1972). When adding a nonionic surfactant to a hydrocarbon solution of a 1-monoalkyldimethylsilylpropyne polymer, the amount added is usually 0.0001 to 0.1% by weight, preferably 0.001 to 0.01% by weight, based on the hydrocarbon solution. . Addition amount is 0.0001
If it is less than 0.1%, the spreadability of the polymer solution on the water surface is poor, and if it is more than 0.1%, the uniformity of the formed thin film will be impaired. Further, the amount of the nonionic surfactant is preferably 50% by weight or less based on the weight of the polymer. Examples of methods for spreading the polymer solution on the water surface include adding or dropping the solution onto the water surface. When a polymer solution is added or dropped onto the water surface, it immediately spreads over the water surface to form an extremely thin film. When a hydrocarbon solution of a polymer is spread on a water surface to form an ultra-thin film of the polymer, it is preferable to maintain the temperature of the polymer solution and the water within a certain temperature range in advance. The temperature of the polymer solution is preferably 20 to 50°C; if this temperature is lower than 20°C, the viscosity of the polymer solution increases and it is difficult to spread into a thin film. When the temperature of the polymer solution is higher than 50°C, the solvent tends to volatilize and wrinkles easily when spread on the water surface. On the other hand, the temperature of the water is preferably 5 to 30°C, particularly preferably 10 to 25°C. This temperature is 5
If the temperature is lower than ℃, the viscosity of the polymer solution will increase and it will be difficult to spread into a thin film.
If the temperature is higher than 30°C, the solvent tends to evaporate, and the polymer solution dropped onto the water surface is difficult to spread independently. In the present invention, when obtaining an ultrathin film by using the 1-monoalkyldimethylsilylbropine polymer and other polymers in combination, the method is (1) from a solution of the mixture of the two components in the same manner as in the present invention. Can be formed into a film. The thickness of the film formed by casting on the water surface and drying can be varied depending on the molecular weight of the polymer used and the concentration of the polymer solution, but is usually 1 μm or less (for example, 0.01 to 1 μm). easily by using a polymer with a large molecular weight at a low concentration.
Ultra-thin films of about 0.1μ can be created.
It is also possible to form thicker films using highly concentrated solutions. Since the ultrathin membrane obtained by the present invention has little self-supporting properties, a support is usually required when it is used as a gas separation membrane. Porous materials such as Japanese paper, nonwoven fabric,
Examples include synthetic paper, paper, cloth, porous ceramics, porous metals, precision membranes, ultrafiltrates, etc. By combining with these supports, it can be used satisfactorily as a membrane for gas separation.
The compositing method can be a known method, for example, by pressing a film formed on the water surface onto a support, scooping it up, or suctioning it through the support to create a composite with the support. . An adhesive or the like can be present between these supports and the membrane for support.
Furthermore, the membrane supported on the support may be heat-treated. The ultrathin polymer membrane obtained in this way usually has an oxygen permeability coefficient of 10 -2 to 10 -4 (CC(STP)/
cm 2 , sec, cmHg). Further, the ratio of oxygen to nitrogen permeability is usually in the range of 1.5 to 3.0. The ultra-thin film obtained by the present invention is epoch-making superior to the oxygen-enriching films known up to now, and exhibits satisfactory performance when put into practical use. Moreover, the separation coefficient can be increased by using other polymers in combination. The ultrathin polymer membrane obtained by the present invention has excellent gas permeability, separation coefficient, and thinning properties. That is, it has a separation property comparable to that of polydimethylsiloxane, a gas permeability coefficient that is far superior to polydimethylsiloxane, is equal to or higher than that of olefinic polymers, and can be easily formed into a thin film. In addition, the production method of the present invention can be carried out at a relatively high polymer concentration (1% by weight or more) compared to the case where a nonionic surfactant is not used. (2) A suitable thin film can be formed in a relatively short time (usually within 1 minute). Therefore, productivity is high and it is suitable for continuous film formation. (3) Even if the polymer concentration is set to a relatively high concentration (1% by weight or more), the ultrathin film is uniform and pinholes do not occur. If nonionic surfactants are not used, the ultrathin films are somewhat heterogeneous when carried out at relatively high concentrations;
Therefore, pinholes and the like are likely to occur in the produced ultra-thin film. (4) A wide variety of solvents can be used as solvents for the polymer, including not only aliphatic hydrocarbons but also cycloaliphatic and aromatic hydrocarbons. It is excellent in such respects. Ultrathin membranes obtained by the method of the invention are useful for gas separation. In other words, it is suitable for producing oxygen-enriched air from air, and is expected to have an energy-saving effect when applied to boilers, various heating furnaces (calcination furnaces, glass melting furnaces, etc.), and various engines. Since this oxygen-enriched air is clean, it can be used as an incubator for premature babies, a treatment device for patients with respiratory diseases, an artificial lung, and as dust-free air in clean rooms for ultra-LSIs. Can be used. Furthermore, as a gas separation membrane, it can be used for recovering hydrogen from ammonia purge gas in ammonia plants, separating H2 and CO in C1 chemistry, recovering helium from natural gas, etc. On the other hand, it can also be used to selectively separate alcohol from a water-alcohol mixture produced from biomass by pervaporation. The present invention will be further explained below with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto. Examples 1 to 7 1-trimethylsilylpropyne polymer (hereinafter referred to as
PMSP) (The intrinsic viscosity of PMSP is toluene 30
PMSP alone or mixed with other polymers using the hydrocarbon solvent shown in Table 1.
A 1.5% by weight solution was prepared. Furthermore, a developing solution was prepared by adding a nonionic surfactant (indicated by HLB) shown in Table 1 to the hydrocarbon solution of the polymer at a concentration of 0.005% by weight, and the temperature was maintained at 20°C. 0.4 g of the developing solution was gently added to a stainless steel water bath (ion-exchanged water was used; the water temperature was fixed at 15° C.) with a base area of 30 cm square on each side. The polymer solution spontaneously spread into a circular shape, and an extremely thin film was formed after about 5 seconds. The average film thickness based on the film area of the obtained ultra-thin film is shown in Table 1.
【表】
実施例 8
実施例1で作成した極薄膜をジユラガード2400
(ポリプロピレン多孔膜)上にとり出し乾燥して
複合膜を作成した。
得られた複合膜の気体透過量は(CC(STP)/
cm2、sec、cmHg)を測定したところ、酸素透過量
は3.2×10-2)窒素透過量は1.8×10-2であつた。[Table] Example 8 The ultra-thin film created in Example 1 was coated with Jyuragard 2400.
(polypropylene porous membrane) and dried to create a composite membrane. The gas permeation rate of the obtained composite membrane is (CC(STP)/
The oxygen permeation amount was 3.2×10 −2 and the nitrogen permeation amount was 1.8×10 −2 .
Claims (1)
開して極薄重合体膜を製造する方法において、該
重合体の少くとも一部として一般式 (式中、RはC1-4の直鎖または分岐のアルキル基
である)で示される繰返し単位を有する1−モノ
アルキルジメチルシリルプロピン重合体を用い、
且つ該溶液中に非イオン界面活性剤を存在させる
ことを特徴とする極薄重合体膜の製造法。 2 該炭化水素溶液中の非イオン界面活性剤の量
が0.0001〜0.1重量%である特許請求の範囲第1
項記載の製造法。 3 該炭化水素溶液の該重合体濃度が0.01〜5.0
重量%である特許請求の範囲第1項または第2項
記載の製造法。 4 非イオン界面活性剤のHLBが1〜10である
特許請求の範囲第1項〜第3項のいずれか記載の
製造法。[Scope of Claims] 1. In a method for producing an ultra-thin polymer film by spreading a hydrocarbon solution of a film-forming polymer on a water surface, at least a portion of the polymer has the general formula (In the formula, R is a C 1-4 linear or branched alkyl group) using a 1-monoalkyldimethylsilylpropyne polymer having a repeating unit,
A method for producing an ultra-thin polymer film, characterized in that a nonionic surfactant is present in the solution. 2. Claim 1, wherein the amount of nonionic surfactant in the hydrocarbon solution is 0.0001 to 0.1% by weight.
Manufacturing method described in section. 3 The concentration of the polymer in the hydrocarbon solution is 0.01 to 5.0.
The manufacturing method according to claim 1 or 2, which is % by weight. 4. The manufacturing method according to any one of claims 1 to 3, wherein the nonionic surfactant has an HLB of 1 to 10.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20055983A JPS6092309A (en) | 1983-10-25 | 1983-10-25 | Production of extremely thin polymer film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20055983A JPS6092309A (en) | 1983-10-25 | 1983-10-25 | Production of extremely thin polymer film |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6092309A JPS6092309A (en) | 1985-05-23 |
| JPH0339541B2 true JPH0339541B2 (en) | 1991-06-14 |
Family
ID=16426322
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20055983A Granted JPS6092309A (en) | 1983-10-25 | 1983-10-25 | Production of extremely thin polymer film |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6092309A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2688335B1 (en) * | 1992-03-03 | 1994-05-27 | Cogema | PROCESS FOR TRAPPING RUTHENIUM GAS ON POLYVINYLPYRIDINE, IN PARTICULAR FOR RECOVERING RADIOACTIVE RUTHENIUM FROM IRRADIATED NUCLEAR FUELS. |
| CN114432892B (en) * | 2020-10-31 | 2023-07-04 | 中国石油化工股份有限公司 | Preparation method of pervaporation membrane |
-
1983
- 1983-10-25 JP JP20055983A patent/JPS6092309A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6092309A (en) | 1985-05-23 |
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