JPH04305236A - Production of gas permeable composite film - Google Patents
Production of gas permeable composite filmInfo
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- JPH04305236A JPH04305236A JP15420091A JP15420091A JPH04305236A JP H04305236 A JPH04305236 A JP H04305236A JP 15420091 A JP15420091 A JP 15420091A JP 15420091 A JP15420091 A JP 15420091A JP H04305236 A JPH04305236 A JP H04305236A
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は気体透過性複合膜の製造
方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a gas permeable composite membrane.
【0002】0002
【従来の技術】気体の分離、精製において、省エネルギ
ー化などを理由に、気体透過性高分子膜を用いる方法が
注目されている。この種高分子膜を用いて空気から分離
、製造された酸素富化空気は、その燃焼効率向上性によ
る省エネルギー化、完全燃焼性による排出有害物質の低
減、動植物育成への利用などに期待されている。2. Description of the Related Art In the separation and purification of gases, methods using gas-permeable polymer membranes are attracting attention for reasons such as energy saving. Oxygen-enriched air separated from air and produced using this type of polymer membrane is expected to save energy by improving combustion efficiency, reduce harmful substances emitted due to its complete combustibility, and be used for raising animals and plants. There is.
【0003】このような用途からみて、この種高分子膜
が具備すべき性能として、○1気体透過性が高いこと、
○2気体分離性(分離しようとする気体と分離が不必要
な気体との透過性の比)が高いこと、があげられる。特
に用途などを考慮した場合、気体透過性が高いことが強
く要望される。このような性能を最も充足する素材とし
て化2によって示される構造式で表されるポリ置換アセ
チレンがあげられる。[0003] From the viewpoint of such uses, the performances that this type of polymer membrane should have are: (1) high gas permeability;
○2 High gas separability (ratio of permeability between the gas to be separated and the gas that does not require separation). Especially when considering the intended use, high gas permeability is strongly desired. A polysubstituted acetylene represented by the structural formula shown by Chemical Formula 2 is cited as a material that most satisfies such performance.
【0004】0004
【化2】[Case 2]
【0005】この素材は特定の有機溶剤に可溶で、溶液
からキャスト法によって容易に薄膜化できる。このよう
にして作られた膜は、通常の高分子フィルム(たとえば
ポリジメチルシロキサン)に比較して気体透過性が格段
に優れており、気体透過係数にすると、1桁以上も大き
い。[0005] This material is soluble in a specific organic solvent, and can be easily formed into a thin film from a solution by a casting method. The membrane produced in this manner has much better gas permeability than ordinary polymer films (eg, polydimethylsiloxane), and its gas permeability coefficient is more than an order of magnitude higher.
【0006】しかしこの高分子膜は、気体透過性が経時
的に低下する性質があり、長時間が経過したときの気体
透過性は、通常の高分子フィルムと同等あるいはそれ以
下にまで低下してしまう。However, the gas permeability of this polymer film decreases over time, and after a long period of time, the gas permeability decreases to the same level or lower than that of a normal polymer film. Put it away.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ポリ置換ア
セチレンからなる高分子膜を用いる気体透過性膜におい
て、経時変化に優れた気体透過性、および気体分離性を
呈する膜を製造することを目的とする。[Problems to be Solved by the Invention] The present invention aims to produce a gas permeable membrane using a polymer membrane made of polysubstituted acetylene that exhibits excellent gas permeability and gas separation performance over time. purpose.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、ポリ置換アセ
チレンからなる薄膜の上に、オルガノシロキサンモノマ
ー又はそのオリゴマーをプラズマ中で重合することによ
って得られるプラズマ重合膜を積層することを特徴とす
る。[Means for Solving the Problems] The present invention is characterized in that a plasma polymerized film obtained by polymerizing an organosiloxane monomer or its oligomer in plasma is laminated on a thin film made of polysubstituted acetylene. .
【0009】[0009]
【作用】ポリ置換アセチレンは、構造式が下記の化3で
表される二置換アセチレンを重合したものである。[Operation] Polysubstituted acetylene is a product obtained by polymerizing disubstituted acetylene whose structural formula is represented by the following chemical formula 3.
【0010】0010
【化3】[Chemical formula 3]
【0011】重合体は、TaCl5,NbCl5,Ta
Br5,NbBr5などのV族遷移金属触媒と、芳香族
炭化水素(ベンゼン、トルエン、キシレンなど)、脂環
式炭化水素(シクロヘキサンなど)、ハロゲン系炭化水
素(四塩化炭素、トリクロロエチレンなど)などの溶剤
を用い、不活性気体中で30〜100℃で加熱すること
によって得られる。[0011] The polymer is TaCl5, NbCl5, Ta
Group V transition metal catalysts such as Br5 and NbBr5 and solvents such as aromatic hydrocarbons (benzene, toluene, xylene, etc.), alicyclic hydrocarbons (cyclohexane, etc.), halogenated hydrocarbons (carbon tetrachloride, trichloroethylene, etc.) is obtained by heating at 30 to 100°C in an inert gas.
【0012】得られた重合体は、通常の方法で薄膜化す
ることができる。すなわち芳香族炭化水素(ベンゼン、
トルエン、キシレンなど)、脂環式炭化水素(シクロヘ
キサンなど)、ハロゲン系炭化水素(四塩化炭素、トリ
クロロエチレンなど)などの溶剤に溶解させ、この溶液
をキャストすることによつて薄膜化できる。The obtained polymer can be made into a thin film by a conventional method. i.e. aromatic hydrocarbons (benzene,
It can be made into a thin film by dissolving it in a solvent such as toluene, xylene, etc.), alicyclic hydrocarbons (cyclohexane, etc.), or halogenated hydrocarbons (carbon tetrachloride, trichloroethylene, etc.) and casting this solution.
【0013】このときキャストする下地としては、表面
が平滑なガラス板、金属板、溶剤に不溶な高分子板(テ
フロンなど)または液体平面(水、適当な水溶液、溶剤
かつ重合体が不溶である有機液体など)などが用いられ
る。その下地の上に溶液を延展し、蒸発させた後、形成
したフィルムを剥離することによって、この種重合体膜
が得られる。The substrate for casting at this time may be a glass plate with a smooth surface, a metal plate, a polymer plate insoluble in solvents (Teflon, etc.), or a liquid plane (water, an appropriate aqueous solution, a substrate in which the solvent and polymer are insoluble). (organic liquids, etc.) are used. This type of polymer film is obtained by spreading the solution on the substrate, evaporating it, and then peeling off the formed film.
【0014】この場合使用される下地の種類、溶液の濃
度、或は積層(重ね塗り)の回数によって、膜厚を調整
することができる。また機械的強度の補強のため、既製
の多孔質フィルムを支持体として使用することもできる
。In this case, the film thickness can be adjusted by the type of base used, the concentration of the solution, or the number of layers (overcoating). In addition, ready-made porous films can also be used as supports for mechanical strength reinforcement.
【0015】このようにして形成された重合体フイルム
は、プラズマ重合装置によってその表面にオルガノシロ
キサンモノマー又はそのオリゴマーのプラズマ重合膜を
形成する。プラズマ重合装置としては、たとえば図1に
示すようなものが利用できる。図1において、1は真空
チャンバー、2はオルガノシロキサンモノマー又はその
オリゴマーのガスが一定流量で導入されるガス導入口、
3はプラズマ発生用の電極、4はホルダー、5は真空排
気口である。ホルダー4の表面に重合体フィルム5が装
着され、支持される。[0015] The thus formed polymer film is subjected to a plasma polymerization apparatus to form a plasma polymerized film of organosiloxane monomer or its oligomer on its surface. As a plasma polymerization apparatus, for example, one shown in FIG. 1 can be used. In FIG. 1, 1 is a vacuum chamber, 2 is a gas inlet through which organosiloxane monomer or oligomer gas is introduced at a constant flow rate;
3 is an electrode for plasma generation, 4 is a holder, and 5 is a vacuum exhaust port. A polymer film 5 is attached to and supported on the surface of the holder 4.
【0016】前記のように重合体フィルムをホルダー4
に装着した後、いったん内部を高真空(10−6〜10
−5torr程度)に減圧し、続いてオルガノシロキサ
ンモノマー(例えばヘキサメチルジシロキサン、ジメト
キシジメチルシラン、ジエトキシジメチルシランなど)
又はそのオリゴマーの蒸気を導入し、任意の一定圧力に
調整する。その後電極3によってプラズマを発生させ、
重合体フィルム5の表面に、オルガノシロキサンプラズ
マ重合膜を形成させる。また場合によっては、アルゴン
、ヘリウムなどのキャリアガスを用いてもよい。As described above, the polymer film is placed in the holder 4.
After attaching it to the
-5 torr), followed by organosiloxane monomers (e.g. hexamethyldisiloxane, dimethoxydimethylsilane, diethoxydimethylsilane, etc.)
Alternatively, the vapor of the oligomer is introduced and adjusted to an arbitrary constant pressure. After that, plasma is generated by the electrode 3,
An organosiloxane plasma polymerized film is formed on the surface of the polymer film 5. In some cases, a carrier gas such as argon or helium may be used.
【0017】このときのプラズマ発生時間によって、オ
ルガノシロキサンプラズマ重合膜の厚さを調整すること
ができる。ただしこのときのオルガノシロキサンプラズ
マ重合膜の厚さは、前記重合体フィルムの表面を覆う程
度でよく、膜厚も50Å〜2000Å程度が好ましい。
これ以上に厚くなると、全体として気体透過性が悪くな
って好ましくない。The thickness of the organosiloxane plasma polymerized film can be adjusted by changing the plasma generation time at this time. However, the thickness of the organosiloxane plasma polymerized film at this time may be sufficient to cover the surface of the polymer film, and the film thickness is also preferably about 50 Å to 2000 Å. If it becomes thicker than this, the gas permeability deteriorates as a whole, which is not preferable.
【0018】以上のようにして、ポリ置換アセチレン膜
とオルガノシロキサンプラズマ重合膜の積層複合膜が形
成されるようになる。In the manner described above, a laminated composite film of a polysubstituted acetylene film and an organosiloxane plasma polymerized film is formed.
【0019】[0019]
【実施例】実施例1 1−(トリメチルシリル)−1
=プロピン(アルドリッチ)1g、TaCl5 0.
06g、トルエン10ccを用い、80℃にて24時間
、窒素雰囲気中で反応させることにより、粘調な重合体
ゲルを得た。この重合体ゲルをトルエンにて希釈した後
、多量のメタノール中に滴下して重合体を析出沈殿させ
た。
得られた重合体を濾過および乾燥し、そのあとトルエン
100ccに再溶解し、重合体溶液とした。得られた溶
液をテフロン板上に延展し、室温で溶剤を蒸発させた後
、テフロン板より剥離し、厚さ20μmの重合体膜を得
た。[Example] Example 1 1-(trimethylsilyl)-1
= Propyne (Aldrich) 1g, TaCl5 0.
A viscous polymer gel was obtained by reacting at 80° C. for 24 hours in a nitrogen atmosphere using 06 g of toluene and 10 cc of toluene. This polymer gel was diluted with toluene and then dropped into a large amount of methanol to precipitate the polymer. The obtained polymer was filtered and dried, and then redissolved in 100 cc of toluene to obtain a polymer solution. The obtained solution was spread on a Teflon plate, and after evaporating the solvent at room temperature, it was peeled off from the Teflon plate to obtain a 20 μm thick polymer film.
【0020】得られた重合体膜を図1に示すプラズマ重
合装置に設置し、1×10−6torrまで減圧した後
、外部にて蒸気化したヘキサメチルジシロキサンを0.
1cc/minの流量で導入し、直ちにプラズマ発生用
の電極間に13.56MHz,30Wの高周波を導入し
、プラズマを発生させた。1分間プラズマを発生させた
後複合膜を取りだした。得られたヘキサメチルジシロキ
サンプラズマ重合膜の厚さは1000Åであった。The obtained polymer film was placed in the plasma polymerization apparatus shown in FIG. 1, and the pressure was reduced to 1×10 −6 torr, and then vaporized hexamethyldisiloxane was heated outside to 0.00%.
It was introduced at a flow rate of 1 cc/min, and immediately a high frequency of 13.56 MHz, 30 W was introduced between the electrodes for plasma generation to generate plasma. After generating plasma for 1 minute, the composite membrane was taken out. The thickness of the obtained hexamethyldisiloxane plasma polymerized film was 1000 Å.
【0021】実施例2 実施例1と同様に調製した重
合体膜を水面上に延展し、室温で溶剤を蒸発させた後多
孔質支持体(ジュラガード#2400,ポリプラスチッ
クス)によってすくい上げ複合膜とした。以上の操作を
繰返し、表面膜厚が0.2μmの重合体膜を得た。続い
て実施例1と同様の条件で、表面重合体膜上にヘキサメ
チルジシロキサンプラズマ重合膜を形成し、複合膜とし
た。Example 2 A polymer membrane prepared in the same manner as in Example 1 was spread on the water surface, and after evaporating the solvent at room temperature, it was scooped up with a porous support (Duraguard #2400, Polyplastics) to form a composite membrane. And so. The above operation was repeated to obtain a polymer film having a surface thickness of 0.2 μm. Subsequently, under the same conditions as in Example 1, a hexamethyldisiloxane plasma polymerized film was formed on the surface polymer film to obtain a composite film.
【0022】比較例 実施例1と同様に調製した厚さ
20μmの重合体膜を、その後の処理をすることなしに
そのまま用いた。Comparative Example A 20 μm thick polymer film prepared in the same manner as in Example 1 was used as it was without any further treatment.
【0023】以上の各例の膜について、ガス透過率測定
器を用いて、真空法、35℃において酸素および窒素の
透過量を測定した。各例の酸素透過係数(Po2),酸
素/窒素透過係数比(分離性能α)の初期値と、10O
日経過後の値を下記の表1に、また経過時間特性を図2
に示す。[0023] Regarding the membranes of each of the above examples, the permeation amount of oxygen and nitrogen was measured using a gas permeability measuring device using a vacuum method at 35°C. Initial values of oxygen permeability coefficient (Po2), oxygen/nitrogen permeability coefficient ratio (separation performance α) of each example, and 10O
The values after the passage of days are shown in Table 1 below, and the characteristics over time are shown in Figure 2.
Shown below.
【0024】なお酸素透過係数(Po2)の単位は,c
m3(STP)・cm/cm2・sec・cmHg.で
ある。[0024] The unit of oxygen permeability coefficient (Po2) is c
m3(STP)・cm/cm2・sec・cmHg. It is.
【0025】[0025]
【表1】[Table 1]
【0026】表1および図2に示す結果から明らかなよ
うに、実施例1,2による高分子複合膜は、比較例によ
るポリ置換アセチレン膜に比較して、気体透過性能(初
期性能)は、オルガノシロキサンプラズマ重合膜の積層
分だけ低下するものの、分離性能は向上し、また長時間
にわたって安定した特性を維持し続けるため、時間経過
後における透過性、分離性はともに比較例のものよりも
、良い特性を呈することが判明する。なおオルガノシロ
キサンオリゴマーを使用した場合も、同様の結果が得ら
れたことが確認されている。As is clear from the results shown in Table 1 and FIG. 2, the polymer composite membranes of Examples 1 and 2 had better gas permeability (initial performance) than the polysubstituted acetylene membrane of Comparative Example. Although the separation performance is reduced by the amount of lamination of the organosiloxane plasma polymerized membrane, the separation performance is improved and stable characteristics are maintained over a long period of time, so both the permeability and separation performance after the passage of time are better than those of the comparative example. It turns out that it exhibits good properties. It has been confirmed that similar results were obtained when organosiloxane oligomers were used.
【0027】[0027]
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、ポ
リ置換アセチレンを素材として気体透過性膜を得るにあ
たり、従来法によるものよりも長期にわたって安定した
気体透過性能を呈するこの種気体透過性膜を製造するこ
とができる効果を奏する。Effects of the Invention As detailed above, according to the present invention, in obtaining a gas permeable membrane using polysubstituted acetylene as a material, this type of gas permeable membrane exhibits a more stable gas permeation performance over a long period of time than that obtained by conventional methods. This has the effect of making it possible to produce a sexual membrane.
【図1】本発明の実施例方法に使用するプラズマ重合装
置の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a plasma polymerization apparatus used in an example method of the present invention.
【図2】本発明によって得られた複合膜の、経過日数に
対する酸素透過係数の変化を示す特性図である。FIG. 2 is a characteristic diagram showing changes in oxygen permeability coefficient with respect to elapsed days of a composite membrane obtained by the present invention.
1 真空チャンバー 2 ガス導入口 3 プラズマ発生用の電極 4 基板ホルダー 5 基板(高分子フイルム) 1 Vacuum chamber 2 Gas inlet 3. Electrode for plasma generation 4 Board holder 5 Substrate (polymer film)
Claims (1)
ルガノシロキサンモノマー又はそのオリゴマーをプラズ
マ中で重合することによって得られるプラズマ重合膜を
積層してなることを特徴とする気体透過性複合膜の製造
方法。[Claim 1] A plasma-polymerized film obtained by polymerizing an organosiloxane monomer or its oligomer in plasma is laminated on a thin film made of polysubstituted acetylene whose structural formula is represented by [Chemical formula 1] A method for producing a gas permeable composite membrane, characterized by:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15420091A JPH04305236A (en) | 1991-04-03 | 1991-04-03 | Production of gas permeable composite film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15420091A JPH04305236A (en) | 1991-04-03 | 1991-04-03 | Production of gas permeable composite film |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04305236A true JPH04305236A (en) | 1992-10-28 |
Family
ID=15579033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15420091A Pending JPH04305236A (en) | 1991-04-03 | 1991-04-03 | Production of gas permeable composite film |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04305236A (en) |
-
1991
- 1991-04-03 JP JP15420091A patent/JPH04305236A/en active Pending
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