JPS5892449A - 酸素ガス高透過性膜 - Google Patents

酸素ガス高透過性膜

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JPS5892449A
JPS5892449A JP19068681A JP19068681A JPS5892449A JP S5892449 A JPS5892449 A JP S5892449A JP 19068681 A JP19068681 A JP 19068681A JP 19068681 A JP19068681 A JP 19068681A JP S5892449 A JPS5892449 A JP S5892449A
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oxygen
oxygen gas
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polymer
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Satoshi Takizawa
智 滝沢
Kazuhiro Suzuoki
一紘 鈴置
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Asahi Kasei Corp
Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
Asahi Kasei Kogyo KK
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、酸素ガスを他の気体、II#に窒素ブスと比
べて選択的に透過させることができ、しかも酸素透過率
の大きい選択性透過膜に関するものである0 混合気体から酸素を分離する技術、I!#に空気から酸
素を分離する技術社有用である。即ち、醗酵工学、汚水
処理のための曝気、魚養殖用曝気などに用いることがで
きるからである。tた、仁の技術を種々の燃焼器具や自
動車のエンジンなどに応用すると、省エネルギーや公害
防止に役立つからである。さらに、肺の機能が損なわれ
た患者や未熟児にとっては、30−40 %の酸素含有
空気が必要であり、この面に応用すると、医療用にも役
立つのである。
ところで、従来、数案O分離方法として、膜分離の他に
深冷分離法や1着法があるが、両者とも大きな装置が必
要であること、エネルギーコストが大きいことなどの欠
点がある。これに対して、少ないエネルギーで装置も操
作も比較的簡単な酸素分離方法として、膜分離を用いる
方法がある〇しかし、酸素ガスの膜分離は、はとんど実
用化されなかった。酸素分離膜として必要な条件は、酸
素と窒素の透過係数の比が大きいこと、酸素の透過率が
大きい仁と、機械的強度が充分あるとと、用途に応じた
耐薬品性が充分に:4ることなどが挙げられるのだが、
これらを同時に満足する高分子膜が実現されていないか
らである。
たとえば、従来の代表的表酸素分離膜としてシリコンゴ
ムが挙げられるが、酸素と窒素の透過比が2程度で小さ
いという欠点がある。
また、高分子膜の中に昧、透過比がポリエチレンテレフ
タレート膜などのようKs程度と高いものもあるが、こ
れらO膜では酸素透過率が小さいという問題があった@ 酸素透過率、酸素と窒素の過膜此の両者を改良する方法
として、高分子膜中和弗素化合物を導入する方法は既に
存在する。即ち、血液酸素供給器用ガス透過性膜として
、フルオロアシル化エチルセルロース誘導体を含む高分
子膜を用いる方法゛(%開1昭51−98684 )が
提案されている。しかし、これも非弗素化エチルセルロ
ースと比較し九とき、その酸素ガス透過率は約1.9〜
3.0倍だけ増大するにすぎず、不充分である。
本発明者等は、酸素と窒素の透過比が大きく、酸素透過
率も大きいrI!素分離J[Kついて鋭意研究を重ねた
結果、特定の弗素を有する置換基を持った高分子膜が目
的に適合しうろことを見い出し、この知見に基づいて本
発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、下記の一般式を側鎖置換基として含む
高分子誘導体から成ることを特徴とする酸素ガス選択性
透過膜を提供するものである。
(Y:F、C2,BrまたaI mhoまたは1.  ms1〜10) パーフルオロエーテル着換基を導入するポリマーは、酸
フルオライドと反応する水酸基、アミノ基、アンド基な
どの官能基を持つポリマーであり、このようなものとし
ては、たとえば、セルロース系ポリマー、キトサン系ポ
リマー、ボリア建ド及びビニルアルコール系ポリ!−な
どを挙げる仁と゛ができる。セルロース系ポリマーとし
ては、九と工は、エチルセルp−ス、メチルセルロース
、ヒドロキシエチルセルロース、エチルヒドロキシエチ
ルセルロース、カルボキシメチル七ルp−ス及びその塩
、硝酸セルロース、酢酸セルロース及びセルロースの混
会エステルなどがある0キトナン系ポリマーとしては、
たとえば、エテルキトサン、メチルキトサン、酢酸キト
サン、カルボキシメチルキトサン及びその塩、ヒドロキ
シエチルキトサンなどがある。ポリアンドとしては、6
−6ナイロン、6ナイロン、ullイミン@−10ナイ
四ン、インフタル酸クロリドとm−フェニレンジアミン
共重合体、m−キシレンジアミンとアジピン酸共重合体
などがある。ビニルアルコール系ポリマーとしては、ポ
リビニルアルコール、工fVンービニルアルコール共重
合体、ポリ酢酸ビニル部分ケン化物などがある。
本発明に用いるポリ−r −11c @まれる@フルオ
ライドと反応する官能基には、前述の過動、水酸基、ア
ミノ基、または、アミド基がある。所期の目的を達成す
るためには、反応する核官能基(アンノ基、水酸基、ア
ばド基、等)の量がポリマーの平均10重量−以上であ
ることが必要である。平均10重量−未満であると含弗
素置換基の効果が充分出す、透過比や透過率の増大が小
さい。
本発明で用いるポリマーと反応させるもう一方の原料の
構造は、 (Y : F + CL + Br * tたUIm:
Oまたは1.  n:1−10 以下パーフルオロポリエーテルと記す0)。である。こ
の製造法は公知である。たとえに、tne’lのパーフ
ルオロポリエーテルの製造法は、1価の金属弗化物、第
3級アミン、又は第3級アミンのオΦサイド、又は第4
級アンモニウム塩等を触媒とし、有機希釈剤中でヘキサ
フルオログμピレンオキサイドを重合させればよい。(
特公昭40−10061号、同41−16798−号及
び同41−167Ii1号各公報) 本発明の目的物であるパーフルオロポリエーテル基を側
鎖に持つ高分子膜は、上記ポリマーをパーフルオロポリ
エーテルで処理することにより形hly、する。処理の
方法には2通#)ある。1つは、由来するポリマーを溶
解させてから、その溶液にパーフルオロポリエーテルを
添加し反応させるものであり、生成した高分子誘導体は
、良溶媒に溶解させ、平板上に流延し、加熱乾燥させて
製膜すればよい。もう1つの方法は、既に薄膜フィルム
や中空子に成形されたポリマーを直接原料に用いる方法
である。即ち、不活性気体雰囲気下で、パーフルオロポ
リエーテル中にフィルム、又は中空糸を浸漬し攪拌する
か、又はフィルム、もしくは中空糸を貧溶媒中でパーフ
ルオロポリニーテルト反応させると得られる。以上の2
過動の処理方法においては、酸受容体を用いることが好
ましい。
本発明で得られたパーフルオロポリエーテル基を側鎖に
持つ高分子膜の酸素と窒素の透過比は、原料の非弗素化
高分子膜の透過比に比べ、大幅に増大する。他方、酸素
の透過率も、セロノーンやキトサンのような透過率の小
さいポリマーを出発原料に用いた場合は、数百〜数万倍
、エチルセルロースのような透過率の比較的大きなポリ
マーを出発原料に用いた場合でも約10倍と大幅に由来
するポリマーより増大する。また、出発原料ポリマーが
、フィルム、又は中空糸であり、その形状を保ったまま
パーフルオロポリエーテル基を導入した場合には、由来
するフィルムもしくは中空糸を薄膜化しておくことによ
って、分離膜の薄膜化が容易であるという長所がある。
こうして得た高分子膜を用いると、酸素の分離が飛躍的
に向上するので、前述の燃焼装置や医療への応用などに
使える可能性が出てきた。
なお、本発明において、ガス透過率の測定は、三元理化
学工業■製通気度測定装置5K−32!!!を用いて行
った。
実施例1 エチルセルロース(4・−のエトキシ化率)aspを、
400wItの乾燥メチレンクロライドに室温で溶解し
、次に乾燥ピリジンufを添加した0さらに1CF、 
CF、 CF、 OCF (CF、 ) COF @7
 tを攪拌しながら添加した。5時間攪拌を続けた溶液
をメタノールと水O70: 36の混合溶媒中へ注ぎ、
ポリマーを沈殿させた。上澄溶液を完全にデカントシ、
かつポリマー會ILのアセトンに再溶解させ良。このポ
リ!−を次にメタノール−水(To:M)中で、再沈殿
させ、濾過し、空気乾燥し、次に真空中軸℃で乾燥した
。赤外吸収スペクトルによると、トレース量の水酸基し
か認められなかった。
このポリマーの1・チアセトン溶液をテア四ン平板上に
流延し、50℃にて11時間加熱し、厚さ19声の膜を
得た0 得られた膜の気体透過性を測定し良・この膜の酸素と窒
素の透過比はl意であり、エチルセルロース膜の透過比
の3.1倍であった。また、酸素ガス透過率fl、 3
00 X 1@−’ aias・am−” ・5ee−
” ・txBf−”と10、エチルセルロース膜の1霊
倍となった。
実施例2 充分乾燥した厚さt8fiの6ナイロンフイルムo、z
o rを、CF、CF、CF、0CF(CF、)COF
  L、S tのテトラクロ羨エタン溶液100 vt
 (ピリジン7fを含む。)K浸漬し、5時間Zoo℃
で攪拌した0その後フィルムを取抄出し、ナト2クロル
エタン、次いでメタノールで充分洗浄した。こうして得
たフィルムをgo℃で真空乾燥した。
得られたフィルムの気体透過度を一1定した0この膜の
酸素と窒素の透過比祉1丁であシ、6ナイ田ンフイルム
の透過比の4.8倍である0また、酸素ガス透過率は、
2.0 X 10−”°aits・az−” ・5ee
−” ・exlly−”とな9.6ナイロンフイルムの
59倍となった0実施例3 充分乾燥した厚さ鋳μOキトナン膜o、is tを、F
+CF(CF、)CF、O+ICF(OF、)COF 
 6.4 Fの乾燥ジメチルアセトアミド溶液100 
II/ (乾燥ビリジy5tを含む。)に浸漬し、5時
間室温で攪拌し良Oその後、フィルムを取り出し、ジメ
チルアセトアミドで充分洗浄した0ζうして得たフィル
ムをH℃で真空乾燥した。
得られたフィルムの気体透過度を測定した。この膜の酸
素と窒素の透過比は16であり、キトサン膜の透過比の
3.0倍であった。また酸素ガス透過率は9.4 X 
10−” d−cs・cm−’ ・5ea−’ ・an
Hy−”となり、キトサン膜の約34000倍となった
実施例4 充分乾燥した厚さ21μのエチレン−ビニルアル:f 
−ル共重合体のフィルム(ビニルアルコール45iit
%)021FをI−+CF(CF、)CF、0−)4C
F(CFs)COF 16.8 fのナト2ヒドロフ9
ン溶液140 sd(ピリジ72’lfを含む。)K浸
漬し、5時間室温で攪拌した。次いで、フィルムを取抄
出し、テトラヒドロフランで充分洗浄した。こうして得
たフィルムを50℃で真空乾燥した。
得られたフィルムの気体透過度を測定した。このフィル
ムの酸素と窒素の透過比は17であり、エチレン−ビニ
ルアルコール共I合体のフィルムの透過比の4.3倍で
あった。また、酸素ガス透過率は41 X 1G−” 
aLcs・m−L 5ee−’ ・erIIHy−重で
あった。
実施例5 充分乾燥した内径200 J S膜厚20μのキエプ2
アンモニアレーヨンの中空糸0.24 t ヲ、F+C
FtCF、5cF10)1CF(CF3)cOF  s
、z tのテトラヒトI:+7テン溶液zso w (
ピリジン5.91を含む。)に浸漬し、5時間室温で攪
拌した。次いで中空糸を取抄出し、テ)ラヒドロ7ラン
で充分洗浄した。こうして得た中空糸を50℃で真空乾
燥した0 得られた膜の気体透過度を測定した。この膜の酸素と窒
素の透過比は、74であり、キエプ2アンモニアレーヨ
/の膜の透過比の11倍であった0また。酸素ガス透過
率は、58 X 10” d・an cs−”・@ee
−”・anHy−’となり、キエプラアンモニアレーヨ
ンの膜の約2900Q倍となった。
特許出願人 旭化成工業株式会社 手続補正書(自発) 昭和i1年意月io日 特許庁長官 島 1)春 樹 殿 1、事件の表示   昭和56年特許願第 tso@s
i  号2 発明の名称 酸素ガス選択性遁遥属 a 補正をする者 事件との関係   特許出願人 大阪府大阪市北区堂島浜1丁目2番6号屯 補正の対象 h 補正の内容 (1)  #4細書第3jjlIIs行「過膜比」を「
透過比」と訂正する。
(2)同第6頁第4行「アミド基1等)」を「アミド基
等)」と訂正する。
(3)  同第1頁第13行「中空子」を「中空糸」と
訂正する。
(4)同第11頁第5行[9,4X1G”Jを「9.4
 X 1(1″′″町と訂正する。
(5)  11i1第11頁第6行「約840(1(I
倍J t r 5aoo債」と訂正する。
(6)同第12頁第1s行「約zseoo倍」を「zs
ooolと訂正する。
以上

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  下記の一般式を側鎖置換基として含む高分子
    誘導体から成ることを特徴とする酸素メス選択性透過膜 (Y : F、Ct、1rt7tは! m:O1えは1、 n:x−10)
  2. (2)高分子誘導体が、竜ル讐−ス誘導体、キトナン誘
    導体、ポリビニルアルコール誘導体、ボリアオド誇導禄
    から虞ゐ群から選ばれる1つであることを特徴とする特
    許請求01111第1項記載の酸素ガス選択性透過膜
  3. (3)m=1である特許請求の範囲第1項記載の酸素ガ
    ス選択性透過膜
JP19068681A 1981-11-30 1981-11-30 酸素ガス高透過性膜 Granted JPS5892449A (ja)

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