JPS61429A - gas separation membrane - Google Patents
gas separation membraneInfo
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- JPS61429A JPS61429A JP59120173A JP12017384A JPS61429A JP S61429 A JPS61429 A JP S61429A JP 59120173 A JP59120173 A JP 59120173A JP 12017384 A JP12017384 A JP 12017384A JP S61429 A JPS61429 A JP S61429A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/70—Polymers having silicon in the main chain, with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only
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- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、シリル化フェノキシ樹脂からなる気体分離膜
、特(こ酸素分離に適する分離膜に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a gas separation membrane made of a silylated phenoxy resin, and particularly to a separation membrane suitable for oxygen separation.
省資源、省エネルギーの観点より、膜による物質の分離
法が注目されている。分離の対象に取り上げられている
物質は種々あるが、酸素、水素などを分離する気体分離
膜もその一つである。混合気体中の特定の気体が濃縮さ
れねば、その気体に応じて種々の効果が達成される。From the viewpoint of resource and energy conservation, methods of separating substances using membranes are attracting attention. There are various substances that can be separated, and gas separation membranes that separate oxygen, hydrogen, etc. are one of them. If a particular gas in the gas mixture is not concentrated, various effects will be achieved depending on the gas.
例えば、酸素の場合、ボイラー燃焼用空気として酸素富
化空気を使用できれば、10%以上の燃料が節約される
と言われており、酸素富化空気を医療用に使用すれば、
純酸素使用の場合のような酸素中毒の発生の心配もなく
安全であるなど酸素分離膜の用途は多い。For example, in the case of oxygen, it is said that if oxygen-enriched air can be used as boiler combustion air, more than 10% of fuel can be saved, and if oxygen-enriched air is used for medical purposes,
Oxygen separation membranes have many uses, as they are safe and do not have to worry about oxygen poisoning as is the case when using pure oxygen.
酸素分離膜に使用できる材質に要求される条件としては
、(1)酸素透過係数が大きいこと、(2)酸素の選択
透過性が大きいこと、(3)製膜が可能なことなどが挙
げられる。公知の材質に於いては(1)と(2)の条件
を同時に満足する材質は見いだされていないようである
。従って、用途に応じて、(1)又は(2)のいずれか
の条件を優先させて使用材質を選択しているのが通常で
ある。The requirements for materials that can be used in oxygen separation membranes include (1) a high oxygen permeability coefficient, (2) a high oxygen permselectivity, and (3) the ability to form membranes. . It seems that no known material has been found that satisfies conditions (1) and (2) at the same time. Therefore, depending on the application, either condition (1) or (2) is usually given priority when selecting the material to be used.
酸素透過係数が大きいという条件を満す材質としては、
ポリカーボネート/ポリオルガノシロキサン共重合体、
ポリ−4−メチルペンテン−1、フッ素系重合体/ポリ
オルガノシロキサングラフト共重合体、フェノール系も
しくはフェノールエーテル系付加重合体/α lll−
1官”I i@’6fl)y。□ア、o、
7□□818□のものが見いだされている。Materials that satisfy the condition of having a large oxygen permeability coefficient include:
polycarbonate/polyorganosiloxane copolymer,
Poly-4-methylpentene-1, fluoropolymer/polyorganosiloxane graft copolymer, phenolic or phenol ether addition polymer/α lll-
1st official”I i@’6fl)y.□A, o,
7□□818□ have been found.
本発明者等は気体分離膜、特に酸素富化膜の材質きして
有用なものを見い出すべく鋭意検討した結果、フェノキ
シ樹脂の分子鎖に有機シリル基を導入することにより酸
素透過係数が向上することを見い出し、本発明を完成さ
せるに至った。The inventors of the present invention conducted intensive studies to find useful materials for gas separation membranes, especially oxygen enrichment membranes, and found that the oxygen permeability coefficient was improved by introducing an organic silyl group into the molecular chain of phenoxy resin. This discovery led to the completion of the present invention.
本発明は、フェノキシ樹脂とトリアルキルシリルハライ
ドとを反応させて得られる一般式%式%()
(式中、R1乃至R8は水素原子、低級アルキル基また
はハロゲン原子を示し、それぞれ同一であっても異なっ
ていてもよく、R9は水素原子またはメチル基を示し、
そしてRIO乃至R12は炭素数1乃至4のアルキル基
を示し、それぞれ同一であっても、異なっていてもよい
。)
で表わされる構造単位を主鎖に持つシリル化フェノキシ
樹脂からなる気体分離膜であり、好ましい実施態様とし
て、該シリル化フェノキシ樹脂を多孔質の保持用助材薄
肉品に被覆することからなる気体分離膜である。The present invention is based on the general formula % (%) () (in the formula, R1 to R8 represent a hydrogen atom, a lower alkyl group, or a halogen atom, and each is the same) and is obtained by reacting a phenoxy resin and a trialkylsilyl halide. may also be different, R9 represents a hydrogen atom or a methyl group,
RIO to R12 represent an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and may be the same or different. ) A gas separation membrane made of a silylated phenoxy resin having a structural unit represented by It is a separation membrane.
本発明で使用する上記シリル化フェノキシ樹脂は、公知
のフェノキシ樹脂をトリアルキルシリルハライドでシリ
ル化することによって得られるが、ここで公知のフェノ
キシ樹脂とは、エピハロヒドリンまたは、β−メチルエ
ピハロヒドリンとビスフェノールAまたはその核置換体
との重縮合物を言い、次の一般式(+1+で示される。The silylated phenoxy resin used in the present invention is obtained by silylating a known phenoxy resin with a trialkylsilyl halide. or its polycondensate with a nuclear substituted product, and is represented by the following general formula (+1+).
・・・・■
(式中、R1乃至R9は前記に同じであり、nは20以
上の正の整数である。)
本発明において好適に用いられるフェノキシ樹脂は、式
(fl)におけるrlが70以上の重合体であり、さら
ζこ好ましいフェノキシ樹脂は、エピクロルヒドリンと
ビスフェノールAとから誘導され、且つ式(11)にお
けるnが70以上の重合体である。...■ (In the formula, R1 to R9 are the same as above, and n is a positive integer of 20 or more.) The phenoxy resin preferably used in the present invention has rl in the formula (fl) of 70 Among the above polymers, the more preferred phenoxy resin is a polymer derived from epichlorohydrin and bisphenol A, and in which n in formula (11) is 70 or more.
かかるフェノキシ樹脂はビスフェノールAまたはその核
置換体とエピハロヒドリンまたはβ−メチルエピハロヒ
ドリンとをか性ソーダで代表されるアルカリの共存下に
縮合反応させて製造することが出来るが、この製法に関
しては、例えば、米国特許第2,602,075号ある
いは同3,505,528号明細書に教示があり、これ
らを参考文献として掲げる。実用的には、フェノキシ樹
脂はユニオン・カーバイド社よりr UCARフェノキ
シ樹脂」なる商品名で市販されており、分子量の差に従
って、r PEG(CJ、r PIG(HJ および
r PKHJ J なる5種類のグレードがあり、こ
れらが使用できる。Such a phenoxy resin can be produced by condensing bisphenol A or its nuclear substituted product with epihalohydrin or β-methylepihalohydrin in the presence of an alkali such as caustic soda. Regarding this production method, for example, US Pat. No. 2,602,075 and US Pat. No. 3,505,528 are taught and are incorporated by reference. Practically speaking, phenoxy resin is commercially available from Union Carbide Company under the trade name r UCAR Phenoxy Resin, and is divided into five grades, r PEG (CJ, r PIG (HJ and r PKHJ J), according to the difference in molecular weight. There are and these can be used.
一般式(1〕から明らかな様に、フェノキシ樹脂の繰り
返し構造+1i位の中でシリル化され得る部位としては
ビスフェノールAあるいはその誘導体に由来するベンゼ
ン環およびエピハロヒドリンに由来する水酸基が考えら
れる。しかし、シリル化反応に対する反応性は両部位で
異なり、水酸基がベンゼン環よりも優れている。As is clear from the general formula (1), the benzene ring derived from bisphenol A or its derivatives and the hydroxyl group derived from epihalohydrin are considered as sites that can be silylated in the +1i position of the repeating structure of the phenoxy resin.However, The reactivity towards silylation reactions differs between the two sites, with the hydroxyl group being superior to the benzene ring.
したがって、ピリジンに代表される塩基性物質を触媒と
して使用してアルキルシリルハライドを反応させた場合
には水酸基のみが反応する。Therefore, when alkylsilyl halides are reacted using a basic substance such as pyridine as a catalyst, only the hydroxyl groups react.
池方、ブチルリチウムに代表されるアルカリ金属アルキ
ルを触媒として使用してアルキルシバライドを反応させ
た場合には、まr水酸基がシリル化され、次いでベンゼ
ン環がシリル化されることが考えられる。しかし、実際
にはブチルリチウムを用いてシリル化を行った場合、水
酸基のシリル化は容易であるが、さらにベンゼン?
環のシリル化まで試みると、フェノキシ1
M脂の分子鎖の切断が生じる。分子鎖の切断が生じると
、分子情が低下するので、フェノキシ樹脂の劣化が生じ
、シリル化フェノキシ樹脂の製膜化に際して膜が破損し
やすい。したがって、気体分離膜として好適なシリル化
フェノキシ樹脂は水酸基がシリル化されたものであるが
、膜の柔軟性が製膜化を妨げる程に損なわれないのであ
れば、ベンゼン環がシリル化されていてもさしつかえな
い。When an alkyl cybaride is reacted using an alkali metal alkyl represented by Ikegata and butyl lithium as a catalyst, it is thought that the hydroxyl group is silylated and then the benzene ring is silylated. However, in reality, when silylation is performed using butyllithium, silylation of hydroxyl groups is easy, but benzene?
If you try to silylate the ring, phenoxy 1
Cutting of the molecular chain of M fat occurs. When molecular chains are cut, the molecular stability is lowered, resulting in deterioration of the phenoxy resin, and the film is likely to be damaged during film formation of the silylated phenoxy resin. Therefore, the silylated phenoxy resin suitable for gas separation membranes is one in which the hydroxyl group is silylated, but if the flexibility of the membrane is not impaired to the extent that it hinders membrane formation, it is preferable to use a silylated phenoxy resin in which the benzene ring is not silylated. I don't mind.
水酸基をシリル化する方法としては、公知の方法がすべ
て適用可能であり、たとえば、1)アルカリ金属アルキ
ルやアルカリ金属アリールで水酸基をメタル化した後、
トリアルキルシリルハライドを反応させる方法、11)
その他の塩基性物質の存在下にトリアルキルシリル
ハライドを反応させる方法、等が好適な方法として挙げ
られる。以下これらの方法について説明する。All known methods can be applied to silylate the hydroxyl group; for example, 1) after metalating the hydroxyl group with an alkali metal alkyl or an alkali metal aryl,
Method of reacting trialkylsilyl halide, 11)
Preferred methods include a method in which trialkylsilyl halide is reacted in the presence of another basic substance. These methods will be explained below.
1)アルカリ金属アルキルやアルカリ金属アリールを使
用する方法
アルカリ金属アルキルやアルカリ金属アリールのアルキ
ル基およびアリール基は、シリル化反応後フェノキシ樹
脂の一部分にはならないので任意の基が選ばれればよく
、また、アルカリ金属としてはリチウム、カリウム、ル
ビジウム、セシウムなどが挙げられる。操作性の面から
アルキルリチウム、アリールリチウムが好ましい。1) Method of using alkali metal alkyl or alkali metal aryl The alkyl group and aryl group of alkali metal alkyl or alkali metal aryl do not become part of the phenoxy resin after the silylation reaction, so any group may be selected; Examples of the alkali metal include lithium, potassium, rubidium, and cesium. From the viewpoint of operability, alkyllithium and aryllithium are preferred.
アルカリ金属アルキルやアルカリ金属アリールの使用量
は、フェノキシ樹脂に導入する所望のけい素基のttこ
応して適宜選択されればよく、通常、フェノキシ樹脂の
繰り返し単位当り0゜3〜3゜0当量、好ましくは0.
5〜1.5当殖の範囲の量で用いられる。下限量以下で
あれば、けい素原子の導入が不十分となり、上限量以上
であれば、分子鎖切断等の望ましくない副反応が生じる
。The amount of alkali metal alkyl or alkali metal aryl to be used may be appropriately selected depending on the desired silicon group to be introduced into the phenoxy resin, and is usually 0.3 to 3.0 per repeating unit of the phenoxy resin. equivalent, preferably 0.
Amounts ranging from 5 to 1.5 per cent are used. If the amount is less than the lower limit, the introduction of silicon atoms will be insufficient, and if the amount is more than the upper limit, undesirable side reactions such as molecular chain scission will occur.
溶媒としては、アルカリ金属アルキルやアルカリ金属ア
リールと反応性が実質的になく、且つ、フェノキシ樹脂
を溶解するものが望ましく、ベンゼン、トルエン、キシ
レン、テトラヒドロフラン等が例示される。反応温度は
フェノキシ樹脂の溶液の凝固点以上乃至80℃、好まし
くは一80〜60℃、特に−50〜30℃の範囲の温度
である。The solvent is preferably one that has substantially no reactivity with alkali metal alkyls or alkali metal aryls and can dissolve the phenoxy resin, and examples thereof include benzene, toluene, xylene, and tetrahydrofuran. The reaction temperature ranges from above the freezing point of the phenoxy resin solution to 80°C, preferably from -80°C to 60°C, particularly from -50°C to 30°C.
こうして得られたアルカリ金属付加フェノキシ樹脂にシ
リル化剤を反応させて所望のシリル化フェノキシ樹脂を
得るが、アルカリ金属付加フェノキシ樹脂は非常に反応
性に富むところから、シリル化剤との反応はアルカリ金
属付加反応溶液からアルカリ金属付加フェノキシ樹脂を
単離することなくシリル化剤を添加して行なわれ、る。The alkali metal-added phenoxy resin thus obtained is reacted with a silylating agent to obtain the desired silylated phenoxy resin, but since the alkali metal-added phenoxy resin is extremely reactive, the reaction with the silylating agent is alkali-based. The reaction is carried out by adding a silylating agent without isolating the alkali metal-added phenoxy resin from the metal addition reaction solution.
シリル化剤は弐X −5i(RjO)(Rt+)(R1
2) (式中のR10,R11およびR12は前記に同
じ)で示されるアルキルシリルハライド化合物である。The silylating agent is 2X-5i(RjO)(Rt+)(R1
2) An alkylsilyl halide compound represented by (in the formula, R10, R11 and R12 are the same as above).
RIO、R11およびR42は、好ましくは炭素数1〜
4のものであり、又、Xとしては塩素、臭素あるいは沃
素が挙げられる。具体的にはトリメチルクロロシラン、
トリエチルクロロシラン、トリプロピルクロロシラン、
トリブチルクロロシラン、トリメチルブロモシラン、ト
リエチルブロモシラン、トリプロピルブロモシラン、ト
リブチルブロモシラン、トリメチルヨードシラン、トリ
鳳チルヨードシラン等が例示される。RIO, R11 and R42 preferably have 1 to 1 carbon atoms.
4, and X includes chlorine, bromine or iodine. Specifically, trimethylchlorosilane,
triethylchlorosilane, tripropylchlorosilane,
Examples include tributylchlorosilane, trimethylbromosilane, triethylbromosilane, tripropylbromosilane, tributylbromosilane, trimethyliodosilane, and trimethyliodosilane.
これらのなかでXが塩素であるクロロシランが好ましい
。Among these, chlorosilanes in which X is chlorine are preferred.
11)その他の塩基性物質を使用する方法この反応で使
用される塩基性物質としては、無水の条件下で塩基とし
て作用するアルカリ金属アルキル、アルカリ金属アリー
ル以外の物質であれば、いかなる塩基性物質も用いられ
る。11) Method using other basic substances The basic substance used in this reaction may be any basic substance other than alkali metal alkyl and alkali metal aryl that act as a base under anhydrous conditions. is also used.
具体的にはトリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ
プロピルアミン、トリブチルアミン等の脂肪族三級アミ
ン;ピリジン、ピコリン等の芳香族三級アミン;ナトリ
ウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、ナトリウムプ
ロポキシド、ナトリウムブトキシド、カリウムメトキシ
ド、ノノリウムエトキシド、カリウムプロポキシド、カ
リウムブトキシド、リチウムメトキシド、リチウムエト
キシド、リチウムプロポキシド、すA
チク6ブトキ′ト″等0ア″カリ金属ア″7キ′ド;リ
チウムジイソプロピルアミド、リチウムジイソブチルア
ミド、ナトリウムジイソプロピルアミド、ナトリウムジ
イソブチルアミド、カリウムジイソプロピルアミド、カ
リウムジイソブチルアミド等のアルカリ金属アミド等で
代表される塩基性物質が挙げられ、これらに限定される
ものではない。Specifically, aliphatic tertiary amines such as trimethylamine, triethylamine, tripropylamine, and tributylamine; aromatic tertiary amines such as pyridine and picoline; sodium methoxide, sodium ethoxide, sodium propoxide, sodium butoxide, and potassium methoxy. Do, nonolium ethoxide, potassium propoxide, potassium butoxide, lithium methoxide, lithium ethoxide, lithium propoxide,
Typical examples include alkali metal amides such as lithium diisopropylamide, lithium diisobutylamide, sodium diisopropylamide, sodium diisobutylamide, potassium diisopropylamide, potassium diisobutylamide, etc. Examples include, but are not limited to, basic substances.
これら塩基性物質の使用量は、フェノキシ樹脂に導入す
る所望のけい素基・の量に応じて適宜選択されればよく
、通常、フェノキシ樹脂の繰り返し単位当り0.5〜5
.0当量、好ましくは0.5〜1.5当量の範囲の量で
用いられる。The amount of these basic substances to be used may be appropriately selected depending on the desired amount of silicon groups to be introduced into the phenoxy resin, and is usually 0.5 to 5 silicon groups per repeating unit of the phenoxy resin.
.. It is used in amounts ranging from 0 equivalents, preferably from 0.5 to 1.5 equivalents.
下限量以下であれば、けい素原子の分子鎖への導入が不
十分となる。一方、上限量以上ではけい素原子の導入が
飽和に達し、塩基性物質を多量に使用することの意味が
ない。If the amount is below the lower limit, introduction of silicon atoms into the molecular chain will be insufficient. On the other hand, if the amount exceeds the upper limit, the introduction of silicon atoms reaches saturation, and there is no point in using a large amount of the basic substance.
溶媒としては、こねら塩基性物質と反応性が実質的にな
く、且つフェノキシ樹脂を溶解するものである。具体的
にはベンゼン、トルエン、キシレン、テトラヒドロフラ
ン等が挙げられる。The solvent is one that has substantially no reactivity with the basic substance and dissolves the phenoxy resin. Specific examples include benzene, toluene, xylene, and tetrahydrofuran.
反応温度は、フェノキシ樹脂の溶液の凝固点以上乃至8
0C1好ましくは一80℃〜60℃、特に好ましくは一
50℃〜60℃の範囲の温度である。The reaction temperature is above the freezing point of the phenoxy resin solution to 8
0C1 is preferably at a temperature in the range from -80°C to 60°C, particularly preferably from -50°C to 60°C.
本方法の場合には、塩基性物質は酸の捕捉剤としての役
目を担っているので、アルカリ金属アルキルやアルカリ
金属アリールの場合とは異なり、塩基性物質およびシリ
ル化剤を同時lこ反応液に添加して反応させる。In the case of this method, the basic substance plays a role as an acid scavenger, so unlike the case of alkali metal alkyl or alkali metal aryl, the basic substance and silylating agent are simultaneously added to the reaction solution. and react.
シリル化剤は前述のアルキルシリルハライド化合物が同
様に用いられる。As the silylating agent, the aforementioned alkylsilyl halide compounds are similarly used.
かくして得られるシリル化フェノキシ樹脂の酸素透過係
数は、けい素原子の置換基R1o、Rt+およびR12
の種類により大きく影響さね、炭素数の小さいもの程、
酸素透過係数は大きくなる。The oxygen permeability coefficient of the silylated phenoxy resin thus obtained is determined by the substituents R1o, Rt+ and R12 of the silicon atom.
The effect varies greatly depending on the type of carbon, and the smaller the number of carbon atoms, the more
The oxygen permeability coefficient increases.
因みに、けい素原子の置換基としてフェニル基を導入す
ると、得られるシリル化フェノキシ樹脂はゴム状になり
、製膜が困難になる。従って、本発明では、上記シリル
化剤のなかでけい素原子の置換基R1o 、 R11お
よびR12が全てメチル基であるトリメチルクロロシラ
ンを用いて得られるシリル化フェノキシ樹脂が最も好ま
しい。Incidentally, when a phenyl group is introduced as a substituent for a silicon atom, the resulting silylated phenoxy resin becomes rubbery, making it difficult to form a film. Therefore, in the present invention, among the above-mentioned silylating agents, a silylated phenoxy resin obtained using trimethylchlorosilane in which all of the silicon atom substituents R1o, R11 and R12 are methyl groups is most preferred.
シリル化剤の使用量は、アルカリ金属アルキル、アルカ
リ金属アリールあるいはその他の塩基性物質の使用量と
は無関係でよく、所望のけい素原子の導入の度合に応じ
て異なる。しかし、シリル化度の増大と共lこ酸素透過
係数も増加するので、通常は水酸基を全てシリル化する
に必要充分な量を用いる。The amount of silylating agent used may be independent of the amount of alkali metal alkyl, alkali metal aryl, or other basic substance used, and will vary depending on the desired degree of silicon atom introduction. However, as the degree of silylation increases, the oxygen permeability coefficient also increases, so usually a sufficient amount is used to silylate all the hydroxyl groups.
以上の方法で調製したシリル化フェノキシ樹脂含有溶液
よりシリル化フェノキシ樹脂を分離回収する。しかし、
反応溶液にシリル化フェノキシ樹脂の非溶媒を単純に添
加しただけではシリル化フェノキシ樹脂はゴム状物質と
して回収され、さらには、また、反応中生成する塩が除
去されないので、製膜のために望ましくない。The silylated phenoxy resin is separated and recovered from the silylated phenoxy resin-containing solution prepared by the above method. but,
Simply adding a non-solvent for the silylated phenoxy resin to the reaction solution recovers the silylated phenoxy resin as a rubbery substance, and furthermore, salts formed during the reaction are not removed, which is not desirable for film formation. do not have.
そこで、シリル化フェノキシ樹脂の分離回収には、たと
えば■蒸留により大部分の溶媒を除去し、■クロロホル
ムー水で抽出し、■クロロホルム層を無水硫酸すl−I
Jウム等で乾燥し、■クロロホルムを蒸留により除去す
ることからなる一連の操作を施す必要がある。Therefore, in order to separate and recover the silylated phenoxy resin, for example, 1) remove most of the solvent by distillation, 2) extract with chloroform-water, and 2) extract the chloroform layer with anhydrous sulfuric acid.
It is necessary to carry out a series of operations consisting of drying with Jum or the like and removing chloroform by distillation.
以上のごとくにして得られたシリル化フェノキシ樹脂の
シリル化度は、通常、赤外線吸収あるいは核磁気共鳴吸
収により決定される。The degree of silylation of the silylated phenoxy resin obtained as described above is usually determined by infrared absorption or nuclear magnetic resonance absorption.
以上のごとくにして得られたシリル化フェノキシ樹脂を
極薄膜とするか、または、多孔質薄肉支持体に被覆して
本発明の気体分離膜とする。The silylated phenoxy resin obtained as described above is made into an extremely thin film or coated on a porous thin support to form the gas separation membrane of the present invention.
極薄膜の製造および多孔質薄肉支持体への被覆は、通常
、シリル化フェノキシ樹脂を溶剤に溶解した溶液を用い
る。多孔質薄肉支持体に被覆する場合には、該多孔質薄
肉支持体を溶解しない溶剤に溶解した溶液を、支持体上
に流延するか、支持体Iこ含浸するか塗布し、溶剤を乾
燥によって除去することによる。溶剤としてはベンゼン
、トルエン、キシレン、クロロホルム、テトラヒドロフ
ラン等が例示され、また、多孔質薄肉支持体としては、
和紙、不織布、合成紙、4 濾紙、布、金
網、濾過膜限外濾過膜などが例示され、平面、筒、波板
状、ハニカムセル状、その他種4の形のものが適宜用い
られる。A solution of a silylated phenoxy resin dissolved in a solvent is usually used for producing ultra-thin membranes and coating porous thin supports. When coating a porous thin support, a solution dissolved in a solvent that does not dissolve the porous thin support is cast on the support, or the support is impregnated or coated, and the solvent is dried. By removing by. Examples of the solvent include benzene, toluene, xylene, chloroform, and tetrahydrofuran, and examples of the porous thin support include:
Examples include Japanese paper, nonwoven fabric, synthetic paper, 4-filter paper, cloth, wire mesh, filtration membrane, ultrafiltration membrane, etc., and those in the shape of a plane, cylinder, corrugated plate, honeycomb cell, and other types 4 are used as appropriate.
かくして得られる本発明の気体分離膜は、空気からの酸
素富化空気の製造のみならず、天然ガス中のメタンとヘ
リウムの分離、その他、酸素、窒素、炭酸ガス、−酸化
炭素、水素、アルゴン、ヘリウム、メタン等の一種以上
の気体を含有する混合気体から各々所望成分気体を分離
するためにも使用され得る。The gas separation membrane of the present invention thus obtained can be used not only to produce oxygen-enriched air from air, but also to separate methane and helium from natural gas, as well as to separate oxygen, nitrogen, carbon dioxide, -carbon oxide, hydrogen, and argon. It can also be used to separate desired component gases from a gas mixture containing one or more gases such as , helium, methane, etc.
以下、実施例及び比較例により本発明のシリル化フェノ
キシ樹脂からなる気体分離膜を具体的に説明する。Hereinafter, the gas separation membrane made of the silylated phenoxy resin of the present invention will be specifically explained using Examples and Comparative Examples.
実施例1および比較例1
1彫の3ツロフラスコ中で窒素気流下、フェノキシ樹脂
(UCC社製 グレード名r P K HHJ) 1
0gを500 mlの乾燥テトラヒドロフランに溶かし
、50m/の乾燥ピリジンを加えた。こイ1を零度に冷
却し、トリメチルクロロシラン 8.9Mを加え、攪拌
しながら室温まで昇温させた(約6時間攪拌した)。赤
外吸収スペクトルで反応が完結した事を確認したら(O
H基基当当量反応)、エバポレーターで大部分の溶媒を
除去し、これをクロロホルム−水で抽出した。クロロホ
ルム層を無水硫酸ナトリウムで乾燥後、溶媒を蒸発させ
て単離した。生成物をクロロホルムに溶かしキャスティ
ング法で薄膜を作り、酸素透過係数を製科研式気体透過
率測定機(理化精器工業株式会社製)を用いて真空法で
測定した。その結果、酸素透過係数は2 、6 x 1
n cc(STP)(*/d−5ec−(*Hgで
あり、酸素と窒素との分離係数は6.55であった(実
施例1)。Example 1 and Comparative Example 1 Phenoxy resin (manufactured by UCC, grade name r P K HHJ) 1 under a nitrogen stream in a 1-shaped 3-tube flask
0g was dissolved in 500ml dry tetrahydrofuran and 50ml/dry pyridine was added. The mixture was cooled to zero, 8.9 M of trimethylchlorosilane was added thereto, and the temperature was raised to room temperature while stirring (stirred for about 6 hours). After confirming the completion of the reaction by infrared absorption spectrum (O
Most of the solvent was removed using an evaporator (H group equivalent reaction), and this was extracted with chloroform-water. After drying the chloroform layer over anhydrous sodium sulfate, the solvent was evaporated and isolated. The product was dissolved in chloroform to form a thin film by a casting method, and the oxygen permeability coefficient was measured by a vacuum method using a Seikaken gas permeability meter (manufactured by Rika Seiki Kogyo Co., Ltd.). As a result, the oxygen permeability coefficient is 2,6 x 1
ncc(STP)(*/d-5ec-(*Hg), and the separation coefficient between oxygen and nitrogen was 6.55 (Example 1).
一方、実施例1のフェノキシ樹脂 6gをクロロホルム
100m/に溶解し、キャスティング法で薄膜を作り
、酸素透過係数を測定したところ、酸素透過係数は2
x 10 ”cc(STP)G+++/ad −sec
−cmHgであった(比較例1)。On the other hand, when 6g of the phenoxy resin of Example 1 was dissolved in 100ml of chloroform and a thin film was made by a casting method and the oxygen permeability coefficient was measured, the oxygen permeability coefficient was 2.
x 10”cc(STP)G+++/ad-sec
-cmHg (Comparative Example 1).
実施例1および比較例1の結果を比較することにより、
フェノキシ樹脂の繰り返し単位中に存在する水酸基を完
全にトリメチルシリル化することにより、酸素透過係数
がほぼ100倍向上することが明らかである。By comparing the results of Example 1 and Comparative Example 1,
It is clear that by completely trimethylsilylating the hydroxyl groups present in the repeating units of the phenoxy resin, the oxygen permeability coefficient is improved approximately 100 times.
実施例 2
実施例1のトリメチルクロロシランのかわり(こトリエ
チルクロロシラン 11.8mを用いた以外は実施例1
と同様の方法で行った。得られた気体分離膜の酸素透過
係数は1.8X10c c (STP )cv/aa
、sec −cmHgであり、酸素と窒素との分離係数
は6.50であった。また、当該トリエチルシリル化フ
ェノキシ樹脂の赤外吸収スペクトルを測定したところ、
水酸基に基づく吸収が完全(こ消失していたので、水酸
基が実質的にioo%シリル化されていることが判明し
た。Example 2 Example 1 except that triethylchlorosilane 11.8m was used instead of trimethylchlorosilane in Example 1.
I did it in the same way. The oxygen permeability coefficient of the obtained gas separation membrane was 1.8X10cc (STP)cv/aa
, sec - cmHg, and the separation coefficient between oxygen and nitrogen was 6.50. In addition, when the infrared absorption spectrum of the triethylsilylated phenoxy resin was measured,
Since the absorption based on hydroxyl groups completely disappeared, it was found that the hydroxyl groups were substantially iooo% silylated.
トリエチルシリル化によっても、酸素透過係数がほぼ1
00倍向上することが明らかである。Even with triethylsilylation, the oxygen permeability coefficient is almost 1.
It is clear that the improvement is 00 times.
実施例 6
実施例1で使用したフェノキシ樹脂 10gを窒素気流
下、50011/の乾燥テトラノ1イドロフランに溶か
し、氷冷し、これに、フエノキシ樹脂の水、酸基1当量
に対し、1.1当量のブチルリチウム(15%ヘキサン
溶液、24mJ)を加え、氷冷のまま約1時間攪拌した
。その後、トリメチルクロロシラン 1.05当量(4
゜7 ml )を加え、氷浴を外して1.5時間攪拌し
た。反応液を攪拌下に1ノのメタノール中に注ぎ、−晩
装置して放置した。上澄み液を傾斜により除き、残った
タール状物質をクロロホルムに溶解させた。クロロホル
ムを蒸発させ、トリメチルシリル化フェノキシ樹脂を得
た。フェノキシ樹脂はヘキサンに溶解しないので、トリ
メチルシリル化率は充分ではなく、核磁気共鳴吸収によ
り定量した結果、トリメチルシリル化率は約50%であ
った。これの酸素透過係数を実施例1と同様な方法で測
定したところ、得られたシリル化フエツキシ樹脂は9.
9X10”(°°3°0″゛/crl−sec−c″′
Hg T ly j f:。Example 6 10 g of the phenoxy resin used in Example 1 was dissolved in 50011/dry tetrahydrofuran under a nitrogen stream, cooled on ice, and 1.1 equivalents per 1 equivalent of water and acid group of the phenoxy resin were added. of butyllithium (15% hexane solution, 24 mJ) was added, and the mixture was stirred for about 1 hour while cooling on ice. Then, 1.05 equivalents of trimethylchlorosilane (4
7 ml) was added, the ice bath was removed, and the mixture was stirred for 1.5 hours. The reaction solution was poured into 1 liter of methanol with stirring and left in the apparatus overnight. The supernatant was decanted and the remaining tarry material was dissolved in chloroform. Chloroform was evaporated to obtain trimethylsilylated phenoxy resin. Since the phenoxy resin does not dissolve in hexane, the trimethylsilylation rate was not sufficient, and as a result of quantitative determination by nuclear magnetic resonance absorption, the trimethylsilylation rate was about 50%. When the oxygen permeability coefficient of this was measured in the same manner as in Example 1, the obtained silylated fetoxy resin was 9.
9X10"(°°3°0"゛/crl-sec-c"'
Hg T ly j f:.
実施例および比較例から明らかなように、ツバリヤー性
の樹脂として知られており、酸素透過係数は10 ”c
c(STP ) an/ad−sec、傭地のオーダー
であるが、本発明のととくシリル化により1o−10c
c(STP)mlcrl−sec、cxHgのオーダー
まで2桁上昇することが判り、良好な気体分離膜を特徴
する
特許出願人 三菱瓦斯化学株式会社
代表者 長野和吉As is clear from the Examples and Comparative Examples, it is known as a resin with adhesive properties and has an oxygen permeability coefficient of 10"c.
c(STP) an/ad-sec, although it is on the order of land, it is 1o-10c due to the silylation of the present invention.
It was found that c(STP) mlcrl-sec, cxHg increases by two digits, and is characterized by a good gas separation membrane.Patent applicant Kazuyoshi Nagano, representative of Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.
Claims (1)
反応させて得られる一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・・・・(
I ) (式中、R1乃至R8は水素原子、低級アルキル基また
はハロゲン原子を示し、それぞれ同一であつても異なつ
ていてもよく、R9は水素原子またはメチル基を示し、
そしてR10乃至R12は炭素数1乃至4のアルキル基
を示し、それぞれ同一であつても、異なつていてもよい
。) で表わされる構造単位を主鎖に持つシリル化フェノキシ
樹脂からなる気体分離膜。 2 シリル化フェノキシ樹脂を多孔質の保持用助材薄肉
品に被覆してなる特許請求の範囲第1項に記載の気体分
離膜。[Claims] 1 General formula obtained by reacting phenoxy resin and trialkylsilyl halide▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼・・・・・・・・・(
I) (In the formula, R1 to R8 represent a hydrogen atom, a lower alkyl group, or a halogen atom, and may be the same or different, and R9 represents a hydrogen atom or a methyl group,
R10 to R12 represent an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and may be the same or different. ) A gas separation membrane made of silylated phenoxy resin that has a structural unit represented by the following in its main chain. 2. The gas separation membrane according to claim 1, which is formed by coating a porous thin-walled holding aid with a silylated phenoxy resin.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59120173A JPS61429A (en) | 1984-06-12 | 1984-06-12 | gas separation membrane |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59120173A JPS61429A (en) | 1984-06-12 | 1984-06-12 | gas separation membrane |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61429A true JPS61429A (en) | 1986-01-06 |
Family
ID=14779726
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59120173A Pending JPS61429A (en) | 1984-06-12 | 1984-06-12 | gas separation membrane |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61429A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5209848A (en) * | 1991-08-22 | 1993-05-11 | The Dow Chemical Company | Xylylene based polyether membranes for gas separation |
-
1984
- 1984-06-12 JP JP59120173A patent/JPS61429A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5209848A (en) * | 1991-08-22 | 1993-05-11 | The Dow Chemical Company | Xylylene based polyether membranes for gas separation |
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