JPS62106820A - 気体分離膜材料 - Google Patents

気体分離膜材料

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JPS62106820A
JPS62106820A JP60245741A JP24574185A JPS62106820A JP S62106820 A JPS62106820 A JP S62106820A JP 60245741 A JP60245741 A JP 60245741A JP 24574185 A JP24574185 A JP 24574185A JP S62106820 A JPS62106820 A JP S62106820A
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JP
Japan
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polymer
carbon atoms
gas separation
group
separation membrane
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JP60245741A
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Akira Omori
晃 大森
Hisafumi Yasuhara
尚史 安原
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Daikin Industries Ltd
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Daikin Industries Ltd
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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
    • B01D71/40—Polymers of unsaturated acids or derivatives thereof, e.g. salts, amides, imides, nitriles, anhydrides, esters

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、主として空気中の酸素の?f4縮に使用され
る含フツ素重合体からなる気体分離膜材料に関する。
〔従来の技術〕
空気から酸素富化空気を得るために、高分子材料からな
る気体分離膜を使用することが、従来から提案されてい
る。この気体分離膜の材料としては、例えばアクリル酸
フルオロアルキルの重合体がある(特開昭59−690
5号公報参照)が、これは機械的強度が不足しているの
で破れやすく、実用的なものではない。
〔発明の目的〕
本発明者らは、種々のアクリル酸エステル系の重合体か
ら気体分離膜を作り、機械的強度や酸素をf?4縮する
能力の大きいものを探したところ、α位にフッ素を有す
るアクリル酸フルオロアルキルを主成分とする重合体が
これらの特性に優れていることを見出し本発明に達した
。
本発明の目的は、実用的な新規気体分離膜材料を提供す
ることである。
〔発明の構成〕
本発明の要旨は、一般式: (式中、Rfは炭素数2〜10のフルオロアルキル基を
示す。) で表わされる構造単位50〜100重量%、一般式:(
式中、R1は水素、炭素数2〜10のヒドロキンアルキ
ル基1、炭素数2〜10のヒドロキンフルオロアルキル
基または炭素数3〜10のグリンジルアルキル係、Xは
水素、塩素、)。
素、メチル基または炭素数1〜3のフルオロアルキル基
を示す。) で表わされる構造単位0〜50重■%および一般弐:−
CHI−CY− 人。。R7(°ゝ (式中、R1は炭素数2〜10のフルオロアルキル基、
Yは水素、塩素、メチル基または炭素数1〜3のフルオ
ロアルキル基を示す、)で表わされる構造単位O〜50
重1%の重合体からなる気体分離膜材料に存する。
前記構造単位(a)が前記量比重合体に含有されると、
この重合体からなる気体分離膜の機械的強度や酸素透過
性がよい。構造単位(a)が含有される好ましい量比は
70〜100重量%である。
構造単位(b)が官能基のカルボキシル基、ヒドロキシ
ル基および/またはグリシジル基を含む場合、この官能
基を後記の架橋剤と反応させて重合体を架橋し、重合体
に気体分離膜として十分な強度を与えることができる。
官能基を含む構造単位(b)が重合体に含有される好ま
しい量比は10重量%以下である。
構造単位(C)は、気体分離膜の機械的強度を損なわな
い上記範囲で重合体に含ませてもよい。
上記重合体は、一般式: (式中、Rfは前記と同じ、) で表わされる単量体を単独重合するか、または単量体(
a”)50重量%以上100重量%未満と一般式:(式
中、XおよびR1は前記と同じ、)で表わされる単量体
および/または一般式−(式中、YおよびR2は前記と
同じ、)で表わされる単量体を残部共重合して得ること
ができる。
気体骨M膜の酸素透過性等の特性をtUなわない範囲で
なら、他のエチレン性単量体を共重合してもよい。
重合方法は、通常のラジカル重合の溶液、懸濁、乳化、
塊状重合等いずれのものでもよいが、通常は重合で生成
したポリマーを改めて溶媒にR8解させる必要のない溶
液重合が採用される。
溶液およびλ懸濁重合で通常使用される溶媒は、フッ素
系の溶媒で、例えばヘキサフルオロメタキシレン、1.
1.2− )リクロロー1.2.2− トリフルオロエ
タン、1,2,4.4−テトラクロロ−1,1,2,3
,3,4−ヘキサフルオロブタン等が挙げられる。炭化
水素系の溶媒も使用することができる。フッ素系の溶媒
と炭化水素系の溶媒を混合して使用することもできる。
重合開始剤は、溶液、懸濁および塊状重合ではヘンシイ
ルバーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ターシア
リブチルパーオキシイソブチレート、ジイソプロピルパ
ーオキシジカーボネート等の有機過酸化物、アブビスイ
ソブチロニトリル、アゾビスバレロニトリル等のアブ化
合物等が例示できる。乳化重合では、過硫酸アンモニウ
ム、過硫酸カリ等の酸化剤、またはこれら酸化剤、亜硫
酸ソーダ等の還元剤および硫酸鉄(II)等の遷移金属
の塩類の三者の組合せからなるレドックス開始剤が例示
できる。
重合開始剤は、通常全単量体に対し0.01〜5重景%
の量比で使用される。
重合温度は、いずれの重合方法でも0〜150℃である
。
lrS記各重合法で:+1!?!lた共重合体は、前記
溶液重合で使用する溶媒に溶解し、なお溶液重合で調製
した共重合体は、すでに溶媒に溶解しているので、適宜
濃縮または希釈し、重合体を架橋する場合は架橋剤を添
加して、通常の薄膜を調製する方法、例えばバーコータ
ー法、スピンコーター法、ラングミュア−法、ディップ
法等でガラス、金属等の平滑板上やポリテトラフルオロ
エチレン多孔体等の多孔質支持体上に、通常膜厚が0.
1〜50μmになるように製膜する。普通ガラス、金属
等の平滑板−トに製膜した重合体は、重合体を架橋する
場合は架橋剤と反応させた後、板上より剥雛し通力な多
孔質の支持体上に固定して、また多孔質の支持体りに製
lI9.シたものは、架橋する場合は架橋剤と反応させ
た後、その支持体ごと気体分離膜として使用する。
前記架橋剤は、共重合体に含有される官能基がカルボキ
シル基の場合、二個以上のアミノ基、グリシジル基また
はイソシアネート基を有する化合物で、例えばエチレン
ジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ブチレンジグリン
ジルエーテル、弐・で表わされる化合物、ヘキサメチレ
ンジイソシアネート三量体、トリレンジイソシアネート
等が挙げられる。官能基がヒドロキシル基の場合、上記
イソシアネート化合物の他、二個以上の酸ハライドを有
する化合物、例えばヘキサメチレンジカルボニルクロラ
イド等も用いられる。官能基がグリシジル基の場合、前
記アミノ基を有する化合物の他、ルイス酸例えばBF3
 、HCl等、光を照射することによってBF、を発生
する式:よってBF3を発生する式:BF3・C,H,
NH!の化合物や酸無水物例えば無水フタル酸、アミノ
樹脂初期縮合物、メチロール化メラミン等が用いられる
。
架橋反応は、通常前述の製膜後、室温ないし200゛C
の温度で30分ないし7日間かげて行われる。
〔実施例〕
実施例1〜3 第1表に示す単量体(a’)  100g、酢酸エチル
200g、アブビスイソブチロニトリル0.015 g
およびラウリルメルカプタン0.6gをガラス製オート
クレーブに入れ、ドライアイス−メタノールの寒剤で冷
却し、脱気した。
その後、50℃まで加熱し、重合を開始した。撹拌しな
がら該温度に24時間保った。
反応混合物に酢酸エチルを加えて混合し、固形分濃度が
7重量%になるようにした。得られた溶液をドクターナ
イフでガラス板上に100μmの厚さるなるように塗布
し、風乾した。乾燥膜をガラス板からff1l+離し、
気体分離膜試料を作った。
得られた試料について、酸素と窒素の透過係数(単位:
 cc−cm/cm2−sec−cmHg)と酸素の窒
素に対する分離係数を下記条件を採用してASTM  
D1434 V法で求めた。
第1表に酸素の透過係数と分離係数(対窒素)を示す。
侠」りJ跡窒素79容量%および酸素21容量%の標準
混合ガス。
圧力ニー火工5 kg / cd、二次圧1kg/cj
(いずれも絶対圧力)。
玉止透過1:4cc。
称皿二上記気体透過に要した時間。
凱m:  135”。
膜厚:支持体に付着した重合体重量を秤量し、この値を
重合体付着面積と重合体比重で除した値。
実施例4〜5 第1表に示す単量体(a’)  100g、酢酸エチル
200 g−アゾビスイソブチロニトリル0.015 
gおよびラウリルメルカプタン0.6gをガラス製オー
トクレーブに入れ、ドライアイス−メタノールの寒剤で
冷却し、脱気した。
その後、50℃まで加熱し、重合を開始した。攪拌しな
がら該温度に24時間保った。
得られた反応混合物に酢酸エチル3133 gを加えた
。この溶液をポリプロピレン製の多孔体(ポリプラスチ
ック社製ジュラガード)上に毎分2000回転で回転す
るスピンコーターで塗布し、ついで咳多孔体を150v
wφに裁断し、気体分離膜試料を作った。実施例1〜3
と同じ条件で酸素と窒素の透過係数と酸素の窒素に対す
る分離係数を求めた。
第1表に酸素の透過係数と分離係数(対窒素)を示す。
実施例6〜10 第1表に示す単量体(a”)および単量体(b′)合計
100 gを実施例1の単量体(ao)にかえて使用し
た他は前記大晦例1と同じ方法で重合を行った。
得られた反応混合物を前記実施例1と同様に希釈し、こ
の溶液100重量部あたり 1.5重量部のへキサメチ
レンジイソンアネート三量体を添加し、前記実施例4〜
5と同様の方法で製膜した。その後、室温で7日間放置
し、共重合体を架橋した。
前記実施例4〜5と同じ大きさの試料を作り前記と同じ
条件で酸素と窒素の透過係数と酸素の窒素に対する分離
係数を求めた。
第1表に酸素のi3過係数と分離係数(対窒素)を示す
。
実施例11 第1表に示す単量体(ao)および単量体(b“)合計
100gを単量体(ao)にかえて使用した他は前記実
施例1〜3と同じ方法で気体弁M膜試料を作り、前記と
同じ条件で酸素と窒素の透過係数と酸素の窒素に対する
分離係数を求めた。
第1表に酸素の透過係数と分離係数(対窒素)を示す。
実施例12 第1表に示す単量体(ao)および単量体(C′)合計
ioo gを単量体(ao)にかえて使用した他は前記
実施例1〜3と同じ方法で気体分離膜試料を作り、前記
と同じ条件で酸素と窒素の透過係数と酸素の窒素に対す
る分離係数を求めた。
第1表に酸素の透過係数と分離係数(対窒素)を示す。
比較例1〜6 300m/の四つロフラスコに水100mff1とポリ
ビニルアルコール0.1gを入れ、窒素を通じながら撹
拌して、ポリビニルアルコールを水に溶解させた。得ら
れた溶液に第2表に示す含フツ素単量体30 g、ドデ
シルメルカプタン0.15 gおよびラウロイルパーオ
キサイド0.15 gを加え、fl物を攪拌しながら6
0℃に4時間保ち、該メタクリレートを重合させた。
その後、生成した重合体を濾過し、水で洗浄し、50℃
で24時間真空乾燥した。
得られた乾燥重合体の内の10 gをアセトン90gに
溶解させ、溶液をガラス板上に250μmの厚さになる
ようにキャストし、風乾した。乾燥した重合体膜を剥離
しようとするとひびわれが生じきれいな膜は得られなか
った。そこで重合後の反応混合物を実施例4〜5と同し
方法で多孔体上に塗布し、気体分離膜試料を作り、前記
と同じ条件で酸素と窒素の透過係数と酸素の窒素に対す
る分離係数を求めた。第2表に酸素の透過係数と分離係
数(対窒素)を示す。なお、重合体膜は、非常にクラッ
クが入りやすく、注意して測定を行わなければならなか
った。
後記の第1表および第2表の単量体:1〜y、 vil
lは、それぞれ次の化合物を指す。
i 、 CHz ” CF COOCHz CF !i
i 、 CH2= CF COOCHt (CF z)
 ! Hiii 、 CHz = CF COOCHz
 (CF z) z Fiv、CH2=CFCOOCH
z(CFz)4Hv、  CHz= CF C00CH
2(CF2)4Fv+、CHz=CFCOOCHzCH
(OH)−CHz(CFz)aF vii、  CHz=CFCOOCHzCH(OH)−
CI−(Z(CFz)zCF(CF、)よ輔、CH,=
CFC○OCHzCHt○Hix、  CHz= CF
 COOI(x  i 、  CHz ” CF CO
OCR3xii、  CH,=C(CHs)COOCH
z(CFz)tHx iii、  CH,=C(CH*
)COOCHz(CFz)、Hxiv、  CHz=C
(CHx)COOC(CFxllzCFz−CH(CF
:1)Z x v、  CHz”C(CHa)COOC(CHz)
z(CFt−CF2)4H xvi、CH2=C(CH3)C00CHICH(OC
O−CH3)CHz(CFz)yCF(CFihxvi
、CHz=C(CHt)COOCH,CH(OH)−(
CF z)yCF (CF zL xvii、  CHz=C(CHz)COOCHz(C
Fz)zF第2表 3発明の効果〕 α位にフッ素をr「するアクリル故フルオじ1アルキル
の重合体からなる本発明の材料より5!凸される気体分
離膜は、従来の気体分離膜に比べ機械的・強度にイサれ
、しかも酸素の濃縮能力も良好なものである。
以上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、一般式: ▲数式、化学式、表等があります▼(a) (式中、Rfは炭素数2〜10のフルオロアルキル基を
    示す。) で表わされる構造単位50〜100重量%、一般式: ▲数式、化学式、表等があります▼(b) (式中、R^1は水素、炭素数1〜10のアルキル基、
    炭素数2〜10のヒドロキシアルキル基、炭素数2〜1
    0のヒドロキシフルオロアルキル基または炭素数3〜1
    0のグリシジルアルキル基、Xは水素、塩素、フッ素、
    メチル基または炭素数1〜3のフルオロアルキル基を示
    す。)で表わされる構造単位0〜50重量%および一般
    式: ▲数式、化学式、表等があります▼(c) (式中、R^2は炭素数2〜10のフルオロアルキル基
    、Yは水素、塩素、メチル基または炭素数1〜3のフル
    オロアルキル基を示す。)で表わされる構造単位0〜5
    0重量%の重合体からなる気体分離膜材料。
JP60245741A 1985-11-01 1985-11-01 気体分離膜材料 Granted JPS62106820A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63278913A (ja) * 1987-05-09 1988-11-16 Daikin Ind Ltd 含フッ素ポリマ−ラテックス及びその用途
US4832712A (en) * 1986-11-05 1989-05-23 Daikin Industries, Ltd. Gas separating membrane
US10577845B2 (en) 2016-06-14 2020-03-03 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Closure device for closing an access opening in a motor vehicle body

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US10577845B2 (en) 2016-06-14 2020-03-03 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Closure device for closing an access opening in a motor vehicle body

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