JPS631422A - 選択透過性分子配向薄膜を有する複合膜 - Google Patents

選択透過性分子配向薄膜を有する複合膜

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JPS631422A
JPS631422A JP14272086A JP14272086A JPS631422A JP S631422 A JPS631422 A JP S631422A JP 14272086 A JP14272086 A JP 14272086A JP 14272086 A JP14272086 A JP 14272086A JP S631422 A JPS631422 A JP S631422A
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schiff base
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Kiyoshi Sugie
杉江 潔
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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】 本発明は選択透過性分子配向薄膜を有する複合膜、更に
は支持体上にシッフ塩基金属銘体より形成される単分子
膜を積層してなる選択透過性分子配向薄膜を有する複合
膜に係わるものである。
近年、膜の選択透過性を利用して流体混合物から特定の
成分を濃縮.分離する膜分離法が注目ざれ、研究開発が
盛んに行われている。気体混合物を取扱うプロセスにお
いても、分離過程で相変化を伴なわないために省エネル
ギーの観点から膜分離プロセスが有望視され、工業的規
模のプロセスに適用の試みが始まっている。
従来合成ボリマーからなる膜を用いて気体混合物を分離
する試みは多くなされているが、気体の透過速度及び選
択透過性において充分とはいえず、実用に供し得なかっ
た。
実用的な気体透過速度を得るためには、気体混合物の分
離において実質的な選択透過機能を有する分離活性層の
厚みをできつる限り薄くすることが必要となる。かかる
分離活性層の厚みを薄くすることによって高透過速度の
膜を得ようとする試みとしては例えばインダストリアル
・アンド・エンジニアリング・ケミストリー・プロセス
・デザイン・アンド・ディベロップメント(lnd, 
 ,Eng.Chem.  Process. Des
, l)evelop, )  9,331 ( 19
70)に記載のセルロース・アセテート非対称膜.特公
昭52−21021号公報に記載のビニルトリオルガノ
シラン重合体異方性膜等が挙げられるが、いずれも透過
速度あるいは選択性において充分でなかった。又、ポリ
ビニルステアレート累積膜を逆浸透膜として利用する試
み[ティー・フt一ト・ジュニア等、オー・エス・ダブ
リュ・レポート(T. Fort  Jr.  et.
 al. OSW) 74 −944]はあるが脱塩率
は全て10%以下で実用的な価値はない。
エイチ・リングスドルフ等、マクロモルキュールズ(1
−1. Ringsdorr  at.of.Macr
omolecules ) 17,  937(198
4)にはボリブロビレン支持体上のへキサコサ−10.
 12−ジイン酸の累積重合膜のメタン透過性について
報告されているが、選択透過性については全くふれてい
ない。
一方、選択性を高める目的で気体を選択的に配位する金
属錯体を膜中に導入する試みが行われており、例えば特
公昭54−13476号公報には高分子金!ii錯体か
らなる膜状体の製造方法が開示ざれている。しかしなが
ら、これらの膜状体は錯体の導入率を高めるとゲル化が
起こり、製膜性が落ちる等の問題点を有していた。
本発明者は、高透過性と高選択性を兼ね備えた選択透過
膜を得るべく鋭意研究を行った結果、シッフ塩基金属錯
体より形成される単分子膜を支持体上に積層して得られ
る複合膜が大きな透過性と優れた選択性を有しているこ
とを見出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、支持体上に有機単分子膜を1層以
上積筈してなる複合膜において少なくとも1層が主とし
て下記一般式(I) [ここでRI ,R2はそれぞれ独立に、水素原子,炭
素数1〜3のアルキル基より選ばれた基を表わす。
R3〜R6の置換塁のうち少なくとも一つは−X−Rで
表わされる置換基であり、残る置換基はそれぞれ独立に
水素原子,アルキル塁5アリール33 ,ハロゲン原子
又はアルコキシ基より選ばれた基を表わす。ここでXは
一〇−,−Coo−.   −N  H C 0−. 
  −N  トICOO−,− N H − , − 
S − Jl: ’) m ハレタ2 (aIi(7)
残基ヲ表わし、Rは炭素数10〜30の直鎖状アルキル
基,分岐アルキル基,直鎖状不飽和炭化水素阜より選ば
れた基を表わす。また、MはFe,Co ,Cu ,N
i ,Mn , Cr及びInよりなる群から選ばれた
金,属を表わす。〕で表わされる化合物から実質的にな
るシッフ塩阜金属鉗体より形成される単分子膜であるこ
とを特徴とする選択透過性分子配向薄膜を有する複合膜
である。
本発明にお4ノる支持体は、木允明の高分子シッフ塩基
金厭鉗休2?模がその薄さ故に自立性がないのを補うた
めに用いられる。かかる支持体としては金属,ガラス,
セラミックス,合成及び天然高分子等種々の材質の多孔
買支持体を使用することができ、その形態もシート状.
板状,スバイラル状,チューブ状,中空繊維状等使用目
的に応じ任意に選択できる。特にポリエチレン多孔質フ
イル)一ム,ボリブロビレン多孔質膜,セルロース系限
外等の高分子多孔質体が好ましい。又、接着性の改良,
表面平滑性等を目的としてこれらの支持体表面を変成す
ることもできる。
本発明の有機単分子膜は、実質的に水と非親和性の揮発
性溶剤に溶解した前駆有纒化合物(即ち金属原子を含ま
ぬ前記式(I)に対応する有機化合物)の溶液の適但を
水面上に展開して気水界面に当該前駆有機化合物の薄膜
を形成せしめ、しかして水相中から金属イオンを供給し
てキレート環を形成せしめ、圧縮することにより高度に
分子配向した単分子凝縮膜として得ることができる。
本発明の有機単分子膜を支持体上に積層する方法として
通常の単分子膜の累積方法を用いることができる。例え
ば、上記方法により形成された単分子凝縮膜を所定の表
面圧に維持しながら支持体を当該単分子膜が形成されて
いる気水界面に対して垂直に員いて浸漬するかあるいは
水平にした支持体を上方より当該単分子膜に押しつける
ようにして付着させる方法笠によって積層することがで
きる。
この際温度,表面圧,水相の組成・P H.支持くi r体の親・疎水性,支持体の上昇・下降速度等の条t!
・ 尾型に配列した複層構造のY膜,親水基を支持体側に向
けた単層構造の7膜の3つの累積膜を任意.に形成する
ことができる。
・ また池の膜成分を混合して、混合単分子膜として、
あるいは本発明の単分子膜と他の膜成分より実質的にな
る単分子膜とを交互に累積することも可能である。
本発明の有機単分子膜の積層数は1〜100層であるこ
とが好ましく、更に好ましくは1〜50層である。積層
数が100層を越えると気体の透過速度は小さく、実用
的な観点から不充分である。
ところで支持体上に積層ざれた有灘単分子膜のうち少な
くとも1層は主として次記一般式(I)しここでR+ 
,R2はそれぞれ独立に、水素原子,炭素数1〜3のア
ルキル基より選ばれた基を表わす。
R3〜R6の置換基のうち少なくとも一つは−X−Rで
表わされる置換基であり、残る置換基はそれぞれ独立に
水素原子.アルキル基.アリール基.ハロゲン原子又は
アルコキシ基より選ばれた基を表ねず。ここでXは一〇
一,−Coo−,   −N  トI  G  O  
−  ,   −  N  l−I  C  0  0
  −  ,−NH−,−S一より選ばれた2 +lI
の残基を表わし、Rは炭素数10〜30の直鎖状アルキ
ル基.分岐アルキル基,直鎖状不飽和炭化水素基より選
ばれた基を表わす。また、MはFe,Co,Cu.Ni
,Mn,Cr及びZnよりなる群から選ばれた金属を表
わす。] で表わされる繰返し単位から実質的になるシツフ塩基金
R銘体より形成される単分子凝縮膜である。
本発明で用いられるシツフ塩基金屈錯体は低原子価状態
にある中心金属とシッフ塩基化合物からなる配位子との
錯休である。
本発明で用いられるシッフ塩基金属銘体の中心金属は鉄
.コバルト,銅.ニッケル,マンガン,クロム.亜鉛よ
りなる群より選ばれた低原子価の遷移金属であり、特に
鉄,コバルトが好ましい。
本発明で用いられるシツフ塩基金属錯体の配位子はサリ
チルアルデヒドH 1.体とジアミンを反応させて得ら
れるシッフ塩基である。
一般式(I)における置換%R+ ,R2としては、水
素原子,炭素数1〜3のアルキル基より選ばれた任意の
置換基が!lYましい。
一般式<I)における置換基R3 , RJ , Rs
 .R6としては少なくとも1つはーX−Rで表わさ分
岐アルキル基,直鎖状不飽和炭化水素基より選゜ば..
れた任意の置換塁が好ましく、その具体例とし゛て9は
下記の置換基を挙げることができるが、これらに限定さ
れるわけではない。即ち、デシル,ドヘデシル,テトラ
デシル,ペンタデシル,ヘキサデシル,ヘブタデシル,
オクタデシル,ドコシル等のアルキル基、イソステアリ
ル等の分岐アルキル基、10−ウンデセニル,cis−
9−へキサデセニル, cis − 9−cis −1
2−オクタデカジエニル等の直鎖状不飽和炭化水素基な
どである。
一般式(I)における置換基R3 . Ra , Rs
 .R6の残る置換基としては、水素原子,アルキ!レ
基,アリール基,ハロゲン原子、またはアルコキシ塁よ
り選ばれた1丁意の置換基が好ましく、その具体例とし
ては下記の置換基を挙げることがでぎ?が、これらに限
定ざれるわけではない。
叩ら、メチル,エチル,n−ブチル, sec−ブヂル
. tert−ブチル,n−ヘキシル等のアルキル基,
フエニル基等のアリール阜、フッ素原子,塩素原子,臭
素原子等のハロゲン原子、メトキシ基,エトキシl,n
−ブロボキシl,n−ブトキシ基えば、大気からの酸素
冨化空気の製造にきわめて・有効である。
・ 以下、実施例によって本発明の内容を具体的に■説
明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例1 2,4−ジヒドロキシベンズアルデヒド27.6gをジ
メチルホルムアミド(DMF>100dに溶解し、これ
にエチレンジアミン6,Ogを滴下した。撹拌しながら
 120℃で5時間反応させた。次に50℃減圧下でD
MFを留去した後未反応物及びDMFを工−テルで洗浄
し、乾燥して山吹色の粉末(シツフ塩1(I))を得た
。元素分析より生成物の組成比がC : I−1二N=
63,41  :  5,29 :  9,50  (
%)と得られ、計算値(CI!,H16N204,C:
ト1:N=63,98 :  5.38 :  9,3
3  (%))によく一致した。得られたシツフ塩基(
 I ) 10.4yをビリジン100dに溶解し、2
−オクタデセノイルクロライド20.8S?をベンゼン
50ate l.:溶解した溶液を氷冷しながら滴下し
た。滴下終了後、更に掌温下2時トグラフィーにより生
成して長鎖シッフ塩基配位1゜一゛.゜゛. 子・(II)を得た。生成物のlR測定から17SOc
m−’−付近にνc=oの吸収と1660crR−’付
近にνc=c、゛ア吸収が認められ、エステル結合を介
してアルケニル基が導入されていることが確認ざれた。
実施例2 ,ボリブロビレン多孔質1!3(■ジュラガード240
0)にシリコンボリマーの薄いコート層を形成し、酸素
透過速度が1.04 X10″4cId/cri* s
 −ctnHa.一α二:−2.1の改質支持体を19
だ。この支持体上に以下のようにして実施例1で得た長
鎖シッフ塩基配位子(n)から形成される単分子膜を累
積した。
固定バリャーと駆動R置によって移動する可動バリャー
及び表面圧力を測定する圧力センサーを備えた水槽に、
水相として酢酸コバルト水溶液(  4,59 x10
−3  mol/ 1 )を満たした。艮鎖シツフ塩基
配位子(■)  4.6myを10dのクロロホルムに
溶解した溶液を10℃に保った水相表面に200μ文展
間した。30分間静置した後、可動バリャー{qられた
複合膜の気体選択透過性能を評価した所、窒素通過速度
2.58 X 10’ crA/ an−S −cmr
 ,酸素透過速Il1 9,44 X 10’ r:n
l/cIA−S −cmrb. M択率3.7であった
から形成される単分子膜と4−オクタデシルビリジンか
ら形成される単分子膜を交互に累積した。
水相として酢酸コバルト水溶液( 4,59 x 10
−3mol/ !l )を満たした。長鎖シッフ塩塁配
位子(II)4.6In9を10dのクロロホルムに溶
解した溶液を10℃に保った水相表面に200μlP間
した。
30分間静置した後、25ミリN/mとなるまで圧縮し
、一定圧力(25ミリN/m)に保ちながら改質支持体
を水相表面上に形成したシッフ塩基金Ji1錯体単分子
膜をつらぬくようにして垂直に浸漬した。
次に改質支持体を浸漬したまま、水相表面に残った膜を
除去した後4−オクタデシルビリジン1.8mgを10
−のクロロホルムに溶解した溶液を200μ!l尼間し
た。圧縮バリャーで20ミリN/mとなるまで圧縮し、
一定圧力(20ミリN/m>に保ちながら引上げた。以
後同様にして浸漬、引上げを繰返し、シック塩基金属錯
体単分子膜と4−オククデシルビリジン単分子膜をそれ
ぞれ20層ずつ交互に累積した。
肖られた複合膜の気体選択透過性能を評洒した所、窒素
透過速度3,7x 10’ c.7l/ ci−s −
cmHo ,酸素透過速度1.37 X 10″5r:
i/cti ・S ・cm’r. =択率3.7であっ
た。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)支持体上に有機単分子膜を1層以上積層してなる
    複合膜において、当該有機単分子膜の少なくとも1層が
    主として下記一般式( I ) ▲数式、化学式、表等があります▼( I ) [ここでR_1、R_2はそれぞれ独立に、水素原子、
    炭素数1〜3のアルキル基より選ばれた基を表わす。 R_3〜R_6の置換基のうち少なくとも一つは−X−
    Rで表わされる置換基であり、残る置換基はそれぞれ独
    立に水素原子、アルキル基、アリール基、ハロゲン原子
    又はアルコキシ基より選ばれた基を表わす。ここでXは
    −O−、−COO−、−NHCO−、−NHCOO−、
    −NH−、−S−より選ばれた2価の残基を表わし、R
    は炭素数10〜30の直鎖状アルキル基、分岐アルキル
    基、直鎖状不飽和炭化水素基より選ばれた基を表わす。 また、MはFe、Co、Cu、Ni、Mn、Cr及びZ
    nよりなる群から選ばれた金属原子を表わす。] で表わされる化合物から実質的になるシッフ塩基金属錯
    体より形成される単分子膜であることを特徴とする選択
    透過性分子配向薄膜を有する複合膜。
JP14272086A 1986-04-17 1986-06-20 選択透過性分子配向薄膜を有する複合膜 Granted JPS631422A (ja)

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US07/026,896 US4861904A (en) 1986-04-17 1987-03-17 Schiff base metal complex compounds, and organometallic ultrathin film composed thereof and oxygen separation films composed thereof

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JPH0370533B2 JPH0370533B2 (ja) 1991-11-08

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6393789A (ja) * 1986-10-08 1988-04-25 Agency Of Ind Science & Technol シツフ塩基系金属錯体化合物及びそれからなる酸素吸収剤及び酸素分離膜
US5147424A (en) * 1990-06-30 1992-09-15 Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation Oxygen-permeable polymeric membranes
US5411580A (en) * 1991-07-31 1995-05-02 Praxair Technology, Inc. Oxygen-separating porous membranes
JP2014012251A (ja) * 2012-07-04 2014-01-23 Showa Denko Kk オキソカーボン酸の金属錯体を含むガス分離材及び炭化水素ガスの分離方法

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