[发明专利]气体分离膜

说明书

技术领域

本发明涉及气体分离膜。

背景技术

利用气体分离膜的气体的分离作为能够使混合气体保持气体状态连续地分离且不伴有相变化的简便的技术一直以来受到关注。气体的分离是根据要透过气体分离膜的气体(以下，有时称为“气体(gas)”。)的种类有无透过、利用透过速度的差异来选择性地分离气体的技术。

作为这种气体分离膜用的材料，已知有乙酸纤维素、聚砜或聚酰亚胺等聚合物。其中，聚酰亚胺作为具有适于用作气体分离膜的强度而不容易破损、耐热性优异而可在高温下使用的材料为人所知。

关于使用聚酰亚胺的气体分离膜有很多报道，详细研究了单体的结构对用于分离目标气体的膜的透过性以及对目标气体的高选择性等气体的分离性能的影响。

例如，已知在重复结构中含有六氟异亚丙基(以下，有时称为“-C(CF₃)₂-基”。)的聚酰亚胺类气体分离膜具有对氦(以下，有时称为“He”。)、二氧化碳(以下，有时称为“CO₂”。)的高透过性，并具有这些气体相对于氧气(以下，有时称为“O₂”。)、甲烷(以下，有时称为“CH₄”。)的高选择性。

此外，在气体分离膜中，通过将-C(CF₃)₂-基导入聚酰亚胺中的重复单元中，不仅提高了分子链的刚性，而且减弱了分子间相互作用，使得根据气体的种类出现气体分离膜透过的差异，可以兼顾高的膜透过性和高选择性(参照非专利文献1和非专利文献2)。

但是存在以下问题，即，含有-C(CF₃)₂-基的聚酰亚胺的合成原料中，作为能够容易获得的原料，只有下述二胺和四羧酸二酐，形成聚酰亚胺膜时在化学结构方面存在限制，因此制成气体分离膜时，难以设计考虑了强度和分离性能的化学结构。

            

而且，还存在用于溶解的有机溶剂受到限制的问题。

专利文献1～3中公开了用于聚合成含氟聚酰亚胺的、含有2-羟基-1,1,1,3,3,3-氟异丙基(以下，有时称为“-C(CF₃)₂OH”或“HFIP基”。)的二胺的含氟聚合性单体及其制备方法。

此外，由聚酰亚胺等形成的气体分离膜的制备方法有：在湿式涂布聚酰亚胺的溶液之后，仅使溶剂蒸发而获得均质膜的方法；获得由致密层和多孔层构成的不均质的非对称膜的方法。获得非对称膜的方法有下述方法：从排出口排出聚合物溶液，使存在于表面附近的溶剂蒸发到空气中形成致密层，然后在装满凝固液的凝固浴中浸渍，以使凝固层内形成微细的多孔层，所述凝固液是与聚合物溶液的溶剂相溶但不溶解聚合物的溶剂。专利文献4中公开了利用该方法制备复合反渗透膜的方法。

如前所述，用于获得含有-C(CF₃)₂-基的聚酰亚胺的二胺化合物和四羧酸二酐受限，形成聚酰亚胺膜时在化学结构方面受到限制，因此制成气体分离膜时，存在难以设计考虑了加工性、强度以及分离性能的化学结构的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-119503号公报

专利文献2：日本特开2007-119504号公报

专利文献3：日本特开2008-150534号公报

专利文献4：美国专利3133132号公报

非专利文献

非专利文献1：岡本健一等，高分子加工，41卷，1号，第16页，1992

非专利文献2：S.A.Stern，Journal of Membrane Science，第94卷，第1页，1994

发明内容

      发明要解决的问题      

本发明的目的在于解决所述问题，提供溶于有机溶剂、成型性优异、作为气体分离膜使用时气体的分离性能优异的气体分离膜。

      用于解决问题的方案      

本发明人等通过使用含有HFIP基(即含有-OH基的极性基团)作为取代基并且含有烷基作为取代基的聚酰亚胺化合物，使其可溶于有机溶剂、尤其是极性溶剂，用该聚酰亚胺化合物形成气体分离膜时提高了气体分离性能，从而完成了本发明。

即，本发明如下所述。