JP6547503B2 - Gas separation membrane - Google Patents
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Description
本発明は、気体分離膜に関する。特に、二酸化炭素の分離膜に関する。 The present invention relates to a gas separation membrane. In particular, it relates to a separation membrane of carbon dioxide.
近年、二酸化炭素を他の気体(以下、「ガス」と呼ぶことがある。)から効率的且つ経済的に分離回収する技術の需要が高まっている。 In recent years, there has been an increasing demand for a technology for efficiently and economically separating and recovering carbon dioxide from other gases (hereinafter sometimes referred to as "gas").
例えば、天然ガスの採掘やバイオマスで得られるメタンガスを燃料として利用するためには、これらのガスから二酸化炭素を分離してメタンガスを濃縮する必要がある。また、地球温暖化対策として、化石燃料の燃焼により排出される二酸化炭素を分離回収し、地中に貯蔵する検討がなされている(非特許文献1)。 For example, in order to extract natural gas and use methane gas obtained from biomass as fuel, it is necessary to separate carbon dioxide from these gases and to concentrate the methane gas. In addition, as measures against global warming, it has been studied to separate and collect carbon dioxide emitted by combustion of fossil fuel and store it in the ground (Non-Patent Document 1).
二酸化炭素を分離回収する技術には、化学吸着法、物理吸着法、吸着剤による分離法などが存在する。中でも、膜分離法は、低環境負荷、低コストが実現可能な技術として注目されている。 As a technology for separating and recovering carbon dioxide, there are a chemical adsorption method, a physical adsorption method, a separation method using an adsorbent, and the like. Above all, membrane separation is attracting attention as a technology that can realize low environmental load and low cost.
膜分離法は、膜を隔てる気体間の圧力差を利用して気体が高分子膜を透過していく際に生じる「膜表面への気体分子の溶解性」及び「膜中で凝集している高分子鎖の隙間おける気体分子の拡散性」の違いにより2種類以上の混合気体を分離する技術であり、気体の分離に用いられる高分子膜が気体分離膜である。 In the membrane separation method, “solubility of gas molecules on the membrane surface” and “aggregation in the membrane” occur when gas permeates through the polymer membrane by utilizing the pressure difference between the gases separating the membranes. This is a technology for separating two or more types of mixed gases by the difference in the “diffusivity of gas molecules in the interstices of polymer chains”, and the polymer membrane used for gas separation is a gas separation membrane.
気体分離膜の材料としては、酢酸セルロース、ポリスルホン、ポリイミドといった高分子材料が知られている。しかし、上記高分子材料を用いた気体分離膜は気体の透過性が低いため、膜分離法は二酸化炭素の分離回収技術として普及するには至っておらず、気体透過性に優れた分離効率のよい高分子材料を創製する研究が盛んに行われている。 As materials for gas separation membranes, polymer materials such as cellulose acetate, polysulfone and polyimide are known. However, since the gas separation membrane using the above-mentioned polymer material has low gas permeability, the membrane separation method has not reached widespread use as a separation and recovery technology of carbon dioxide, and the separation efficiency is excellent with excellent gas permeability. Researches for creating polymer materials are actively conducted.
例えば、気体の透過性を向上させる方法として、高分子材料の化学構造中にフッ素原子を導入すること有効であることが明らかにされている。非特許文献2には、ポリイミドにフッ素原子を導入することで気体の通り道の割合を示す自由体積分率が高くなり、気体の透過性が向上することが記載されている。 For example, as a method of improving gas permeability, it has been revealed that it is effective to introduce a fluorine atom into the chemical structure of a polymer material. Non-Patent Document 2 describes that by introducing a fluorine atom into polyimide, the free volume fraction indicating the proportion of the passage of gas is increased, and the gas permeability is improved.
一方、非特許文献3には、アミン等の塩基性窒素は二酸化炭素との親和性が高く、高分子中に塩基性窒素官能基を導入することで二酸化炭素の透過性と選択性が向上することが記載されている。非特許文献4には、塩基性窒素原子を有するポリピリジンエステルと塩基性窒素をメチル基で保護して塩基性原子の効果をなくしたポリピリジンエステルの気体透過性を比較し、塩基性窒素を有するポリピリジンエステルの方が二酸化炭素の透過性と選択性が優れていることが記載されている。 On the other hand, in Non-Patent Document 3, basic nitrogen such as amine has high affinity to carbon dioxide, and the permeability and selectivity of carbon dioxide are improved by introducing a basic nitrogen functional group into the polymer. It is described. Non-Patent Document 4 compares the gas permeability of a polypyridine ester having a basic nitrogen atom and a polypyridine ester in which the basic nitrogen is protected by a methyl group to eliminate the effect of the basic atom, It is described that the polypyridine ester having the carbon dioxide is more excellent in carbon dioxide permeability and selectivity.
フッ素原子と塩基性窒素原子の両方を含む気体分離膜は極めて稀であるが、特許文献1、特許文献2、特許文献3には、その両方の原子を含む高分子化合物を用いた気体分離膜が記載されている。上記高分子化合物は、ヘキサフルオロイソプロパノール基(−C(CF3)2OH、以下、HFIP基と省略する)を有するポリイミド骨格と塩基性窒素原子を有する含フッ素複素環骨格からなる共重合体である。 Although gas separation membranes containing both fluorine atoms and basic nitrogen atoms are extremely rare, Patent Documents 1, 2 and 3 disclose gas separation membranes using polymer compounds containing both atoms. Is described. The polymer compound is a copolymer comprising a polyimide skeleton having a hexafluoroisopropanol group (—C (CF 3 ) 2 OH, hereinafter abbreviated as HFIP group) and a fluorine-containing heterocyclic skeleton having a basic nitrogen atom. is there.
今後、二酸化炭素の分離回収技術として気体分離膜が産業用途に幅広く使われるためには、他の分離技術より効率性、経済性に秀でる二酸化炭素の透過性に優れ、選択性のよい気体分離膜が必要であるとされている。 In the future, if gas separation membranes are widely used in industrial applications as carbon dioxide separation and recovery techniques, gas separation membranes with superior carbon dioxide permeability and excellent selectivity, which are superior in efficiency and economy to other separation techniques, can be used. Is considered necessary.
本発明は、気体の透過係数が高く、分離操作における単位時間当たりの気体処理量に優れる気体分離膜を提供することを目的とする。特に、二酸化炭素の透過係数の高い気体分離膜を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a gas separation membrane which has a high gas permeation coefficient and is excellent in gas throughput per unit time in separation operation. In particular, it is an object of the present invention to provide a gas separation membrane having a high permeability coefficient of carbon dioxide.
本発明者らは、鋭意検討した結果、一般式(1)で表される繰り返し単位を有する高分子化合物を含む気体分離膜に想到した。HFIP基などのプロトン性酸性基を実質的に有しない当該気体分離膜は、気体の透過性を向上させ、特に二酸化炭素の透過係数が高く、前記課題を解決するに至った。 As a result of intensive investigations, the present inventors thought of a gas separation membrane containing a polymer compound having a repeating unit represented by the general formula (1). The gas separation membrane substantially having no protic acidic group such as an HFIP group improves the gas permeability, and in particular, the permeability coefficient of carbon dioxide is high, and the problem has been solved.
(式中、R1は単結合またはメチレン鎖であり、R2は水素原子またはメチル基であり、R3は2価の有機基である。)
本発明の気体分離膜は、具体的には、以下の一般式(1A)
(Wherein, R 1 is a single bond or a methylene chain, R 2 is a hydrogen atom or a methyl group, and R 3 is a divalent organic group).
Specifically, the gas separation membrane of the present invention has the following general formula (1A)
(式中、R1は単結合またはメチレン鎖であり、R2は水素原子またはメチル基であり、R3は2価の有機基である)
で表される繰り返し単位を含むポリアミドからなる前駆体(以下、前駆体ポリアミド(1A)と呼ぶことがある)を重合により調製し、
次いで加熱することで前駆体ポリアミド(1A)を環化し、
一般式(1):
(Wherein, R 1 is a single bond or a methylene chain, R 2 is a hydrogen atom or a methyl group, and R 3 is a divalent organic group)
A precursor consisting of a polyamide containing a repeating unit represented by (hereinafter sometimes referred to as precursor polyamide (1A)) is prepared by polymerization,
The precursor polyamide (1A) is then cyclized by heating,
General formula (1):
で表される繰り返し単位を有する高分子化合物(以下、高分子化合物(1)と呼ぶことがある)を使用するものである。 A polymer compound having a repeating unit represented by (hereinafter, may be referred to as a polymer compound (1)) is used.
本発明者らは、前駆体ポリアミド(1A)のように、高分子化合物の構造中に塩基性の窒素原子と酸性のHFIP基の構造の両方が存在する場合においては、プロトン性酸性基であるHFIP基中のヒドロキシ部位の酸性水素原子が塩基性窒素原子と相互作用して窒素原子の塩基性が失われることで、窒素原子の二酸化炭素に対する親和性が十分に生かされず、二酸化炭素の高い透過性が得られ難くなっていると推察した。 In the case where both a basic nitrogen atom and a structure of an acidic HFIP group are present in the structure of the polymer compound as in the precursor polyamide (1A), the present inventors are a protic acid group. The acidic hydrogen atom at the hydroxy site in the HFIP group interacts with the basic nitrogen atom to lose the basicity of the nitrogen atom, so that the affinity of the nitrogen atom for carbon dioxide is not fully utilized and the high permeation of carbon dioxide It was guessed that it was difficult to obtain
本発明者らは、前駆体ポリアミド(1A)中のHFIP基を環化反応させて、HFIP基のヒドロキシ基をなくした高分子化合物(1)は、複素環構造中の塩基性窒素原子とトリフルオロメチル基が有するそれぞれの効果が発現することによって気体透過性が顕著に向上し、混合気体から二酸化炭素を分離する際に単位時間当たりの気体処理量に優れた気体分離膜として機能することを見出した。 The present inventors cyclized the HFIP group in the precursor polyamide (1A) to remove the hydroxy group of the HFIP group, and the polymer compound (1) has a basic nitrogen atom and a tricycle in the heterocyclic structure. The gas permeability is significantly improved by the respective effects of the fluoromethyl group being expressed, and when separating carbon dioxide from a mixed gas, it functions as a gas separation membrane excellent in the amount of processed gas per unit time. I found it.
本発明は、以下の発明1〜13を含む。
[発明1]
一般式(1):
The present invention includes the following inventions 1 to 13.
[Invention 1]
General formula (1):
(式中、R1は単結合又はメチレン鎖であり、R2は水素原子又はメチル基であり、R3は2価の有機基である。)で表される繰り返し単位を有する高分子化合物を含み、
且つ、その高分子化合物は、ヘキサフルオロイソプロパノール基の個数が下記の含フッ素複素環構造(A)の総個数に対して20%以下である、
Wherein R 1 is a single bond or a methylene chain, R 2 is a hydrogen atom or a methyl group, and R 3 is a divalent organic group. A polymer compound having a repeating unit represented by Including
In addition, in the polymer compound, the number of hexafluoroisopropanol groups is 20% or less of the total number of the following fluorine-containing heterocyclic structure (A):
気体分離膜。
[発明2]
一般式(1)で表される繰り返し単位を有する高分子化合物が、その高分子化合物に対する一般式(1)で表される繰り返し単位の含有率が90質量%以上である高分子化合物である、発明1の気体分離膜。
[発明3]
一般式(1)で表される繰り返し単位を有する高分子化合物が、一般式(1)で表される繰り返し単位のみからなる高分子化合物である、発明1の気体分離膜。
[発明4]
前記一般式(1)中、R1はメチレン鎖であり、R2は水素原子であり、2価の有機基R3が、
式(2):
Gas separation membrane.
[Invention 2]
The polymer compound having a repeating unit represented by the general formula (1) is a polymer compound in which the content of the repeating unit represented by the general formula (1) with respect to the polymer compound is 90% by mass or more. The gas separation membrane of the invention 1.
[Invention 3]
The gas separation membrane of the invention 1 whose polymer compound which has a repeating unit represented by General formula (1) is a polymer compound which consists only of repeating units represented by General formula (1).
[Invention 4]
In the above general formula (1), R 1 is a methylene chain, R 2 is a hydrogen atom, and a divalent organic group R 3 is
Formula (2):
で表される基である、発明1〜3の気体分離膜。
[発明5]
前記一般式(1)中、R1はメチレン鎖であり、R2は水素原子であり、2価の有機基R3が、
式(3):
The gas separation membrane of the invention 1-3 which is group represented by these.
[Invention 5]
In the above general formula (1), R 1 is a methylene chain, R 2 is a hydrogen atom, and a divalent organic group R 3 is
Formula (3):
で表される基である、発明1〜3の気体分離膜。
[発明6]
前記一般式(1)中、R1はメチレン鎖であり、R2は水素原子であり、2価の有機基R3が、
式(4):
The gas separation membrane of the invention 1-3 which is group represented by these.
[Invention 6]
In the above general formula (1), R 1 is a methylene chain, R 2 is a hydrogen atom, and a divalent organic group R 3 is
Formula (4):
で表される基である、発明1〜3の気体分離膜。
[発明7]
前記一般式(1)中、R1はメチレン鎖であり、R2は水素原子であり、2価の有機基R3が、
式(5):
The gas separation membrane of the invention 1-3 which is group represented by these.
[Invention 7]
In the above general formula (1), R 1 is a methylene chain, R 2 is a hydrogen atom, and a divalent organic group R 3 is
Formula (5):
で表される基である、発明1〜3の気体分離膜。
[発明8]
前記一般式(1)中、R1は単結合であり、R2はメチル基であり、2価の有機基R3
が、
式(2):
The gas separation membrane of the invention 1-3 which is group represented by these.
[Invention 8]
In the above general formula (1), R 1 is a single bond, R 2 is a methyl group, and a divalent organic group R 3
But,
Formula (2):
で表される基である、発明1〜3の気体分離膜。
[発明9]
前記一般式(1)中、R1は単結合であり、R2はメチル基であり、2価の有機基R3が、
式(3):
The gas separation membrane of the invention 1-3 which is group represented by these.
[Invention 9]
In the above general formula (1), R 1 is a single bond, R 2 is a methyl group, and a divalent organic group R 3 is
Formula (3):
で表される基である、発明1〜3の気体分離膜。
[発明10]
前記一般式(1)中、R1は単結合であり、R2はメチル基であり、2価の有機基R3が、
式(4):
The gas separation membrane of the invention 1-3 which is group represented by these.
[Invention 10]
In the above general formula (1), R 1 is a single bond, R 2 is a methyl group, and a divalent organic group R 3 is
Formula (4):
で表される基である、発明1〜3の気体分離膜。
[発明11]
前記一般式(1)中、R1は単結合であり、R2はメチル基であり、2価の有機基R3が、
式(4):
The gas separation membrane of the invention 1-3 which is group represented by these.
[Invention 11]
In the above general formula (1), R 1 is a single bond, R 2 is a methyl group, and a divalent organic group R 3 is
Formula (4):
で表される基である、発明1〜3の気体分離膜。
[発明12]
発明1〜11の気体分離膜を用いて少なくとも二酸化炭素を含む気体から二酸化炭素を分離する、気体の分離方法。
[発明13]
少なくとも炭化水素と二酸化炭素を含む気体から二酸化炭素を分離する、発明12の気体の分離方法。
The gas separation membrane of the invention 1-3 which is group represented by these.
[Invention 12]
A gas separation method, wherein carbon dioxide is separated from a gas containing at least carbon dioxide using the gas separation membrane according to any of the first to eleventh aspects.
[Invention 13]
The gas separation method of invention 12, wherein carbon dioxide is separated from a gas containing at least hydrocarbon and carbon dioxide.
本発明の気体分離膜は、従来の気体分離膜と同等の二酸化炭素の選択性を有しつつ、従来の気体分離膜よりも顕著に気体の透過性に優れる。特に、二酸化炭素を含む混合ガスからの二酸化炭素の分離操作における単位時間当たりの気体処理量が多いという効果を奏する。 The gas separation membrane of the present invention is superior in gas permeability to the conventional gas separation membrane while having the carbon dioxide selectivity equivalent to that of the conventional gas separation membrane. In particular, there is an effect that the gas throughput per unit time is high in the separation operation of carbon dioxide from the mixed gas containing carbon dioxide.
本発明の気体分離膜が含む、一般式(1) General formula (1) which the gas separation membrane of the present invention comprises
(式中、R1は単結合又はメチレン鎖であり、R2は水素原子又はメチル基であり、R3は2価の有機基である)
で表される繰り返し単位中に含まれる、含フッ素複素環構造(A)
(Wherein, R 1 is a single bond or a methylene chain, R 2 is a hydrogen atom or a methyl group, and R 3 is a divalent organic group)
A fluorine-containing heterocyclic structure (A) contained in the repeating unit represented by
が高分子化合物中に存在した場合、気体の通り道となる自由体積の割合を大きくすることで気体の拡散性を向上させる効果があるトリフルオロメチル基と、二酸化炭素との親和性において優れた塩基性窒素原子を共に含むことになる。この場合、前駆体ポリイミド(1A)のようにプロトン性酸性基であるHFIP基が存在するのと異なり、複素環構造中の窒素原子は塩基性を失わないことから、本発明の気体分離膜は、二酸化炭素に対する透過性が優れると推測された。 When there is present in the polymer compound, the base having excellent affinity for carbon dioxide and the trifluoromethyl group which has the effect of improving the gas diffusivity by increasing the proportion of the free volume which becomes the passage of the gas. Together with the reactive nitrogen atoms. In this case, unlike the presence of the HFIP group which is a protic acid group as in the precursor polyimide (1A), the nitrogen atom in the heterocyclic structure does not lose basicity, so the gas separation membrane of the present invention Permeability to carbon dioxide was estimated to be excellent.
本発明の気体分離膜に用いる一般式(1)で表される繰り返し単位を有する高分子化合物は、原料化合物としてHFIP基を有するジアミンとジカルボン酸誘導体を重合してHFIP基を有する前駆体ポリアミドを含む溶液に調製した後に加熱し含フッ素複素環構造を形成させることで製造される。 The polymer compound having a repeating unit represented by the general formula (1) used in the gas separation membrane of the present invention is a precursor polyamide having an HFIP group by polymerizing a diamine having an HFIP group and a dicarboxylic acid derivative as a raw material compound. The solution is prepared into a solution containing the compound and then heated to form a fluorine-containing heterocyclic structure.
本発明の気体分離膜が含む高分子化合物において、その高分子化合物が含む含フッ素複素環構造(A)の総個数に対してプロトン性酸性基であるHFIP基の個数が20%以下であり、好ましくは10%以下、特に好ましくは5%以下であり、HFIP基を含まないものが最も好ましい。しかしながら、本発明の気体分離膜が含む一般式(1)で表される繰り返し単位を有する高分子化合物の合成において、加熱することで前駆体ポリアミド(1A)を環化しHFIP基を有しない一般式(1)で表される繰り返し単位を有する高分子化合物を得る際の環化反応には、一部未環化の構造が残ることがあってもよい。 In the polymer compound contained in the gas separation membrane of the present invention, the number of HFIP groups which are protic acid groups is 20% or less of the total number of fluorine-containing heterocyclic structures (A) contained in the polymer compound, It is preferably at most 10%, particularly preferably at most 5%, and most preferably one containing no HFIP group. However, in the synthesis of the polymer compound having the repeating unit represented by the general formula (1) contained in the gas separation membrane of the present invention, the precursor polyamide (1A) is cyclized by heating and the general formula having no HFIP group In the cyclization reaction for obtaining the polymer compound having a repeating unit represented by (1), a partially uncyclized structure may remain.
尚、上記のプロトン性酸性基としては、HFIP基の他に、フェノール基、カルボキシル基なども例示することができる。
1.HFIP基を有するジアミン
本発明の気体分離膜に用いる高分子化合物(含フッ素複素環高分子化合物)を合成する際に用いられる単量体化合物であるHFIP基を有するジアミンは、以下の一般式(1B)で表される。
In addition to the HFIP group, examples of the above-mentioned protic acid group may include phenol group and carboxyl group.
1. Diamine having an HFIP group The diamine having an HFIP group, which is a monomer compound used when synthesizing the polymer compound (fluorine-containing heterocyclic polymer compound) used for the gas separation membrane of the present invention, has the following general formula ( It is represented by 1B).
式中、R1は単結合又はメチレン鎖であり、R2は水素原子又はメチル基である。 In the formula, R 1 is a single bond or a methylene chain, and R 2 is a hydrogen atom or a methyl group.
一般式(1B)で表されるジアミンとしては、例えば、以下の式(5)および式(6)で表されるジアミンを例示することができる。以下、式(5)で表されるジアミンをHFIP−MDA、式(6)で表されるジアミンをHFIP−mTBと呼ぶことがある。HFIP−MDAとHFIP−mTBは各々単独で用いてもよく、併用してもよい。 As a diamine represented by General formula (1B), the diamine represented by the following formula (5) and Formula (6) can be illustrated, for example. Hereinafter, the diamine represented by Formula (5) may be called HFIP-MDA, and the diamine represented by Formula (6) may be called HFIP-mTB. HFIP-MDA and HFIP-mTB may be used alone or in combination.
2.ジカルボン酸誘導体
本発明の気体分離膜に用いる一般式(1)で表される高分子化合物(含フッ素複素環高分子化合物)を合成するための原料化合物としてのジカルボン酸誘導体を以下の一般式(7)および一般式(8)に示す。
[一般式(7)で表されるジカルボン酸誘導体]
2. Dicarboxylic Acid Derivative A dicarboxylic acid derivative as a raw material compound for synthesizing the polymer compound (fluorine-containing heterocyclic polymer compound) represented by the general formula (1) used for the gas separation membrane of the present invention is represented by the following general formula ( 7) and the general formula (8).
[Dicarboxylic Acid Derivative Represented by General Formula (7)]
式中、R3は、2価の有機基である。好ましくは、脂肪族炭化水素基、脂環または芳香環を有する2価の有機基であり、構造中に窒素原子、酸素原子または硫黄原子を含んでもよく、水素原子の一部がフッ原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、アルキル基、フルオロアルキル基またはシアノ基で置換されていてもよい。Aは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、または炭素数6〜10の芳香族炭化水素基である。
[一般式(8)で表されるジカルボン酸誘導体]
In the formula, R 3 is a divalent organic group. Preferably, it is an aliphatic hydrocarbon group, a divalent organic group having an alicyclic or aromatic ring, may contain a nitrogen atom, an oxygen atom or a sulfur atom in the structure, and part of hydrogen atoms is a fluorine atom, chlorine It may be substituted by an atom, a bromine atom, an iodine atom, an alkyl group, a fluoroalkyl group or a cyano group. A is each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or an aromatic hydrocarbon group having 6 to 10 carbon atoms.
[Dicarboxylic Acid Derivative Represented by General Formula (8)]
式中、R4は2価の有機基である。好ましくは、脂肪族炭化水素基、脂環または芳香環を有する2価の有機基であり、構造中に窒素原子、酸素原子または硫黄原子を含んでもよく、水素原子の一部がフッ原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、アルキル基、フルオロアルキル基またはシアノ基で置換されていてもよい。Xは、フッ原子、塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子である。 In the formula, R 4 is a divalent organic group. Preferably, it is an aliphatic hydrocarbon group, a divalent organic group having an alicyclic or aromatic ring, may contain a nitrogen atom, an oxygen atom or a sulfur atom in the structure, and part of hydrogen atoms is a fluorine atom, chlorine It may be substituted by an atom, a bromine atom, an iodine atom, an alkyl group, a fluoroalkyl group or a cyano group. X is a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom.
本発明の気体分離膜に用いる一般式(1)で表される繰り返し単位を含む高分子化合物(含フッ素複素環高分子化合物)を合成するために一般式(7)または一般式(8)で表されるジカルボン酸誘導体を用いることができる。 In order to synthesize a polymer compound (fluorine-containing heterocyclic polymer compound) containing a repeating unit represented by the general formula (1) used in the gas separation membrane of the present invention, it can be represented by the general formula (7) or the general formula (8) The dicarboxylic acid derivatives represented can be used.
これらジカルボン酸誘導体を原料のジカルボン酸で具体的に示せば、脂肪族ジカルボン酸としてのシュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸またはセバシン酸、芳香族ジカルボン酸としてのフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、3,3'−ジカルボキシルジフェニルエーテル、3,4−ジカルボキシルジフェニルエーテル、4,4'−ジカルボキシルジフェニルエーテル、3,3'−ジカルボキシルジフェニルメタン、3,4−ジカルボキシルジフェニルメタン、4,4'−ジカルボキシルジフェニルメタン、3,3'−ジカルボキシルジフェニルジフルオロメタン、3,4−ジカルボキシルジフェニルジフルオロメタン、4,4'−ジカルボキシルジフェニルジフルオロメタン、3,3'−ジカルボキシルジフェニルスルホン、3,4−ジカルボキシルジフェニルスルホン、4,4'−ジカルボキシルジフェニルスルホン、3,3'−ジカルボキシルジフェニルスルフィド、3,4−ジカルボキシルジフェニルスルフィド、4,4'−ジカルボキシルジフェニルスルフィド、3,3'−ジカルボキシルジフェニルケトン、3,4−ジカルボキシルジフェニルケトン、4,4'−ジカルボキシルジフェニルケトン、3,3'−ジカルボキシルジフェニルメタン、3,4−ジカルボキシルジフェニルメタン、4,4'−ジカルボキシルジフェニルメタン、2,2−ビス(3−カルボキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3,4'−カルボキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−カルボキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3−カルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(3,4'−カルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(4−カルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、1,3−ビス(3−カルボキシフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(3−カルボキシフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−カルボキシフェノキシ)ベンゼン、3,3'−(1,4−フェニレンビス(1−メチルエチリデン))ビス安息香酸、3,4'−(1,4−フェニレンビス(1−メチルエチリデン))ビス安息香酸、4,4'−(1,4−フェニレンビス(1−メチルエチリデン))ビス安息香酸、2,2−ビス(4−(3−カルボキシフェノキシ)フェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(4−カルボキシフェノキシ)フェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(3−カルボキシフェノキシ)フェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(4−(4−カルボキシフェノキシ)フェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(4−(3−カルボキシフェノキシ)フェニル)スルフィド、2,2−ビス(4−(4−カルボキシフェノキシ)フェニル)スルフィド、2,2−ビス(4−(3−カルボキシフェノキシ)フェニル)スルホンまたは2,2−ビス(4−(4−カルボキシフェノキシ)フェニル)スルホン、パーフルオロノネニルオキシ基含有ジカルボン酸としての4−(パーフルオロノネニルオキシ)フタル酸、5−(パーフルオロノネニルオキシ)イソフタル酸、2−(パーフルオロノネニルオキシ)テレフタル酸または4−メトキシ−5−(パーフルオロノネニルオキシ)イソフタル酸、パーフルオロヘキセニルオキシ基含有ジカルボン酸としての4−(パーフルオロヘキセニルオキシ)フタル酸、5−(パーフルオロヘキセニルオキシ)イソフタル酸、2−(パーフルオロヘキセニルオキシ)テレフタル酸または4−メトキシ−5−(パーフルオロヘキセニルオキシ)イソフタル酸を例示することができる。これらのジカルボン酸誘導体は、単独で使用してもよく、2種以上併用してもよい。 If these dicarboxylic acid derivatives are specifically described with dicarboxylic acids as raw materials, oxalic acid as aliphatic dicarboxylic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid or sebacic acid, aroma Acid, isophthalic acid, terephthalic acid, 3,3'-dicarboxylic diphenyl ether, 3,4-dicarboxyl diphenyl ether, 4,4'-dicarboxylic diphenyl ether, 3,3'-dicarboxylic diphenylmethane, 3 4, 4-dicarboxyldiphenylmethane, 4,4'-dicarboxyldiphenylmethane, 3,3'-dicarboxyldiphenyldifluoromethane, 3,4-dicarboxyldiphenyldifluoromethane, 4,4'-dicarboxyldiphenyldifluoromethane, 3, 3 ' Dicarboxyl diphenyl sulfone, 3,4-dicarboxyl diphenyl sulfone, 4,4'-dicarboxyl diphenyl sulfone, 3,3'-dicarboxyl diphenyl sulfide, 3,4-dicarboxyl diphenyl sulfide, 4,4'-di Carboxyl diphenyl sulfide, 3,3'-dicarboxyl diphenyl ketone, 3,4-dicarboxyl diphenyl ketone, 4,4'-dicarboxyl diphenyl ketone, 3,3'-dicarboxyl diphenylmethane, 3,4-dicarboxyl diphenylmethane, 4,4'-Dicarboxyldiphenylmethane, 2,2-bis (3-carboxyphenyl) propane, 2,2-bis (3,4'-carboxyphenyl) propane, 2,2-bis (4-carboxyphenyl) propane , 2, 2-bis (3- Voxyphenyl) hexafluoropropane, 2,2-bis (3,4'-carboxyphenyl) hexafluoropropane, 2,2-bis (4-carboxyphenyl) hexafluoropropane, 1,3-bis (3-carboxyphenoxy) Benzene, 1,4-bis (3-carboxyphenoxy) benzene, 1,4-bis (4-carboxyphenoxy) benzene, 3,3 ′-(1,4-phenylenebis (1-methylethylidene)) bisbenzoic acid 3,4 ′-(1,4-phenylenebis (1-methylethylidene)) bisbenzoic acid, 4,4 ′-(1,4-phenylenebis (1-methylethylidene)) bisbenzoic acid, 2,2 -Bis (4- (3-carboxyphenoxy) phenyl) propane and 2,2-bis (4- (4-carboxyphenoxy) phenyl) prop 2,2-bis (4- (3-carboxyphenoxy) phenyl) hexafluoropropane, 2,2-bis (4- (4-carboxyphenoxy) phenyl) hexafluoropropane, 2,2-bis (4- ( 3-Carboxyphenoxy) phenyl) sulfide, 2,2-bis (4- (4-carboxyphenoxy) phenyl) sulfide, 2,2-bis (4- (3-carboxyphenoxy) phenyl) sulfone or 2,2-bis (4- (4-Carboxyphenoxy) phenyl) sulfone, 4- (perfluorononenyloxy) phthalic acid as a perfluorononenyloxy group-containing dicarboxylic acid, 5- (perfluorononenyloxy) isophthalic acid, 2- (perfluorononenyloxy) isophthalic acid (Perfluorononenyloxy) terephthalic acid or 4-methoxy-5- (perfluoronone) Nyloxy) isophthalic acid, 4- (perfluorohexenyloxy) phthalic acid as a perfluorohexenyloxy group-containing dicarboxylic acid, 5- (perfluorohexenyloxy) isophthalic acid, 2- (perfluorohexenyloxy) terephthalic acid or 4- (perfluorohexenyloxy) terephthalic acid Methoxy-5- (perfluorohexenyloxy) isophthalic acid can be exemplified. These dicarboxylic acid derivatives may be used alone or in combination of two or more.
ジアミンとの反応性から、酸ジクロライドが好ましく、入手の容易性からイソフタル酸ジクロリド、テフタル酸クロリド、4,4'−ビフェニルカルボニルクロリド、および4,4'−ジカルボキシルジフェニルエーテルが特に好ましい。
3.ポリアミド前駆体の合成
本発明の気体分離膜に用いる一般式(1)で表される繰り返し単位を有する高分子化合物(含フッ素複素環高分子化合物)は、前記式(1B)で表されるHFIP基を有するジアミンと、一般式(7)、(8)で表されるジカルボン酸誘導体を縮重合させて得られた前駆体ポリアミドを脱水環化することで合成できる。例えば、前記式(5)、(6)で表されるHFIP基を有するジアミンと、一般式(7)、(8)で表されるジカルボン酸誘導体を縮重合させて得られた前駆体ポリアミドを脱水環化することで合成できる。
Acid dichlorides are preferred in view of reactivity with diamines, and isophthalic acid dichloride, tephthalic acid chloride, 4,4'-biphenyl carbonyl chloride and 4,4'-dicarboxyl diphenyl ether are particularly preferred in view of easy availability.
3. Synthesis of Polyamide Precursor The polymer compound (fluorine-containing heterocyclic polymer compound) having a repeating unit represented by the general formula (1) used for the gas separation membrane of the present invention is an HFIP represented by the above-mentioned formula (1B) It can synthesize | combine by dehydrating-cyclizing the precursor polyamide obtained by condensation-polymerizing the diamine which has group and the dicarboxylic acid derivative represented by General formula (7), (8). For example, a precursor polyamide obtained by condensation polymerization of a diamine having an HFIP group represented by the above formulas (5) and (6) and a dicarboxylic acid derivative represented by the general formulas (7) and (8) It can be synthesized by dehydration cyclization.
気体分離膜を作製する際の有機溶剤溶解性、成形性、あるいは、気体分離膜として用いる際の強度、耐候性、および耐腐食性等を向上させるために、本発明の高分子化合物は、高分子化合物全量に対して、一般式(1)に属していない繰り返し単位を含んでもよいが、単位時間あたりの気体透過量を上げるという観点では、一般式(1)で表される繰り返し単位の含有率が90質量%以上となる範囲が好ましい。 The polymer compound of the present invention is high in order to improve the organic solvent solubility, moldability, strength when used as a gas separation membrane, weather resistance, corrosion resistance, etc. when producing a gas separation membrane. The total amount of molecular compounds may contain a repeating unit not belonging to the general formula (1), but from the viewpoint of increasing the gas permeation amount per unit time, the inclusion of the repeating unit represented by the general formula (1) It is preferable that the ratio be 90% by mass or more.
本発明の気体分離膜が含む高分子化合物に一般式(1)に属していない繰り返し単位を導入するために、一般式(1B)に属していないジアミン化合物(以下、他のジアミン化合物と呼ぶことがある)を併用してもよく、本発明の好ましい態様の一つである。使用量としては、使用するジアミン化合物の全量に対して10質量%未満である。他のジアミン化合物の割合が10質量%以上である場合は、二酸化炭素の透過性または選択性の著しい低下が生じる虞がある。実質的に一般式(1)で表される繰り返し単位のみからなる高分子化合物は、二酸化炭素の分離を好適に行うことができるため、必要な場合を除いては、他のジアミンを使用しないことも可能である。他のジアミン化合物としては、プロトン性酸性基を含まないものが好ましい。 In order to introduce a repeating unit not belonging to the general formula (1) into the polymer compound contained in the gas separation membrane of the present invention, a diamine compound not belonging to the general formula (1B) (hereinafter referred to as another diamine compound) There may be used in combination, which is one of the preferred embodiments of the present invention. The amount used is less than 10% by mass with respect to the total amount of the diamine compound used. If the proportion of the other diamine compound is 10% by mass or more, a significant decrease in carbon dioxide permeability or selectivity may occur. The polymer compound substantially consisting only of the repeating unit represented by the general formula (1) can preferably perform the separation of carbon dioxide, so other diamines should not be used unless necessary. Is also possible. As another diamine compound, what does not contain a protic acidic group is preferable.
併用できる他のジアミン化合物を具体的に例示すると、5−(トリフルオロメチル)−1,3−フェニレンジアミン、2−(トリフルオロメチル)−1,3−フェニレンジアミン、4−(トリフルオロメチル)−1,3−フェニレンジアミン、2−(トリフルオロメチル)−1,4−フェニレンジアミン、2,2'−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン、2,2'−ジフルオロ−4,4'−ジアミノジフェニル、2,2'−ジクロロ−4,4'−ジアミノジフェニル、2,2'−ジブロモ−4,4'−ジアミノジフェニル、2,4−ジアミノトルエン、2,5−ジアミノトルエン、2,4−ジメチル−1,3−フェニレンジアミン、2,5−ジメチル−1,3−フェニレンジアミン、2,3−ジメチル−1,4−フェニレンジアミン、2,5−ジメチル−1,4−フェニレンジアミン、2,6−ジメチル−1,4−フェニレンジアミン、2,3,5,6−テトラメチル−1,4−フェニレンジアミン、2,2'−ジメチルビフェニル−4,4'−ジアミン、2,2'−ジメトキシ−4,4'−ジアミノジフェニル、2,2'−ジエトキシ−4,4'−ジアミノジフェニル、4,4'−ジアミノジフェニルメタン、4,4'−ジアミノジフェニルエーテル、4,4'−ジアミノジフェニルスルホン、4,4'−ジアミノベンゾフェノン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4'−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス(4−(3−アミノフェノキシ)フェニル)スルホン、ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)スルホン、2,2−ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(4−(3−アミノフェノキシ)フェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(3−アミノフェノキシ)フェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(4−(4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(3−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(3−アミノ−4−メチルフェニル)ヘキサフルオロプロパン、または4,4'−ジアミノベンズアニリドを例示することができる。他のジアミン化合物は、単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。 Specific examples of other diamine compounds that can be used in combination include 5- (trifluoromethyl) -1,3-phenylenediamine, 2- (trifluoromethyl) -1,3-phenylenediamine, 4- (trifluoromethyl) 1,3-phenylenediamine, 2- (trifluoromethyl) -1,4-phenylenediamine, 2,2'-bis (trifluoromethyl) benzidine, 2,2'-difluoro-4,4'-diaminodiphenyl 2,2'-Dichloro-4,4'-diaminodiphenyl, 2,2'-dibromo-4,4'-diaminodiphenyl, 2,4-diaminotoluene, 2,5-diaminotoluene, 2,4-dimethyl 1,3-phenylenediamine, 2,5-dimethyl-1,3-phenylenediamine, 2,3-dimethyl-1,4-phenylenediamine, 2,5-dimer Chill-1,4-phenylenediamine, 2,6-dimethyl-1,4-phenylenediamine, 2,3,5,6-tetramethyl-1,4-phenylenediamine, 2,2'-dimethylbiphenyl-4, 4'-diamine, 2,2'-dimethoxy-4,4'-diaminodiphenyl, 2,2'-diethoxy-4,4'-diaminodiphenyl, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenyl ether 4,4'-diaminodiphenyl sulfone, 4,4'-diaminobenzophenone, 1,3-bis (3-aminophenoxy) benzene, 1,3-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,4-bis ( 4-aminophenoxy) benzene, 4,4′-bis (4-aminophenoxy) biphenyl, bis (4- (3-aminophenoxy) phenyl) sulfone, Bis (4- (4-aminophenoxy) phenyl) sulfone, 2,2-bis (4- (4-aminophenoxy) phenyl) propane, 2,2-bis (4- (4-aminophenoxy) phenyl) hexafluoro Propane, 2,2-bis (4- (3-aminophenoxy) phenyl) propane, 2,2-bis (4- (3-aminophenoxy) phenyl) hexafluoropropane, 2,2-bis (4- (4 (4 -Aminophenyl) hexafluoropropane, 2,2-bis (4-aminophenyl) hexafluoropropane, 2,2-bis (3-aminophenyl) hexafluoropropane, 2,2-bis (3-amino-4-) Hydroxyphenyl) hexafluoropropane, 2,2-bis (3-amino-4-methylphenyl) hexafluoropropane, or 4,4 ′ It can be exemplified diamino benzanilide. The other diamine compounds may be used alone or in combination of two or more.
好ましくは、高い気体透過性が期待できる含フッ素化合物である5−(トリフルオロメチル)−1,3−フェニレンジアミン、2−(トリフルオロメチル)−1,3−フェニレンジアミン、4−(トリフルオロメチル)−1,3−フェニレンジアミン、2−(トリフルオロメチル)−1,4−フェニレンジアミン、2,2'−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジンまたは2,2−ビス(4−(4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパンである。 Preferably, 5- (trifluoromethyl) -1,3-phenylenediamine, 2- (trifluoromethyl) -1,3-phenylenediamine, 4- (trifluoro), which is a fluorine-containing compound which can be expected to have high gas permeability. Methyl) -1,3-phenylenediamine, 2- (trifluoromethyl) -1,4-phenylenediamine, 2,2'-bis (trifluoromethyl) benzidine or 2,2-bis (4- (4-amino) Phenyl) hexafluoropropane.
前駆体ポリアミドを合成する際の重合反応について説明する。本発明の気体分離膜に使用する前駆体ポリアミドは、HFIP基を有するジアミンとジカルボン酸誘導体を必須とし、−100℃以上、100℃以下の温度で有機溶媒中、もしくは無溶媒で、当該芳香族ジアミンとジカルボン酸誘導体を混合し、縮合反応させることで合成することができる。 The polymerization reaction in synthesizing the precursor polyamide will be described. The precursor polyamide used for the gas separation membrane according to the present invention essentially comprises a diamine having a HFIP group and a dicarboxylic acid derivative, and the aromatic compound in an organic solvent or at no solvent at a temperature of −100 ° C. or more and 100 ° C. or less It can synthesize | combine by mixing and carrying out the condensation reaction of diamine and a dicarboxylic acid derivative.
本重合反応においては、窒素、アルゴン等の不活性ガス中、ジアミンとジカルボン酸誘導体をモル比で表して1対1で反応させることが望ましい。反応温度が−100℃未満であると反応が進行せず、反応温度が100℃より高いとジカルボン酸誘導体がジアミン誘導体のHFIP基のヒドロキシ部位と一部反応する場合がある。好ましくは、−90℃以上、0℃以下であり、芳香族ジアミンとジカルボン酸誘導体を混合した後、徐々に昇温させることが好ましい。 In the present polymerization reaction, it is desirable that the diamine and the dicarboxylic acid derivative be expressed in a molar ratio and be reacted 1: 1 in an inert gas such as nitrogen or argon. If the reaction temperature is lower than -100 ° C, the reaction does not proceed, and if the reaction temperature is higher than 100 ° C, the dicarboxylic acid derivative may partially react with the hydroxy moiety of the HFIP group of the diamine derivative. Preferably, the temperature is −90 ° C. or more and 0 ° C. or less, and after mixing the aromatic diamine and the dicarboxylic acid derivative, the temperature is preferably gradually raised.
前記重合反応に使用できる有機溶媒は、原料化合物であるHFIP基を有するジアミンとジカルボン酸誘導体が溶解すれば特に制限せず用いることができ、アミド系溶媒、エーテル系溶媒、芳香族系溶媒、ハロゲン系溶媒またはラクトン系溶媒用いることができる。具体的には、アミド系溶媒としては、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルホルムアミド、ヘキサメチルリン酸トリアミドまたはN−メチル−2−ピロリドン、エーテル系溶媒としては、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、ジフェニルエーテル、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキサンまたはトリオキサン、芳香族系溶媒としては、ベンゼン、アニソール、ニトロベンゼンまたはベンゾニトリル、ハロゲン系溶媒としては、クロロホルム、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタンまたは1,1,2,2−テトラクロロエタン、ラクトン系溶媒としては、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、ε−バレロラクトン、ε−バレロラクトン、γ−カプロラクトン、ε−カプロラクトン、またはα−メチル−γ−ブチロラクトンを例示することができる。 The organic solvent that can be used for the polymerization reaction can be used without particular limitation as long as the diamine having the HFIP group and the dicarboxylic acid derivative, which are raw material compounds, dissolves, and amide solvents, ether solvents, aromatic solvents, halogen System solvents or lactone solvents can be used. Specifically, as an amide solvent, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylformamide, hexamethylphosphoric acid triamide or N-methyl-2-pyrrolidone, and as an ether solvent, Diethyl ether, dipropyl ether, diisopropyl ether, dibutyl ether, cyclopentyl methyl ether, diphenyl ether, dimethoxyethane, diethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxane or trioxane, and aromatic solvents such as benzene, anisole, nitrobenzene or benzonitrile, halogen type As a solvent, chloroform, dichloromethane, 1,2-dichloroethane or 1,1,2,2-tetrachloroethane, as a lactone solvent, γ-butyrolactone, γ-bar Examples include lelolactone, ε-valerolactone, ε-valerolactone, γ-caprolactone, ε-caprolactone, or α-methyl-γ-butyrolactone.
好ましくは、原料となる当該芳香族ジアミンとジカルボン酸誘導体の溶解性の高いN,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドまたはN−メチル−2−ピロリドンである。
4.ポリアミド前駆体溶液の調製
上記合成法で得られる前駆体ポリアミド溶液は、気体分離膜の製造にそのまま用いることができる。また、前駆体ポリアミド溶液中に含まれる残存モノマー、低分子量体を除去する目的で、水またはアルコール等の貧溶媒中に、前駆体ポリアミド溶液を加え、前駆体ポリアミドを沈殿、単離精製した後、改めて有機溶媒に溶解させて調製してもよい。
Preferably, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide or N-methyl-2-pyrrolidone having high solubility of the aromatic diamine and the dicarboxylic acid derivative as raw materials are used.
4. Preparation of Polyamide Precursor Solution The precursor polyamide solution obtained by the above synthesis method can be used as it is for the production of a gas separation membrane. In addition, after the precursor polyamide solution is added to a poor solvent such as water or alcohol for the purpose of removing residual monomers and low molecular weight substances contained in the precursor polyamide solution, the precursor polyamide is precipitated and isolated and purified. Alternatively, it may be prepared by dissolving it in an organic solvent.
使用できる有機溶媒は、前駆体ポリアミドが溶解すればよく、アミド系溶媒、エーテル系溶媒、芳香族系溶媒、ハロゲン系溶媒またはラクトン系溶媒を用いることができる。具体的には、アミド系溶媒としては、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルホルムアミド、ヘキサメチルリン酸トリアミドまたはN−メチル−2−ピロリドン、エーテル系溶媒としては、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、ジフェニルエーテル、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、またはトリオキサン、芳香族性溶媒としては、ベンゼン、アニソール、ニトロベンゼン、またはベンゾニトリル、ハロゲン系溶媒としては、クロロホルム、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン、または1,1,2,2−テトラクロロエタン、ラクトン系溶媒としては、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、ε−バレロラクトン、ε−バレロラクトン、γ−カプロラクトン、ε−カプロラクトン、またはα−メチル−γ−ブチロラクトンを例示すことができる。これら溶媒から、選択して使用してもよく、2種類以上の混合溶媒であってもよい。
5.気体分離膜の製造方法
本発明の発明1〜13に記載の高分子化合物を含む気体分離膜は、前駆体ポリアミド溶液で成形した後、溶媒を蒸発させ、前駆体ポリアミド中のカルボニル基(−C(=O)−)と、HFIP基中の水酸基(−OH)を環化脱水反応させることで製造できる。気体分離膜は全体的に均一な膜構造、または、緻密層と孔質層とを有する非対称膜のいずれであってもよい。
As the organic solvent which can be used, an amide solvent, an ether solvent, an aromatic solvent, a halogen solvent or a lactone solvent can be used as long as the precursor polyamide is dissolved. Specifically, as an amide solvent, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylformamide, hexamethylphosphoric acid triamide or N-methyl-2-pyrrolidone, and as an ether solvent, Diethyl ether, dipropyl ether, diisopropyl ether, dibutyl ether, cyclopentyl methyl ether, diphenyl ether, dimethoxyethane, diethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxane, or trioxane, and as an aromatic solvent, benzene, anisole, nitrobenzene or benzonitrile, As a halogen-based solvent, chloroform, dichloromethane, 1,2-dichloroethane or 1,1,2,2-tetrachloroethane, as a lactone-based solvent, γ-butyrolactone .gamma.-valerolactone, .epsilon.-valerolactone, .epsilon.-valerolactone, .gamma.-caprolactone, it can show an example .epsilon.-caprolactone, or α- methyl -γ- butyrolactone. From these solvents, they may be selected and used, or two or more types of mixed solvents may be used.
5. Method for Producing Gas Separation Membrane The gas separation membrane containing the polymer compound according to the inventions 1 to 13 of the present invention is molded with a precursor polyamide solution, then the solvent is evaporated, and the carbonyl group (-C in the precursor polyamide) It can manufacture by cyclodehydration reaction of (= O)-) and the hydroxyl group (-OH) in HFIP group. The gas separation membrane may be either an entirely uniform membrane structure or an asymmetric membrane having a dense layer and a porous layer.
全体的に均質な構造の気体分離膜は、例えば、前述の前駆体ポリアミド溶液を、ガラス基板等の基材にスピンコーターまたはアプリケーター等を用いて湿式塗布した後、空気、窒素またはアルゴン等の乾燥気体中で加熱し、溶剤の蒸発、前記環化脱水反応を行った後、ガラス基材から剥離させることで得られる。気体分離膜として使用するには、膜厚5μm以上、1mm以下が好ましい。5μmより薄いと、製膜が困難な上、破れ易く、1mmより厚いと、気体が透過しにくい虞がある。さらに好ましくは、10μm以上、100μm以下である。 The gas separation membrane having a totally homogeneous structure may be prepared, for example, by wet-coating the above-described precursor polyamide solution onto a substrate such as a glass substrate using a spin coater or an applicator or the like, and then drying such as air, nitrogen or argon. After heating in a gas, evaporation of the solvent, and the cyclization dehydration reaction, it is obtained by peeling from the glass substrate. For use as a gas separation membrane, the film thickness is preferably 5 μm or more and 1 mm or less. If the thickness is less than 5 μm, film formation is difficult and the film is easily broken. If the thickness is more than 1 mm, gas may not be easily transmitted. More preferably, they are 10 micrometers or more and 100 micrometers or less.
前記環化反応を進行させる際の加熱温度は、100℃以上、400℃以下が好ましく、さらに好ましくは、150℃以上、350℃以下である。加熱温度が100℃より低いと溶媒の乾燥除去および前記環化脱水反応が十分に行えず、400℃より高いと膜割れ等の膜欠陥発生の原因となる。 The heating temperature at which the cyclization reaction proceeds is preferably 100 ° C. or more and 400 ° C. or less, and more preferably 150 ° C. or more and 350 ° C. or less. When the heating temperature is lower than 100 ° C., the drying removal of the solvent and the cyclization dehydration reaction can not be sufficiently performed, and when the heating temperature is higher than 400 ° C., film defects such as film breakage occur.
緻密層と多孔質層を有する非対称構造な膜としての気体分離膜を製膜する方法としては、前駆体ポリアミド溶液を圧力容器内で入れ吐出口から、前駆体ポリアミド溶液の溶媒と相溶するが前駆体ポリアミドは溶解しない貧溶媒を用いた凝固液を満たした浴内に吐出させて、展開した前駆体ポリアミド膜の表面近傍に存在する溶媒を空気中に蒸発させ、表面側に緻密層を形成した後、浴側は微細な多孔質層を形成させる方法がある。 As a method of forming a gas separation membrane as an asymmetric structural membrane having a dense layer and a porous layer, a precursor polyamide solution is put in a pressure vessel, and it is compatible with the solvent of the precursor polyamide solution from the discharge port. The precursor polyamide is discharged into a bath filled with a coagulating solution using a poor solvent which does not dissolve, and the solvent present near the surface of the developed precursor polyamide film is evaporated in the air to form a dense layer on the surface side After that, there is a method of forming a fine porous layer on the bath side.
このような非対称な膜を気体分離膜に使用すると、前記緻密層はガス種によって透過速度が異なり、混合ガスを分離する役割を果たす一方で、前記多孔質層は、膜形状を保持する為の支持体としての役割を果たすことが可能となる。 When such an asymmetric membrane is used for a gas separation membrane, the dense layer has different permeation rates depending on gas species, and plays a role of separating mixed gas, while the porous layer is for maintaining the membrane shape. It can serve as a support.
本発明の気体分離膜に使用する、含フッ素複素環構造を有する非対称な膜は、平坦な膜状、中空糸状のいずれの形状であってもよく、成形した後、加熱し前記環化反応を進行させることで製造できる。 The asymmetric membrane having a fluorine-containing heterocyclic structure, which is used for the gas separation membrane of the present invention, may be in the form of a flat membrane or a hollow fiber, and after forming, it is heated and the cyclization reaction is carried out It can be manufactured by advancing it.
前記非対称な膜中の緻密層の厚さは10nm以上、10μm以下であることが好ましい。10nmより薄いと製膜し難く実用的ではない。10μmより厚いと、ガスが透過しにくい。好ましくは30nm以上、1μm以下である。 The thickness of the dense layer in the asymmetric film is preferably 10 nm or more and 10 μm or less. If it is thinner than 10 nm, it is difficult to form a film and it is not practical. If it is thicker than 10 μm, gas can not easily permeate. Preferably it is 30 nm or more and 1 μm or less.
前記非対称な膜中の多孔質層の厚さは、平坦な膜では、5μm以上、2mm以下が好ましい。5μmより薄いと製膜し難く実用的ではない。2mmより厚いと、ガスが透過し難い。好ましくは10μm以上、500μm以下である。中空糸状にする場合は、外側を緻密層、内側を多孔質層とすることが好ましい。中空糸状では、内径が10μm以上、4mm以下、好ましくは20μm以上、1mm以下であり、外径は30μm以上、8mm以下、好ましくは50μm以上、1.5mm以下である。内径が10μm、外径が30μmより小さい中空糸状に製造し難い。内径が1mm、外径が8mmより大きい中空糸は気体分離膜として実用的でない。 The thickness of the porous layer in the asymmetric membrane is preferably 5 μm or more and 2 mm or less for a flat membrane. If it is thinner than 5 μm, it is difficult to form a film and it is not practical. If it is thicker than 2 mm, gas can not easily permeate. Preferably they are 10 micrometers or more and 500 micrometers or less. In the case of hollow fiber, it is preferable to use a dense layer on the outside and a porous layer on the inside. The hollow fiber has an inner diameter of 10 μm to 4 mm, preferably 20 μm to 1 mm, and an outer diameter of 30 μm to 8 mm, preferably 50 μm to 1.5 mm. It is difficult to produce a hollow fiber having an inner diameter of 10 μm and an outer diameter of less than 30 μm. Hollow fibers having an inner diameter of 1 mm and an outer diameter of greater than 8 mm are not practical as gas separation membranes.
非対称な膜を製造する際の前記凝固液としては、水、または水と有機溶剤の混合溶液である水系凝固液が好適に使用される。混合溶液は、その全質量に対して、30質量%以上、90質量%以下、好ましくは、40質量%以上、80質量%以下の水を含有することが好ましい。使用する有機溶剤は、アルコール系溶剤としてのメタノール、エタノールまたはイソプロパノール、ケトン系溶剤としてのアセトン、メチルエチルケトン、またはジエチルケトンを例示することができる。 Water or a water-based coagulating solution which is a mixed solution of water and an organic solvent is preferably used as the coagulating solution when producing an asymmetric membrane. The mixed solution preferably contains 30% by weight or more and 90% by weight or less, preferably 40% by weight or more and 80% by weight or less of water based on the total weight of the mixed solution. Examples of the organic solvent to be used include methanol, ethanol or isopropanol as an alcohol solvent, acetone, methyl ethyl ketone or diethyl ketone as a ketone solvent.
本発明の気体分離膜に用いる含フッ素複素環を有する高分子化合物の前駆体ポリアミド溶液は、極性基であるHFIP基を構造中に有することで、アミド系溶媒としてのN,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドまたはN−メチル−2−ピロリドン、ラクトン系溶媒としてのγ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトンに特に溶解し易く、所望の均一な膜厚を有する膜を作製することが容易である。また、前記水系凝固液を使用した非対称膜を作製することが容易である。 A precursor polyamide solution of a polymer compound having a fluorine-containing heterocyclic ring used for the gas separation membrane of the present invention has N, N-dimethylformamide as an amide-based solvent by having an HFIP group which is a polar group in the structure, It is particularly easy to dissolve in N, N-dimethylacetamide or N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone as a lactone solvent and γ-valerolactone, and it is easy to prepare a film having a desired uniform film thickness. is there. In addition, it is easy to produce an asymmetric membrane using the aqueous coagulating solution.
非対称構造の膜の作製にあたっては、吐出口から凝固浴までの距離を変更することで、また、中空糸状に吐出しする場合は、吐出口の内側に乾燥空気、水系凝固液等を共に吐出させることで、所望の緻密層、多孔質層を有する非対称な膜を形成でき、凝固浴の有機溶剤の種類を変更することで、所望の孔径、孔径分布、厚さを有する多孔質層を形成することができる。 When preparing a membrane with an asymmetric structure, change the distance from the discharge port to the coagulation bath, and when discharging in the form of hollow fibers, discharge dry air, water-based coagulation liquid, etc. together inside the discharge port. Thus, an asymmetric membrane having a desired dense layer and porous layer can be formed, and a porous layer having a desired pore size, pore size distribution, and thickness can be formed by changing the type of organic solvent in the coagulation bath. be able to.
凝固液に浸漬した膜は、加熱し乾燥および前期環化反応を進行させた後、気体分離膜に用いることができる。その際の加熱温度は、100℃以上、400℃以下が好ましく。さらに好ましくは、150℃以上、350℃以下である。加熱温度が100℃より低いと溶媒の乾燥および環化反応が十分に行えず、400℃より高いとガラス転移温度を超え、高分子膜の非対称構造が損なわれる虞がある。
6.気体分離膜の材料の組成
前記[発明1]の気体分離膜は、一般式(1)で表される繰り返し単位を有する高分子化合物を含む気体分離膜である。
The membrane immersed in the coagulating solution can be used as a gas separation membrane after being heated, and drying and advancing the cyclization reaction. The heating temperature at that time is preferably 100 ° C. or more and 400 ° C. or less. More preferably, the temperature is 150 ° C. or more and 350 ° C. or less. When the heating temperature is lower than 100 ° C., the drying and cyclization reaction of the solvent can not be sufficiently performed, and when the heating temperature is higher than 400 ° C., the glass transition temperature is exceeded and the asymmetric structure of the polymer film may be impaired.
6. Composition of Material of Gas Separation Membrane The gas separation membrane of the above [Invention 1] is a gas separation membrane containing a polymer compound having a repeating unit represented by the general formula (1).
[発明2]の気体分離膜が含む高分子化合物は、高分子化合物全量に対する一般式(1)で表される繰り返し単位の含有率が90質量%以上である高分子化合物である。 The polymer compound contained in the gas separation membrane of [Invention 2] is a polymer compound in which the content of the repeating unit represented by the general formula (1) is 90% by mass or more based on the total amount of the polymer compound.
[発明3]の気体分離膜が含む高分子化合物は、一般式(1)で表される繰り返し単位のみからなる高分子化合物である。 The high molecular compound which the gas separation membrane of [Invention 3] contains is a high molecular compound which consists only of the repeating unit represented by General formula (1).
高分子化合物全量に対する一般式(1)で表される繰り返し単位の含有が90質量%以上であることが好ましく、95質量%以上であることがさらに好ましく、好ましくは98質量%以上であり、なくてもよい。残部は、一般式(1B)に属していないジアミン化合物であり、好ましくはプロトン性酸性基を含まない「他のジアミン化合物」である。 The content of the repeating unit represented by the general formula (1) with respect to the total amount of the polymer compound is preferably 90% by mass or more, more preferably 95% by mass or more, and preferably 98% by mass or more May be The balance is a diamine compound which does not belong to the general formula (1B), and is preferably an “other diamine compound” which does not contain a protic acid group.
[発明4]の気体分離膜は、具体的には、以下の式(2A)で表される繰り返し単位を含む高分子化合物を含む、発明1〜3の気体分離膜である。 Specifically, the gas separation membrane of [Invention 4] is a gas separation membrane of Inventions 1 to 3 including a polymer compound containing a repeating unit represented by the following formula (2A).
前記[発明5]の気体分離膜は、具体的には、以下の式(3A)で表される繰り返し単位を有する高分子化合物を含む、発明1〜3の気体分離膜である。 Specifically, the gas separation membrane of [Invention 5] is the gas separation membrane of Inventions 1 to 3 including a polymer compound having a repeating unit represented by the following formula (3A).
前記[発明6]の気体分離膜は、具体的には、以下の式(4A)で表される繰り返し単位を有する高分子化合物を含む、発明1〜3の気体分離膜である。 Specifically, the gas separation membrane of [Invention 6] is the gas separation membrane of Inventions 1 to 3 including a polymer compound having a repeating unit represented by the following formula (4A).
前記[発明7]の気体分離膜は、具体的には、以下の式(5A)で表される繰り返し単位を有する高分子化合物を含む、発明1〜3の気体分離膜である。 Specifically, the gas separation membrane of [Invention 7] is the gas separation membrane of Inventions 1 to 3 including a polymer compound having a repeating unit represented by the following Formula (5A).
前記[発明8]の気体分離膜は、具体的には以下の式で表される繰り返し単位(6A)を有する高分子化合物を含む、発明1〜3の気体分離膜である。 The gas separation membrane of [Invention 8] is the gas separation membrane of Inventions 1 to 3 including the polymer compound having the repeating unit (6A) represented by the following formula.
前記[発明9]の気体分離膜は、具体的には以下の式(7A)で表される繰り返し単位を有する高分子化合物を含む、発明1〜3の気体分離膜である。 The gas separation membrane of the above [invention 9] is the gas separation membrane of the first to third aspects specifically including a polymer compound having a repeating unit represented by the following formula (7A).
前記[発明10]の気体分離膜は、具体的には以下の式(8A)で表される繰り返し単位を有する高分子化合物を含む、発明1〜3の気体分離膜である。 The gas separation membrane of [Invention 10] is the gas separation membrane of Inventions 1 to 3 specifically including a polymer compound having a repeating unit represented by the following formula (8A).
前記[発明11]の気体分離膜は、具体的には以下の式(9A)で表される繰り返し単位を有する高分子化合物を含む、発明1〜3の気体分離膜である。 The gas separation membrane of the [invention 11] is the gas separation membrane of the first to third aspects, which specifically includes a polymer compound having a repeating unit represented by the following formula (9A).
本発明の気体分離膜が含む高分子化合物の重合度は、前駆体ポリアミドの重量平均分子量で表すと、30000以上、500000以下が好ましい。重合度が30000より低いと強靭な膜ができず、500000より高いと得られる膜が溶液に溶け難く、ポリアミド前駆体溶液が殆どできないか、またはポリアミド前駆体溶液ができたとしても粘調な膜となり、製膜し難い等の不具合が生じる。
7.気体分離方法
本発明の気体分離膜は、混合ガスからのガス分離回収用、ガス分離精製用として用いることができる。混合ガスは、例えば、水素、ヘリウム、一酸化炭素、二酸化炭素、硫化水素、酸素、窒素、アンモニア、硫黄酸化物、窒素酸化物、炭化水素としてのメタン、エタンもしくはプロパン、不飽和炭化水素としてのプロピレン、またはパーフルオロ化合物であるテトラフルオロエタン等を含有する混合気体を例示することができる。本発明の気体分離膜は、これらの混合ガスから特定の気体を効率よく分離し得る気体分離膜として使用とすることができ、特に二酸化炭素と炭化水素、例えば二酸化炭素とメタンを含む混合ガスから二酸化炭素を選択分離するために用いることができる。
The degree of polymerization of the polymer compound contained in the gas separation membrane of the present invention is preferably 30,000 or more and 500,000 or less in terms of the weight average molecular weight of the precursor polyamide. If the degree of polymerization is less than 30,000, a tough membrane can not be formed, and if it is more than 500,000, the obtained membrane is difficult to dissolve in the solution, and a polyamide precursor solution can hardly be produced, or a viscous membrane even if a polyamide precursor solution is produced. As a result, it is difficult to form a film.
7. Gas Separation Method The gas separation membrane of the present invention can be used for gas separation and recovery from a mixed gas, and for gas separation and purification. The mixed gas is, for example, hydrogen, helium, carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen sulfide, oxygen, nitrogen, ammonia, sulfur oxides, nitrogen oxides, methane as a hydrocarbon, ethane or propane, as an unsaturated hydrocarbon. A mixed gas containing propylene or tetrafluoroethane which is a perfluoro compound can be exemplified. The gas separation membrane of the present invention can be used as a gas separation membrane capable of efficiently separating a specific gas from these mixed gases, and in particular from a mixed gas containing carbon dioxide and a hydrocarbon such as carbon dioxide and methane. It can be used to selectively separate carbon dioxide.
気体分離膜に二酸化炭素を透過させる際の圧力は、0.12MPa以上、10MPa以下であることが好ましく、さらに好ましくは0.15MPa以上、7MPa以下である。また、気体分離膜に二酸化炭素を透過させる際の温度は、−30℃以上、90℃以下であることが好ましく、さらに好ましくは15℃以上、70℃以下である。 The pressure for permeating carbon dioxide to the gas separation membrane is preferably 0.12 MPa or more and 10 MPa or less, and more preferably 0.15 MPa or more and 7 MPa or less. Further, the temperature at the time of permeating carbon dioxide to the gas separation membrane is preferably -30 ° C or more and 90 ° C or less, and more preferably 15 ° C or more and 70 ° C or less.
以下に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
実施例1
[前駆体ポリアミド(1)溶液の調製および高分子化合物(1)の膜の製膜]
窒素導入管を備えた内容積300mLの三口フラスコに、以下の反応式に示すHFIP基を含むジアミンとしてのHFIP−MDA、7.5g(14.1mmol)、溶媒としてのジメチルアセトアミド(以下、DMAcと呼ぶことがある)42gを加え、窒素雰囲気下、温度−78℃で20分間攪拌した。イソフタル酸クロリド、2.86g(14.1mmol)をDMAc、8gに溶解させて加え、低温恒温反応槽を用いて温度−78℃で10分間攪拌した後、フラスコ底部を氷浴につけて3時間攪拌し、次いで室温で2時間攪拌し、前駆体となるポリアミド(1)を含む溶液を調製した。ゲル浸透クロマトグラフィー(以下、GPCと呼ぶことがある)装置(東ソー株式会社製、機種名HLC−8320GPC、カラム名:TSKgel SuperHZM−H、溶媒:テトラヒドロフラン(以下、THFと呼ぶことがある))で前駆体ポリアミド(1)の分子量を測定したところ、前駆体ポリアミド(1)の分子量は、重量平均分子量(Mw)=156000、重量平均分子量/数平均分子量(Mw/Mn)=1.87であった。
EXAMPLES The present invention will be more specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
Example 1
[Preparation of precursor polyamide (1) solution and film formation of film of polymer compound (1)]
In a three-necked flask with an internal volume of 300 mL equipped with a nitrogen introduction tube, HFIP-MDA as a diamine containing HFIP group shown in the following reaction formula, 7.5 g (14.1 mmol), dimethylacetamide as a solvent (hereinafter DMAc and 42 g was added and stirred for 20 minutes at a temperature of −78 ° C. under a nitrogen atmosphere. Isophthalic acid chloride, 2.86 g (14.1 mmol) is dissolved in 8 g of DMAc, added, and stirred for 10 minutes at a temperature of −78 ° C. using a low temperature constant temperature reaction tank, then the bottom of the flask is put in an ice bath and stirred for 3 hours Then, it was stirred at room temperature for 2 hours to prepare a solution containing polyamide (1) as a precursor. Gel permeation chromatography (hereinafter sometimes referred to as GPC) apparatus (manufactured by Tosoh Corporation, model name HLC-8320GPC, column name: TSKgel Super HZM-H, solvent: tetrahydrofuran (hereinafter sometimes referred to as THF)) The molecular weight of the precursor polyamide (1) was measured, and the molecular weight of the precursor polyamide (1) was weight average molecular weight (Mw) = 156000 and weight average molecular weight / number average molecular weight (Mw / Mn) = 1.87. The
得られた前駆体ポリアミド(1)の溶液を加圧濾過した後、ガラス基板上に展開し、スピンコーターにて10秒で回転速度300rpmに達した後、回転数300rpmで10秒間保持し、ガラス基板上に均一な厚さとなるように塗布した。窒素雰囲気下、温度300℃で1時間加熱し環化反応させた後に冷却し、ガラス基板から膜を剥がし、高分子化合物(1)の膜を得た。株式会社ニコン製デジタル測長機、機種名:DIGIMICRO MH−15で高分子化合物(1)の膜の膜厚を測定したところ29μmであった。 The solution of the obtained precursor polyamide (1) is subjected to pressure filtration, then developed on a glass substrate, and after reaching a rotational speed of 300 rpm in 10 seconds with a spin coater, held at a rotational speed of 300 rpm for 10 seconds It applied so that it might become uniform thickness on a substrate. After heating for cyclization reaction at a temperature of 300 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere, the film was cooled, and the film was peeled from the glass substrate to obtain a film of a polymer compound (1). It was 29 micrometers when the film thickness of the film | membrane of a high molecular compound (1) was measured with Nikon Corporation make digital length measuring machine, model name: DIGIMICRO MH-15.
本発明の気体分離膜が含む高分子化合物(1)の反応経路を以下の反応式に示す。 The reaction pathway of the polymer compound (1) contained in the gas separation membrane of the present invention is shown in the following reaction formula.
実施例2
[前駆体ポリアミド(2)溶液の調製および高分子化合物(2)の製膜]
窒素導入管を備えた内容積300mLの三口フラスコに、以下の反応式に示すHFIP基を含むジアミンとしてのHFIP−MDA、7.5g(14.1mmol)、溶媒としてのDMAc、42gを加え、窒素雰囲気下、低温恒温反応槽を用いて温度−78℃で20分間攪拌した。テレフタル酸クロリド、2.86g(14.1mmol)をDMAc、8gに溶解させて加え、温度−78℃で10分間攪拌した後、フラスコ底部を氷浴に漬けて3時間撹拌し、次いで室温で2時間攪拌し、前駆体となるポリアミド(2)を含む溶液を調製した。前述のGPC装置で前駆体ポリアミド(2)の分子量を測定したところ、前駆体ポリアミド(2)の分子量はMw=85700、Mw/Mn=1.68であった。
Example 2
[Preparation of precursor polyamide (2) solution and film formation of polymer compound (2)]
To a three-necked flask with an internal volume of 300 mL equipped with a nitrogen introduction tube, add 7.5 g (14.1 mmol) of HFIP-MDA as a diamine containing an HFIP group shown in the following reaction formula, 42 g of DMAc as a solvent, Under an atmosphere, the mixture was stirred at a temperature of −78 ° C. for 20 minutes using a low temperature constant temperature reaction tank. Dissolve terephthalic acid chloride, 2.86 g (14.1 mmol) in 8 g of DMAc, and stir for 10 minutes at a temperature of -78 ° C, then immerse the bottom of the flask in an ice bath and stir for 3 hours, then at room temperature 2 The mixture was stirred for a period of time to prepare a solution containing polyamide (2) as a precursor. When the molecular weight of precursor polyamide (2) was measured with the above-mentioned GPC apparatus, the molecular weight of precursor polyamide (2) was Mw = 85700 and Mw / Mn = 1.68.
得られた前駆体ポリアミド(2)の溶液を加圧濾過した後、ガラス基板上に展開し、スピンコーターにて10秒で回転数300rpmに達した後、回転数300rpmで10秒間保持し、ガラス基板上に均一な厚さとなるように塗布した。窒素雰囲気下、温度300℃で1時間加熱し環化反応させた後に冷却し、ガラス基板から膜を剥がし、高分子化合物(2)の膜を得た。前述の測長機で高分子化合物(2)の膜の膜厚を測定したところ20μmであった。 The solution of the obtained precursor polyamide (2) is subjected to pressure filtration, then developed on a glass substrate, and after reaching a rotational speed of 300 rpm in 10 seconds with a spin coater, held for 10 seconds at a rotational speed of 300 rpm It applied so that it might become uniform thickness on a substrate. After heating for cyclization reaction at a temperature of 300 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere, the film was cooled, and the film was peeled from the glass substrate to obtain a film of a polymer compound (2). It was 20 micrometers when the film thickness of the film | membrane of a high molecular compound (2) was measured with the above-mentioned length measuring machine.
以上の操作における、高分子化合物(2)の合成経路を以下の反応式に示す。 The synthetic route of the polymer compound (2) in the above operation is shown in the following reaction formula.
実施例3
[前駆体ポリアミド(3)溶液の調製および高分子化合物(3)の膜の製膜]
窒素導入管を備えた内容積300mLの三口フラスコに、以下の反応式に示すHFIP基を含むジアミンとしてのHFIP−MDA、7.5g(14.1mmol)、溶媒としてのDMAc、42gを加え、窒素雰囲気下、低温恒温反応槽を用いて温度−78℃で20分間攪拌した。4,4'−ビフェニルカルボニルクロリド、3.94g(14.1mmol)をDMAc、8gに溶解させて加え、温度−78℃で10分間攪拌した後、フラスコ底部を氷浴に漬けて3時間撹拌し,次いで室温で2時間攪拌し、前駆体となるポリアミド(3)を含む溶液を調製した。前述のGPC装置で前駆体ポリアミド(3)の分子量の測定したところ、前駆体ポリアミド(3)の分子量はMw=62400、Mw/Mn=1.67であった。
Example 3
[Preparation of precursor polyamide (3) solution and film formation of polymer compound (3)]
To a three-necked flask with an internal volume of 300 mL equipped with a nitrogen introduction tube, add 7.5 g (14.1 mmol) of HFIP-MDA as a diamine containing an HFIP group shown in the following reaction formula, 42 g of DMAc as a solvent, Under an atmosphere, the mixture was stirred at a temperature of −78 ° C. for 20 minutes using a low temperature constant temperature reaction tank. Dissolve and add 4,4'-biphenyl carbonyl chloride, 3.94 g (14.1 mmol) in 8 g of DMAc and stir at a temperature of -78 ° C for 10 minutes, then immerse the bottom of the flask in an ice bath and stir for 3 hours Then, the mixture was stirred at room temperature for 2 hours to prepare a solution containing polyamide (3) as a precursor. When the molecular weight of the precursor polyamide (3) was measured by the above-mentioned GPC apparatus, the molecular weight of the precursor polyamide (3) was Mw = 62,400 and Mw / Mn = 1.67.
得られた前駆体ポリアミド(3)の溶液を加圧濾過した後、ガラス基板上に展開し、スピンコーターにて10秒で回転数300rpmに達した後、回転数300rpmで10秒間保持し、ガラス基板上に均一な厚さとなるように塗布した。窒素雰囲気下、温度300℃で1時間、加熱し環化反応させた後に冷却し、ガラス基板から膜を剥がし、高分子化合物(3)の膜を得た。前述の側長機で高分子化合物(3)の膜の膜厚を測定したところ18μmであった。 The solution of the obtained precursor polyamide (3) is subjected to pressure filtration, then developed on a glass substrate, and after reaching a rotational speed of 300 rpm in 10 seconds with a spin coater, held at a rotational speed of 300 rpm for 10 seconds It applied so that it might become uniform thickness on a substrate. After heating for cyclization reaction at a temperature of 300 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere and cooling, the film was peeled from the glass substrate to obtain a film of a polymer compound (3). It was 18 micrometers when the film thickness of the film of a high molecular compound (3) was measured with the above-mentioned side machine.
以上の操作における、高分子化合物(3)の合成経路を以下の反応式に示す。 The synthetic route of the polymer compound (3) in the above operation is shown in the following reaction formula.
実施例4
[前駆体ポリアミド(4)溶液の調製および高分子化合物(4)の膜の製膜]
窒素導入管を備えた内容積300mLの三口フラスコに、以下の反応式に示すHFIP基を含むジアミンとしてのHFIP−mTB、21.8g(40.0mmol)、溶媒としてのジメチルアセトアミド(以下、DMAcと呼ぶことがある)60gを加え、窒素雰囲気下、温度−78℃で20分間攪拌した。4,4'−オキシビス(ベンゾイルクロリド)(以下、OBBCと表す場合がある)、11.8g(40.0mmol)をDMAc、70gに溶解させて加え、低温恒温反応槽を用いて温度−78℃で10分間攪拌した後、フラスコ底部を氷浴につけて3時間攪拌し、次いで室温で2時間攪拌し、前駆体となるポリアミド(4)を含む溶液を調製した。ゲル浸透クロマトグラフィー(以下、GPCと呼ぶことがある)装置(東ソー株式会社製、機種名HLC−8320GPC、カラム名:TSKgel SuperHZM−H、溶媒:テトラヒドロフラン(以下、THFと呼ぶことがある))で前駆体ポリアミド(4)の分子量を測定したところ、前駆体ポリアミド(4)の分子量は、重量平均分子量(Mw)=227700、重量平均分子量/数平均分子量(Mw/Mn)=1.83であった。
Example 4
[Preparation of precursor polyamide (4) solution and film formation of polymer compound (4)]
In a three-necked flask with an internal volume of 300 mL equipped with a nitrogen introduction tube, HFIP-mTB as a diamine containing an HFIP group shown in the following reaction formula, 21.8 g (40.0 mmol), dimethylacetamide as a solvent (hereinafter DMAc and 60 g was added and stirred at a temperature of −78 ° C. for 20 minutes under a nitrogen atmosphere. Dissolve 11.8 g (40.0 mmol) of 4,4'-oxybis (benzoyl chloride) (hereinafter sometimes referred to as OBBC) in 70 g of DMAc and add, and use a low-temperature constant temperature reaction tank to obtain a temperature of -78 ° C. After stirring for 10 minutes, the bottom of the flask was placed in an ice bath and stirred for 3 hours, and then stirred at room temperature for 2 hours to prepare a solution containing polyamide (4) as a precursor. Gel permeation chromatography (hereinafter sometimes referred to as GPC) apparatus (manufactured by Tosoh Corporation, model name HLC-8320GPC, column name: TSKgel Super HZM-H, solvent: tetrahydrofuran (hereinafter sometimes referred to as THF)) The molecular weight of the precursor polyamide (4) was measured, and the molecular weight of the precursor polyamide (4) was weight average molecular weight (Mw) = 227700, and weight average molecular weight / number average molecular weight (Mw / Mn) = 1.83. The
得られた前駆体ポリアミド(4)の溶液を加圧濾過した後、ガラス基板上に展開し、スピンコーターにて10秒で回転速度500rpmに達した後、回転数500rpmで10秒間保持し、ガラス基板上に均一な厚さとなるように塗布した。窒素雰囲気下、温度250℃で1時間加熱し環化反応させた後に冷却し、ガラス基板から膜を剥がし、高分子化合物(4)の膜を得た。前述の測長機で高分子化合物(4)の膜の膜厚を測定したところ45μmであった。 The solution of the obtained precursor polyamide (4) is subjected to pressure filtration, then developed on a glass substrate, and after reaching a rotational speed of 500 rpm in 10 seconds with a spin coater, held at a rotational speed of 500 rpm for 10 seconds It applied so that it might become uniform thickness on a substrate. After heating for cyclization reaction at a temperature of 250 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere, the film was cooled and the film was peeled from the glass substrate to obtain a film of a polymer compound (4). It was 45 micrometers when the film thickness of the film | membrane of a high molecular compound (4) was measured with the above-mentioned length measuring machine.
本発明の気体分離膜が含む高分子化合物(4)の反応経路を以下の反応式に示す。 The reaction pathway of the polymer compound (4) contained in the gas separation membrane of the present invention is shown in the following reaction formula.
実施例5
[前駆体ポリアミド(5)溶液の調製および高分子化合物(5)の膜の製膜]
窒素導入管を備えた内容積300mL三口フラスコに、以下の反応式に示すHFIP基を含むジアミンとしてのHFIP−mTB、7.5g(13.8mmol)、溶媒としてのDMAc、42gを加え、窒素雰囲気下、低温恒温反応槽を用いて温度−78℃で20分間攪拌した。イソフタル酸クロリド、2.80g(13.8mmol)をDMAc、8gに溶解させて加え、温度−78℃で10分間攪拌した後、フラスコ底部を氷浴に漬けて3時間撹拌し、次いで室温で2時間攪拌し、前駆体となるポリアミド(5)を含む溶液を調製した。前述のGPC装置で前駆体ポリアミド(4)の分子量を測定したところ、前駆体ポリアミド(5)の分子量はMw=43100、Mw/Mn=1.69であった。
Example 5
[Preparation of precursor polyamide (5) solution and film formation of polymer compound (5)]
To a 300 mL three-necked flask equipped with a nitrogen introduction tube, add 7.5 g (13.8 mmol) of HFIP-mTB as a diamine containing an HFIP group shown in the following reaction formula, 42 g of DMAc as a solvent, and nitrogen atmosphere Below, it stirred for 20 minutes at the temperature of -78 degreeC using a low temperature isothermal reaction tank. Isophthalic acid chloride, 2.80 g (13.8 mmol) is dissolved in 8 g of DMAc and added, and stirred at a temperature of −78 ° C. for 10 minutes, then the bottom of the flask is immersed in an ice bath and stirred for 3 hours; The mixture was stirred for a period of time to prepare a solution containing polyamide (5) as a precursor. When the molecular weight of precursor polyamide (4) was measured with the above-mentioned GPC apparatus, the molecular weight of precursor polyamide (5) was Mw = 43100 and Mw / Mn = 1.69.
得られた前駆体ポリアミド(5)の溶液を加圧濾過した後、ガラス基板上に展開し、スピンコーターにて10秒で回転数300rpmに達した後、回転数300rpmで10秒間保持し、ガラス基板上に均一な厚さの膜となるように塗布した。窒素雰囲気下、温度300℃で1時間加熱して環化反応させた後に冷却し、ガラス基板から膜を剥がすことで、高分子化合物(5)の膜を得た。前述の測長機で高分子化合物(5)の膜の膜厚を測定したところ13μmであった。 The solution of the obtained precursor polyamide (5) is subjected to pressure filtration, then developed on a glass substrate, and after reaching a rotation number of 300 rpm in 10 seconds with a spin coater, held for 10 seconds at a rotation number of 300 rpm It applied so that it might become a film of uniform thickness on a substrate. Under a nitrogen atmosphere, the mixture was heated at a temperature of 300 ° C. for 1 hour to cause cyclization reaction, followed by cooling, and the film was peeled from the glass substrate to obtain a film of a polymer compound (5). It was 13 micrometers when the film thickness of the film of a high molecular compound (5) was measured with the above-mentioned length measuring machine.
以上の操作における、高分子化合物(5)の合成経路の以下の反応式に示す。 It shows in the following reaction formula of the synthetic pathway of a high molecular compound (5) in the above operation.
実施例6
[前駆体ポリアミド(6)溶液の調製および高分子化合物(6)の膜の製膜]
窒素導入管を備えた内容積300mLの三口フラスコに、以下の反応式に示すHFIP基を含むジアミンとしてのHFIP−mTB、7.5g(13.8mmol)、溶媒としてのDMAc、42gを加え、窒素雰囲気下、温度−78℃で20分間攪拌した。イソフタル酸クロリド、1.40g(6.9mmol)およびテレフタル酸クロリド、1.40g(6.9mmol)を、DMAc、8gに溶解させて加え、低温恒温反応槽を用いて温度−78℃で10分間攪拌した後、フラスコ底部を氷浴に漬けて3時間撹拌し、次いで室温で2時間攪拌し、前駆体となる前駆体ポリアミド(6)を含む溶液を調製した。前述のGPC装置で前駆体ポリアミド(6)の分子量を測定したところ、ポリアミド(6)の分子量はMw=79800,Mw/Mn=1.76であった。
Example 6
[Preparation of precursor polyamide (6) solution and film formation of polymer compound (6)]
To a three-necked flask with an internal volume of 300 mL equipped with a nitrogen introducing tube, add 7.5 g (13.8 mmol) of HFIP-mTB as a diamine containing an HFIP group shown in the following reaction formula, 42 g of DMAc as a solvent, The mixture was stirred at a temperature of −78 ° C. for 20 minutes under an atmosphere. Isophthalic acid chloride, 1.40 g (6.9 mmol) and terephthalic acid chloride, 1.40 g (6.9 mmol) are dissolved in 8 g of DMAc and added, and the temperature is kept at −78 ° C. for 10 minutes using a low temperature thermostatic reaction tank. After stirring, the bottom of the flask was immersed in an ice bath and stirred for 3 hours, and then stirred at room temperature for 2 hours to prepare a solution containing a precursor polyamide (6) as a precursor. The molecular weight of the precursor polyamide (6) was measured by the above-mentioned GPC apparatus, and the molecular weight of the polyamide (6) was Mw = 79800 and Mw / Mn = 1.76.
得られた前駆体ポリアミド(6)の溶液を加圧濾過した後、ガラス基板上に展開し、スピンコーターにて10秒で回転数300rpmに達した後、回転数300rpmで10秒間保持し、ガラス基板上に均一な厚さとなるように塗布した。窒素雰囲気下、温度300℃で1時間加熱し環化反応させた後で冷却し、ガラス基板から膜を剥がし、高分子化合物(6)の膜を得た。前述の側長機で高分子化合物(6)の膜の膜厚を測定したところ28μmであった。 The solution of the obtained precursor polyamide (6) is subjected to pressure filtration, then developed on a glass substrate, and after reaching a rotation number of 300 rpm in 10 seconds with a spin coater, held at a rotation number of 300 rpm for 10 seconds It applied so that it might become uniform thickness on a substrate. After heating for cyclization reaction at a temperature of 300 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere, the film was cooled and the film was peeled from the glass substrate to obtain a film of a polymer compound (6). It was 28 micrometers when the film thickness of the film of a high molecular compound (6) was measured with the above-mentioned side machine.
以上の操作における、高分子化合物(6)の合成経路を以下の反応式に示す。 The synthesis route of the polymer compound (6) in the above operation is shown in the following reaction formula.
実施例7
[前駆体ポリアミド(7)溶液の調製および高分子化合物(7)の膜の製膜]
窒素導入管を備えた内容積300mLの三口フラスコに、以下の反応式に示すHFIP基を含むジアミンとしてのHFIP−mTB、7.5g(13.8mmol)、溶媒としてのDMAc、42gを加え、窒素雰囲気下、温度−78℃で20分間攪拌した。イソフタル酸クロリド、1.40g(6.9mmol)および4,4'−ビフェニルカルボニルクロリド、1.93g(6.9mmol)を、DMAc、8gに溶解させて加え、温度−78℃で10分間攪拌した後、フラスコ底部を氷浴に漬けて3時間撹拌し、次いで室温で2時間攪拌し、前駆体となる前駆体ポリアミド(7)を含む溶液を調製した。前述のGPC装置で前駆体ポリアミド(7)の分子量を測定したところ、Mw=57300、Mw/Mn=1.87であった。
Example 7
[Preparation of precursor polyamide (7) solution and formation of film of polymer compound (7)]
To a three-necked flask with an internal volume of 300 mL equipped with a nitrogen introducing tube, add 7.5 g (13.8 mmol) of HFIP-mTB as a diamine containing an HFIP group shown in the following reaction formula, 42 g of DMAc as a solvent, The mixture was stirred at a temperature of −78 ° C. for 20 minutes under an atmosphere. Isophthalic acid chloride, 1.40 g (6.9 mmol) and 4,4'-biphenyl carbonyl chloride, 1.93 g (6.9 mmol) were dissolved in 8 g of DMAc and added, and stirred at a temperature of -78 ° C for 10 minutes Thereafter, the bottom of the flask was immersed in an ice bath and stirred for 3 hours, and then stirred at room temperature for 2 hours to prepare a solution containing a precursor polyamide (7) as a precursor. When the molecular weight of precursor polyamide (7) was measured with the above-mentioned GPC apparatus, it was Mw = 57300 and Mw / Mn = 1.87.
得られた前駆体ポリアミド(7)の溶液を加圧濾過した後、ガラス基板に展開し、スピンコーターにて10秒で回転速度300rpmに達した後、回転数300rpmで10秒間保持し、ガラス基板上に均一な厚さの膜となるように塗布した。窒素雰囲気下、温度300℃で1時間加熱し環化反応させた後で冷却し、ガラス基板から膜を剥がし、高分子化合物(7)の膜を得た。前述の測長機で高分子化合物膜(7)の膜厚を測定したところ、膜厚は21μmであった。 The solution of the obtained precursor polyamide (7) is subjected to pressure filtration, then developed on a glass substrate, and after reaching a rotational speed of 300 rpm in 10 seconds with a spin coater, held at a rotational speed of 300 rpm for 10 seconds, It applied so that it might become a film of uniform thickness on top. After heating for cyclization reaction at a temperature of 300 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere, the film was cooled and the film was peeled from the glass substrate to obtain a film of a polymer compound (7). When the film thickness of the polymer compound film (7) was measured by the above-mentioned length measuring machine, the film thickness was 21 μm.
以上の操作における、高分子化合物(7)の合成経路を以下の反応式に示す。 The synthesis route of the polymer compound (7) in the above operation is shown in the following reaction formula.
実施例8
[前駆体ポリアミド(8)溶液の調製および高分子化合物(8)の膜の製膜]
窒素導入管を備えた内容積300mLの三口フラスコに、以下の反応式に示すHFIP基を含むジアミンとしてのHFIP−mTB、21.8g(40.0mmol)、溶媒としてのジメチルアセトアミド(以下、DMAcと呼ぶことがある)60gを加え、窒素雰囲気下、温度−78℃で20分間攪拌した。OBBC、11.8g(40.0mmol)をDMAc、70gに溶解させて加え、低温恒温反応槽を用いて温度−78℃で10分間攪拌した後、フラスコ底部を氷浴につけて3時間攪拌し、次いで室温で2時間攪拌し、前駆体となるポリアミド(8)を含む溶液を調製した。ゲル浸透クロマトグラフィー(以下、GPCと呼ぶことがある)装置(東ソー株式会社製、機種名HLC−8320GPC、カラム名:TSKgel SuperHZM−H、溶媒:テトラヒドロフラン(以下、THFと呼ぶことがある))で前駆体ポリアミド(8)の分子量を測定したところ、前駆体ポリアミド(1)の分子量は、重量平均分子量(Mw)=134200、重量平均分子量/数平均分子量(Mw/Mn)=1.81であった。
Example 8
[Preparation of precursor polyamide (8) solution and membrane formation of polymer compound (8)]
In a three-necked flask with an internal volume of 300 mL equipped with a nitrogen introduction tube, HFIP-mTB as a diamine containing an HFIP group shown in the following reaction formula, 21.8 g (40.0 mmol), dimethylacetamide as a solvent (hereinafter DMAc and 60 g was added and stirred at a temperature of −78 ° C. for 20 minutes under a nitrogen atmosphere. After dissolving 11.8 g (40.0 mmol) of OBBC in 70 g of DMAc and stirring for 10 minutes at a temperature of −78 ° C. using a low temperature constant temperature reaction tank, place the bottom of the flask in an ice bath and stir for 3 hours, Subsequently, it stirred at room temperature for 2 hours, and prepared the solution containing polyamide (8) used as a precursor. Gel permeation chromatography (hereinafter sometimes referred to as GPC) apparatus (manufactured by Tosoh Corporation, model name HLC-8320GPC, column name: TSKgel Super HZM-H, solvent: tetrahydrofuran (hereinafter sometimes referred to as THF)) When the molecular weight of the precursor polyamide (8) was measured, the molecular weight of the precursor polyamide (1) was weight average molecular weight (Mw) = 134200 and weight average molecular weight / number average molecular weight (Mw / Mn) = 1.81. The
得られた前駆体ポリアミド(8)の溶液を加圧濾過した後、ガラス基板上に展開し、スピンコーターにて10秒で回転速度800rpmに達した後、回転数800rpmで10秒間保持し、ガラス基板上に均一な厚さとなるように塗布した。窒素雰囲気下、温度250℃で1時間加熱し環化反応させた後に冷却し、ガラス基板から膜を剥がし、高分子化合物(8)の膜を得た。前述の測長機で高分子化合物(8)の膜の膜厚を測定したところ68μmであった。 The solution of the obtained precursor polyamide (8) is subjected to pressure filtration, then developed on a glass substrate, and after reaching a rotational speed of 800 rpm in 10 seconds with a spin coater, held at a rotational speed of 800 rpm for 10 seconds It applied so that it might become uniform thickness on a substrate. After heating for cyclization reaction by heating at a temperature of 250 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere, the film was cooled, and the film was peeled from the glass substrate to obtain a film of a polymer compound (8). It was 68 micrometers when the film thickness of the film | membrane of a high molecular compound (8) was measured with the above-mentioned length measuring machine.
本発明の気体分離膜が含む高分子化合物(8)の反応経路を以下の反応式に示す。 The reaction pathway of the polymer compound (8) contained in the gas separation membrane of the present invention is shown in the following reaction formula.
比較例1
[高分子化合物(9)の調製および製膜]
窒素導入管を備えた内容積500mLの三口フラスコに、以下の反応式に示すHFIP−MDA、58.3g(110mmol)と、3,3',4,4'−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(以下、BPDAと呼ぶことがある)、32.4g(110mmol)と、DMAc、220gを加え、窒素雰囲気下、温度20℃で20分間攪拌した。次いで、反応系にピリジン34.8g(440mmol)、無水酢酸44.9g(440mmol)の順に加え,さらに24時間攪拌し、イミド化反応を行い、高分子化合物(9)を含む溶液を調製した。前述のGPC装置で分子量を測定したところ、Mw=91000,Mw/Mn=1.84であった。
Comparative Example 1
[Preparation and Film Formation of Polymer Compound (9)]
In a 500 mL three-necked flask equipped with a nitrogen introduction tube, 58.3 g (110 mmol) of HFIP-MDA represented by the following reaction formula, and 3,3 ', 4,4'-biphenyltetracarboxylic acid dianhydride ( In the following, 32.4 g (110 mmol) and DMAc (220 g) were added, which may be referred to as BPDA), and stirred at a temperature of 20 ° C. for 20 minutes under a nitrogen atmosphere. Next, 34.8 g (440 mmol) of pyridine and 44.9 g (440 mmol) of acetic anhydride were sequentially added to the reaction system, and the mixture was further stirred for 24 hours to carry out imidation reaction to prepare a solution containing a polymer compound (9). When the molecular weight was measured by the above-mentioned GPC apparatus, it was Mw = 91000 and Mw / Mn = 1.84.
得られた高分子化合物(9)の溶液を加圧濾過した後、ガラス基板上に展開し、スピンコーターにて10秒で回転数800rpmに達した後、回転数800rpmで10秒間保持し、ガラス基板上に均一な厚さとなるように塗布した。窒素雰囲気下、温度300℃で2時間加熱した後で冷却し、ガラス基板から膜を剥がすことで、以下の反応式に示す繰り返し単位のみからなる高分子化合物(9)の膜を得た。前述の側長機で高分子化合物(7)の膜の膜厚を測定したところ43μmであった。 The solution of the obtained polymer compound (9) is subjected to pressure filtration, then developed on a glass substrate, and after reaching a rotation number of 800 rpm in 10 seconds with a spin coater, held at a rotation number of 800 rpm for 10 seconds It applied so that it might become uniform thickness on a substrate. After heating at a temperature of 300 ° C. for 2 hours in a nitrogen atmosphere and cooling, the film was peeled from the glass substrate to obtain a film of a polymer compound (9) consisting only of repeating units shown in the following reaction formula. It was 43 micrometers when the film thickness of the film | membrane of a high molecular compound (7) was measured with the above-mentioned long machine.
以上の操作における、高分子化合物(9)の合成経路を以下の反応式に示す。高分子化合物(9)は複素環構造を有していない。 The synthetic route of the polymer compound (9) in the above operation is shown in the following reaction formula. The polymer compound (9) has no heterocyclic structure.
比較例2
[高分子化合物(10)の調製および製膜]
窒素導入管を備えた内容積500mLの三口フラスコに、以下の反応式に示すHFIP−mTB、60.0g(110mmol)、BPDA、32.4g(110mmol)、DMAc、220gを加え、窒素雰囲気下、温度20℃で20分間攪拌した。次いで、反応系にピリジン34.8g(440mmol)、無水酢酸44.9g(440mmol)の順に加え,さらに24時間攪拌し、イミド化反応を行い高分子化合物(10)を含む溶液を調製した。前述のGPC装置で分子量を測定したところ、Mw=134000、Mw/Mn=1.97であった。
Comparative example 2
[Preparation and film formation of polymer compound (10)]
In a 500 mL three-necked flask equipped with a nitrogen introduction tube, add 60.0 g (110 mmol) of HFIP-mTB, 32.4 g (110 mmol) of BPDA, 220 g of DMAc shown in the following reaction formula, and under a nitrogen atmosphere The mixture was stirred at a temperature of 20 ° C. for 20 minutes. Then, 34.8 g (440 mmol) of pyridine and 44.9 g (440 mmol) of acetic anhydride were sequentially added to the reaction system, and the mixture was further stirred for 24 hours to carry out imidation reaction to prepare a solution containing a polymer compound (10). When the molecular weight was measured by the above-mentioned GPC apparatus, it was Mw = 134000 and Mw / Mn = 1.97.
得られた高分子化合物(10)を含む溶液にDMAc、150gを加え希釈し加圧濾過した後、ガラス基板上に展開し、スピンコーターにて10秒で回転数1200rpmに達した後、回転数1200rpmで10秒間保持し、ガラス基板上に均一な厚さとなるように塗布した。窒素雰囲気下、温度300℃で2時間加熱した後で冷却し、ガラス基板から膜を剥がすことで高分子化合物(10)の膜を得た。前述の側長機で高分子化合物(10)の膜の膜厚を測定したところ51μmであった。 The resulting solution containing the polymer compound (10) is diluted with 150 g of DMAc, and after pressure filtration, the solution is developed on a glass substrate and developed with a spin coater for 10 seconds, and the rotation speed of 1200 rpm is reached. It hold | maintained for 10 seconds at 1200 rpm, and apply | coated so that it might become uniform thickness on a glass substrate. After heating at a temperature of 300 ° C. for 2 hours in a nitrogen atmosphere, the film was cooled and the film was peeled from the glass substrate to obtain a film of a polymer compound (10). It was 51 micrometers when the film thickness of the film of a high molecular compound (10) was measured with the above-mentioned side machine.
以上の操作における、高分子化合物(10)の合成経路を以下の反応式に示す。高分子化合物(10)は複素環構造を有していない。 The synthetic route of the polymer compound (10) in the above operation is shown in the following reaction formula. The polymer compound (10) does not have a heterocyclic structure.
比較例3
[高分子化合物(11)の調製および製膜]
窒素導入管を備えた内容積300mLの三口フラスコに、以下の反応式に示すHFIP−mTB、7.5g(13.8mmol)と、DMAc、15gを加え、窒素雰囲気下、低温恒温反応槽を用いて温度−78℃で20分間攪拌した。次いで、イソフタル酸クロリド、1.40g(6.89mmol)を加え、温度−78℃で10分間攪拌した後、フラスコ底部を氷浴につけて3時間攪拌した。その後、BPDA、2.03g(6.89mmol)、DMAc、2gの順番に加え、室温で2時間攪拌した。反応系にピリジン2.18g(27.6mmol)、無水酢酸、2.82g(27.6mmol)の順に加え、さらに24時間攪拌し、ポリアミドイミド(11)を含む溶液を作製した。前述のGPC装置で分子量を測定したところ、Mw=52400、Mw/Mn=1.66であった。
Comparative example 3
[Preparation and Film Formation of Polymer Compound (11)]
7.5 g (13.8 mmol) of HFIP-mTB shown in the following reaction formula and 15 g of DMAc are added to a three-necked flask with an inner volume of 300 mL equipped with a nitrogen introduction tube, and a low temperature thermostatic reaction tank is used under a nitrogen atmosphere. The mixture was stirred at a temperature of −78 ° C. for 20 minutes. Next, 1.40 g (6.89 mmol) of isophthalic acid chloride was added and stirred for 10 minutes at a temperature of -78 ° C, and then the bottom of the flask was placed in an ice bath and stirred for 3 hours. Thereafter, BPDA, 2.03 g (6.89 mmol), DMAc, 2 g were sequentially added and stirred at room temperature for 2 hours. To the reaction system, 2.18 g (27.6 mmol) of pyridine, acetic anhydride, 2.82 g (27.6 mmol) were added in this order, and the mixture was further stirred for 24 hours to prepare a solution containing polyamideimide (11). When molecular weight was measured with the above-mentioned GPC apparatus, it was Mw = 52,400 and Mw / Mn = 1.66.
得られたポリアミドイミド(11)を含む溶液を加圧濾過した後、ガラス基板に塗布した。ガラス基板上に展開し、スピンコーターにて10秒で回転数500rpmに達した後、回転数500rpmで10秒間保持し、ガラス基板上に均一な厚さとなるように塗布した。窒素雰囲気下、温度300℃で1時間加熱した後で冷却し、ガラス基板から膜を剥がすことで高分子化合物(11)の膜を得た。前述の側長機で高分子化合物(11)の膜の膜厚を測定したところ47μmであった。 After pressure-filtering the solution containing the obtained polyamidoimide (11), it apply | coated to the glass substrate. After spreading on a glass substrate and reaching 500 rpm with a spin coater in 10 seconds, it was held at 500 rpm for 10 seconds and coated on a glass substrate so as to have a uniform thickness. After heating at a temperature of 300 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere, the film was cooled, and the film was peeled from the glass substrate to obtain a film of the polymer compound (11). It was 47 micrometers when the film thickness of the film | membrane of a high molecular compound (11) was measured with the above-mentioned long machine.
以上の操作における、高分子化合物(11)の合成経路を以下の反応式に示す。高分子化合物(11)はHFIP基と複素環構造の両方を有している。 The synthetic route of the polymer compound (11) in the above operation is shown in the following reaction formula. The polymer compound (11) has both an HFIP group and a heterocyclic structure.
実施例1〜8における本発明の範疇の複素環構造を含む高分子化合物(1)〜(4)、(6)〜(8)を以下の表1に、比較例1〜3の本発明の範疇にない高分子化合物(9)〜(11)を以下の表2に示す。 The polymer compounds (1) to (4) and (6) to (8) containing the heterocyclic structure of the present invention in Examples 1 to 8 are shown in Table 1 below, according to Comparative Examples 1 to 3 of the present invention. Polymer compounds (9) to (11) not included in the category are shown in Table 2 below.
本発明の範疇の実施例1〜4の高分子化合物(1)〜(4)と本発明の範疇にない比較例1の高分子化合物(9)は、原料化合物に前記HFIP−MDAを用いた高分子化合物である。本発明の範疇の実施例6〜8の高分子化合物(6)〜(8)と本発明の範疇にないと比較例2〜3の高分子化合物(10)〜(11)は、原料化合物に前記HFIP−mTBを用いた高分子化合物である。 The polymer compounds (1) to (4) of Examples 1 to 4 of the present invention and the polymer compound (9) of Comparative Example 1 not included in the category of the present invention used the HFIP-MDA as a raw material compound. It is a polymer compound. When the polymer compounds (6) to (8) of Examples 6 to 8 of the present invention and the polymer compounds (10) to (11) of Comparative Examples 2 to 3 not included in the category of the present invention were used as raw material compounds. It is a polymer compound using the HFIP-mTB.
実施例6の高分子化合物(6)、実施例7の高分子化合物(7)、比較例3の高分子化合物(11)は、原料化合物としてHFIP基を有するジアミン1モル量に対して、イソフタル酸クロリド、0.5モル等量、およびそれぞれ別個のジカルボン酸誘導体0.5モル等量、又はテトラカルボン酸二無水物0.5モル等量を用いており、原料化合物の当量比に対応する割合でそれぞれの原料に由来する構造を有している。比較例1〜3の高分子化合物(9)〜(11)は、テトラカルボン酸二無水物であるBPDAに由来したHFIP基を有するポリイミド構造を有している。
[透過性の評価方法]
透過性の評価には、ガス透過率測定装置(GTRテック株式会社製、GTR−2ADF)を用い、差圧式圧力計法により測定した。
The polymer compound (6) of Example 6, the polymer compound (7) of Example 7, and the polymer compound (11) of Comparative Example 3 are isophthalic acid relative to 1 mole of diamine having a HFIP group as a raw material compound. Acid chloride, 0.5 molar equivalents, and 0.5 molar equivalents of each dicarboxylic acid derivative or 0.5 molar equivalents of tetracarboxylic acid dianhydride are used, corresponding to the equivalent ratio of the starting compounds It has a structure derived from each raw material in proportion. The polymer compounds (9) to (11) of Comparative Examples 1 to 3 have a polyimide structure having an HFIP group derived from BPDA which is a tetracarboxylic acid dianhydride.
[Method of evaluating transparency]
The permeability was evaluated by a differential pressure type pressure gauge method using a gas permeability measuring device (GTR-2ADF manufactured by GTR Tech Co., Ltd.).
具体的には、ステンレス製のセルに膜面積3.14cm2の気体分離膜を配置し、温度35℃の条件で、水素ガス(H2)、ヘリウムガス(He)、メタンガス(CH4)、炭酸ガス(CO2)、窒素ガス(N2)および酸素ガス(O2)を用い、供給ガス圧を150kPaで各ガスの透過係数を測定した。ガスの選択性は、2種類のガスの透過係数より算出した。
[実施例1〜4の高分子化合物(1)〜(4)からなる膜および比較例1の高分子化合物(9)からなる膜の透過係数の測定、およびそれから算出した膜の選択性]
実施例1〜4の高分子化合物(1)〜(4)、比較例1の高分子化合物(9)からなる膜の透過性の測定結果を表3に示す。
Specifically, a gas separation membrane having a membrane area of 3.14 cm 2 is disposed in a stainless steel cell, and hydrogen gas (H 2 ), helium gas (He), methane gas (CH 4 ), and the like at a temperature of 35 ° C. Using carbon dioxide gas (CO 2 ), nitrogen gas (N 2 ) and oxygen gas (O 2 ), the permeation coefficient of each gas was measured at a supply gas pressure of 150 kPa. The gas selectivity was calculated from the permeability coefficients of two types of gas.
[Measurement of Permeability Coefficient of Membrane Composed of Polymer Compounds (1) to (4) of Examples 1 to 4 and Membrane Composed of Polymer Compound (9) of Comparative Example 1 and Selectivity of Membrane Calculated From It]
The measurement results of the permeability of the membranes comprising the polymer compounds (1) to (4) of Examples 1 to 4 and the polymer compound (9) of Comparative Example 1 are shown in Table 3.
表3の透過係数から算出した気体の選択性を表4に示す。 The selectivity of the gas calculated from the permeation coefficients of Table 3 is shown in Table 4.
以下、表3および表4について説明する。
<透過係数>
測定した全ての気体において、実施例1〜4のHFIP−MDAを用いた高分子化合物(1)〜(4)からなる膜の透過係数は、比較例1の含フッ素ポリイミド化合物である高分子化合物(9)からなる膜の透過係数より高かった。
<二酸化炭素の透過性>
実施例1〜3の高分子化合物(1)〜(4)からなる膜のCO2の透過係数は、比較例1の高分子化合物(9)からなるCO2の透過係数より高かった。
<メタンの透過性>
実施例1〜3の高分子化合物(1)〜(4)からなる膜のCH4の透過係数は、比較例1の高分子化合物(9)からなるCH4の透過係数より高かった。
<二酸化炭素とメタンの選択性>
実施例1〜4の高分子化合物(1)〜(4)からなる膜の選択性CO2/CH4は、比較例1の高分子化合物(9)からなる膜の選択性と同程度であり、気体分離膜としての十分な選択性を示した。比較例1の高分子化合物(9)からなる膜に比べ、透過性に優れる実施例1〜4の高分子化合物(1)〜(4)からなる膜の方が、小さな膜面積でも短時間でより多くの量のCO2とCH4を含むガスを分離処理できる。
<窒素の透過性>
実施例1〜4の高分子化合物(1)〜(4)からなる膜のN2の透過係数は、比較例1の高分子化合物(7)からなるCO2の透過係数より高かった。
<二酸化炭素と窒素の選択性>
実施例1、実施例2、実施例4の高分子化合物(1)、高分子化合物(2)、高分子化合物(4)からなる膜の選択性CO2/N2は、比較例1の高分子化合物(9)からなる膜の選択性より優れていた。実施例3の高分子化合物(3)からなる膜の選択性CO2/N2は、比較例1の高分子化合物(9)からなる膜の選択性と同等程度であり、気体分離膜としての十分な選択性を示した。
Hereinafter, Table 3 and Table 4 will be described.
<Transmittance coefficient>
In all the measured gases, the permeability coefficient of the membrane composed of the polymer compounds (1) to (4) using HFIP-MDA of Examples 1 to 4 is the polymer compound which is the fluorine-containing polyimide compound of Comparative Example 1 It was higher than the permeability coefficient of the membrane consisting of (9).
<Permeability of carbon dioxide>
The permeability coefficient of CO 2 of the films of the polymer compounds (1) to (4) of Examples 1 to 3 was higher than the permeability coefficient of CO 2 of the polymer compound (9) of Comparative Example 1.
<Permeability of methane>
The permeation coefficient of CH 4 of the films of the polymer compounds (1) to (4) of Examples 1 to 3 was higher than that of CH 4 of the polymer compound (9) of Comparative Example 1.
<Selectivity of carbon dioxide and methane>
The selectivity CO 2 / CH 4 of the membrane composed of the polymer compounds (1) to (4) of Examples 1 to 4 is similar to the selectivity of the membrane composed of the polymer compound (9) of Comparative Example 1 , Showed sufficient selectivity as a gas separation membrane. The film composed of the polymer compounds (1) to (4) of Examples 1 to 4 in which the permeability is excellent compared to the film composed of the polymer compound (9) of Comparative Example 1 has a smaller membrane area in a short time It is possible to separate and process gases containing higher amounts of CO 2 and CH 4 .
<Permeability of nitrogen>
The permeability coefficient of N 2 of the membranes of the polymer compounds (1) to (4) of Examples 1 to 4 was higher than the permeability coefficient of CO 2 of the polymer compound (7) of Comparative Example 1.
<Selectivity of carbon dioxide and nitrogen>
The selectivity CO 2 / N 2 of the membrane comprising the polymer compound (1), the polymer compound (2) and the polymer compound (4) of Example 1, Example 2 and Example 4 is as high as that of Comparative Example 1. It was superior to the selectivity of the membrane composed of the molecular compound (9). The selectivity CO 2 / N 2 of the membrane composed of the polymer compound (3) of Example 3 is comparable to the selectivity of the membrane composed of the polymer compound (9) of Comparative Example 1, and as a gas separation membrane It showed sufficient selectivity.
比較例1の高分子化合物(9)からなる膜に比べ、透過性に優れる実施例1〜4の高分子化合物(1)〜(4)からなる膜の方が、小さな膜面積でも短時間でより多くの量のCO2とN2を含むガスを分離処理できる。
<ヘリウムの透過性>
実施例1〜4の高分子化合物(1)〜(4)からなる膜のHeの透過係数は、比較例1の高分子化合物(9)からなるHeの透過係数より高かった。
<ヘリウムとメタンの選択性>
実施例1、実施例4の高分子化合物(1)、高分子化合物(4)からなる膜の選択性He/CH4は、比較例1の高分子化合物(9)からなる膜の選択性より優れていた。実施例2、実施例3の高分子化合物(2)、高分子化合物(3)からなる膜の選択性He/CH4は、比較例1の高分子化合物(9)からなる膜の選択性と同等程度であり、気体分離膜としての十分な選択性を示した。
The film composed of the polymer compounds (1) to (4) of Examples 1 to 4 in which the permeability is excellent compared to the film composed of the polymer compound (9) of Comparative Example 1 has a smaller membrane area in a short time It is possible to separate and process a gas containing a large amount of CO 2 and N 2 .
<Permeability of helium>
The permeability coefficient of He of the films of the polymer compounds (1) to (4) of Examples 1 to 4 was higher than that of He of the polymer compound (9) of Comparative Example 1.
<Selectivity of Helium and Methane>
The selectivity He / CH 4 of the film comprising the polymer compound (1) and the polymer compound (4) of Example 1 and Example 4 is based on the selectivity of the film comprising the polymer compound (9) of Comparative Example 1 It was excellent. The selectivity He / CH 4 of the film comprising the polymer compound (2) and the polymer compound (3) of Example 2 and Example 3 is the selectivity of the film comprising the polymer compound (9) of Comparative Example 1 and It was comparable and showed sufficient selectivity as a gas separation membrane.
比較例1の高分子化合物(9)からなる膜に比べ、透過性に優れる実施例1〜4の高分子化合物(1)〜(4)からなる膜の方が、小さな膜面積でも短時間でより多くの量のHeとCH4を含むガスを分離処理できる。
[実施例6〜8の高分子化合物(6)〜(8)からなる膜および比較例2〜3の高分子化合物(10)〜(11)からなる膜の透過係数の測定、およびそれから算出した膜の選択性]実施例4〜5の高分子化合物(6)〜(8)、比較例2〜3の高分子化合物(10)〜(11)からなる膜の気体透過性の測定結果を表5に示す。
The film composed of the polymer compounds (1) to (4) of Examples 1 to 4 in which the permeability is excellent compared to the film composed of the polymer compound (9) of Comparative Example 1 has a smaller membrane area in a short time It is possible to separate and process a gas containing a larger amount of He and CH 4 .
[Measurement of Permeability Coefficient of Membrane Composed of Polymer Compounds (6) to (8) of Examples 6 to 8 and Membrane Composed of Polymer Compounds (10) to (11) of Comparative Examples 2 to 3 and Calculated From It [Selectivity of Membrane] Table 1 shows the results of measurement of gas permeability of membranes comprising the high molecular compounds (6) to (8) of Examples 4 to 5 and the high molecular compounds (10) to (11) of Comparative Examples 2 to 3. Shown in 5.
表5の透過係数から算出した気体の選択性を表6に示す。 The selectivity of the gas calculated from the permeation coefficients of Table 5 is shown in Table 6.
以下、表5および表6について説明する。
<透過係数>
実施例6〜8のHFIP−mTBを用いた高分子化合物(6)〜(8)からなる膜の透過係数は、比較例2〜3の含フッ素ポリイミド化合物である高分子化合物(10)〜(11)からなる膜の透過係数より高かった。
<二酸化炭素の透過性>
実施例6〜8の高分子化合物(6)〜(8)の透過係数は、比較例2〜3の高分子化合物(10)〜(11)からなるCO2の透過係数より高かった。
<メタンの透過性>
実施例6〜8の高分子化合物(10)〜(11)の透過係数は、比較例2〜3の高分子化合物(10)〜(11)からなるCH4の透過係数より高かった。
<二酸化炭素とメタンの選択性>
二酸化炭素とメタンの選択性に関しては、実施例6〜8の高分子化合物(6)〜(8)からなる膜の選択性CO2/CH4とより比較例2〜3の高分子化合物(10)〜(11)からなる膜の選択性より低いが、気体分離膜としての十分な選択性を示した。
比較例2〜3の高分子化合物(10)〜(11)からなる膜に比べ、透過性に優れる実施例6〜8の高分子化合物(6)〜(8)からなる膜の方が、小さな膜面積でも短時間でより多くの量のCO2とCH4を含むガスを分離処理できる。
<窒素の透過性>
実施例6〜8の高分子化合物(6)〜(8)からなる膜のN2の透過係数は比較例2〜3の高分子化合物(10)〜(11)からなる膜のN2の透過係数より高かった。
<二酸化炭素と窒素の選択性>
実施例6〜8の高分子化合物(6)〜(8)からなる膜の選択性CO2/N2は、比較例2〜3の高分子化合物(10)〜(11)からなる膜の選択性より低いが、気体分離膜としての十分な選択性を示した。
比較例2〜3の高分子化合物(10)〜(11)からなる膜に比べ、透過性に優れる実施例6〜8の高分子化合物(6)〜(8)からなる膜の方が、小さな膜面積でも短時間でより多くの量のCO2とN2を含むガスを分離処理できる。
<ヘリウムの透過性>
実施例6〜8の高分子化合物(6)〜(8)からなる膜の透過係数比較例2〜3の高分子化合物(10)〜(11)からなるHeの透過係数より高かった。
<ヘリウムとメタンの選択性>
実施例6〜8の高分子化合物(6)〜(8)からなる膜の選択性He/CH4は、比較例2〜3の高分子化合物(10)〜(11)からなる膜の選択性はより低いが、気体分離膜としての十分な選択性を示した。比較例2〜3の高分子化合物(10)〜(11)からなる膜に比べ、透過性に優れる実施例6〜8の高分子化合物(6)〜(8)からなる膜の方が、小さな膜面積でも短時間でより多くの量のHeとCH4を含むガスを分離処理することができる。
Hereinafter, Table 5 and Table 6 will be described.
<Transmittance coefficient>
The permeability coefficients of the films comprising the polymer compounds (6) to (8) using HFIP-mTB in Examples 6 to 8 are the polymer compounds (10) to ((6)) which are the fluorine-containing polyimide compounds of Comparative Examples 2 to 3. The permeability coefficient of the membrane consisting of 11) was higher.
<Permeability of carbon dioxide>
The permeability coefficients of the polymer compounds (6) to (8) of Examples 6 to 8 were higher than the permeability coefficient of CO 2 composed of the polymer compounds (10) to (11) of Comparative Examples 2 to 3.
<Permeability of methane>
The permeability coefficients of the polymer compounds (10) to (11) of Examples 6 to 8 were higher than the permeability coefficient of CH 4 composed of the polymer compounds (10) to (11) of Comparative Examples 2 to 3.
<Selectivity of carbon dioxide and methane>
With regard to the selectivity of carbon dioxide and methane, the selectivity CO 2 / CH 4 of the membranes comprising the polymer compounds (6) to (8) of Examples 6 to 8 and the polymer compounds of Comparative Examples 2 to 3 (10 Although the selectivity of the membrane consisting of (1) to (11) is lower, it shows sufficient selectivity as a gas separation membrane.
The membranes composed of the polymer compounds (6) to (8) of Examples 6 to 8 which are superior in permeability to the membranes composed of the polymer compounds (10) to (11) of Comparative Examples 2 to 3 are smaller. Even the membrane area can separate and process a gas containing a large amount of CO 2 and CH 4 in a short time.
<Permeability of nitrogen>
Transmission of Examples 6-8 of the polymer compound (6) to the transmission coefficient of the polymer compound of Comparative Example 2-3 N 2 membrane made of (8) (10) to the film made of (11) N 2 It was higher than the coefficient.
<Selectivity of carbon dioxide and nitrogen>
The selectivity CO 2 / N 2 of the membrane composed of the polymer compounds (6) to (8) of Examples 6 to 8 is the selection of the membrane composed of the polymer compounds (10) to (11) of Comparative Examples 2 to 3. Although it is less than sex, it shows sufficient selectivity as a gas separation membrane.
The membranes composed of the polymer compounds (6) to (8) of Examples 6 to 8 which are superior in permeability to the membranes composed of the polymer compounds (10) to (11) of Comparative Examples 2 to 3 are smaller. Even the membrane area can separate and process a gas containing a large amount of CO 2 and N 2 in a short time.
<Permeability of helium>
Permeability Coefficients of Membranes Composed of Polymer Compounds (6) to (8) of Examples 6 to 8 The permeability coefficients of He composed of Polymer Compounds (10) to (11) of Comparative Examples 2 to 3 of Comparative Examples 2 to 3 were higher.
<Selectivity of Helium and Methane>
The selectivity He / CH 4 of the films consisting of the polymer compounds (6) to (8) of Examples 6 to 8 is the selectivity of the films consisting of the polymer compounds (10) to (11) of Comparative Examples 2 to 3. Although it is lower, it shows sufficient selectivity as a gas separation membrane. The membranes composed of the polymer compounds (6) to (8) of Examples 6 to 8 which are superior in permeability to the membranes composed of the polymer compounds (10) to (11) of Comparative Examples 2 to 3 are smaller. The film area can also process the gas containing a larger amount of He and CH 4 in a short time.
Claims (13)
且つ、その高分子化合物は、ヘキサフルオロイソプロパノール基の個数が下記の含フッ素複素環構造(A)の総個数に対して、20%以下である、
And, in the polymer compound, the number of hexafluoroisopropanol groups is 20% or less with respect to the total number of the following fluorine-containing heterocyclic structure (A).
式(2):
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式(3):
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式(5):
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