JPH0527448B2 - - Google Patents
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- JPH0527448B2 JPH0527448B2 JP1603887A JP1603887A JPH0527448B2 JP H0527448 B2 JPH0527448 B2 JP H0527448B2 JP 1603887 A JP1603887 A JP 1603887A JP 1603887 A JP1603887 A JP 1603887A JP H0527448 B2 JPH0527448 B2 JP H0527448B2
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- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Artificial Filaments (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は中空糸膜およびその製造方法に関し、
特に液体混合物のパーペーパーレーシヨン法によ
る分離膜として好適な分離能を有するとともに耐
久性に優れた中空糸膜を提供するものである。
〔従来技術およびその問題点〕
液体あるいはガスの分離膜としての中空糸膜
は、平膜に比べててコンパクトなモジユールを構
成し得る点で有用であるため、医療、薬品、エレ
クトロニクス、食品など各種の分野で広く用いら
れている。また、特に有機液体の混合物あるいは
有機化合物の溶液など、とりわけ沸点近接化合
物、共沸混合物などの分離技術として有効なパー
ペーパーレーシヨン法(浸透気化法)において
は、良好な分離能とともに工業的に耐久性に優れ
た分離膜(中空糸膜)が求められる。即ち、この
ようなパーペーパーレーシヨン法においては、分
離膜を介して一方に有機系の液体混合物が供給さ
れ、かつ他方を減圧または真空にして、特定の液
体成分を気化(蒸発)させて取り出すため、分離
能とともに耐薬品性、耐熱性、機械的強度などを
有する中空糸膜が必要である。
従来、中空糸膜の素材としては、その用途(目
的)に応じて異なるが、例えばセルロース、ポリ
ビニル、ポリアミド、ポリエステル、ポリスルホ
ン、ポリカーボネート、ポリイミド系などのポリ
マーが提案されている。このうち、一般にエンジ
ニアリングプラスチツクとして知られるポリマー
は耐熱性、耐薬品性などが良好であるが、上記し
た如きパーペーパーレーシヨン法における分離膜
として、分離能と耐久性とを同時に満足する中空
糸を得る素材としては、なお充分でない。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者らは、上記の問題に鑑み鋭意研究の結
果、特定の処理をした芳香族エーテルイミド重合
体が、特にパーペーパーレーシヨン法における分
離用中空糸膜の素材として極めて有効である知見
を得て、本発明を完成するに至つたものである。
即ち、本発明は第四級アンモニウム塩基を結合し
た芳香族エーテルイミド重合体よりなる中空糸膜
である。また、本発明はハロメチル基を導入した
芳香族エーテルイミド重合体より中空糸膜を成形
した後、アミン化合物により該中空糸膜のハロメ
チル基を第四級アンモニウム塩基に変換すること
を特徴とする中空糸膜の製造方法である。
本発明の中空糸膜は、化学構造上の特徴とし
て、マトリツクスが芳香族エーテルイミド重合体
の骨格を有し且つ該マトリツクス分子中の芳香族
環が第四級アンモニウム塩基と結合しており、さ
らに好ましくは該第四級アンモニウム塩基が別の
マトリツクス分子に結合した第四級アンモニウム
塩との間で炭化水素残基を介して架橋している点
にある。上記の芳香族エーテルイミド重合体とし
ては、例えば平均分子量20000以上で下記式()
の繰返し単位よりなる高分子体骨格であつて、芳
香族エーテル単位と芳香族イミド単位とを一つの
分子内に有する。また、上記した芳香族エーテル
イミド重合体の架橋構造としては、下記式()
(但し、Pは2価の炭化水素残基、Xはハロゲン
または水酸基、RおよびR′はそれぞれ一価の炭
化水素残基を示す)
の如く表わされる。
本発明の中空糸膜は、上記した化学構造上の特
徴を有することにより、特にパーペーパーレーシ
ヨン法における分離膜として、良好な分離能を発
揮するとともに耐熱性、耐薬品性、耐溶媒性およ
び機械的強度に優れた性状を有するものである。
即ち、本発明の中空糸膜はマトリツクスが単に上
記した式()の如き構造の芳香族エーテルイミ
ド重合体の骨格を有するだけでは、パーペーパー
レーシヨン法の分離膜として所望の性能を発揮す
ることが出来ない。
本発明における中空糸膜の製造は、予めハロメ
チル化して芳香族環にハロメチル基を導入した芳
香族エーテルイミド重合体により中空糸膜を成形
した後、アミン化合物を反応させ該ハロメチル基
を第四級アンモニウム塩基に変換させることによ
り所望の中空糸膜を得ることが出来る。このよう
な本発明の中空糸膜の製造方法における最大の特
徴は、芳香族エーテルイミド重合体に導入された
ハロメチル基をアミン化合物により、第四級アン
モニウム塩基に変換する点にある。かくして、芳
香族エーテルイミド重合体に強塩基性の陰イオン
交換基が導入され、さらにアミン化合物を選択す
ることにより、該アミン化合物の各第三級アミノ
基がそれぞれ異なる芳香族エーテルイミド重合体
分子のハロメチル基と反応する確率が極めて大き
いため、重合体の分子間に該アミン化合物が有す
る炭化水素残基を介して架橋構造が形成される。
以下、本発明の製造方法について詳細に説明す
る。
本発明に用いる芳香族エーテルイミド重合体と
しては、繰り返し単位分子中にエーテル結合とイ
ミド結合を有する高分子であり、例えば前記した
式()あるいは特開昭60−51503号公報に記載
の式()
(但し、Ar1、Ar2は2価の芳香族基を示す)
で表わされる如きものであり、一般に平均分子量
20000以上のものが好ましい。このような芳香族
エーテルイミド重合体の樹脂として、例えばジエ
ネラル・エレクトリツク社から商品名「ウルテ
ム」として市販されている。
本発明の製造方法においては、芳香族エーテル
イミド重合体をクロルメチル化などハロメチル化
して、芳香族環にハロメチル基を導入することが
必要である。ハロメチル化反応としては、常法に
より一般にハロメチル化剤としてクロルメチルエ
ーテルなどのハロメチルエーテルが、触媒として
例えばSnCl4、TiCl4、AlCl3などのフリーデルク
ラフト型触媒が用いられ、またハロメチル化を均
一に行わせるために芳香族エーテルイミド重合体
の溶解剤あるいは膨潤剤として例えば1,2−ジ
クロルエタン、テトラクロルエタンなどのハロゲ
ン化炭化水素が好ましく用いられる。このような
芳香族エーテルイミド重合体におけるハロメチル
化の程度は、本発明の目的とする良好な中空糸膜
を得るために至つて重要であり、モア法により測
定されるハロゲン含量で表示すれば一般に3〜12
重量%が好ましい。即ち、上記したハロメチル化
の程度が3重量%より小さい場合には、得られる
中空糸膜の分離能が不十分である。また、ハロメ
チル化の程度が12重量%より大きい場合には、ド
ープ液が高粘度となるため紡糸が困難になり中空
糸膜の成形歩留りが悪く、得られたとしてもピン
ポールなどが多く良好な分離能を有する中空糸膜
が得られない。なお、上記したハロゲン含量より
計算される芳香族エーテルイミド重合体の繰り返
し単位あたりに導入されたハロメチル基の個数
は、一般に0.5〜2.2個である。また、プロトン
NMRの測定により、ハロメチル基が芳香族エー
テルイミド重合体の芳香環に導入されていること
が確認できる。
次に、本発明は、上記のハロメチル化した芳香
族エーテルイミド重合体を溶媒に溶解して調製し
たドープ液を用いて中空糸膜を成形する。このド
ープ液の調製に用いられる溶媒としては、ハロメ
チル化芳香族エーテルイミド重合体を溶解し、か
つ後記する凝固浴に用いる有機溶剤または水と相
溶性を有するものであれば特に制限されず、例え
ばジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロ
リドン、ジメチルホルムアミド、2−ピロリド
ン、テトラクロロエタンなどが挙げられる。ま
た、ドープ液は、ハロメチル化芳香族エーテルイ
ミド重合体の濃度を一般に10〜30重量%、特に15
〜25重量%に調製することが好ましい。即ち、こ
のドープ液の濃度が10重量%より小さい場合に
は、使用する溶媒量が多くなり経済的でないばか
りでなく、得られる中空糸膜の空隙率が高く、機
械的強度が弱く圧密化を受け易くなり、分離膜と
しての性能が安定し難い。また、この濃度が30重
量%を超える場合には、ドープ液の粘度が高くな
り流動し難くなるため、中空糸膜の成形が困難に
なるばかりでなく、脱泡も困難になり残存気泡に
より、得られる中空糸膜に透過性など良好な性能
が得られない。
本発明において、上記したドープ液から中空糸
膜を得る方法としては、一般に中空糸製造用環状
ノズルによりドープ液を押出して成形する公知手
段が採用される。例えば、チユーブ・イン・オリ
フイス型ノズルを用いる場合、ノズルベツドの中
央に開口しているオリフイスの中央にチユーブが
突出している、該オリフイスの開口内周面とチユ
ーブの外周面との空隙部(環状部)からドープ液
を押出し、同時にチユーブの内孔から芯液を供給
して、中空糸を形成する方法である。この芯液と
しては、ドープ液を中空糸の内部から凝固させ、
しかもドープ液のハロメチル化芳香族エーテルイ
ミド重合体を溶解することがない液であればよ
く、一般に水が用いられる。次に、このように形
成された中空糸膜(未凝固)は、速かに所定の凝
固液に浸漬して、中空糸の外部から凝固させるこ
とにより、凝固した中空糸膜を得ることが出来
る。この凝固液としては、ハロメチル化芳香族エ
ーテルイミド重合体を溶解せず、ドープ液の溶媒
と相溶性を有する水または有機溶剤であればよ
く、該有機溶剤として例えばメタノール、エタノ
ール、イソプロピルアルコールなどのアルコール
類、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン
類、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエー
テル類、エチレングリコールなどのグリコール類
などで、特に水(純水)、メタノール水溶液、イ
ソプロパノール水溶液などが好ましく、これら2
種以上の混合物も用いることが出来る。
さらに、本発明においては、上記で得られた中
空糸膜を水または所定の溶媒に溶解したアミン化
合物の溶液に浸漬して、該中空糸膜のハロメチル
基を該アミン化合物の第三級アミノ基との反応に
より、第四級アンモニウム塩基に変換、必要に応
じて架橋構造を形成することが、目的とする中空
糸膜を得るために極めて重要である。本発明に用
いられるアミン化合物としては、例えばトリメチ
ルアミン、トリエチルアミン、トリエタノールア
ミン、トリブチルアミンなどの脂肪族第三級アミ
ンのほか、第一級、第二級アミン、好ましくは一
般に脂肪族ポリアミン、又は芳香族ポリアミンの
いずれでもよい。特にポリアミン化合物は、本発
明における第四級アンモニウム塩基の変換ととも
に架橋構造を容易に形成し得るために好ましい。
かかるポリアミン化合物としては、例えばエチレ
ンジアミン、トリエチレンジアミン、テトラエチ
レンペンタミン、ポリエチレンイミン、
NNN′N′−テトラメチルジアミノメタン、
NNN′N′−テトラメチルエチレンジアミン、
NNN′N′−テトラメチル−1,3−プロパンジ
アミン、NNN′N′−テトラメチル−1,6−ヘ
キサンジアミン、NNN′N′−テトラメチル−1,
4−フエニレンジアミン、NNN′N′−テトラメ
チルペンジジン、NNN′N′−テトラメチル−1,
3−ジアミノ−2−プロパノール等が挙げられ
る。これらのうち、第三級アミンでない場合は、
ハロメチル基と反応させた後第四級アンモニウム
塩化を施せばよい。このようにアミノ化、四級化
を行う場合も、本発明における第四級アンモニウ
ム塩化に含まれるものである。このようなアミン
化合物の溶液は、溶媒として例えば水、アセト
ン、エタノール、メタノール、イソプロピルアル
コール、ベンゼン、トルエンなどを用いて、アミ
ン濃度を一般に0.1〜1.0モル/に調製して用い
ればよい。また、本発明において、アミン化合物
の溶液により、ハロメチル基を第四級アンモニウ
ム塩基に変換する反応条件は、一般に室温〜80℃
で30秒〜100時間の浸漬処理により達成される。
〔発明の効果〕
本発明において提供される荷電型(架橋)の芳
香族エーテルイミド重合体よりなる中空糸膜は、
パーペーパーレーシヨン用の分離膜として優れ、
且つ耐熱性、耐薬品(溶剤)性、機械的強度に良
好な耐久性を有するため、特に有機液体の混合物
あるいは有機化合物の溶液など非水系液体を含む
混合物の分離、濃縮、精製に好適であり、エレク
トロニクス、バイオケミストリ、医薬品、食品な
ど広い分野で工業的に有用である。さらに、本発
明の中空糸膜が適用できる非水系液体を具体的に
示すと、メタノール、エタノール、イソプロパノ
ール、エチレングリコール等のアルコール類、ア
セトン、メチルエチルケトン等のケトン類、ベン
ゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素
類、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類、メ
チレンクロライド、クロロホルム、トリクレン、
クロルベンゼン等のハロゲン化炭化水素類があげ
られる。勿論、上記の非水液体と水との混合の分
離にも好ましく適用できる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれ
らの実施例に限定されるものではない。
実施例 1
下記式で表わされる繰り返し単位
を有する芳香族エーテルイミド重合体(商品名:
ウルテム1000、GE社製)100gをジクロルエタン
832gに窒素雰囲気下50℃で加熱撹拌しながら均
一に溶解した後、クロルメチルエーテル67gおよ
び塩化亜鉛11gを投入し、撹拌しつつ50℃で8時
間反応させた。次いで、反応液を30℃まで冷却し
た後、大多量のメタノール中に沈澱させ減圧乾燥
後、クロロホルム−メタノール系で溶解、再精製
した。得られたクロルメチル化芳香族エーテルイ
ミド重合体は、モアー法によつて測定した塩素含
量が6.6重量%であり、この塩素含量から計算で
求められる重合体の繰り返し単位(ユニツト)あ
たりの導入されたクロルメチル基の数は1.2個で
ある。さらに、このクロルメチル化芳香族エーテ
ルイミド重合体をプロトンNMR法で評価した
4.56ppmに現われるメチレン基濃度と一致し、ク
ロルメチル化されていることを確認した。これら
の分析結果より、クロルメチル化芳香族エーテル
イミド重合体の構造は下式と同定される。
(式中、a+b=0.2〜2.0)
上記のクロルメチル化芳香族エーテルイミド重
合体をN−メチルピロリドンの溶媒に溶解して約
20重量%の濃度である均一溶液のドープ液を調製
した。このドープ液を用いて中空糸製造用環状ノ
ズルから中空糸膜を押出し、水を凝固液として中
空糸膜の内部および外部から凝固させ、クロルメ
チル化芳香族エーテルイミドからなる内径0.75mm
×外径1.1mmの中空糸膜を得た。
次いで、上記の中空糸膜をN,N,N′,N′−
テトラメチルエチレンジアミン(以下、
TMEDAと略記する)の第1表に示す各濃度の
アセトン溶液に浸漬して、第1表に示す温度およ
び時間で反応処理することにより、架橋荷電型の
変性芳香族エーテルイミド重合体よりなる中空糸
膜を得た。
上記で得た長さ150mmの中空糸膜100本をモジユ
ール化して作製したパーペーパーレーシヨン法の
分離装置を用いて、被処理液としてイソプロピル
アルコールの濃度が98重量%であるイソプロピル
アルコール(IPA)と水(H2O)との混合液につ
いて分離試験を行つた。なお、被処理液は60℃の
液温で中空糸膜の内部に供給し、外部の透過気体
室側における真空度は10Torrで実施した。その
分離結果から、中空糸膜の透過液量Q(Kg/m2・
hr)と分離係数α=(PH2O/PIPA)/(FH2O/
FIPA)を第1表に示した。但し、
PH2O=透過気体室側の水濃度
PIPA=透過気体室側のイソプロピルアルコール濃
度
FH2O=被処理液の水濃度
FIPA=被処理液のイソプロピルアルコール濃度
また、前記したクロルメチル化芳香族エーテル
イミドの中空糸膜をTMEDAで反応処理するこ
となく、そのまま上記と同様にモジユール化し
て、IPA−H2O混合液の分離試験に供した結果を
比較例(以下、比と略記する)として第1表に示
した。
[Industrial Application Field] The present invention relates to a hollow fiber membrane and a method for manufacturing the same.
In particular, the present invention provides a hollow fiber membrane which has a suitable separation ability and is excellent in durability as a separation membrane for a liquid mixture by a paper separation method. [Prior art and its problems] Hollow fiber membranes as liquid or gas separation membranes are useful in that they can form compact modules compared to flat membranes, so they are used in various applications such as medical treatment, pharmaceuticals, electronics, food, etc. It is widely used in the field of In addition, the pervaporation method (pervaporation method), which is effective as a separation technique for organic liquid mixtures or solutions of organic compounds, especially compounds with close boiling points, azeotropic mixtures, etc., has good separation ability and is suitable for industrial use. Separation membranes (hollow fiber membranes) with excellent durability are required. In other words, in this paper separation method, an organic liquid mixture is supplied to one side through a separation membrane, and the other side is reduced in pressure or vacuum to vaporize (evaporate) and take out specific liquid components. Therefore, hollow fiber membranes that have not only separation ability but also chemical resistance, heat resistance, mechanical strength, etc. are required. Conventionally, materials for hollow fiber membranes have been proposed such as cellulose, polyvinyl, polyamide, polyester, polysulfone, polycarbonate, polyimide, and other polymers, although they vary depending on the use (purpose). Among these, polymers generally known as engineering plastics have good heat resistance and chemical resistance, but hollow fibers that satisfy separation performance and durability at the same time are used as separation membranes in the paper separation method described above. It is still not enough material to obtain. [Means for Solving the Problems] In view of the above-mentioned problems, the present inventors have conducted intensive research and found that aromatic etherimide polymers subjected to a specific treatment have been found to be suitable for use in hollow fibers for separation, especially in perpaper ration methods. The present invention was completed based on the knowledge that this material is extremely effective as a material for membranes.
That is, the present invention is a hollow fiber membrane made of an aromatic etherimide polymer bonded with a quaternary ammonium base. The present invention also provides a hollow fiber membrane characterized by forming a hollow fiber membrane from an aromatic etherimide polymer into which a halomethyl group has been introduced, and then converting the halomethyl group of the hollow fiber membrane into a quaternary ammonium base using an amine compound. This is a method for producing a thread membrane. The hollow fiber membrane of the present invention has a chemical structure in which the matrix has a skeleton of an aromatic etherimide polymer, and the aromatic ring in the matrix molecule is bonded to a quaternary ammonium base; Preferably, the quaternary ammonium base is crosslinked via a hydrocarbon residue with a quaternary ammonium salt bound to another matrix molecule. The above aromatic etherimide polymer has an average molecular weight of 20,000 or more and has the following formula () It is a polymer skeleton consisting of repeating units, and has an aromatic ether unit and an aromatic imide unit in one molecule. In addition, the crosslinked structure of the aromatic etherimide polymer described above can be expressed by the following formula () (wherein, P is a divalent hydrocarbon residue, X is a halogen or hydroxyl group, and R and R' are each a monovalent hydrocarbon residue). The hollow fiber membrane of the present invention has the above-mentioned chemical structural characteristics, and thus exhibits good separation performance, especially as a separation membrane in the paper separation method, and has excellent heat resistance, chemical resistance, solvent resistance, and It has excellent mechanical strength.
That is, the hollow fiber membrane of the present invention does not exhibit the desired performance as a separation membrane for the paper separation method even if the matrix merely has the skeleton of an aromatic etherimide polymer having a structure as shown in the above formula (). I can't. In the production of hollow fiber membranes in the present invention, a hollow fiber membrane is formed from an aromatic etherimide polymer that has been halomethylated in advance to introduce halomethyl groups into the aromatic ring, and then an amine compound is reacted to convert the halomethyl groups into quaternary A desired hollow fiber membrane can be obtained by converting it into an ammonium base. The most important feature of the hollow fiber membrane manufacturing method of the present invention is that the halomethyl group introduced into the aromatic etherimide polymer is converted into a quaternary ammonium base using an amine compound. In this way, a strongly basic anion exchange group is introduced into the aromatic etherimide polymer, and by further selecting an amine compound, each tertiary amino group of the amine compound is different from the aromatic etherimide polymer molecule. Since the probability of reaction with the halomethyl group of the amine compound is extremely high, a crosslinked structure is formed between the molecules of the polymer via the hydrocarbon residues of the amine compound. Hereinafter, the manufacturing method of the present invention will be explained in detail. The aromatic etherimide polymer used in the present invention is a polymer having an ether bond and an imide bond in the repeating unit molecule, for example, the formula () described above or the formula ( ) (However, Ar 1 and Ar 2 represent divalent aromatic groups.) Generally, the average molecular weight is
20,000 or more is preferred. Such an aromatic etherimide polymer resin is commercially available from General Electric Company under the trade name "Ultem", for example. In the production method of the present invention, it is necessary to subject the aromatic etherimide polymer to halomethylation such as chloromethylation to introduce a halomethyl group into the aromatic ring. In the halomethylation reaction, a halomethyl ether such as chloromethyl ether is generally used as the halomethylating agent, and a Friedel-Crafts catalyst such as SnCl 4 , TiCl 4 , AlCl 3 is used as the catalyst, and the halomethylation reaction is carried out by a conventional method. In order to carry out the process uniformly, a halogenated hydrocarbon such as 1,2-dichloroethane or tetrachloroethane is preferably used as a dissolving agent or swelling agent for the aromatic etherimide polymer. The degree of halomethylation in such an aromatic etherimide polymer is extremely important in order to obtain a good hollow fiber membrane, which is the object of the present invention, and it is generally expressed as the halogen content measured by the More method. 3-12
Weight percent is preferred. That is, when the degree of halomethylation described above is less than 3% by weight, the separation ability of the resulting hollow fiber membrane is insufficient. In addition, if the degree of halomethylation is greater than 12% by weight, the dope solution becomes highly viscous, making spinning difficult and resulting in poor molding yield of hollow fiber membranes. hollow fiber membranes with high performance cannot be obtained. The number of halomethyl groups introduced per repeating unit of the aromatic etherimide polymer calculated from the above-mentioned halogen content is generally 0.5 to 2.2. Also, proton
NMR measurements confirm that halomethyl groups have been introduced into the aromatic ring of the aromatic etherimide polymer. Next, in the present invention, a hollow fiber membrane is formed using a dope solution prepared by dissolving the above halomethylated aromatic etherimide polymer in a solvent. The solvent used for preparing this dope solution is not particularly limited as long as it dissolves the halomethylated aromatic etherimide polymer and is compatible with the organic solvent or water used in the coagulation bath described below. For example, Examples include dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide, 2-pyrrolidone, and tetrachloroethane. In addition, the concentration of the halomethylated aromatic etherimide polymer in the dope solution is generally 10 to 30% by weight, particularly 15% by weight.
It is preferable to adjust the amount to 25% by weight. That is, if the concentration of the dope solution is less than 10% by weight, not only will the amount of solvent used increase, making it uneconomical, but also the resulting hollow fiber membrane will have a high porosity, and its mechanical strength will be weak, making it difficult to consolidate. The performance of the separation membrane is difficult to stabilize. In addition, if this concentration exceeds 30% by weight, the viscosity of the dope increases and it becomes difficult to flow, which not only makes it difficult to mold the hollow fiber membrane, but also makes defoaming difficult, resulting in residual air bubbles. Good performance such as permeability cannot be obtained from the resulting hollow fiber membrane. In the present invention, as a method for obtaining a hollow fiber membrane from the above-mentioned dope solution, a known method of extruding and molding the dope solution using an annular nozzle for producing hollow fibers is generally employed. For example, when using a tube-in-orifice type nozzle, a tube protrudes from the center of an orifice that opens at the center of the nozzle bed. This method forms hollow fibers by extruding the dope liquid from the tube and simultaneously supplying the core liquid from the inner hole of the tube. This core liquid is made by solidifying the dope liquid from inside the hollow fiber.
Moreover, any liquid that does not dissolve the halomethylated aromatic etherimide polymer of the dope liquid may be used, and water is generally used. Next, the thus formed hollow fiber membrane (uncoagulated) is quickly immersed in a predetermined coagulating liquid and coagulated from the outside of the hollow fiber, thereby obtaining a coagulated hollow fiber membrane. . The coagulating liquid may be water or an organic solvent that does not dissolve the halomethylated aromatic etherimide polymer and is compatible with the solvent of the dope liquid, such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, etc. Alcohols, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, ethers such as tetrahydrofuran and dioxane, and glycols such as ethylene glycol, and water (pure water), methanol aqueous solution, isopropanol aqueous solution, etc. are particularly preferred, and these two
Mixtures of more than one species can also be used. Furthermore, in the present invention, the hollow fiber membrane obtained above is immersed in a solution of an amine compound dissolved in water or a predetermined solvent to convert the halomethyl group of the hollow fiber membrane into a tertiary amino group of the amine compound. It is extremely important to convert the base into a quaternary ammonium base and form a crosslinked structure as necessary in order to obtain the desired hollow fiber membrane. The amine compounds used in the present invention include, for example, aliphatic tertiary amines such as trimethylamine, triethylamine, triethanolamine, and tributylamine, as well as primary and secondary amines, preferably generally aliphatic polyamines, or aromatic Any of the group polyamines may be used. In particular, polyamine compounds are preferred because they can easily form a crosslinked structure upon conversion of the quaternary ammonium base in the present invention.
Examples of such polyamine compounds include ethylenediamine, triethylenediamine, tetraethylenepentamine, polyethyleneimine,
NNN′N′-tetramethyldiaminomethane,
NNN′N′-tetramethylethylenediamine,
NNN'N'-tetramethyl-1,3-propanediamine, NNN'N'-tetramethyl-1,6-hexanediamine, NNN'N'-tetramethyl-1,
4-phenylenediamine, NNN'N'-tetramethylpenzidine, NNN'N'-tetramethyl-1,
Examples include 3-diamino-2-propanol. Among these, if it is not a tertiary amine,
After reacting with a halomethyl group, quaternary ammonium salting may be performed. Such amination and quaternization are also included in the quaternary ammonium salt in the present invention. Such a solution of an amine compound may be used by adjusting the amine concentration to generally 0.1 to 1.0 mol/ml using water, acetone, ethanol, methanol, isopropyl alcohol, benzene, toluene, etc. as a solvent. Furthermore, in the present invention, the reaction conditions for converting a halomethyl group into a quaternary ammonium base using a solution of an amine compound are generally room temperature to 80°C.
This is achieved by immersion treatment for 30 seconds to 100 hours. [Effects of the Invention] The hollow fiber membrane made of a charged (crosslinked) aromatic etherimide polymer provided in the present invention has the following properties:
Excellent as a separation membrane for paper separation,
In addition, it has good durability in terms of heat resistance, chemical (solvent) resistance, and mechanical strength, so it is particularly suitable for separating, concentrating, and purifying mixtures containing non-aqueous liquids such as mixtures of organic liquids or solutions of organic compounds. It is industrially useful in a wide range of fields including electronics, biochemistry, medicine, and food. Furthermore, specific non-aqueous liquids to which the hollow fiber membrane of the present invention can be applied include alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, and ethylene glycol, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, and aromatic liquids such as benzene, toluene, and xylene. group hydrocarbons, esters such as ethyl acetate and butyl acetate, methylene chloride, chloroform, trichlene,
Examples include halogenated hydrocarbons such as chlorobenzene. Of course, it can also be preferably applied to separation of the above-mentioned mixture of non-aqueous liquid and water. [Examples] Examples of the present invention will be shown below, but the present invention is not limited to these Examples. Example 1 Repeating unit represented by the following formula Aromatic etherimide polymer (trade name:
Ultem 1000 (manufactured by GE) 100g dichloroethane
After uniformly dissolving the mixture in 832 g at 50° C. under a nitrogen atmosphere while heating and stirring, 67 g of chloromethyl ether and 11 g of zinc chloride were added, and the mixture was reacted at 50° C. for 8 hours with stirring. Next, the reaction solution was cooled to 30° C., precipitated in a large amount of methanol, dried under reduced pressure, and then dissolved in a chloroform-methanol system and repurified. The obtained chloromethylated aromatic etherimide polymer had a chlorine content of 6.6% by weight as measured by the Mohr method, and the amount of chlorine introduced per repeating unit of the polymer calculated from this chlorine content was 6.6% by weight. The number of chloromethyl groups is 1.2. Furthermore, this chloromethylated aromatic etherimide polymer was evaluated using proton NMR method.
This matched the methylene group concentration appearing at 4.56 ppm, confirming that it was chloromethylated. From these analysis results, the structure of the chloromethylated aromatic etherimide polymer is identified as the following formula. (In the formula, a + b = 0.2 to 2.0) The above chloromethylated aromatic etherimide polymer was dissolved in a solvent of N-methylpyrrolidone to approx.
A homogeneous dope solution with a concentration of 20% by weight was prepared. Using this dope solution, a hollow fiber membrane is extruded from an annular nozzle for manufacturing hollow fibers, water is used as a coagulating liquid, and the hollow fiber membrane is coagulated from the inside and outside of the membrane.
A hollow fiber membrane with an outer diameter of 1.1 mm was obtained. Next, the above hollow fiber membrane was coated with N, N, N', N'-
Tetramethylethylenediamine (hereinafter referred to as
By immersing it in an acetone solution of each concentration shown in Table 1 of TMEDA (abbreviated as TMEDA) and performing a reaction treatment at the temperature and time shown in Table 1, a hollow structure made of a cross-linked charged modified aromatic etherimide polymer is formed. A thread membrane was obtained. Isopropyl alcohol (IPA) with an isopropyl alcohol concentration of 98% by weight was used as the liquid to be treated using a paper separation method fabricated by modularizing 100 hollow fiber membranes with a length of 150 mm obtained above. A separation test was conducted on a mixture of H 2 O and water (H 2 O). The liquid to be treated was supplied inside the hollow fiber membrane at a liquid temperature of 60°C, and the degree of vacuum on the external permeation gas chamber side was 10 Torr. From the separation results, the amount of liquid permeated through the hollow fiber membrane Q (Kg/ m2・
hr) and separation coefficient α = (P H2O /P IPA ) / (F H2O /
F IPA ) are shown in Table 1. However, P H2O = Water concentration on the permeate gas chamber side P IPA = Isopropyl alcohol concentration on the permeate gas chamber side F H2O = Water concentration in the liquid to be treated F IPA = Isopropyl alcohol concentration in the liquid to be treated In addition, the above-mentioned chloromethylated aromatic The etherimide hollow fiber membrane was made into a module in the same manner as above without being subjected to the reaction treatment with TMEDA, and was subjected to a separation test of an IPA-H 2 O mixture. The results were used as a comparative example (hereinafter abbreviated as ratio). It is shown in Table 1.
【表】
実施例 2
実施例1のクロルメチル化反応において、反応
時間を第2表に示す如く変化させること以外は、
実施例1と同様にして、クロルメチル化芳香族エ
ーテルイミド重合体を得た。
得られたクロルメチル化芳香族エーテルイミド
重合体をモアー法により塩素含量を測定した。次
いで、実施例1と同様にして中空糸膜を成形した
後、第1表のNo.3と同一条件で反応処理を行なつ
た。
得られた中空糸膜のそれぞれについて、実施例
1と同様にモジユール化し、IPA−H2O混合液の
分離試験に供した結果を第2表に示した。[Table] Example 2 In the chloromethylation reaction of Example 1, except that the reaction time was changed as shown in Table 2,
A chloromethylated aromatic etherimide polymer was obtained in the same manner as in Example 1. The chlorine content of the obtained chloromethylated aromatic etherimide polymer was measured by the Mohr method. Next, a hollow fiber membrane was formed in the same manner as in Example 1, and then subjected to a reaction treatment under the same conditions as No. 3 in Table 1. Each of the obtained hollow fiber membranes was made into a module in the same manner as in Example 1, and subjected to a separation test of an IPA-H 2 O mixture. The results are shown in Table 2.
【表】
実施例 3
実施例1の四級化反応条件を変化させること以
外は、実施例1と同様にして中空糸膜を得、モジ
ユール化してIPA−H2O混合液の分離試験に供し
た結果を第3表に示した。[Table] Example 3 A hollow fiber membrane was obtained in the same manner as in Example 1 except that the quaternization reaction conditions in Example 1 were changed, and the membrane was made into a module and used for a separation test of an IPA-H 2 O mixture. The results are shown in Table 3.
【表】
また、24時間の連続分離試験の後に、性能を測
定したところ、No.3、4においては、Q、αに変
化は見られなかつたが、No.1、2は2割程度のα
の低下が見られた。この差はジアミンによるポリ
マー鎖間の架橋構造の効果に起因するものと推定
される。
(注) TMEDA…N,N,N′,N′−テトラメチル
エチレンジアミン
TMHDA…N,N,N′,N′−テトラメチル
−1,6−ヘキサンジアミン[Table] In addition, when the performance was measured after a 24-hour continuous separation test, no change was observed in Q and α for Nos. 3 and 4, but about 20% of the change was observed for Nos. 1 and 2. α
A decrease was observed. This difference is presumed to be due to the effect of the crosslinked structure between polymer chains caused by the diamine. (Note) TMEDA...N,N,N',N'-tetramethylethylenediamine TMHDA...N,N,N',N'-tetramethyl-1,6-hexanediamine
Claims (1)
ーテルイミド重合体よりなる中空糸膜。 2 第四級アンモニウム塩基に結合した炭化水素
残基により架橋された芳香族エーテルイミド重合
体よりなる特許請求の範囲第1項記載の中空糸
膜。 3 パーペーパーレーシヨン法の分離膜である特
許請求の範囲第1項または同第2項記載の中空糸
膜。 4 ハロメチル基を導入した芳香族エーテルイミ
ド重合体より中空糸膜を成形した後、アミン化合
物を反応させることにより該ハロメチル基を第四
級アンモニウム塩基に変換させることを特徴とす
る中空糸膜の製造方法。 5 アミン化合物がポリアミン化合物である特許
請求の範囲第4項記載の中空糸膜の製造方法。[Scope of Claims] 1. A hollow fiber membrane made of an aromatic etherimide polymer bonded with a quaternary ammonium base. 2. The hollow fiber membrane according to claim 1, comprising an aromatic etherimide polymer crosslinked by hydrocarbon residues bonded to quaternary ammonium bases. 3. The hollow fiber membrane according to claim 1 or 2, which is a separation membrane of the paper separation method. 4 Production of a hollow fiber membrane characterized by forming a hollow fiber membrane from an aromatic etherimide polymer into which a halomethyl group has been introduced, and then converting the halomethyl group into a quaternary ammonium base by reacting with an amine compound. Method. 5. The method for producing a hollow fiber membrane according to claim 4, wherein the amine compound is a polyamine compound.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1603887A JPS63185405A (en) | 1987-01-28 | 1987-01-28 | Hollow fiber membrane and its manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1603887A JPS63185405A (en) | 1987-01-28 | 1987-01-28 | Hollow fiber membrane and its manufacturing method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63185405A JPS63185405A (en) | 1988-08-01 |
| JPH0527448B2 true JPH0527448B2 (en) | 1993-04-21 |
Family
ID=11905412
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP1603887A Granted JPS63185405A (en) | 1987-01-28 | 1987-01-28 | Hollow fiber membrane and its manufacturing method |
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Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013046903A (en) * | 2011-07-28 | 2013-03-07 | Fujifilm Corp | Gas separation composite membrane, and gas separation module, gas separation apparatus and gas separation method using the same |
| JP2013046902A (en) | 2011-07-28 | 2013-03-07 | Fujifilm Corp | Gas separation composite membrane, and gas separation module, gas separation apparatus and gas separation method using the same |
-
1987
- 1987-01-28 JP JP1603887A patent/JPS63185405A/en active Granted
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63185405A (en) | 1988-08-01 |
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