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JPH0691944B2 - 薄膜の製造法 - Google Patents
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JPH0691944B2 - 薄膜の製造法 - Google Patents

薄膜の製造法

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Publication number
JPH0691944B2
JPH0691944B2 JP60228395A JP22839585A JPH0691944B2 JP H0691944 B2 JPH0691944 B2 JP H0691944B2 JP 60228395 A JP60228395 A JP 60228395A JP 22839585 A JP22839585 A JP 22839585A JP H0691944 B2 JPH0691944 B2 JP H0691944B2
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JP
Japan
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thin film
polymerization
plasma
hexafluoropropylene
present
Prior art date
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JP60228395A
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Inventor
訓宏 稲垣
Original Assignee
三菱化成株式会社
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  • Coating Of Shaped Articles Made Of Macromolecular Substances (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、気体分離用薄膜の製造法に関する。詳しく
は、ヘキサフルオロプロピレン(ヘキサフルオロプロペ
ンとも称する)と脂肪族炭化水素との混合物をプラズマ
重合することにより、基体成型体上に薄膜を形成させる
ことを特徴する気体分離膜として有用な薄膜の製造法に
関する。
[従来の技術] 基体成型体の表面を改質する目的で、例えば特公昭55−
33815号公報に記載されているように、基体成型体の表
面にプラズマ重合法によって薄膜を形成させる技術が提
案されている。このようなプラズマ重合は、真空下に低
圧で存在するモノマー中にグロー放電することによって
存在するモノマーをプラズマ化させ、生成した活性種を
基体に堆積させる重合法を言う。このプラズマ重合を遂
行する際に、重合系に存在するモノマーが安定なもので
ない場合は分解することがあり、重合系に存在させたモ
ノマーの形態で重合しないことがある。重合系に二種類
のモノマーを存在させれば、二種類のモノマー成分の要
素を含んだポリマーが生成する可能性がある。
本発明者は先に、テトラフルオロメタンのプラズマ重合
をメタンの共存化で行うことにより、基体成型体の表面
に薄膜を形成できることを報告した(J.Macromol.Sci.-
chem.A18(4)、p661〜672(1982))。
[発明が解決しようとした課題] しかしながら、本発明者の実験によると、この方法で形
成した薄膜は、気体分離性能については満足すべきもの
ではなかった。
そこで、本発明者は、さらに検討を重ね、ヘキサフルオ
ロプロピレンと脂肪族炭化水素との混合物をプラズマ重
合することにより、基体成型体上に薄膜を形成させた場
合は、特に酸素と窒素の分離性能に優れた薄膜が形成さ
れることを見出し、本発明に到達した。
[課題を解決するための手段] しかして本発明の要旨とするところは、ヘキサフルオロ
プロピレンと脂肪族炭化水素との混合物をプラズマ重合
することにより、基体成型体上に厚さ0.01μm〜10μm
の薄膜を形成させることを特徴とする気体分離用薄膜の
製造法に存する。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明において基体成型体とは、天然樹脂、合成樹脂な
どの有機樹脂材料、金属、ガラスなどの無機材料などか
らなる成型体を言う。
有機樹脂材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリ4−メチルペンテン−1などのポリオレフィン
類、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル、ポリマタ
クリル酸メチルなどのビニル系モノマーの重合体類、ポ
リフッ化ビニリデンなどのフッ素含有モノマーの重合体
類、ポリシロキサン、ポリトリメチルビニルシラン、ポ
リトリメチルシリルプロピレンなどのケイ素含有重合体
類、ポリアミド、ポリイミド、ポリスルホン、ポリフェ
ニレンオキサイド、ポリカーボネートなどの芳香族環含
有有機化合物の縮合重合体類、エチルセルロース、アセ
チルセルロースなどのセルロース系重合体類が挙げら
れ、無機材料としては、金属、ガラスなどが挙げられ
る。
基体成型体としては、具体的には、シート状、中空糸
状、スパイラル状、チューブ状などの形態の成型体が挙
げられ、これらはいずれも多孔体である必要がある。基
体成型体としてはさらに、通常非対称膜と称されるスキ
ン層と多孔層とからなる膜、複合膜と称される多孔層の
表面にコーテイング、insitu重合、プラズマ重合、ラミ
ネートなどの方法によって均質な超薄膜を形成した膜
も、成型体として用いることができる。多孔体の孔の大
きさは、ガス分離に適した0.03μm以下であるのが好ま
しい。
本発明方法によるときは、ヘキサフルオロプロピレンを
脂肪族炭化水素の共存下にプラズマ重合する。共存させ
ることができる脂肪族炭化水素としては、常温で気体の
アルカン類、アルケン類が挙げられ、なかでもメタンが
最適である。
ヘキサフルオロプロピレンと脂肪族炭化水素とを混合す
る際の割合は、特に制限されないが、容積比で100:1〜
1:100の範囲で選ぶのがよく、特に好ましくは容積比で2
0:1〜1:2の範囲で選ぶのがよい。
ヘキサフルオロプロピレンと脂肪族炭化水素との混合物
をプラズマ重合は、内部電極方式、無電極方式などの公
知のプラズマ重合装置を用いて遂行することができる。
内部電極方式の重合装置としては、ジャーナル・オブ・
アプライド・ポリマー・サイエンス(Journal of Appli
ed Polymer Science)第17巻、885頁(1973)、または
同誌第28巻、3629頁(1984)などに記載されたものが挙
げられ、無電極方式の重合装置としては、同誌第15巻、
2277頁(1971)に記載されたものが挙げられる。
プラズマ重合する際の温度は、特に制限はなく、常温付
近で適宜選ぶことができ、プラズマ重合する際の圧力、
グロー放電する電圧などは、使用する重合装置の型式に
よって適宜選ぶことができる。
プラズマ重合する際に重合装置に供給するモノマーの流
速は、装置の大きさと、放電する電圧の大きさに応じて
選ぶことができる。例えば、直径10cm、長さ55mmの装置
でラジオ波の電力10〜100Wでのモノマーの流速は、0.1
〜50cm3(STP)/分程度で選ぶことができる。
プラズマ重合によって基体成型体上に形成される薄膜の
厚さは、重合時間と重合装置に供給するモノマーの流速
によって調節することができる。気体分離用膜として使
用する場合には、薄膜は極薄であるほど好ましいが、他
方極端に薄い場合にはピンホールが生成するなどにより
分離性能が低下し好ましくない。薄膜の厚さは、通常0.
01μm〜10μmの範囲で選択するのが、好ましい。
[発明の奏する効果] 本発明は次のような特別に顕著な効果を奏し、その実用
的利用価値は極めて大である。
1.本発明方法に従い、ヘキサフルオロプロピレンと脂肪
族炭化水素とを共存させてプラズマ重合して得た薄膜
は、気体分離性、特に酸素と窒素の分離性能に優れたも
のとなる。
2.これに対して、脂肪族炭化水素を共存させないでプラ
ズマ重合して得た薄膜は、優れた気体分離性を発揮しな
い。
[実施例] 以下、本発明を実施例および比較例に基いて詳細に説明
するが、本発明は以下の記載例に限定されるものではな
い。
実施例1 ジャーナル・オブ・アプライド・ポリマー・サイエンス
(Journal of Applied Polymer Science)第28巻、3629
頁(1984)に記載されたと同型式の内部電極方式であっ
て、直径400mm、長さ400mmの重合装置中に、円形のミリ
ポアフィルター(ミリポアリミテッド社製多孔質膜、平
均孔径0.025μm、直径45mm)を置き、重合装置内を一
度真空にした。この重合装置内に、モノマーとしてヘキ
サフルオロプロピレンとメタンの3:1の混合物(容量
比)を導入し、Af電流75mA(20KHz)で重合を開始し、
モノマーの供給流速を8cm3(STP)/分、反応圧力を16
Paとして、2時間プラズマ重合を行った。
プラズマ重合によって形成された厚さ0.59μmの薄膜を
有するミリポアフィルターにつき、膜の一次側(気体の
供給側)の圧力を1kg/cm2、膜の二次側(気体の透過
側)の圧力を2kg/cm2として、酸素と窒素の透過係数を
測定した結果、次の通りであった。
Po2=9.7×10-9cm3(STP)・cm/cm2・sec・cmHg PN2=3.4×10-9cm3(STP)・cm/cm2・sec・cmHg (P02/PN2)=2.9 実施例2 実施例1において使用したのと同一の薄膜を使用し、O2
27.8%、N272.2%(容量%)を含む混合ガスの透過性能
を測定した。
7.47×10-5cm3(STP)・cm/cm2・Sec・cmHgの速度でミ
リポアフィルターを透過させて得られた透過ガスにつ
き、その組成をガスクロマトグラッフィーで測定したと
ころ、酸素57.1%、窒素42.9%であった。
上の結果から、酸素と窒素との透過係数を計算すると、
次の通りである。
P02=9.5×10-9cm3(STP)・cm/cm2・sec・cmHg PN2=3.9×10-9cm3(STP)・cm/cm2・sec・cmHg また、供給ガスの組成と透過ガスの組成から算出した分
離係数(α)は、次の通りである。
(α)=3.46 比較例 実施例1において使用したのと同一のプラズマ重合装置
を使用し、反応装置内に、モノマーとしてヘキサフルオ
ロプロピレンのみを導入し、Af電流75mA(20KHz)で重
合を開始し、モノマーの供給流速を8cm3(STP)/分、
反応圧力を16Paとして、2時間プラズマ重合を行った。
プラズマ重合によって形成された厚さ0.46μmの薄膜を
有するミリポアフィルターにつき、膜の一次側(気体の
供給側)の圧力を1kg/cm2、膜の二次側(気体の透過
側)の圧力を2kg/cm2として、酸素と窒素の透過係数を
測定した結果、次の通りであった。
P02=1.0×10-9cm3(STP)・cm/cm2・sec・cmHg PN2=6.2×10-10cm3(STP)・cm/cm2・sec・cmHg (P02/PN2)=1.7 上の実施例および比較例の結果から、ヘキサフルオロプ
ロピレンにメタンを混合してプラズマ重合した実施例の
場合は、ヘキサフルオロプロピレン単独でプラズマ重合
した比較例の場合に比較して酸素の透過係数は約10倍増
加し、酸素と窒素の透過係数の比によって示される分離
性能も、2.9倍に増加することがわかる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ヘキサフルオロプロピレンと脂肪族炭化水
    素との混合物をプラズマ重合することにより、基体成型
    体上に厚さ0.01μm〜10μmの薄膜を形成させることを
    特徴とする気体分離用薄膜の製造法。
JP60228395A 1985-10-14 1985-10-14 薄膜の製造法 Expired - Lifetime JPH0691944B2 (ja)

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