[发明专利]气体分离膜的制造方法

说明书

气体分离膜的制造方法，所述气体分离膜是微粒均匀地分散于树脂中的气体分离膜，所述气体分离膜的制造方法包括下述(A)和(B)：工序(A)，以上述微粒的量相对于总质量而言为1～50质量％的方式，将上述微粒与基体树脂混合而制造母料；工序(B)，使上述母料溶解于溶剂后涂布于基板，并使溶剂蒸发。

技术领域

本发明涉及微粒均匀地分散于树脂中的气体分离膜的制造方法，所述制造方法不对难以分散在树脂中的微粒进行向粒子表面的高分子导入、清漆的溶剂变更、分散剂的添加。

背景技术

近年来，作为纳米技术研究的一环，关于平均粒径为1nm～数百nm的纳米级的微粒(纳米粒子)的研究盛行。对于将原材料形成为纳米尺寸而成的纳米粒子而言，已知其与以往的块状材料不同，能呈现、赋予各种形态、特性，在广泛的产业领域中的应用受到期待。纳米粒子虽然可以作为一次粒子来制造，但由于其微细性而使得聚集性强，导致在放置后形成具有微米级粒径的聚集体。例如，在将上述那样的无机物纳米粒子添加至有机成分中时，可期待耐热性提高、机械强度提高，但另一方面，无机物纳米粒子由于其聚集性强，因而以这样的状态会在有机溶剂中、高分子基体中形成微米级的聚集体，结果，有可能无法得到所期待的那样的有机-无机复合材料的特性·性能。因此，为了维持作为一次粒子的分散性，提出了对粒子表面进行均匀的化学修饰的方案(例如，参见专利文献1)，但仅这样的话，在分散性方面并未获得可以说充分的结果。

另一方面，通过将无机成分和有机成分以纳米水平或分子水平混合从而能协同地提高两者的优点的有机-无机复合材料备受瞩目。该概念也适合于在解决能量·环境问题方面其有用性受到关注的高分子气体分离膜，期望通过制作在高分子基体中添加无机物纳米粒子而得的有机-无机复合材料，从而实现利用现有方法未能实现的高机械强度、热稳定性、气体透过特性。

利用高分子膜的气体透过特性来分离气体的方法能不伴有气体的相变而进行气体的分离·回收，与其他气体分离法相比，操作简便，可使装置小型化，另外，能连续进行气体分离，因此，具有环境负担小这样的特性。这样的节能型高分子气体分离膜法近年来尤其是作为温室效应气体的分离·回收、富氧空气的制作、天然气的纯化技术而备受瞩目，实用化受到期待，但需要进一步在气体分离性能及气体透过量方面加以改善。

虽然如上所述也进行了通过使高分子膜中含有无机物纳米粒子来改善气体透过特性的尝试，但前述纳米粒子聚集的问题在有机-无机复合气体分离膜的制作中也同样成为问题，就现有的有机-无机复合气体分离膜而言，由于无机物纳米粒子在高分子基体中聚集而导致膜强度下降，无法实现高粒子含有率，因此，仅能将气体透过性提高至数倍左右，这成为问题。

因此，例如，作为使高分子膜中含有无机物纳米粒子来改善气体分离膜特性的方法，还作出了以下的报道：用含有氨基的硅烷偶联剂对二氧化硅纳米粒子表面进行处理从而使表面甲硅烷基化，进而用聚合物对该甲硅烷基化粒子进行处理，由此制作接枝有聚合物的二氧化硅粒子，将如上所述地得到的接枝有聚合物的二氧化硅粒子分散于聚合物中而制成树脂膜，对该膜作为气体分离膜的性能进行了调查(参见非专利文献1)，但就气体的透过量等而言，并未得到可以说充分的结果。

另外，提出了下述气体分离膜，其中，通过在二氧化硅纳米粒子表面键合大体积的超支化高分子或树枝状高分子，从而在有机溶剂中、高分子基体中不发生聚集，均匀分散性优异，气体的透过量得到大幅改善(例如，参见专利文献2)，但在向树脂中的分散性、气体透过量的改善的方面等，并未获得充分的结果。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-99607号公报

专利文献2：日本特开2010-222228号公报

非专利文献

非专利文献1：聚合物(Polymer)，47(2006)，pp.7535-7547

发明内容