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公開番号2024167739
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-04
出願番号2023084013
出願日2023-05-22
発明の名称気体分離膜及びその製造方法
出願人日産自動車株式会社
代理人個人,個人
主分類B01D 69/00 20060101AFI20241127BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】優れた気体透過性及び強度を有する気体分離膜及びその製造方法を提供する。
【解決手段】気体分離膜は、気体分離層と気体分離層を支持する多孔質層を有する。気体分離層が、有機高分子からなるナノファイバーと、気体分離性能を有する多孔性高分子を含む。多孔性高分子が、固有ミクロ多孔性重合体、ポリトリメチルシリルプロピン及びポリイミドからなる群より選ばれた少なくとも1種を含有する。気体分離層の厚みが、0.2μm以上5.0μm以下である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
気体分離層と前記気体分離層を支持する多孔質層を有する気体分離膜であって、
前記気体分離層が、有機高分子からなるナノファイバーと、気体分離性能を有する多孔性高分子を含み、
前記多孔性高分子が、固有ミクロ多孔性重合体、ポリトリメチルシリルプロピン及びポリイミドからなる群より選ばれた少なくとも１種を含有し、
前記気体分離層の厚みが、０．２μｍ以上５．０μｍ以下である
ことを特徴とする気体分離膜。
続きを表示（約 530 文字）【請求項２】
気体分離層と前記気体分離層を支持する多孔質層を有し、
前記気体分離層が、有機高分子からなるナノファイバーと、気体分離性能を有する多孔性高分子を含み、
前記多孔性高分子が、固有ミクロ多孔性重合体、ポリトリメチルシリルプロピン及びポリイミドからなる群より選ばれた少なくとも１種を含有し、
前記気体分離層の厚みが、０．２μｍ以上５．０μｍ以下である
気体分離膜を製造する方法であって、
前記多孔質層上に形成された有機高分子からなるナノファイバーを含むナノファイバー層に、気体分離性能を有する多孔性高分子と溶媒を含む塗工液を塗布して前記塗工液を前記ナノファイバー層に含浸させ、しかる後、前記塗工液から前記溶媒を除去する
ことを特徴とする気体分離膜の製造方法。
【請求項３】
前記塗工液の前記ナノファイバー層に対する接触角が、前記塗工液の前記多孔質層に対する接触角よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の気体分離膜の製造方法。
【請求項４】
前記塗工液の前記ナノファイバー層に対する接触角が、９０°未満であることを特徴とする請求項３に記載の気体分離膜の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体分離膜及びその製造方法に係り、さらに詳細には、優れた気体透過性及び強度を有する気体分離膜及びその製造方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１は、優れたガス透過性と共に優れたガス分離選択性を示し、高温、高圧且つ高湿条件下で使用してもガス分離性能に優れ、さらに天然ガス中に存在するトルエン等の不純物成分の影響も受けにくいガス分離膜を開示している。特許文献１に開示されたガス分離膜は、架橋セルロース樹脂を含有してなるガス分離層を有するガス分離膜であって、架橋構造中に所定の連結構造を有し、ガス分離層が所定量の有機溶媒を含有している。また、特許文献１に開示されたガス分離膜においては、ガス分離層がセルロースナノファイバーを含有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０１６／１３６２９４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の実施例３２に開示されているように、ガス分離膜は架橋セルロース樹脂を含有してなるガス分離層を有すると共に架橋構造中に所定の連結構造を有し、ガス分離層が所定量の有機溶媒を含有すると共にセルロースナノファイバーを含有しているため、ガス分離層の厚みが４０μｍのように厚いものとなっている。その結果、ガス分離層にセルロースナノファイバーを含有させても、気体透過性の向上効果が十分に発揮されていないという問題点があった。また、本発明者らが、ガス分離層の多孔性高分子について更に検討した結果、セルロース樹脂を含む気体分離膜の気体透過性が低いことが分かった。
【０００５】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであって、優れた気体透過性及び強度を有する気体分離膜及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、所定の気体分離層の厚みを０．２μｍ以上５．０μｍ以下にすることにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明の気体分離膜は、気体分離層と気体分離層を支持する多孔質層を有する。
気体分離層が、有機高分子からなるナノファイバーと、気体分離性能を有する多孔性高分子を含む。
多孔性高分子が、固有ミクロ多孔性重合体、ポリトリメチルシリルプロピン及びポリイミドからなる群より選ばれた少なくとも１種を含有する。
気体分離層の厚みが、０．２μｍ以上５．０μｍ以下である。
【０００８】
また、本発明の気体分離膜の製造方法は、気体分離層と気体分離層を支持する多孔質層を有し、気体分離層が有機高分子からなるナノファイバーと気体分離性能を有する多孔性高分子を含み、多孔性高分子が固有ミクロ多孔性重合体、ポリトリメチルシリルプロピン及びポリイミドからなる群より選ばれた少なくとも１種を含有し、気体分離層の厚みが０．２μｍ以上５．０μｍ以下である気体分離膜を製造する方法である。
この製造方法において、多孔質層上に形成された有機高分子からなるナノファイバーを含むナノファイバー層に、気体分離性能を有する多孔性高分子と溶媒を含む塗工液を塗布して塗工液をナノファイバー層に含浸させ、しかる後、塗工液から溶媒を除去する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、上述の気体分離層の厚みを０．２μｍ以上５．０μｍ以下にしたため、優れた気体透過性及び強度を有する気体分離膜及びその製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明の気体分離膜の第１実施形態を模式的に示す断面図である。
第２実施形態の気体分離膜を模式的に示す断面図である。
本発明の気体分離膜の製造方法の一実施形態を模式的に示す説明図である。
気体分離膜の評価を行うために用いたステンレス製の気体分離膜モジュールの様子を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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