[發明專利]包含氧乙烯基的膜

無效

• 申請號: 200880025222.1
• 申請日: 2008-05-26
• 公開（公告）號: CN101754797A
• 公開（公告）日: 2010-06-23
• 發明（設計）人: 伊丹雄二郎;加瀬晃
• 申請（專利權）人: 富士膠片制造歐洲有限公司
• 主分類號: B01D71/52
• 分類號: B01D71/52
• 代理公司: 北京市德恒律師事務所 11306
• 代理人: 梁永

技術領域

本發明涉及可以通過聚合包含氧乙烯基的化合物而獲得的膜。該膜對于實施氣體分離特別有用。本發明還涉及用于制備所述膜的方法、以及它們的用途。

背景技術

對于純化氣態混合物，例如天然氣和煙道氣，在某些情況下，分離來自干流的不期望組分可以基于這些組分的相對尺寸而實現(尺寸篩分)。有時更好的結果可以通過利用待分離組分的性質而實現。例如，US-A-4963165描述了利用由聚酰胺-聚醚嵌段共聚物(其看起來沒有發生交聯)制成的膜來分離極性組分與非極性組分。聚環氧乙烷(聚氧化乙烯，PEO)基膜已被描述為適合用于從氫氣和甲烷中分離CO2(Lin?et?al.，Macromolecules，Vol.38，no.20，2005，8394-8407)。JP8024602A和JP8024603A描述了包含具有1-24個烷撐二醇重復單元的聚烷撐二醇二(甲基)丙烯酸酯的氣體分離膜。Hirayama?et?al.，Journal?of?Membrane?Science，160，(1999)，87-99描述了由聚乙二醇單-和二-甲基丙烯酸酯制成的聚合物膜以及它們用于氣體分離的應用。JP7060079描述了具有包含氧乙烯基，優選具有2-30個重復單元的親水性表面的等離子體處理膜。US-A-5069926描述了適用于分離油和水的多孔性超濾膜，其已用等離子體處理或臭氧處理的聚二丙烯酸乙二酯表面改性。WO-A-2005/097304描述了包含大孔性凝膠填充膜的膜疊層，其中聚二丙烯酸乙二酯(聚乙二醇二丙烯酸酯)被用作交聯劑。

存在對于期望氣體具有高滲透性和選擇性、結實且柔性的膜的需要。理想地，這樣的膜可以利用組合物中毒理學可接受的液體(特別是水)在高速下有效地生產。以這種方式，本發明的膜可以以特別的成本有效的方式制備。本發明旨在實現這些目標，至少是一部分目標。

發明內容

因此，本發明的一個目的是提供一種膜，該膜具有良好滲透特性，尤其是對于極性氣體和蒸汽，并且可以以有效方式進行生產。另一個目的是提供一種在處理時不易破裂的結實且耐用的膜。

已經發現，這些目的可以通過這樣的一種膜實現，該膜是通過聚合包括化合物的組合物而制備，該化合物包括至少70個氧乙烯-(-CH2-CH2-O-)-基和至少兩個可聚合基團。因此，在一方面，本發明涉及一種包含一種化合物的聚合產物的膜，該化合物包含至少70個氧乙烯基和至少兩個可聚合基團。為了簡便，包含至少70個氧乙烯基和至少兩個可聚合基團的化合物在本說明中經常被稱為“可交聯單體”。

具體實施方式

本發明的一個目的是提供這樣一種膜，該膜對極性氣體如CO2、H2S、NH3、SOx、以及氮氧化物，特別是NOx具有高滲透性且相對于非極性氣體、蒸汽和液體，對于這些極性氣體具有高選擇性。氣體可以包括蒸汽，例如水蒸汽。在一個實施方式中，該膜對于液體例如水和水溶液是不可滲透的。

這樣的氣體分離膜可以通過去除極性氣體(CO2，H2S)而用于純化天然氣(一種混合物，主要包括甲烷)，用于從氫氣以及從煙道氣中去除CO2。煙道氣是經由煙道排到大氣中的典型氣體，其中的煙道例如是用于傳送來自壁爐、烤箱、火爐、內燃機、鍋爐或蒸汽產生器的廢氣的管或通道。特別地，是指在發電廠產生的燃燒廢氣。其組成取決于燃燒的對象，但其通常主要由來源于助燃空氣的氮氣(通常高于三分之二)、二氧化碳(CO2)和水蒸汽以及過量的氧氣(也來源于助燃空氣)構成。它還包含一小部分的污染物如顆粒物、一氧化碳、氮氧化物和硫氧化物。最近，CO2的分離和捕獲與相關地環境問題(全球變暖)引起了人們的關注。對于某些消費者，在一些應用中，膜的成本是一個重要的考慮因素。

本發明的膜是通過聚合包含至少70個氧乙烯基的化合物而制備的。雖然不希望受限于任何特定理論，但是我們認為大量氧乙烯基與極性分子如CO2的相互作用非常不同于與非極性分子如N2，這使得基于這些化合物的聚合物的膜相對于非極性分子適合于增強對極性分子的選擇性。一個氧乙烯基可以完整地描繪為-(-CH2-CH2-O-)-。

較高數量的氧乙烯基改善對極性氣體的滲透性。令人驚訝地，利用高數量的氧乙烯基，不僅改善滲透性和選擇性，而且所得到的膜的物理強度也顯著地更好。由具有少量氧乙烯基的可聚合化合物制備的膜在處理過程中彎曲時似乎易碎且容易破壞。當膜在沒有支撐物的情況下使用時這尤其重要。而且附著于多孔性支撐物，期望一種柔性結構以降低膜破裂的風險。