[發明專利]具有混合層的氣體分離膜

有效

• 申請號: 201380034518.0
• 申請日: 2013-06-26
• 公開（公告）號: CN104411389B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 梅原貴志;伊藤茂秀;彼得勒斯·范·凱塞爾;伊丹雄二郎;中西正敏;野田弘行;來間彰浩;巖橋紀美子
• 申請（專利權）人: 富士膠片制造歐洲有限公司
• 主分類號: B01D71/70
• 分類號: B01D71/70;B01D69/10;B01D53/22
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司11409
• 代理人: 章社杲,李偉

技術領域

本發明涉及復合膜及其制備和在氣體分離方面的應用。

背景技術

美國專利文件US?5,286,280(‘280)中公開了復合氣體分離膜?！?80的膜依次包括支撐件、氣體可滲透的聚合物層(通常稱為“槽層”)，識別層和可選擇的外側保護層?！?80的實例描述了使槽層到多孔支撐件內的滲透最小化所采取的步驟。

發明內容

需要具有良好的氣體通量并且其也能夠在諸如CO₂和CH₄的氣體之間良好地識別的膜。

根據本發明的第一個方面，提供了一種復合膜包括：

a)多孔支撐件；

b)槽層，該槽層的部分位于支撐件內，并且該槽層的部分位于支撐件的外側；以及

c)位于槽層上的識別層；

其中：

(i)位于支撐件外側的槽層的部分的平均厚度(GL_e)為10nm至900nm；并且(ii)位于支撐件內的槽層的部分的平均厚度(GL_i)為GL_e的10％至350％。

圖1示例性示出的復合膜包括多孔支撐件1、槽層2和薄識別層3。將位于支撐件外側的槽層2的部分表示為2a，并將位于支撐件內的槽層的部分表示為2b。將位于支撐件內的槽層的部分的厚度表示為GL_i。將位于支撐件外側的槽層的部分的厚度表示為GL_e。在圖1中，多孔支撐件1、槽層2和識別層3的相對厚度未按照相對其各自的尺寸繪出，并且進行了放大以更清楚的示出本發明。圖1中示出的復合膜也可選擇地進一步包括位于識別層上的保護層(未示出)。

多孔支撐件的主要目的是在實質上不降低通量的情況下對識別層提供機械強度。因此，相對于識別層而言，多孔支撐件是典型的開氣孔。

多孔支撐件可以是例如微孔有機或無機膜，或織造或非織造織物。

多孔支撐件可以由任何合適的材料構成。這些材料的實例包括聚砜、聚醚砜、聚酰亞胺、聚醚酰亞胺、聚酰胺、聚酰胺酰亞胺、聚丙烯腈、聚碳酸酯、聚酯、聚丙烯酸酯、醋酸纖維素、聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚(4-甲基-1-戊烯)，并且尤其是聚丙烯腈。

可以使用(例如可商業購買)多孔片狀材料作為支撐件?？蛇x地，可以使用本領域公知的用于制備微孔材料的技術來制備多孔支撐件。在一個實施例中，可以通過以下步驟制備多孔、非識別支撐件：固化可固化組分，然后進一步將可固化的組分應用至形成的多孔支撐件，并且固化這些組分，從而在已經固化的多孔支撐件上形成槽層和識別層。

多孔支撐件并且不僅限于片狀形式；也可以使用管狀形式的多孔支撐件。

例如，為了改善其可濕潤性和/或粘合性，也可以使用已經歷電暈放電處理、輝光放電處理、火焰處理、紫外線輻射處理等的多孔支撐件。

多孔支撐件優選地具有盡可能大的孔，并適合提供用于槽層和隨后的識別層的平滑表面。多孔支撐件具有平均孔徑，其優選地大于識別層的平均孔徑至少約50％，更優選地大于識別層的平均孔徑至少約100％，特別地大于識別層的平均孔徑至少約200％，更特別地大于識別層的平均孔徑至少約1000％。

穿過多孔支撐件的孔典型地具有0.001至10μm的平均直徑，優選地為0.01至1μm。在多孔支撐件的表面處的孔將典型地具有0.001至0.1μm的直徑，優選地為0.005至0.05μm。

孔的直徑可以通過例如通過掃描電子顯微鏡(“SEM”)觀察多孔支撐件的表面或通過切穿支撐件并也通過SEM測量多孔支撐件內的孔的直徑進行測定。

多孔支撐件的表面處的孔隙率也可以表達為a％孔隙率，即，

上述計算式所需的面積可以通過使用SEM檢測多孔支撐件的表面來確定。

因此，在優選實施例中，多孔支撐件具有的a％孔隙率>1％，更優選地>3％，特別地>10％，更特別地>20％。