新規合成反応に立脚した1次、2次構造を有する高性能ガス分離膜の作成

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05555252
• 研究機関: 東京理科大学
• 研究代表者: 加藤 政雄 東京理科大学, 基礎工学部, 教授 (70214400)
• 研究分担者: 君島 哲也 日本酸素(株), 技術部 ; 長崎 幸夫 東京理科大学, 基礎工学部, 講師 (90198309)
• キーワード: 酸素富化膜 / 含ケイ素スチレン / 反応性含ケイ素ポリマー / 界面重縮合 / ガラス転移点 / 酸素溶解度 / ガス分離 / フリースペース

研究概要

平成5年度は含ケイ素高分子膜の合成及びそのガス透過特性の最適化を中心に以下にように検討を進めた。1)高ケイ素含有スチレン型モノマーの合成、重合:4^-アリルスチレン、4^-メチルスチレンを出発原料とし、14%から28%までのケイ素含有量を有するスチレンモノマーの新規合成法を見い出した。またそれらの重合特性に関して検討した。2)反応性含ケイ素オリゴマーおよびポリマーの合成:2活性プロトンを有するスチレンやアリルシラン化合物を用い、新規アニオン重縮合により反応性二重結合を主鎖又は側鎖に有する含ケイ素オリゴマーの合成法を見い出した。また高い酸素透過特性を有している含ケイ素スチレン型モノマーをメタクリル酸クロリドとの共重合反応による界面縮合特性を有する含ケイ素共重合ポリマーを合成した。更にこれらの光架橋特性および界面重縮合性を検討し、良好な薄膜を得ることがわかった。3)上記で得られた含ケイ素ポリマー膜のガス透過能を検討し、以下の知見を見い出した。i)酸素の膜に対する溶解度は膜のケイ素含有量に大きく依存し、ケイ素含有量を大きくすればするほど溶解性は上がった。ii)膜の酸素透過特性はケイ素含有量よりもむしろ膜自身の熱特性に大きく依存した。すなわちケイ素含有量を増加させると酸素溶解性は増加するものの、その構造により熱特性特にガラス転移点が大きく変化し、この影響が酸素透過性に与える効果の方が非常に大きいことをつきとめた。これは、ポリスチレンのパラ位に枝分かれ構造を有するシリル置換基が高分子鎖自身の運動性を抑え、さらにシリル置換基の大きい回転性のために高分子鎖間が大きく広がるため、結果としてフリースペースが増大した結果、ガラス転移点の上昇とともに密度が大きく減少し、酸素透過特性が向上したことがわかった。

研究成果

• [文献書誌] M,Kato,S.Hashidate,T.Hirayama: "Synthesis and Propertis of Polymers Having Photocrosslinkable Moieties for Second‐order Nonlinear Optics" J.Photopolymer Sci.& Techn.211-214 (1993)
• [文献書誌] N.Kato,Y.Nagasaki,M.Kato: "Anionic Polymerization of 4-[Bis(trimethylsilyl)methyle]styrene in Apolar Solvent‐Highly Crystalline Polystyrene Derivatives‐" Makromol.Chem.,Rapid Commun.569-574 (1993)
• [文献書誌] Y.Nagasaki,E.Honzawa,M.Kato,K.Kataoka,T.Tsuruta: "A Synthesis of Novel Polyamine Mavrocycles with Organosilicon Moiety" Chemistry Letter. 1825-1828 (1993)
• [文献書誌] 長崎幸夫: "新しい高分子触媒の水系による2D NOESY解析" 化学. 425 (1993)
• [文献書誌] N.Kato,K.Takeda,Y.Nagasaki,M.Kato: "Poly[4-{bis(trimethylsily)methyl}styrene]for an Electron‐beam Resist with High Resolution" Indst.&Eng.Chemistry Res.(in press).
• [文献書誌] 長崎幸夫: "新しい含ケイ素ポリマーの分子設計と機能発現" SUT. 55 (1993)
• [文献書誌] 加藤典聖、長崎幸夫、加藤政雄: "新規含有機金属高分子による電子線レジストへのアプローチ" 無機高分子2, (1993)
• [文献書誌] M.Kato,Y.Nagasaki: "Molecular Design for Novel Silicon‐containing Polymers Having Unique Membrane Properties" New Functionality Maerials,Volume C, 343-348 (1993)