シロキサン系ーフロロカ-ボン系二重層型プラズマ重合膜の膜構造と気体分離能

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 63550674
• 研究機関: 北九州工業高等専門学校
• 研究代表者: 原口 俊秀 北九州工業高等専門学校, 化学工学科, 教授 (00038598)
• 研究分担者: 西宮 康二 北九州工業高等専門学校, 化学工学科, 助手 (10208209) ; 畑中 千秋 北九州工業高等専門学校, 化学工学科, 助教授 (80180884) ; 井手 俊輔 北九州工業高等専門学校, 一般科目, 教授 (10041550)
• キーワード: プラズマ重合 / 二重層膜 / 高分子膜 / 膜分離 / 気体分離膜 / 電子温度 / ヘキサメチルジシロキサン / ヘキサフロロベンゼン

研究概要

プラズマ重合の再現性と膜構造の制御に放電系の電子温度の制御が重要であることが昨年度の研究結果から判明したので、ヘキサメチルジシロキサン(HMDS)とヘキサフロロベンゼン(HFB)の両モノマ-の場合について、本研究の放電圧力である0.02torrにおける放電出力と電子温度の関係を求めた。その結果、HMDSの場合には20W、HFBの場合には40Wの出力で電子温度の極小点が存在することがわかった。したがって、本研究ではこの極小点を与える出力で重合を行った。得られた重合膜の酸素と窒素の透過試験および走査電子顕微鏡、赤外吸収スペクトル、X線光電子スペクトルを用いた膜構造解析の結果から、重合時における温度が膜構造と気体透過性に大きく影響を及ぼすことが判明した。即ち、室温(20°C)で得られたHMDSの重合膜はシロキサン結合の割合が大きく、アルキル基の少ない無機質のものであり、クラックが生じやすいが、-5°Cの重合温度になるとアルキル基を多く含むシリコンゴムによく似た有機質の膜が得られた。このシリコンゴム類似膜の酸素透過速度は2000K〜3000Åの膜厚で10^<-4>cc(STP)/cm^2・s・cmHgのオ-ダ-であり、酸素の分離比は膜厚に関係なく2.0であった。そこで2500ÅのHMDS重合層の上に500〜1000ÅのHFB重合層をさらに堆積させた二重層膜を作成した。この二重層膜は酸素透過速度7×10^<-5>cc(STP)/cm^2・s・cmHg、分離比2.5以上の性能を示した。これらの結果は本研究の二重層膜が高性能の酸素富化膜になり得ることを示唆するものである。

研究成果

• [文献書誌] 原口俊秀,井手俊輔: "GAS PERMEATION PTOPERTIES OF PLASMAーPOLYMERIZED MEMBRANES FROM PERFLUOROBENZENE" Journal of Applied Polymer Science:Applied Polymer Symposium. 42. 357-379 (1988)
• [文献書誌] 原口俊秀,井手俊輔,畑中千秋,西宮康二: "シロキサン系プラズマ重合膜の気体透過性" 北九州工業高等専門学校研究報告. 22. 1-5 (1989)
• [文献書誌] 原口俊秀,迫田忠則,加島篤,西宮康二: "プラズマ重合系の電子温度と膜構造" 北九州工業高等専門学校研究報告. 22. 7-10 (1989)
• [文献書誌] 原口俊秀,井手俊輔,畑中千秋,西宮康二,梶山千里: "シロキサン系ーフロロカ-ボン系二重層型重合膜の気体透過性" 第37回高分子討論会・予稿集. 37ー10. 3538-3540 (1988)
• [文献書誌] 原口俊秀,畑中千秋: "プラズマ開始重合法による酵素の包括固定化" ACTIVE. 3. 136 (1989)
• [文献書誌] 原口俊秀,井手俊輔,畑中千秋,西宮康二,梶山千里: "GAS SEPARATION PROPERTIES OF DOUBLEーLAYER MEMBRANES PLASMAーPOLYMERIZED FROM SILOXANE COMPOUNDS AND PERFLUOROCARBONS" Preprint of IUPAC International Symposium on Mulecular Design of Functional Polymers,Seoul'89. (1989)
• [文献書誌] 井手俊輔,原口俊秀,畑中千秋,西宮康二: "プラズマ開始重合による水不溶性ポリアクリルアミドの合成とその金属イオン抽出への応用" 分析化学. 38. 737-739 (1989)
• [文献書誌] 原口俊秀,井手俊輔,畑中千秋,西宮康二: "プラズマ開始重合に関する研究" 北九州工業高等専門学校研究報告. 23. 147-152 (1990)
• [文献書誌] 西宮康二,原口俊秀,井手俊輔,畑中千秋: "シロキサン系ーフロロカ-ボン系二重層型プラズマ重合膜のXPSスペクトル" 北九州工業高等専門学校研究報告. 23. 165-169 (1990)
• [文献書誌] 畑中千秋,原口俊秀,井手俊輔,西宮康二,梶山千里: "プラズマ開始重合によるグルコアミラ-ゼの包括固定化(第二報)" 化学工学会第55年会・研究発表講演要旨集. 375 (1990)
• [文献書誌] 井出俊輔,原口俊秀,畑中千秋,西宮康二,梶山千里: "プラズマ開始重合により合成したポリアクリルアミドの金属イオン吸着特性" 化学工学会第55年会・研究発表講演要旨集. 662 (1990)
• [文献書誌] 原口俊秀,畑中千秋,井出俊輔,西宮康二: "IMMOBILIZATION OF GLUCOAMYLASE BY PLASMAーINITIATED POLYMERIZATION AND EVALUATION OF ENZYME ACTIVITY" Syposium Proceedings on Plasma Polymerization and Plasma Interactions with Polymeric Materials,Boston'90. (1990)