高分子/液晶複合超薄膜による高選択透過性酸素富化膜の開発に関する研究

フルオロカーボン(FC)を導入した、高分子/液晶三元複合膜の膜構造、および、気体透過性を検討し、つぎの結果を得た。1)熱測定、走査型電子顕微鏡観察、透過型電子顕微鏡観察、抽出実験などから、FCを含むPVC/EBBA三元複合膜は、PVCマトリックスの三次元網目状構造内に、液晶(EBBA)が連続相ドメインを形成している。高分子と液晶が相互に入り組んだ連続体を形成しているため、複合膜の膜構造は安定であり、機械的強度もある。FCは、共存の界面活性剤により、ミセルを形成し、膜中に分散している。2)水面展開法で調製した高分子/液晶複合超薄膜内では、液晶分子は高度に配向し、PVCフィブリル内に安定に担持されている。3)フルオロコーボンは、酸素の溶解性が窒素と比較して大きく、複合膜表面における酸素溶解性を高めるため、酸素の促進輸送効果を発揮することができる。この結果はFCを7.2部含む複合膜においてもっとも顕著であり、オリジナル膜の約2倍の酸素透過性と酸素選択性を示す。4)高分子/液晶複合膜は、マトリックス高分子のガラス転移温度以上の温度域で、酸素透過係数の増加とともに、分離係数も増加する特異な膜である。5)フルオロカーボンの高い酸素溶解性を利用し、膜表面における酸素取り込みをより効果的にするため、表面コーティングや薄膜の積層化による、FCに富んだ表面をもつ非対称膜の分子設計により、酸素透過性と選択性の優れた膜の調製が可能となった。6)高分子/液晶複合膜は、水面展開法により、機械的に安定な極薄膜化が可能であることから、実用的な酸素富化膜としての展開が期待でかきる。

フルオロカーボン(FC)を導入した、高分子/液晶三元複合膜の膜構造、および、気体透過性を検討し、つぎの結果を得た。1)熱測定、走査型電子顕微鏡観察、透過型電子顕微鏡観察、抽出実験などから、FCを含むPVC/EBBA三元複合膜は、PVCマトリックスの三次元網目状構造内に、液晶(EBBA)が連続相ドメインを形成している。高分子と液晶が相互に入り組んだ連続体を形成しているため、複合膜の膜構造は安定であり、機械的強度もある。FCは、共存の界面活性剤により、ミセルを形成し、膜中に分散している。2)水面展開法で調製した高分子/液晶複合超薄膜内では、液晶分子は高度に配向し、PVCフィブリル内に安定に担持されている。3)フルオロコーボンは、酸素の溶解性が窒素と比較して大きく、複合膜表面における酸素溶解性を高めるため、酸素の促進輸送効果を発揮することができる。この結果はFCを7.2部含む複合膜においてもっとも顕著であり、オリジナル膜の約2倍の酸素透過性と酸素選択性を示す。4)高分子/液晶複合膜は、マトリックス高分子のガラス転移温度以上の温度域で、酸素透過係数の増加とともに、分離係数も増加する特異な膜である。5)フルオロカーボンの高い酸素溶解性を利用し、膜表面における酸素取り込みをより効果的にするため、表面コーティングや薄膜の積層化による、FCに富んだ表面をもつ非対称膜の分子設計により、酸素透過性と選択性の優れた膜の調製が可能となった。6)高分子/液晶複合膜は、水面展開法により、機械的に安定な極薄膜化が可能であることから、実用的な酸素富化膜としての展開が期待でかきる。