ポリイミド中空糸

ポリイミド中空糸は、比表面積と充填密度が高いため、ガス分離やアルコール脱水に広く使用されています。. この論文では, ポリイミド中空糸の調製と応用は、多数の文献に基づいてレビューされています. 紡糸液としてポリアミド酸溶液のポリイミド溶液からポリイミド中空繊維を調製する方法を紹介した。, ポリイミド中空糸膜の特性を改良する方法を紹介しました。. 実験室および工業用途におけるポリイミド中空繊維の進歩を紹介します.

ポリイミド (PI) 主鎖にイミド環を含むポリマーのクラスです, 耐熱性に優れています, 優れた機械的強度と化学的安定性, 耐溶剤性に優れています. 航空宇宙やマイクロエレクトロニクスなどのハイテク分野で使用されています. ポリイミドの調製には2つの一般的なルートがあります: 1つは、二無水物モノマーとジアミンモノマーを低温で縮合させてポリイミド酸を得る方法です。 (PAA) 解決, 続いて模倣反応を行い、ポリイミドを生成します, 2段階法と呼ばれる. もう一つの方法は、モノマーを加熱するか、高沸点の有機溶媒に溶解して合成するためにモノマーを溶融し、直接反応によってポリイミドを生成することです。, これはワンステップ方式と呼ばれます.

ポリイミド繊維は、高強度など多くの優れた特性を備えた新しいタイプの特殊繊維です。, 高弾性率, 高温および低温耐性, 難燃性, 耐放射線性, 耐薬品性, 等. PI繊維は、紡糸液としてポリアミド酸溶液またはポリイミド溶液から調製できます。. 中空糸膜は、比表面積と負荷密度が高い非常に細い中空糸膜です。, 膜分離の効率を大幅に向上させることができます. ポリイミド中空糸で作られたガス分離膜は、ガスH2が高いため有望です。, CO2, ガス透過性と選択性の高いO2, 有望なアプリケーションがあります. より多い 90% 膜ガス分離アプリケーションの多くは、非凝縮性ガスの分離にあります, メタンからのCO2など, 空気からの窒素, 窒素からの水素, メタンからのアルゴン, 等. ポリイミド中空糸ポリイミド中空糸膜は、アルコールや炭化水素供給ガスから水を除去するため、およびナノ濾過膜としても使用されます。.

ポリイミド酸繊維は、合成ポリイミド酸を前駆体として紡糸することにより製造されます。, その後、ポリイミド繊維を得るためにイミド化と熱製図を行います. この方法の利点は、その溶解度を考慮する必要がないことです。, モノマーの選択はさまざまです, そして、紡糸液の調製のためにより適切な構造を選択することができる。. でも, 模倣プロセスは比較的複雑であり、反応中に生成された水分子は繊維に欠陥を引き起こす可能性があります.

ポリイミド中空糸膜を使用, 発生する問題を解決するには、特定のアプローチをとる必要があります. ポリマーの改質は、ポリイミド中空繊維の性能を向上させるための主要な方法の1つです。. 一般的な変更方法には、ブレンドなどの物理的な方法が含まれます, 複利, コーティング, アニーリング, および架橋などの化学的方法, 熱分解, および高分子電解質の修飾. 電離放射線による修飾も報告されています.

分離膜技術におけるポリイミド中空繊維アプリケーションのコアは、膜モジュールです。. 中空糸膜は、自立型の非常に細い中空糸です。; 繊維束の細い直径のため, それらは他のどのコンポーネントよりも高い充填密度を持ち、より優れたクラスの膜モジュールです. 中空糸膜モジュールを図に示します。 1. 多数の中空糸膜 (例えば, 数十万から数十万) 中空糸束に束ねられ、束の開放端がエポキシ樹脂で鋳造されてチューブプレートを形成します. 次に、これらの中空繊維分離膜要素の１つまたは複数が、少なくとも１つの混合ガス入口を有する容器に挿入される。, 1つの透過性ガス出口, と1つの非透過性ガス出口. 中空糸ガス分離膜アセンブリ, ガス混合物が中空糸膜と接触したとき, ガス混合物の特定の成分 (透過性ガス) この膜を選択的に透過し、透過性ガス出口を通過するガス分離は、透過性ガス出口から透過性ガスを回収し、非透過性ガス出口から非透過性ガスを回収することによって達成されます。.

報告されているポリアクリルアミド中空繊維の産業用途は次のとおりです。: バイオガス精製, 圧縮空気の除湿, 生産中の水素の肥料回収, 天然ガス生産のためのシェールガスの精製.

(1) 中国石油大学新エネルギー研究所 (北京) ドイツ国際協力庁と協力 (GIZ) とエボニック (ドイツ) バイオガスの膜分離と精製のためのパイロットテストを実施する, エボニックは試験装置と中国石油大学の提供を担当しました (北京) 新エネルギー研究所はGIZとエボニックと協力しました.

エボニックは、試験装置と中国石油大学の新エネルギー研究所の提供を担当しました。 (北京) データの監視とテストの部分を担当しました. 試験に使用した膜モジュールは、ポリイミド中空糸モジュールでした。. 4つの膜モジュールが直列に組み合わされました, 平行, または両方. 一次膜の性能試験結果, 二次膜, そして三次プロセスが与えられます.

(2) 長春応用化学研究所, 中国科学院は、圧縮空気除湿用のポリイミド中空糸膜モジュールのパイロットテストを報告しました, ポリイミド紡糸中空繊維を使用して、圧縮空気除湿用の膜モジュールを製造, 達成された技術仕様は、20°Cの入口ガス温度です。, の動作圧力 0.8 MPa, の処理能力 60 nm3 / h (1 nm3/分) 単一膜モジュールの場合, パージガス比が 20%, 生成ガスの大気圧露点. 生成ガスの大気圧露点が-20℃以下に達する. 凍結乾燥機に取って代わり、空気圧産業で使用できます, スプレー塗装とコーティングの空気源, 小さな環境の湿度制御, 等.

(3) 安徽サムスン化学グループ阜陽化学肥料プラントは、第2世代の高効率膜分離水素抽出プラントの適用を報告しました, を使用して

水素回収率は 92%, テールガスの水素含有量は <5%, 合成ベント量が大幅に減少しました.

(4) 中国石油大学 (北京) はSinopecエンジニアリング会社と協力して、CO2含有量の高い遠隔ガス井からのシェールガスと天然ガスの生産を浄化する中空糸膜技術を開発しています。, とフィールドテストを実施する.

UBE製ポリイミド中空糸の商品化, 日本, 文献で広く報告されています. UBEは、ビフェニル型ポリイミド中空糸膜セパレーターを宇部ガスセパレーターの商品名で開発しました。, 水素回収に使用されています, ガス除湿と有機蒸気脱水, CO濃度, CO/H2比調整, 彼はガス精製, さまざまな工業用テールガスでのCO2分離. 窒素製造用のポリイミド膜装置を使用して、ポリイミド中空糸膜を使用して窒素を分離し、純度が 95% に 99%. 商業用途の例はオゾン発生器です, エアベアリング, 医療機器, 精密機械および工具, その他の空気圧機械, 等.