新しいTröger’s base (TB)構造を含むジアミン単量体—2,8-ジアミノ-4,10-ジメチル-6,12-ヒドロ-5,11-ジアザビシクロ[1,5]ジアゾシン(TBDA)を設計・合成し、それを2,2′-ビ(3,4-ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物(6FDA)および2,2-ビ(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン(APAF)と共重合反応させ、近傍ヒドラゾン単位を含むポリイミド(HPI)の系列を合成した。高温でHPI膜に熱重編み込み処理を行い、自己孔構造と熱重編み込み構造を兼ね備えたポリ(ベンゾトリアゾール-イミド)ガス分離膜を得た。研究結果は、自己孔構造と熱重編み込み構造の協働作用によって分子鎖の整列堆積を抑制し、分離膜の自由体積を増加させ、優れたガス分離特性を付与したことを示した。430℃で熱重編み込み反応を行った6FTB1-TR430膜は、CO2、CH4、O2およびN2の透過係数がそれぞれ267.6、7.0、57.2および12.5 Barrer (1 Barrer = 7.5×10^-14 cm^3(STP)/(cm^2·s·Pa)、STPは標準状態、すなわち0℃、1.01×10^5 Paを意味)に達し、同時に選択度はα(CO2/CH4)=38.2及びα(O2/N2)=4.6に達した。また、この種の分離膜の熱分解温度は530~560℃、ガラス化転移温度(Tg)は400℃を超え、優れた熱安定性を示した。この研究は、効率的なガス分離膜を設計および開発するための新たなアプローチを提供した。

Tröger’s base構造; 熱重編み込み反応; 協働作用; ガス分離膜