JP2001253921A - フルオロアルキル基含有ホスホン酸オリゴマー類およびその製造方法、並びに高分子固体電解質 - Google Patents

フルオロアルキル基含有ホスホン酸オリゴマー類およびその製造方法、並びに高分子固体電解質

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JP2001253921A
JP2001253921A JP2000066293A JP2000066293A JP2001253921A JP 2001253921 A JP2001253921 A JP 2001253921A JP 2000066293 A JP2000066293 A JP 2000066293A JP 2000066293 A JP2000066293 A JP 2000066293A JP 2001253921 A JP2001253921 A JP 2001253921A
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Hideo Sawada
英夫 沢田
Tadashi Sugiya
杉矢  正
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Nippon Chemical Industrial Co Ltd
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Nippon Chemical Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 優れたイオン伝導性を有する新規なフルオロ
アルキル基含有ホスホン酸オリゴマー類を提供する。 【解決手段】 下記構造式で表されるフルオロアルキル
基含有ホスホン酸オリゴマー類。 【化1】

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、新規なフルオロア
ルキル基含有ホスホン酸オリゴマー類およびその製造方
法、並びに優れたイオン伝導度を有する高分子固体電解
質に関するものである。
【0002】
【従来の技術】フルオロアルキル基を含有する化合物
は、耐光性、撥水撥油性、更には生理活性等の有用な性
質を示す化合物として注目を集めている。従来よりペル
フルオロオクタン酸等のフルオロアルキル基含有カルボ
ン酸が、水溶液中において高い界面特性を示すことは、
広く知られており、フッ素系界面活性剤として利用され
ている。
【0003】しかしながら、公知のフッ素系界面活性剤
は、親水性基及び撥水性基のみにより構成された化合物
であるため、撥水撥油性等のフッ素原子に起因する優れ
た特性と、親水性とを種々の環境下において交互に発現
させることが困難であった。
【0004】界面活性剤の分野において、フッ素、特に
長鎖のフルオロアルキル基が導入された界面活性剤は、
従来の炭化水素系界面活性剤に比べて、フッ素に起因し
た優れた性能を有することがことが注目され、低分子量
界面活性剤についてその報告は非常に多い。しかしなが
ら、フルオロアルキル基を導入した高分子量界面活性剤
の知見はほとんどない。
【0005】近年、イオン伝導度の高い高分子材料が注
目され、固体状態でイオン伝導度の高い高分子材料は、
高分子固体電解質と呼ばれ、次世代のリチウムイオン二
次電池用電解質として、特に注目されている。
【0006】また、高性能電池として電解質に電解質溶
液ではなくポリマーを利用したポリマー電池が注目を集
めている。(芦田勝二「電子材料」No.11、109
頁、1993年)例えば、下記の化学式における高分子
固体電解質中のイオン移動に示すように、ポリマー電池
中では、ポリエチレンオキシドに代表される高分子固体
電解質のイオン伝導はリチウムイオンなど、カチオンの
イオン伝導をエーテル酸素の非共有電子対が媒体となっ
て行われる。(小野勝道「日本ゴム協会誌」、61
頁、1993年)
【0007】
【化9】
【0008】このようなポリマー電池は、高エネルギー
密度であるため電池を小さく薄くすることが可能であ
る。(市野敏弘「高分子」45、868頁、1996
年)また、下記の構造式における高分子ゲル電解質の構
造に示すように、固体の高分子電解質より高いイオン伝
導性を目的として高分子ゲル電解質の開発が最近積極的
に展開されている。(小山昇、波戸崎修「現代化学」N
o.10、34頁、1996年)しかし、液漏れや耐薬
品性、耐候性が低いなどの欠点が指摘されており、これ
らの問題点を解決することが急務となっている。したが
って、これらの問題点を解決するためにもフッ素の機能
が付与された新しい高分子ゲル電解質を開発することは
重要な研究項目である。
【0009】
【化10】
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、先にフ
ルオロアルキル基の利点を生かしつつ、新規な機能性材
料を種々提案してきた。例えば、抗菌性を有するフルオ
ロアルキル基含有ホスホニウム塩オリゴマー類(特開平
11−246577号公報、特開平11−246578
号公報、特開平11−246579号公報)、界面活性
剤として有用なフルオロアルキル基含有ホスホネートオ
リゴマー類(特開平11−246573号公報、特開平
11−246574号公報)及びフルオロアルキル基含
有ホスフィン酸オリゴマー類(特願平11−45901
号、特願平11−45915号)を提案した。
【0011】また、これまで本発明者らは、フルオロア
ルキル基が両末端に導入されたオリゴマー類の合成と性
質に関する研究を積極的に行っている。(H.Sawa
da(沢田英夫),“Chem.Rev.”,vol.
96,ppl779、1996年)特に最近、下記に示
す反応により合成された両末端にフルオロアルキル基が
導入されたポリ(オキシエチレン)ユニット含有コオリ
ゴマー類のリチウムイオン存在下におけるキャストフィ
ルムは、イオン伝導性を示すことを報告した。(H.S
awada(沢田英夫) et al.,“J.Jp
n.Oil Chem.Soc.”,vol.47,p
p685、1998年)
【0012】
【化11】
【0013】また、下記に示す反応により、両末端にフ
ルオロアルキル基が導入されたオリゴマーにおいて、ベ
タインセグメントあるいはトリオールセグメントを導入
させることにより、フルオロアルキル基の凝集作用以外
にベタインセグメント間のイオン的相互作用あるいはト
リオールセグメント間の水素結合が相乗的に作用し、架
橋剤を用いない系にも関わらず水さらには極性有機溶媒
中にてゲルを形成することを報告した。(H.Sawa
da(沢田英夫) et al.,“Polyme
r”,vol.38,pp743、1998年)、
(H.Sawada(沢田英夫) et al.,“B
ull.Chem.Soc.Jpn.”,vol.7
0,pp2839、1997年)
【0014】
【化12】
【0015】そこで本発明は、フッ素の優れた機能が付
与された新規な高分子ゲル電解質を開発するため、両末
端にフルオロアルキル基が導入されたベタインセグメン
トあるいはトリオールセグメントを有するポリ(オキシ
エチレン)ユニット含有コオリゴマー類の合成と性質、
特にこれらオリゴマー類のゲル化能について検討を行っ
た。さらに高分子ゲル電解質への応用についても検討を
行った。
【0016】更に、本発明者らは、フルオロアルキル基
を有する新規な機能性材料について鋭意研究を重ねた結
果、フルオロアルキル基を有するオリゴマー類にホスホ
ン酸セグメントを導入することにより、高いイオン伝導
度を持ち、高分子固体電解質として有用なオリゴマー類
となることを知見し、本発明を完成するに至った。
【0017】即ち、本発明は、優れたイオン伝導性を有
する新規なフルオロアルキル基含有ホスホン酸オリゴマ
ー類及びその製造方法、並びにその用途として高分子固
体電解質を提供することを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明が提供しようとす
るフルオロアルキル基含有ホスホン酸オリゴマー類は、
下記一般式(1)
【0019】
【化13】
【0020】(式中、R1 、R2 は−(CF2m11
又は−CF(CF3 )−〔OCF2 CF(CF3 )〕m2
−OC37 を示す。{但し、Y1 は水素原子、フッ素
原子又は塩素原子を示す。m1は1〜10の整数、m2
は0〜10の整数を示す。}R3 、R4 、R5 は水素原
子又はメチル基を示す。a:b:cのモル比は、0.1
〜99:0.1〜99:0.1〜99であり、nは1〜
1000の整数を示す。
【0021】X、Y、Zは、下記一般式(2)
【0022】
【化14】 {式中、Aはアルキレン基を示す。}で表されるホスホ
ン酸基、下記一般式(3)
【0023】
【化15】 {式中、Bはアルキレン基を示す。}で表されるスルホ
ン酸基、下記一般式(4)
【0024】
【化16】
【0025】{式中、X1 は水素原子又はメチル基、X
2 は炭素数1〜6のアルキル基を示す。tは2〜300
の整数を示す。}で表されるエステル結合を有するアル
キレンオキシド基から選ばれた基を示す。但し、X、
Y、Zはそれぞれが異なる基である。)で表されること
を構成上の特徴とする。
【0026】さらに、本発明が提供しようとする上記の
一般式(1)で表されるフルオロアルキル基含有ホスホ
ン酸オリゴマー類の製造方法は、下記一般式(5)
【0027】
【化17】 (式中、R1 、R2 は前記と同義。)で表される過酸化
フルオロアルカノイル類と、下記一般式(6)
【0028】
【化18】 (式中、R6 は水素原子又はメチル基を示す。Aは前記
と同義。)で表される(メタ)アクリル基を有するホス
ホン酸化合物と、下記一般式(7)
【0029】
【化19】 (式中、R7 は水素原子又はメチル基を示す。Bは前記
と同義。)で表される(メタ)アクリル基を有するスル
ホン酸化合物、及び下記一般式(8)
【0030】
【化20】 (式中、R8 は水素原子又はメチル基を示す。X1 、X
2 及びtは前記と同義。)で表される(メタ)アクリル
基を有するエチレングリコール類とを反応させることを
構成上の特徴とする。
【0031】また、本発明が提供しようとする高分子固
体電解質は、前記一般式(1)で表されるフルオロアル
キル基含有ホスホン酸オリゴマー類を含有することを構
成上の特徴とするものである。
【0032】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に係るフルオロアルキル基含有ホスホン酸オリゴ
マー類は、下記一般式(1)で表されるものである。
【0033】
【化21】 一般式(1)中のR1 、R2 は、下記一般式(9)
【0034】
【化22】 (式中、Y1 は水素原子、フッ素原子又は塩素原子を示
す。m1は1〜10の整数を示す)で表されるフルオロ
アルキル基、又は、下記一般式(10)
【0035】
【化23】 (式中、m2は0〜10の整数を示す)で表されるフル
オロアルキル基であり、R1 、R2 は同一であっても異
なる基であってもよい。
【0036】前記一般式(1)中のR3 、R4 、R5
は、水素原子又はメチル基を示す。X、Y、Zは、下記
一般式(2)で表されるホスホン酸基、一般式(3)で
表されるスルホン酸基及び一般式(4)で表されるエス
テル結合を有するアルキレンオキシド基から選ばれる基
を示す。但し、X、Y、Zはそれぞれ異なる基である。
【0037】
【化24】
【0038】
【化25】
【0039】
【化26】
【0040】前記一般式(2)で表されるホスホン酸基
は、式中のAは直鎖状または分岐状のアルキレン基を示
し、具体的には炭素数1〜10の直鎖状または分岐状の
アルキレン基が好ましく、例えばメチレン基、エチレン
基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレ
ン基、エチルエチレン基、プロピレン基、ブチレン基、
ヘキシレン基、デシレン基等が挙げられる。
【0041】前記一般式(3)で表されるスルホン酸基
は、式中のBは炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のア
ルキレン基を示し、具体的には、メチレン基、エチレン
基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基、オクチ
レン基、デシレン基、2−メチルプロピレン基、2−メ
チルブチレン基、3−メチルブチレン基等が挙げられ
る。
【0042】前記一般式(4)で表されるエステル結合
を有するアルキレンオキシド基の式中のX1 は水素原子
又はメチル基を示し、X2 は炭素数1〜6の低級アルキ
ルを示す。低級アルキル基としては、具体的には、メチ
ル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等が挙げられ
る。tは2〜300の整数を示し、好ましくは2〜10
である。
【0043】前記一般式(1)で表されるフルオロアル
キル基含有ホスホン酸オリゴマー類の式中、a:b:c
のモル比は、通常0.1〜99:0.1〜99:0.1
〜99、好ましくは1〜50:1〜50:1〜50であ
る。nは1〜1000、好ましくは1〜50、特に好ま
しくは1〜20の整数である。
【0044】また、前記一般式(1)で表されるフルオ
ロアルキル基含有ホスホン酸オリゴマー類において、R
1 及びR2 で示されるフルオロアルキル基がオリゴマー
類の片末端のみに導入されたオリゴマー類を任意の割合
で含んでいてもよい。
【0045】次いで、本発明に係る一般式(1)で表さ
れるフルオロアルキル基含有ホスホン酸オリゴマー類の
製造方法について説明する。本発明の製造方法は、反応
原料として、下記一般式(5)
【0046】
【化27】 (式中、R1、R2は前記と同義。)で表される過酸化フ
ルオロアルカノイル類と、下記一般式(6)
【0047】
【化28】 (式中、R6は水素原子又はメチル基を示す。Aは前記
と同義。)で表される(メタ)アクリル基を有するホス
ホン酸化合物と、下記一般式(7)
【0048】
【化29】 (式中、R7は水素原子又はメチル基を示す。Bは前記
と同義。)で表される(メタ)アクリル基を有するスル
ホン酸化合物及び下記一般式(8)
【0049】
【化30】 (式中、R8は水素原子又はメチル基を示す。X1、X2
及びtは前記と同義。)で表される(メタ)アクリル基
を有するエチレングリコール類とを反応させることを特
徴とするものである。
【0050】反応原料となる上記一般式(5)で表され
る過酸化フルオロアルカノイル類の具体的な化合物例と
しては、過酸化ジペルフルオロ−2−メチル−3−オキ
サヘキサノイル、過酸化ジペルフルオロ−2,5−ジメ
チル−3,6−ジオキサノナノイル、過酸化ジペルフル
オロ−2,5,8−トリメチル−3,6,9−トリオキ
サドデカノイル、過酸化ジペルフルオロブチリル、過酸
化ジペルフルオロヘプタノイル、過酸化ジペルフルオロ
オクタノイル等を例示することができる。
【0051】かかる過酸化フルオロアルカノイル類の製
造方法としては、広く公知の方法を用いることができ、
一例を示せば、フルオロアルキル基含有ハロゲン化アシ
ルに、含フッ素芳香族溶媒又は代替フロンのような含フ
ッ素脂肪族溶媒の存在下、水酸化ナトリウム、水酸化カ
リウム、炭酸水素カリウム、炭酸ナトリウム又は炭酸カ
リウムなどのアルカリの存在下で過酸化水素を反応させ
る方法等により容易に目的とする過酸化フルオロアルカ
ノイル類を得ることができる。
【0052】一般式(6)で表される(メタ)アクリル
基を有するホスホン酸化合物において、式中、Aは炭素
数1〜10のアルキレン基であり、例えば、メチレン
基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレ
ン基、オクチレン基、デシレン基、2−メチルブチレン
基、3−メチルブチレン基等が挙げられる。
【0053】かかる一般式(6)で表される(メタ)ア
クリル基を有するホスホン酸化合物の具体的な化合物と
しては、アクロイルオキシメチルホスホン酸、メタクリ
ロイルオキシメチルホスホン酸、2−アクロイルオキシ
エチルホスホン酸、2−メタクリロイルオキシエチルホ
スホン酸、3−アクロイルオキシプロピルホスホン酸、
3−メタクリロイルオキシプロピルホスホン酸、4−ア
クロイルオキシブチルホスホン酸、4−メタクリロイル
オキシブチルホスホン酸、5−アクロイルオキシペンチ
ルホスホン酸、5−メタクリロイルオキシペンチルホス
ホン酸、6−アクロイルオキシヘキシルホスホン酸、6
−メタクリロイルオキシヘキシルホスホン酸、7−アク
ロイルオキシヘプチルホスホン酸、7−メタクリロイル
オキシヘプチルホスホン酸、8−アクロイルオキシオク
チルホスホン酸、8−メタクリロイルオキシオクチルホ
スホン酸、9−アクロイルオキシノニルホスホン酸、9
−メタクリロイルオキシノニルホスホン酸、10−アク
ロイルオキシデシルホスホン酸、10−メタクリロイル
オキシデシルホスホン酸等を例示することができる。
【0054】上記した(メタ)アクリル基を有するホス
ホン酸化合物の製造方法は、特に限定はなく広く公知の
方法を用いることが出来、その一例を示せば、先に、本
出願人らが提案した、次亜リン酸または次亜リン酸塩と
不飽和アルコールとをアルコール溶媒中でラジカル開始
剤の存在下で反応させて、ヒドロキシアルキルホスフィ
ン酸を得、次いで、得られたヒドロキシアルキルホスフ
ィン酸を酸化して、ヒドロキシアルキルホスホン酸を得
た後、該ヒドロキシアルキルホスホン酸と(メタ)アク
リル酸ハロゲン化物とを反応させることにより容易に得
ることが出来る(特願平10−187017号)。
【0055】反応原料である前記一般式(7)で表され
る(メタ)アクリル基を有する有するスルホン酸化合物
の式中、R7 は、水素原子又はメチル基である。Bは、
炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキレン基であ
り、具体的には、メチレン基、エチレン基、プロピレン
基、ブチレン基、ヘキシレン基、オクチレン基、デシレ
ン基、2−メチルプロピレン基、2−メチルブチレン
基、3−メチルブチレン基等が挙げられ、本発明におい
て、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン
酸(AMPS)が好ましく用いられる。
【0056】もう一つの反応原料で前記一般式(8)で
表される(メタ)アクリル基を有するエチレングリコー
ル類の式中、R8 及びX1 は、水素原子又はメチル基を
示し、X2 は、炭素数1〜6の低級アルキルを示す。低
級アルキル基としては、具体的には、メチル基、エチル
基、プロピル基、ブチル基等が挙げられる。tは、2〜
300、好ましくは2〜10の整数である。一般式
(8)で表される具体的な化合物としては、メトキシジ
エチレングリコールメタクリレート、メトキシジエチレ
ングリコールアクリレート、メトキシトリエチレングリ
コールメタクリレート、メトキシトリエチレングリコー
ルアクリレート、メトキシポリエチレングリコールアク
リレート、メトキシポリエチレングリコールメタクリレ
ート等が挙げられる。これらの化合物は工業的に市販さ
れているものを用いることが出来、その一例を示せば、
共栄社化学株式会社;ライトエステルシリーズとして市
販されている。
【0057】次いで、本発明に係る一般式(1)で表さ
れるフルオロアルキル基含有ホスホン酸オリゴマー類の
製造方法における反応条件ついて説明する。前記一般式
(5)で表される過酸化フルオロアルカノイル類と、前
記一般式(6)で表される(メタ)アクリル基を有する
ホスホン酸化合物、前記一般式(7)で表される(メ
タ)アクリル基を有するスルホン酸及び前記一般式
(8)で表される(メタ)アクリル基を有するエチレン
グリコール類とのモル比は、それぞれ、通常、1:1〜
10:1〜10:1〜10の範囲であり、好ましくは
1:1〜6:1〜6:1〜6の範囲である。
【0058】反応は常圧で行うことが可能である。反応
温度は、通常100℃以下であり、好ましくは10〜5
0℃である。反応温度が低すぎると、反応に長時間要す
る傾向があり、一方、100℃より大きくなると反応系
内の圧力が高くなって、反応操作が困難になる傾向があ
るので好ましくない。反応時間は、通常、20時間以
内、好ましくは2〜5時間である。
【0059】この反応は、無溶媒下で行うこともできる
が、過酸化フルオロアルカノイル類との反応をより円滑
に行うため、溶媒下で反応を行うことが望ましい。反応
溶媒としては、ハロゲン化脂肪族系の溶媒が特に好まし
く用いられ、例えば、塩化メチレン、クロロホルム、2
−クロロ−1,2−ジブロモ−1,1,2−トリフルオ
ルエタン、1,2−ジブロモヘキサフルオロプロパン、
1,2−ジブロモテトラフルオロエタン、フルオロトリ
クロロメタン、ヘプタフルオロ−2,3,3−トリクロ
ロブタン、1,1,1,3−テトラクロロテトラフルオ
ロプロパン、1,1,2−トリクロロトリフルオロプロ
パン、1,1,2−トリクロロトリフルオロエタン、
1,1−ジクロロ−2,2,3,3,3−ペンタフルオ
ロプロパン、1,3−ジクロロ−1,2,2,3,3−
ペンタフルオルプロパン等の1種又は2種以上で用いる
ことができる。この中、特に1,1−ジクロロ−2,
2,3,3,3−ペンタフルオロプロパンと1,3−ジ
クロロ−1,2,2,3,3−ペンタフルオルプロパン
との混合溶媒が好ましく用いられる。
【0060】過酸化フルオロアルカノイル類のこれら溶
媒中の濃度は、0.5〜30重量%の範囲とすることが
好ましい。
【0061】かくして、目的とするフルオロアルキル基
含有ホスホン酸オリゴマー類が容易に得られるが、本発
明では所望により、透析、再結晶、蒸留、カラムクロマ
トグラフィー等の常法の精製手段により精製することが
できる。
【0062】本発明のフルオロアルキル基含有ホスホン
酸オリゴマー類は、優れたイオン伝導性を有することか
ら、高分子固体電解質として有用であり、リチウムイオ
ンポリマー電池の電解質、可塑剤として用いることが出
来る。
【0063】次いで、本発明の高分子固体電解質ついて
説明する。本発明の非水系電解液は、非プロトン性溶媒
に前記一般式(1)で表されるフルオロアルキル基含有
ホスホン酸オリゴマー類を電解質として含有させゲル化
したものである。
【0064】用いることが出来る非プロトン性溶媒とし
ては、特に制限されないが、例えば、γ−ブチロラクト
ン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジメチルスルホキ
シド、1,3−ジオキソラン、スルホラン、ジメチルカ
ーボネート、ジエチルカーボネート、メチルアセテー
ト、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、
プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチ
レンカーボネート、ホルムアミド、ジメチルホルムアミ
ド、アセトニトリル、ニトロメタン、蟻酸メチル、酢酸
メチル、リン酸トリエステル、トリメトキシメタン、ス
ルホラン、3−メチル−2−オキサゾリジノン、ジエチ
ルエーテル、1,3−プロパンサルトン等のエーテル化
合物やエステル化合物が挙げられ、これらは1種又は2
種以上で用いられる。
【0065】非プロトン性溶媒に対する前記一般式
(1)で表されるフルオロアルキル基含有ホスホン酸オ
リゴマー類の添加量は、通常0.1〜80wt%、好ま
しくは1〜50wt%である。
【0066】更に、本発明の非水系電解液には、他の電
解質と併用することが出来る。他の電解質としては、非
プロトン性溶媒に溶解するものであれば特に限定されな
いが、例えば、LiClO4 、LiCl、LiBr、L
iI、LiBF4 、LiPF 6 、LiCF3 SO3 、L
iAsF6 、LiAlCl4 、LiB(C664
CF3 SO3 Li、LiSbF6 、LiB10Cl10、L
iSiF6 、LiN(SO2 CF32 、LiC(SO
2 CF32 、LiN(CF3 SO32 、低級脂肪酸
カルボン酸リチウム、クロロボランリチウム及び4フェ
ニルホウ酸リチウム等が挙げられ、これらのリチウム塩
は、1種又は2種以上で用いられる。これらのリチウム
塩の好ましい添加量は、上記溶媒1Kgに対して0.1
〜3モル、好ましくは0.5〜2モルである。
【0067】本発明の高分子固体電解質は、リチウムイ
オンポリマー電池の電解質や可塑剤として用いることが
出来る。
【0068】
【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明する
が本発明はこれらに限定されるものではない。
【0069】実施例1 コンデンサー、温度計、攪拌機、滴下ロートを備えた2
00ml四つ口フラスコに、3−アクロイルオキシプロ
ピルホスホン酸4.02g(21mmol)、2−アク
リルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸(AMP
S)4.30g(21mmol)、メトキシノニルエチ
レングリコールメタクリレート2.05g(4.15m
mol)を、AK−225(商品名、旭硝子株式会社
製、Cl2CHCF2CF3とCClF2CF2CHClF
の1:1混合溶液、以下同じ)100gに溶解させ、過
酸化ジペルフルオロ−2−メチル−3−オキサヘキサノ
イル2.61g(4.1mmol)を室温下、窒素気流
中で、すばやく滴下した。45℃に加熱し、5時間攪拌
させた。反応後、減圧下にて溶媒を留去させ、得られた
粗生成物を十分に洗浄を行った。その後、残留物を真空
乾燥させることにより、コオリゴマー5.11g(収率
41%)を得た。FT−IR、1H−NMR、19F−N
MRにより、生成物の確認を行った。
【0070】また、1H−NMRから求めたモル重合比
(ホスホン酸:スルホン酸:エチレングリコール類)
は、30:15:15であった。
【0071】<FT−IR(KBr、cm-1)>342
8(OH、NH)、1641(C=O)、1320(C
3)、1232(CF2)、1041(−O−) <1H−NMR(δ、D2O+NaOD)>0.72〜
0.90(CH2)、1.05〜1.40(CH2)、
2.02(CH)、3.30〜3.41(CH2)、
4.70〜4.88(CH2) <19F−NMR(δ、D2O+NaOD、ext.CF3
COOH)>−5.60〜−8.12(16F)、−4
7.20(6F)
【0072】分析結果より、得られた生成物は下記一般
式(1a)で表される表1中の試料Aの構造を有するフ
ルオロアルキル基含有ホスホン酸オリゴマー類であるこ
とを確認した。
【0073】実施例2 3−アクロイルオキシプロピルホスホン酸2.13g
(11mmol)、2−アクリルアミド−2−メチルプ
ロパンスルホン酸(AMPS)0.43g(2.1mm
ol)、メトキシノニルエチレングリコールメタクリレ
ート5.46g(11mmol)、過酸化ジペルフルオ
ロ−2,5,8−トリメチル−3,6,9−トリオキサ
ドデカノイル2.78g(2.1mmol)を用いる以
外は実施例1と同様に合成することにより、コオリゴマ
ー5.52g(収率52%)を得た。FT−IR、1
−NMR、19F−NMRにより、生成物の確認を行っ
た。
【0074】また、1H−NMRから求めたモル重合比
(ホスホン酸:スルホン酸:エチレングリコール類)
は、26:44:30であった。
【0075】<FT−IR(KBr、cm-1)>344
8(OH、NH)、1729(C=O)、1243(C
3)、1110(CF2)、1035(−O−) <1H−NMR(δ、D2O+NaOD)>0.69〜
0.91(CH3)、1.07〜1.38(CH2)、
2.00(CH)、3.26〜3.37(CH2)、
4.61〜4.71(CH2) <19F−NMR(δ、D2O+NaOD、ext.CF3
COOH)>−5.88〜−8.23(36F)、−4
7.48(6F)、−56.25(4F)
【0076】分析結果より、得られた生成物は下記一般
式(1a)で表される表1中の試料Bの構造を有するフ
ルオロアルキル基含有ホスホン酸オリゴマー類であるこ
とを確認した。
【0077】実施例3 3−アクロイルオキシプロピルホスホン酸2.13g
(11mmol)、2−アクリルアミド−2−メチルプ
ロパンスルホン酸(AMPS)2.25g(11mmo
l)、メトキシノニルエチレングリコールメタクリレー
ト1.04g(2.1mmol)、過酸化ジペルフルオ
ロ−2,5,8−トリメチル−3,6,9−トリオキサ
ドデカノイル2.78g(2.1mmol)を用いる以
外は実施例1と同様に合成することにより、コオリゴマ
ー4.25g(収率53%)を得た。FT−IR、1
−NMR、19F−NMRにより、生成物の確認を行っ
た。
【0078】また、1H−NMRから求めたモル重合比
(ホスホン酸:スルホン酸:エチレングリコール類)
は、25:16 :59であった。
【0079】<FT−IR(KBr、cm-1)>345
7(OH、NH)、1641(C=O)、1234(C
3)、1120(CF2)、1037(−O−) <1H−NMR(δ、D2O+NaOD)>1.05(C
3)、1.21〜1.56(CH2)、1.86(C
H)、3.00〜3.43(CH2)、4.64〜4.
67(CH2) <19F−NMR(δ、D2O+NaOD、ext.CF3
COOH)>−6.65〜−8.18(36F)、−4
7.46(6F)、−56.31(4F)
【0080】また、分析結果より、得られた生成物は下
記一般式(1a)で表される表1中の試料Cの構造を有
するフルオロアルキル基含有ホスホン酸オリゴマー類で
あることを確認した。
【0081】上記の生成物の合成反応を下記に示す。
【0082】
【化31】
【0083】
【化32】
【0084】
【表1】
【0085】<溶解特性の評価>1.実施例1〜3で得
られた試料A〜Cのフルオロアルキル基含有ホスホスホ
ン酸オリゴマー類について、各種溶剤に対する溶解性を
試験した。その結果を表2に示した。表中の記号は下記
のことを示す。 ○;非常によく溶ける、△;あまりよく溶けない、×;
全く溶けない、 G;ゲル化
【0086】
【表2】
【0087】(注)表中の略号は下記のとおりである。 AK−255;Cl2 CHCF2 CF3 とCClF2
2 CHClFの1:1混合溶液、 THF;テトラヒドロフラン、 DMSO;ジメチルスルホキシド、 DE;ジクロロエタン
【0088】2.実施例1〜3で得られた試料A〜Cの
フルオロアルキル基含有ホスホスホン酸オリゴマー類に
ついて、30℃での最小ゲル化濃度(Cmin)を測定し
た。その結果を表3に示した。
【0089】
【表3】
【0090】<電気特性の評価>実施例3で得られた試
料Cについて、イオン伝導度を測定した。その結果を表
4に示した。
【0091】なお、イオン伝導度の測定は、次にように
行った。オリゴマーをゲル化する量のDMSOに、表6
に示す割合でLi塩を加え、さらにオリゴマー0.18
gを加えて測定用ゲルを作製した。測定用ゲルをパイレ
ツクスガラスセルに入れ、真鍮で作成した上部電極と下
部電極ではさみこみ導電率を測定した。また、マイクロ
ヘッドを用いてゲルの厚さを測定し、これらによりイオ
ン伝導度を算出した。
【0092】
【表4】
【0093】(注)Li塩はLiN(CF3 SO3
2 、溶媒はDMSOを用いた。
【0094】
【発明の効果】上記したとおり、本発明のフルオロアル
キル基含有ホスホン酸オリゴマー類は、新規な化合物で
あり、優れたイオン伝導度を有することから、リチウム
イオンポリマー電池の電解質や可塑剤として利用するこ
とが出来る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C08L 43/02 C08L 43/02 5H029 H01M 6/16 H01M 6/16 A 10/40 10/40 B Fターム(参考) 4J002 BG071 BG081 BG131 GQ00 GQ02 4J015 BA06 4J027 AC03 BA02 BA07 BA14 CA23 CB04 CD00 4J100 AL08P AL08R AM21Q BA05R BA08R BA56Q BA64P CA05 FA03 FA04 JA43 JA45 5H024 FF23 HH00 5H029 AM16 DJ09 EJ12 HJ02

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記一般式(1)で表されることを特徴
    とするフルオロアルキル基含有ホスホン酸オリゴマー
    類。 【化1】 (式中、R1 、R2 は−(CF2m11 又は−CF
    (CF3 )−〔OCF2 CF(CF3 )〕m2−OC3
    7 を示す。{但し、Y1 は水素原子、フッ素原子又は塩
    素原子を示す。m1は1〜10の整数、m2は0〜10
    の整数を示す。} R3 、R4 、R5 は水素原子又はメチル基を示す。a:
    b:cのモル比は、0.1〜99:0.1〜99:0.
    1〜99であり、nは1〜1000の整数を示す。X、
    Y、Zは、下記一般式(2) 【化2】 {式中、Aはアルキレン基を示す。}で表されるホスホ
    ン酸基、下記一般式(3) 【化3】 {式中、Bはアルキレン基を示す。}で表されるスルホ
    ン酸基、下記一般式(4) 【化4】 {式中、X1 は水素原子又はメチル基、X2 は炭素数1
    〜6のアルキル基を示す。tは2〜300の整数を示
    す。}で表されるエステル結合を有するアルキレンオキ
    シド基から選ばれた基を示す。但し、X、Y、Zはそれ
    ぞれが異なる基である。)
  2. 【請求項2】 下記一般式(5) 【化5】 (式中、R1 、R2 は前記と同義。)で表される過酸化
    フルオロアルカノイル類と、下記一般式(6) 【化6】 (式中、R6 は水素原子又はメチル基を示す。Aは前記
    と同義。)で表される(メタ)アクリル基を有するホス
    ホン酸化合物と、下記一般式(7) 【化7】 (式中、R7 は水素原子又はメチル基を示す。Bは前記
    と同義。)で表される(メタ)アクリル基を有するスル
    ホン酸化合物、及び下記一般式(8) 【化8】 (式中、R8 は水素原子又はメチル基を示す。X1 、X
    2 及びtは前記と同義。)で表される(メタ)アクリル
    基を有するエチレングリコール類とを反応させることを
    特徴とする請求項1記載のフルオロアルキル基含有ホス
    ホン酸オリゴマー類の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1記載のフルオロアルキル基含有
    ホスホン酸オリゴマー類を含有することを特徴とする高
    分子固体電解質。
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