JP2002037966A - 重合体組成物および複合膜 - Google Patents

重合体組成物および複合膜

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JP2002037966A
JP2002037966A JP2000220273A JP2000220273A JP2002037966A JP 2002037966 A JP2002037966 A JP 2002037966A JP 2000220273 A JP2000220273 A JP 2000220273A JP 2000220273 A JP2000220273 A JP 2000220273A JP 2002037966 A JP2002037966 A JP 2002037966A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 プロトン伝導性を損なうことなく、ガス遮断
性を維持し、さらにスルホン化ポリアリーレンのみから
なる膜に比べて靱性を改善した複合膜を提供する。 【解決手段】 (A)プロトン伝導性を有するテトラフ
ルオロエチレン共重合体、(B)スルホン化ポリアリー
レン、および(C)有機溶媒を主成分とする重合体組成
物、ならびに、この重合体組成物を流延・乾燥して得ら
れる複合膜。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エラストマー状の
プロトン伝導性を有するテトラフルオロエチレン共重合
体、スルホン化ポリアリーレンおよび有機溶媒を主成分
とする重合体組成物、およびこの組成物から得られ、プ
ロトン伝導性を損なうことなく、ガス遮断性を維持しつ
つ、スルホン化ポリアリーレンからなる膜の強度や靱性
を改善した複合膜に関する。
【0002】
【従来の技術】電解質は、通常、(水)溶液で用いられ
ることが多い。しかし、近年、これを固体系に置き替え
ていく傾向が高まってきている。その第1の理由として
は、例えば、上記の電気・電子材料に応用する場合のプ
ロセッシングの容易さであり、第2の理由としては、軽
薄短小・高電力化への移行である。従来、プロトン伝導
性材料としては、無機物からなるもの、有機物からなる
ものの両方が知られている。無機物の例としては、例え
ば水和化合物であるリン酸ウラニルが挙げられるが、こ
れら無機化合物は界面での接触が充分でなく、伝導層を
基板あるいは電極上に形成するには問題が多い。
【0003】一方、有機化合物の例としては、いわゆる
陽イオン交換樹脂に属するポリマー、例えばポリスチレ
ンスルホン酸などのビニル系ポリマーのスルホン化物、
ナフィオン(デュポン社製)を代表とするパーフルオロ
アルキルスルホン酸ポリマー、パーフルオロアルキルカ
ルボン酸ポリマーや、ポリベンズイミダゾール、ポリエ
ーテルエーテルケトンなどの耐熱性高分子にスルホン酸
基やリン酸基を導入したポリマー〔Polymer P
reprints,Japan,Vol.42,No.
7,p.2490〜2492(1993)、Polym
er Preprints,Japan,Vol.4
3,No.3,p.735〜736(1994)、Po
lymer Preprints,Japan,Vo
l.42,No.3,p730(1993)〕などの有
機系ポリマーが挙げられる。
【0004】これら有機系ポリマーは、通常、フィルム
状で用いられるが、溶媒に可溶性であること、または熱
可塑性であることを利用し、電極上に伝導膜を接合加工
できる。しかしながら、これら有機系ポリマーの多く
は、プロトン伝導性がまだ充分でないことに加え、耐久
性や高温(100℃以上)でのプロトン伝導性が低下し
てしまうことや、湿度条件下の依存性が大きいこと、あ
るいは電極との密着性が充分満足のいくものとはいえな
かったり、含水ポリマー構造に起因する稼働中の過度の
膨潤による強度の低下や形状の崩壊に至るという問題が
ある。したがって、これらの有機ポリマーは、上記の電
気・電子材料などに応用するには種々問題がある。
【0005】さらに、米国特許第5,403,675号
明細書では、スルホン化された剛直ポリフェニレン(す
なわち、ポリアリーレン構造を主成分とするスルホン化
物)からなる固体高分子電解質が提案されている。この
ポリマーは、芳香族化合物を重合して得られるフェニレ
ン連鎖からなるポリマー(同明細書カラム9記載の構
造)を主成分とし、これをスルホン化剤と反応させてス
ルホン酸基を導入している。しかしながら、スルホン酸
基の導入量の増加によって、プロトン伝導度も向上する
ものの、得られるスルホン化ポリマーの機械的性質を著
しく損なう結果となる。そのため、優れた機械的性質を
維持し、かつプロトン伝導性を発現する適正なスルホン
化濃度を調整する必要がある。実際、このポリマーで
は、スルホン化反応が進行しやすく、適正なスルホン酸
基の導入量を制御するのは非常に困難である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
技術的課題を背景になされたもので、プロトン伝導性を
損なうことなく、ガス遮断性を維持し、さらにスルホン
化ポリアリーレンからなる膜の強度や靱性を改善するこ
とができるスルホン化ポリアリーレン系の重合体組成
物、およびこの組成物から得られる複合膜を提供するこ
とにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、(A)プロト
ン伝導性を有するテトラフルオロエチレン共重合体、
(B)スルホン化ポリアリーレン、および(C)有機溶
媒を主成分とする重合体組成物に関する。ここで、
(A)プロトン伝導性を有するテトラフルオロエチレン
共重合体としては、下記式(1)で表される構造単位か
らなるものが好ましい。
【0008】
【化3】
【0009】〔式(1)中、xは1〜30の数、yは1
0〜2,000の数、mは0〜10の数、nは1〜10
の数、Aは−SO3 Zまたは−COOZ(ここで、Zは
水素原子またはアルカリ金属原子である)を示す。〕 また、(B)スルホン化ポリアリーレンとしては、下記
式(2)で表される構造単位からなる重合体のスルホン
化物が好ましい
【0010】
【化4】
【0011】〔式(2)中、Xは−CQQ′−(ここ
で、Q,Q′は同一または異なり、ハロゲン化アルキル
基、アルキル基、水素原子、ハロゲン原子またはアリー
ル基を示す)で表される基およびフルオレニレン基の群
から選ばれる基であり、R1 〜R 36は同一または異な
り、水素原子、ハロゲン原子または1価の有機基を示
し、Yは−O−,−CO−,−COO−,−CONH−
および−SO2 −基の群から選ばれる基であり、pは0
〜100モル%、qは0〜100モル%、rは0〜10
0モル%、sは0〜100モル%(ただし、p+q+r
+s=100モル%)、tは0か1である。〕 さらに、重合体組成物中の(A)〜(B)成分の割合
は、(A)成分が5〜90重量%、(B)成分が95〜
10重量%〔ただし、(A)+(B)=100重量%〕
であることが好ましい。次に、本発明は、上記重合体組
成物を基体に塗布し、乾燥してなる複合膜に関する。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の重合体組成物は、エラス
トマー状の(A)プロトン伝導性を有するテトラフルオ
ロエチレン共重合体と、樹脂状の(B)スルホン化ポリ
アリーレンと、(C)有機溶媒とを主成分とした、溶液
が均質化した重合体組成物から、プロトン伝導性を損な
うことなく、ガス遮断性を維持しつつ、スルホン化ポリ
アリーレンからなる膜の強度・靱性を改善した複合膜を
得るものである。
【0013】重合体組成物 本発明の重合体組成物は、(A)プロトン伝導性を有す
るテトラフルオロエチレン共重合体、(B)スルホン化
ポリアリーレンおよび(C)有機溶媒を主成分とする。
【0014】(A)プロトン伝導性を有するテトラフル
オロエチレン共重合体;(A)成分としては、例えば、
上記式(1)で表されるプロトン伝導性を有するテトラ
フルオロエチレン共重合体である。このプロトン伝導性
を有するテトラフルオロエチレン共重合体は、例えば、
テトラフルオロエチレンと末端にスルホニルフルオライ
ド基を有するパーフルオロビニルエーテルの共重合体を
加水分解してスルホン酸基としたスルホン化ポリマー、
あるいは、このスルホン酸基の一部または全部がカルボ
キシル基に置換された形のカルボキシル化ポリマーであ
る。上記一般式(1)中、xは1〜30、好ましくは1
〜20の数、yは10〜2,000、好ましくは100
〜1,000の数、mは0〜10、好ましくは0〜5の
数、nは1〜10、好ましくは1〜5の数である。ここ
で、xが1未満では、水溶性となってしまう。一方、3
0を超えると、プロトン伝導度が低下する。また、yが
10未満では、プロトン伝導度が低下する。一方、2,
000を超えると、機械的強度が低下する。さらに、m
が10を超えると、プロトン伝導度が低下する。さら
に、nが5を超えると、プロトン伝導度が低下する。ま
た、上記式(1)中、Aは、−SO3 Zまたは−COO
Zであり、ここで、Zは、水素原子またはナトリウムも
しくはカリウムなどのアルカリ金属原子である。
【0015】(A)プロトン伝導性を有するテトラフル
オロエチレン共重合体中のイオン交換容量は、0.7〜
1.5meq/g、好ましくは0.8〜1.2meq/
gである。
【0016】(A)成分の具体例としては、米国・デュ
ポン社製のナフィオン(x=5〜13.5、y=1,0
00、m≧1、n=2、イオン交換容量=0.91me
q/g、A=−SO3 H)、米国・ダウケミカル社製の
通称Dow膜(m=0、n=2、イオン交換容量=0.
8meq/g、A=−SO3 H)、旭化成工業(株)製
のアシペックス(Acipex)(x=1.5〜14、
m=0〜3、n=2〜5、イオン交換容量=0.9〜
1.0meq/g、A=−SO3 H,−COOH)、旭
硝子(株)製のフレミオン(Flemion)(m=0
〜1、n=1〜5、イオン交換容量=0.9meq/
g、A=−COOH)などが挙げられる。
【0017】(B)スルホン化ポリアリーレン;本発明
の組成物を構成する(B)成分は、好ましくは上記式
(2)で表されるポリアリーレンをスルホン化したスル
ホン化物である。ここで、ポリアリーレンは、上記式
(2)で表される繰り返し構造単位を有する。以下、式
(2)において、pで括られた構造単位を「構造単位
p」、qで括られた構造単位を「構造単位q」、rで括
られた構造単位を「構造単位r」、sで括られた構造単
位を「構造単位s」ともいう。
【0018】上記式(2)中、Xは、−CQQ′−(こ
こで、Q,Q′は同一または異なり、ハロゲン化アルキ
ル基、アルキル基、水素原子、ハロゲン原子またはアリ
ール基を示す)で表される基およびフルオレニレン基の
群から選ばれる基である。ここで、Q,Q′のうち、ハ
ロゲン化アルキル基としては、トリフルオロメチル基、
ペンタフルオロエチレン基などが、またアリール基とし
ては、フェニル基、ビフェニル基、トリル基、ペンタフ
ルオロフェニル基などが挙げられる。上記式(2)中、
1 〜R36は、同一または異なり、水素原子、アルキル
基、ハロゲン原子、1価の有機基(例えば、ハロゲン化
アルキル基、またはポリアリーレン生成の重合反応を阻
害しない官能基を含む1価の有機基)を示す。R1 〜R
36中、アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロ
ピル基、ブチル基、アミル基、ヘキシル基などが挙げら
れる。また、ハロゲン原子としては、フッ素が挙げられ
る。ハロゲン化アルキル基としては、トリフルオロメチ
ル基、パーフルオロエチル基、パーフルオロプロピル
基、パーフルオロブチル基、パーフルオロペンチル基、
パーフルオロヘキシル基などが挙げられる。さらに、ポ
リアリーレン生成の重合反応を阻害しない官能基を含む
1価の有機基としては、例えばアリールオキシ、アリー
ルオキソ、アリールチオカルボニル、アリールオキシカ
ルボニル、アリールチオ、アリールスルホンなどが挙げ
られる。これらは、また、2つ以上の官能基を含む1価
の有機基、例えばアリールオキシアリールオキソ、アリ
ールオキシアリールスルホン、アリールチオアリールオ
キソなどが挙げられる。さらに、これらは、アリール基
の代わりに、アルキル基、アルキルアリール基、アリー
ルアルキル基に代えて用いてもよい。さらに、上記式
(2)中、Yは−O−,−CO−,−COO−,−CO
NH−,および−SO2 −基の群から選ばれた少なくと
も1種であり、pは0〜100モル%、qは0〜100
モル%、rは0〜100モル%、sは0〜100モル%
(ただし、p+q+r+s=100モル%)、tは0か
1である。〕
【0019】式(2)において、構造単位pを構成する
モノマー(以下「モノマーp」ともいう)としては、
2,2−ビス(4−メチルスルフォニロキシフェニル)
ヘキサフルオロプロパン、ビス(4−メチルスルフォニ
ロキシフェニル)メタン、ビス(4−メチルスルフォニ
ロキシフェニル)ジフェニルメタン、2,2−ビス(4
−メチルスルフォニロキシ−3−メチルフェニル)ヘキ
サフルオロプロパン、2,2−ビス(4−メチルスルフ
ォニロキシ−3−プロペニルフェニル)ヘキサフルオロ
プロパン、2,2−ビス(4−メチルスルフォニロキシ
−3,5−ジメチルフェニル)ヘキサフルオロプロパ
ン、2,2−ビス(4−メチルスルフォニロキシフェニ
ル)プロパン、2,2−ビス(4−メチルスルフォニロ
キシ−3−メチルフェニル)プロパン、2,2−ビス
(4−メチルスルフォニロキシ−3−プロペニルフェニ
ル)プロパン、2,2−ビス(4−メチルスルフォニロ
キシ−3,5−ジメチルフェニル)プロパン、2,2−
ビス(4−メチルスルフォニロキシ−3−フルオロフェ
ニル)プロパン、2,2−ビス(4−メチルスルフォニ
ロキシ−3,5−ジフルオロフェニル)プロパン、2,
2−ビス(4−トリフルオロメチルスルフォニロキシフ
ェニル)プロパン、2,2−ビス(4−トリフルオロメ
チルスルフォニロキシ−3−プロペニルフェニル)プロ
パン、2,2−ビス(4−フェニルスルフォニロキシフ
ェニル)プロパン、2,2−ビス(4−フェニルスルフ
ォニロキシ−3−メチルフェニル)プロパン、2,2−
ビス(4−フェニルスルフォニロキシ−3−プロペニル
フェニル)プロパン、2,2−ビス(4−フェニルスル
フォニロキシ−3,5−ジメチルフェニル)プロパン、
2,2−ビス(4−フェニルスルフォニロキシ−3−フ
ルオロフェニル)ジフェニルメタン、2,2−ビス(p
−トリルスルフォニロキシフェニル)プロパン、2,2
−ビス(p−トリルスルフォニロキシ−3−メチルフェ
ニル)プロパン、2,2−ビス(p−トリルスルフォニ
ロキシ−3−プロペニルフェニル)プロパン、2,2−
ビス(p−トリルスルフォニロキシ−3,5−ジメチル
フェニル)プロパン、2,2−ビス(p−トリルスルフ
ォニロキシ−3−メチルフェニル)プロパン、2,2−
ビス(p−トリルスルフォニロキシ−3,5−ジメチル
フェニル)プロパン、2,2−ビス(p−トリルスルフ
ォニロキシ−3−プロペニルフェニル)プロパン、ビス
(p−トリルスルフォニロキシ−3−フルオロフェニ
ル)プロパン、ビス(p−トリルスルフォニロキシ−
3,5−ジフルオロフェニル)プロパン、9,9−ビス
(4−メチルスルフォニロキシフェニル)フルオレン、
9,9−ビス(4−メチルスルフォニロキシ−3−メチ
ルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−メチルス
ルフォニロキシ−3,5−ジメチルフェニル)フルオレ
ン、9,9−ビス(4−メチルスルフォニロキシ−3−
プロペニルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−
メチルスルフォニロキシ−3−フェニルフェニル)フル
オレン、ビス(4−メチルスルフォニロキシ−3−メチ
ルフェニル)ジフェニルメタン、ビス(4−メチルスル
フォニロキシ−3,5−ジメチルフェニル)ジフェニル
メタン、ビス(4−メチルスルフォニロキシ−3−プロ
ペニルフェニル)ジフェニルメタン、ビス(4−メチル
スルフォニロキシ−3−フルオロフェニル)ジフェニル
メタン、ビス(4−メチルスルフォニロキシ−3,5−
ジフルオロフェニル)ジフェニルメタン、9,9−ビス
(4−メチルスルフォニロキシ−3−フルオロフェニ
ル)フルオレン、9,9−ビス(4−メチルスルフォニ
ロキシ−3,5−ジフルオロフェニル)フルオレン、ビ
ス(4−メチルスルフォニロキシフェニル)メタン、ビ
ス(4−メチルスルフォニロキシ−3−メチルフェニ
ル)メタン、ビス(4−メチルスルフォニロキシ−3,
5−ジメチルフェニル)メタン、ビス(4−メチルスル
フォニロキシ−3−プロペニルフェニル)メタン、ビス
(4−メチルスルフォニロキシフェニル)トリフルオロ
メチルフェニルメタン、ビス(4−メチルスルフォニロ
キシフェニル)フェニルメタン、2,2−ビス(4−ト
リフルオロメチルスルフォニロキシフェニル)ヘキサフ
ルオロプロパン、ビス(4−トリフルオロメチルスルフ
ォニロキシフェニル)メタン、ビス(4−トリフルオロ
メチルスルフォニロキシフェニル)ジフェニルメタン、
2,2−ビス(4−トリフルオロメチルスルフォニロキ
シ−3−メチルフェニル)ヘキサフルオロプロパン、
2,2−ビス(4−トリフルオロメチルスルフォニロキ
シ−3−プロペニルフェニル)ヘキサフルオロプロパ
ン、2,2−ビス(4−トリフルオロメチルスルフォニ
ロキシ−3,5−ジメチルフェニル)ヘキサフルオロプ
ロパン、9,9−ビス(4−トリフルオロメチルスルフ
ォニロキシフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−
トリフルオロメチルスルフォニロキシ−3−メチルフェ
ニル)フルオレン、9,9−ビス(4−トリフルオロメ
チルスルフォニロキシ−3,5−ジメチルフェニル)フ
ルオレン、9,9−ビス(4−トリフルオロメチルスル
フォニロキシ−3−プロペニルフェニル)フルオレン、
9,9−ビス(4−トリフルオロメチルスルフォニロキ
シ−3−フェニルフェニル)フルオレン、ビス(4−ト
リフルオロメチルスルフォニロキシ−3−メチルフェニ
ル)ジフェニルメタン、ビス(4−トリフルオロメチル
スルフォニロキシ−3,5−ジメチルフェニル)ジフェ
ニルメタン、ビス(4−トリフルオロメチルスルフォニ
ロキシ−3−プロペニルフェニル)ジフェニルメタン、
ビス(4−トリフルオロメチルスルフォニロキシ−3−
フルオロフェニル)ジフェニルメタン、ビス(4−トリ
フルオロメチルスルフォニロキシ−3,5−ジフルオロ
フェニル)ジフェニルメタン、9,9−ビス(4−トリ
フルオロメチルスルフォニロキシ−3−フルオロフェニ
ル)フルオレン、9,9−ビス(4−トリフルオロメチ
ルスルフォニロキシ−3,5−ジフルオロフェニル)フ
ルオレン、ビス(4−トリフルオロメチルスルフォニロ
キシフェニル)メタン、ビス(4−トリフルオロメチル
スルフォニロキシ−3−メチルフェニル)メタン、ビス
(4−トリフルオロメチルスルフォニロキシ−3,5−
ジメチルフェニル)メタン、ビス(4−トリフルオロメ
チルスルフォニロキシ−3−プロペニルフェニル)メタ
ン、ビス(4−トリフルオロメチルスルフォニロキシフ
ェニル)トリフルオロメチルフェニルメタン、ビス(4
−トリフルオロメチルスルフォニロキシフェニル)、
2,2−ビス(4−フェニルスルフォニロキシフェニ
ル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(4−フェニルスル
フォニロキシフェニル)メタン、ビス(4−フェニルス
ルフォニロキシフェニル)ジフェニルメタン、2,2−
ビス(4−フェニルスルフォニロキシ−3−メチルフェ
ニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(4−フ
ェニルスルフォニロキシ−3−プロペニルフェニル)ヘ
キサフルオロプロパン、2,2−ビス(4−フェニルス
ルフォニロキシ−3,5−ジメチルフェニル)ヘキサフ
ルオロプロパン、9,9−ビス(4−フェニルスルフォ
ニロキシフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−フ
ェニルスルフォニロキシ−3−メチルフェニル)フルオ
レン、9,9−ビス(4−フェニルスルフォニロキシ−
3,5−ジメチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス
(4−フェニルスルフォニロキシ−3−プロペニルフェ
ニル)フルオレン、9,9−ビス(4−フェニルスルフ
ォニロキシ−3−フェニルフェニル)フルオレン、ビス
(4−フェニルスルフォニロキシ−3−メチルフェニ
ル)ジフェニルメタン、ビス(4−フェニルスルフォニ
ロキシ−3,5−ジメチルフェニル)ジフェニルメタ
ン、ビス(4−フェニルスルフォニロキシ−3−プロペ
ニルフェニル)ジフェニルメタン、ビス(4−フェニル
スルフォニロキシ−3−フルオロフェニル)ジフェニル
メタン、ビス(4−フェニルスルフォニロキシ−3,5
−ジフルオロフェニル)ジフェニルメタン、9,9−ビ
ス(4−フェニルスルフォニロキシ−3−フルオロフェ
ニル)フルオレン、9,9−ビス(4−フェニルスルフ
ォニロキシ−3,5−ジフルオロフェニル)フルオレ
ン、ビス(4−フェニルスルフォニロキシフェニル)メ
タン、ビス(4−フェニルスルフォニロキシ−3−メチ
ルフェニル)メタン、ビス(4−フェニルスルフォニロ
キシ−3,5−ジメチルフェニル)メタン、ビス(4−
フェニルスルフォニロキシ−3−プロペニルフェニル)
メタン、ビス(4−フェニルスルフォニロキシフェニ
ル)トリフルオロメチルフェニルメタン、ビス(4−フ
ェニルスルフォニロキシフェニル)フェニルメタン、
2,2−ビス(p−トリルスルフォニロキシフェニル)
ヘキサフルオロプロパン、ビス(p−トリルスルフォニ
ロキシフェニル)メタン、ビス(p−トリルスルフォニ
ロキシフェニル)ジフェニルメタン、2,2−ビス(p
−トリルスルフォニロキシ−3−メチルフェニル)ヘキ
サフルオロプロパン、2,2−ビス(p−トリルスルフ
ォニロキシ−3−プロペニルフェニル)ヘキサフルオロ
プロパン、2,2−ビス(p−トリルスルフォニロキシ
−3,5−ジメチルフェニル)ヘキサフルオロプロパ
ン、9,9−ビス(p−トリルスルフォニロキシフェニ
ル)フルオレン、9,9−ビス(p−トリルスルフォニ
ロキシ−3−メチルフェニル)フルオレン、9,9−ビ
ス(p−トリルスルフォニロキシ−3,5−ジメチルフ
ェニル)フルオレン、9,9−ビス(p−トリルスルフ
ォニロキシ−3−プロペニルフェニル)フルオレン、
9,9−ビス(p−トリルスルフォニロキシ−3−フェ
ニルフェニル)フルオレン、ビス(p−トリルスルフォ
ニロキシ−3−メチルフェニル)ジフェニルメタン、ビ
ス(p−トリルスルフォニロキシ−3,5−ジメチルフ
ェニル)ジフェニルメタン、ビス(p−トリルスルフォ
ニロキシ−3−プロペニルフェニル)ジフェニルメタ
ン、ビス(p−トリルスルフォニロキシ−3−フルオロ
フェニル)ジフェニルメタン、ビス(p−トリルスルフ
ォニロキシ−3,5−ジフルオロフェニル)ジフェニル
メタン、9,9−ビス(p−トリルスルフォニロキシ−
3−フルオロフェニル)フルオレン、9,9−ビス(p
−トリルスルフォニロキシ−3,5−ジフルオロフェニ
ル)フルオレン、ビス(p−トリルスルフォニロキシフ
ェニル)メタン、ビス(p−トリルスルフォニロキシ−
3−メチルフェニル)メタン、ビス(p−トリルスルフ
ォニロキシ−3,5−ジメチルフェニル)メタン、ビス
(p−トリルスルフォニロキシ−3−プロペニルフェニ
ル)メタン、ビス(p−トリルスルフォニロキシフェニ
ル)トリフルオロメチルフェニルメタン、ビス(p−ト
リルスルフォニロキシフェニル)フェニルメタンなどを
挙げることができる。上記モノマーpは、1種単独であ
るいは2種以上を併用することができる。
【0020】また、式(2)において、構造単位qを構
成するモノマー(以下「モノマーq」ともいう)として
は、例えば、4,4′−ジメチルスルフォニロキシビフ
ェニル、4,4′−ジメチルスルフォニロキシ−3,
3′−ジプロペニルビフェニル、4,4′−ジブロモビ
フェニル、4,4′−ジヨードビフェニル、4,4′−
ジメチルスルフォニロキシ−3,3′−ジメチルビフェ
ニル、4,4′−ジメチルスルフォニロキシ−3,3′
−ジフルオロビフェニル、4,4′−ジメチルスルフォ
ニロキシ−3,3′,5,5′−テトラフルオロビフェ
ニル、4,4′−ジブロモオクタフルオロビフェニル、
4,4−メチルスルフォニロキシオクタフルオロビフェ
ニル、3,3′−ジアリル−4,4′−ビス(4−フル
オロベンゼンスルフォニロキシ)ビフェニル、4,4′
−ジクロロ−2,2′−トリフルオロメチルビフェニ
ル、4,4′−ジブロモ−2,2′−トリフルオロメチ
ルビフェニル、4,4′−ジヨード−2,2′−トリフ
ルオロメチルビフェニル、ビス(4−クロロフェニル)
スルフォン、4,4′−ジクロロベンゾフェノン、2,
4−ジクロロベンゾフェノンなどを挙げることができ
る。上記モノマーqは、1種単独であるいは2種以上を
併用することができる。
【0021】さらに、式(2)において、構造単位rを
構成するモノマー(以下「モノマーr」ともいう)とし
ては、例えば、p−ジクロロベンゼン、p−ジブロモベ
ンゼン、p−ジヨードベンゼン、p−ジメチルスルフォ
ニロキシベンゼン、2,5−ジクロロトルエン、2,5
−ジブロモトルエン、2,5−ジヨードトルエン、2,
5−ジメチルスルフォニロキシベンゼン、2,5−ジク
ロロ−p−キシレン、2,5−ジブロモ−p−キシレ
ン、2,5−ジヨード−p−キシレン、2,5−ジクロ
ロベンゾトリフルオライド、2,5−ジブロモベンゾト
リフルオライド、2,5−ジヨードベンゾトリフルオラ
イド、1,4−ジクロロ−2,3,5,6−テトラフル
オロベンゼン、1,4−ジブロモ−2,3,5,6−テ
トラフルオロベンゼン、1,4−ジヨード−2,3,
5,6−テトラフルオロベンゼン、2,5−ジクロロ安
息香酸、2,5−ジブロモ安息香酸、2,5−ジクロロ
安息香酸メチル、2,5−ジブロモ安息香酸メチル、
2,5−ジクロロ安息香酸−t−ブチル、2,5−ジブ
ロモ安息香酸−t−ブチル、3,6−ジクロロフタル酸
無水物などを挙げることができ、好ましくはp−ジクロ
ロベンゼン、p−ジメチルスルフォニロキシベンゼン、
2,5−ジクロロトルエン、2,5−ジクロロベンゾト
リフルオライド、2,5−ジクロロベンゾフェノン、
2,5−ジクロロフェノキシベンゼンなどである。
【0022】また、上記モノマーrとしては、例えば、
m−ジクロロベンゼン、m−ジブロモベンゼン、m−ジ
ヨードベンゼン、m−ジメチルスルフォニロキシベンゼ
ン、2,4−ジクロロトルエン、2,4−ジブロモトル
エン、2,4−ジヨードトルエン、3,5−ジクロロト
ルエン、3,5−ジブロモトルエン、3,5−ジヨード
トルエン、2,6−ジクロロトルエン、2,6−ジブロ
モトルエン、2,6−ジヨードトルエン、3,5−ジメ
チルスルフォニロキシトルエン、2,6−ジメチルスル
フォニロキシトルエン、2,4−ジクロロベンゾトリフ
ルオライド、2,4−ジブロモベンゾトリフルオライ
ド、2,4−ジヨードベンゾトリフルオライド、3,5
−ジクロロベンゾトリフルオライド、3,5−ジブロモ
トリフルオライド、3,5−ジヨードベンゾトリフルオ
ライド、1,3−ジブロモ−2,4,5,6−テトラフ
ルオロベンゼン、2,4−ジクロロベンジルアルコー
ル、3,5−ジクロロベンジルアルコール、2,4−ジ
ブロモベンジルアルコール、3,5−ジブロモベンジル
アルコール、3,5−ジクロロフェノール、3,5−ジ
ブロモフェノール、3,5−ジクロロ−t−ブトキシカ
ルボニロキシフェニル、3,5−ジブロモ−t−ブトキ
シカルボニロキシフェニル、2,4−ジクロロ安息香
酸、3,5−ジクロロ安息香酸、2,4−ジブロモ安息
香酸、3,5−ジブロモ安息香酸、2,4−ジクロロ安
息香酸メチル、3,5−ジクロロ安息香酸メチル、3,
5−ジブロモ安息香酸メチル、2,4−ジブロモ安息香
酸メチル、2,4−ジクロロ安息香酸−t−ブチル、
3,5−ジクロロ安息香酸−t−ブチル、2,4−ジブ
ロモ安息香酸−t−ブチル、3,5−ジブロモ安息香酸
−t−ブチルなどを挙げることもでき、好ましくはm−
ジクロロベンゼン、2,4−ジクロロトルエン、3,5
−ジメチルスルフォニロキシトルエン、2,4−ジクロ
ロベンゾトリフルオライド、2,4−ジクロロベンゾフ
ェノン、2,4−ジクロロフェノキシベンゼンなどであ
る。
【0023】さらに、式(2)において、構造単位sを
構成するモノマー(以下「モノマーs」ともいう)とし
ては、例えば、4,4′−ビス(4−クロロベンゾイ
ル)ジフェニルエーテル、4,4′−ビス(3−クロロ
ベンゾイル)ジフェニルエーテル、4,4′−ビス(4
−ブロモベンゾイル)ジフェニルエーテル、4,4′−
ビス(3−ブロモベンゾイル)ジフェニルエーテル、
4,4′−ビス(4−ヨードベンゾイル)ジフェニルエ
ーテル、4,4′−ビス(3−ヨードベンゾイル)ジフ
ェニルエーテル、4,4′−ビス(4−トリフルオロメ
チルスルフォニロキシフェニル)ジフェニルエーテル、
4,4′−ビス(3−トリフルオロメチルスルフォニロ
キシフェニル)ジフェニルエーテル、4,4′−ビス
(4−メチルスルフォニロキシフェニル)ジフェニルエ
ーテル、4,4′−ビス(3−メチルスルフォニロキシ
フェニル)ジフェニルエーテルなどが挙げられる。
【0024】また、上記モノマーsとしては、例えば
4′−ビス(4−クロロベンゾイルアミノ)ジフェニル
エーテル、3,4′−ビス(4−クロロベンゾイルア
ミ)ジフェニルエーテル、4,4′−ビス(3−クロロ
ベンゾイルアミノ)ジフェニルエーテル、3,4′−ビ
ス(3−クロロベンゾイル)ジフェニルエーテル、4,
4′−ビス(4−ブロモベンゾイルアミノ)ジフェニル
エーテル、3,4′−ビス(4−ブロモベンゾイルアミ
ノ)ジフェニルエーテル、4,4′−ビス(3−ブロモ
ベンゾイルアミノ)ジフェニルエーテル、3,4′−ビ
ス(3−ブロモベンゾイルアミノ)ジフェニルエーテ
ル、4,4′−ビス(4−ヨードベンゾイルアミノ)ジ
フェニルエーテル、3,4′−ビス(4−ヨードベンゾ
イルアミノ)ジフェニルエーテル、4,4′−ビス(3
−ヨードベンゾイルアミノ)ジフェニルエーテル、3,
4′−ビス(3−ヨードベンゾイルアミノ)ジフェニル
エーテル、4,4′−ビス(4−トリフルオロメチルス
ルフォニロキシフェニル)ジフェニルエーテル、3,
4′−ビス(4−トリフルオロメチルスルフォニロキシ
フェニル)ジフェニルエーテル、4,4′−ビス(3−
トリフルオロメチルスルフォニロキシフェニル)ジフェ
ニルエーテル、3,4′−ビス(3−トリフルオロメチ
ルスルフォニロキシフェニル)ジフェニルエーテル、
4,4′−ビス(4−メチルスルフォニロキシフェニ
ル)ジフェニルエーテル、3,4′−ビス(4−メチル
スルフォニロキシフェニル)ジフェニルエーテル、4,
4′−ビス(3−メチルスルフォニロキシフェニル)ジ
フェニルエーテル、3,4′−ビス(3−メチルスルフ
ォニロキシフェニル)ジフェニルエーテルなどが挙げら
れる。
【0025】さらに、上記モノマーsとしては、例えば
4,4′−ビス(4−クロロフェニルスルホニル)ジフ
ェニルエーテル、4′−ビス(4−クロロフェニルスル
ホニル)ジフェニルエーテル、4,4′−ビス(3−ク
ロロフェニルスルホニル)ジフェニルエーテル、3,
4′−ビス(3−クロロフェニルスルホニル)ジフェニ
ルエーテル、4,4′−ビス(4−ブロモフェニルスル
ホニル)ジフェニルエーテル、4′−ビス(4−ブロモ
フェニルスルホニル)ジフェニルエーテル、4,4′−
ビス(3−ブロモフェニルスルホニル)ジフェニルエー
テル、3,4′−ビス(3−ブロモフェニルスルホニ
ル)ジフェニルエーテル、4,4′−ビス(4−ヨード
フェニルスルホニル)ジフェニルエーテル、4′−ビス
(4−ヨードフェニルスルホニル)ジフェニルエーテ
ル、4,4′−ビス(3−ヨードフェニルスルホニル)
ジフェニルエーテル、3,4′−ビス(3−ヨードフェ
ニルスルホニル)ジフェニルエーテル、4,4′−ビス
(4−トリフルオロメチルスルフォニロキシフェニスル
ホニル)ジフェニルエーテル、4′−ビス(4−トリフ
ルオロメチルスルフォニロキシフェニルスルホニル)ジ
フェニルエーテル、4,4′−ビス(3−トリフルオロ
メチルスルフォニロキシフェニスルホニル)ジフェニル
エーテル、3,4′−ビス(3−トリフルオロメチルス
ルフォニロキシフェニルスルホニル)ジフェニルエーテ
ル、4,4′−ビス(4−メチルスルフォニロキシフェ
ニスルホニル)ジフェニルエーテル、4′−ビス(4−
メチルスルフォニロキシフェニルスルホニル)ジフェニ
ルエーテル、4,4′−ビス(3−メチルスルフォニロ
キシフェニスルホニル)ジフェニルエーテル、3,4′
−ビス(3−メチルスルフォニロキシフェニルスルホニ
ル)ジフェニルエーテルなどが挙げられる。
【0026】さらに、上記モノマーsとしては、例えば
4,4′−ビス(4−クロロフェニル)ジフェニルエー
テルジカルボキシレート、3,4′−ビス(4−クロロ
フェニル)ジフェニルエーテルジカルボキシレート、
4,4′−ビス(3−クロロフェニル)ジフェニルエー
テルジカルボキシレート、3,4′−ビス(3−クロロ
フェニル)ジフェニルエーテルジカルボキシレート、
4,4′−ビス(4−ブロモフェニル)ジフェニルエー
テルジカルボキシレート、3,4′−ビス(4−ブロモ
フェニル)ジフェニルエーテルジカルボキシレート、
4,4′−ビス(3−ブロモフェニル)ジフェニルエー
テルジカルボキシレート、3,4′−ビス(3−ブロモ
フェニル)ジフェニルエーテルジカルボキシレート、
4′−ビス(4−ヨードフェニル)ジフェニルエーテル
ジカルボキシレート、3,4′−ビス(4−ヨードフェ
ニル)ジフェニルエーテルジカルボキシレート、4,
4′−ビス(3−ヨードフェニル)ジフェニルエーテル
ジカルボキシレート、3,4′−ビス(3−ヨードフェ
ニル)ジフェニルエーテルジカルボキシレート、4,
4′−ビス(4−トリフルオロメチルスルフォニロキシ
フェニル)ジフェニルエーテルジカルボキシレート、
3,4′−ビス(4−トリフルオロメチルスルフォニロ
キシフェニル)ジフェニルエーテルジカルボキシレー
ト、4,4′−ビス(3−トリフルオロメチルスルフォ
ニロキシフェニル)ジフェニルエーテルジカルボキシレ
ート、3,4′−ビス(3−トリフルオロメチルスルフ
ォニロキシフェニル)ジフェニルエーテルジカルボキシ
レート、4,4′−ビス(4−メチルスルフォニロキシ
フェニル)ジフェニルエーテルジカルボキシレート、
3,4′−ビス(4−メチルスルフォニロキシフェニ
ル)ジフェニルエーテルジカルボキシレート、4,4′
−ビス(3−メチルスルフォニロキシフェニル)ジフェ
ニルエーテルジカルボキシレート、3,4′−ビス(3
−メチルスルフォニロキシフェニル)ジフェニルエーテ
ルジカルボキシレートなどが挙げられる。
【0027】さらに、上記モノマーsとしては、例えば
4,4′−ビス〔(4−クロロフェニル)−1,1,
1,3,3,3―ヘキサフルオロプロピル〕ジフェニル
エーテル、3,4′−ビス〔(4−クロロフェニル)−
1,1,1,3,3,3―ヘキサフルオロプロピル〕ジ
フェニルエーテル、4,4′−ビス〔(3−クロロフェ
ニル)−1,1,1,3,3,3―ヘキサフルオロプロ
ピル〕ジフェニルエーテル、3,4′−ビス〔(3−ク
ロロフェニル)−1,1,1,3,3,3―ヘキサフル
オロプロピル〕ジフェニルエーテル、4,4′−ビス
[(4−ブロモフェニル)−1,1,1,3,3,3―
ヘキサフルオロプロピル〕ジフェニルエーテル、3,
4′−ビス〔(4−ブロモフェニル)−1,1,1,
3,3,3―ヘキサフルオロプロピル〕ジフェニルエー
テル、4,4′−ビス〔(3−ブロモフェニル)−1,
1,1,3,3,3―ヘキサフルオロプロピル〕ジフェ
ニルエーテル、3,4′−ビス〔(3−ブロモフェニ
ル)−1,1,1,3,3,3―ヘキサフルオロプロピ
ル〕ジフェニルエーテル、4,4′−ビス〔(4−ヨー
ドフェニル)−1,1,1,3,3,3―ヘキサフルオ
ロプロピル〕ジフェニルエーテル、3,4′−ビス
〔(4−ヨードフェニル)−1,1,1,3,3,3―
ヘキサフルオロプロピル〕ジフェニルエーテル、4′−
ビス〔(3−ヨードフェニル)−1,1,1,3,3,
3―ヘキサフルオロプロピル〕ジフェニルエーテル、
3,4′−ビス〔(3−ヨードフェニル)−1,1,
1,3,3,3―ヘキサフルオロプロピル〕ジフェニル
エーテル、4,4′−ビス〔(4−トリフルオロメチル
スルフォニロキシフェニル)−1,1,1,3,3,3
―ヘキサフルオロプロピル〕ジフェニルエーテル、3,
4′−ビス〔(4−トリフルオロメチルスルフォニロキ
シフェニル)−1,1,1,3,3,3―ヘキサフルオ
ロプロピル〕ジフェニルエーテル、4′−ビス〔(3−
トリフルオロメチルスルフォニロキシフェニル)−1,
1,1,3,3,3―ヘキサフルオロプロピル〕ジフェ
ニルエーテル、3,4′−ビス〔(3−トリフルオロメ
チルスルフォニロキシフェニル)−1,1,1,3,
3,3―ヘキサフルオロプロピル〕ジフェニルエーテ
ル、4,4′−ビス〔(4−メチルスルフォニロキシフ
ェニル)−1,1,1,3,3,3―ヘキサフルオロプ
ロピル〕ジフェニルエーテル、3,4′−ビス〔(4−
メチルスルフォニロキシフェニル)−1,1,1,3,
3,3―ヘキサフルオロプロピル〕ジフェニルエーテ
ル、4,4′−ビス〔(3−メチルスルフォニロキシフ
ェニル)−1,1,1,3,3,3―ヘキサフルオロプ
ロピル〕ジフェニルエーテル、3,4′−ビス〔(3−
メチルスルフォニロキシフェニル)−1,1,1,3,
3,3―ヘキサフルオロプロピル〕ジフェニルエーテル
などが挙げられる。
【0028】さらに、上記モノマーsとしては、例えば
4,4′−ビス〔(4−クロロフェニル)テトラフルオ
ロエチル〕ジフェニルエーテル、4,4′−ビス〔(3
−クロロフェニル)テトラフルオロエチル〕ジフェニル
エーテル、4,4′−ビス〔(4−クロロフェニル)ヘ
キサフルオロプロピル〕ジフェニルエーテル、4,4′
−ビス〔(3−クロロフェニル)ヘキサフルオロプロピ
ル〕ジフェニルエーテル、4,4′−ビス〔(4−クロ
ロフェニル)オクタフルオロブチル〕ジフェニルエーテ
ル、4,4′−ビス〔(3−クロロフェニル)オクタフ
ルオロブチル〕ジフェニルエーテル、4,4′−ビス
〔(4−クロロフェニル)デカフルオロペンチル〕ジフ
ェニルエーテル、4,4′−ビス〔(3−クロロフェニ
ル)デカフルオロペンチル〕ジフェニルエーテル、4,
4′−ビス〔(4−ブロモフェニル)テトラフルオロエ
チル〕ジフェニルエーテル、4,4′−ビス〔(3−ブ
ロモフェニル)テトラフルオロエチル〕ジフェニルエー
テル、4,4′−ビス〔(4−ブロモフェニル)ヘキサ
フルオロプロピル〕ジフェニルエーテル、4,4′−ビ
ス〔(3−ブロモフェニル)ヘキサフルオロプロピル〕
ジフェニルエーテル、4,4′−ビス〔(4−ブロモフ
ェニル)オクタフルオロブチル〕ジフェニルエーテル、
4,4′−ビス〔(3−ブロモフェニル)オクタフルオ
ロブチル〕ジフェニルエーテル、4,4′−ビス〔(4
−ブロモフェニル)デカフルオロペンチル〕ジフェニル
エーテル、4,4′−ビス〔(3−ブロモフェニル)デ
カフルオロペンチル〕ジフェニルエーテル、4,4′−
ビス〔(4−ヨードフェニル)テトラフルオロエチル〕
ジフェニルエーテル、4,4′−ビス〔(3−ヨードフ
ェニル)テトラフルオロエチル〕ジフェニルエーテル、
4,4′−ビス〔(4−ヨードフェニル)ヘキサフルオ
ロプロピル〕ジフェニルエーテル、4,4′−ビス
〔(3−ヨードフェニル)ヘキサフルオロプロピル〕ジ
フェニルエーテル、4,4′−ビス〔(4−ヨードフェ
ニル)オクタフルオロブチル〕ジフェニルエーテル、
4,4′−ビス〔(3−ヨードフェニル)オクタフルオ
ロブチル〕ジフェニルエーテル、4,4′−ビス〔(4
−ヨードフェニル)デカフルオロペンチル〕ジフェニル
エーテル、4,4′−ビス〔(3−ヨードフェニル)デ
カフルオロペンチル〕ジフェニルエーテル、4,4′−
ビス〔(4−トリフルオロメチルスルフォニロキシフェ
ニル)テトラフルオロエチル〕ジフェニルエーテル、
4,4′−ビス〔(3−トリフルオロメチルスルフォニ
ロキシフェニル)テトラフルオロエチル〕ジフェニルエ
ーテル、4,4′−ビス〔(4−トリフルオロメチルス
ルフォニロキシフェニル)ヘキサフルオロプロピル〕ジ
フェニルエーテル、4,4′−ビス〔(3−トリフルオ
ロメチルスルフォニロキシフェニル)ヘキサフルオロプ
ロピル〕ジフェニルエーテル、4,4′−ビス〔(4−
トリフルオロメチルスルフォニロキシフェニル)オクタ
フルオロブチル〕ジフェニルエーテル、4,4′−ビス
〔(3−トリフルオロメチルスルフォニロキシフェニ
ル)オクタフルオロブチル〕ジフェニルエーテル、4,
4′−ビス〔(4−トリフルオロメチルスルフォニロキ
シフェニル)デカフルオロペンチル〕ジフェニルエーテ
ル、4,4′−ビス〔(3−トリフルオロメチルスルフ
ォニロキシ)デカフルオロペンチル〕ジフェニルエーテ
ル、4,4′−ビス〔(4−メチルスルフォニロキシフ
ェニル)テトラフルオロエチル〕ジフェニルエーテル、
4,4′−ビス〔(3−メチルスルフォニロキシフェニ
ル)テトラフルオロエチル〕ジフェニルエーテル、4,
4′−ビス〔(4−メチルスルフォニロキシフェニル)
ヘキサフルオロプロピル〕ジフェニルエーテル、4,
4′−ビス〔(3−メチルスルフォニロキシフェニル)
ヘキサフルオロプロピル〕ジフェニルエーテル、4,
4′−ビス〔(4−メチルスルフォニロキシフェニル)
オクタフルオロブチル〕ジフェニルエーテル、4,4′
−ビス〔(3−メチルスルフォニロキシフェニル)オク
タフルオロブチル〕ジフェニルエーテル、4,4′−ビ
ス〔(4−メチルスルフォニロキシフェニル)デカフル
オロペンチル〕ジフェニルエーテル、4,4′−ビス
〔(3−メチルスルフォニロキシ)デカフルオロペンチ
ル〕ジフェニルエーテルなどが挙げられる。
【0029】また、上記モノマーp〜s以外にも、例え
ば、o−ジクロロベンゼン、o−ジブロモベンゼン、o
−ジヨードベンゼン、o−ジメチルスルフォニロキシベ
ンゼン、2,3−ジクロロトルエン、2,3−ジブロモ
トルエン、2,3−ジヨードトルエン、3,4−ジクロ
ロトルエン、3,4−ジブロモトルエン、3,4−ジヨ
ードトルエン、2,3−ジメチルスルフォニロキシベン
ゼン、3,4−ジメチルスルフォニロキシベンゼン、
3,4−ジクロロベンゾトリフルオライド、3,4−ジ
ブロモベンゾトリフルオライド、3,4−ジヨードベン
ゾトリフルオライド、1,2−ジブロモ−3,4,5,
6−テトラフルオロベンゼン、4,5−ジクロロフタル
酸無水物などを共重合させることができる。
【0030】ポリアリーレン中の繰り返し構造単位の割
合は、上記式(2)において、pが0〜100モル%、
qが0〜100モル%、rが0〜100モル%、sが0
〜100モル%、好ましくは、pが50〜100モル
%、qが0〜50モル%、rが50〜100モル%、s
が0〜50モル%(ただし、p+q+r+s=100モ
ル%)である。
【0031】本発明に用いられるポリアリーレンを製造
する際に用いられる触媒は、遷移金属化合物を含む触媒
系が好ましく、この触媒系としては、遷移金属塩およ
び配位子、または配位子が配位された遷移金属(塩)、
ならびに還元剤を必須成分とし、さらに、重合速度を
上げるために、「塩」を添加してもよい。
【0032】ここで、遷移金属塩としては、塩化ニッケ
ル、臭化ニッケル、ヨウ化ニッケル、ニッケルアセチル
アセトナートなどのニッケル化合物、塩化パラジウム、
臭化パラジウム、ヨウ化パラジウムなどのパラジウム化
合物、塩化鉄、臭化鉄、ヨウ化鉄などの鉄化合物、塩化
コバルト、臭化コバルト、ヨウ化コバルトなどのコバル
ト化合物などを挙げることができる。これらのうち特
に、塩化ニッケル、臭化ニッケルなどが好ましい。
【0033】また、配位子としては、トリフェニルホス
フィン、2,2′−ビピリジン、1,5−シクロオクタ
ジエン、1,3−ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパ
ンなどを挙げることができるが、トリフェニルホスフィ
ン、2,2′−ビピリジンが好ましい。上記配位子は、
1種単独でまたは2種以上を組合わせて用いることがで
きる。
【0034】さらに、あらかじめ配位子が配位された遷
移金属(塩)としては、例えば、塩化ニッケル2トリフ
ェニルホスフィン、臭化ニッケル2トリフェニルホスフ
ィン、ヨウ化ニッケル2トリフェニルホスフィン、硝酸
ニッケル2−トリフェニルホスフィン、塩化ニッケル
2,2′ビピリジン、臭化ニッケル2,2′ビピリジ
ン、ヨウ化ニッケル2,2′ビピリジン、硝酸ニッケル
2,2′ビピリジン、ビス(1,5−シクロオクタジエ
ン)ニッケル、テトラキス(トリフェニルホスフィン)
ニッケル、テトラキス(トリフェニルホスファイト)ニ
ッケル、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジ
ウムなどを挙げることができるが、塩化ニッケル2トリ
フェニルホスフィン、塩化ニッケル2,2′ビピリジン
が好ましい。
【0035】このような触媒系において使用することが
できる上記還元剤としては、例えば、鉄、亜鉛、マンガ
ン、アルミニウム、マグネシウム、ナトリウム、カルシ
ウムなどを挙げることできるが、亜鉛、マンガンが好ま
しい。これらの還元剤は、酸や有機酸に接触させること
により、より活性化して用いることができる。
【0036】また、このような触媒系において使用する
ことのできる「塩」としては、フッ化ナトリウム、塩化
ナトリウム、臭化ナトリウム、ヨウ化ナトリウム、硫酸
ナトリウムなどのナトリウム化合物、フッ化カリウム、
塩化カリウム、臭化カリウム、ヨウ化カリウム、硫酸カ
リウムなどのカリウム化合物、フッ化テトラエチルアン
モニウム、塩化テトラエチルアンモニウム、臭化テトラ
エチルアンモニウム、ヨウ化テトラエチルアンモニウ
ム、硫酸テトラエチルアンモニウムなどのアンモニウム
化合物などを挙げることができるが、臭化ナトリウム、
ヨウ化ナトリウム、臭化カリウム、臭化テトラエチルア
ンモニウム、ヨウ化テトラエチルアンモニウムが好まし
い。
【0037】このような触媒系における各成分の使用割
合は、遷移金属塩または配位子が配位された遷移金属
(塩)が、上記モノマーp〜sの総量1モルに対し、通
常、0.0001〜10モル、好ましくは0.01〜
0.5モルである。0.0001モル未満であると、重
合反応が充分に進行せず、一方、10モルを超えると、
分子量が低下することがある。
【0038】このような触媒系において、遷移金属塩お
よび配位子を用いる場合、この配位子の使用割合は、遷
移金属塩1モルに対し、通常、0.1〜100モル、好
ましくは1〜10モルである。0.1モル未満では、触
媒活性が不充分となり、一方、100モルを超えると、
分子量が低下するという問題がある。
【0039】また、触媒系における還元剤の使用割合
は、モノマーp〜sの総量1モルに対し、通常、0.1
〜100モル、好ましくは1〜10モルである。0.1
モル未満であると、重合が充分進行せず、一方、100
モルを超えると、得られるポリアリーレンの精製が困難
になることがある。
【0040】さらに、触媒系に「塩」を使用する場合、
その使用割合は、上記モノマーp〜sの総量1モルに対
し、通常、0.001〜100モル、好ましくは0.0
1〜1モルである。0.001モル未満であると、重合
速度を上げる効果が不充分であり、一方、100モルを
超えると、得られるポリアリーレンの精製が困難となる
ことがある。
【0041】本発明で使用することのできる重合溶媒と
しては、例えば、テトラヒドロフラン、シクロヘキサノ
ン、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルホルムア
ミド、N,N−ジメチルアセトアミド、1−メチル−2
−ピロリドン、γ−ブチロラクトン、γ−ブチロラクタ
ムなどを挙げることができ、テトラヒドロフラン、N,
N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトア
ミド、1−メチル−2−ピロリドンが好ましい。これら
の重合溶媒は、充分に乾燥してから用いることが好まし
い。
【0042】重合溶媒中における上記モノマーp〜sの
総量の濃度は、通常、1〜100重量%、好ましくは5
〜40重量%である。
【0043】また、本発明のポリアリーレンを重合する
際の重合温度は、通常、0〜200℃、好ましくは50
〜80℃である。また、重合時間は、通常、0.5〜1
00時間、好ましくは1〜40時間である。なお、本発
明に用いられるポリアリーレンのポリスチレン換算の重
量平均分子量は、通常、1,000〜1,000,00
0である。
【0044】本発明に用いられるポリアリーレンのスル
ホン化物(スルホン化ポリアリーレン)は、スルホン酸
基を有しない上記ポリアリーレンに、スルホン化剤を用
い、常法によりスルホン酸基を導入することにより得る
ことができる。スルホン酸基を導入する方法としては、
例えば、上記ポリアリーレンを、無水硫酸、発煙硫酸、
クロルスルホン酸、硫酸、亜硫酸水素ナトリウムなどの
公知のスルホン化剤を用いて、公知の条件でスルホン化
することができる〔Polymer Preprint
s,Japan,Vol.42,No.3,p.730
(1993);Polymer Preprints,
Japan,Vol.42,No.3,p.736(1
994);Polymer Preprints,Ja
pan,Vol.42,No.7,p.2490〜24
92(1993)〕。
【0045】すなわち、このスルホン化の反応条件とし
ては、上記ポリアリーレンを、無溶剤下、あるいは溶剤
存在下で、上記スルホン化剤と反応させる。溶剤として
は、例えばn−ヘキサンなどの炭化水素溶剤、テトラヒ
ドロフラン、ジオキサンなどのエーテル系溶剤、N,N
−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミ
ド、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルスルホキシ
ドのような非プロトン系極性溶剤のほか、テトラクロロ
エタン、ジクロロエタン、クロロホルム、塩化メチレン
などのハロゲン化炭化水素などが挙げられる。反応温度
は、特に制限はないが、通常、−50〜200℃、好ま
しくは−10〜100℃である。また、反応時間は、通
常、0.5〜1,000時間、好ましくは1〜200時
間である。
【0046】このようにして得られる、上記ポリアリー
レンのスルホン化物(スルホン化ポリアリーレン)中
の、スルホン酸基量は、重合体を構成する単位p〜sの
1ユニットに対して、通常、0.05〜2個、好ましく
は0.3〜1.5個である。0.05個未満では、プロ
トン伝導性が上がらず、一方、2個を超えると、親水性
が向上し、水溶性ポリマーとなってしまうか、また水溶
性に至らずとも耐久性が低下する。
【0047】また、このようにして得られるポリアリー
レンのスルホン化物(スルホン化ポリアリーレン)は、
スルホン化前のベースポリマーの分子量が、ポリスチレ
ン換算重量平均分子量で、1,000〜1,000,0
00、好ましくは1,500〜300,000である。
1,000未満では、成形フィルムにクラックが発生す
るなど、塗膜性が不充分であり、また強度的性質にも問
題がある。一方、1,000,000を超えると、溶解
性が不充分となり、また溶液粘度が高く、加工性が不良
になるなどの問題がある。
【0048】本発明の重合体組成物中の(A)成分の割
合は、(A)〜(B)成分中に、5〜90重量%、好ま
しくは5〜75重量%〔(B)成分は95〜10重量
%、好ましくは95〜25重量%〕〔ただし、(A)+
(B)=100重量%〕である。(A)成分が5重量%
未満の場合〔(B)成分が95重量%を超える場合〕、
得られる複合膜の靱性が充分ではなく、一方、95重量
%を超える場合〔(B)成分が5重量%未満の場合〕、
得られる複合膜の高湿含水時の強度、耐クリープ性、ガ
ス遮断性などが劣る。
【0049】(C)有機溶媒;本発明に用いられる
(C)有機溶媒は、(A)〜(B)成分の共通溶媒であ
る。(C)有機溶媒としては、例えば、N−メチル−2
−ピロリドン、メタノール、テトラヒドロフラン、シク
ロヘキサノン、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチ
ルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、γ−
ブチロラクトン、エチレングリコールモノメチルエーテ
ル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレング
リコールメチルエチルエーテル、エチレングリコールモ
ノエチルエーテル、メチルセロソルブアセテート、エチ
ルセロソルブアセテート、ジエチレングリコールモノメ
チルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテ
ル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレ
ングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコ
ールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブ
チルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテルア
セテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテ
ート、トルエン、キシレン、メチルアミルケトン、4−
ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン、2−ヒドロ
キシプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチル
プロピオン酸メチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロ
ピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸
エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルブタン酸メチル、
3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピ
オン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−
メトキシプロピオン酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチ
ル、クロロホルム、塩化メチレンなどを挙げることがで
きる。好ましくは、N−メチル−2−ピロリドン、メタ
ノール、N,N−ジメチルホルムアミド、エチルカルビ
トール、メチルカルビトールである。
【0050】本発明の重合体組成物は、上記(A)プロ
トン伝導性を有するテトラフルオロエチレン共重合体
と、(B)スルホン化ポリアリーレンと、(C)有機溶
媒を含むが、組成物中における固形分濃度、すなわち、
(A)〜(B)成分の割合は、組成物中に、3〜40重
量%、好ましくは5〜35重量%である。3重量%未満
では、充分な厚さの塗膜が得られず、一方、40重量%
を超えると、充分に流延せず、均一な塗膜が得られない
ことがある。
【0051】なお、本発明の重合体組成物は、上記
(A)〜(C)成分を主成分とするが、そのほか、必要
に応じて添加剤を添加することができる。この添加剤と
しては、レベリング剤やシランカップリング剤などを挙
げることができる。
【0052】複合膜 本発明の重合体組成物を用い、例えば、プロトン伝導性
に優れた複合膜(プロトン伝導膜)を製造するには、
(A)〜(B)成分を、(C)有機溶媒に溶解して、均
質な溶液状の重合体組成物としたのち、基体上にキャス
ティングによりフィルム状に成形するキャスティング法
などにより、フィルムを製造する方法が挙げられる。
【0053】ここで、本発明に使用される基体として
は、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、
ポリブチレンテレフタレート(PBT)フィルム、ナイ
ロン6フィルム、ナイロン6,6フィルム、ポリプロピ
レンフィルム、ポリカーボネートフィルムなどのプラス
チックフィルムのほか、ガラス板などが挙げられ、好ま
しくはPETフィルム、ガラス板である。また、この基
体となるプラスチックフィルム(板)の厚みは、通常、
50〜250μm、好ましくは75〜200μmであ
る。また、ガラス板では、1〜5mmの厚みである。
【0054】上記キャスティング法による製膜後、室温
〜200℃、好ましくは50〜150℃で、5〜180
分、好ましくは5〜120分、加熱・乾燥することによ
り、本発明の複合膜が得られる。乾燥は、常圧〜真空下
の条件が適用できる。また、加熱は、逐次昇温して処理
してもよい。
【0055】なお、本発明の複合膜は、複合膜の形成工
程中、あるいは得られた複合膜に、電子線を照射し、硬
化処理することも好ましい手段である。
【0056】本発明において、基体上に形成された複合
膜、あるいは、得られた複合膜に電子線を照射する方法
としては特に制限はないが、例えば、下記の条件で行う
ことが好ましい。 雰囲気:窒素、アルゴンまたは真空(中でも、窒素下
がさらに好ましい。) 温度:20〜450℃(室温から照射ポリマーのガラ
ス転移温度がさらに好ましい。) 電子線量:5〜200Mrad(10〜150Mra
dがさらに好ましい。)
【0057】窒素、アルゴンまたは真空の雰囲気下で、
電子線照射を行なうと、複合膜が酸化されず、充分な耐
熱性、耐久性を得ることができる。温度は、20〜45
0℃であれば、特に制限はないが、被照射ポリマーのガ
ラス転移温度、もしくはこれより数10℃高い温度で行
なえば、より効率的に硬化できる。電子線量が5〜20
0Mradの範囲であると、ポリアリーレンのスルホン
化物の分解を生起することなく、硬化反応を進行させる
ことができる。5Mrad未満では、架橋に必要な照射
エネルギーが得られず、一方、200Mradを超える
と、ポリマーの一部が分解してしまうので、好ましくな
い。
【0058】本発明の重合体組成物より得られる複合膜
(プロトン伝導膜)の乾燥膜厚は、通常、10〜150
μm、好ましくは20〜80μmである。
【0059】本発明の重合体組成物より得られる複合膜
(プロトン伝導膜)は、エラストマー状の(A)成分
と、樹脂状の(B)スルホン化ポリアリーレンとが、溶
液均質化を経て複合化されているので、プロトン伝導性
を損なうことなく、ガス遮断性を維持しつつ、スルホン
化ポリアリーレンのみからなる膜に比べて、強度的性質
や靱性が改善される。したがって、本発明の複合膜は、
例えば一次電池用電解質、二次電池用電解質、燃料電池
用高分子固体電解質、表示素子、各種センサー、信号伝
達媒体、固体コンデンサー、イオン交換膜などに利用可
能なプロトン伝導性の伝導膜に利用可能である。
【0060】
【実施例】以下、実施例を挙げ本発明をさらに具体的に
説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるもので
はない。なお、実施例中の各種の測定項目は、下記のよ
うにして求めた。
【0061】重量平均分子量 スルホン化前のポリマーの重量平均分子量は、溶媒にテ
トラヒドロフラン(THF)を用い、ゲルパーミエーシ
ョンクロマトグラフィー(GPC)によって、ポリスチ
レン換算の分子量を求めた。
【0062】スルホン化当量 得られたポリマーの水洗水が中性になるまで洗浄し、フ
リーの残存している酸を除いて、充分に水洗し、乾燥
後、所定量を秤量し、THF/水の混合溶剤に溶解し、
フェノールフタレインを指示薬とし、NaOHの標準液
にて滴定し、中和点から、スルホン化当量を求めた。
【0063】引張強度 引張強度は、得られたフィルムの室温での引張試験によ
って測定した。弾性率 弾性率は、得られたフィルムの室温の引張試験の応力−
歪曲線の引張初期の傾きから計算した。
【0064】フィルム耐折性 耐折試験機を用い、屈曲回数166回/分、荷重200
g、屈曲変形角度135°の条件で測定した。吸水率 室温で蒸留水に1時間フィルムを浸漬し、前後の重量変
化から求めた。
【0065】プロトン伝導度の測定 100%相対湿度下に置かれた直径13mmのフィルム
状試料を、白金電極に挟み、密閉セルに封入し、インピ
ーダンスアナライザー(HYP4192A)を用いて、
周波数5〜13MHz、印加電圧12mV、温度20
℃、50℃、100℃にてセルのインピーダンスの絶対
値と位相角を測定した。得られたデータは、コンピュー
タを用いて発振レベル12mVにて複素インピーダンス
測定を行い、プロトン伝導率を算出した。
【0066】ガス透過性 高真空法ガス透過試験機を用い、30℃の条件でのガス
透過量を求め、単位時間、膜厚、圧力、面積に規格化し
た。
【0067】実施例1 (A)成分として、市販のパーフルオロアルキルスルホ
ン酸〔デュポン社製、商品名;ナフィオン(Nafio
n)〕5重量%の低級脂肪族アルコール/水(80/2
0重量比)溶液からなる溶液〔アルドリッチ(Aldr
ich)社製〕を用いた。一方、(B)成分として、重
量平均分子量8.4万のポリ(4−フェノキシベンゾイ
ル−1,4−フェニレン)を濃硫酸でスルホン化したス
ルホン化物(繰り返し単位に対し、85モル%をスルホ
ン化)の10重量%メタノール/水(80/20重量
比)溶液を用いた。上記(A)成分の溶液と(B)成分
の溶液とを、固形分比で25/75の重量組成比になる
ように配合し、この溶液を室温で攪拌し、混合して、均
一溶液を調製した。得られた溶液は、淡黄色の透明溶液
であった。なお、このときの均質溶液の固形分濃度は、
8重量%であった。得られた溶液組成物を、ガラス基板
上にドクターブレードを用いて流延し、80℃で15
分、100℃で15分、150℃で30分、180℃で
30分乾燥させて、膜厚30μmのしなやかな複合化フ
ィルムを得た。得られた複合膜の評価結果を表1に示
す。
【0068】実施例2 実施例1で用いたポリアリーレンであるポリ(4−フェ
ノキシベンゾイル−1,4−フェニレン)の単独重合体
の代わりに、重量平均分子量9.9万の、(4−フェノ
キシベンゾイル−1,4−フェニレン)の繰り返しユニ
ット(A)と(ジフェニルメタノン−4,4′−ジイ
ル)の繰り返しユニット(B)からなる共重合体〔共重
合組成;(A)/(B)=90/10重量%〕のスルホ
ン化膜〔ユニット(A)の90モル%がスルホン化され
ている一方、ユニット(B)はスルホン化されていな
い〕を用いた以外は、実施例1と同様にして複合膜を得
た。結果を表1に示す。
【0069】比較例1 実施例1で用いたポリアリーレンであるポリ(4−フェ
ノキシベンゾイル−1,4−フェニレン)のスルホン化
物の膜(膜厚30μm)の評価結果を表1に示す。
【0070】比較例2 実施例2で用いたポリアリーレンである(4−フェノキ
シベンゾイル−1,4−フェニレン)の繰り返しユニッ
ト(A)と(ジフェニルメタノン−4,4′−ジイル)
の繰り返しユニット(B)からなる共重合体〔共重合組
成;(A)/(B)=90/10重量%〕のスルホン化
物の膜〔ユニット(A)の90モル%がスルホン化され
ている一方、ユニット(B)はスルホン化されていな
い〕の膜厚30μmの評価結果を表1に示す。
【0071】比較例3 実施例1で用いた市販のパーフルオロアルキルスルホン
酸の膜(デュポン社製、Nafion 112、膜厚5
0μm)の評価結果を表1に示す。
【0072】
【表1】
【0073】
【発明の効果】本発明の重合体組成物は、エラストマー
状の(A)プロトン伝導性を有するテトラフルオロエチ
レン共重合体と樹脂状の(B)スルホン化ポリアリーレ
ンとが(C)有機溶媒により、溶液状態で均質化されて
いるので、これより得られる複合膜は、プロトン伝導性
を損なうことなく、ガス遮断性を維持しつつ、スルホン
化ポリアリーレンのみからなる膜に比べて靱性を改善す
ることができる。したがって、本発明の複合膜は、伝導
膜として、広い温度範囲にわたって高いプロントン伝導
性を有し、かつ基板、電極に対する密着性が優れ、脆く
なく強度において優れており、一次電池用電解質、二次
電池用電解質、燃料電池用高分子固体電解質、表示素
子、各種センサー、信号伝達媒体、固体コンデンサー、
イオン交換膜などの伝導膜として利用可能であり、この
工業的意義は極めて大である。
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) C09D 165/00 C09D 165/00 H01B 1/06 H01B 1/06 A 1/12 1/12 Z H01G 9/025 H01G 9/00 301G 9/028 9/02 331G Fターム(参考) 4J002 BD15W CE00X GD01 GQ00 4J032 CA04 CB03 CC01 CD02 CE03 CF03 CG06 4J038 CD121 CD122 DC001 DC002 GA02 GA09 GA12 GA13 MA06 MA09 NA08 NA11 NA20 PB09 PC03 PC08 5G301 CA30 CD01

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)プロトン伝導性を有するテトラフ
    ルオロエチレン共重合体、(B)スルホン化ポリアリー
    レン、および(C)有機溶媒を主成分とする重合体組成
    物。
  2. 【請求項2】 (A)プロトン伝導性を有するテトラフ
    ルオロエチレン共重合体が式(1)で表される構造単位
    からなる請求項1記載の重合体組成物。 【化1】 〔一般式(1)中、xは1〜30の数、yは10〜2,
    000の数、mは0〜10の数、nは1〜10の数、A
    は−SO3 Zまたは−COOZ(ここで、Zは水素原子
    またはアルカリ金属原子である)を示す。〕
  3. 【請求項3】 (B)スルホン化ポリアリーレンが式
    (2)で表される構造単位からなる重合体のスルホン化
    物である請求項1記載の重合体組成物。 【化2】 〔一般式(2)中、Xは−CQQ′−(ここで、Q,
    Q′は同一または異なり、ハロゲン化アルキル基、アル
    キル基、水素原子、ハロゲン原子またはアリール基を示
    す)で表される基およびフルオレニレン基の群から選ば
    れる基であり、R1〜R36は同一または異なり、水素原
    子、ハロゲン原子または1価の有機基を示し、Yは−O
    −,−CO−,−COO−,−CONH−および−SO
    2 −基の群から選ばれる基であり、pは0〜100モル
    %、qは0〜100モル%、rは0〜100モル%、s
    は0〜100モル%(ただし、p+q+r+s=100
    モル%)、tは0か1である。〕
  4. 【請求項4】 (A)成分が5〜90重量%、(B)成
    分が95〜10重量%〔ただし、(A)+(B)=10
    0重量%〕である請求項1〜3いずれか1項記載の重合
    体組成物。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4いずれか1項記載の重合体
    組成物を基体に塗布し、乾燥してなる複合膜。
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