JP2003206402A - Polymer electrolyte composition and its use - Google Patents
Polymer electrolyte composition and its useInfo
- Publication number
- JP2003206402A JP2003206402A JP2002005796A JP2002005796A JP2003206402A JP 2003206402 A JP2003206402 A JP 2003206402A JP 2002005796 A JP2002005796 A JP 2002005796A JP 2002005796 A JP2002005796 A JP 2002005796A JP 2003206402 A JP2003206402 A JP 2003206402A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- group
- phosphoric acid
- polymer
- ester
- polymer electrolyte
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Polyethers (AREA)
- Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、リン系高分子化合
物と、リン酸類とを含有することを特徴とする組成物に
関し、詳しくは、ホスホン酸基等が直接芳香環に結合し
たリン系高分子化合物とリン酸類からなることを特徴と
する組成物に関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a composition containing a phosphorus-based polymer compound and phosphoric acid, and more specifically, to a phosphorus-based polymer having a phosphonic acid group or the like directly bonded to an aromatic ring. The present invention relates to a composition comprising a molecular compound and phosphoric acid.
【0002】[0002]
【従来の技術、発明が解決しようとする課題】近年、高
効率でクリーンなエネルギー変換装置として、燃料電池
が注目を集めている。中でも、電解質としてプロトン伝
導性を有する高分子膜を用いた固体高分子型燃料電池
は、コンパクトな構造で高出力が得られ、かつ簡単なシ
ステムで運転できることから、車両用等の移動用電源と
して注目されている。2. Description of the Related Art In recent years, fuel cells have been attracting attention as a highly efficient and clean energy conversion device. Among them, a polymer electrolyte fuel cell using a polymer membrane having proton conductivity as an electrolyte is a compact structure, can provide high output, and can be operated by a simple system, and thus is used as a mobile power source for vehicles. Attention has been paid.
【0003】例えば、100℃以上の高温条件下でも安
定なプロトン伝導性を示す固体高分子電解質として、ポ
リフェニレンエーテルなどの芳香族系高分子化合物にメ
チレンホスホン酸基等が導入された形のリン系高分子化
合物、すなわちホスホン酸基等がメチレン基を介して芳
香環に結合したリン系高分子化合物と、リン酸類とから
なる高分子電解質組成物が提案されている(特表平11
−503262号公報)。しかしながら、ホスホン酸基
等がメチレン基を介さず直接芳香環に結合したリン系高
分子化合物も、このものとリン酸類とからなる組成物も
知られていない。For example, as a solid polymer electrolyte exhibiting stable proton conductivity even under high temperature conditions of 100 ° C. or higher, a phosphorus-based polymer in which a methylenephosphonic acid group or the like is introduced into an aromatic polymer compound such as polyphenylene ether. A polymer electrolyte composition comprising a polymer compound, that is, a phosphorus-based polymer compound in which a phosphonic acid group or the like is bonded to an aromatic ring via a methylene group, and phosphoric acid has been proposed (Tokuhokuhei 11).
No. 503262). However, neither a phosphorus-based polymer compound in which a phosphonic acid group or the like is directly bonded to an aromatic ring without a methylene group, nor a composition comprising this compound and phosphoric acid is known.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明者等は、ホスホン
酸基等が直接芳香環に結合したリン系高分子化合物とリ
ン酸類とからなる高分子組成物を提供すべく、鋭意検討
を重ねた結果、ホスホン酸基等が直接芳香環に結合した
リン系高分子化合物が容易に製造し得、このものとリン
酸類からなる高分子組成物が、100℃以上の高温条件
下でもプロトン伝導性を示す固体高分子電解質となり得
ることを見出すとともに、リン酸類をリン系高分子化合
物のリン原子換算モル数に対して2当量以上含有する固
体高分子電解質が、一層優れたしかも安定なプロトン伝
導性を示すことを見出し、本発明を完成した。Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted extensive studies in order to provide a polymer composition comprising a phosphorus-based polymer compound having a phosphonic acid group or the like directly bonded to an aromatic ring and phosphoric acid. As a result, a phosphorus-based polymer compound in which a phosphonic acid group or the like is directly bonded to an aromatic ring can be easily produced, and a polymer composition composed of this compound and phosphoric acid has a proton conductivity even under high temperature conditions of 100 ° C or higher. In addition to finding that it can be a solid polymer electrolyte exhibiting the following, a solid polymer electrolyte containing phosphoric acid in an amount of 2 equivalents or more with respect to the phosphorus atom-equivalent mole number of a phosphorus-based polymer compound is more excellent and stable in proton conductivity. The present invention has been completed by finding that
【0005】すなわち本発明は、一般式(1)で表さ
れるリン系高分子化合物と、一般式(2)で表されるリ
ン酸類とを含有することを特徴とする高分子電解質組成
物を提供するものである。
(式中、−Z−は−SO2−または−CO−を表し、xと
yはそれぞれ0.01乃至0.99を表し、xとyの合
計は1である。−Ar−はヘテロ元素を含んでいてもよ
い炭素数4乃至18の2価の芳香族系の基を表し、該−
Ar−は置換基を有していてもよい。nは芳香族系の基
を含む高分子部分の単位構造当りの平均置換基数を表
し、nは8以下の正の数を表す。R、R'はそれぞれ独
立に水素原子あるいはアルキル基を表す。)
O=P(R'''O)k(OH)3-k (2)
(式中、R'''は炭素数1乃至6のアルキル基またはア
リール基を表す。kは0乃至2を表す。kが2の場合、
2個あるR'''は同一でも異なっていてもよい。)That is, the present invention provides a polymer electrolyte composition containing a phosphorus-based polymer compound represented by the general formula (1) and a phosphoric acid represented by the general formula (2). It is provided. (Wherein, -Z- is -SO 2 - represents or -CO-, x and y represent the 0.01 to 0.99, respectively, the sum of x and y is 1.-Ar- hetero element Represents a divalent aromatic group having 4 to 18 carbon atoms, which may include
Ar- may have a substituent. n represents the average number of substituents per unit structure of the polymer portion containing an aromatic group, and n represents a positive number of 8 or less. R and R ′ each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group. ) O = P (R ′ ″ O) k (OH) 3−k (2) (In the formula, R ′ ″ represents an alkyl group or an aryl group having 1 to 6 carbon atoms. K represents 0 to 2) When k is 2,
Two R ″ ′ s may be the same or different. )
【0006】また本発明は、リン酸類をリン系高分子
化合物のリン原子換算モル数に対して2当量以上含有す
ることを特徴とする上記の組成物を提供するものであ
り、さらには、これら、の用途を提供するもので
ある。The present invention also provides the above composition, which contains phosphoric acid in an amount of 2 equivalents or more based on the number of moles of the phosphorus-containing polymer compound in terms of phosphorus atom. It is intended to be used for.
【0007】[0007]
【発明の実施の形態】次に、本発明をさらに詳細に説明
する。本発明で使用されるリン系高分子化合物は、前記
一般式(1)で示されるものであり、式中−Z−は、−
SO2−または−CO−を表し、xとyはそれぞれ0.
01乃至0.99を表し、xとyの合計は1である。−
Ar−は、ヘテロ元素を含んでいてもよい炭素数4乃至
18の2価の芳香族系の基を表し、該−Ar−は置換基
を有していてもよい。nは、芳香族系の基を含む高分子
部分の単位構造当りの平均置換基数を表し、nは8以下
の正の数を表す。R、R'は、それぞれ独立に水素原子
あるいはアルキル基をあらわす。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, the present invention will be described in more detail. The phosphorus-based polymer compound used in the present invention is represented by the above general formula (1), wherein -Z- is-.
SO 2 − or —CO—, wherein x and y are 0.
01 to 0.99, and the sum of x and y is 1. −
Ar- represents a divalent aromatic group having 4 to 18 carbon atoms which may contain a hetero element, and -Ar- may have a substituent. n represents the average number of substituents per unit structure of the polymer portion containing an aromatic group, and n represents a positive number of 8 or less. R and R'each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group.
【0008】ここで、―Ar― の代表例としては、例
えば次のような2価の基が挙げられる。o−フェニレン
基、m−フェニレン基、p−フェニレン基、ナフタレン
−1,4−ジイル基、ナフタレン−1,5−ジイル基、
ナフタレン−2,6−ジイル基、ナフタレン−2,3−
ジイル基、ビフェニル−4,4’−ジイル基、ビフェニ
ル−3,3'−ジイル基、p−テルフェニル−4,4''
−ジイル基、2,2−ジフェニルプロパン−4',4''
−ジイル基、フルオレン−2,7−ジイル基、フルオレ
ン−3,6−ジイル基などの炭化水素系の2価の基、Typical examples of --Ar-- include the following divalent groups. o-phenylene group, m-phenylene group, p-phenylene group, naphthalene-1,4-diyl group, naphthalene-1,5-diyl group,
Naphthalene-2,6-diyl group, naphthalene-2,3-
Diyl group, biphenyl-4,4'-diyl group, biphenyl-3,3'-diyl group, p-terphenyl-4,4 ''
-Diyl group, 2,2-diphenylpropane-4 ', 4''
A hydrocarbon-based divalent group such as -diyl group, fluorene-2,7-diyl group and fluorene-3,6-diyl group;
【0009】カルバゾール−2,7−ジイル基、カルバ
ゾール−3,6−ジイル基、チオフェン−2,5−ジイ
ル基、ジベンゾチオフェン−2,7−ジイル基、フラン
−2,5−ジイル基、ジベンゾフラン−2,7−ジイル
基、ジベンゾフラン−3,6−ジイル基、ジフェニルア
ミン−4,4'−ジイル基、ジフェニルエーテル−4,
4'−ジイル基のようなヘテロ原子を含む2価の基な
ど。Carbazole-2,7-diyl group, carbazole-3,6-diyl group, thiophene-2,5-diyl group, dibenzothiophene-2,7-diyl group, furan-2,5-diyl group, dibenzofuran -2,7-diyl group, dibenzofuran-3,6-diyl group, diphenylamine-4,4'-diyl group, diphenylether-4,
A divalent group containing a hetero atom such as a 4'-diyl group.
【0010】またこれらの基は、置換基を有していても
良く、かかる置換基としては、例えば次のようなものが
例示される。メチル基、エチル基、2−プロピル基、t
−ブチル基、ヒドロキシメチル基、トリフルオロメチル
基などの、水酸基またはハロゲン原子で置換されていて
もよい直鎖状または分岐状のアルキル基;メトキシ基、
エトキシ基、トリフルオロメトキシ基などの、ハロゲン
原子で置換されていてもよい直鎖状または分岐状のアル
コキシ基;フェニル基、メチルフェニル基、メトキシフ
ェニル基、ビフェニル基、フェノキシフェニル基、クロ
ロフェニル基、スルホフェニル基などの、アルキル基、
アルコキシ基、フェニル基、フェノキシ基、ハロゲン原
子またはスルホン酸基で置換されていてもよいフェニル
基;フェノキシ基、メチルフェノキシ基、メトキシフェ
ノキシ基、スルホフェノキシ基などのアルキル基Further, these groups may have a substituent, and examples of such a substituent include the following. Methyl group, ethyl group, 2-propyl group, t
-A linear or branched alkyl group which may be substituted with a hydroxyl group or a halogen atom, such as a butyl group, a hydroxymethyl group and a trifluoromethyl group; a methoxy group,
A linear or branched alkoxy group which may be substituted with a halogen atom, such as an ethoxy group or a trifluoromethoxy group; a phenyl group, a methylphenyl group, a methoxyphenyl group, a biphenyl group, a phenoxyphenyl group, a chlorophenyl group, Alkyl groups such as sulfophenyl groups,
Alkoxy group, phenyl group, phenoxy group, phenyl group which may be substituted with halogen atom or sulfonic acid group; alkyl group such as phenoxy group, methylphenoxy group, methoxyphenoxy group and sulfophenoxy group
【0011】アルコキシ基またはスルホン酸基で置換さ
れていてもよいフェノキシ基;エトキシカルボニル基な
どのアルキルオキシカルボニル基;エチルカルボニルオ
キシ基などのアルキルカルボニルオキシ基;アミノカル
ボキシ基またはN−アルキルアミノカルボキシ基;アミ
ノ基、ジメチルアミノ基などの、窒素原子がアルキル基
で置換されていてもよいアミノ基;フッ素原子、塩素原
子、臭素原子、ヨウ素原子などのハロゲン原子;ウレイ
ド基;アシルアミノ基;カルボキシル基;ヒドロキシ
基;シアノ基;スルホン酸基;アミノスルホニル基など
が挙げられる。Phenoxy group which may be substituted with alkoxy group or sulfonic acid group; alkyloxycarbonyl group such as ethoxycarbonyl group; alkylcarbonyloxy group such as ethylcarbonyloxy group; aminocarboxy group or N-alkylaminocarboxy group An amino group such as an amino group or a dimethylamino group in which a nitrogen atom may be substituted with an alkyl group; a halogen atom such as a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom; a ureido group; an acylamino group; a carboxyl group; Examples thereof include a hydroxy group; a cyano group; a sulfonic acid group; and an aminosulfonyl group.
【0012】本発明における −Ar−の好ましい例と
しては、例えば、o−フェニレン(1,2−フェニレ
ン)基、m−フェニレン(1,3−フェニレン)基、p
−フェニレン(1,4−フェニレン)基、3−メチル−
1,2−フェニレン基、3−エチル−1,2−フェニレ
ン基、3−メトキシ−1,2−フェニレン基、3−エト
キシ−1,2−フェニレン基、3−ブロモ−1,2−フ
ェニレン基、3−クロロ−1,2−フェニレン基、3,
6−ジメチル−1,2−フェニレン基、4,5−ジブロ
モ−1,2−フェニレン基、2−メチル−1,3−フェ
ニレン基、2−エチル−1,3−フェニレン基、2−メト
キシ−1,3−フェニレン基、2−エトキシ−1,3−
フェニレン基、2−ブロモ−1,3−フェニレン基、2
−クロロ−1,3−フェニレン基、5−メチル−1,3
−フェニレン基、5−ブロモ−1,3−フェニレン基、2
−メチル−1,4−フェニレン基、2−エチル−1,4
−フェニレン基、2−メトキシ−1,4−フェニレン
基、2−エトキシ−1,4−フェニレン基、2−ブロモ
−1,4−フェニレン基、2−クロロ−1,4−フェニ
レン基、2,6−ジメチル−1,4−フェニレン基、
2,6−ジブロモ−1,4−フェニレン基、2−フェニ
ル−1,4−フェニレン基、2,3−ジフェニル−1,
4−フェニレン基等の置換されていてもよいフェニレン
基、Preferred examples of --Ar-- in the present invention include, for example, o-phenylene (1,2-phenylene) group, m-phenylene (1,3-phenylene) group, p
-Phenylene (1,4-phenylene) group, 3-methyl-
1,2-phenylene group, 3-ethyl-1,2-phenylene group, 3-methoxy-1,2-phenylene group, 3-ethoxy-1,2-phenylene group, 3-bromo-1,2-phenylene group , 3-chloro-1,2-phenylene group, 3,
6-dimethyl-1,2-phenylene group, 4,5-dibromo-1,2-phenylene group, 2-methyl-1,3-phenylene group, 2-ethyl-1,3-phenylene group, 2-methoxy- 1,3-phenylene group, 2-ethoxy-1,3-
Phenylene group, 2-bromo-1,3-phenylene group, 2
-Chloro-1,3-phenylene group, 5-methyl-1,3
-Phenylene group, 5-bromo-1,3-phenylene group, 2
-Methyl-1,4-phenylene group, 2-ethyl-1,4
-Phenylene group, 2-methoxy-1,4-phenylene group, 2-ethoxy-1,4-phenylene group, 2-bromo-1,4-phenylene group, 2-chloro-1,4-phenylene group, 2, 6-dimethyl-1,4-phenylene group,
2,6-dibromo-1,4-phenylene group, 2-phenyl-1,4-phenylene group, 2,3-diphenyl-1,
An optionally substituted phenylene group such as 4-phenylene group,
【0013】ビフェニル−4,4’−ジイル基、ビフェ
ニル−3,3'−ジイル基、3,3'−ジフェニルビフェ
ニル−4,4'−ジイル基、3,3'−ビスフェノキシビ
フェニル−4,4'−ジイル基、3,3'−ジクロロビフ
ェニル−4,4'−ジイル基、3,3'−ジブロモビフェ
ニル−4,4'−ジイル基、2,2'−ジクロロビフェニ
ル−3,3'−ジイル基、2,2'−ジブロモビフェニル
−3,3'−ジイル基、4,4'−ジクロロビフェニル−
3,3'−ジイル基、4,4'−ジブロモビフェニル−
3,3'−ジイル基等の置換されていてもよいビフェニ
ルジイル基、カルバゾール−2,2'−ジイル基、カル
バゾール−3,3'−ジイル基、N−エチルカルバゾー
ル−2,2'−ジイル基、N−エチルカルバゾール−
3,3'−ジイル基等の置換されていてもよいカルバゾ
ールジイル基などが挙げられる。Biphenyl-4,4'-diyl group, biphenyl-3,3'-diyl group, 3,3'-diphenylbiphenyl-4,4'-diyl group, 3,3'-bisphenoxybiphenyl-4, 4'-diyl group, 3,3'-dichlorobiphenyl-4,4'-diyl group, 3,3'-dibromobiphenyl-4,4'-diyl group, 2,2'-dichlorobiphenyl-3,3 ' -Diyl group, 2,2'-dibromobiphenyl-3,3'-diyl group, 4,4'-dichlorobiphenyl-
3,3'-diyl group, 4,4'-dibromobiphenyl-
Optionally substituted biphenyldiyl group such as 3,3′-diyl group, carbazole-2,2′-diyl group, carbazole-3,3′-diyl group, N-ethylcarbazole-2,2′-diyl group Group, N-ethylcarbazole-
Examples thereof include an optionally substituted carbazolediyl group such as a 3,3′-diyl group.
【0014】中でも、−Ar−は、置換されていてもよ
いフェニレン基又は置換されていてもよいビフェニルジ
イル基であることが好ましく、m−フェニレン基、p−
フェニレン基、ビフェニル−4,4'−ジイル基、ビフ
ェニル−3,3'−ジイル基等が特に好ましい。Among them, -Ar- is preferably a phenylene group which may be substituted or a biphenyldiyl group which may be substituted, m-phenylene group and p-
A phenylene group, a biphenyl-4,4'-diyl group, a biphenyl-3,3'-diyl group and the like are particularly preferable.
【0015】xとyは共重合体を合成する際に用いたコ
モノマーの共重合体中でのモル比率を意味し、それぞれ
0.01乃至0.99を表し、xとyの合計は1であ
る。好ましくは、yは0.1〜0.9である。X and y mean the molar ratio of the comonomer used in the synthesis of the copolymer in the copolymer, and each represents 0.01 to 0.99, and the sum of x and y is 1. is there. Preferably y is 0.1 to 0.9.
【0016】R、R'はそれぞれ独立に水素原子あるい
はアルキル基を表す。アルキル基の代表例としては、例
えばメチル、エチル、n-プロピル、i-プロピル、n-ブチ
ル、i-ブチル、sec-ブチル、t-ブチル、t-ペンチル、i-
オクチル、t-オクチル、2-エチルヘキシル、シクロペン
チル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチ
ル、1-メチルシクロペンチル、1-メチルシクロヘキシ
ル、1-メチル-4-i- プロピルシクロヘキシル、ノニル、
デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデ
シル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オ
クタデシル、ノナデシル、イコシル等の炭素数1〜22
のアルキル基が挙げられるがこれらに限定されるもので
はない。R and R'independently represent a hydrogen atom or an alkyl group. Representative examples of alkyl groups include, for example, methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, i-butyl, sec-butyl, t-butyl, t-pentyl, i-
Octyl, t-octyl, 2-ethylhexyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl, cyclooctyl, 1-methylcyclopentyl, 1-methylcyclohexyl, 1-methyl-4-i-propylcyclohexyl, nonyl,
Decyl, undecyl, dodecyl, tridecyl, tetradecyl, pentadecyl, hexadecyl, heptadecyl, octadecyl, nonadecyl, icosyl and the like having 1 to 22 carbon atoms
But not limited thereto.
【0017】一般式(1)で表されるリン系高分子化合
物において、R、R'は、一方が水素原子であることが
好ましく、より好ましくは両者が水素原子である。また
Rおよび/またはR'が水素原子である場合は、塩または
部分的に塩に変換されたものであっても良い。この場
合、カチオンとしてはアルカリ金属イオン、アルカリ土
類金属イオンが挙げられ、特にリチウム、ナトリウム、
カリウムが好ましい。In the phosphorus polymer compound represented by the general formula (1), one of R and R'is preferably a hydrogen atom, and more preferably both are hydrogen atoms. When R and / or R ′ is a hydrogen atom, it may be a salt or partially converted into a salt. In this case, examples of the cation include alkali metal ions and alkaline earth metal ions, particularly lithium, sodium,
Potassium is preferred.
【0018】リン系高分子化合物(1)は、ランダム共
重合体であっても、交互共重合体であっても、ブロック
共重合体であっても良い。 これらは公知の方法を組み
合わせることにより製造し得る。これらの重合度は、特
に制限は無いが、通常10〜104程度、分子量にして通常1
03から106程度のものが使用される。重合度が、10未満
では機械的強度が低くなる傾向にあり、成膜性に問題が
生じる恐れがあり、また104を超えると溶媒への溶解性
が低下する傾向にあり、キャスト製膜などの加工性、成
形性に問題が生じるおそれがあるので、いずれの場合も
好ましくない。The phosphorus polymer compound (1) may be a random copolymer, an alternating copolymer or a block copolymer. These can be produced by combining known methods. These polymerization degree is not particularly limited, usually 10 to 10 4 nm, typically 1 to the molecular weight
Something from 0 3 to 10 6 is used. If the degree of polymerization is less than 10, the mechanical strength tends to be low, which may cause a problem in film formability, and if it exceeds 10 4 , the solubility in a solvent tends to decrease, and cast film formation, etc. Since there is a possibility that problems may occur in the workability and moldability of (1), both cases are not preferable.
【0019】上記のような一般式(1)で表されるリン
系高分子化合物の製造方法に特に制限は無いが、例えば
下記の様な方法で製造することができる。The method for producing the phosphorus-based polymer compound represented by the general formula (1) as described above is not particularly limited, but it can be produced, for example, by the following method.
【0020】まず、一般式(3)
(式中、−Z−、x、yおよび−Ar−は、前記と同じ
意味を有する。)で示される芳香族系高分子化合物をブ
ロモ化剤でブロモ化する。得られたブロモ化体に、有機
溶媒中ハロゲン化ニッケル触媒存在下、亜リン酸トリア
ルキル(P(OR)(OR')(OR''))を作用させること
によりホスホン酸ジエステルの形のリン系高分子化合物
(1)を製造することができる。またこのジエステル
を、必要に応じ加水分解することにより、ホスホン酸の
形のリン系高分子化合物(1)を製造することができ
る。尚、一般式(3)の化合物は、例えば、Amoco
Polymer社製 Radel(登録商標)等の市販
品を使用することができる。First, the general formula (3) (In the formula, -Z-, x, y, and -Ar- have the same meanings as described above.) The aromatic polymer compound represented by the formula is brominated with a brominating agent. The obtained brominated compound is treated with a trialkyl phosphite (P (OR) (OR ') (OR ″ )) in the presence of a nickel halide catalyst in an organic solvent to give phosphorus in the form of phosphonic acid diester. The polymer compound (1) can be produced. In addition, the diester can be hydrolyzed, if necessary, to produce the phosphorous polymer compound (1) in the form of phosphonic acid. Incidentally, the compound of the general formula (3) is, for example, Amoco
Commercially available products such as Polymer's Radel (registered trademark) can be used.
【0021】まず、芳香族系高分子化合物(3)をブロ
モ化剤でブロモ化する工程について説明する。ブロモ化
工程は、通常、有機溶媒中、芳香族系高分子化合物
(3)に、臭素、N−ブロモこはく酸イミドなどのブロ
モ化剤を作用させることによって実施される。ここで用
いられる有機溶媒としては、例えば塩化メチレン、クロ
ロホルム、四塩化炭素、酢酸やそれらの混合溶媒などが
挙げられる。有機溶媒の選択においては、用いる芳香族
系高分子化合物(3)の溶解度ができるだけ高いものが
好ましい。反応は室温から溶媒の還流温度において実施
し得るが、必要に応じて、室温以下に冷却してもよい。
また、鉄粉などの触媒を用いてもよい。First, the step of brominating the aromatic polymer compound (3) with a brominating agent will be described. The bromination step is usually carried out by reacting the aromatic polymer compound (3) with a brominating agent such as bromine or N-bromosuccinimide in an organic solvent. Examples of the organic solvent used here include methylene chloride, chloroform, carbon tetrachloride, acetic acid and a mixed solvent thereof. In selecting the organic solvent, it is preferable that the solubility of the aromatic polymer compound (3) used is as high as possible. The reaction may be carried out at room temperature to the reflux temperature of the solvent, but if necessary, it may be cooled to room temperature or lower.
Further, a catalyst such as iron powder may be used.
【0022】ブロモ化剤としては、N−ブロモこはく酸
イミドを用いることが好ましく、この場合は、強酸を共
存させることが好ましい。ここで、強酸としては、例え
ば硫酸、塩酸などの鉱酸やトリフルオロ酢酸などの有機
酸が挙げられるが、硫酸が好ましく使用される。また強
酸と有機溶媒の比率としては、通常、強酸に対して有機
溶媒を0.3から20重量倍、好ましくは5から10重
量倍である。有機溶媒は、芳香族系高分子化合物に対し
て、通常5乃至50重量、好ましくは10乃至30重量
倍使用される。また、N−ブロモこはく酸イミドは、芳
香族系高分子化合物に対し通常0.1乃至30重量倍、
好ましくは1乃至10重量倍使用される。混合は任意の
順序で行える。予め強酸と有機溶媒を混合しておいたと
ころへ芳香族系高分子化合物およびブロモ化試剤である
N−ブロモこはく酸イミドを加える方法でもよいが、芳
香族系高分子化合物およびブロモ化試剤の有機溶媒溶液
あるいはスラリーへ強酸、たとえば硫酸を徐々に添加す
る方法が好ましい。N−ブロモこはく酸イミドを用いる
場合は、ブロモ化は、通常0℃から30℃の範囲で実施
される。反応温度が高過ぎると、強酸として硫酸を用い
たときには、スルホ化反応が進行してしまうことがあ
る。As the brominating agent, it is preferable to use N-bromosuccinimide, and in this case, it is preferable to make a strong acid coexist. Here, examples of the strong acid include mineral acids such as sulfuric acid and hydrochloric acid, and organic acids such as trifluoroacetic acid, and sulfuric acid is preferably used. The ratio of the strong acid to the organic solvent is usually 0.3 to 20 times by weight, preferably 5 to 10 times by weight the organic solvent with respect to the strong acid. The organic solvent is usually used in an amount of 5 to 50 times, preferably 10 to 30 times the weight of the aromatic polymer compound. In addition, N-bromosuccinimide is usually 0.1 to 30 times by weight that of the aromatic polymer compound,
It is preferably used in an amount of 1 to 10 times by weight. Mixing can be done in any order. A method of adding an aromatic polymer compound and N-bromosuccinimide, which is a brominating reagent, to a mixture of a strong acid and an organic solvent in advance may be used. A method of gradually adding a strong acid such as sulfuric acid to a solvent solution or a slurry is preferable. When N-bromosuccinimide is used, the bromination is usually performed in the range of 0 ° C to 30 ° C. If the reaction temperature is too high, the sulfonation reaction may proceed when sulfuric acid is used as the strong acid.
【0023】ブロモ化芳香族系高分子化合物の取り出し
精製方法は、通常の方法が使用し得る。例えば、貧溶媒
を加えるなどしてブロモ化した芳香族系高分子化合物を
析出させ、濾別などにより目的物を取り出したあと、水
洗や、良溶媒と貧溶媒を用いての再沈殿精製などを行う
ことができる。芳香族系高分子化合物のブロモ化度は、
NMR測定、有機元素分析など通常の手段で求めること
ができる。As a method for extracting and purifying the brominated aromatic polymer compound, a usual method can be used. For example, a brominated aromatic polymer compound is precipitated by adding a poor solvent, the target product is taken out by filtration, etc., and then washed with water, reprecipitation purification using a good solvent and a poor solvent, etc. It can be carried out. The bromination degree of an aromatic polymer compound is
It can be determined by usual means such as NMR measurement and organic element analysis.
【0024】次に、ブロモ化芳香族系高分子化合物に亜
リン酸トリアルキルを作用させてホスホン酸ジエステル
を製造する方法について説明する。本工程は、通常、有
機溶媒中ハロゲン化ニッケル触媒存在下で実施される
が、ここで用いる有機溶媒としてはアミド化合物が好ま
しく、その例としては、N,N−ジメチルホルムアミ
ド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリ
ドンなどが挙げられる。中でもN,N−ジメチルホルム
アミドが特に好ましい。有機溶媒の選択においては、基
質として用いるブロモ化芳香族系高分子化合物の溶解度
ができるだけ高いものが好ましい。有機溶媒は、ブロモ
化芳香族系高分子化合物に対して、通常3〜100重量倍
程度使用される。好ましくは4〜20重量倍程度である。Next, a method for producing a phosphonic acid diester by causing a trialkyl phosphite to act on a brominated aromatic polymer compound will be described. This step is usually carried out in the presence of a nickel halide catalyst in an organic solvent, and the organic solvent used here is preferably an amide compound, and examples thereof include N, N-dimethylformamide and N, N-dimethyl. Examples include acetamide and N-methylpyrrolidone. Among them, N, N-dimethylformamide is particularly preferable. In selecting an organic solvent, it is preferable that the solubility of the brominated aromatic polymer compound used as a substrate is as high as possible. The organic solvent is usually used in an amount of about 3 to 100 times by weight that of the brominated aromatic polymer compound. It is preferably about 4 to 20 times by weight.
【0025】またハロゲン化ニッケル触媒としては、ニ
ッケル(II)の化合物が好ましく、中でも、塩化ニッケ
ル(II)が好ましく使用される。ハロゲン化ニッケル触
媒は、ブロモ化芳香族系高分子化合物に対して、ブロモ
換算で、通常1〜3モル倍程度使用される。好ましくは
1.5〜2モル倍程度である。1モル倍を下回ると、ブロ
ム基の残存が多くなる。亜リン酸トリアルキル(P(O
R)(OR')(OR''))としては、アルキル部分R、
R'、R''の炭素数が1〜22のものが挙げられる。な
かでもアルキル部分は、炭素数が4以下の直鎖状または
分枝状のアルキルであるものが好ましく使用され、かか
るアルキルは異なっていても、同一であっても良い。よ
り好ましくは、亜リン酸トリメチル、亜リン酸トリエチ
ル等である。亜リン酸トリアルキルは、ハロゲン化ニッ
ケル触媒に対して、通常1.2〜2モル倍程度、ブロモ化
芳香族系高分子化合物に対しては、ブロモ換算で1.2〜
5モル倍程度使用される。As the nickel halide catalyst, nickel (II) compounds are preferable, and nickel (II) chloride is particularly preferably used. The nickel halide catalyst is usually used in about 1 to 3 mole times in terms of bromo with respect to the brominated aromatic polymer compound. Preferably
It is about 1.5 to 2 mole times. When it is less than 1 mol times, the amount of bromine groups remaining is increased. Trialkyl phosphite (P (O
R) (OR ′) (OR ″ )) is an alkyl moiety R,
The carbon number of R'and R '' is 1-22. Of these, the alkyl moiety is preferably a linear or branched alkyl group having 4 or less carbon atoms, and the alkyl groups may be different or the same. More preferred are trimethyl phosphite, triethyl phosphite and the like. Trialkyl phosphite is usually about 1.2 to 2 mole times with respect to the nickel halide catalyst, and 1.2 to bromo-converted with respect to the brominated aromatic polymer compound.
It is used about 5 times.
【0026】この工程の反応は、通常、ブロモ化芳香族
系高分子化合物とハロゲン化ニッケルを有機溶媒に加え
て、反応混合物が青色を呈するまで加熱攪拌し、次いで
亜リン酸トリアルキルを加えることにより実施される。
ここで、亜リン酸トリアルキルとの反応温度は、90℃
以上で行うのが好ましく、有機溶媒としてN,N−ジメ
チルホルムアミドを用いた場合には還流下に実施するの
がさらに好ましい。このような条件を採用することで、
ブロモ基からホスホン酸ジエステルへの転化率を向上さ
せることができる。反応時間は、ブロモ化芳香族系高分
子化合物の種類、溶媒、温度などに依存するが、例え
ば、溶媒として、N,N‐ジメチルホルムアミドを用いて
還流かに実施した場合には、通常1〜24時間程度であ
る。ホスホン酸ジエステルの形のリン系高分子化合物
(1)を反応混合物から取り出す場合、精製する場合
は、通常の方法が使用し得る。例えば、貧溶媒を加える
などしてホスホン酸ジエステルを析出させ、濾別などに
より目的物を取り出方法、更に水洗や、良溶媒と貧溶媒
を用いての再沈殿などにより精製を行う方法等が挙げら
れる。In the reaction of this step, usually, a brominated aromatic polymer compound and nickel halide are added to an organic solvent, the mixture is heated and stirred until the reaction mixture turns blue, and then trialkyl phosphite is added. It is carried out by.
Here, the reaction temperature with the trialkyl phosphite is 90 ° C.
The above is preferable, and when N, N-dimethylformamide is used as the organic solvent, it is more preferable to carry out under reflux. By adopting such conditions,
The conversion rate from bromo group to phosphonic acid diester can be improved. The reaction time depends on the kind of the brominated aromatic polymer compound, the solvent, the temperature, etc., but when the reaction is carried out at reflux using N, N-dimethylformamide as a solvent, it is usually 1 to It is about 24 hours. When the phosphorus-based polymer compound (1) in the form of phosphonic acid diester is taken out from the reaction mixture and purified, a usual method can be used. For example, a method of precipitating a phosphonic acid diester by adding a poor solvent, taking out an intended product by filtration, a method of purifying by washing with water, reprecipitation using a good solvent and a poor solvent, and the like are possible. Can be mentioned.
【0027】次に、ホスホン酸ジエステルの形のリン系
高分子化合物(1)を加水分解することにより、ホスホ
ン酸の形のリン系高分子化合物(1)を製造する方法に
ついて説明する。ホスホン酸ジエステルの加水分解は、
反応混合物から該ホスホン酸ジエステルを一旦取り出し
てから行っても、反応混合物に引き続き加水分解試剤を
加えて行ってもよい。加水分解の方法としては、公知の
種々の方法に準拠することができる。例えば、水酸化
ナトリウム、水酸化カリウム等の水溶液と、アミド系ま
たはエーテル系の溶媒に溶解または部分的に溶解したホ
スホン酸ジエステルを混合加熱する方法、ホスホン酸
ジエステルにトリメチルシリルヨージド等のトリアルキ
ルシリルハライドを作用させた後、水を加えて加水分解
する方法(Tetrahedron Lett. No.2, 1977, 155-158,
J. C. S. Chem. Comm., 1978, 870-871.)、酸の水
溶液を用いて加水分解する方法などが挙げられる。の
方法では主にジエステルのモノ加水分解物(ホスホン酸
モノエステル、R、R'の一方がアルキル基、他方が水
素原子)が、、の方法では主にホスホン酸(R、
R'の両方が水素原子)が得られる。Next, a method for producing the phosphorous polymer compound (1) in the form of phosphonic acid by hydrolyzing the phosphorous polymer compound (1) in the form of phosphonic acid diester will be described. Hydrolysis of phosphonate diesters
The process may be carried out after the phosphonic acid diester is once taken out from the reaction mixture, or may be carried out by subsequently adding a hydrolysis reagent to the reaction mixture. The hydrolysis method may be based on various known methods. For example, a method of mixing and heating an aqueous solution of sodium hydroxide, potassium hydroxide or the like with a phosphonic acid diester dissolved or partially dissolved in an amide-based or ether-based solvent, or a trialkylsilyl ester such as trimethylsilyl iodide in the phosphonic acid diester. After reacting with a halide, a method of adding water for hydrolysis (Tetrahedron Lett. No. 2, 1977 , 155-158,
JCS Chem. Comm., 1978 , 870-871.), A method of hydrolysis using an aqueous solution of an acid, and the like. In the method (1), a monohydrolyzate of a diester (phosphonic acid monoester, one of R and R'is an alkyl group and the other is a hydrogen atom) is mainly used.
Both R'are hydrogen atoms).
【0028】の加水分解方法の1例として、アルカリ
を、ホスホン酸エステル基換算で1モル倍以上、通常大
過剰含む水溶液と、ホスホン酸ジエステルをアミド系ま
たはエーテル系の溶媒に溶解または部分溶解した混合液
を、ホスホン酸ジエステルが少なくとも部分溶解するよ
うに混合し、該混合物の還流温度で実施する方法が例示
できる。また、の加水分解方法の1例として、ホスホ
ン酸ジエステルをアミド系またはエーテル系の溶媒に溶
解または部分溶解した混合液を‐50℃〜室温程度で冷却
し、これにトリアルキルハライドをホスホン酸換算で2
〜10モル倍程度加え、次いで0〜100℃程度で保温した
後、水を加え0〜100℃で保温する方法が例示できる。
もちろんトリアルキルシリルハライドを反応させた後、
一旦取り出し、水または水と有機溶媒の混合液中で加水
分解する方法であっても良い。またの加水分解方法の
1例として、ホスホン酸ジエステルを塩酸水溶液を含む
溶媒に溶解またはスラリー化した混合液を室温〜還流温
度、好ましくは80℃〜還流温度で攪拌する方法が例示
できる。塩酸水溶液を含む溶媒としては、10〜35%
塩酸水溶液および該水溶液と他の溶媒との混合溶媒が例
示され、かかる他の溶媒としては、アルコール類、ケト
ン類、ジメチルスルホキシドやN,N−ジメチルホルム
アミドなどの非プロトン性溶媒などが挙げられる。As an example of the hydrolysis method (1), an aqueous solution containing an alkali in a molar excess of 1 mol or more in terms of phosphonate ester group, usually in large excess, and a phosphonate diester are dissolved or partially dissolved in an amide-based or ether-based solvent. An example is a method in which the mixed solution is mixed so that the phosphonic acid diester is at least partially dissolved, and the mixture is carried out at the reflux temperature of the mixture. As an example of the hydrolysis method of, a mixed solution of phosphonic acid diester dissolved or partially dissolved in an amide-based or ether-based solvent is cooled at about -50 ° C to room temperature, and a trialkyl halide is converted to phosphonic acid. In 2
An example is a method in which about 10 to 10 mol times are added, and then the temperature is kept at about 0 to 100 ° C., and then water is added to keep the temperature at 0 to 100 ° C.
Of course, after reacting the trialkylsilyl halide,
Alternatively, a method of once taking out and hydrolyzing in water or a mixed solution of water and an organic solvent may be used. Further, as an example of the hydrolysis method, a method of stirring a mixed solution of phosphonic acid diester dissolved or slurried in a solvent containing an aqueous hydrochloric acid solution at room temperature to reflux temperature, preferably at 80 ° C to reflux temperature can be exemplified. As a solvent containing aqueous hydrochloric acid, 10 to 35%
Examples of the aqueous solution of hydrochloric acid and a mixed solvent of the aqueous solution and another solvent include alcohols, ketones, aprotic solvents such as dimethyl sulfoxide and N, N-dimethylformamide, and the like.
【0029】生成したホスホン酸モノエステルの形およ
び/またはホスホン酸の形のリン系高分子化合物(1)
は、通常の方法により、反応混合物から取り出すことが
できる。例えば、貧溶媒を加えるなどしてホスホン酸類
を析出させ、濾別などにより目的物を取り出すことがで
きる。また必要に応じて、更に水洗や、良溶媒と貧溶媒
を用いての再沈殿などの通常の精製方法により精製する
こともできる。 尚、これらの形のリン系高分子化合物
(1)は、塩または部分的に塩であっても良く、この場
合、カチオンとしてはアルカリ金属イオン、アルカリ土
類金属イオンが挙げられ、特にリチウム、ナトリウム、
カリウムが好ましい。Phosphoric acid high molecular compound in the form of phosphonic acid monoester and / or phosphonic acid formed (1)
Can be removed from the reaction mixture by conventional methods. For example, a target solvent can be taken out by precipitating phosphonic acids by adding a poor solvent and filtering. If necessary, it can be further purified by a usual purification method such as washing with water or reprecipitation using a good solvent and a poor solvent. The phosphorus-based polymer compound (1) in these forms may be a salt or a partial salt. In this case, examples of the cation include an alkali metal ion and an alkaline earth metal ion, particularly lithium, sodium,
Potassium is preferred.
【0030】本発明の高分子電解質組成物は、上記のよ
うなリン系高分子化合物(1)と、前記一般式(2)で
表されるリン酸類とを含有することを特徴とするもので
ある。ここで、式(2)中、R'''は炭素数1乃至6の
アルキル基またはアリール基を表し、kは0乃至2を表
す。kが2の場合、2個あるR'''は同一でも異なって
いてもよい。kは、0または1であることが好ましく、
より好ましくは0である。kが1または2である場合、
R'''は、アルキル基であることが好ましい。アルキル
基としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、i-
プロピル、n-ブチル、I-ブチル、sec-ブチル、ペンチ
ル、シクロペンチル、ヘキシル、シクロヘキシル等の直
鎖、分岐もしくは環状のアルキル基が挙げられる。アル
キル基は、ハロゲン原子、アミノ基、ヒドロキシ基など
の基を有していても良い。The polymer electrolyte composition of the present invention is characterized by containing the phosphorus-based polymer compound (1) as described above and the phosphoric acid represented by the general formula (2). is there. Here, in the formula (2), R ′ ″ represents an alkyl group or an aryl group having 1 to 6 carbon atoms, and k represents 0 to 2. When k is 2, two R ′ ″ s may be the same or different. k is preferably 0 or 1,
It is more preferably 0. If k is 1 or 2, then
R ′ ″ is preferably an alkyl group. Examples of the alkyl group include methyl, ethyl, propyl, i-
Examples thereof include linear, branched or cyclic alkyl groups such as propyl, n-butyl, I-butyl, sec-butyl, pentyl, cyclopentyl, hexyl and cyclohexyl. The alkyl group may have groups such as a halogen atom, an amino group and a hydroxy group.
【0031】アリール基としてはフェニル基、トリル
基、エチルフェニル基、イソプロピルフェニル基等のア
ルキル置換フェニル基、ブロモフェニル基等のハロゲン
置換フェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナン
トリル基、ニトロフェニル基、クロロフェニル基等が挙
げられる。Examples of the aryl group include alkyl-substituted phenyl groups such as phenyl group, tolyl group, ethylphenyl group and isopropylphenyl group, halogen-substituted phenyl groups such as bromophenyl group, naphthyl group, anthryl group, phenanthryl group, nitrophenyl group, A chlorophenyl group etc. are mentioned.
【0032】R'''がアルキル基で、kが1のリン酸類と
しては、例えばリン酸モノメチルエステル、リン酸モノ
エチルエステル、リン酸モノn−プロピルエステル、リ
ン酸モノイソプロピルエステル、リン酸モノn−ブチル
エステル、リン酸モノイソブチルエステル、リン酸モノ
sec−ブチルエステル、リン酸モノtert−ブチル
エステル、リン酸モノn−ペンチルエステル、リン酸モ
ノ(1−メチルブチル)エステル、リン酸モノ(2−メ
チルブチル)エステル、リン酸モノ(3−メチルブチ
ル)エステル、リン酸モノ(1,1−ジメチルプロピ
ル)エステル、リン酸モノ(2,2−ジメチルプロピ
ル)エステル、リン酸モノ(1,2−ジメチルプロピ
ル)エステル、リン酸モノn−ヘキシルエステル、リン
酸モノ(2−メチルペンチル)エステル、リン酸モノ
(3−メチルペンチル)エステルなどがあげられる。Examples of phosphoric acids in which R ″ ′ is an alkyl group and k is 1 include phosphoric acid monomethyl ester, phosphoric acid monoethyl ester, phosphoric acid mono n-propyl ester, phosphoric acid monoisopropyl ester, phosphoric acid monoisopropyl ester. n-Butyl ester, phosphoric acid monoisobutyl ester, phosphoric acid mono sec-butyl ester, phosphoric acid mono tert-butyl ester, phosphoric acid mono n-pentyl ester, phosphoric acid mono (1-methylbutyl) ester, phosphoric acid mono (2 -Methylbutyl) ester, phosphoric acid mono (3-methylbutyl) ester, phosphoric acid mono (1,1-dimethylpropyl) ester, phosphoric acid mono (2,2-dimethylpropyl) ester, phosphoric acid mono (1,2-dimethyl) Propyl) ester, phosphoric acid mono-n-hexyl ester, phosphoric acid mono (2-methylpentyl) ) Ester, phosphoric acid mono (3-methylpentyl) ester and the like.
【0033】R'''がアルキル基で、kが2のリン酸類と
しては、例えばリン酸ジメチルエステル、リン酸ジエチ
ルエステル、リン酸ジn−プロピルエステル、リン酸ジ
イソプロピルエステル、リン酸ジn−ブチルエステル、
リン酸ジイソブチルエステル、リン酸ジsec−ブチル
エステル、リン酸ジtert−ブチルエステル、リン酸
ジn−ペンチルエステル、リン酸ジ(1−メチルブチ
ル)エステル、リン酸ジ(2−メチルブチル)エステ
ル、リン酸ジ(3−メチルブチル)エステル、リン酸ジ
(1,1−ジメチルプロピル)エステル、リン酸ジ
(2,2−ジメチルプロピル)エステル、リン酸ジ
(1,2−ジメチルプロピル)エステル、リン酸のジn
−ヘキシルエステル、リン酸ジ(2−メチルペンチル)
エステル、リン酸ジ(3−メチルペンチル)エステルが
挙げられる。Examples of phosphoric acids in which R '''is an alkyl group and k is 2 include phosphoric acid dimethyl ester, phosphoric acid diethyl ester, phosphoric acid di-n-propyl ester, phosphoric acid diisopropyl ester, and phosphoric acid di-n-. Butyl ester,
Phosphoric acid diisobutyl ester, phosphoric acid disec-butyl ester, phosphoric acid ditert-butyl ester, phosphoric acid di-n-pentyl ester, phosphoric acid di (1-methylbutyl) ester, phosphoric acid di (2-methylbutyl) ester, phosphorus Acid di (3-methylbutyl) ester, phosphoric acid di (1,1-dimethylpropyl) ester, phosphoric acid di (2,2-dimethylpropyl) ester, phosphoric acid di (1,2-dimethylpropyl) ester, phosphoric acid The n
-Hexyl ester, di (2-methylpentyl) phosphate
Examples include esters and phosphoric acid di (3-methylpentyl) esters.
【0034】これらkが1または2の場合では、中で
も、プロトン伝導度等の点で、リン酸モノメチルエステ
ル、リン酸モノエチルエステル、リン酸モノn−プロピ
ルエステル、リン酸モノイソプロピルエステル、リン酸
ジメチルエステル、リン酸ジエチルエステル、リン酸ジ
n−プロピルエステル、リン酸ジイソプロピルエステル
またはその混合物が好ましく、リン酸モノエチルエステ
ル、リン酸モノn−プロピルエステル、リン酸モノイソ
プロピルエステル、リン酸ジエチルエステル、リン酸ジ
n−プロピルエステル、リン酸ジイソプロピルエステル
またはその混合物がより好ましく、リン酸モノイソプロ
ピルエステル、リン酸ジイソプロピルエステルまたはそ
の混合物が特に好ましい。When these k are 1 or 2, among them, in terms of proton conductivity, phosphoric acid monomethyl ester, phosphoric acid monoethyl ester, phosphoric acid mono n-propyl ester, phosphoric acid monoisopropyl ester, phosphoric acid, etc. Dimethyl ester, phosphoric acid diethyl ester, phosphoric acid di-n-propyl ester, phosphoric acid diisopropyl ester or a mixture thereof is preferred, and phosphoric acid monoethyl ester, phosphoric acid mono-n-propyl ester, phosphoric acid monoisopropyl ester, phosphoric acid diethyl ester , Phosphoric acid di-n-propyl ester, phosphoric acid diisopropyl ester or a mixture thereof are more preferable, and phosphoric acid monoisopropyl ester, phosphoric acid diisopropyl ester or a mixture thereof are particularly preferable.
【0035】R'''がアリール基で、kが1のリン酸類と
しては、例えばリン酸モノフェニルエステル、リン酸モ
ノトリルエステル、リン酸モノエチルフェニルエステ
ル、リン酸モノイソプロピルフェニルエステル、リン酸
モノナフチルエステル、リン酸モノアントリルエステ
ル、リン酸モノフェナントリルエステル、リン酸モノニ
トロフェニルエステル、リン酸モノクロロフェニルエス
テル、リン酸モノブロモフェニルエステルなどがあげら
れる。Examples of phosphoric acids in which R ″ ′ is an aryl group and k is 1 include phosphoric acid monophenyl ester, phosphoric acid monotolyl ester, phosphoric acid monoethylphenyl ester, phosphoric acid monoisopropylphenyl ester and phosphoric acid. Examples thereof include mononaphthyl ester, phosphoric acid monoanthryl ester, phosphoric acid monophenanthryl ester, phosphoric acid mononitrophenyl ester, phosphoric acid monochlorophenyl ester and phosphoric acid monobromophenyl ester.
【0036】R'''がアリール基で、kが2のリン酸類
としては、リン酸ジフェニルエステル、リン酸ジトリル
エステル、リン酸ジ(エチルフェニル)エステル、リン
酸ジ(イソプロピルフェニル)エステル、リン酸ジナフ
チルエステル、リン酸ジアントリルエステル、リン酸ジ
フェナントリルエステル、リン酸ジ(ニトロフェニル)
エステル、リン酸ジ(クロロフェニル)エステル、リン
酸ジ(ブロモフェニル)エステルなどが挙げられる。k
が0の場合、(2)はオルトリン酸を表す。Examples of phosphoric acids in which R ″ ′ is an aryl group and k is 2 include phosphoric acid diphenyl ester, phosphoric acid ditolyl ester, phosphoric acid di (ethylphenyl) ester, phosphoric acid di (isopropylphenyl) ester and phosphoric acid. Acid dinaphthyl ester, phosphoric acid dianthryl ester, phosphoric acid diphenanthryl ester, phosphoric acid di (nitrophenyl)
Examples include esters, phosphoric acid di (chlorophenyl) esters, phosphoric acid di (bromophenyl) esters, and the like. k
When is 0, (2) represents orthophosphoric acid.
【0037】上記のようなリン酸類(2)は、リン系高
分子化合物(1)のリン原子換算モル数に対して、通常
0.1〜10当量使用される。なかでも2当量以上使用
することがこのましく、この場合は高いしかも安定なプ
ロトン伝導性を示す。さらに好ましくは2〜5当量であ
る。The above-mentioned phosphoric acid (2) is usually used in an amount of 0.1 to 10 equivalents based on the phosphorus atom-equivalent mole number of the phosphorus polymer compound (1). Above all, it is preferable to use 2 equivalents or more, and in this case, high and stable proton conductivity is exhibited. More preferably, it is 2 to 5 equivalents.
【0038】本発明の高分子電解質組成物を燃料電池に
使用する際には、通常、膜の状態で使用される。リン系
高分子化合物にリン酸類を含有させて膜を得る方法は、
リン系高分子化合物の溶液にリン酸類を添加し、流延
した後溶媒を揮発させて成膜する方法、例えば後述の
方法により製造された高分子電解質のフィルムをリン酸
類の溶液に浸漬処理する方法などがあげられ、処理が簡
便である点で、の方法が好ましい。の方法において
は、リン系高分子化合物の溶液にリン酸を添加後、ガラ
ス板等に流延製膜した後、溶媒を除去することにより、
リン系高分子化合物にリン酸を含有させたフィルムを作
ることができる。フィルムの厚みは、特に制限はないが
10〜200μmが好ましい。実用に耐えるフィルムの
強度を得るには10μmより厚い方が好ましく、膜抵抗
の低減つまり発電性能の向上のためには200μmより
薄い方が好ましい。膜厚は溶液濃度あるいは基板上への
塗布厚により制御できる。When the polymer electrolyte composition of the present invention is used in a fuel cell, it is usually used in the form of a membrane. The method for obtaining a membrane by containing phosphoric acid in a phosphorus-based polymer compound is
A method of forming a film by adding phosphoric acid to a solution of a phosphorus-based polymer compound and then casting the solution to volatilize the solvent, for example, subjecting a polymer electrolyte film produced by the method described below to immersion in a solution of phosphoric acid The method is preferable, and the method is preferable because the treatment is simple. In the method of, after adding phosphoric acid to the solution of the phosphorus-based polymer compound, after casting film formation on a glass plate or the like, by removing the solvent,
A film in which phosphoric acid is contained in a phosphorus-based polymer compound can be prepared. The thickness of the film is not particularly limited, but is preferably 10 to 200 μm. It is preferably thicker than 10 μm in order to obtain practical strength of the film, and thinner than 200 μm in order to reduce membrane resistance, that is, improve power generation performance. The film thickness can be controlled by the solution concentration or the coating thickness on the substrate.
【0039】リン系高分子化合物の溶液の溶媒として
は、これの溶解が可能であり、その後に除去し得るもの
であるならば特に制限はなく、例えばN,N−ジメチル
ホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メ
チル−2−ピロリドン、ジメチルスルホキシド等の非プ
ロトン性極性溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、
1,2−ジクロロエタン、クロロベンゼン、ジクロロベ
ンゼン等の塩素系溶媒、メタノール、エタノール、プロ
パノール等のアルコール類、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モノエチルエーテ
ル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピ
レングリコールモノエチルエーテル等のアルキレングリ
コールモノアルキルエーテル、水などが挙げられる。こ
れらは単独で用いることもできるが、必要に応じて2種
以上の溶媒を混合して用いることもできる。リン酸類添
加前のリン系高分子化合物溶液の濃度としては、用いる
リン系高分子化合物、溶媒、リン酸類により異なるが、
溶媒100重量部に対して、通常2重量部〜50重量
部、好ましくは、5重量部〜30重量部である。濃度が
低すぎると、溶液の粘度が低すぎて膜厚の制御が難しく
なる傾向にあり、濃度が高すぎると、粘度が高すぎて均
一な膜の作製が難しくなる傾向にある。The solvent for the solution of the phosphorus-based polymer compound is not particularly limited as long as it can be dissolved and can be removed thereafter. For example, N, N-dimethylformamide, N, N- Aprotic polar solvents such as dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylsulfoxide, dichloromethane, chloroform,
Chlorinated solvents such as 1,2-dichloroethane, chlorobenzene and dichlorobenzene, alcohols such as methanol, ethanol and propanol, alkylenes such as ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether and propylene glycol monoethyl ether Examples thereof include glycol monoalkyl ether and water. These may be used alone, or may be used as a mixture of two or more kinds of solvents, if necessary. The concentration of the phosphorus-based polymer compound solution before the addition of phosphoric acids varies depending on the phosphorus-based polymer compound, solvent, and phosphoric acid used,
It is usually 2 to 50 parts by weight, preferably 5 to 30 parts by weight, relative to 100 parts by weight of the solvent. If the concentration is too low, the viscosity of the solution will be too low, making it difficult to control the film thickness, and if the concentration is too high, the viscosity will be too high and it will be difficult to form a uniform film.
【0040】またの方法において、リン酸類溶液の溶
媒としてはリン系高分子化合物を溶解せず、リン酸類を
溶解可能であり、その後に除去し得るものであるならば
特に制限はなく、なかでも、メタノール、エタノール、
n−ヘキサン、テトラヒドロフラン等揮発性の溶媒、水
等が、溶媒の除去が容易なので好ましい。の方法にお
いては、リン酸類溶液の濃度、溶液の温度、リン酸溶液
への浸漬時間、又は用いる溶媒を変えることによって、
膜への導入量をコントロールすることができる。リン酸
類溶液の濃度は通常5重量%〜100重量%の範囲であ
り、プロトン伝導性向上に寄与する導入を確保する点か
ら20重量%〜100重量%が好ましい。浸漬処理の際
の温度は、通常0℃〜100℃が好ましく、浸漬処理中
の溶媒の揮発を防ぐ点から20℃〜40℃がさらに好ま
しい。In the method, the solvent for the phosphoric acid solution is not particularly limited as long as it does not dissolve the phosphorus-based polymer compound but can dissolve the phosphoric acid and can be removed thereafter. , Methanol, ethanol,
Volatile solvents such as n-hexane and tetrahydrofuran, water and the like are preferable because removal of the solvent is easy. In the method of, by changing the concentration of the phosphoric acid solution, the temperature of the solution, the immersion time in the phosphoric acid solution, or the solvent used,
The amount introduced into the membrane can be controlled. The concentration of the phosphoric acid solution is usually in the range of 5% by weight to 100% by weight, and 20% by weight to 100% by weight is preferable from the viewpoint of ensuring introduction that contributes to improvement of proton conductivity. The temperature during the dipping treatment is usually preferably 0 ° C to 100 ° C, and more preferably 20 ° C to 40 ° C from the viewpoint of preventing the solvent from volatilizing during the dipping treatment.
【0041】本発明の高分子電解質組成物膜は、膜の力
学的強度の観点から、必要に応じ多孔支持膜と複合化し
ても良い。用いる多孔支持膜に特に制限は無いが、材質
としてはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフ
ルオロエチレン等が挙げられ、空隙率が30%以上、膜
厚が100μm以下の物が好適に使用される。また、本
発明の目的を損なわない範囲で、酸化防止剤などの公知
である種々の添加剤を添加することも可能である。The polymer electrolyte composition membrane of the present invention may be combined with a porous support membrane, if necessary, from the viewpoint of the mechanical strength of the membrane. The porous support membrane to be used is not particularly limited, but examples of the material include polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene, and the like, and those having a porosity of 30% or more and a film thickness of 100 μm or less are preferably used. In addition, various known additives such as antioxidants can be added within a range that does not impair the object of the present invention.
【0042】次に本発明の燃料電池について説明する。
本発明の燃料電池は、高分子電解質膜の両面に、触媒お
よび集電体としての導電性物質を接合することにより製
造することができる。該触媒としては、水素または酸素
との酸化還元反応を活性化できるものであれば特に制限
はなく、公知のものを用いることができるが、白金の微
粒子を用いることが好ましい。白金の微粒子は活性炭や
黒鉛などの粒子状または繊維状のカーボンに担持されて
用いることが好ましい。集電体としての導電性物質に関
しても公知の材料を用いることができるが、多孔質性の
カーボン不織布またはカーボンペーパーが、原料ガスを
触媒へ効率的に輸送するために好ましい。多孔質性のカ
ーボン不織布またはカーボンペーパーに白金微粒子また
は白金微粒子を担持したカーボンを接合させる方法、お
よびそれを高分子電解質フィルムと接合させる方法につ
いては、例えば、J. Electrochem. S
oc.: Electrochemical Scie
nce and Technology, 1988,
135(9), 2209 に記載されている方法等
の公知の方法を用いることができる。Next, the fuel cell of the present invention will be described.
The fuel cell of the present invention can be produced by bonding a catalyst and a conductive substance as a current collector to both surfaces of the polymer electrolyte membrane. The catalyst is not particularly limited as long as it can activate the redox reaction with hydrogen or oxygen, and known catalysts can be used, but platinum fine particles are preferably used. The platinum fine particles are preferably used by being supported on a particulate or fibrous carbon such as activated carbon or graphite. Known materials can be used for the conductive substance as the current collector, but a porous carbon nonwoven fabric or carbon paper is preferable for efficiently transporting the raw material gas to the catalyst. For the method of joining platinum fine particles or carbon carrying platinum fine particles to a porous carbon nonwoven fabric or carbon paper, and the method of joining it to a polymer electrolyte film, see, for example, J. Electrochem. S
oc. : Electrochemical Scie
nce and Technology, 1988,
Known methods such as the methods described in 135 (9), 2209 can be used.
【0043】[0043]
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を詳細に説明す
るが、本発明はこれらの例により何ら限定されるもので
はない。The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
【0044】製造例1 [一般式(1)で表される芳香族
系高分子ホスホン酸類(P1)]
メカニカルスターラーを取り付けた500mlフラスコに、
上記構造式の交互共重合体(アルドリッチ社製、分子量
(ポリスチレン換算):Mn=3.0×104、Mw=6.8×1
04)15.0g(4,4‘−ビフェノール由来のユニット37.5
mmol)、N-ブロモコハク酸イミド35.0g(197mmol) 、塩
化メチレン202gを入れ、窒素雰囲気下、攪拌した。氷冷
下、この懸濁液に濃硫酸99.6gを75分間かけて滴下した
ところ、途中から海苔状の生成物が析出した。滴下終了
後、氷冷下で1時間半攪拌した後、反応混合物を氷中に
注ぎ、亜硫酸ナトリウムを少量加えて攪拌した。エバポ
レーターで減圧濃縮し、得られた水性スラリーを濾過
し、中和操作を入れながら繰り返し水洗した後、減圧乾
燥した。 Production Example 1 [Aromatic polymer phosphonic acid (P1) represented by the general formula (1)] In a 500 ml flask equipped with a mechanical stirrer,
Alternate copolymer of the above structural formula (Made by Aldrich, molecular weight (polystyrene conversion): Mn = 3.0 × 10 4 , Mw = 6.8 × 1
0 4 ) 15.0 g (unit 47.5 derived from 4,4'-biphenol)
mmol), 35.0 g (197 mmol) of N-bromosuccinimide and 202 g of methylene chloride, and the mixture was stirred under a nitrogen atmosphere. When 99.6 g of concentrated sulfuric acid was added dropwise to this suspension under ice cooling over 75 minutes, a seaweed-like product was precipitated from the middle. After completion of the dropwise addition, the mixture was stirred for 1 hour and a half under ice cooling, then the reaction mixture was poured into ice, a small amount of sodium sulfite was added, and the mixture was stirred. After concentration under reduced pressure with an evaporator, the obtained aqueous slurry was filtered, washed repeatedly with water while introducing a neutralizing operation, and then dried under reduced pressure.
【0045】上記で得られたブロモ化ポリマー 7g(含有
ブロモ基:26.0 mol) をN,N−ジメチルホルムアミド
183g に溶解し、塩化ニッケル(II) 5.11g (39.4mmol)
を加えて窒素雰囲気下攪拌した。この混合物を加熱
し、油浴温度130℃にて亜リン酸トリエチル 7.71g(46.4
mmol) を10分間かけて滴下した。20分間かけて還流温度
まで昇温させ、1時間半後、還流下、亜リン酸トリエチ
ル 2.66g(16.0mmol)を追加滴下した。さらに2時間還流
下攪拌した後、反応混合物を氷水に注ぎ、濾過、希塩酸
洗浄、繰り返し水洗、希炭酸水素ナトリウム水溶液で中
和洗浄、最後に水洗した。減圧乾燥して、ポリマーホス
ホン酸ジエチル 5.63g を得た。7 g of the brominated polymer obtained above (containing bromo group: 26.0 mol) was added to N, N-dimethylformamide.
Dissolved in 183g, 5.11g (39.4mmol) of nickel (II) chloride
And stirred under a nitrogen atmosphere. The mixture was heated to 7.71 g (46.4 g) of triethyl phosphite at an oil bath temperature of 130 ° C.
mmol) was added dropwise over 10 minutes. The temperature was raised to the reflux temperature over 20 minutes, and after 1 and a half hours, 2.66 g (16.0 mmol) of triethyl phosphite was added dropwise under reflux. After stirring for 2 hours under reflux, the reaction mixture was poured into ice water, filtered, washed with dilute hydrochloric acid, repeatedly washed with water, neutralized with a dilute aqueous sodium hydrogen carbonate solution, and finally washed with water. After drying under reduced pressure, 5.63 g of polymer diethyl phosphonate was obtained.
【0046】上記の方法で製造したポリマーホスホン酸
ジエチル10.2gを21%塩酸水溶液200mlに加えて、窒素雰
囲気下、加熱還流下8時間攪拌した。この懸濁液を放冷
後、濾過、水洗後、真空乾燥し、得られた粗生成物を
N,N−ジメチルホルムアミドに溶解して得た溶液に、
大過剰の5%塩酸を加えることにより再沈殿させ、濾過、
繰り返し水洗の後、減圧乾燥して、9.1gのポリマーを得
た。 分析の結果、このポリマーはおおよそ下記構造式
の組成(4,4'−ビフェノール由来のユニット1つに
対してBrが約0.1個、ホスホン酸基が約1.3個置換)で
表される単位構造を有することが判明した。以下、概ポ
リマーを(P1)と略記する。10.2 g of the polymer diethyl diethylphosphonate produced by the above method was added to 200 ml of a 21% hydrochloric acid aqueous solution, and the mixture was stirred for 8 hours under heating under reflux in a nitrogen atmosphere. The suspension was allowed to cool, filtered, washed with water, and then vacuum dried, and the obtained crude product was dissolved in N, N-dimethylformamide to give a solution.
Reprecipitation by adding a large excess of 5% hydrochloric acid, filtration,
After repeated washing with water, vacuum drying was performed to obtain 9.1 g of a polymer. As a result of the analysis, this polymer had a unit structure represented by the following structural formula (substitution of about 0.1 Br and about 1.3 phosphonic acid groups for each unit derived from 4,4′-biphenol). Turned out to have. Hereinafter, the polymer is abbreviated as (P1).
【0047】
元素分析結果
P : 分析値 7.6% (計算値 7.9%)
Br: 分析値 1.3% (計算値 1.6%)
(P原子は、高分子1g当り2.55mmolと算出さ
れる)イオン交換容量
元素分析結果から、5.1meq/gと算出される。NMR分析結果 1
H−NMR(300MHz, DMSO-d6)
7.0-8.2 ppm (芳香族)[0047] Elemental analysis results P: Analytical value 7.6% (calculated value 7.9%) Br: Analytical value 1.3% (calculated value 1.6%) (P atom is calculated to be 2.55 mmol per 1 g of polymer) Ion exchange capacity Elemental analysis result From this, it is calculated as 5.1 meq / g. Results of NMR analysis 1 H-NMR (300MHz, DMSO-d6) 7.0-8.2 ppm (aromatic)
【0048】プロトン伝導度測定
プロトン伝導度測定は、恒湿槽中120℃、無加湿条件
下で、SI1260型高性能インピーダンス・ゲイン/
フェースアナライザ(IMPEDANCE/GAIN-PHASE ANALYZE
R、solartoron社製)及び1287型ポテンショスタッ
ト(ELECTROCHEMICAL INTERFACE、solartoron社製)を
用いて、交流インピーダンス法で測定した。単位はS/
cmである。 Measurement of Proton Conductivity Proton conductivity is measured in a constant humidity chamber at 120 ° C. under non-humidified conditions, SI1260 type high-performance impedance gain /
Face Analyzer (IMPEDANCE / GAIN-PHASE ANALYZE
R, solartoron) and 1287 type potentiostat (ELECTROCHEMICAL INTERFACE, solartoron) were used to measure by the AC impedance method. The unit is S /
cm.
【0049】実施例1〜4
[高分子電解質(P1)とリン酸からなる高分子電解質
組成物膜の製造]リン酸類として、市販の濃リン酸(>
85wt%、和光純薬製)を用いた。P1と濃リン酸、
DMAc(N,N−ジメチルアセトアミド)を表1に示
す配合量でよく混合し、ガラス板上に塗り広げた。常圧
下で溶媒を乾燥させ、目的とする高分子電解質組成物膜
を得た。いずれの高分子膜も外観は均質であった。プロ
トン伝導度の経時変化の評価結果を表2に示した。 Examples 1 to 4 [Production of Polymer Electrolyte Composition Membrane Composed of Polymer Electrolyte (P1) and Phosphoric Acid] As phosphoric acids, commercially available concentrated phosphoric acid (>
85 wt%, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used. P1 and concentrated phosphoric acid,
DMAc (N, N-dimethylacetamide) was mixed well in the compounding amounts shown in Table 1 and spread on a glass plate. The solvent was dried under normal pressure to obtain the intended polymer electrolyte composition membrane. The appearance of each polymer film was uniform. Table 2 shows the evaluation results of changes in proton conductivity over time.
【0050】[0050]
【表1】 [Table 1]
【0051】[0051]
【表2】 [Table 2]
【0052】[0052]
【発明の効果】本発明の高分子電解質組成物は、ホスホ
ン酸基等が直接芳香環に結合したリン系高分子化合物と
リン酸類とを含有することにより、100℃以上の高温
条件下でもプロトン伝導性を示す。またリン酸類をリン
系高分子化合物のリン原子換算モル数に対して2当量以
上含有する高分子電解質組成物は、一層優れたしかも安
定なプロトン伝導性を示す。EFFECT OF THE INVENTION The polymer electrolyte composition of the present invention contains a phosphorus-based polymer compound in which a phosphonic acid group or the like is directly bonded to an aromatic ring and phosphoric acid, so that a proton is produced even under a high temperature condition of 100 ° C. or higher. Shows conductivity. Further, a polymer electrolyte composition containing phosphoric acid in an amount of 2 equivalents or more based on the number of moles of phosphorus-based polymer compound converted to phosphorus atom shows more excellent and stable proton conductivity.
───────────────────────────────────────────────────── 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 71/10 C08L 71/10 5H026 H01B 1/06 H01B 1/06 A H01M 8/02 H01M 8/02 P 8/10 8/10 (72)発明者 日高 康昌 茨城県つくば市北原6 住友化学工業株式 会社内 (72)発明者 佐々木 繁 茨城県つくば市北原6 住友化学工業株式 会社内 (72)発明者 八代 有弘 茨城県つくば市北原6 住友化学工業株式 会社内 (72)発明者 谷口 拓未 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 Fターム(参考) 4F071 AA51 AA64 AA78 AC15 AE22 AH12 BA02 BB02 BC01 4J002 CH091 CN031 EW046 GQ00 4J005 AA24 BD07 4J030 BA10 BD10 BF13 BG06 5G301 CA30 CD01 5H026 AA06 CX05 EE18 HH05 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) C08L 71/10 C08L 71/10 5H026 H01B 1/06 H01B 1/06 A H01M 8/02 H01M 8/02 P 8/10 8/10 (72) Inventor Yasumasa Hidaka 6 Kitahara, Tsukuba-shi, Ibaraki Prefecture Sumitomo Chemical Co., Ltd. (72) Inventor Shigeru Sasaki 6 Kitahara, Tsukuba-shi, Ibaraki Sumitomo Chemical Co., Ltd. (72) Inventor Arihiro Yatsushiro 6 Kitahara, Tsukuba-shi, Ibaraki Sumitomo Chemical Co., Ltd. (72) Inventor Takumi Taniguchi 1st Toyota-cho, Toyota-shi, Aichi Toyota Automobile Co., Ltd. F-term (reference) 4F071 AA51 AA64 AA78 AC15 AE22 AH12 BA02 BB02 BC01 4J002 CH091 CN031 EW046 GQ00 4J005 AA24 BD07 4J030 BA10 BD10 BF13 BG06 5G301 CA30 CD01 5H026 AA06 CX05 EE18 HH05
Claims (10)
物と、一般式(2)で表されるリン酸類とを含有するこ
とを特徴とする高分子電解質組成物。 (式中、−Z−は−SO2−または−CO−を表し、xと
yはそれぞれ0.01乃至0.99を表し、xとyの合
計は1である。−Ar−はヘテロ元素を含んでいてもよ
い炭素数4乃至18の2価の芳香族系の基を表し、該−
Ar−は置換基を有していてもよい。nは芳香族系の基
を含む高分子部分の単位構造当りの平均置換基数を表
し、nは8以下の正の数を表す。R、R'はそれぞれ独
立に水素原子あるいはアルキル基を表す。) O=P(R'''O)k(OH)3-k (2) (式中、R'''は炭素数1乃至6のアルキル基またはア
リール基を表す。kは0乃至2を表す。kが2の場合、
2個あるR'''は同一でも異なっていてもよい。)1. A polymer electrolyte composition comprising a phosphorus-based polymer compound represented by the general formula (1) and a phosphoric acid represented by the general formula (2). (Wherein, -Z- is -SO 2 - represents or -CO-, x and y represent the 0.01 to 0.99, respectively, the sum of x and y is 1.-Ar- hetero element Represents a divalent aromatic group having 4 to 18 carbon atoms, which may include
Ar- may have a substituent. n represents the average number of substituents per unit structure of the polymer portion containing an aromatic group, and n represents a positive number of 8 or less. R and R ′ each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group. ) O = P (R ′ ″ O) k (OH) 3−k (2) (In the formula, R ′ ″ represents an alkyl group or an aryl group having 1 to 6 carbon atoms. K represents 0 to 2) When k is 2,
Two R ″ ′ s may be the same or different. )
換算モル数に対して2当量以上含有することを特徴とす
る請求項1記載の組成物。2. The composition according to claim 1, wherein the phosphoric acid is contained in an amount of 2 equivalents or more based on the number of moles of the phosphorus-based polymer compound in terms of phosphorus atom.
ることを特徴とする請求項1又は2記載の組成物。3. The composition according to claim 1 or 2, wherein at least one of R and R'is a hydrogen atom.
レン基又は置換されていても良いビフェニルジイル基で
あることを特徴とする請求項1〜3いずれかに記載の組
成物。4. The composition according to claim 1, wherein -Ar- is an optionally substituted phenylene group or an optionally substituted biphenyldiyl group.
4いずれかに記載の組成物。5. The method according to claim 1, wherein k is 0.
4. The composition according to any one of 4 above.
いてなることを特徴とする高分子電解質組成物膜。6. A polymer electrolyte composition membrane comprising the composition according to any one of claims 1 to 5.
を揮発させて得られた膜であることを特徴とする請求項
6記載の高分子電解質組成物膜。7. The polymer electrolyte composition membrane according to claim 6, which is a membrane obtained by casting a solution of the polymer electrolyte composition and volatilizing the solvent.
質組成物と支持体とを複合化してなることを特徴とする
高分子複合膜。8. A polymer composite membrane comprising the polymer electrolyte composition according to claim 1 and a support in a composite form.
高分子からなる多孔性支持膜であることを特徴とする請
求項8記載の高分子複合膜。9. The polymer composite membrane according to claim 8, wherein the support is a porous support membrane made of an aliphatic polymer or a fluorine-containing polymer.
解質組成物膜あるいは高分子複合膜を用いてなる燃料電
池。10. A fuel cell comprising the polymer electrolyte composition membrane or polymer composite membrane according to claim 6.
Priority Applications (9)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002005796A JP3934944B2 (en) | 2002-01-15 | 2002-01-15 | POLYMER ELECTROLYTE COMPOSITION AND USE THEREOF |
TW092100617A TWI309252B (en) | 2002-01-15 | 2003-01-13 | Polymer electrolyte composition and uses thereof |
KR1020030002055A KR100933647B1 (en) | 2002-01-15 | 2003-01-13 | Polymer Electrolyte Compositions and Uses thereof |
DE10301063A DE10301063A1 (en) | 2002-01-15 | 2003-01-14 | Polymeric electrolyte composition and uses thereof |
GB0300810A GB2386375B (en) | 2002-01-15 | 2003-01-14 | Polymer electrolyte composition and uses thereof |
US10/341,500 US6828407B2 (en) | 2002-01-15 | 2003-01-14 | Polymer electrolyte composition and uses thereof |
CA2416580A CA2416580C (en) | 2002-01-15 | 2003-01-14 | Polymer electrolyte composition and uses thereof |
CNB031015875A CN100564455C (en) | 2002-01-15 | 2003-01-15 | High molecular electrolyte composition and uses thereof |
FR0300385A FR2834716B1 (en) | 2002-01-15 | 2003-01-15 | POLYMER ELECTROLYTE COMPOSITION, MEMBRANE AND COMPOSITE MEMBRANE CONTAINER AND FUEL CELL USING THE SAME |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002005796A JP3934944B2 (en) | 2002-01-15 | 2002-01-15 | POLYMER ELECTROLYTE COMPOSITION AND USE THEREOF |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003206402A true JP2003206402A (en) | 2003-07-22 |
JP2003206402A5 JP2003206402A5 (en) | 2005-07-21 |
JP3934944B2 JP3934944B2 (en) | 2007-06-20 |
Family
ID=27644739
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002005796A Expired - Fee Related JP3934944B2 (en) | 2002-01-15 | 2002-01-15 | POLYMER ELECTROLYTE COMPOSITION AND USE THEREOF |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3934944B2 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005281568A (en) * | 2004-03-30 | 2005-10-13 | Hitachi Chem Co Ltd | Acid group-containing polymer compound, polymer electrolyte membrane and fuel cell using it |
JP2007016229A (en) * | 2005-06-10 | 2007-01-25 | Sumitomo Chemical Co Ltd | Method for producing reactive aromatic polymer |
JP2007016228A (en) * | 2005-06-10 | 2007-01-25 | Sumitomo Chemical Co Ltd | Method for producing polymer |
JP2007504333A (en) * | 2003-09-04 | 2007-03-01 | ペミアス ゲーエムベーハー | Proton conducting polymer membranes coated with a catalyst layer, membrane / electrode units and their use in fuel cells, wherein the polymer membrane comprises a phosphonic acid polymer |
JP2007115476A (en) * | 2005-10-19 | 2007-05-10 | Asahi Kasei Corp | Electrolyte for fuel cell |
JP2009526887A (en) * | 2006-02-16 | 2009-07-23 | ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア | Oligomeric and polymeric aromatic phosphonic acids, blends thereof, methods for their preparation and use as polyelectrolytes |
-
2002
- 2002-01-15 JP JP2002005796A patent/JP3934944B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007504333A (en) * | 2003-09-04 | 2007-03-01 | ペミアス ゲーエムベーハー | Proton conducting polymer membranes coated with a catalyst layer, membrane / electrode units and their use in fuel cells, wherein the polymer membrane comprises a phosphonic acid polymer |
JP2005281568A (en) * | 2004-03-30 | 2005-10-13 | Hitachi Chem Co Ltd | Acid group-containing polymer compound, polymer electrolyte membrane and fuel cell using it |
JP2007016229A (en) * | 2005-06-10 | 2007-01-25 | Sumitomo Chemical Co Ltd | Method for producing reactive aromatic polymer |
JP2007016228A (en) * | 2005-06-10 | 2007-01-25 | Sumitomo Chemical Co Ltd | Method for producing polymer |
JP2007115476A (en) * | 2005-10-19 | 2007-05-10 | Asahi Kasei Corp | Electrolyte for fuel cell |
JP2009526887A (en) * | 2006-02-16 | 2009-07-23 | ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア | Oligomeric and polymeric aromatic phosphonic acids, blends thereof, methods for their preparation and use as polyelectrolytes |
KR101417139B1 (en) * | 2006-02-16 | 2014-07-16 | 바스프 에스이 | Oligomeric and polymeric aromatic phosphonic acids, their blends, processes for preparing them and uses as polyelectrolytes |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3934944B2 (en) | 2007-06-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100933647B1 (en) | Polymer Electrolyte Compositions and Uses thereof | |
JP4440534B2 (en) | POLYMER ELECTROLYTE COMPOSITION AND USE THEREOF | |
JP5265147B2 (en) | Fluorinated polymer blocks for PEM applications | |
EP1396898B1 (en) | Proton conductive solid polymer electrolyte comprising polybenzimidazole and method for producing the same | |
JP4356279B2 (en) | Aromatic polymer phosphonic acids, process for producing the same and uses thereof | |
CA2372049C (en) | Aromatic polymer phosphonic acid derivative and process for production the same | |
KR20080094717A (en) | Oligomeric and polymeric siloxanes substituted by arylphosphonic acids | |
JP2007177197A (en) | Polyarylene-based block copolymer and its use | |
JP2003151346A (en) | Polymer electrolyte composition and its application | |
US7101637B2 (en) | Proton conductive membrane for electromechanical applications | |
US20090269645A1 (en) | Polymer, polymer electrolyte and fuel cell using the same | |
KR20040034428A (en) | Block copolymer and use thereof | |
JP4946453B2 (en) | POLYMER ELECTROLYTE COMPOSITION AND USE THEREOF | |
JP3934944B2 (en) | POLYMER ELECTROLYTE COMPOSITION AND USE THEREOF | |
JP5170561B2 (en) | Catalytic method of phosphonylation of high temperature polymers. | |
JP5570728B2 (en) | Oligomeric and polymeric aromatic phosphonic acids, blends thereof, methods for their preparation and use as polyelectrolytes | |
WO2010061963A1 (en) | Polymer, polymer electrolyte, fuel cell, and process for producing polymer electrolyte membrane | |
JP2008088420A (en) | Polymer, polymer electrolyte and fuel cell using it | |
WO2011049211A1 (en) | Polyarylene copolymer having, in side chain thereof, aromatic ring containing phosphonate group | |
JP2008027903A (en) | Condensed ring-containing polymer electrolyte, and its application | |
JP2011246618A (en) | Polyarylene-based block copolymer and polymer electrolyte | |
JP2007305572A (en) | Polymer electrolyte film, manufacturing method therefor, and fuel battery | |
JP2010150536A (en) | Polymer, polymer electrolyte containing the same, and fuel cell obtained by using the electrolyte | |
US20090171067A1 (en) | Bridged arylene fluorinated sulfonimide compositions and polymers | |
JP2011103296A (en) | Polymer electrolyte membrane, processing method thereof, and durability inspection method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041203 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041203 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20061122 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061205 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070201 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070306 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070316 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100330 Year of fee payment: 3 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D04 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100330 Year of fee payment: 3 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D04 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110330 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120330 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |