JP2003212988A - Polyarylene based polymer and proton conductive film - Google Patents

Polyarylene based polymer and proton conductive film

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JP2003212988A
JP2003212988A JP2002010745A JP2002010745A JP2003212988A JP 2003212988 A JP2003212988 A JP 2003212988A JP 2002010745 A JP2002010745 A JP 2002010745A JP 2002010745 A JP2002010745 A JP 2002010745A JP 2003212988 A JP2003212988 A JP 2003212988A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polymer which has high toughness due to its possession of a flexing structure in the main chain, and is difficult to reduce the above toughness and hot water resistance due to the inhibition of excess sulfonation even when sulfonated, a sulfo group-containing copolymer to be obtained by sulfonating the polymer, and a proton conductive film which is composed of the sulfo group-containing copolymer, excels in toughness and is well balanced with respect to excellent various properties such as durability, resistance to oxidation, heat resistance, and proton conductivity. <P>SOLUTION: The polyarylene based polymer comprises (A) a structural unit to be represented by formula (a), (B) a structural unit to be represented by formula (b), and (C) a structural unit to be represented by formula (c). The sulfonated polymer is obtained by sulfonating the polyarylene based copolymer. The ion conductive film is composed of the sulfonated polymer. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、新規なポリアリー
レン系重合体および該重合体のスルホン化物からなるプ
ロトン伝導膜に関する。プロトン伝導膜は、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有用であることが知られ
ている。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a novel polyarylene-based polymer and a proton conductive membrane comprising a sulfonated product of the polymer. Proton conductive membranes are known to be useful for primary battery electrolytes, secondary battery electrolytes, polymer solid electrolytes for fuel cells, display devices, various sensors, signal transmission media, solid capacitors, ion exchange membranes, etc. There is.

【0002】[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・省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十分でなく、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。
2. Description of the Prior Art Electrolytes are often used in (water) solutions. However, in recent years, there is an increasing tendency to replace this with a solid system. The first reason is, for example, the ease of processing when applied to the above electric / electronic materials, and the second reason is the shift to light, thin, short, small and power saving. Conventionally, as a proton conductive material, both an inorganic material and an organic material are known. An example of the inorganic substance is, for example, uranyl phosphate which is a hydrated compound, but these inorganic compounds do not have sufficient contact at the interface, and there are many problems in forming a conductive layer on a substrate or an electrode.

【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やポリエ
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 Preprints,
Japan,Vol.42,No.7,p.2490〜2492(1993)、Polymer Prep
rints,Japan,Vol.43,No.3,p735〜736(1994)、Polymer P
reprints,Japan,Vol.42,No.3,p730(1993)〕などの有機
系ポリマーが挙げられる。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十分でないことに
加え、耐久性や高温(100℃以上)でプロトン伝導性が
低下してしまうこと、スルホン化により脆化し、機械的
強度が低下すること、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十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。
On the other hand, examples of organic compounds include polymers belonging to so-called cation exchange resins, for example, sulfonated products of vinyl polymers such as polystyrene sulfonic acid,
Introducing sulfonic acid groups and phosphoric acid groups into perfluoroalkyl sulfonic acid polymers such as Nafion (manufactured by DuPont), perfluoroalkyl carboxylic acid polymers, and heat resistant polymers such as polybenzimidazole and polyether ether ketone. Polymer Preprints,
Japan, Vol.42, No.7, p.2490 ~ 2492 (1993), Polymer Prep
rints, Japan, Vol.43, No.3, p735〜736 (1994), Polymer P
reprints, Japan, Vol. 42, No. 3, p730 (1993)] and the like. These organic polymers are usually used in the form of a film, but by utilizing the fact that they are soluble in a solvent or thermoplastic, a conductive film can be joined and processed on the electrodes. However, in many of these organic polymers, the proton conductivity is not yet sufficient, and the durability and the proton conductivity decrease at high temperature (100 ° C or higher). Decrease, that the dependence on humidity conditions is large, or that the adhesion to the electrode is not sufficiently satisfactory, or that the strength decreases due to excessive swelling during operation due to the water-containing polymer structure, There is a problem that it leads to shape collapse. Therefore, these organic polymers have various problems when applied to the above electric / electronic materials.

【0004】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、フェニレン連
鎖からなる芳香族化合物を重合して得られるポリマー
(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、プロトン伝導度が向上するものの、同時に得られる
スルホン化ポリマーの機械的性質、例えば破断伸び、耐
折り曲げ性等の靭性や耐熱水性は著しく損なわれる。
US Pat. No. 5,403,675 proposes a solid polymer electrolyte composed of sulfonated rigid polyphenylene. The main component of this polymer is a polymer obtained by polymerizing an aromatic compound having a phenylene chain (structure described in column 9 of the specification), and this is reacted with a sulfonating agent to introduce a sulfonic acid group. . However, although the proton conductivity is improved by increasing the introduction amount of the sulfonic acid group, mechanical properties of the sulfonated polymer obtained at the same time, for example, toughness such as elongation at break and bending resistance and hot water resistance are significantly impaired.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の課題
は、主鎖中に屈曲性構造を有するために靭性が高く、ス
ルホン化しても過剰なスルホン化が抑制されるために上
記の靭性および耐熱水性が低下しにくい重合体、該重合
体をスルホン化して得られるスルホン酸基含有重合体、
及び該スルホン酸基含有重合体からなる靭性に優れ、耐
久性、耐酸化性、耐熱性やプロトン伝導性等に優れた諸
物性のバランスがとれたプロトン伝導膜を提供すること
を目的としたものである。
Therefore, an object of the present invention is toughness because it has a flexible structure in the main chain, and excessive sulfonation is suppressed even if it is sulfonated. A polymer in which hot water resistance does not easily decrease, a sulfonic acid group-containing polymer obtained by sulfonation of the polymer,
And a proton conductive membrane made of the sulfonic acid group-containing polymer, which is excellent in toughness and has excellent balance of various physical properties such as durability, oxidation resistance, heat resistance and proton conductivity. Is.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、第一に、新規
なポリアリーレン系共重合体、即ち、下記一般式
(a):
DISCLOSURE OF THE INVENTION The first aspect of the present invention is a novel polyarylene copolymer, that is, the following general formula (a):

【0007】[0007]

【化5】 [式中、Aは電子吸引性の基であり、R1〜R8は、同一
または異なり、水素原子、フッ素原子、アルキル基また
はフルオロアルキル基である。]、で表される構造単位
(A)、下記一般式(b):
[Chemical 5] [In the formula, A is an electron-withdrawing group, and R 1 to R 8 are the same or different and each is a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group or a fluoroalkyl group. ], The structural unit (A) represented by the following general formula (b):

【0008】[0008]

【化6】 [式中、Aは前記のとおりであり、Bは電子供与性の原
子または2価の基であり、R9〜R15は、同一または異
なり、水素原子、フッ素原子、アルキル基またはフルオ
ロアルキル基であり、Zはアリール基であり、mは1ま
たは2である。]で表される構造単位(B)、および下
記一般式(c):
[Chemical 6] [In the formula, A is as described above, B is an electron-donating atom or a divalent group, and R 9 to R 15 are the same or different and each is a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group or a fluoroalkyl group. Where Z is an aryl group and m is 1 or 2. ] The structural unit (B) represented by this, and the following general formula (c):

【0009】[0009]

【化7】 [式中、A、BおよびR1〜R8は前記のとおりであり、
nは2以上の整数である。]で表される構造単位(C)
を有するポリアリーレン系共重合体を提供する。本発明
は、第二に、上記のポリアリーレン系共重合体のスルホ
ン化ポリマーを提供する。さらに、本発明は、第三に、
上記スルホン化ポリマーからなるプロトン伝導膜を提供
する。
[Chemical 7] [Wherein A, B and R 1 to R 8 are as described above,
n is an integer of 2 or more. ] Structural unit (C) represented by
There is provided a polyarylene-based copolymer having: The present invention secondly provides a sulfonated polymer of the above polyarylene-based copolymer. Further, the present invention is, thirdly,
Provided is a proton conductive membrane made of the above sulfonated polymer.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する構
造単位(A)を構成するモノマーと構造単位(B)を構
成するモノマーとを共重合させて得られた共重合体のス
ルホン化ポリマーであっても、プロトン伝導膜を得るこ
とができ、前記スルホン化ポリマーに導入されるスルホ
ン酸基の量の制御は可能であるが、得られる膜は脆性的
でありハンドリングに問題があった。本発明では、構造
単位(A)および構造単位(B)とともに構造単位
(C)を組み合わせることにより、過剰なスルホン化を
抑制するとともに、構造単位(C)が屈曲性のある比較
的長い分子構造であるので、靭性に優れるとともに、耐
熱水性、耐熱性、耐酸化性等も良好なスルホン化ポリマ
ーを得ることができたものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The sulfonation of a copolymer obtained by copolymerizing a monomer constituting a structural unit (A) and a monomer constituting a structural unit (B), which will be described in detail below. Even if it is a polymer, a proton conductive membrane can be obtained, and the amount of sulfonic acid groups introduced into the sulfonated polymer can be controlled, but the obtained membrane is brittle and has a problem in handling. . In the present invention, the structural unit (C) is combined with the structural unit (A) and the structural unit (B) to suppress excessive sulfonation, and the structural unit (C) has a relatively long molecular structure having flexibility. Therefore, it is possible to obtain a sulfonated polymer which is excellent in toughness, hot water resistance, heat resistance, and oxidation resistance.

【0011】[構造単位(A)を構成するモノマー]上
記一般式(a)で表される単位は、下記一般式(a−
m)で表されるモノマー(以下、「モノマー(A)」と
いう)から導かれる。 [モノマー(A)]
[Monomer Constituting Structural Unit (A)] The unit represented by the general formula (a) is represented by the following general formula (a-
It is derived from the monomer represented by m) (hereinafter referred to as “monomer (A)”). [Monomer (A)]

【0012】[0012]

【化8】 [式中、Xは独立に塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子ま
たは−OSO2Y(ここで、Yはアルキル基、ハロゲン化
アルキル基またはアリール基を示す)であり、Aおよび
1〜R8は前記のとおりである。] 上記一般式(a−m)中、電子吸引性基(A)として
は、−CO−、−CONH−、−(CF2)p−(ここで、
pは1〜10の整数である)、−C(CF3)2 −、−C
OO−、−SO−、−SO2−などが挙げられる。同じ
く、上記アルキル基としては、メチル基、エチル基など
が、フルオロ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ル基などが挙げられる。おなじ
く、−OSO2Y中のYとしては、アルキル基としてメ
チル基、エチル基などが、ハロゲン化アルキル基として
トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基など
が、アリール基としてフェニル基、p-トリル基などが
挙げられる。
[Chemical 8] [Wherein, X is independently a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom or —OSO 2 Y (wherein Y represents an alkyl group, a halogenated alkyl group or an aryl group), A and R 1 to R 8 Is as described above. ] In the formula (a-m), as the electron withdrawing group (A), -CO -, - CONH -, - (CF 2) p- ( wherein,
p is an integer of 1 to 10), - C (CF 3) 2 -, - C
OO -, - SO -, - SO 2 - , and the like. Similarly, examples of the alkyl group include a methyl group and an ethyl group, and examples of the fluoroalkyl group include a trifluoromethyl group and a pentafluoroethyl group. Onajiku, Y in -OSO 2 Y, a methyl group as the alkyl group, such as an ethyl group, a trifluoromethyl group as a halogenated alkyl group, such as pentafluoroethyl group, a phenyl group as the aryl group, p- tolyl group And so on.

【0013】モノマー(A)としては、例えば、次のも
のを挙げることができる。 (A-1) 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、3,3'-ジクロロベンゾフェノン、4,4'-ジ
ブロモベンゾフェノン、2,4'-ジブロモベンゾフェノ
ン、3,3'-ジブロモベンゾフェノン、4,4'-ジヨードベン
ゾフェノン、2,4'-ジヨードベンゾフェノン、3,3'-ジヨ
ードベンゾフェノン、ビス(4-トリフルオロメチルスル
フォニロキシフェニル)ケトン、ビス(3-トリフルオロメ
チルスルフォニロキシフェニル)ケトン (A-2) 4,4'-ジクロロベンズアニリド、3,3'-ジクロロベ
ンズアニリド、3,4'-ジクロロベンズアニリド、4,4'-ジ
ブロモベンズアニリド、3,3'-ジブロモベンズアニリ
ド、3,4'-ジブロモベンズアニリド、4,4'-ジヨードベン
ズアニリド、3,3'-ジヨードベンズアニリド、3,4'-ジヨ
ードベンズアニリド
Examples of the monomer (A) include the followings. (A-1) 4,4'-dichlorobenzophenone, 2,4'-dichlorobenzophenone, 3,3'-dichlorobenzophenone, 4,4'-dibromobenzophenone, 2,4'-dibromobenzophenone, 3,3'- Dibromobenzophenone, 4,4'-diiodobenzophenone, 2,4'-diiodobenzophenone, 3,3'-diiodobenzophenone, bis (4-trifluoromethylsulfonyloxyphenyl) ketone, bis (3-trifluoro Methylsulfonyloxyphenyl) ketone (A-2) 4,4'-dichlorobenzanilide, 3,3'-dichlorobenzanilide, 3,4'-dichlorobenzanilide, 4,4'-dibromobenzanilide, 3,4'-dichlorobenzanilide 3'-dibromobenzanilide, 3,4'-dibromobenzanilide, 4,4'-diiodobenzanilide, 3,3'-diiodobenzanilide, 3,4'-diiodobenzanilide

【0014】(A-3) ビス(クロロフェニル)ジフルオロメ
タン、ビス(クロロフェニル)テトラフルオロエタン、ビ
ス(クロロフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(ク
ロロフェニル)オクタフルオロブタン、ビス(クロロフェ
ニル)デカフルオロペンタン、ビス(クロロフェニル)ド
デカフルオロヘキサン、ビス(クロロフェニル)テトラデ
カフルオロヘプタン、ビス(クロロフェニル)ヘキサデカ
フルオロオクタン、ビス(クロロフェニル)オクタデカフ
ルオロノナン、ビス(クロロフェニル)エイコサフルオロ
デカン、ビス(ブロモフェニル)ジフルオロメタン、ビス
(ブロモフェニル)テトラフルオロエタン、ビス(ブロモ
フェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(ブロモフェニ
ル)オクタフルオロブタン、ビス(ブロモフェニル)デカ
フルオロペンタン、ビス(ブロモフェニル)ドデカフルオ
ロヘキサン、ビス(ブロモフェニル)テトラデカフルオロ
ヘプタン、ビス(ブロモフェニル)ヘキサデカフルオロオ
クタン、ビス(ブロモフェニル)オクタデカフルオロノナ
ン、ビス(ブロモフェニル)エイコサフルオロデカン、ビ
ス(ヨードフェニル)ジフルオロメタン、ビス(ヨードフ
ェニル)テトラフルオロエタン、ビス(ヨードフェニル)
ヘキサフルオロプロパン、ビス(ヨードフェニル)オクタ
フルオロブタン、ビス(ヨードフェニル)デカフルオロペ
ンタン、ビス(ヨードフェニル)ドデカフルオロヘキサ
ン、ビス(ヨードフェニル)テトラデカフルオロヘプタ
ン、ビス(ヨードフェニル)ヘキサデカフルオロオクタ
ン、ビス(ヨードフェニル)オクタデカフルオロノナン、
ビス(ヨードフェニル)エイコサフルオロデカン
(A-3) Bis (chlorophenyl) difluoromethane, bis (chlorophenyl) tetrafluoroethane, bis (chlorophenyl) hexafluoropropane, bis (chlorophenyl) octafluorobutane, bis (chlorophenyl) decafluoropentane, bis (chlorophenyl) ) Dodecafluorohexane, bis (chlorophenyl) tetradecafluoroheptane, bis (chlorophenyl) hexadecafluorooctane, bis (chlorophenyl) octadecafluorononane, bis (chlorophenyl) eicosafluorodecane, bis (bromophenyl) difluoromethane, bis
(Bromophenyl) tetrafluoroethane, bis (bromophenyl) hexafluoropropane, bis (bromophenyl) octafluorobutane, bis (bromophenyl) decafluoropentane, bis (bromophenyl) dodecafluorohexane, bis (bromophenyl) tetra Decafluoroheptane, bis (bromophenyl) hexadecafluorooctane, bis (bromophenyl) octadecafluorononane, bis (bromophenyl) eicosafluorodecane, bis (iodophenyl) difluoromethane, bis (iodophenyl) tetrafluoroethane , Bis (iodophenyl)
Hexafluoropropane, bis (iodophenyl) octafluorobutane, bis (iodophenyl) decafluoropentane, bis (iodophenyl) dodecafluorohexane, bis (iodophenyl) tetradecafluoroheptane, bis (iodophenyl) hexadecafluorooctane , Bis (iodophenyl) octadecafluorononane,
Bis (iodophenyl) eicosafluorodecane

【0015】(A-4) 2,2-ビス(4-クロロフェニル)ヘキサ
フルオロプロパン、2,2-ビス(3-クロロフェニル)ヘキサ
フルオロプロパン、2,2-ビス(4-ブロモフェニル)ヘキサ
フルオロプロパン、2,2-ビス(3-ブロモフェニル)ヘキサ
フルオロプロパン、2,2-ビス(4-ヨードフェニル)ヘキサ
フルオロプロパン、2,2-ビス(3-ヨードフェニル)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)ヘキサフルオロプロパン、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
フルオロプロパン (A-5) 4-クロロ安息香酸-4-クロロフェニル、4-クロロ
安息香酸-3-クロロフェニル、3-クロロ安息香酸-3-クロ
ロフェニル、3-クロロ安息香酸-4-クロロフェニル、4-
ブロモ安息香酸-4-ブロモフェニル、4-ブロモ安息香酸-
3-ブロモフェニル、3-ブロモ安息香酸-3-ブロモフェニ
ル、3-ブロモ安息香酸-4-ブロモフェニル (A-6) ビス(4-クロロフェニル)スルホキシド、ビス(3-
クロロフェニル)スルホキシド、ビス(4-ブロモフェニ
ル)スルホキシド、ビス(3-ブロモフェニル)スルホキシ
ド、ビス(4-ヨードフェニル)スルホキシド、ビス(3-ヨ
ードフェニル)スルホキシド、ビス(4-トリフルオロメチ
ルスルフォニロキシフェニル)スルホキシド、ビス(3-ト
リフルオロメチルスルフォニロキシフェニル)スルホキ
シド (A-7) ビス(4-クロロフェニル)スルホン、ビス(3-クロ
ロフェニル)スルホン、ビス(4-ブロモフェニル)スルホ
ン、ビス(3-ブロモフェニル)スルホン、ビス(4-ヨード
フェニル)スルホン、ビス(3-ヨードフェニル)スルホ
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)スルホン、ビス(3-トリフルオロメチルスルフォニ
ロキシフェニル)スルホン
(A-4) 2,2-bis (4-chlorophenyl) hexafluoropropane, 2,2-bis (3-chlorophenyl) hexafluoropropane, 2,2-bis (4-bromophenyl) hexafluoropropane 2,2-bis (3-bromophenyl) hexafluoropropane, 2,2-bis (4-iodophenyl) hexafluoropropane, 2,2-bis (3-iodophenyl) hexafluoropropane, bis (4- Trifluoromethylsulfonyloxyphenyl) hexafluoropropane, bis (3-
(Trifluoromethylsulfonyloxyphenyl) hexafluoropropane (A-5) 4-chlorophenyl 4-chlorobenzoate, 3-chlorophenyl 4-chlorobenzoate, 3-chlorophenyl 3-chlorobenzoate, 3-chlorobenzoic acid Acid-4-chlorophenyl, 4-
Bromobenzoic acid-4-bromophenyl, 4-bromobenzoic acid-
3-Bromophenyl, 3-Bromophenyl 3-bromobenzoate, 4-Bromophenyl 3-bromobenzoate (A-6) Bis (4-chlorophenyl) sulfoxide, Bis (3-
Chlorophenyl) sulfoxide, bis (4-bromophenyl) sulfoxide, bis (3-bromophenyl) sulfoxide, bis (4-iodophenyl) sulfoxide, bis (3-iodophenyl) sulfoxide, bis (4-trifluoromethylsulfonyloxy) (Phenyl) sulfoxide, bis (3-trifluoromethylsulfonyloxyphenyl) sulfoxide (A-7) bis (4-chlorophenyl) sulfone, bis (3-chlorophenyl) sulfone, bis (4-bromophenyl) sulfone, bis (3 -Bromophenyl) sulfone, bis (4-iodophenyl) sulfone, bis (3-iodophenyl) sulfone, bis (4-trifluoromethylsulfonyloxyphenyl) sulfone, bis (3-trifluoromethylsulfonyloxyphenyl) Sulfone

【0016】[構造単位(B)を構成するモノマー]上
記一般式(b)で表される単位は、下記一般式(b−
m)で表されるモノマー(以下、「モノマー(B)」と
いう)から導かれる。 [モノマー(B)]
[Monomer Constituting Structural Unit (B)] The unit represented by the general formula (b) is represented by the following general formula (b-
It is derived from the monomer represented by m) (hereinafter referred to as “monomer (B)”). [Monomer (B)]

【0017】[0017]

【化9】 (式中、X、A、B、R9〜R15、Zおよびmは前記の
とおりである。) 上記一般式(b−m)中の電子供与性の原子または2価
の基(B)としては、−O−、−S−、−CH=CH
−、−C≡C−、
[Chemical 9] (In the formula, X, A, B, R 9 to R 15 , Z and m are as described above.) The electron-donating atom or the divalent group (B) in the general formula (b-m). As, -O-, -S-, -CH = CH
-, -C≡C-,

【0018】[0018]

【化10】 [Chemical 10]

【0019】[0019]

【化11】 などが挙げられる。[Chemical 11] And so on.

【0020】上記Zに係るアリール基としては、例え
ば、フェニル基、ナフチル基、式:
Examples of the aryl group related to Z are, for example, phenyl group, naphthyl group and formula:

【0021】[0021]

【化12】 (式中、R25〜R33は、同一または異なり、水素原子、
フッ素原子、アルキル基またはフルオロアルキル基であ
る。)で表されるビフェニリル基が挙げられる。モノマ
ー(B)としては、例えば、以下の式で表される化合物
が挙げられる。
[Chemical 12] (In the formula, R 25 to R 33 are the same or different and are a hydrogen atom,
It is a fluorine atom, an alkyl group or a fluoroalkyl group. ) And a biphenylyl group represented by. Examples of the monomer (B) include compounds represented by the following formulas.

【0022】[0022]

【化13】 [式中、XおよびZは前記のとおりである。] さらに具体的には、モノマー(B)の例としては、2,4-
ジクロロ-4'-フェノキシベンゾフェノン、4'-フェノキ
シフェニル2,5-ジクロロベンゾエート、4'-フェノキシ
フェニル2,4-ジクロロベンゾエート、また、下記式で表
されるものが挙げられる。
[Chemical 13] [Wherein, X and Z are as described above. ] More specifically, examples of the monomer (B) include 2,4-
Examples thereof include dichloro-4′-phenoxybenzophenone, 4′-phenoxyphenyl 2,5-dichlorobenzoate, 4′-phenoxyphenyl 2,4-dichlorobenzoate, and those represented by the following formula.

【0023】[0023]

【化14】 [Chemical 14]

【0024】[0024]

【化15】 [Chemical 15]

【0025】[0025]

【化16】 [Chemical 16]

【0026】[0026]

【化17】 モノマー(B)は、例えば、2,5-ジクロロ-4'-[(4-フェ
ノキシ)フェノキシ]ベンゾフェノンを例にとると、2,5-
ジクロロ-4'-フルオロベンゾフェノンとp-フェノキシ
フェノールとを出発反応原料とし、これに炭酸カリウム
を加えて反応性の高いフェノキシドに変え、また反応溶
媒として、ジメチルアセトアミド、トルエン、N-メチ
ルピロリドン、ジメチルスルホキシドなどの非プロトン
系双極子極性溶媒などを用い、反応温度80〜200 ℃で1
〜30時間反応させることにより、合成することができ
る。
[Chemical 17] The monomer (B) is 2,5-dichloro-4 ′-[(4-phenoxy) phenoxy] benzophenone, for example, 2,5-dichloro-4 ′-[(4-phenoxy) phenoxy] benzophenone.
Dichloro-4'-fluorobenzophenone and p-phenoxyphenol were used as starting reaction materials, and potassium carbonate was added to the starting reaction materials to convert them into highly reactive phenoxides. Also, dimethylacetamide, toluene, N-methylpyrrolidone, dimethyl were used as reaction solvents. Use an aprotic dipolar polar solvent such as sulfoxide at a reaction temperature of 80-200 ° C for 1
It can be synthesized by reacting for about 30 hours.

【0027】[構造単位(C)を構成するモノマー]上
記一般式(c)で表される単位は、下記一般式(c−
m)で表されるモノマー(以下、「モノマー(C)」と
いう。また、「オリゴマー(C)」ないし「ポリマー
(C)」ということがある)から導かれる。
[Monomer Constituting Structural Unit (C)] The unit represented by the above general formula (c) is represented by the following general formula (c-
It is derived from the monomer represented by m) (hereinafter referred to as “monomer (C)”, and may also be referred to as “oligomer (C)” or “polymer (C)”).

【0028】[0028]

【化18】 [式中、X、A、B、R1〜R8は前記のとおりであり、
nは2以上、好ましくは2〜100、特に好ましくは2〜8
0の整数である。] 本発明のモノマー(C)としては、例えば、2,2-ビス[4
-{4-(4-クロロベンゾイル)フェノキシ}フェニル]-1,1,
1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン、ビス[4-{4-(4-クロ
ロベンゾイル)フェノキシ}フェニル]スルホン、および
下記の化学式で示される化合物が挙げられる。
[Chemical 18] [Wherein, X, A, B, R 1 to R 8 are as described above,
n is 2 or more, preferably 2 to 100, particularly preferably 2 to 8
It is an integer of 0. ] Examples of the monomer (C) of the present invention include 2,2-bis [4
-{4- (4-chlorobenzoyl) phenoxy} phenyl] -1,1,
Examples include 1,3,3,3-hexafluoropropane, bis [4- {4- (4-chlorobenzoyl) phenoxy} phenyl] sulfone, and compounds represented by the following chemical formula.

【0029】[0029]

【化19】 (上記式中、Xは前記のとおりである。)[Chemical 19] (In the above formula, X is as described above.)

【0030】モノマー(C)(ないし、オリゴマー
(C)若しくはポリマー(C))は、例えば、次のよう
な反応により、合成することができる。まず電子吸引性
基で連結されたビスフェノールを対応するビスフェノー
ルのアルカリ金属塩とするために、N-メチル-2-ピロリ
ドン、N,N-ジメチルアセトアミド、スルホラン、ジフ
ェニルスルホン、ジメチルスルホキサイドのような誘電
率の高い極性溶媒中でリチウム、ナトリウム、カリウム
などのアルカリ金属、水素化アルカリ金属、水酸化アル
カリ金属、アルカリ金属炭酸塩などを加える。
The monomer (C) (or oligomer (C) or polymer (C)) can be synthesized, for example, by the following reaction. First, in order to convert the bisphenol linked with an electron-withdrawing group into the corresponding bisphenol alkali metal salt, such as N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, sulfolane, diphenyl sulfone, and dimethyl sulfoxide. In a polar solvent having a high dielectric constant, an alkali metal such as lithium, sodium or potassium, an alkali metal hydride, an alkali metal hydroxide or an alkali metal carbonate is added.

【0031】通常、アルカリ金属はフェノールの水酸基
に対し、過剰気味で反応させ、通常、1.1ないしは2倍
当量を使用する。好ましくは、1.2〜1.5倍当量の使用で
ある。この際、ベンゼン、トルエン、キシレン、ヘキサ
ン、シクロヘキサン、オクタン、クロロベンゼン、ジオ
キサン、テトラヒドロフラン、アニソール、フェネトー
ルなどの水と共沸する溶媒を共存させて、電子吸引性基
で活性化された塩素原子で置換された芳香族ジクロライ
ド化合物、例えば、4,4'-ジクロロベンゾフェノン、ビ
ス(4-クロロフェニル)スルホン、ビス(3-ニトロ-4-クロ
ロフェニル)スルホン、2,6-ジクロロベンゾニトリル、
1,3-ビス(4-クロロベンゾイル)ベンゼンをビスフェノー
ルに対して過剰モル反応させる。モル比によって得られ
るオリゴマーないしポリマーの分子量を制御できる。
Usually, the alkali metal is reacted with the hydroxyl group of phenol with a slight excess, and usually 1.1 to 2 equivalents are used. Preference is given to using 1.2 to 1.5 times equivalent amount. At this time, a solvent that is azeotropic with water such as benzene, toluene, xylene, hexane, cyclohexane, octane, chlorobenzene, dioxane, tetrahydrofuran, anisole, and phenetole is allowed to coexist, and the chlorine atom activated by the electron-withdrawing group is substituted. Aromatic dichloride compound, for example, 4,4'-dichlorobenzophenone, bis (4-chlorophenyl) sulfone, bis (3-nitro-4-chlorophenyl) sulfone, 2,6-dichlorobenzonitrile,
Excess molar reaction of 1,3-bis (4-chlorobenzoyl) benzene with bisphenol. The molecular weight of the obtained oligomer or polymer can be controlled by the molar ratio.

【0032】反応性から、ジフルオロ体を使用すれば、
より温和な条件で重縮合反応を進めることができる。こ
の場合は、ビスフェノール過剰系で第1段階のフェノー
ル末端オリゴマーの重縮合を行い、次いでフルオロクロ
ロ体を反応させて目的の電子吸引性基で活性化された末
端ジクロライドオリゴマーないしポリマーが得られる。
用いられるジフルオロ化合物としては、4,4'-ジフルオ
ロベンゼン、ビス(4-フルオロフェニル)スルホン、2,6-
ジフルオロベンゾニトリル、ヘキサフルオロベンゼン、
デカフルオロビフェニル、2,5-ジフルオロベンゾフェノ
ンなどを挙げることができる。また、フルオロクロロ体
として、4,4'-クロロフルオロベンゾフェノン、4-フル
オロフェニル-4'-クロロフェニルスルホンなどを挙げる
ことができる。芳香族求核置換反応の前に予め、ビスフ
ェノールのアルカリ金属塩としていてもよい。反応温度
は60℃から300℃で、好ましくは80℃〜250℃の範囲であ
る。反応時間は15分から100時間、好ましくは1時間か
ら50時間の範囲である。最も好ましい重縮合方法の一つ
を示すとすれば、その概要は次式(I)で表すことがで
きる。
Due to the reactivity, if the difluoro compound is used,
The polycondensation reaction can proceed under milder conditions. In this case, the polycondensation of the phenol-terminated oligomer in the first stage is carried out in an excess system of bisphenol, and then the fluorochloro compound is reacted to obtain the desired terminal dichloride oligomer or polymer activated with an electron-withdrawing group.
Examples of the difluoro compound used include 4,4′-difluorobenzene, bis (4-fluorophenyl) sulfone, and 2,6-
Difluorobenzonitrile, hexafluorobenzene,
Examples thereof include decafluorobiphenyl and 2,5-difluorobenzophenone. Further, examples of fluorochloro compounds include 4,4′-chlorofluorobenzophenone and 4-fluorophenyl-4′-chlorophenyl sulfone. Before the aromatic nucleophilic substitution reaction, an alkali metal salt of bisphenol may be used in advance. The reaction temperature is 60 ° C to 300 ° C, preferably 80 ° C to 250 ° C. The reaction time is in the range of 15 minutes to 100 hours, preferably 1 hour to 50 hours. If one of the most preferable polycondensation methods is shown, the outline thereof can be represented by the following formula (I).

【0033】[0033]

【化20】 …(I) [式中、Aは前記のとおりである。n'およびm'はモル
数を表すが、m'>n'である。aは2以上の整数であ
る。] このようにして得られるオリゴマーないしポリマーは、
IR、NMR、元素分析などにより、その構造を確認す
ることができる。具体的な分子末端に芳香族クロライド
を有したオリゴマー(C)、またはポリマー(C)の構
造として以下のものを挙げることができる。
[Chemical 20] ... (I) [In formula, A is as above-mentioned. n'and m'represent the number of moles, and m '>n'. a is an integer of 2 or more. ] The oligomer or polymer thus obtained is
Its structure can be confirmed by IR, NMR, elemental analysis and the like. Specific examples of the structure of the oligomer (C) or the polymer (C) having an aromatic chloride at the molecular end include the following.

【0034】[0034]

【化21】 [Chemical 21]

【化22】 [Chemical formula 22]

【0035】[0035]

【化23】 (上記の式中、nは3以上の整数である。)[Chemical formula 23] (In the above formula, n is an integer of 3 or more.)

【0036】[量比関係]構造単位(A)/構造単位
(B)/構造単位(C)の含有割合は、2.5〜77.5/95
〜20/2.5〜77.5(モル%)であり、好ましくは、3〜7
5/94〜30/3〜75(モル%)、より好ましくは、5〜7
0/90〜35/5〜70(モル%)である。この構造単位
(A)/構造単位(B)/構造単位(C)の含有割合
は、対応するモノマー(A)、モノマー(B)ならびに
モノマー(C)(ないし、オリゴマー(C)若しくはポ
リマー(C))の仕込モル比を設定することにより、適
宜、調整することができる。
[Quantity Ratio Relationship] The content ratio of the structural unit (A) / structural unit (B) / structural unit (C) is 2.5 to 77.5 / 95.
To 20 / 2.5 to 77.5 (mol%), preferably 3 to 7
5/94 to 30/3 to 75 (mol%), more preferably 5 to 7
It is 0/90 to 35/5 to 70 (mol%). The content ratio of this structural unit (A) / structural unit (B) / structural unit (C) is such that the corresponding monomer (A), monomer (B) and monomer (C) (or oligomer (C) or polymer (C) )) Can be appropriately adjusted by setting the charged molar ratio.

【0037】[ポリアリーレン系共重合体の合成]上記
ポリアリーレン系共重合体は、モノマー(A)、モノマ
ー(B)およびモノマー(C)(ないし、オリゴマー
(C)若しくはポリマー(C))をカップリング重合す
ることにより得ることができる。その重合方法を、次に
説明する。重合反応に使用される触媒は、遷移金属化合
物を含む触媒系であり、この触媒系としては、(1) 遷移
金属塩および配位子となる化合物(以下、配位子成分と
いう)、または配位子が配位された遷移金属錯体(銅塩
を含む)、ならびに(2) 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。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
物などが挙げられる。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。また、配位子成分と
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)プロパンなどが挙げられるが、トリフェニルホス
フィン、2,2'-ビピリジンが好ましい。上記配位子成分
である化合物は、1種単独で、あるいは2種以上を併用
することができる。
[Synthesis of Polyarylene Copolymer] The above polyarylene copolymer comprises a monomer (A), a monomer (B) and a monomer (C) (or an oligomer (C) or a polymer (C)). It can be obtained by coupling polymerization. The polymerization method will be described below. The catalyst used in the polymerization reaction is a catalyst system containing a transition metal compound, and the catalyst system includes (1) a transition metal salt and a compound to be a ligand (hereinafter referred to as a ligand component), or a ligand. A transition metal complex (including a copper salt) in which a ligand is coordinated, and (2) a reducing agent are essential components, and a “salt” may be added to increase the polymerization rate. Here, as the transition metal salt, nickel compounds such as nickel chloride, nickel bromide, nickel iodide and nickel acetylacetonate, palladium compounds such as palladium chloride, palladium bromide and palladium iodide, iron chloride, iron bromide Iron compounds such as iron iodide, cobalt compounds such as cobalt chloride, cobalt bromide, and cobalt iodide. Of these, nickel chloride and nickel bromide are particularly preferable. Further, as the ligand component, triphenylphosphine, 2,2'-bipyridine,
Examples thereof include 1,5-cyclooctadiene and 1,3-bis (diphenylphosphino) propane, but triphenylphosphine and 2,2′-bipyridine are preferable. The compound that is the ligand component may be used alone or in combination of two or more.

【0038】さらに、あらかじめ配位子が配位された遷
移金属錯体としては、例えば、塩化ニッケルビス(トリ
フェニルホスフィン)、臭化ニッケルビス(トリフェニル
ホスフィン)、ヨウ化ニッケルビス(トリフェニルホスフ
ィン)、硝酸ニッケルビス(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
どが挙げられるが、塩化ニッケルビス(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。
Further, examples of the transition metal complex having a ligand coordinated in advance include nickel chloride bis (triphenylphosphine), nickel bromide bis (triphenylphosphine), nickel iodide bis (triphenylphosphine). , Nickel nitrate bis (triphenylphosphine),
Nickel chloride (2,2'-bipyridine), nickel bromide (2,2-bipyridine), nickel iodide (2,2'-bipyridine), nickel nitrate (2,2'-bipyridine), bis (1,5 -Cyclooctadiene) nickel, tetrakis (triphenylphosphine) nickel, tetrakis (triphenylphosphite) nickel, tetrakis (triphenylphosphine) palladium and the like, nickel chloride bis (triphenylphosphine), nickel chloride (2 , 2'-Bipyridine) is preferred.

【0039】上記触媒系に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、マグネシウム、マンガンが好
ましい。これらの還元剤は、有機酸などの酸に接触させ
ることにより、より活性化して用いることができる。ま
た、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が挙げられるが、
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。
Examples of the reducing agent that can be used in the catalyst system include iron, zinc, manganese, aluminum, magnesium, sodium and calcium, with zinc, magnesium and manganese being preferred. These reducing agents can be further activated and used by bringing them into contact with an acid such as an organic acid. Further, as the "salt" which can be used in the catalyst system, sodium compounds such as sodium fluoride, sodium chloride, sodium bromide, sodium iodide and sodium sulfate, potassium fluoride, potassium chloride, potassium bromide, iodide Potassium compounds such as potassium iodide and potassium sulfate, tetraethylammonium fluoride, tetraethylammonium chloride, tetraethylammonium bromide, tetraethylammonium iodide, ammonium compounds such as tetraethylammonium sulfate, and the like,
Sodium bromide, sodium iodide, potassium bromide, tetraethylammonium bromide and tetraethylammonium iodide are preferred.

【0040】触媒系における各成分の使用割合は、遷移
金属塩または遷移金属錯体が、上記モノマーないしオリ
ゴマー等の総計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
は、重合反応が十分に進行せず、一方、10モルを超える
と、分子量が低下するという問題がある。触媒系におい
て、遷移金属塩および配位子成分を用いる場合、この配
位子成分の使用割合は、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、触媒活性が不十分となり、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。
The proportion of each component used in the catalyst system is usually 0.0001 to 10 mol, based on 1 mol of the total amount of the above-mentioned monomers or oligomers of the transition metal salt or transition metal complex,
It is preferably 0.01 to 0.5 mol. If it is less than 0.0001 mol, the polymerization reaction will not proceed sufficiently, while if it is more than 10 mol, the molecular weight will decrease. When a transition metal salt and a ligand component are used in the catalyst system, the ratio of the ligand component used is usually 0.1 to 100 mol, preferably 1 to 10 mol, based on 1 mol of the transition metal salt. 0.1
If it is less than 100 mol, the catalytic activity will be insufficient, while if it exceeds 100 mol, the molecular weight will be lowered.

【0041】また、触媒系における還元剤の使用割合
は、上記モノマーないしオリゴマー等の総計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、重合が十分進行せず、一方、100
モルを超えると、得られる重合体の精製が困難になると
いう問題がある。さらに、触媒系に「塩」を使用する場
合、その使用割合は、上記モノマーないしオリゴマー等
の総計1モルに対し、通常、0.001〜100モル、好ましく
は0.01〜1モルである。0.001モル未満では、重合速度
を上げる効果が不十分であり、一方、100モルを超える
と、得られる重合体の精製が困難となるという問題があ
る。
The ratio of the reducing agent used in the catalyst system is usually 0.1 to 100 mol, preferably 1 to 10 mol, based on 1 mol of the total amount of the monomers and oligomers. If less than 0.1 mol, the polymerization does not proceed sufficiently, while 100
If it exceeds the molar amount, there is a problem in that purification of the obtained polymer becomes difficult. Further, when a "salt" is used in the catalyst system, the usage ratio thereof is usually 0.001 to 100 mol, preferably 0.01 to 1 mol, based on 1 mol of the total of the above-mentioned monomers or oligomers. If it is less than 0.001 mol, the effect of increasing the polymerization rate is insufficient, while if it exceeds 100 mol, there is a problem that purification of the resulting polymer becomes difficult.

【0042】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、N-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が挙
げられ、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、N-メチル-2-ピロ
リドンが好ましい。これらの重合溶媒は、十分に乾燥し
てから用いることが好ましい。重合溶媒中における上記
モノマーないしオリゴマー等の濃度は、通常、1〜90重
量%、好ましくは5〜40重量%である。また、上記ポリ
アリーレン系共重合体を重合により得る際の重合温度
は、通常、0〜200℃、好ましくは50〜120℃である。ま
た、重合時間は、通常、0.5〜100時間、好ましくは1〜
40時間である。本発明の共重合体の構造は、例えば、
赤外線吸収スペクトルによって、1,230〜1,250cm-1
C−O−C吸収、1,640〜1,660cm-1のC=O吸収など
により確認でき、また、核磁気共鳴スペクトル(1H−
NMR)により、6.8〜8.0ppmの芳香族プロトンのピ
ークから、その構造を確認することができる。
The polymerization solvent which can be used in the present invention is, for example, tetrahydrofuran, cyclohexanone, dimethylsulfoxide, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone or γ-butyrolactone. , Γ-butyrolactam and the like, and tetrahydrofuran, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide and N-methyl-2-pyrrolidone are preferable. It is preferable to use these polymerization solvents after drying them sufficiently. The concentration of the above-mentioned monomer or oligomer in the polymerization solvent is usually 1 to 90% by weight, preferably 5 to 40% by weight. The polymerization temperature at the time of obtaining the polyarylene copolymer by polymerization is usually 0 to 200 ° C, preferably 50 to 120 ° C. The polymerization time is usually 0.5 to 100 hours, preferably 1 to
40 hours. The structure of the copolymer of the present invention is, for example,
The infrared absorption spectrum, C-O-C absorption of 1,230~1,250Cm -1, confirmed by like C = O absorption of 1,640~1,660Cm -1, also nuclear magnetic resonance spectra (1 H-
By NMR), the structure can be confirmed from the peak of the aromatic proton at 6.8 to 8.0 ppm.

【0043】[スルホン化ポリマーの合成]次に、本発
明の伝導膜に用いられる、スルホン酸基を有する共重合
体は、スルホン酸基を有しない上記共重合体に、スルホ
ン化剤を用い、常法によりスルホン酸基導入することに
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、上記スルホン酸基を有しない共重合体
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〔Polyme
r Preprints,Japan,Vol.42,No.3,p.730(1993);Polymer
Preprints,Japan,Vol.43,No.3,p.736(1994);Polymer
Preprints,Japan,Vol.42,No.3,p.2490 〜2492(199
3)〕。すなわち、このスルホン化の反応条件としては、
上記スルホン酸基を有しない共重合体を、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、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、
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。
[Synthesis of Sulfonated Polymer] Next, the copolymer having a sulfonic acid group used in the conductive membrane of the present invention is prepared by using a sulfonating agent in the above-mentioned copolymer having no sulfonic acid group. It can be obtained by introducing a sulfonic acid group by a conventional method. As a method of introducing a sulfonic acid group, for example, a copolymer having no sulfonic acid group, using a known sulfonating agent such as sulfuric anhydride, fuming sulfuric acid, chlorosulfonic acid, sulfuric acid, sodium bisulfite, It can be sulfonated under known conditions [Polyme
r Preprints, Japan, Vol.42, No.3, p.730 (1993); Polymer
Preprints, Japan, Vol.43, No.3, p.736 (1994); Polymer
Preprints, Japan, Vol.42, No.3, p.2490〜2492 (199
3)]. That is, the reaction conditions for this sulfonation are:
The copolymer having no sulfonic acid group is reacted with the sulfonating agent in the absence of a solvent or in the presence of a solvent.
Examples of the solvent include hydrocarbon solvents such as n-hexane, ether solvents such as tetrahydrofuran and dioxane, dimethylacetamide, dimethylformamide,
In addition to aprotic polar solvents such as dimethyl sulfoxide, halogenated hydrocarbons such as tetrachloroethane, dichloroethane, chloroform and methylene chloride can be used. The reaction temperature is not particularly limited, but is usually -50 to
The temperature is 200 ° C, preferably -10 to 100 ° C. The reaction time is usually 0.5 to 1,000 hours, preferably 1 to 200 hours.

【0044】このようにして得られる、本発明のスルホ
ン酸基含有共重合体中の、スルホン酸基量は、0.5〜3
ミリク゛ラム当量/g、好ましくは0.8〜2.8 ミリク゛ラム当量/g
である。0.5 ミリク゛ラム当量/g未満では、プロトン伝導性
が上がらず、一方3ミリク゛ラム当量/gを超えると、親水性
が高まるため耐水性が不足するか、また耐久性が低下す
る。上記のスルホン酸基量は、モノマー(B)とモノマ
ー(A)およびモノマー(C)(ないし、オリゴマー
(C)若しくはポリマー(C))の合計量との割合を変
更することにより、また、モノマー(C)(ないし、オ
リゴマー(C)若しくはポリマー(C))の種類、組合
せを変更することにより、容易に調整することができ
る。
The amount of sulfonic acid groups in the sulfonic acid group-containing copolymer of the present invention thus obtained is 0.5 to 3
Milligram equivalent / g, preferably 0.8 to 2.8 milligram equivalent / g
Is. If it is less than 0.5 milliequivalent / g, the proton conductivity will not increase, while if it exceeds 3 milliequivalent / g, the hydrophilicity will increase and the water resistance will be insufficient, or the durability will decrease. The amount of the sulfonic acid group is changed by changing the ratio of the total amount of the monomer (B) to the monomer (A) and the monomer (C) (or the oligomer (C) or the polymer (C)). It can be easily adjusted by changing the type and combination of (C) (or oligomer (C) or polymer (C)).

【0045】また、このようにして得られる本発明のス
ルホン酸基含有共重合体のスルホン化前の前駆体のポリ
マーの分子量は、ポリスチレン換算重量平均分子量で、
1万〜100万、好ましくは2万〜80万である。1万未満
では、成形フィルムにクラックが発生するなど、膜性能
が不十分であり、また強度的性質にも問題がある。一
方、100万を超えると、溶解性が不十分となり、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。
なお、本発明のスルホン基含有共重合体の構造は、赤外
線吸収スペクトルによって、1,030〜1,045cm-1、1,16
0〜1,190cm-1のS=O吸収、1,130〜1,250cm-1のC
−O−C吸収、1,640〜1,660cm-1のC=O吸収などに
より確認でき、これらの組成比は、スルホン酸の中和滴
定や、元素分析により知ることができる。また、核磁気
共鳴スペクトル(1H−NMR)により、6.8〜8.0pp
mの芳香族プロトンのピークから、その構造を確認する
ことができる。
The molecular weight of the thus obtained precursor polymer of the sulfonic acid group-containing copolymer of the present invention before sulfonation is the polystyrene-reduced weight average molecular weight,
It is 10,000 to 1,000,000, preferably 20,000 to 800,000. If it is less than 10,000, the film performance is insufficient, such as cracking in the molded film, and there is a problem in strength properties. On the other hand, if it exceeds 1,000,000, there are problems such as insufficient solubility, high solution viscosity, and poor processability.
The structure of the sulfonic acid group-containing copolymer of the present invention has an infrared absorption spectrum of 1,030 to 1,045 cm -1 , 1,16.
S = O absorption at 0~1,190cm -1, C of 1,130~1,250Cm -1
It can be confirmed by —O—C absorption, C═O absorption at 1,640 to 1,660 cm −1 , and the composition ratio of these can be known by neutralization titration of sulfonic acid or elemental analysis. In addition, by nuclear magnetic resonance spectrum ( 1 H-NMR), 6.8 to 8.0 pp
Its structure can be confirmed from the peak of the aromatic proton of m.

【0046】[プロトン伝導膜]次に、本発明の伝導膜
は、上記スルホン酸基含有共重合体からなるが、上記ス
ルホン酸基含有共重合体以外に、硫酸、リン酸などの無
機酸、カルボン酸を含む有機酸、適量の水などを併用し
ても良い。本発明の伝導膜を製造するには、例えば本発
明のスルホン酸基含有共重合体を溶剤に溶解したのち、
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
ング法や、溶融成形法などが挙げられる。ここで、キャ
スティング法における溶剤としては、ジメチルアセトア
ミド、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などの非プロトン系極性溶剤
などが挙げられる。これらの溶剤にはさらにメタノール
などのアルコール系溶剤が混合されていてもよい。本発
明の伝導膜は、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。
[Proton Conducting Membrane] Next, the conducting membrane of the present invention comprises the above sulfonic acid group-containing copolymer. In addition to the above sulfonic acid group containing copolymer, inorganic acids such as sulfuric acid and phosphoric acid, An organic acid containing a carboxylic acid, an appropriate amount of water, etc. may be used in combination. To produce the conductive membrane of the present invention, for example, after dissolving the sulfonic acid group-containing copolymer of the present invention in a solvent,
A casting method for forming a film by casting, a melt molding method, and the like are included. Here, examples of the solvent in the casting method include aprotic polar solvents such as dimethylacetamide, dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone, and dimethylsulfoxide. An alcohol solvent such as methanol may be further mixed with these solvents. The conductive film of the present invention is, for example, a proton conductive material that can be used in electrolytes for primary batteries, electrolytes for secondary batteries, polymer solid electrolytes for fuel cells, display elements, various sensors, signal transmission media, solid capacitors, ion exchange membranes, etc. It can be used as a conductive film.

【0047】[0047]

【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に係る評価に
ついては、次のとおりである。 [数平均分子量、重量平均分子量]スルホン化前の前駆
体ポリマーの重量平均分子量及び数平均分子量は、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。 [スルホン酸基の量]得られたスルホン化ポリマーの水
洗水がpH4〜6になるまで洗浄して、フリーの残存し
ている酸を除去後、十分に水洗し、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、スルホン酸基の量(ミリク゛ラム当量/g)を求め
た。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to the following examples. The evaluation of various measurement items in the examples is as follows. [Number average molecular weight, weight average molecular weight] The weight average molecular weight and the number average molecular weight of the precursor polymer before sulfonation are determined by gel permeation chromatography (GPC) using tetrahydrofuran (THF) as a solvent. I asked. [Amount of sulfonic acid group] Washing water of the obtained sulfonated polymer is washed until the pH becomes 4 to 6 to remove free remaining acid, thoroughly washed with water, dried, and weighed a predetermined amount. Then, it was dissolved in a mixed solvent of THF / water, titrated with a standard solution of NaOH using phenolphthalein as an indicator, and the amount of sulfonic acid groups (millgram equivalent / g) was determined from the neutralization point.

【0048】[プロトン伝導度]交流抵抗は、5mm幅
の短冊状膜試料の表面に白金線(直径0.5mm)を押し
当て、恒温恒湿装置中に試料を保持し、白金線間の交流
インピーダンス測定から求めた。85℃、相対湿度90%の
環境下で交流10kHzにおけるインピーダンスを測定し
た。抵抗測定装置として(株)NF回路設計ブロック社製
ケミカルインピーダンス測定システムを、恒温恒湿器に
は(株)ヤマト化学社製のJW241を使用した。白金線
は5mm間隔に5本押し当てて極間距離を5〜20mmに
変化させ交流抵抗を測定した。極間距離と抵抗の勾配か
ら下記式に従って膜の比抵抗を算出し、比抵抗の逆数か
ら交流インピーダンス(プロトン伝導度[S/cm]=
1/[Ω・cm])を算出した。 比抵抗R[Ω・cm]=0.5[cm]×膜厚[cm]×抵抗極
間勾配[Ω/cm]
[Proton conductivity] AC resistance was measured by pressing a platinum wire (diameter: 0.5 mm) against the surface of a strip-shaped film sample having a width of 5 mm, holding the sample in a thermo-hygrostat, and measuring the AC impedance between the platinum wires. Obtained from measurement. The impedance at an alternating current of 10 kHz was measured under the environment of 85 ° C. and relative humidity of 90%. A chemical impedance measuring system manufactured by NF Circuit Design Block Co., Ltd. was used as a resistance measuring device, and JW241 manufactured by Yamato Chemical Co., Ltd. was used as a thermo-hygrostat. Five platinum wires were pressed at intervals of 5 mm, the distance between the electrodes was changed to 5 to 20 mm, and the AC resistance was measured. The specific resistance of the membrane is calculated from the distance between the electrodes and the gradient of the resistance according to the following formula, and the AC impedance (proton conductivity [S / cm] =
1 / [Ω · cm]) was calculated. Specific resistance R [Ω · cm] = 0.5 [cm] × film thickness [cm] × gradient between resistance electrodes [Ω / cm]

【0049】[引張強度特性]厚さ50μmに製膜したス
ルホン化ポリマーの幅3mm×長さ65mm(チャック間
距離25mm)の試験片を作成し、引張試験機を用い室温
の弾性率、破断強度、降伏強度及び伸びを測定した。 [フェントン試薬耐性]3%過酸化水素、20ppmの硫酸
第一鉄の40℃の水溶液中にフィルムサンプルを浸漬し、
24時間後の経時変化を外観、重量変化から判断した。外
観、および95%以上の重量残存率を示すものを○、外
観、重量残存率のいずれか1つでも不充分なものは×と
した。 [動的粘弾性の温度依存性]フィルムサンプルを引っ張
りモード(周波数11Hz)の動的粘弾性測定装置で、ta
nδピーク温度を測定し、ガラス転移に基づく主分散温
度とした。 [耐熱水性]95℃の熱水中にフィルムを浸漬し、浸漬後
の重量保持率が90%以上のものを○、それ以下のものを
を×とした。
[Tensile Strength Characteristic] A sulfonated polymer film having a thickness of 50 μm was formed into a test piece having a width of 3 mm and a length of 65 mm (distance between chucks: 25 mm), and the tensile modulus was used to measure the elastic modulus at room temperature and the breaking strength. The yield strength and elongation were measured. [Fenton reagent resistance] Soaking the film sample in an aqueous solution of 3% hydrogen peroxide, 20 ppm ferrous sulfate at 40 ° C,
The change with time after 24 hours was judged from the appearance and weight change. The appearance and those showing a weight residual rate of 95% or more were marked with ◯, and the cases where any one of the external appearance and the weight residual ratio was insufficient were marked with x. [Temperature dependence of dynamic viscoelasticity] Using a dynamic viscoelasticity measuring device in tension mode (frequency 11 Hz) for film samples, ta
The nδ peak temperature was measured and used as the main dispersion temperature based on the glass transition. [Heat-resistant water] A film was immersed in hot water at 95 ° C, and the weight retention after immersion was 90% or more, and ◯ was evaluated.

【0050】−合成例− [ポリマー(C)の合成]撹拌機、温度計、冷却管、De
an-Stark管、窒素導入の三方コックをとりつけた1Lの
三つ口のフラスコに、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニ
ル)-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン(ビスフェノ
ールAF) 67.3g(0.20モル)、4,4'-ジクロロベンゾ
フェノン(4,4'-DCBP) 53.6g(0.21モル)、炭酸カ
リウム 71.9g(0.52モル)、スルホラン 300mL、ト
ルエン 150mLをとり、オイルバス中、窒素雰囲気下で
加熱し撹拌下130℃で反応させた。反応により生成する
水をトルエンと共沸させ、Dean-Stark管で系外に除去し
ながら反応させると、約3時間で水の生成がほとんど認
められなくなった。その後、反応温度を徐々に190℃ま
で上げながら大部分のトルエンを除去し、190℃で10時
間反応を続けた後、4,4'-DCBP 3.35g(0.013モ
ル)を加え、さらに5時間反応した。得られた反応液を
放冷後、300 mLのトルエンで希釈し、副生した無機化
合物の沈殿物を濾過除去し、濾液を4Lのメタノール中
に投入した。沈殿した生成物を濾別、回収し乾燥後、テ
トラヒドロフラン300mLに溶解した。これをメタノー
ル4Lに再沈殿し、目的の化合物 95g(収率85%)を
得た。
-Synthesis Example- [Synthesis of Polymer (C)] Stirrer, Thermometer, Cooling Tube, De
In an 1-L three-necked flask equipped with an an-Stark tube and a three-way cock for introducing nitrogen, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane ( Bisphenol AF) 67.3g (0.20mol), 4,4'-dichlorobenzophenone (4,4'-DCBP) 53.6g (0.21mol), potassium carbonate 71.9g (0.52mol), sulfolane 300mL, toluene 150mL, oil The mixture was heated in a bath under a nitrogen atmosphere and reacted at 130 ° C. with stirring. When the water produced by the reaction was azeotropically distilled with toluene and the reaction was carried out while removing it out of the system with a Dean-Stark tube, almost no water production was observed in about 3 hours. After that, most of the toluene was removed while gradually raising the reaction temperature to 190 ° C., the reaction was continued at 190 ° C. for 10 hours, then 3.35 g (0.013 mol) of 4,4′-DCBP was added, and the reaction was continued for another 5 hours. did. The obtained reaction solution was allowed to cool, then diluted with 300 mL of toluene, the by-product precipitate of the inorganic compound was removed by filtration, and the filtrate was put into 4 L of methanol. The precipitated product was separated by filtration, collected, dried and then dissolved in 300 mL of tetrahydrofuran. This was reprecipitated in 4 L of methanol to obtain 95 g of the desired compound (yield 85%).

【0051】得られた重合体のGPC(THF溶媒)で
求めたポリスチレン換算の数平均分子量は 12,700、重
量平均分子量は 28,200であった。赤外線吸収スペクト
ルを図1に示す。また、得られた重合体はTHF、NM
P、DMAc、スルホランなどに可溶で、Tgは151
℃、熱分解温度は524℃であった。得られた重合体は次
式:
The polystyrene-equivalent number average molecular weight of the obtained polymer determined by GPC (THF solvent) was 12,700, and the weight average molecular weight was 28,200. The infrared absorption spectrum is shown in FIG. The obtained polymer is THF, NM
Soluble in P, DMAc, sulfolane, etc., Tg is 151
℃, the thermal decomposition temperature was 524 ℃. The polymer obtained has the formula:

【0052】[0052]

【化24】 で表される構造を有することが推定され、該構造と上記
の数平均分子量とから、nの平均値は24と求められた。
[Chemical formula 24] The average value of n was determined to be 24 from the structure and the number average molecular weight described above.

【0053】−実施例1− (モノマー(A):4,4’-ジクロロベンゾフェノン 15
モル%共重合体)撹拌羽根、温度計、冷却管をとりつけ
た500mL三口フラスコに、2,5-ジクロロ-4'-(4-フェノ
キシ)フェノキシベンゾフェノン 35.9g(82.4mmol)、
上記ポリマー(C)(数平均分子量12,700)33.0g(2.
60mmol)、4,4'-ジクロロベンゾフェノン 3.77g(15.0
mmol)、ビス(トリフェニルホスフィン)ニッケルジクロ
リド 1.96g(3.00mmol)、ヨウ化ナトリウム 1.95g
(130mmol)、トリフェニルホスフィン 10.5g(40.0mm
ol)、亜鉛 15.7g(240mmol)をとり、真空乾燥した。
乾燥窒素置換後、N-メチルピロリドン(NMP)162m
Lを加えて、80℃オイルバス中で撹拌し重合させた。
-Example 1- (Monomer (A): 4,4'-dichlorobenzophenone 15)
Mol% copolymer) stirring blade, thermometer, in a 500 mL three-necked flask equipped with a cooling tube, 2,5-dichloro-4 '-(4-phenoxy) phenoxybenzophenone 35.9 g (82.4 mmol),
The above polymer (C) (number average molecular weight 12,700) 33.0 g (2.
60mmol), 4,4'-dichlorobenzophenone 3.77g (15.0
mmol), bis (triphenylphosphine) nickel dichloride 1.96 g (3.00 mmol), sodium iodide 1.95 g
(130 mmol), 10.5 g of triphenylphosphine (40.0 mm
ol) and 15.7 g (240 mmol) of zinc were taken and dried under vacuum.
After replacing with dry nitrogen, N-methylpyrrolidone (NMP) 162m
L was added and the mixture was stirred in an oil bath at 80 ° C. for polymerization.

【0054】3時間後、10vol%の濃塩酸を含んだメタ
ノール5Lに重合溶液を投入し、重合体を沈殿させた。
重合体を取り出して乾燥した後、テトラヒドロフラン
(THF)800mLに溶解し、ろ材にセライトを用いろ
過した。得られた溶液をメタノール5Lに再沈殿し、目
的の重合体61g(収率93%)を得た。この重合体の数平
均分子量は54,800、重量平均分子量は133,000であっ
た。この重合体60gを濃硫酸600mLに加えて室温で24
時間撹拌した。反応溶液を蒸留水5Lに投入し、スルホ
ン化物を沈殿させた。沈殿物をミキサーによって粉砕
し、さらに蒸留水5Lによる洗浄を洗浄液が中性になる
まで繰り返した。生成物を熱風乾燥しスルホン化ポリマ
ー69gを得た。赤外吸収スペクトルを図2に示す。この
もののスルホン酸基当量は、1.8ミリク゛ラム当量/gであっ
た。
After 3 hours, the polymerization solution was poured into 5 L of methanol containing 10 vol% concentrated hydrochloric acid to precipitate the polymer.
The polymer was taken out, dried, dissolved in 800 mL of tetrahydrofuran (THF), and filtered using Celite as a filter medium. The obtained solution was reprecipitated in 5 L of methanol to obtain 61 g of the target polymer (yield 93%). The number average molecular weight of this polymer was 54,800 and the weight average molecular weight was 133,000. Add 60 g of this polymer to 600 mL of concentrated sulfuric acid and add it at room temperature for 24 hours.
Stir for hours. The reaction solution was poured into 5 L of distilled water to precipitate the sulfonated product. The precipitate was crushed with a mixer and further washed with 5 L of distilled water until the washing liquid became neutral. The product was dried with hot air to obtain 69 g of a sulfonated polymer. The infrared absorption spectrum is shown in FIG. The sulfonic acid group equivalent of this product was 1.8 milligram equivalent / g.

【0055】さらに得られたスルホン化ポリマーをNMP
/メタノール(50/50(容積比))の混合溶媒に溶解さ
せ、15wt%のポリマー溶液を調製した。ドクターブレー
ドで製膜し、100℃×30分、150℃×1時間乾燥した。得
られたフィルムを水中に4時間浸漬させ、フィルム中に
含まれる溶媒を抽出した。抽出後、表面の水を拭き取
り、25℃・50%RHの恒温高湿室で24時間風乾し、評価
用フィルムを調製した。プロトン伝導度、力学的性質:
引張強度特性(弾性率、降伏強度、引張強度)、熱水耐
性、フェントン試薬耐性)、熱的性質:動的粘弾性の温
度依存性、熱分解温度を測定した。結果を表1に示す。
Further, the obtained sulfonated polymer was treated with NMP.
/ Methanol (50/50 (volume ratio)) was dissolved in a mixed solvent to prepare a 15 wt% polymer solution. The film was formed with a doctor blade and dried at 100 ° C for 30 minutes and 150 ° C for 1 hour. The obtained film was immersed in water for 4 hours to extract the solvent contained in the film. After the extraction, the water on the surface was wiped off and air-dried for 24 hours in a constant temperature and high humidity room at 25 ° C. and 50% RH to prepare an evaluation film. Proton conductivity, mechanical properties:
Tensile strength characteristics (elastic modulus, yield strength, tensile strength), hot water resistance, Fenton reagent resistance), thermal properties: temperature dependence of dynamic viscoelasticity, thermal decomposition temperature were measured. The results are shown in Table 1.

【0056】−実施例2− (モノマー(A):4,4’-ジクロロベンゾフェノン 20
モル%共重合体)実施例1における仕込み量を、2,5-ジ
クロロ-4'-(4-フェノキシ)フェノキシベンゾフェノン3
3.8g(77.6mmol)、上記ポリマー(C)(数平均分子
量12,700)30.5g(2.40mmol)、4,4'-ジクロロベンゾ
フェノン 5.02g(20.0mmol)、N-メチルピロリドン
(NMP)154mLに変更した以外は同様の手法で重合
を行い、目的の重合体58g(収率93%)を得た。この重
合体の数平均分子量は41,000、重量平均分子量は109,00
0であった。この重合体55gを濃硫酸550mLに加えて室
温で24時間撹拌した。反応溶液を蒸留水5Lに投入し、
スルホン化物を沈殿させた。沈殿物をミキサーによって
粉砕し、さらに蒸留水5Lによる洗浄を洗浄液が中性に
なるまで繰り返した。生成物を熱風乾燥しスルホン化ポ
リマー64gを得た。このもののスルホン酸基当量は、1.
8ミリク゛ラム当量/gであった。
Example 2- (Monomer (A): 4,4'-dichlorobenzophenone 20)
Mol% copolymer) The amount charged in Example 1 was 2,5-dichloro-4 '-(4-phenoxy) phenoxybenzophenone 3
3.8 g (77.6 mmol), the above polymer (C) (number average molecular weight 12,700) 30.5 g (2.40 mmol), 4,4'-dichlorobenzophenone 5.02 g (20.0 mmol), N-methylpyrrolidone (NMP) 154 mL was changed. Polymerization was performed in the same manner except that 58 g (yield 93%) of the target polymer was obtained. This polymer has a number average molecular weight of 41,000 and a weight average molecular weight of 109,00.
It was 0. 55 g of this polymer was added to 550 mL of concentrated sulfuric acid, and the mixture was stirred at room temperature for 24 hours. Pour the reaction solution into 5 L of distilled water,
The sulfonated product was precipitated. The precipitate was crushed with a mixer and further washed with 5 L of distilled water until the washing liquid became neutral. The product was dried with hot air to obtain 64 g of a sulfonated polymer. The sulfonic acid group equivalent of this product is 1.
It was 8 milligram equivalents / g.

【0057】さらに得られたスルホン化ポリマーをNMP/
メタノール(50/50(容積比))の混合溶媒に溶解さ
せ、15wt%のポリマー溶液を調製した。ドクターブレー
ドで製膜し、100℃×30分、150℃×1時間乾燥した。得
られたフィルムを水中に4時間浸漬させ、フィルム中に
含まれる溶媒を抽出した。抽出後、表面の水を拭き取
り、25℃・50%RHの恒温高湿室で24時間風乾し、評価
用フィルムを調製した。プロトン伝導度、力学的性質:
引張強度特性(弾性率、降伏強度、引張強度,伸び)、
熱水耐性、フェントン試薬耐性、熱的性質:動的粘弾性
の温度依存性、熱分解温度を測定した。結果を表1に示
す。
Further, the obtained sulfonated polymer was treated with NMP /
It was dissolved in a mixed solvent of methanol (50/50 (volume ratio)) to prepare a 15 wt% polymer solution. The film was formed with a doctor blade and dried at 100 ° C for 30 minutes and 150 ° C for 1 hour. The obtained film was immersed in water for 4 hours to extract the solvent contained in the film. After the extraction, the water on the surface was wiped off and air-dried for 24 hours in a constant temperature and high humidity room at 25 ° C. and 50% RH to prepare an evaluation film. Proton conductivity, mechanical properties:
Tensile strength characteristics (elastic modulus, yield strength, tensile strength, elongation),
Resistance to hot water, resistance to Fenton's reagent, thermal properties: temperature dependence of dynamic viscoelasticity, thermal decomposition temperature were measured. The results are shown in Table 1.

【0058】[0058]

【表1】 [Table 1]

【0059】[0059]

【発明の効果】本発明により、主鎖中に屈曲性構造を有
するために靭性が高く、スルホン化しても過剰なスルホ
ン化が抑制されるために上記の靭性および耐熱水性が低
下しにくい重合体、該重合体をスルホン化して得られる
スルホン酸基含有共重合体、及び該スルホン酸基含有重
合体からなる靭性に優れ、耐久性、耐酸化性、耐熱性や
プロトン伝導性等に優れた諸物性のバランスがとれたプ
ロトン伝導膜を得ることができる。したがって、本発明
のプロトン伝導膜は、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。
EFFECT OF THE INVENTION According to the present invention, a polymer having a flexible structure in the main chain has high toughness, and even if it is sulfonated, excessive sulfonation is suppressed, so that the above-mentioned toughness and hot water resistance are not easily lowered. , A sulfonic acid group-containing copolymer obtained by sulfonation of the polymer, and various toughness consisting of the sulfonic acid group-containing polymer, which are excellent in durability, oxidation resistance, heat resistance, proton conductivity, etc. It is possible to obtain a proton conductive membrane having well-balanced physical properties. Therefore, the proton conducting membrane of the present invention is used as a conducting membrane for an electrolyte for a primary battery, an electrolyte for a secondary battery, a polymer solid electrolyte for a fuel cell, a display element, various sensors, a signal transmission medium, a solid capacitor, an ion exchange membrane and the like. It is available and its industrial significance is extremely great.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】合成例で得られたポリマー(C)の赤外吸収ス
ペクトル(IR)チャートである。
FIG. 1 is an infrared absorption spectrum (IR) chart of a polymer (C) obtained in a synthesis example.

【図2】実施例1で得られた4,4’-ジクロロベンゾフェ
ノンを15モル%有するポリアリーレン系共重合体のスル
ホン化物の赤外吸収スペクトル(IR)チャートであ
る。
FIG. 2 is an infrared absorption spectrum (IR) chart of a sulfonated product of a polyarylene copolymer having 15 mol% of 4,4′-dichlorobenzophenone obtained in Example 1.

───────────────────────────────────────────────────── 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) H01M 8/10 H01M 8/10 5H029 // H01M 6/18 6/18 E 10/40 10/40 B C08L 71:10 C08L 71:10 (72)発明者 高橋 昌之 東京都中央区築地二丁目11番24号 ジェイ エスアール株式会社内 (72)発明者 後藤 幸平 東京都中央区築地二丁目11番24号 ジェイ エスアール株式会社内 Fターム(参考) 4F071 AA47 AA78 AF38 AH12 AH15 BA02 BB02 BC01 4J005 AA00 BA00 BB02 BD06 5G301 CA30 CD01 5H024 BB11 FF21 5H026 AA02 BB10 CX05 EE18 5H029 AJ05 AJ06 AJ11 AM16 CJ11─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01M 8/10 H01M 8/10 5H029 // H01M 6/18 6/18 E 10/40 10/40 B C08L 71:10 C08L 71:10 (72) Inventor Masayuki Takahashi 2-11-24 Tsukiji, Chuo-ku, Tokyo J.S.R. Co., Ltd. (72) Inventor Kohei Goto 2-11-24 Tsukiji, Chuo-ku, Tokyo J.S.R. In-house F-term (reference) 4F071 AA47 AA78 AF38 AH12 AH15 BA02 BB02 BC01 4J005 AA00 BA00 BB02 BD06 5G301 CA30 CD01 5H024 BB11 FF21 5H026 AA02 BB10 CX05 EE18 5H029 AJ05 AJ06 AJ11 AM16 CJ11

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】下記一般式(a): 【化1】 [式中、Aは電子吸引性の基であり、R1〜R8は、同一
または異なり、水素原子、フッ素原子、アルキル基また
はフルオロアルキル基である。]、で表される構造単位
(A)、下記一般式(b): 【化2】 [式中、Aは前記のとおりであり、Bは電子供与性の原
子または2価の基であり、R9〜R15は、同一または異
なり、水素原子、フッ素原子、アルキル基またはフルオ
ロアルキル基であり、Zはアリール基であり、mは1ま
たは2である。]で表される構造単位(B)、および下
記一般式(c): 【化3】 [式中、A、BおよびR1〜R8は前記のとおりであり、
nは2以上の整数である。]で表される構造単位(C)
を有するポリアリーレン系共重合体。
1. The following general formula (a): [In the formula, A is an electron-withdrawing group, and R 1 to R 8 are the same or different and each is a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group or a fluoroalkyl group. ], A structural unit (A) represented by the following general formula (b): [In the formula, A is as described above, B is an electron-donating atom or a divalent group, and R 9 to R 15 are the same or different and each is a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group or a fluoroalkyl group. Where Z is an aryl group and m is 1 or 2. ] The structural unit (B) represented by the following general formula (c): [Wherein A, B and R 1 to R 8 are as described above,
n is an integer of 2 or more. ] Structural unit (C) represented by
A polyarylene-based copolymer having:
【請求項2】前記一般式(c)で表される単位が、下記
構造式で表されることを特徴とする請求項1記載のポリ
アリーレン系共重合体。 【化4】 [式中、aは2以上の整数である。]
2. The polyarylene copolymer according to claim 1, wherein the unit represented by the general formula (c) is represented by the following structural formula. [Chemical 4] [In the formula, a is an integer of 2 or more. ]
【請求項3】請求項1または2記載のポリアリーレン系
共重合体をスルホン化してなるスルホン化ポリマー。
3. A sulfonated polymer obtained by sulfonation of the polyarylene copolymer according to claim 1.
【請求項4】請求項3記載のスルホン化ポリマーからな
るプロトン伝導膜。
4. A proton conductive membrane comprising the sulfonated polymer according to claim 3.
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