JP2003242833A - Proton conductive polymeric solid electrolyte, its producing method, electrolytic membrane consisting thereof, its producing method, electrochemical element using electrolyte and/or electrolytic membrane, and its producing method - Google Patents

Proton conductive polymeric solid electrolyte, its producing method, electrolytic membrane consisting thereof, its producing method, electrochemical element using electrolyte and/or electrolytic membrane, and its producing method

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JP2003242833A JP2002041375A JP2002041375A JP2003242833A JP 2003242833 A JP2003242833 A JP 2003242833A JP 2002041375 A JP2002041375 A JP 2002041375A JP 2002041375 A JP2002041375 A JP 2002041375A JP 2003242833 A JP2003242833 A JP 2003242833A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly proton conductive polymeric solid electrolyte having superior strength, heat resistance, acid resistance, and oxidation and reduction resistance stability, its producing method, an electrolytic membrane consisting thereof, its producing method, an electrochemical element having durability, reliability and current property using the electrolyte and/or the electrolytic membrane, and its producing method. <P>SOLUTION: The highly proton conductive polymeric solid electrolyte comprising a polymer containing quinoxaline skeletons and an acid compound, its producing method, the electrolytic membrane consisting thereof, its producing method, the electrochemical element using the electrolyte and/or the electrolytic membrane, and its producing method. <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、強度、耐熱性、耐
酸性、耐酸化還元安定性に優れた高プロトン伝導性高分
子固体電解質、該電解質の製造方法、該電解質からなる
電解質膜、該電解質膜の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high proton conductive polymer solid electrolyte excellent in strength, heat resistance, acid resistance and oxidation-reduction stability, a method for producing the electrolyte, an electrolyte membrane comprising the electrolyte, The present invention relates to a method for manufacturing an electrolyte membrane.

【0002】さらに本発明は該高プロトン伝導性高分子
固体電解質及び/又は該電解質膜を用いた耐久性、信頼
性、電流特性に優れた電気化学素子並びに該素子の製造
方法に関する。
[0002] The present invention further relates to an electrochemical device using the high proton conductive polymer solid electrolyte and / or the electrolyte membrane and having excellent durability, reliability and current characteristics, and a method for producing the device.

【0003】[0003]

【従来の技術】硫酸等のプロトン伝導性電解質は、プロ
トンのイオン半径が小さいために電気伝導性が高いと言
う特性を生かして、高出力を要求される電池や電気二重
層コンデンサ、高速応答性を要求される表示素子等のい
わゆる電気化学素子によく用いられている。
2. Description of the Related Art Proton-conductive electrolytes such as sulfuric acid take advantage of the characteristic of high electrical conductivity due to the small ionic radius of protons. Are often used for so-called electrochemical devices such as display devices which require the following.

【0004】具体的には「電気化学」1998年、第6
6巻、No.9、884頁には、メモリーバックアップ
電源用等に、活性炭、カーボンブラックなど比表面積の
大きい炭素材料を分極性電極材料として、その間にプロ
トン伝導性電解質を有機系または水系液体状(いわゆる
電解液として)で配置する電気二重層コンデンサが例示
されている。さらに例えば、「電子技術」1999年、
No.11、58頁には、硫酸水溶液を用いた電気二重
層コンデンサが記載されている。
Specifically, "Electrochemistry", 1998, No. 6
No. 6, No. 9, page 884, a carbon material having a large specific surface area, such as activated carbon or carbon black, is used as a polarizable electrode material and a proton conductive electrolyte is used as an organic or aqueous liquid (so-called electrolyte solution). 2) illustrates an electric double layer capacitor. Further, for example, "Electronic Technology" 1999,
No. On pages 11, 58, an electric double layer capacitor using a sulfuric acid aqueous solution is described.

【0005】しかしながら、これらはいずれも電解質を
液体状態で使用するものである。従来、電池やコンデン
サ等の電気化学的素子の電解質材料は、プロトン伝導性
電解質を含めて多くの場合液体状で用いられてきた。こ
れに対して近年、素子の加工性の向上、素子そのものや
それを組み込んだ機器の軽量小型化要求への対応、さら
には素子の信頼性や安全性への要求の高まりに対応する
ために電解質材料の固体化の要求が高まっており、これ
に対応すべく様々な開発が行われている。プロトン伝導
性電解質においても同様で、電解質材料の固体化に対し
て様々な開発がなされている。
However, all of these use the electrolyte in a liquid state. 2. Description of the Related Art Conventionally, electrolyte materials for electrochemical devices such as batteries and capacitors have been used in many cases in liquid form, including proton-conductive electrolytes. On the other hand, in recent years, electrolytes have been developed to improve the processability of elements, respond to the demand for lighter and smaller elements and devices incorporating them, and to meet increasing demands for reliability and safety of elements. There is an increasing demand for solidification of materials, and various developments are being made to meet this demand. The same applies to proton conductive electrolytes, and various developments have been made for solidifying the electrolyte material.

【0006】例えば、特開平7−22034号公報、特
開平7−326363号公報にはナフィオン等のプロト
ン伝導性高分子固体電解質が、記載されている。しか
し、ここで開示されたプロトン伝導性高分子固体電解質
は原料が高価で且つその製造が難しく、さらには該電解
質からなる電解質膜の熱的安定性、保水性にも問題が残
されていた。
For example, JP-A-7-22034 and JP-A-7-326363 describe proton conductive polymer solid electrolytes such as Nafion. However, the proton conductive polymer solid electrolyte disclosed herein is expensive in raw material and difficult to produce, and further has problems in thermal stability and water retention of an electrolyte membrane made of the electrolyte.

【0007】これに対して特開2000−273159
号公報にはポリキノリン又はポリキノキサリンとリン酸
或いはリン酸エステル類との複合体からなるプロトン伝
導性高分子固体電解質が記載されている。しかし、リン
酸の解離度が低く伝導性が不十分であり、また該電解質
そのものの耐熱性や該電解質からなる膜の強度にも問題
がある。
On the other hand, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-273159
Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H11-157, pp. 147-64 discloses a proton-conductive polymer solid electrolyte comprising a complex of polyquinoline or polyquinoxaline and phosphoric acid or a phosphoric acid ester. However, the dissociation degree of phosphoric acid is low and the conductivity is insufficient, and there are also problems with the heat resistance of the electrolyte itself and the strength of the membrane made of the electrolyte.

【0008】以上のように、近年求められている電池や
コンデンサ等の電気化学的素子の電解質材料の性能とし
てはいずれも十分ではなく、より優れたプロトン伝導性
高分子固体電解質及び該電解質からなる電解質膜が求め
られている。
As described above, the performance of electrolyte materials for electrochemical devices such as batteries and capacitors, which have been required in recent years, is not sufficient, and a more excellent proton-conductive polymer solid electrolyte and an electrolyte composed of the electrolyte are used. There is a need for an electrolyte membrane.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的の一つ
は、従来のプロトン伝導性高分子固体電解質及び該電解
質からなる電解質膜の問題点である、強度、耐熱性、耐
酸性、耐酸化還元安定性に優れたプロトン伝導性高分子
固体電解質、該電解質の製造方法、該電解質からなる電
解質膜、該電解質膜の製造方法を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION One of the objects of the present invention is the strength, heat resistance, acid resistance and oxidation resistance which are problems of the conventional proton conductive polymer solid electrolyte and the electrolyte membrane comprising the electrolyte. An object of the present invention is to provide a proton-conductive polymer solid electrolyte having excellent reduction stability, a method for producing the electrolyte, an electrolyte membrane comprising the electrolyte, and a method for producing the electrolyte membrane.

【0010】さらに本発明の目的の一つは、該プロトン
伝導性高分子固体電解質及び/又は該電解質膜を用いた
耐久性、信頼性、電流特性に優れた電気化学素子並びに
該素子の製造方法を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide an electrochemical device using the proton-conductive polymer solid electrolyte and / or the electrolyte membrane and having excellent durability, reliability, and current characteristics, and a method of manufacturing the device. Is to provide.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、キノキサ
リン骨格を含む重合体と酸性化合物からなるプロトン伝
導性高分子固体電解質のプロトン伝導性が高く、固体電
解質に要求される条件下での耐熱性を有し、且つ酸性条
件、酸化還元条件に対して安定であり、さらに該電解質
からなる電解質膜が強度に優れることを見いだし本発明
を完成させた。
Means for Solving the Problems The present inventors have intensively studied to solve the above problems. As a result, the proton conductive polymer solid electrolyte composed of a polymer containing a quinoxaline skeleton and an acidic compound has high proton conductivity, has heat resistance under the conditions required for the solid electrolyte, and has acidic conditions, redox conditions. The inventors have found that the electrolyte membrane is stable with respect to the conditions and that the electrolyte membrane made of the electrolyte has excellent strength, and thus completed the present invention.

【0012】すなわち本発明(I)は、A)一般式
(1)で表されるキノキサリン構造を含む重合体、及び
B)酸性化合物とを含有することを特徴とするプロトン
伝導性高分子固体電解質である。 一般式(1)
That is, the present invention (I) provides a proton conductive polymer solid electrolyte comprising: A) a polymer having a quinoxaline structure represented by the general formula (1); and B) an acidic compound. It is. General formula (1)

【0013】[0013]

【化32】 Embedded image

【0014】(式中、R1〜R6の内、少なくとも一つは
重合体の主鎖に結合する基及び/又は少なくとも二つは
重合体の主鎖を形成する基であり、他はそれぞれ独立
に、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、カル
ボン酸基、カルボン酸エステル基、スルホン酸基、スル
ホン酸エステル基、置換基を有してもよい炭素数1〜炭
素数20のアルキル基、置換基を有してもよい炭素数2
〜炭素数20のアルケニル基、置換基を有してもよい炭
素数2〜炭素数20のアルキニル基又は置換基を有して
もよいアリール基を表す。)
(In the formula, at least one of R 1 to R 6 is a group that binds to the main chain of the polymer and / or at least two are groups that form the main chain of the polymer. Independently, a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group, and an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent Having 2 carbon atoms which may have a substituent
Represents an alkenyl group having 20 to 20 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent or an aryl group which may have a substituent. )

【0015】また、本発明(II)は、本発明(I)の
プロトン伝導性高分子固体電解質の製造方法である。
The present invention (II) is a method for producing the proton conductive polymer solid electrolyte of the present invention (I).

【0016】また、本発明(III)は、本発明(I)
のプロトン伝導性高分子固体電解質を含むことを特徴と
するプロトン伝導性高分子固体電解質膜である。
Further, the present invention (III) is the same as the present invention (I)
A proton conducting polymer solid electrolyte membrane characterized by including the proton conducting polymer solid electrolyte described above.

【0017】また、本発明(IV)は、本発明(II
I)のプロトン伝導性高分子固体電解質膜の製造方法で
ある。
Further, the present invention (IV) relates to the present invention (II)
This is a method for producing a proton-conductive polymer solid electrolyte membrane of I).

【0018】さらにまた、本発明(V)は、本発明
(I)のプロトン伝導性高分子固体電解質及び/又は本
発明(III)のプロトン伝導性高分子固体電解質膜を
用いることを特徴とする電気化学素子である。
Furthermore, the present invention (V) is characterized by using the proton conductive polymer solid electrolyte membrane of the present invention (I) and / or the proton conductive polymer solid electrolyte membrane of the present invention (III). It is an electrochemical device.

【0019】さらに、本発明(VI)は、本発明(V)
の電気化学素子の製造方法である。
Further, the present invention (VI) is a compound of the present invention (V)
This is a method for producing an electrochemical device.

【0020】さらに本発明は、例えば以下の事項からな
る。 〔1〕 A)一般式(1)で表されるキノキサリン構造
を含む重合体及び B)酸性化合物とを含有することを特徴とするプロトン
伝導性高分子固体電解質。
Further, the present invention includes, for example, the following items. [1] A proton conductive solid polymer electrolyte comprising: A) a polymer having a quinoxaline structure represented by the general formula (1); and B) an acidic compound.

【0021】一般式(1)General formula (1)

【化33】 (式中、R1〜R6の内、少なくとも一つは重合体の主鎖
に結合する基及び/又は少なくとも二つは重合体の主鎖
を形成する基であり、他はそれぞれ独立に、水素原子、
ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カル
ボン酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル
基、置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアル
キル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20の
アルケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数
20のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール
基を表す。)
Embedded image (In the formula, at least one of R 1 to R 6 is a group that binds to the main chain of the polymer and / or at least two are groups that form the main chain of the polymer, and the others are each independently Hydrogen atom,
A halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, which may have a substituent, having a substituent An alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, or an aryl group optionally having a substituent. )

【0022】〔2〕 A)一般式(1)で表されるキノ
キサリン構造を側鎖に含む重合体及び B)酸性化合物とを含有することを特徴とするプロトン
伝導性高分子固体電解質。
[2] A proton conductive polymer solid electrolyte comprising: A) a polymer having a quinoxaline structure represented by the general formula (1) in a side chain thereof; and B) an acidic compound.

【0023】一般式(1)General formula (1)

【化34】 (式中、R1〜R6の内、少なくとも一つは重合体の主鎖
に結合する基であり、他はそれぞれ独立に、水素原子、
ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カル
ボン酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル
基、置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアル
キル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20の
アルケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数
20のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール
基を表す。)
Embedded image (Wherein at least one of R 1 to R 6 is a group bonded to the main chain of the polymer, and the others are each independently a hydrogen atom,
A halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, which may have a substituent, having a substituent An alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, or an aryl group optionally having a substituent. )

【0024】〔3〕 A)一般式(2)で表されるキノ
キサリン構造を繰り返し単位の一部として含む重合体及
び B)酸性化合物とを含有することを特徴とするプロトン
伝導性高分子固体電解質。
[3] A proton-conductive solid polymer electrolyte comprising: A) a polymer containing a quinoxaline structure represented by the general formula (2) as a part of a repeating unit; and B) an acidic compound. .

【0025】一般式(2)General formula (2)

【化35】 (式中、R7〜R10はそれぞれ独立に、水素原子、ハロ
ゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カルボン
酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、
置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアルキル
基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20のアル
ケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20
のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール基を
表す。)
Embedded image (Wherein, R 7 to R 10 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group,
An alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and 2 to 2 carbon atoms which may have a substituent Carbon number 20
Represents an alkynyl group or an aryl group which may have a substituent. )

【0026】〔4〕 A)一般式(1)で表されるキノ
キサリン構造を側鎖に含み、且つ一般式(2)で表され
るキノキサリン構造を繰り返し単位の一部として含む重
合体及び B)酸性化合物とを含有することを特徴とするプロトン
伝導性高分子固体電解質。
[4] A) A polymer containing a quinoxaline structure represented by the general formula (1) in a side chain and a quinoxaline structure represented by the general formula (2) as a part of a repeating unit, and B) A proton-conductive polymer solid electrolyte comprising an acidic compound.

【0027】一般式(1)General formula (1)

【化36】 (式中、R1〜R6の内、少なくとも一つは重合体の主鎖
に結合する基であり、他はそれぞれ独立に、水素原子、
ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カル
ボン酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル
基、置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアル
キル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20の
アルケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数
20のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール
基を表す。)
Embedded image (Wherein at least one of R 1 to R 6 is a group bonded to the main chain of the polymer, and the others are each independently a hydrogen atom,
A halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, which may have a substituent, having a substituent An alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, or an aryl group optionally having a substituent. )

【0028】一般式(2)General formula (2)

【化37】 (式中、R7〜R10はそれぞれ独立に、水素原子、ハロ
ゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カルボン
酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、
置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアルキル
基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20のアル
ケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20
のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール基を
表す。)
Embedded image (Wherein, R 7 to R 10 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group,
An alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and 2 to 2 carbon atoms which may have a substituent Carbon number 20
Represents an alkynyl group or an aryl group which may have a substituent. )

【0029】〔5〕 A)一般式(2)で表されるキノ
キサリン構造が、一般式(3)で表されるキノキサリン
構造であることを特徴とする〔3〕又は〔4〕のいずれ
かに記載のプロトン伝導性高分子固体電解質。
[5] A) The quinoxaline structure represented by the general formula (2) is a quinoxaline structure represented by the general formula (3): The proton conductive polymer solid electrolyte as described in the above.

【0030】一般式(3)General formula (3)

【化38】 (式中、R11〜R14はそれぞれ独立に、水素原子、ハロ
ゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カルボン
酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、
置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアルキル
基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20のアル
ケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20
のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール基を
表す。)
Embedded image (Wherein, R 11 to R 14 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group,
An alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and 2 to 2 carbon atoms which may have a substituent Carbon number 20
Represents an alkynyl group or an aryl group which may have a substituent. )

【0031】〔6〕 A)一般式(2)で表されるキノ
キサリン構造が、一般式(4)で表されるキノキサリン
構造であることを特徴とする〔3〕〜〔5〕のいずれか
に記載のプロトン伝導性高分子固体電解質。
[6] A) The quinoxaline structure represented by the general formula (2) is a quinoxaline structure represented by the general formula (4): The proton conductive polymer solid electrolyte as described in the above.

【0032】一般式(4)Formula (4)

【化39】 (式中、R15〜R30はそれぞれ独立に、水素原子、ハロ
ゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カルボン
酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、
置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアルキル
基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20のアル
ケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20
のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール基を
表し、Xはそれぞれ独立に置換基を有しても良いアリー
ル基を表し、Yはそれぞれ独立にヘテロ原子、ヘテロ原
子を有しても良い炭素数が4以上20以下の置換基を有
しても良いアリール基を表し、nは0〜5の整数を表
す。)
Embedded image (Wherein, R 15 to R 30 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group,
An alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and 2 to 2 carbon atoms which may have a substituent Carbon number 20
Represents an alkynyl group or an aryl group which may have a substituent, X each independently represents an aryl group which may have a substituent, and Y each independently has a hetero atom or a hetero atom. A good carbon number represents an aryl group which may have a substituent of 4 or more and 20 or less, and n represents an integer of 0-5. )

【0033】〔7〕 B)酸性化合物が、硫酸、硝酸、
酢酸、フッ化酢酸、プロピオン酸、フッ化プロピオン
酸、酪酸及びフッ化酪酸からなる群から選ばれる少なく
とも一種以上であることを特徴とする〔1〕〜〔6〕の
いずれかに記載のプロトン伝導性高分子固体電解質。
[7] B) The acidic compound is sulfuric acid, nitric acid,
The proton conductivity according to any one of [1] to [6], wherein the proton conduction is at least one selected from the group consisting of acetic acid, fluorinated acetic acid, propionic acid, fluorinated propionic acid, butyric acid, and fluorinated butyric acid. Polymer solid electrolyte.

【0034】〔8〕 B)酸性化合物が、酸型モノマー
であることを特徴とする〔1〕〜〔6〕のいずれかに記
載のプロトン伝導性高分子固体電解質。
[8] The proton conductive polymer solid electrolyte according to any one of [1] to [6], wherein the B) acidic compound is an acid type monomer.

【0035】[0035]

〔9〕 酸型モノマーが、アクリル酸、フ
ッ化アクリル酸、メタクリル酸、フッ化メタクリル酸、
スチレンスルホン酸、フッ化スチレンスルホン酸、ビニ
ルスルホン酸及びビニルリン酸からなる群から選ばれる
少なくとも一種以上であることを特徴とする〔8〕に記
載のプロトン伝導性高分子固体電解質。
[9] The acid type monomer is acrylic acid, fluorinated acrylic acid, methacrylic acid, fluorinated methacrylic acid,
The proton conductive polymer solid electrolyte according to [8], which is at least one selected from the group consisting of styrene sulfonic acid, fluorinated styrene sulfonic acid, vinyl sulfonic acid, and vinyl phosphoric acid.

【0036】〔10〕 B)酸性化合物が、酸型高分子
であることを特徴とする〔1〕〜〔6〕のいずれかに記
載のプロトン伝導性高分子固体電解質。
[10] The proton-conductive polymer solid electrolyte according to any one of [1] to [6], wherein the B) acidic compound is an acid-type polymer.

【0037】〔11〕 酸型高分子が、カルボン酸系高
分子、スルホン酸系高分子及びリン酸系高分子からなる
群から選ばれる少なくとも一種以上であることを特徴と
する〔10〕に記載のプロトン伝導性高分子固体電解
質。
[11] The acid-type polymer according to [10], wherein the acid-type polymer is at least one selected from the group consisting of a carboxylic acid-based polymer, a sulfonic acid-based polymer and a phosphoric acid-based polymer. Proton conductive polymer solid electrolyte.

【0038】〔12〕 以下の工程を含むことを特徴と
する〔1〕〜〔11〕のいずれかに記載のプロトン伝導
性高分子固体電解質の製造方法。 工程 A)一般式(1)で表されるキノキサリン構造を含む重
合体及び B)酸性化合物を混合して、プロトン伝導性高分子固体
電解質を得る工程
[12] The method for producing a proton conductive polymer solid electrolyte according to any one of [1] to [11], comprising the following steps: Step A) Step of mixing a polymer having a quinoxaline structure represented by the general formula (1) and B) an acidic compound to obtain a proton-conductive polymer solid electrolyte

【0039】一般式(1)General formula (1)

【化40】 (式中、R1〜R6の内、少なくとも一つは重合体の主鎖
に結合する基及び/又は少なくとも二つは重合体の主鎖
を形成する基であり、他はそれぞれ独立に、水素原子、
ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カル
ボン酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル
基、置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアル
キル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20の
アルケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数
20のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール
基を表す。)
Embedded image (In the formula, at least one of R 1 to R 6 is a group bonded to the main chain of the polymer and / or at least two are groups that form the main chain of the polymer, and the others are each independently Hydrogen atom,
A halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, which may have a substituent, having a substituent An alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, or an aryl group optionally having a substituent. )

【0040】〔13〕 以下の第一工程〜第二工程を含
むことを特徴とする〔1〕〜〔6〕、〔8〕又は
[13] The method according to [1] to [6], [8] or [1], comprising the following first step and second step.

〔9〕
のいずれかに記載のプロトン伝導性高分子固体電解質の
製造方法。 第一工程 A)一般式(1)で表されるキノキサリン構造を含む重
合体及び B)アクリル酸、フッ化アクリル酸、メタクリル酸、フ
ッ化メタクリル酸、スチレンスルホン酸、フッ化スチレ
ンスルホン酸、ビニルスルホン酸及びビニルリン酸から
なる群から選ばれる少なくとも一種以上の重合性官能基
を有する酸性化合物を混合して、プロトン伝導性高分子
固体電解質製造用組成物を得る工程
[9]
The method for producing a proton-conductive polymer solid electrolyte according to any one of the above. First step A) A polymer having a quinoxaline structure represented by the general formula (1) and B) Acrylic acid, fluorinated acrylic acid, methacrylic acid, fluorinated methacrylic acid, styrene sulfonic acid, fluorinated styrene sulfonic acid, vinyl Mixing an acidic compound having at least one or more polymerizable functional groups selected from the group consisting of sulfonic acid and vinyl phosphoric acid to obtain a composition for producing a proton conductive polymer solid electrolyte

【0041】第二工程 第一工程で得たプロトン伝導性高分子固体電解質製造用
組成物に含まれる酸性化合物を重合して、プロトン伝導
性高分子固体電解質を得る工程
Step 2 Step of polymerizing the acidic compound contained in the composition for producing a proton-conductive polymer solid electrolyte obtained in the first step to obtain a proton-conductive polymer solid electrolyte.

【0042】一般式(1)General formula (1)

【化41】 (式中、R1〜R6の内、少なくとも一つは重合体の主鎖
に結合する基及び/又は少なくとも二つは重合体の主鎖
を形成する基であり、他はそれぞれ独立に、水素原子、
ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カル
ボン酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル
基、置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアル
キル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20の
アルケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数
20のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール
基を表す。)
Embedded image (In the formula, at least one of R 1 to R 6 is a group bonded to the main chain of the polymer and / or at least two are groups that form the main chain of the polymer, and the others are each independently Hydrogen atom,
A halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, which may have a substituent, having a substituent An alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, or an aryl group optionally having a substituent. )

【0043】〔14〕 以下の第一工程〜第二工程を含
むことを特徴とする〔1〕〜〔6〕、〔8〕又は
[14] The method according to [1] to [6], [8] or [1], comprising the following first and second steps:

〔9〕
のいずれかに記載のプロトン伝導性高分子固体電解質の
製造方法。 第一工程 A)一般式(1)で表されるキノキサリン構造を側鎖に
含む重合体及び B)アクリル酸、フッ化アクリル酸、メタクリル酸、フ
ッ化メタクリル酸、スチレンスルホン酸、フッ化スチレ
ンスルホン酸、ビニルスルホン酸及びビニルリン酸から
なる群から選ばれる少なくとも一種以上の重合性官能基
を有する酸性化合物を混合して、プロトン伝導性高分子
固体電解質製造用組成物を得る工程
[9]
The method for producing a proton-conductive polymer solid electrolyte according to any one of the above. First step A) A polymer having a quinoxaline structure represented by the general formula (1) in a side chain, and B) Acrylic acid, fluorinated acrylic acid, methacrylic acid, fluorinated methacrylic acid, styrene sulfonic acid, fluorinated styrene sulfone Mixing an acidic compound having at least one polymerizable functional group selected from the group consisting of acid, vinyl sulfonic acid and vinyl phosphoric acid to obtain a composition for producing a proton conductive polymer solid electrolyte

【0044】第二工程 第一工程で得たプロトン伝導性高分子固体電解質製造用
組成物に含まれる酸性化合物を重合して、プロトン伝導
性高分子固体電解質を得る工程 一般式(1)
Second Step A step of polymerizing the acidic compound contained in the composition for producing a proton-conductive polymer solid electrolyte obtained in the first step to obtain a proton-conductive polymer solid electrolyte General formula (1)

【化42】 (式中、R1〜R6の内、少なくとも一つは重合体の主鎖
に結合する基であり、他はそれぞれ独立に、水素原子、
ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カル
ボン酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル
基、置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアル
キル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20の
アルケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数
20のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール
基を表す。)
Embedded image (Wherein at least one of R 1 to R 6 is a group bonded to the main chain of the polymer, and the others are each independently a hydrogen atom,
A halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, which may have a substituent, having a substituent An alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, or an aryl group optionally having a substituent. )

【0045】〔15〕 以下の第一工程〜第二工程を含
むことを特徴とする〔1〕〜〔6〕、〔8〕又は
[15] The method according to [1] to [6], [8] or [1], comprising the following first and second steps:

〔9〕
のいずれかに記載のプロトン伝導性高分子固体電解質の
製造方法。 第一工程 A)一般式(2)で表されるキノキサリン構造を繰り返
し単位の一部として含む重合体及び B)アクリル酸、フッ化アクリル酸、メタクリル酸、フ
ッ化メタクリル酸、スチレンスルホン酸、フッ化スチレ
ンスルホン酸、ビニルスルホン酸及びビニルリン酸から
なる群から選ばれる少なくとも一種以上の重合性官能基
を有する酸性化合物を混合して、プロトン伝導性高分子
固体電解質製造用組成物を得る工程
[9]
The method for producing a proton-conductive polymer solid electrolyte according to any one of the above. First step A) A polymer containing a quinoxaline structure represented by the general formula (2) as a part of a repeating unit and B) Acrylic acid, fluorinated acrylic acid, methacrylic acid, fluorinated methacrylic acid, styrene sulfonic acid, hydrofluoric acid, Mixing an acidic compound having at least one or more polymerizable functional groups selected from the group consisting of hydrogenated styrene sulfonic acid, vinyl sulfonic acid and vinyl phosphoric acid to obtain a composition for producing a proton conductive polymer solid electrolyte

【0046】第二工程 第一工程で得たプロトン伝導性高分子固体電解質製造用
組成物に含まれる酸性化合物を重合して、プロトン伝導
性高分子固体電解質を得る工程
Second step: A step of polymerizing the acidic compound contained in the composition for producing a proton-conductive polymer solid electrolyte obtained in the first step to obtain a proton-conductive polymer solid electrolyte.

【0047】一般式(2)General formula (2)

【化43】 (式中、R7〜R10はそれぞれ独立に、水素原子、ハロ
ゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カルボン
酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、
置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアルキル
基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20のアル
ケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20
のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール基を
表す。)
Embedded image (Wherein, R 7 to R 10 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group,
An alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and 2 to 2 carbon atoms which may have a substituent Carbon number 20
Represents an alkynyl group or an aryl group which may have a substituent. )

【0048】〔16〕 以下の第一工程〜第二工程を含
むことを特徴とする〔1〕〜〔6〕、〔8〕又は
[16] The method according to [1] to [6], [8] or [1], comprising the following first and second steps:

〔9〕
のいずれかに記載のプロトン伝導性高分子固体電解質の
製造方法。 第一工程 A)一般式(1)で表されるキノキサリン構造を側鎖に
含み、且つ一般式(2)で表されるキノキサリン構造を
繰り返し単位の一部として含む重合体及び B)アクリル酸、フッ化アクリル酸、メタクリル酸、フ
ッ化メタクリル酸、スチレンスルホン酸、フッ化スチレ
ンスルホン酸、ビニルスルホン酸及びビニルリン酸から
なる群から選ばれる少なくとも一種以上の重合性官能基
を有する酸性化合物を混合して、プロトン伝導性高分子
固体電解質製造用組成物を得る工程
[9]
The method for producing a proton-conductive polymer solid electrolyte according to any one of the above. First step A) a polymer containing a quinoxaline structure represented by the general formula (1) in a side chain and a quinoxaline structure represented by the general formula (2) as a part of a repeating unit, and B) acrylic acid; Mixing an acidic compound having at least one or more polymerizable functional groups selected from the group consisting of fluorinated acrylic acid, methacrylic acid, fluorinated methacrylic acid, styrene sulfonic acid, fluorinated styrene sulfonic acid, vinyl sulfonic acid and vinyl phosphoric acid To obtain a composition for producing a proton conductive polymer solid electrolyte

【0049】第二工程 第一工程で得たプロトン伝導性高分子固体電解質製造用
組成物に含まれる酸性化合物を重合して、プロトン伝導
性高分子固体電解質を得る工程 一般式(1)
Second step A step of polymerizing the acidic compound contained in the composition for producing a proton-conductive polymer solid electrolyte obtained in the first step to obtain a proton-conductive polymer solid electrolyte General formula (1)

【化44】 (式中、R1〜R6の内、少なくとも一つは重合体の主鎖
に結合する基であり、他はそれぞれ独立に、水素原子、
ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カル
ボン酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル
基、置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアル
キル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20の
アルケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数
20のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール
基を表す。)
Embedded image (Wherein at least one of R 1 to R 6 is a group bonded to the main chain of the polymer, and the others are each independently a hydrogen atom,
A halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, which may have a substituent, having a substituent An alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, or an aryl group optionally having a substituent. )

【0050】一般式(2)General formula (2)

【化45】 (式中、R7〜R10はそれぞれ独立に、水素原子、ハロ
ゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カルボン
酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、
置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアルキル
基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20のアル
ケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20
のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール基を
表す。)
Embedded image (Wherein, R 7 to R 10 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group,
An alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and 2 to 2 carbon atoms which may have a substituent Carbon number 20
Represents an alkynyl group or an aryl group which may have a substituent. )

【0051】〔17〕 以下の第一工程〜第二工程を含
むことを特徴とする〔1〕〜〔11〕のいずれかに記載
のプロトン伝導性高分子固体電解質の製造方法。 第一工程 A)一般式(1)で表されるキノキサリン構造を含む重
合性化合物及び B)酸性化合物を混合して、プロトン伝導性高分子固体
電解質製造用組成物を得る工程
[17] The method for producing a proton conductive polymer solid electrolyte according to any one of [1] to [11], comprising the following first step and second step. First step A) a step of mixing a polymerizable compound having a quinoxaline structure represented by the general formula (1) and B) an acidic compound to obtain a composition for producing a proton-conductive polymer solid electrolyte.

【0052】第二工程 第一工程で得たプロトン伝導性高分子固体電解質製造用
組成物に含まれる重合性化合物を重合して、プロトン伝
導性高分子固体電解質を得る工程
Second step: a step of polymerizing the polymerizable compound contained in the composition for producing a proton-conductive solid polymer electrolyte obtained in the first step to obtain a proton-conductive solid polymer electrolyte.

【0053】一般式(1)General formula (1)

【化46】 (式中、R1〜R6の内、少なくとも一つは重合体の主鎖
に結合する基及び/又は少なくとも二つは重合体の主鎖
を形成する基であり、他はそれぞれ独立に、水素原子、
ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カル
ボン酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル
基、置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアル
キル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20の
アルケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数
20のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール
基を表す。)
Embedded image (In the formula, at least one of R 1 to R 6 is a group that binds to the main chain of the polymer and / or at least two are groups that form the main chain of the polymer, and the others are each independently Hydrogen atom,
A halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, which may have a substituent, having a substituent An alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, or an aryl group optionally having a substituent. )

【0054】〔18〕 以下の第一工程〜第二工程を含
むことを特徴とする〔1〕〜〔11〕のいずれかに記載
のプロトン伝導性高分子固体電解質の製造方法。 第一工程 A)一般式(1)で表されるキノキサリン構造を含む重
合性化合物及び B)酸型高分子を混合して、プロトン伝導性高分子固体
電解質製造用組成物を得る工程
[18] The method for producing a proton conductive solid polymer electrolyte according to any one of [1] to [11], comprising the following first step and second step. First step A) A step of mixing a polymerizable compound having a quinoxaline structure represented by the general formula (1) and B) an acid-type polymer to obtain a composition for producing a proton-conductive polymer solid electrolyte.

【0055】第二工程 第一工程で得たプロトン伝導性高分子固体電解質製造用
組成物に含まれる重合性化合物を重合して、プロトン伝
導性高分子固体電解質を得る工程 一般式(1)
Second step: A step of polymerizing the polymerizable compound contained in the composition for producing a proton-conductive solid polymer electrolyte obtained in the first step to obtain a proton-conductive solid polymer electrolyte, general formula (1)

【化47】 (式中、R1〜R6の内、少なくとも一つは重合体の主鎖
に結合する基及び/又は少なくとも二つは重合体の主鎖
を形成する基であり、他はそれぞれ独立に、水素原子、
ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カル
ボン酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル
基、置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアル
キル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20の
アルケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数
20のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール
基を表す。)
Embedded image (In the formula, at least one of R 1 to R 6 is a group that binds to the main chain of the polymer and / or at least two are groups that form the main chain of the polymer, and the others are each independently Hydrogen atom,
A halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, which may have a substituent, having a substituent An alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, or an aryl group optionally having a substituent. )

【0056】〔19〕 〔1〕〜〔11〕のいずれかに
記載のプロトン伝導性高分子固体電解質を含むことを特
徴とするプロトン伝導性高分子固体電解質膜。
[19] A proton conductive polymer solid electrolyte membrane comprising the proton conductive polymer solid electrolyte according to any one of [1] to [11].

【0057】〔20〕 膜の厚みが5μm〜200μm
の範囲であることを特徴とする〔19〕に記載のプロト
ン伝導性高分子固体電解質膜。
[20] The film thickness is 5 μm to 200 μm
[19] The proton conductive polymer solid electrolyte membrane according to [19], wherein:

【0058】〔21〕 非電子伝導性補強剤が添加され
ていることを特徴とする〔19〕又は〔20〕のいずれ
かに記載のプロトン伝導性高分子固体電解質膜。
[21] The proton conductive polymer solid electrolyte membrane according to any one of [19] and [20], further comprising a non-electron conductive reinforcing agent.

【0059】〔22〕 非電子伝導性補強剤が酸化物粒
子であることを特徴とする〔21〕に記載のプロトン伝
導性高分子固体電解質膜。
[22] The proton conductive polymer solid electrolyte membrane according to [21], wherein the non-electron conductive reinforcing agent is an oxide particle.

【0060】〔23〕 酸化物粒子がAl、Si及びT
iから選ばれる少なくとも一種以上の元素の酸化物であ
ることを特徴とする〔22〕に記載のプロトン伝導性高
分子固体電解質膜。
[23] The oxide particles are made of Al, Si and T
The proton conductive polymer solid electrolyte membrane according to [22], which is an oxide of at least one element selected from i.

【0061】〔24〕 酸化物粒子の粒子径が0.00
1μm〜10μmの範囲であることを特徴とする〔2
2〕又は〔23〕のいずれかに記載のプロトン伝導性高
分子固体電解質膜。
[24] The oxide particles having a particle diameter of 0.00
It is in the range of 1 μm to 10 μm [2
2] or the proton conductive polymer solid electrolyte membrane according to [23].

【0062】〔25〕 以下の第一工程〜第二工程を含
むことを特徴とする〔19〕〜〔24〕のいずれかに記
載のプロトン伝導性高分子固体電解質膜の製造方法。 第一工程 基材に以下の(a)〜(d)で表される、いずれかの重
合体の少なくとも一種以上の溶液を塗布した後に溶媒を
留去して重合体膜を得る工程 (a) 一般式(1)で表されるキノキサリン構造を含
む重合体 (b) 一般式(2)で表されるキノキサリン構造を繰
り返し単位の一部として含む重合体 (c) 一般式(3)で表されるキノキサリン構造を繰
り返し単位の一部として含む重合体 (d) 一般式(4)で表されるキノキサリン構造を繰
り返し単位の一部として含む重合体
[25] The method for producing a proton conductive polymer solid electrolyte membrane according to any one of [19] to [24], comprising the following first step and second step. First step A step of applying a solution of at least one of any of the polymers represented by the following (a) to (d) to a substrate and then distilling off the solvent to obtain a polymer film (a): Polymer containing quinoxaline structure represented by general formula (1) (b) Polymer containing quinoxaline structure represented by general formula (2) as a part of repeating unit (c) Represented by general formula (3) Containing a quinoxaline structure as a part of a repeating unit (d) A polymer containing a quinoxaline structure represented by the general formula (4) as a part of a repeating unit

【0063】一般式(1)General formula (1)

【化48】 (式中、R1〜R6の内、少なくとも一つは重合体の主鎖
に結合する基及び/又は少なくとも二つは重合体の主鎖
を形成する基であり、他はそれぞれ独立に、水素原子、
ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カル
ボン酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル
基、置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアル
キル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20の
アルケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数
20のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール
基を表す。)
Embedded image (In the formula, at least one of R 1 to R 6 is a group that binds to the main chain of the polymer and / or at least two are groups that form the main chain of the polymer, and the others are each independently Hydrogen atom,
A halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, which may have a substituent, having a substituent An alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, or an aryl group optionally having a substituent. )

【0064】一般式(2)Formula (2)

【化49】 (式中、R7〜R10はそれぞれ独立に、水素原子、ハロ
ゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カルボン
酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、
置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアルキル
基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20のアル
ケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20
のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール基を
表す。)
Embedded image (Wherein, R 7 to R 10 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group,
An alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and 2 to 2 carbon atoms which may have a substituent Carbon number 20
Represents an alkynyl group or an aryl group which may have a substituent. )

【0065】一般式(3)Formula (3)

【化50】 (式中、R11〜R14はそれぞれ独立に、水素原子、ハロ
ゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カルボン
酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、
置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアルキル
基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20のアル
ケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20
のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール基を
表す。)
Embedded image (Wherein, R 11 to R 14 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group,
An alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and 2 to 2 carbon atoms which may have a substituent Carbon number 20
Represents an alkynyl group or an aryl group which may have a substituent. )

【0066】一般式(4)General formula (4)

【化51】 (式中、R15〜R30はそれぞれ独立に、水素原子、ハロ
ゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カルボン
酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、
置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアルキル
基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20のアル
ケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20
のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール基を
表し、Xはそれぞれ独立に置換基を有しても良いアリー
ル基を表し、Yはそれぞれ独立にヘテロ原子単独、ヘテ
ロ原子を有しても良い炭素数が4以上20以下のアリー
ル基を表し、nは0〜5の整数を表す。)
Embedded image (Wherein, R 15 to R 30 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group,
An alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and 2 to 2 carbon atoms which may have a substituent Carbon number 20
Represents an alkynyl group or an aryl group which may have a substituent, X each independently represents an aryl group which may have a substituent, Y is each independently a heteroatom alone, Represents an aryl group having 4 to 20 carbon atoms, and n represents an integer of 0 to 5. )

【0067】第二工程 第一工程で得た重合体膜に、B)酸性化合物を付加して
プロトン伝導性高分子固体電解質膜を得る工程
Second step B) Step of adding an acidic compound to the polymer membrane obtained in the first step to obtain a proton-conductive polymer solid electrolyte membrane

【0068】〔26〕 以下の第一工程〜第三工程を含
むことを特徴とする〔19〕〜〔24〕のいずれかに記
載のプロトン伝導性高分子固体電解質膜の製造方法。 第一工程 基材に以下の(a)〜(d)で表される、いずれかの重
合体の少なくとも一種以上の溶液を塗布した後に溶媒を
留去して重合体膜を得る工程 (a) 一般式(1)で表されるキノキサリン構造を含
む重合体 (b) 一般式(2)で表されるキノキサリン構造を繰
り返し単位の一部として含む重合体 (c) 一般式(3)で表されるキノキサリン構造を繰
り返し単位の一部として含む重合体 (d) 一般式(4)で表されるキノキサリン構造を繰
り返し単位の一部として含む重合体
[26] The method for producing a proton-conductive polymer solid electrolyte membrane according to any one of [19] to [24], comprising the following first to third steps: First step A step of applying a solution of at least one of any of the polymers represented by the following (a) to (d) to a substrate and then distilling off the solvent to obtain a polymer film (a): Polymer containing quinoxaline structure represented by general formula (1) (b) Polymer containing quinoxaline structure represented by general formula (2) as a part of repeating unit (c) Represented by general formula (3) Containing a quinoxaline structure as a part of a repeating unit (d) A polymer containing a quinoxaline structure represented by the general formula (4) as a part of a repeating unit

【0069】一般式(1)General formula (1)

【化52】 (式中、R1〜R6の内、少なくとも一つは重合体の主鎖
に結合する基及び/又は少なくとも二つは重合体の主鎖
を形成する基であり、他はそれぞれ独立に、水素原子、
ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カル
ボン酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル
基、置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアル
キル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20の
アルケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数
20のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール
基を表す。)
Embedded image (In the formula, at least one of R 1 to R 6 is a group that binds to the main chain of the polymer and / or at least two are groups that form the main chain of the polymer, and the others are each independently Hydrogen atom,
A halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, which may have a substituent, having a substituent An alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, or an aryl group optionally having a substituent. )

【0070】一般式(2)General formula (2)

【化53】 (式中、R7〜R10はそれぞれ独立に、水素原子、ハロ
ゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カルボン
酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、
置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアルキル
基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20のアル
ケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20
のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール基を
表す。)
Embedded image (Wherein, R 7 to R 10 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group,
An alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and 2 to 2 carbon atoms which may have a substituent Carbon number 20
Represents an alkynyl group or an aryl group which may have a substituent. )

【0071】一般式(3)Formula (3)

【化54】 (式中、R11〜R14はそれぞれ独立に、水素原子、ハロ
ゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カルボン
酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、
置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアルキル
基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20のアル
ケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20
のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール基を
表す。)
Embedded image (Wherein, R 11 to R 14 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group,
An alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and 2 to 2 carbon atoms which may have a substituent Carbon number 20
Represents an alkynyl group or an aryl group which may have a substituent. )

【0072】一般式(4)Formula (4)

【化55】 (式中、R15〜R30はそれぞれ独立に、水素原子、ハロ
ゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カルボン
酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、
置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアルキル
基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20のアル
ケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20
のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール基を
表し、Xはそれぞれ独立に置換基を有しても良いアリー
ル基を表し、Yはそれぞれ独立にヘテロ原子単独、ヘテ
ロ原子を有しても良い炭素数が4以上20以下のアリー
ル基を表し、nは0〜5の整数を表す。)
Embedded image (Wherein, R 15 to R 30 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group,
An alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and 2 to 2 carbon atoms which may have a substituent Carbon number 20
Represents an alkynyl group or an aryl group which may have a substituent, X each independently represents an aryl group which may have a substituent, Y is each independently a heteroatom alone, Represents an aryl group having 4 to 20 carbon atoms, and n represents an integer of 0 to 5. )

【0073】第二工程 第一工程で得た重合体膜に、酸型モノマーを付加してプ
ロトン伝導性高分子固体電解質前駆体膜を得る工程
Second Step A step of adding an acid-type monomer to the polymer membrane obtained in the first step to obtain a proton-conductive polymer solid electrolyte precursor membrane.

【0074】第三工程 第二工程で得たプロトン伝導性高分子固体電解質前駆体
膜中に含まれる酸型モノマーを重合して、プロトン伝導
性高分子固体電解質膜を得る工程
Third step: a step of polymerizing an acid-type monomer contained in the proton conductive polymer solid electrolyte precursor membrane obtained in the second step to obtain a proton conductive polymer solid electrolyte membrane.

【0075】〔27〕 酸型モノマーが、アクリル酸、
フッ化アクリル酸、メタクリル酸、フッ化メタクリル
酸、スチレンスルホン酸、フッ化スチレンスルホン酸、
ビニルスルホン酸及びビニルリン酸からなる群から選ば
れる少なくとも一種以上の重合性官能基を有する酸性化
合物であることを特徴とする〔26〕に記載のプロトン
伝導性高分子固体電解質膜の製造方法。
[27] The acid type monomer is acrylic acid,
Fluorinated acrylic acid, methacrylic acid, fluorinated methacrylic acid, styrene sulfonic acid, fluorinated styrene sulfonic acid,
The method for producing a proton-conductive polymer solid electrolyte membrane according to [26], which is an acidic compound having at least one polymerizable functional group selected from the group consisting of vinyl sulfonic acid and vinyl phosphoric acid.

【0076】〔28〕 以下の第一工程〜第二工程を含
むことを特徴とする〔19〕〜〔24〕のいずれかに記
載のプロトン伝導性高分子固体電解質膜の製造方法。 第一工程 A)以下の(a)〜(d)で表される、いずれかの重合
体の少なくとも一種以上の重合体 (a) 一般式(1)で表されるキノキサリン構造を含
む重合体 (b) 一般式(2)で表されるキノキサリン構造を繰
り返し単位の一部として含む重合体 (c) 一般式(3)で表されるキノキサリン構造を繰
り返し単位の一部として含む重合体 (d) 一般式(4)で表されるキノキサリン構造を繰
り返し単位の一部として含む重合体
[28] The method for producing a proton conductive polymer solid electrolyte membrane according to any one of [19] to [24], comprising the following first step and second step. First step A) At least one polymer of any polymer represented by the following (a) to (d) (a) Polymer containing quinoxaline structure represented by general formula (1) ( b) A polymer containing the quinoxaline structure represented by the general formula (2) as a part of the repeating unit (c) A polymer (d) containing the quinoxaline structure represented by the general formula (3) as a part of the repeating unit A polymer containing a quinoxaline structure represented by the general formula (4) as a part of a repeating unit

【0077】一般式(1)General formula (1)

【化56】 (式中、R1〜R6の内、少なくとも一つは重合体の主鎖
に結合する基及び/又は少なくとも二つは重合体の主鎖
を形成する基であり、他はそれぞれ独立に、水素原子、
ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カル
ボン酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル
基、置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアル
キル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20の
アルケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数
20のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール
基を表す。)
Embedded image (In the formula, at least one of R 1 to R 6 is a group that binds to the main chain of the polymer and / or at least two are groups that form the main chain of the polymer, and the others are each independently Hydrogen atom,
A halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, which may have a substituent, having a substituent An alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, or an aryl group optionally having a substituent. )

【0078】一般式(2)Formula (2)

【化57】 (式中、R7〜R10はそれぞれ独立に、水素原子、ハロ
ゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カルボン
酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、
置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアルキル
基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20のアル
ケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20
のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール基を
表す。)
Embedded image (Wherein, R 7 to R 10 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group,
An alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and 2 to 2 carbon atoms which may have a substituent Carbon number 20
Represents an alkynyl group or an aryl group which may have a substituent. )

【0079】一般式(3)Formula (3)

【化58】 (式中、R11〜R14はそれぞれ独立に、水素原子、ハロ
ゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カルボン
酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、
置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアルキル
基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20のアル
ケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20
のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール基を
表す。)
Embedded image (Wherein, R 11 to R 14 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group,
An alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and 2 to 2 carbon atoms which may have a substituent Carbon number 20
Represents an alkynyl group or an aryl group which may have a substituent. )

【0080】一般式(4)Formula (4)

【化59】 (式中、R15〜R30はそれぞれ独立に、水素原子、ハロ
ゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カルボン
酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、
置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアルキル
基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20のアル
ケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20
のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール基を
表し、Xはそれぞれ独立に置換基を有しても良いアリー
ル基を表し、Yはそれぞれ独立にヘテロ原子単独、ヘテ
ロ原子を有しても良い炭素数が4以上20以下のアリー
ル基を表し、nは0〜5の整数を表す。)及び B)酸性化合物を含むプロトン伝導性高分子固体電解質
膜製造用組成物を得る工程
Embedded image (Wherein, R 15 to R 30 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group,
An alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and 2 to 2 carbon atoms which may have a substituent Carbon number 20
Represents an alkynyl group or an aryl group which may have a substituent, X each independently represents an aryl group which may have a substituent, Y is each independently a heteroatom alone, Represents an aryl group having 4 to 20 carbon atoms, and n represents an integer of 0 to 5. ) And B) a step of obtaining a composition for producing a proton-conductive polymer solid electrolyte membrane containing an acidic compound

【0081】第二工程 第一工程で得たプロトン伝導性高分子固体電解質膜製造
用組成物を、加圧及び/または加熱成型してプロトン伝
導性高分子固体電解質膜を得る工程
Step 2 Step of obtaining a proton-conductive polymer solid electrolyte membrane by molding the composition for producing a proton-conductive polymer solid electrolyte membrane obtained in the first step under pressure and / or heat.

【0082】〔29〕 以下の第一工程〜第二工程を含
むことを特徴とする〔19〕〜〔24〕のいずれかに記
載のプロトン伝導性高分子固体電解質膜の製造方法。 第一工程 A)以下の(a)〜(d)で表される、いずれかの重合
体の少なくとも一種以上の重合体 (a) 一般式(1)で表されるキノキサリン構造を含
む重合体 (b) 一般式(2)で表されるキノキサリン構造を繰
り返し単位の一部として含む重合体 (c) 一般式(3)で表されるキノキサリン構造を繰
り返し単位の一部として含む重合体 (d) 一般式(4)で表されるキノキサリン構造を繰
り返し単位の一部として含む重合体
[29] The method for producing a proton-conductive polymer solid electrolyte membrane according to any one of [19] to [24], comprising the following first step and second step. First step A) At least one polymer of any polymer represented by the following (a) to (d) (a) Polymer containing quinoxaline structure represented by general formula (1) ( b) A polymer containing the quinoxaline structure represented by the general formula (2) as a part of the repeating unit (c) A polymer (d) containing the quinoxaline structure represented by the general formula (3) as a part of the repeating unit A polymer containing a quinoxaline structure represented by the general formula (4) as a part of a repeating unit

【0083】一般式(1)General formula (1)

【化60】 (式中、R1〜R6の内、少なくとも一つは重合体の主鎖
に結合する基及び/又は少なくとも二つは重合体の主鎖
を形成する基であり、他はそれぞれ独立に、水素原子、
ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カル
ボン酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル
基、置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアル
キル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20の
アルケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数
20のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール
基を表す。)
Embedded image (In the formula, at least one of R 1 to R 6 is a group that binds to the main chain of the polymer and / or at least two are groups that form the main chain of the polymer, and the others are each independently Hydrogen atom,
A halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, which may have a substituent, having a substituent An alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, or an aryl group optionally having a substituent. )

【0084】一般式(2)General formula (2)

【化61】 (式中、R7〜R10はそれぞれ独立に、水素原子、ハロ
ゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カルボン
酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、
置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアルキル
基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20のアル
ケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20
のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール基を
表す。)
Embedded image (Wherein, R 7 to R 10 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group,
An alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and 2 to 2 carbon atoms which may have a substituent Carbon number 20
Represents an alkynyl group or an aryl group which may have a substituent. )

【0085】一般式(3)General formula (3)

【化62】 (式中、R11〜R14はそれぞれ独立に、水素原子、ハロ
ゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カルボン
酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、
置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアルキル
基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20のアル
ケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20
のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール基を
表す。)
Embedded image (Wherein, R 11 to R 14 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group,
An alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and 2 to 2 carbon atoms which may have a substituent Carbon number 20
Represents an alkynyl group or an aryl group which may have a substituent. )

【0086】一般式(4)General formula (4)

【化63】 (式中、R15〜R30はそれぞれ独立に、水素原子、ハロ
ゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カルボン
酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、
置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアルキル
基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20のアル
ケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20
のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール基を
表し、Xはそれぞれ独立に置換基を有しても良いアリー
ル基を表し、Yはそれぞれ独立にヘテロ原子単独、ヘテ
ロ原子を有しても良い炭素数が4以上20以下のアリー
ル基を表し、nは0〜5の整数を表す。) 及び B)酸型モノマーを含むプロトン伝導性高分子固体電解
質膜製造用組成物を得る工程
Embedded image (Wherein, R 15 to R 30 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group,
An alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and 2 to 2 carbon atoms which may have a substituent Carbon number 20
Represents an alkynyl group or an aryl group which may have a substituent, X each independently represents an aryl group which may have a substituent, Y is each independently a heteroatom alone, Represents an aryl group having 4 to 20 carbon atoms, and n represents an integer of 0 to 5. And b) a step of obtaining a composition for producing a proton-conductive polymer solid electrolyte membrane containing an acid-type monomer.

【0087】第二工程 第一工程で得たプロトン伝導性高分子固体電解質膜製造
用組成物中の酸型モノマーを重合しながら加圧加熱成型
して、プロトン伝導性高分子固体電解質膜を得る工程
Second step The proton conductive polymer solid electrolyte membrane is obtained by pressurizing and heating while polymerizing the acid type monomer in the composition for producing a proton conductive solid polymer electrolyte membrane obtained in the first step. Process

【0088】〔30〕 酸型モノマーが、アクリル酸、
フッ化アクリル酸、メタクリル酸、フッ化メタクリル
酸、スチレンスルホン酸、フッ化スチレンスルホン酸、
ビニルスルホン酸及びビニルリン酸からなる群から選ば
れる少なくとも一種以上の重合性官能基を有する酸性化
合物であることを特徴とする〔29〕に記載のプロトン
伝導性高分子固体電解質膜の製造方法。
[30] The acid type monomer is acrylic acid,
Fluorinated acrylic acid, methacrylic acid, fluorinated methacrylic acid, styrene sulfonic acid, fluorinated styrene sulfonic acid,
[29] The method for producing a proton conductive polymer solid electrolyte membrane according to [29], wherein the acidic compound has at least one or more polymerizable functional groups selected from the group consisting of vinyl sulfonic acid and vinyl phosphoric acid.

【0089】〔31〕 〔1〕〜〔11〕のいずれかに
記載のプロトン伝導性高分子固体電解質及び/又は〔1
9〕〜〔24〕のいずれかに記載のプロトン伝導性高分
子固体電解質膜を用いることを特徴とする電気化学素
子。
[31] The proton-conductive polymer solid electrolyte according to any one of [1] to [11] and / or [1]
[9] An electrochemical device using the proton conductive polymer solid electrolyte membrane according to any one of [24] to [24].

【0090】〔32〕 〔1〕〜〔11〕のいずれかに
記載のプロトン伝導性高分子固体電解質及び/又は〔1
9〕〜〔24〕のいずれかに記載のプロトン伝導性高分
子固体電解質膜を用いることを特徴とする電池。
[32] The proton conductive polymer solid electrolyte according to any one of [1] to [11] and / or [1]
[9] A battery using the proton-conductive polymer solid electrolyte membrane according to any one of [24] to [24].

【0091】〔33〕 〔1〕〜〔11〕のいずれかに
記載のプロトン伝導性高分子固体電解質及び/又は〔1
9〕〜〔24〕のいずれかに記載のプロトン伝導性高分
子固体電解質膜を用いることを特徴とする燃料電池。
[33] The proton conductive polymer solid electrolyte according to any one of [1] to [11] and / or [1]
[9] A fuel cell using the proton-conductive polymer solid electrolyte membrane according to any one of [24] to [24].

【0092】〔34〕 〔1〕〜〔11〕のいずれかに
記載のプロトン伝導性高分子固体電解質及び/又は〔1
9〕〜〔24〕のいずれかに記載のプロトン伝導性高分
子固体電解質膜を用いることを特徴とする電気二重層コ
ンデンサ。
[34] The proton conductive polymer solid electrolyte according to any one of [1] to [11] and / or [1]
[9] An electric double-layer capacitor using the proton-conductive polymer solid electrolyte membrane according to any one of [24] to [24].

【0093】〔35〕 〔1〕〜〔11〕のいずれかに
記載のプロトン伝導性高分子固体電解質及び/又は〔1
9〕〜〔24〕のいずれかに記載のプロトン伝導性高分
子固体電解質膜を用いることを特徴とするエレクトロク
ロミック素子。
[35] The proton conductive polymer solid electrolyte according to any one of [1] to [11] and / or [1]
[9] An electrochromic device using the proton-conductive polymer solid electrolyte membrane according to any one of [24] to [24].

【0094】〔36〕 正極と負極の間に〔1〕〜〔1
1〕のいずれかに記載のプロトン伝導性高分子固体電解
質及び/又は〔19〕〜〔24〕のいずれかに記載のプ
ロトン伝導性高分子固体電解質膜を設置することを特徴
とする電池の製造方法。
[36] [1] to [1] between the positive electrode and the negative electrode
1) Production of a battery comprising the proton-conductive polymer solid electrolyte according to any one of [1] and / or the proton-conductive polymer solid electrolyte membrane according to any of [19] to [24]. Method.

【0095】〔37〕 燃料極と空気極の間に〔1〕〜
〔11〕のいずれかに記載のプロトン伝導性高分子固体
電解質及び/又は〔19〕〜〔24〕のいずれかに記載
のプロトン伝導性高分子固体電解質膜を設置することを
特徴とする燃料電池の製造方法。
[37] Between the fuel electrode and the air electrode [1]-
A fuel cell comprising the proton conductive polymer solid electrolyte according to any one of [11] and / or the proton conductive polymer solid electrolyte membrane according to any of [19] to [24]. Manufacturing method.

【0096】〔38〕 2つの分極性電極の間に〔1〕
〜〔11〕のいずれかに記載のプロトン伝導性高分子固
体電解質及び/又は〔19〕〜〔24〕のいずれかに記
載のプロトン伝導性高分子固体電解質膜を設置すること
を特徴とする電気二重層コンデンサの製造方法。
[38] [1] Between two polarizable electrodes
Or a proton-conductive polymer solid electrolyte membrane according to any one of [19] to [24]. Manufacturing method of double layer capacitor.

【0097】〔39〕 変色電極と対極の間に〔1〕〜
〔11〕のいずれかに記載のプロトン伝導性高分子固体
電解質及び/又は〔19〕〜〔24〕のいずれかに記載
のプロトン伝導性高分子固体電解質膜を設置することを
特徴とするエレクトロクロミック素子の製造方法。
[39] Between the discoloring electrode and the counter electrode [1]-
An electrochromic comprising installing the proton conductive polymer solid electrolyte according to any one of [11] and / or the proton conductive polymer solid electrolyte membrane according to any of [19] to [24]. Device manufacturing method.

【0098】[0098]

【発明の実施の形態】以下、本発明についてより詳細に
説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

【0099】本発明(I)は、A)一般式(1)で表さ
れるキノキサリン構造を含む重合体、及びB)酸性化合
物とを含有することを特徴とするプロトン伝導性高分子
固体電解質である。
The present invention (I) is a proton-conductive polymer solid electrolyte comprising: A) a polymer having a quinoxaline structure represented by the general formula (1); and B) an acidic compound. is there.

【0100】一般式(1)General formula (1)

【化64】 Embedded image

【0101】(式中、R1〜R6の内、少なくとも一つは
重合体の主鎖に結合する基及び/又は少なくとも二つは
重合体の主鎖を形成する基であり、他はそれぞれ独立
に、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、カル
ボン酸基、カルボン酸エステル基、スルホン酸基、スル
ホン酸エステル基、置換基を有してもよい炭素数1〜炭
素数20のアルキル基、置換基を有してもよい炭素数2
〜炭素数20のアルケニル基、置換基を有してもよい炭
素数2〜炭素数20のアルキニル基又は置換基を有して
もよいアリール基を表す。)
(In the formula, at least one of R 1 to R 6 is a group bonding to the main chain of the polymer and / or at least two are groups forming the main chain of the polymer, and the others are respectively Independently, a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group, and an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent Having 2 carbon atoms which may have a substituent
Represents an alkenyl group having 20 to 20 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent or an aryl group which may have a substituent. )

【0102】まず、本発明(I)のプロトン伝導性高分
子固体電解質における「A)一般式(1)で表されるキ
ノキサリン構造を含む重合体」について説明する。
First, “A) a polymer containing a quinoxaline structure represented by the general formula (1)” in the proton conductive solid polymer electrolyte of the present invention (I) will be described.

【0103】本発明(I)の「キノキサリン構造を含む
重合体」とは、重合体の主鎖であっても側鎖であっても
少なくとも一部にキノキサリン構造を含むものであれ
ば、いかなる構造の物でも使用することができる。例え
ば、重合体の主鎖を形成する構造に直接キノキサリン構
造が含まれるのではなく、キノキサリン構造の一部が主
鎖に結合した例えば構造式(1)で表される構造を有す
る物であっても良く、また、重合体の主鎖を形成する構
造の一部としてキノキサリン構造を有する一般式(2)
で表される構造を繰り返し単位として有する物でも良
い。
The “polymer having a quinoxaline structure” of the present invention (I) includes any polymer having a quinoxaline structure at least partially, whether it is a main chain or a side chain of the polymer. Can also be used. For example, a structure having a structure represented by, for example, a structural formula (1) in which a quinoxaline structure is not directly contained in a structure forming a main chain of a polymer but a part of the quinoxaline structure is bonded to the main chain. And a general formula (2) having a quinoxaline structure as a part of the structure forming the main chain of the polymer.
May have the structure represented by the formula as a repeating unit.

【0104】構造式(1)Structural formula (1)

【化65】 Embedded image

【0105】一般式(2)General formula (2)

【化66】 Embedded image

【0106】(式中、R7〜R10はそれぞれ独立に、水
素原子、ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸
基、カルボン酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸
エステル基、置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数2
0のアルキル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素
数20のアルケニル基、置換基を有してもよい炭素数2
〜炭素数20のアルキニル基又は置換基を有してもよい
アリール基を表す。)
(Wherein, R 7 to R 10 each independently have a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group, and a substituent. 1 to 2 carbon atoms
0 alkyl group, alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, 2 carbon atom which may have a substituent
Represents an alkynyl group having 20 to 20 carbon atoms or an aryl group which may have a substituent. )

【0107】また、キノキサリン構造の一部が主鎖に結
合した例えば構造式(1)で表される構造を有する部分
と、一般式(2)で表される構造を有する部分との両方
を含む重合体であっても良く、さらに、キノキサリン構
造とは異なる繰り返し単位を含む物であっても良い。さ
らにはこれらの混合物であっても良い。
Further, both a portion having a structure represented by structural formula (1) in which a part of the quinoxaline structure is bonded to the main chain and a portion having a structure represented by general formula (2) are included. It may be a polymer, and may further contain a repeating unit different from the quinoxaline structure. Further, a mixture thereof may be used.

【0108】本発明(I)の「キノキサリン構造を含む
重合体」での一般式(1)における「式中、R1〜R6
内、少なくとも一つは重合体の主鎖に結合する基であ
り」とは、例えば構造式(1)で表されるような構造を
含むことを意味する。
In the present invention (I), “wherein at least one of R 1 to R 6 in the formula (1) in the“ polymer having a quinoxaline structure ”is a group bonded to the main chain of the polymer. Is meant to include, for example, a structure represented by the structural formula (1).

【0109】構造式(1)Structural formula (1)

【化67】 Embedded image

【0110】ここで主鎖とキノキサリン構造は、構造式
(1)に示したように直接結合する物だけでなく、間に
他の官能基を有していても良い。例えば、構造式(2)
に示すようなキノキサリン構造を有するアルコールのア
クリル酸エステルを原料として用いた場合の重合体の場
合は、主鎖とキノキサリン構造との間にエステル構造を
有する構造式(3)に示す繰り返し単位を有する重合体
となるが、いっこうに差し支えない。
Here, the main chain and the quinoxaline structure may have not only those directly bonded as shown in the structural formula (1) but also other functional groups between them. For example, structural formula (2)
In the case of a polymer obtained by using an acrylic acid ester of an alcohol having a quinoxaline structure as a raw material, the polymer has a repeating unit represented by the structural formula (3) having an ester structure between the main chain and the quinoxaline structure. It becomes a polymer, but it does not matter much.

【0111】構造式(2)Structural formula (2)

【化68】 Embedded image

【0112】構造式(3)Structural formula (3)

【化69】 Embedded image

【0113】一般式(1)における「式中、R1〜R6
内、少なくとも一つは重合体の主鎖に結合する基であ
り」とは、ここで一例としてあげたエステル結合はもち
ろんのこと、どの様な形態でも主鎖とキノキサリン構造
が結合していれば良いということはいうまでもない。
In the general formula (1), “wherein at least one of R 1 to R 6 is a group that binds to the main chain of the polymer” means, for example, an ester bond mentioned above as an example. It goes without saying that the main chain and the quinoxaline structure may be bonded in any form.

【0114】また、本発明(I)における、「一般式
(2)で表されるキノキサリン構造を繰り返し単位の一
部として含む重合体」とは、重合体の主鎖の少なくとも
一部にキノキサリン構造を有する物であればいかなる物
であっても良い。
In the present invention (I), “a polymer containing a quinoxaline structure represented by the general formula (2) as a part of a repeating unit” refers to a quinoxaline structure having at least a part of a main chain of the polymer. Any material may be used as long as it has the following.

【0115】ここでいう「キノキサリン構造を繰り返し
単位の一部として含む重合体」とは、キノキサリン構造
のみからなる重合体であっても、キノキサリン構造に加
えて他の一種以上の異なる構造を繰り返し単位として含
む物であっても良い。この場合、キノキサリン構造と他
の構造とが交互にあってもよく、またキノキサリン構造
のみを繰り返した部分と他の構造が繰り返す部分が交互
に存在する構造であっても良い。
The term “polymer containing a quinoxaline structure as a part of a repeating unit” as used herein refers to a polymer consisting of only a quinoxaline structure, but having at least one other different structure in addition to the quinoxaline structure. May be included. In this case, a quinoxaline structure and another structure may be alternated, or a structure in which only a quinoxaline structure is repeated and a portion in which another structure is repeated may be alternately provided.

【0116】さらにまた、キノキサリン構造が直接に繰
り返す構造であってもなくても良く、例えばキノキサリ
ン構造に他の構造が結合した構造を繰り返し単位の基本
構造とするような、一般式(4)で表されるような物も
含む。
Further, the quinoxaline structure may or may not be a direct repeating structure. For example, in the general formula (4), a structure in which another structure is bonded to a quinoxaline structure is used as a basic structure of a repeating unit. Includes those represented.

【0117】一般式(4)General formula (4)

【化70】 Embedded image

【0118】(式中、R15〜R30はそれぞれ独立に、水
素原子、ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸
基、カルボン酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸
エステル基、置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数2
0のアルキル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素
数20のアルケニル基、置換基を有してもよい炭素数2
〜炭素数20のアルキニル基又は置換基を有してもよい
アリール基を表し、Xはそれぞれ独立に置換基を有して
も良いアリール基を表し、Yはそれぞれ独立にヘテロ原
子単独、ヘテロ原子を有しても良い炭素数が4以上20
以下のアリール基を表し、nは0〜5の整数を表す。)
(Wherein, R 15 to R 30 each independently have a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group, and a substituent. 1 to 2 carbon atoms
0 alkyl group, alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, 2 carbon atom which may have a substituent
Represents an alkynyl group having 20 to 20 carbon atoms or an aryl group which may have a substituent, X represents an aryl group which may have a substituent, Y represents a hetero atom alone, a hetero atom 4 to 20 carbon atoms which may have
The following aryl groups are represented, and n represents an integer of 0 to 5. )

【0119】また、「一般式(1)で表されるキノキサ
リン構造を側鎖に含み、且つ一般式(2)で表されるキ
ノキサリン構造を繰り返し単位の一部として含む重合
体」とは、その重合体の一部分がキノキサリン構造の一
部が主鎖に結合した例えば構造式(1)で表される構造
を有し、且つ他の部分では重合体の主鎖の一部にキノキ
サリン構造を有する物であればいかなる物であっても良
い。
Further, “a polymer containing a quinoxaline structure represented by the general formula (1) in a side chain and containing a quinoxaline structure represented by the general formula (2) as a part of a repeating unit” includes A polymer having a structure in which a part of the polymer has, for example, a structure represented by the structural formula (1) in which a part of the quinoxaline structure is bonded to the main chain, and the other part has a quinoxaline structure in a part of the main chain of the polymer Any object can be used.

【0120】この場合、キノキサリン構造を側鎖に含む
部分と、キノキサリン構造を主鎖の構造として含む部分
とは、それぞれ交互に存在しても、また、キノキサリン
構造を側鎖に含む部分を繰り返した後に、キノキサリン
構造を主鎖の構造として含む部分を繰り返した物であっ
ても良い。さらに、キノキサリン構造とは異なる繰り返
し単位を有する物であっても良く、その場合は各構造が
それぞれ任意の順に結合していてもかまわない。
In this case, the portion containing the quinoxaline structure in the side chain and the portion containing the quinoxaline structure as the main chain structure are alternately present, and the portion containing the quinoxaline structure in the side chain is repeated. It may be a product obtained by repeating a portion containing a quinoxaline structure as a main chain structure later. Further, the compound may have a repeating unit different from the quinoxaline structure. In that case, the structures may be bonded to each other in an arbitrary order.

【0121】本発明(I)の一般式(1)〜一般式
(4)でのR1〜R30は、それぞれ独立に水素原子、ハ
ロゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カルボ
ン酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル
基、置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアル
キル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20の
アルケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数
20のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール
基を表す。
In the general formulas (1) to (4) of the present invention (I), R 1 to R 30 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester. Group, sulfonic acid group, sulfonic acid ester group, alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, It represents an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a group or an aryl group which may have a substituent.

【0122】ここでいう「それぞれ独立に」とは、R1
〜R30のいずれもが独立であると言うことのみならず、
重合体のそれぞれのキノキサリン構造においても独立で
あることを示している。すなわち、例えばキノキサリン
構造の任意のRα(αは1〜30の整数)がメチル基で
ある場合、他のキノキサリン構造の相似の位置であるR
αではメチル基でも良いしメチル基以外の他の官能基で
あっても良いことを示している。従って、一つの重合体
にn個のキノキサリン構造が存在する場合、任意のRα
はn個のキノキサリン構造において各々独立の官能基で
あることを示している。
As used herein, “each independently” refers to R 1
Both of ~R 30 is not only said to be independent,
This shows that each quinoxaline structure of the polymer is independent. That is, for example, when any R α (α is an integer of 1 to 30) of the quinoxaline structure is a methyl group, R
α indicates that it may be a methyl group or a functional group other than a methyl group. Therefore, when n quinoxaline structures are present in one polymer, any R α
Indicates that each of the n quinoxaline structures is an independent functional group.

【0123】一般式(1)〜一般式(4)におけるR1
〜R30として具体的には例えば水素原子、メチル基、ト
リフルオロメチル基、エチル基等のアルキル基、エテニ
ル基、2−プロペニル基、1,3−ブタジエニル基、4
−メトキシ−2−ブテニル基等のアルケニル基、エチニ
ル基、2−プロピニル基等のアルキニル基、フェニル
基、チエニル基、ピロリル基、4−メトキシフェニル
基、3−トリフルオロメチルフェニル基、ナフチル基、
3−メチルチエニル基等のアリール基、フッ素、塩素等
のハロゲン原子、カルボン酸基、カルボン酸エステル
基、ニトロ基、ニトリル基、スルホン酸基、スルホン酸
エステル基等を挙げることができる。
R 1 in the general formulas (1) to (4)
~R Specifically, for example, hydrogen atom 30, a methyl group, a trifluoromethyl group, an alkyl group such as ethyl group, an ethenyl group, a 2-propenyl group, 1,3-butadienyl group, 4
Alkenyl groups such as -methoxy-2-butenyl group, ethynyl group, alkynyl groups such as 2-propynyl group, phenyl group, thienyl group, pyrrolyl group, 4-methoxyphenyl group, 3-trifluoromethylphenyl group, naphthyl group,
Examples thereof include an aryl group such as 3-methylthienyl group, a halogen atom such as fluorine and chlorine, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a nitro group, a nitrile group, a sulfonic acid group, and a sulfonic acid ester group.

【0124】好ましくは水素原子、メチル基、トリフル
オロメチル基、フェニル基、3−トリフリオロメチルフ
ェニル基、ナフチル基、フッ素、カルボン酸基、カルボ
ン酸エステル基、ニトロ基、ニトリル基、スルホン酸
基、スルホン酸エステル基であり、より好ましくは水素
原子、メチル基、トリフルオロメチル基、フェニル基、
ナフチル基、フッ素、ニトロ基、ニトリル基、スルホン
酸基、スルホン酸エステル基である。
Preferred are a hydrogen atom, methyl group, trifluoromethyl group, phenyl group, 3-trifluoromethylphenyl group, naphthyl group, fluorine, carboxylic acid group, carboxylic ester group, nitro group, nitrile group, sulfonic acid Group, a sulfonic acid ester group, more preferably a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, a phenyl group,
A naphthyl group, a fluorine, a nitro group, a nitrile group, a sulfonic group, and a sulfonic ester group.

【0125】R1〜R30の組み合わせとしては、水素原
子とメチル基、フェニル基等の電子供与性基の組み合わ
せ、または水素原子とフッ素、トリフルオロメチル基、
ニトロ基、ニトリル基等の電子吸引性基の組み合わせが
好ましい。また、これら好ましい要素単独、たとえばす
べて水素原子、すべてメチル基、すべてフッ素等の場合
も好ましい。
Examples of the combination of R 1 to R 30 include a combination of a hydrogen atom and an electron donating group such as a methyl group or a phenyl group, or a combination of a hydrogen atom and a fluorine or trifluoromethyl group.
A combination of electron-withdrawing groups such as a nitro group and a nitrile group is preferred. It is also preferable to use these preferable elements alone, for example, all hydrogen atoms, all methyl groups, all fluorine and the like.

【0126】本発明(I)の「一般式(1)で表される
キノキサリン構造を含む重合体」として、好ましくは一
般式(2)で表されるキノキサリン構造を繰り返し単位
の一部として含む重合体である。
The “polymer having a quinoxaline structure represented by the general formula (1)” of the present invention (I) is preferably a polymer containing a quinoxaline structure represented by the general formula (2) as a part of a repeating unit. It is united.

【0127】一般式(2)General formula (2)

【化71】 Embedded image

【0128】(式中、R7〜R10はそれぞれ独立に、水
素原子、ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸
基、カルボン酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸
エステル基、置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数2
0のアルキル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素
数20のアルケニル基、置換基を有してもよい炭素数2
〜炭素数20のアルキニル基又は置換基を有してもよい
アリール基を表す。)
(Wherein, R 7 to R 10 each independently have a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group, and a substituent. 1 to 2 carbon atoms
0 alkyl group, alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, 2 carbon atom which may have a substituent
Represents an alkynyl group having 20 to 20 carbon atoms or an aryl group which may have a substituent. )

【0129】より好ましくは一般式(3)で表されるキ
ノキサリン構造を繰り返し単位の一部として含む重合
体、又は一般式(4)で表されるキノキサリン構造を繰
り返し単位の一部として含む重合体である。
More preferably, a polymer containing the quinoxaline structure represented by the general formula (3) as a part of the repeating unit, or a polymer containing the quinoxaline structure represented by the general formula (4) as a part of the repeating unit It is.

【0130】一般式(3)General formula (3)

【化72】 Embedded image

【0131】(式中、R11〜R14はそれぞれ独立に、水
素原子、ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸
基、カルボン酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸
エステル基、置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数2
0のアルキル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素
数20のアルケニル基、置換基を有してもよい炭素数2
〜炭素数20のアルキニル基又は置換基を有してもよい
アリール基を表す。)
(Wherein, R 11 to R 14 each independently have a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group, and a substituent. 1 to 2 carbon atoms
0 alkyl group, alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, 2 carbon atom which may have a substituent
Represents an alkynyl group having 20 to 20 carbon atoms or an aryl group which may have a substituent. )

【0132】一般式(4)General formula (4)

【化73】 Embedded image

【0133】(式中、R15〜R30はそれぞれ独立に、水
素原子、ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸
基、カルボン酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸
エステル基、置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数2
0のアルキル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素
数20のアルケニル基、置換基を有してもよい炭素数2
〜炭素数20のアルキニル基又は置換基を有してもよい
アリール基を表し、Xはそれぞれ独立に置換基を有して
も良いアリール基を表し、Yはそれぞれ独立にヘテロ原
子単独、ヘテロ原子を有しても良い炭素数が4以上20
以下のアリール基を表し、nは0〜5の整数を表す。)
(Wherein, R 15 to R 30 each independently have a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group, and a substituent. 1 to 2 carbon atoms
0 alkyl group, alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, 2 carbon atom which may have a substituent
Represents an alkynyl group having 20 to 20 carbon atoms or an aryl group which may have a substituent, X represents an aryl group which may have a substituent, Y represents a hetero atom alone, a hetero atom 4 to 20 carbon atoms which may have
The following aryl groups are represented, and n represents an integer of 0 to 5. )

【0134】一般式(3)におけるR11〜R14として好
ましくは水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、
フェニル基、3−トリフリオロメチルフェニル基、ナフ
チル基、フッ素、カルボン酸基、カルボン酸エステル
基、ニトロ基、ニトリル基、スルホン酸基、スルホン酸
エステル基であり、より好ましくは水素原子、メチル
基、トリフルオロメチル基、フェニル基、ナフチル基、
フッ素、ニトロ基、ニトリル基、スルホン酸基、スルホ
ン酸エステル基である。
R 11 to R 14 in formula (3) are preferably a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group,
A phenyl group, a 3-trifluoromethylphenyl group, a naphthyl group, fluorine, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a nitro group, a nitrile group, a sulfonic acid group, and a sulfonic acid ester group; Group, trifluoromethyl group, phenyl group, naphthyl group,
These are fluorine, nitro, nitrile, sulfonic acid, and sulfonic ester groups.

【0135】R11〜R14の組み合わせとしては、水素原
子とメチル基、フェニル基等の電子供与性基の組み合わ
せ、または水素原子とフッ素、トリフルオロメチル基、
ニトロ基、ニトリル基等の電子吸引性基の組み合わせが
好ましい。また、これら好ましい要素単独、たとえばす
べて水素原子、すべてメチル基、すべてフッ素等の場合
も好ましい。
The combination of R 11 to R 14 may be a combination of a hydrogen atom and an electron donating group such as a methyl group or a phenyl group, or a combination of a hydrogen atom and a fluorine or trifluoromethyl group.
A combination of electron-withdrawing groups such as a nitro group and a nitrile group is preferred. It is also preferable to use these preferable elements alone, for example, all hydrogen atoms, all methyl groups, all fluorine and the like.

【0136】また、一般式(4)におけるR15〜R30
して好ましくは水素原子、メチル基、トリフルオロメチ
ル基、フェニル基、3−トリフリオロメチルフェニル
基、ナフチル基、フッ素、カルボン酸基、カルボン酸エ
ステル基、ニトロ基、スルホン酸基、スルホン酸エステ
ル基であり、より好ましくは水素原子、メチル基、トリ
フルオロメチル基、フェニル基、ナフチル基、フッ素、
ニトロ基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基であ
る。
R 15 to R 30 in formula (4) are preferably a hydrogen atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, a phenyl group, a 3-trifluoromethylphenyl group, a naphthyl group, a fluorine atom, a carboxylic acid group. Carboxylic acid ester group, nitro group, sulfonic acid group, sulfonic acid ester group, more preferably a hydrogen atom, methyl group, trifluoromethyl group, phenyl group, naphthyl group, fluorine,
A nitro group, a sulfonic group, and a sulfonic ester group.

【0137】R15〜R30の組み合わせとしては、水素原
子とメチル基、フェニル基等の電子供与性基の組み合わ
せ、または水素原子とフッ素、トリフルオロメチル基、
ニトロ基、ニトリル基等の電子吸引性基の組み合わせが
好ましい。また、これら好ましい要素単独、たとえばす
べて水素原子、すべてメチル基、すべてフッ素等の場合
も好ましい。
The combination of R 15 to R 30 may be a combination of a hydrogen atom and an electron donating group such as a methyl group or a phenyl group, or a combination of a hydrogen atom and a fluorine or trifluoromethyl group.
A combination of electron-withdrawing groups such as a nitro group and a nitrile group is preferred. It is also preferable to use these preferable elements alone, for example, all hydrogen atoms, all methyl groups, all fluorine and the like.

【0138】また、一般式(4)におけるXはそれぞれ
独立に置換基を有しても良いアリーレン基を表し、Yは
それぞれ独立にヘテロ原子単独、ヘテロ原子を有しても
良い炭素数が6以上20以下のアリーレン基を表し、n
はそれぞれ独立に0〜5の整数を表す。
X in the general formula (4) independently represents an arylene group which may have a substituent, and Y independently represents a heteroatom alone or a carbon atom which may have a heteroatom having 6 carbon atoms. Represents an arylene group of 20 or more, and n
Each independently represents an integer of 0 to 5;

【0139】ここで言うX、Y及びnの「それぞれ独立
に」とは、各繰り返し単位においてすべてが同じでも良
く、また、すべてが異なっても良いと言うことを意味す
る。すなわち、例えば一般式(4)で示される繰り返し
単位をm個有する重合体の場合、m個のX、Y或いはn
すべて同じでも良いし、すべて異なっても良いし、一部
が同じで一部が違っていてもかまわないことを意味す
る。
The expression "each independently" of X, Y and n means that all of the repeating units may be the same or all may be different. That is, for example, in the case of a polymer having m repeating units represented by the general formula (4), m X, Y or n
All may be the same, all may be different, or it may mean that some are the same and some are different.

【0140】一般式(4)におけるXとしては、具体的
には例えばフェニレン基、4−メチルフェニレン基、3
−ニトロフェニレン基、3−トリフリオロメチルフェニ
レン基、ナフチレン基、5−メチルナフチレン基、4−
ニトロナフチレン基等を挙げることができる。好ましく
はフェニレン基、3−ニトロフェニレン基、3−トリフ
リオロメチルフェニレン基、ナフチレン基、4−ニトロ
ナフチレン基であり、より好ましくはフェニレン基、3
−トリフリオロメチルフェニレン基、ナフチレン基であ
る。
As X in the general formula (4), specifically, for example, phenylene group, 4-methylphenylene group, 3
-Nitrophenylene group, 3-triphenylomethylphenylene group, naphthylene group, 5-methylnaphthylene group, 4-
Nitronaphthylene group and the like can be mentioned. Preferred are a phenylene group, a 3-nitrophenylene group, a 3-triphenylomethylphenylene group, a naphthylene group and a 4-nitronaphthylene group, and more preferred are a phenylene group and a 3-phenylnaphthylene group.
-A tritrifluoromethylphenylene group or a naphthylene group.

【0141】また、一般式(4)におけるYとしては、
具体的には酸素、イオウ、セレン、NR(RはHまたは
炭素数10以下のアルキル基)、フェニレン基、3−ニ
トロフェニレン基、2,5−ジメトキシフェニレン基、
ナフチレン基等を挙げることができる。好ましくは酸
素、フェニレン基、3−ニトロフェニレン基、ナフチレ
ン基であり、より好ましくは酸素、フェニレン基であ
る。
In the general formula (4), Y is
Specifically, oxygen, sulfur, selenium, NR (R is H or an alkyl group having 10 or less carbon atoms), phenylene group, 3-nitrophenylene group, 2,5-dimethoxyphenylene group,
Examples include a naphthylene group. Preferred are oxygen, phenylene, 3-nitrophenylene, and naphthylene, and more preferred are oxygen and phenylene.

【0142】XとYの組み合わせとしては、フェニレン
基と酸素、ナフチレン基等の電子供与性基の組み合わ
せ、または3−トリフルオロメチルフェニレン基等の電
子吸引性基の組み合わせが好ましい。また、フェニレン
基やナフチレン基のようなX、Yのどちらでも使用可能
な基はX、Y両方が同じ場合も好ましい。
The combination of X and Y is preferably a combination of a phenylene group and an electron donating group such as oxygen and naphthylene group, or a combination of an electron-withdrawing group such as 3-trifluoromethylphenylene group. Further, a group that can be used in both X and Y, such as a phenylene group and a naphthylene group, is also preferable when both X and Y are the same.

【0143】また、nは0〜5の整数を表すが、好まし
い範囲はYにより異なる。
Further, n represents an integer of 0 to 5, and a preferable range depends on Y.

【0144】本発明(I)の一般式(1)で表されるキ
ノキサリン構造を含む重合体の具体例としては、ポリフ
ェニルキノキサリン(以下、「PPQ」と略す。)、ポ
リ−2,2’−(p,p’−オキシジフェニレン)−
6,6’−オキシジ(3−フェニルキノキサリン)(以
下、「POPQ」と略す。)等を挙げることができる
が、これに限定されるわけではない。詳しくは「J.P
olymer Science:part A1、第5
巻、1453頁、1967年」に記載がある。
Specific examples of the polymer having a quinoxaline structure represented by the general formula (1) of the present invention (I) include polyphenylquinoxaline (hereinafter abbreviated as “PPQ”) and poly-2,2 ′. -(P, p'-oxydiphenylene)-
6,6′-oxydi (3-phenylquinoxaline) (hereinafter abbreviated as “POPQ”) and the like, but are not limited thereto. See "JP
polymer Science: part A1, 5th
Vol., P. 1453, 1967 ".

【0145】本発明(I)の一般式(1)で表されるキ
ノキサリン構造を含む重合体のキノキサリン構造は、核
磁気共鳴スペクトル(以下、「NMR」と略す。)、赤
外スペクトル(以下、「IR」と略す。)、元素分析、
質量分析法(以下、「MS」と略す。)等の方法で分
析、同定することが可能である。
The quinoxaline structure of the polymer having a quinoxaline structure represented by the general formula (1) of the present invention (I) has a nuclear magnetic resonance spectrum (hereinafter abbreviated as “NMR”) and an infrared spectrum (hereinafter abbreviated as “NMR”). Abbreviated as “IR”), elemental analysis,
It can be analyzed and identified by a method such as mass spectrometry (hereinafter abbreviated as “MS”).

【0146】具体的には例えば、本発明(I)のプロト
ン伝導性高分子固体電解質より、中和、洗浄等の方法に
より一般式(1)で表されるキノキサリン構造を含む重
合体を分離し、さらに熱重量分析−質量分析法(以下、
「TG−MS」と略す。)で分解物の構造からキノキサ
リン骨格を同定、元素分析で元素の組成比を定量、NM
R、IRで結合状態を同定等の方法でキノキサリン構造
を同定することが可能である。詳しくは「J.Poly
mer Science:part A1、第5巻、1
453頁、1967年」に記載がある。
Specifically, for example, a polymer having a quinoxaline structure represented by the general formula (1) is separated from the proton conductive polymer solid electrolyte of the present invention (I) by a method such as neutralization and washing. , And thermogravimetric analysis-mass spectrometry (hereinafter, referred to as
Abbreviated as "TG-MS". ) To identify the quinoxaline skeleton from the structure of the decomposition product, determine the composition ratio of the elements by elemental analysis,
The quinoxaline structure can be identified by a method such as identification of the binding state by R and IR. See "J. Poly
mer Science: part A1, Volume 5, 1
453, 1967 ".

【0147】本発明(I)の一般式(1)で表されるキ
ノキサリン構造を含む重合体の分子量は、例えばゲルパ
ーミエーションクロマトグラフィー(以下、「GPC」
と略す。)等の液体クロマトグラフィーにより測定する
ことができる。具体的には例えばヘキサイソプロパノー
ル等の溶媒に溶解し、GPCにより測定することが一般
的である。例えば「J.Polymer Scienc
e:part B:Polymer Physics、
第38巻、1348頁、2000年」、又は「Chem
istry Letters、1049頁、1999
年」にその記載がある。
The molecular weight of the polymer having a quinoxaline structure represented by the general formula (1) of the present invention (I) can be determined, for example, by gel permeation chromatography (hereinafter, “GPC”).
Abbreviated. ) Can be measured by liquid chromatography. Specifically, for example, it is common to dissolve in a solvent such as hexaisopropanol and measure by GPC. For example, “J. Polymer Science”
e: part B: Polymer Physics,
38, 1348, 2000 "or" Chem.
issue Letters, p. 1049, 1999
The year is described.

【0148】本発明(I)の一般式(1)で表されるキ
ノキサリン構造を含む重合体の分子量としては、特に制
限はない。一般的にはプロトンの挿入放出への耐久性、
フィルム化したときの強度の点から高い方が好ましい。
具体的にはGPCによる絶対分子量測定での重量平均分
子量で5000以上が好ましく、10000以上がより
好ましい。
The molecular weight of the polymer having a quinoxaline structure represented by the general formula (1) of the present invention (I) is not particularly limited. Generally, durability against insertion and release of protons,
A higher one is preferred from the point of strength when formed into a film.
Specifically, the weight average molecular weight measured by absolute molecular weight measurement by GPC is preferably 5,000 or more, more preferably 10,000 or more.

【0149】また、本発明(I)の一般式(1)で表さ
れるキノキサリン構造を含む重合体は、低分子量体の存
在量が少ない方が好ましい。具体的には前述の光散乱法
による絶対分子量測定での重量平均分子量における10
00未満の分子量を有する低分子量体が重合体全体に対
して5質量%以下であることが好ましく、より好ましく
は1質量%以下である。
The polymer having a quinoxaline structure represented by the general formula (1) of the present invention (I) preferably has a small amount of a low molecular weight compound. Specifically, 10% in the weight average molecular weight in the absolute molecular weight measurement by the light scattering method described above.
The content of the low-molecular-weight compound having a molecular weight of less than 00 is preferably 5% by mass or less, more preferably 1% by mass or less, based on the whole polymer.

【0150】この際の低分子量体の存在量の測定は、具
体的には例えば上記GPC等の方法を用いて測定するこ
とができる。
At this time, the measurement of the amount of the low molecular weight substance can be specifically performed by using, for example, the above-described method such as GPC.

【0151】次に、本発明(I)のプロトン伝導性高分
子固体電解質における「B)酸性化合物」について説明
する。
Next, the "B) acidic compound in the proton conductive polymer solid electrolyte of the present invention (I) will be described.

【0152】本発明(I)のプロトン伝導性高分子固体
電解質における「B)酸性化合物」としては、乖離して
プロトンを放出するものであればいかなるものでも使用
することができる。いかなる無機酸及び有機酸であって
も良く、またプロトンを放出することが可能な高分子で
あっても良い。これらは、各々単独で用いても良いし、
二種類以上を併用してもかまわない。
As the "B) acidic compound" in the proton-conductive polymer solid electrolyte of the present invention (I), any compound can be used as long as it separates and releases a proton. Any inorganic or organic acid may be used, and a polymer capable of releasing protons may be used. These may be used alone,
Two or more types may be used in combination.

【0153】無機酸の具体例としては、例えば硫酸及び
硝酸等を挙げることができる。また、有機酸の具体例と
しては、酢酸、フッ化酢酸、プロピオン酸、フッ化プロ
ピオン酸、酪酸、フッ化酪酸、アクリル酸、フッ化アク
リル酸、メタクリル酸、フッ化メタクリル酸、スチレン
スルホン酸、フッ化スチレンスルホン酸、ビニルスルホ
ン酸、及びビニルリン酸等を挙げることができる。
Specific examples of the inorganic acid include sulfuric acid and nitric acid. Further, specific examples of the organic acid include acetic acid, fluorinated acetic acid, propionic acid, fluorinated propionic acid, butyric acid, butyric fluoric acid, acrylic acid, fluorinated acrylic acid, methacrylic acid, fluorinated methacrylic acid, styrene sulfonic acid, Examples thereof include fluorinated styrene sulfonic acid, vinyl sulfonic acid, and vinyl phosphoric acid.

【0154】ここでいう「フッ化酢酸」等の「フッ化
〜」の記載は、その有機酸の水素原子のすくなくとも一
つ以上がフッ素に置換されているものを指す。具体的に
は、トリフルオロ酢酸、ヘプタフルオロプロピオン酸、
ヘキサフルオロスチレンスルホン酸等が挙げられる。
The term “fluorination” such as “fluorinated acetic acid” as used herein refers to an organic acid in which at least one or more hydrogen atoms have been replaced by fluorine. Specifically, trifluoroacetic acid, heptafluoropropionic acid,
Hexafluorostyrene sulfonic acid and the like can be mentioned.

【0155】本発明(I)の「B)酸性化合物」とし
て、好ましくはプロトンを放出することが可能な高分子
である「酸型高分子」である。ここでいう「酸型高分
子」とは高分子の側鎖、主鎖及び/または末端等にプロ
トン放出可能な基が結合したものを意味する。具体的に
はポリスチレンスルホン酸、ポリリン酸、ポリアクリル
酸及びこれらのフッ化物等を指す。
The “B) acidic compound” of the present invention (I) is preferably an “acid type polymer” which is a polymer capable of releasing protons. The term "acid-type polymer" as used herein means a polymer in which a proton-releasing group is bonded to the side chain, main chain, and / or terminal of the polymer. Specifically, it refers to polystyrene sulfonic acid, polyphosphoric acid, polyacrylic acid, and fluorides thereof.

【0156】本発明(I)の「B)酸性化合物」として
用いることができるものの例としては、カルボン酸系高
分子、スルホン酸系高分子及びリン酸系高分子等を挙げ
ることができる。具体的には例えばポリアクリル酸、ポ
リメタクリル酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリビニル
スルホン酸、ポリリン酸、ポリビニルリン酸及びこれら
のフッ化物等を挙げることができる。好ましくはポリス
チレンスルホン酸、ポリビニルスルホン酸、ポリリン
酸、ポリビニルリン酸及びこれらのフッ化物であり、よ
り好ましくはポリスチレンスルホン酸、ポリビニルスル
ホン酸、ポリビニルリン酸及びこれらのフッ化物であ
る。これらは一種のみを単独で用いても、二種以上を併
用して用いてもかまわない。
Examples of compounds which can be used as "B) acidic compound" in the present invention (I) include carboxylic acid polymers, sulfonic acid polymers and phosphoric acid polymers. Specific examples include polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polystyrenesulfonic acid, polyvinylsulfonic acid, polyphosphoric acid, polyvinylphosphoric acid, and fluorides thereof. Preferred are polystyrenesulfonic acid, polyvinylsulfonic acid, polyphosphoric acid, polyvinylphosphoric acid and fluorides thereof, and more preferred are polystyrenesulfonic acid, polyvinylsulfonic acid, polyvinylphosphoric acid and fluorides thereof. These may be used alone or in combination of two or more.

【0157】酸型高分子の分子量はGPC等の方法で測
定することができる。具体的には酸型高分子を水溶液等
の溶液状態にし、GPCで測定することで可能である。
The molecular weight of the acid type polymer can be measured by a method such as GPC. Specifically, the acid-type polymer can be made into a solution state such as an aqueous solution and measured by GPC.

【0158】本発明(I)の「B)酸性化合物」として
用いることができる酸型高分子の好ましい分子量として
は、特に制限はないが、好ましくは前記のGPCによる
分子量測定での重量平均分子量が500〜100000
0の範囲であり、より好ましくは1000〜10000
00の範囲である。
The preferred molecular weight of the acid type polymer which can be used as the “B) acidic compound of the present invention (I) is not particularly limited, but preferably the weight average molecular weight measured by GPC described above is preferably 500-100,000
0, more preferably from 1,000 to 10,000
00 range.

【0159】次に、本発明(I)のプロトン伝導性高分
子固体電解質について説明する。本発明(I)のプロト
ン伝導性高分子固体電解質は、A)一般式(1)で表さ
れるキノキサリン構造を含む重合体、及びB)酸性化合
物とを含有することを特徴とする。
Next, the proton conductive polymer solid electrolyte of the present invention (I) will be described. The proton conductive solid polymer electrolyte of the present invention (I) is characterized by containing: A) a polymer having a quinoxaline structure represented by the general formula (1); and B) an acidic compound.

【0160】一般式(1)General formula (1)

【化74】 Embedded image

【0161】(式中、R1〜R6の内、少なくとも一つは
重合体の主鎖に結合する基であり、他はそれぞれ独立
に、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、カル
ボン酸基、カルボン酸エステル基、スルホン酸基、スル
ホン酸エステル基、置換基を有してもよい炭素数1〜炭
素数20のアルキル基、置換基を有してもよい炭素数2
〜炭素数20のアルケニル基、置換基を有してもよい炭
素数2〜炭素数20のアルキニル基又は置換基を有して
もよいアリール基を表す。)
(Wherein at least one of R 1 to R 6 is a group bonded to the main chain of the polymer, and the others are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid Group, carboxylic acid ester group, sulfonic acid group, sulfonic acid ester group, alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, carbon atom 2 which may have a substituent
Represents an alkenyl group having 20 to 20 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent or an aryl group which may have a substituent. )

【0162】本発明(I)のプロトン伝導性高分子固体
電解質における、A)一般式(1)で表されるキノキサ
リン構造を含む重合体、及びB)酸性化合物の比率には
特に制限はない。好ましくはプロトン伝導性及び熱的安
性の点からA)一般式(1)で表されるキノキサリン構
造を含む重合体の窒素の量に対して、B)酸性化合物の
アニオンの量がモル比で、 キノキサリン構造を含む重合体の窒素の量:酸性化合物のアニオンの量 =1:20〜 20:1 (モル:モル) の範囲であり、より好ましくは キノキサリン構造を含む重合体の窒素の量:酸性化合物のアニオンの量 =1:10 〜10:1 (モル:モル) の範囲である。
In the proton conductive polymer solid electrolyte of the present invention (I), the ratio of A) the polymer having a quinoxaline structure represented by the general formula (1) and B) the acidic compound is not particularly limited. Preferably, from the viewpoint of proton conductivity and thermal stability, the amount of the anion of the acidic compound in the molar ratio of A) to the amount of nitrogen in the polymer having a quinoxaline structure represented by the general formula (1) in a molar ratio. The amount of nitrogen in the polymer having a quinoxaline structure: the amount of anion of the acidic compound = 1: 20 to 20: 1 (mole: mole), more preferably the amount of nitrogen in the polymer having a quinoxaline structure: The amount of the anion of the acidic compound is in the range of 1:10 to 10: 1 (mole: mole).

【0163】本発明(I)のプロトン伝導性高分子固体
電解質における、A)一般式(1)で表されるキノキサ
リン構造を含む重合体、及びB)酸性化合物の比率は元
素分析、熱分析等により測定することができる。具体的
には例えば元素分析により窒素と酸成分の元素の比を測
定する、TGで酸性分の揮発重量を測定する等の方法を
挙げることができる。
In the proton conductive polymer solid electrolyte of the present invention (I), the ratio of A) a polymer having a quinoxaline structure represented by the general formula (1) and B) an acidic compound is determined by elemental analysis, thermal analysis, or the like. Can be measured. Specifically, for example, there can be mentioned a method of measuring the ratio of the element of nitrogen and an acid component by elemental analysis, and a method of measuring the volatile weight of an acidic component by TG.

【0164】本発明(I)のプロトン伝導性高分子固体
電解質のプロトン伝導度としては特に制限はない。当該
プロトン伝導性高分子固体電解質を使用して作成する電
気化学素子に求められる性能により好ましい範囲は異な
る。一般には25℃で0.1mS/cm以上であり、且
つ80℃で1mS/cm以上であれば良い。好ましくは
25℃で1mS/cm以上であり、且つ80℃で10m
S/cm以上である。プロトン伝導度の測定方法として
は交流インピーダンス法を挙げることができる。具体的
には膜状等に加工したプロトン伝導性高分子固体電解質
サンプルを白金等の不活性電極ではさみ、これに交流を
印加し、インピーダンスの周波数依存性で測定する等の
方法を挙げることができる。詳しくは「電気化学測定
法」(電気化学会編、1984年11月15日1版1刷
発行)等に記載がある。
The proton conductivity of the proton conductive solid polymer electrolyte of the present invention (I) is not particularly limited. The preferred range varies depending on the performance required for an electrochemical device prepared using the proton-conductive polymer solid electrolyte. In general, it may be 0.1 mS / cm or more at 25 ° C. and 1 mS / cm or more at 80 ° C. It is preferably 1 mS / cm or more at 25 ° C and 10 mS / cm at 80 ° C.
S / cm or more. As a method for measuring the proton conductivity, an AC impedance method can be used. Specifically, a method in which a proton conductive polymer solid electrolyte sample processed into a membrane or the like is sandwiched between inert electrodes such as platinum, an alternating current is applied to the sample, and measurement is performed based on the frequency dependence of impedance. it can. The details are described in “Electrochemical Measurement Method” (edited by the Electrochemical Society, published on November 15, 1984, 1st edition, 1st edition).

【0165】次に、本発明(II)について説明する。
本発明(II)は、本発明(I)のプロトン伝導性高分
子固体電解質の製造方法である。
Next, the present invention (II) will be described.
The present invention (II) is a method for producing the proton conductive solid polymer electrolyte of the present invention (I).

【0166】本発明(I)の一般式(1)で表されるキ
ノキサリン構造を有する重合体の製造方法は特に限定さ
れないが、以下の製造方法A、製造方法B及び製造方法
Cの方法を具体例として挙げることができる。
The production method of the polymer having a quinoxaline structure represented by the general formula (1) of the present invention (I) is not particularly limited, but the following production methods A, B and C are specifically described. Examples can be given.

【0167】<製造方法A>本発明(I)の一般式
(1)で表されるキノキサリン構造を有する重合体の製
造方法のひとつめの例としては、一般式(1)で表され
るキノキサリン骨格を有する化合物のR1〜R6の少なく
ともいずれかひとつがビニル基等の重合性官能基である
化合物をラジカル重合等で重合することにより得られ
る。
<Production Method A> As a first example of the method for producing a polymer having a quinoxaline structure represented by the general formula (1) of the present invention (I), a quinoxaline represented by the general formula (1) It can be obtained by polymerizing a compound having at least one of R 1 to R 6 of the compound having a skeleton, which is a polymerizable functional group such as a vinyl group, by radical polymerization or the like.

【0168】この方法で一般式(1)で表されるキノキ
サリン骨格を有する化合物に重合性官能基を付与するこ
とが可能であれば、その官能基を重合すればよいので、
材料設計が容易で、重合体も比較的容易に得ることがで
きる。例えば、Photochem.Photobio
l.、第54巻、1号、7頁、1991年には、スチリ
ルキノキサリンの重合の記載がある。しかしながらこの
方法は、特定の官能基しか付与が難しく、また得られた
重合体の官能基部分の化学的安定性が問題となる場合が
ある。
If a compound having a quinoxaline skeleton represented by the general formula (1) can be provided with a polymerizable functional group by this method, the functional group may be polymerized.
Material design is easy, and polymers can be obtained relatively easily. For example, Photochem. Photobio
l. 54, No. 1, p. 7, 1991, there is a description of the polymerization of styrylquinoxaline. However, in this method, it is difficult to provide only a specific functional group, and the chemical stability of the functional group portion of the obtained polymer may be a problem.

【0169】このような重合性官能基が付与されたキノ
キサリン骨格を有する化合物としては、例えば一般式
(5)で表される。
The compound having a quinoxaline skeleton provided with such a polymerizable functional group is represented by, for example, the general formula (5).

【0170】一般式(5)Formula (5)

【化75】 Embedded image

【0171】(式中、R31〜R37は、水素原子、ハロゲ
ン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カルボン酸
エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、置
換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアルキル
基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20のアル
ケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20
のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール基を
表し、Xはそれぞれ独立に置換基を有しても良いアリー
レン基を表し、Yはそれぞれ独立にヘテロ原子単独、ヘ
テロ原子を有しても良い炭素数が4以上20以下のアリ
ーレン基を表し、nは0〜5の整数を表す。)
(In the formula, R 31 to R 37 may have a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group, or a substituent. Good C1-C20 alkyl group, C2-C20 alkenyl group which may have a substituent, C2-C20 which may have a substituent
Represents an alkynyl group or an aryl group which may have a substituent, X each independently represents an arylene group which may have a substituent, and Y each independently represents a hetero atom alone or has a hetero atom. Represents an arylene group having 4 to 20 carbon atoms, and n represents an integer of 0 to 5. )

【0172】これらの具体例としては、5−ビニルキノ
キサリン、2−スチリルキノキサリン、5−(メタ)ア
クリロイルキノキサリン及びこれらの置換基誘導体を挙
げることができる。
Specific examples thereof include 5-vinylquinoxaline, 2-styrylquinoxaline, 5- (meth) acryloylquinoxaline, and derivatives of these substituents.

【0173】<製造方法B>本発明(I)の一般式
(1)で表されるキノキサリン構造を有する重合体の製
造法のふたつめの例としては、一般式(1)で表される
キノキサリン骨格を有する化合物のR1〜R6の少なくと
もいずれか2つがブロム基等のハロゲン原子である化合
物をCuやNi等の金属触媒で脱ハロゲン重合する方法
も挙げられる。
<Production Method B> As a second example of the method for producing the polymer having a quinoxaline structure represented by the general formula (1) of the present invention (I), a quinoxaline represented by the general formula (1) A method in which at least two of R 1 to R 6 of the compound having a skeleton are halogen atoms such as a bromo group and the like are subjected to dehalogenation polymerization using a metal catalyst such as Cu or Ni.

【0174】この方法で一般式(1)で表されるキノキ
サリン骨格を有する化合物にハロゲンを付与することが
可能であれば、脱ハロゲン化重合すればよいので、材料
設計が容易で、重合体も比較的容易に得ることができ
る。例えば、特開平9−3171号公報には、キノキサ
リン等の各種ジハライド誘導体をビス(1,5−シクロ
オクタジエン)ニッケル等のニッケル(0)価触媒で重
合した例が記載されている。
If a halogen can be imparted to the compound having the quinoxaline skeleton represented by the general formula (1) by this method, dehalogenation polymerization may be performed, so that material design is easy and the polymer can be used. Can be obtained relatively easily. For example, JP-A-9-3171 discloses an example in which various dihalide derivatives such as quinoxaline are polymerized with a nickel (0) -valent catalyst such as bis (1,5-cyclooctadiene) nickel.

【0175】しかしながらこの方法は、キノキサリン骨
格の特定の部分にハロゲンを導入する方法が難しく、脱
ハロゲン化触媒も比較的高価で製造コスト的に問題とな
る場合がある。また、重合後の重合体中に、触媒の金属
残やハロゲン残が不純物として残る可能性が高く、重合
体の化学的安定性に影響する場合もある。
However, in this method, it is difficult to introduce a halogen into a specific portion of the quinoxaline skeleton, and the dehalogenation catalyst is relatively expensive, which may cause a problem in production cost. Further, in the polymer after polymerization, there is a high possibility that a metal residue or a halogen residue of the catalyst remains as an impurity, which may affect the chemical stability of the polymer.

【0176】このようなハロゲン置換キノキサリン化合
物としては、2,6−ジブロモキノキサリン、2,5−
ジブロモキノキサリン及びこれらの置換基誘導体が挙げ
られる。
Examples of such halogen-substituted quinoxaline compounds include 2,6-dibromoquinoxaline and 2,5-dibromoquinoxaline.
Dibromoquinoxaline and their substituent derivatives.

【0177】<製造方法C>本発明(I)の一般式
(1)で表されるキノキサリン構造を有する重合体の製
造方法の三つめの例としては、テトラミン誘導体とビス
ベンジル及びまたはこの誘導体とを脱水重縮合する方法
が挙げられる。例えば、J.Polymer Scie
nce:part A1、第5巻、1453頁、196
7年に各種キノキサリン系重合物を脱水重縮合で重合す
ることが記載されている。
<Production Method C> As a third example of the production method of the polymer having a quinoxaline structure represented by the general formula (1) of the present invention (I), a tetramine derivative and bisbenzyl and / or a derivative thereof are used. A method of dehydration polycondensation may be mentioned. For example, J. Polymer Scie
nce: part A1, vol. 5, p. 1453, 196
It is described in 7 years that various quinoxaline-based polymers are polymerized by dehydration polycondensation.

【0178】本発明(I)の一般式(1)で表されるキ
ノキサリン骨格を有する重合体を製造する方法として
は、この方法が重合工程的に簡易で、高収率で、高分子
量のものが得られ好ましい。しかしながら、化合物の設
計多様性が製造方法A、製造方法Bよりやや劣るという
欠点を有する。
As a method for producing a polymer having a quinoxaline skeleton represented by the general formula (1) of the present invention (I), this method is simple in a polymerization step, high in yield and high in molecular weight. Is preferred. However, there is a disadvantage that the design diversity of the compounds is slightly inferior to those of Production Method A and Production Method B.

【0179】以下、本発明(I)の一般式(1)で表さ
れるキノキサリン骨格を有する重合体を製造する最も好
ましい製造方法と考えられる製造方法C、即ち各種テト
ラミンとビスベンジル及びまたはビスベンジル誘導体と
の脱水重縮合についてより詳細に説明する。
Hereinafter, the production method C, which is considered to be the most preferable production method for producing the polymer having a quinoxaline skeleton represented by the general formula (1) of the present invention (I), ie, various tetramines and bisbenzyl and / or bisbenzyl derivatives Will be described in more detail.

【0180】<テトラミン誘導体>製造方法Cで用いる
化合物のひとつであるテトラミンは、一般式(6)で表
される。
<Tetramine Derivative> Tetramine, one of the compounds used in Production Method C, is represented by the general formula (6).

【0181】一般式(6)General formula (6)

【化76】 Embedded image

【0182】(式中、R38〜R43は、水素原子、ハロゲ
ン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カルボン酸
エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、置
換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアルキル
基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20のアル
ケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20
のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール基を
表す。Zはそれぞれ独立にヘテロ原子単独、ヘテロ原子
を有しても良い炭素数が4以上20以下のアリール基を
表し、mは0〜5の整数を表す。)
(In the formula, R 38 to R 43 may have a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group, or a substituent. Good C1-C20 alkyl group, C2-C20 alkenyl group which may have a substituent, C2-C20 which may have a substituent
Represents an alkynyl group or an aryl group which may have a substituent. Z independently represents a heteroatom alone or an aryl group which may have a heteroatom and has 4 to 20 carbon atoms, and m represents an integer of 0 to 5. )

【0183】この具体例としては、一般式(7)で表さ
れる3,3−ジアミノベンジジン及びその誘導体一般式
(7)
Specific examples thereof include 3,3-diaminobenzidine represented by the general formula (7) and derivatives thereof represented by the general formula (7):

【化77】 Embedded image

【0184】或いは、一般式(8)で表される3,
3’,4,4’−テトラアミノジフェニルエーテル及び
その誘導体一般式(8)
Alternatively, 3 represented by the general formula (8)
3 ′, 4,4′-tetraaminodiphenyl ether and derivatives thereof General formula (8)

【化78】 等が挙げられる。Embedded image And the like.

【0185】<ビスベンジル及び/またはビスベンジル
誘導体>製造方法Cで用いるのもうひとつの化合物であ
るビスベンジル及び/またはビスベンジル誘導体は、一
般式(9)で表される。
<Bisbenzyl and / or bisbenzyl derivative> Another compound used in Production method C, bisbenzyl and / or bisbenzyl derivative, is represented by the general formula (9).

【0186】一般式(9)General formula (9)

【化79】 Embedded image

【0187】(式中、R44〜R57は、水素原子、ハロゲ
ン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カルボン酸
エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、置
換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアルキル
基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20のアル
ケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20
のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール基を
表す。)
(In the formula, R 44 to R 57 may have a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group, or a substituent. Good C1-C20 alkyl group, C2-C20 alkenyl group which may have a substituent, C2-C20 which may have a substituent
Represents an alkynyl group or an aryl group which may have a substituent. )

【0188】この具体例としては一般式(10)、又は
一般式(11)で表される1,4−ビスベンジル(パラ
体)、1,3−ビスベンジル(メタ体) 及びこれらの置
換体等を挙げることができる。
Specific examples thereof include 1,4-bisbenzyl (para-form), 1,3-bisbenzyl (meta-form) represented by the general formula (10) or (11), and substituted compounds thereof. Can be mentioned.

【0189】一般式(10)General formula (10)

【化80】 Embedded image

【0190】一般式(11)General formula (11)

【化81】 Embedded image

【0191】<脱水重縮合条件>製造方法Cでの脱水重
縮合する条件について説明する。反応温度には特に制限
はない。好ましい反応温度は、使用するモノマーの種類
や溶媒によって異なり一概に限定できないが、一般的に
は使用する溶媒の環流温度付近である。
<Dehydration Polycondensation Conditions> The conditions for dehydration polycondensation in Production Method C will be described. The reaction temperature is not particularly limited. The preferred reaction temperature varies depending on the type of the monomer used and the solvent and cannot be unconditionally limited, but is generally around the reflux temperature of the solvent used.

【0192】また、反応時間にも特に制限はない。好ま
しい反応時間は、使用するモノマーの種類や溶媒によっ
て異なり一概に限定できないが、脱水重縮合であること
から一般的には高分子化するには少なくとも10時間程
度は必要である。好ましい範囲としては、25時間以上
100時間以内であり、30時間以上70時間以下が特
に好ましい。
The reaction time is not particularly limited. The preferred reaction time varies depending on the type of the monomer used and the solvent and cannot be limited unconditionally, but generally requires at least about 10 hours to polymerize from dehydration polycondensation. The preferred range is from 25 hours to 100 hours, and particularly preferably from 30 hours to 70 hours.

【0193】使用する溶媒としては、使用するモノマー
が溶解しやすく、また反応しないものなら特に限定され
ない。例えばN,N−ジメチルホルムアミド(以下、
「DMF」とも記す。)、N−メチルピロリドン等の含
窒素極性溶媒、テトラヒドロフラン、1,2−ジメトキ
シエタン、トリエチレングリコールジメチルエーテル、
テトラエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテ
ル類が挙げられる。たとえば溶媒がN,N−ジメチルホ
ルムアミドの場合は130℃以上150℃以下で反応す
ることが好ましい。
The solvent to be used is not particularly limited as long as the monomer to be used easily dissolves and does not react. For example, N, N-dimethylformamide (hereinafter, referred to as N, N-dimethylformamide)
Also referred to as “DMF”. ), A nitrogen-containing polar solvent such as N-methylpyrrolidone, tetrahydrofuran, 1,2-dimethoxyethane, triethylene glycol dimethyl ether,
Ethers such as tetraethylene glycol dimethyl ether; For example, when the solvent is N, N-dimethylformamide, the reaction is preferably performed at 130 ° C. or more and 150 ° C. or less.

【0194】重合時の溶媒中のモノマー濃度としては、
ビスベンジル及びまたはビスベンジル誘導体とテトラミ
ンの質量の総計が5質量%以上40質量%以下が好まし
く、8質量%以上30質量%以下が特に好ましい。モノ
マー濃度が低すぎると重合が進みにくく分子量が伸びな
い。モノマー濃度が高すぎると重合溶液の粘度が上が
り、混合しづらくなり、重合体の析出が早期に起こり分
子量が伸びにくくなる恐れがある。
The concentration of the monomer in the solvent at the time of polymerization is as follows:
The total mass of bisbenzyl and / or the bisbenzyl derivative and tetramine is preferably from 5% by mass to 40% by mass, particularly preferably from 8% by mass to 30% by mass. If the monomer concentration is too low, polymerization does not proceed easily, and the molecular weight does not increase. If the monomer concentration is too high, the viscosity of the polymerization solution will increase, making it difficult to mix, and the polymer may precipitate at an early stage and the molecular weight may not be easily elongated.

【0195】次に、キノキサリン構造を含む重合体への
酸性化合物の付加について説明する。ここでいう「付
加」とは本発明のキノキサリン構造を含む重合体に各種
反応で結合することを意味する。例えば塩基性の高いキ
ノキサリン中の窒素原子に酸塩基反応で酸が結合するこ
とを「付加」すると表す。他にキノキサリン構造を含む
重合体の側鎖にある窒素原子やリン原子に酸塩基反応で
酸が結合することを「付加」すると表す。またキノキサ
リン構造を含む重合体中のフェニル基等の不飽和結合に
酸が反応し、共有結合することも「付加」すると表す。
Next, the addition of an acidic compound to a polymer having a quinoxaline structure will be described. The term “addition” as used herein means that the compound of the present invention binds to the polymer having a quinoxaline structure by various reactions. For example, "adding" indicates that an acid is bonded to a nitrogen atom in a highly basic quinoxaline by an acid-base reaction. In addition, "adding" means that an acid is bonded to a nitrogen atom or a phosphorus atom in a side chain of a polymer having a quinoxaline structure by an acid-base reaction. The term “addition” also means that an acid reacts with an unsaturated bond such as a phenyl group in a polymer having a quinoxaline structure to form a covalent bond.

【0196】本発明(I)のプロトン伝導性高分子固体
電解質は、A)一般式(1)で表されるキノキサリン構
造を含む重合体、及びB)酸性化合物とを含有すること
を特徴とする。
The proton conductive polymer solid electrolyte of the present invention (I) is characterized by containing A) a polymer having a quinoxaline structure represented by the general formula (1), and B) an acidic compound. .

【0197】一般式(1)Formula (1)

【化82】 Embedded image

【0198】(式中、R1〜R6の内、少なくとも一つは
重合体の主鎖に結合する基であり、他はそれぞれ独立
に、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、カル
ボン酸基、カルボン酸エステル基、スルホン酸基、スル
ホン酸エステル基、置換基を有してもよい炭素数1〜炭
素数20のアルキル基、置換基を有してもよい炭素数2
〜炭素数20のアルケニル基、置換基を有してもよい炭
素数2〜炭素数20のアルキニル基又は置換基を有して
もよいアリール基を表す。)
(Wherein, at least one of R 1 to R 6 is a group bonded to the main chain of the polymer, and the others are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid Group, carboxylic acid ester group, sulfonic acid group, sulfonic acid ester group, alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, carbon atom 2 which may have a substituent
Represents an alkenyl group having 20 to 20 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent or an aryl group which may have a substituent. )

【0199】本発明(I)のプロトン伝導性高分子固体
電解質における、A)一般式(1)で表されるキノキサ
リン構造を含む重合体への、B)酸性化合物の付加方法
に特に制限はない。例えばキノキサリン骨格の窒素と酸
との酸塩基反応で窒素上に酸を付加させることができ
る。付加させる方法としては粉末状や膜状の重合体を酸
溶液に浸漬する方法が挙げられる。但し、硫酸等の低分
子酸化合物はこの方法でPPQ膜中に含浸、付加しやす
いが、ポリスチレンスルホン酸等の高分子は膜内部まで
含浸しにくいという問題点を有する。また未置換のキノ
キサリン骨格を有する重合体は一般的に疎水性であり、
酸溶液を水溶液、非水溶液等に変更し、濡れ性を制御す
る必要がある。
In the proton-conductive polymer solid electrolyte of the present invention (I), there is no particular limitation on the method of adding B) an acidic compound to the polymer having a quinoxaline structure represented by the general formula (1) in the solid electrolyte. . For example, an acid can be added onto nitrogen by an acid-base reaction between the nitrogen of the quinoxaline skeleton and the acid. As a method of adding, a method of immersing a powdery or film-like polymer in an acid solution may be mentioned. However, a low molecular acid compound such as sulfuric acid is easily impregnated and added to the PPQ film by this method, but a polymer such as polystyrene sulfonic acid has a problem that it is difficult to impregnate the inside of the film. Further, a polymer having an unsubstituted quinoxaline skeleton is generally hydrophobic,
It is necessary to control the wettability by changing the acid solution to an aqueous solution, a non-aqueous solution, or the like.

【0200】高分子酸を効率よく付加には、例えば以下
の2通りの方法を挙げることができる。 (イ)高分子酸の存在する媒体中でキノキサリン骨格を
有する重合体を合成する方法 (ロ)キノキサリン骨格を有する重合体を重合性官能基
を有する酸性化合物の溶液に浸漬含浸した後に、該酸性
化合物を重合する方法
For efficiently adding the polymer acid, the following two methods can be exemplified. (A) a method of synthesizing a polymer having a quinoxaline skeleton in a medium in which a polymeric acid is present; (b) immersing and impregnating a polymer having a quinoxaline skeleton in a solution of an acidic compound having a polymerizable functional group; Method for polymerizing compounds

【0201】(イ)の方法としては、例えばポリスチレ
ンスルホン酸の溶液中で一般式(6)で表される各種テ
トラミンと、一般式(9)で表されるビスベンジル及び
/またはビスベンジル誘導体とを、前述した脱水重縮合
する方法が例示できる。
As the method (a), for example, various tetramines represented by the general formula (6) and bisbenzyl and / or bisbenzyl derivatives represented by the general formula (9) are dissolved in a solution of polystyrene sulfonic acid. The above-mentioned method of dehydration polycondensation can be exemplified.

【0202】一般式(6)General formula (6)

【化83】 Embedded image

【0203】一般式(9)General formula (9)

【化84】 Embedded image

【0204】(ロ)の方法としては、重合性官能基を有
する酸性化合物として、例えばスチレンスルホン酸モノ
マー水溶液中にキノキサリン骨格を有する重合体を浸漬
含浸し、キノキサリンの窒素にスチレンスルホン酸を付
加させた後、スチレンスルホン酸を重合させるという方
法が例示できる。
In the method (b), a polymer having a quinoxaline skeleton is immersed and impregnated in an aqueous solution of a styrenesulfonic acid monomer, for example, as an acidic compound having a polymerizable functional group, and styrenesulfonic acid is added to nitrogen of the quinoxaline. After that, a method of polymerizing styrene sulfonic acid can be exemplified.

【0205】ここで例示したスチレンスルホン酸の重合
は、一般的なラジカル重合の条件で行うことができる。
即ち、光及び/または熱重合開始剤を添加した後、加熱
や紫外光照射、電子線照射を行うことにより、重合させ
ることができる。このような重合性官能基を有する酸性
化合物としては、他にビニルスルホン酸、ビニルリン
酸、アクリル酸及びこれらのフッ化物等の誘導体が挙げ
られる。
The polymerization of styrene sulfonic acid exemplified here can be carried out under general radical polymerization conditions.
That is, after adding a light and / or thermal polymerization initiator, polymerization can be performed by heating, irradiating ultraviolet light, or irradiating an electron beam. Examples of such acidic compounds having a polymerizable functional group include derivatives such as vinylsulfonic acid, vinylphosphoric acid, acrylic acid, and fluorides thereof.

【0206】次に、本発明(III)について説明す
る。本発明(III)は、本発明(I)のプロトン伝導
性高分子固体電解質を含むことを特徴とするプロトン伝
導性高分子固体電解質膜である。
Next, the present invention (III) will be described. The present invention (III) is a proton-conductive polymer solid electrolyte membrane comprising the proton-conductive polymer solid electrolyte of the present invention (I).

【0207】本発明(III)のプロトン伝導性高分子
固体電解質膜は、本発明(I)のプロトン伝導性高分子
固体電解質を含む膜状の物であればいかなる物でもかま
わない。
The proton-conductive polymer solid electrolyte membrane of the present invention (III) may be any membrane-like material containing the proton-conductive polymer solid electrolyte of the present invention (I).

【0208】本発明(III)のプロトン伝導性高分子
固体電解質膜の厚みには特に制限はないが、通常5μm
以上200μm以下が好ましく、10μm以上80μm
以下が特に好ましい。膜の厚みの測定は、ダイヤルゲー
ジを用いることで可能である。
The thickness of the proton conductive polymer solid electrolyte membrane of the present invention (III) is not particularly limited, but is usually 5 μm.
Not less than 200 μm and preferably not less than 10 μm and 80 μm
The following are particularly preferred. The thickness of the film can be measured by using a dial gauge.

【0209】一般に、各種素子に本発明(III)のプ
ロトン伝導性高分子固体電解質膜を用いる場合、膜の厚
みにバラツキが少ないことも重要である。従って、一枚
の膜での厚みの好ましい範囲としては、膜の面積にもよ
るが、通常平均厚みに対してプラスマイナス10%の範
囲が好ましく、プラスマイナス5%の範囲が特に好まし
い。
In general, when the proton conductive polymer solid electrolyte membrane of the present invention (III) is used in various devices, it is also important that the thickness of the membrane is small. Accordingly, the preferable range of the thickness of a single film depends on the area of the film, but is usually preferably in the range of ± 10%, and particularly preferably in the range of ± 5% with respect to the average thickness.

【0210】また、膜の強度には特に制限はないが、各
種素子へ用いる場合の取扱性から、引張り強度として1
00kg/cm2以上が好ましく、500kg/cm2
上が特に好ましい。この場合の引張り強度とは、JIS
規格:JK7127により測定した値である。
Further, the strength of the film is not particularly limited.
00kg / cm 2 or more is preferable, 500 kg / cm 2 or more is particularly preferable. The tensile strength in this case is defined by JIS
Standard: A value measured according to JK7127.

【0211】本発明(III)のプロトン伝導性高分子
固体電解質膜には、その物性を損なわない範囲で、特に
膜の強度を向上することを目的として補強剤を添加する
ことが出来る。補強剤の添加により膜の強度が上がる、
或いは膜の保存安定性が向上し、その取り扱い性が増す
ことでひいては各種素子の生産性を向上することが可能
である。
[0211] A reinforcing agent can be added to the proton conductive polymer solid electrolyte membrane of the present invention (III) for the purpose of improving the strength of the membrane as far as the physical properties are not impaired. Addition of a reinforcing agent increases the strength of the membrane,
Alternatively, it is possible to improve the storage stability of the film and to improve the handleability thereof, thereby improving the productivity of various devices.

【0212】添加する補強剤としては、非電子伝導性で
電気化学的に安定で、耐熱、耐酸/アルカリ性であるこ
とが好ましい。具体的には例えば、アルミナ等の酸化物
粒子、ポリプロピレン等のポリオレフィン性繊維、テフ
ロン(イー アイ デュポンドゥ ヌムール アンド
カンパニー登録商標)等のフルオロハイドロカーボンフ
ァイバー等が挙げられる。
The reinforcing agent to be added is preferably non-electroconductive, electrochemically stable, heat resistant, and acid / alkali resistant. Specifically, for example, oxide particles such as alumina, polyolefin fibers such as polypropylene, Teflon (E.I.
And the like.

【0213】中でも特に酸化物微粒子を添加すると、膜
の強度のみならず、膜の安定性が向上し保液性等も増加
することから好ましい。この酸化物微粒子としては、よ
り大きな比表面積を有する物が好ましい。一般的には、
BET比表面積で10m2/g以上のものが好ましく、
より好ましくはBET比表面積50m2/g以上であ
る。
Particularly, it is preferable to add oxide fine particles, because not only the strength of the film, but also the stability of the film is improved and the liquid retention property is increased. As the oxide fine particles, those having a larger specific surface area are preferable. In general,
Those having a BET specific surface area of 10 m 2 / g or more are preferable,
More preferably, the BET specific surface area is 50 m 2 / g or more.

【0214】酸化物微粒子(凝集して二次粒子を形成す
る場合は一次粒子)のサイズとしては、本発明の一般式
(1)で表されるキノキサリン骨格を有する重合体と混合
できれば特に限定はないが、最大粒径が10μm以下の
ものが好ましい。さらに好ましくは最大径が0.001
μm〜1μmの微粒子である。
The size of the oxide fine particles (primary particles when agglomerated to form secondary particles) is determined according to the general formula of the present invention.
There is no particular limitation as long as it can be mixed with the polymer having a quinoxaline skeleton represented by (1), but those having a maximum particle size of 10 μm or less are preferred. More preferably, the maximum diameter is 0.001.
It is a fine particle of μm to 1 μm.

【0215】また、形状としては球形、卵形、立方体
状、直方体状、円筒ないし棒状等の種々の形状のものを
用いることができる。
Further, various shapes such as a sphere, an egg, a cube, a rectangular parallelepiped, a cylinder or a rod can be used.

【0216】このような酸化物微粒子の具体例として
は、α、β、γ−アルミナ等のアルミナ系微粒子、シリ
カ系微粒子、チタニア系微粒子、マグネシア系微粒子、
及びこれらの複合酸化物微粒子等のイオン伝導性または
非電導性酸化物微粒子が挙げられる。これらの中では、
アルミナ系微粒子、シリカ系微粒子が安定性に優れ、好
ましい。特にアルミナ系微粒子の表面はアニオンとの親
和性が高く、特にプロトンの束縛を減少させ、プロトン
の移動を促進する効果がある。アルミナ系微粒子の具体
例としては、固相法、気相法等の種々の製法で得られ
る、α、β、γ型Al23微粒子やこれらと他の金属と
のアルミナ系複合酸化物微粒子が挙げられる。この中で
比表面積が大きく、表面活性の大きいアルミニウムオキ
サイドC(商品名;デグサ社製)、UA-5805(昭
和電工(株)製)のγ型Al23微粒子等が適してい
る。シリカ系微粒子の具体例としては、比表面積が大き
く、表面活性の大きいアエロジル(商品名;デグサ社
製)、コロイダルシリカ等が挙げられる。
Specific examples of such oxide fine particles include alumina-based fine particles such as α, β, and γ-alumina, silica-based fine particles, titania-based fine particles, magnesia-based fine particles, and the like.
And ion-conductive or non-conductive oxide fine particles such as composite oxide fine particles thereof. Among these,
Alumina-based particles and silica-based particles are preferable because of their excellent stability. In particular, the surface of the alumina-based fine particles has a high affinity for anions, and particularly has an effect of reducing proton binding and promoting proton transfer. Specific examples of the alumina-based fine particles include α, β, and γ-type Al 2 O 3 fine particles and alumina-based composite oxide fine particles of these and other metals obtained by various production methods such as a solid phase method and a gas phase method. Is mentioned. Among them, aluminum oxide C (trade name, manufactured by Degussa Co., Ltd.) having a large specific surface area and a large surface activity, and gamma-type Al 2 O 3 fine particles of UA-5805 (manufactured by Showa Denko KK) are suitable. Specific examples of the silica-based fine particles include Aerosil (trade name; manufactured by Degussa) having a large specific surface area and a large surface activity, colloidal silica, and the like.

【0217】補強剤の好ましい添加量は、高分子固体電
解質膜の単位質量あたり、0.1質量%〜50質量%の
範囲が好ましく、1質量%〜30質量%の範囲が特に好
ましい。補強剤の添加量が0.1%以下では十分な効果
を発揮することが困難である。また50質量%を越える
と、膜のイオン伝導性を低下させる恐れがあり好ましく
ない。
The preferable amount of the reinforcing agent added is in the range of 0.1% by mass to 50% by mass, particularly preferably in the range of 1% by mass to 30% by mass, per unit mass of the solid polymer electrolyte membrane. If the amount of the reinforcing agent is 0.1% or less, it is difficult to exhibit a sufficient effect. If it exceeds 50% by mass, the ionic conductivity of the membrane may be reduced, which is not preferable.

【0218】本発明(III)のプロトン伝導性高分子
固体電解質膜に含まれる補強剤の量は熱重量分析での重
量残や元素分析等の方法で測定することが出来る。
The amount of the reinforcing agent contained in the proton conductive polymer solid electrolyte membrane of the present invention (III) can be measured by a method such as residual weight in thermogravimetric analysis or elemental analysis.

【0219】次に、本発明(IV)について説明する。
本発明(IV)は、本発明(III)のプロトン伝導性
高分子固体電解質膜の製造方法である。
Next, the present invention (IV) will be described.
The present invention (IV) is a method for producing the proton conductive polymer solid electrolyte membrane of the present invention (III).

【0220】本発明(IV)のプロトン伝導性高分子固
体電解質膜の製造方法は、本発明(I)のプロトン伝導
性高分子固体電解質を含む物質を膜状に形成できる方法
であればいかなる方法でもかまわない。
The method for producing the proton-conductive polymer solid electrolyte membrane of the present invention (IV) can be carried out by any method as long as the substance containing the proton-conductive polymer solid electrolyte of the present invention (I) can be formed into a film. But it doesn't matter.

【0221】具体的には、例えば重合体を可溶な溶剤に
溶解させたあとキャスティングにより成膜する従来公知
の方法が挙げられる。例えば、高分子論文集、1987
年、Vol.44,No.4,317頁、特開平9−2
45818号公報等に記載がある。
Specifically, for example, a conventionally known method in which a polymer is dissolved in a soluble solvent and then a film is formed by casting. For example, Polymer Collection, 1987
Year, Vol. 44, no. 4,317 pages, JP-A-9-2
No. 45818, etc.

【0222】また、軟化点をもっている重合体の場合
は、加熱ロールプレス、押し出し器等で加圧加熱成型す
るという一般的な汎用熱可塑性樹脂の成膜方法を用いる
ことができる。例えば、特開平2−142063号公報
に記載がある。
In the case of a polymer having a softening point, a general-purpose thermoplastic resin film forming method of pressurizing and heating with a heated roll press, extruder or the like can be used. For example, it is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-142063.

【0223】さらに、一般式(1)で表されるキノキサ
リン構造を有する重合性化合物またはモノマー溶液を支
持体にキャスト後やモノマー溶液を補強剤と混合後にキ
ャストした後に重合するという方法も挙げられる。この
方法は他の支持体、補強剤との複合フィルムを作成する
場合に特に有用である。
Further, there is a method in which a polymerizable compound having a quinoxaline structure represented by the general formula (1) or a monomer solution is cast on a support, or the monomer solution is mixed with a reinforcing agent, and then polymerized. This method is particularly useful when preparing a composite film with another support or reinforcing agent.

【0224】一般にキャステイング法で得られる膜は、
膜の厚みが5μm〜10μm程度の薄い膜の製造には好
適であるが、この方法で得られた膜は一般的に強度的に
弱い。また、厚みのバラツキも大きくなる傾向がある。
従って、ロールプレス等の加熱加圧成型法を併用して強
度、厚みを改善することも可能であり、好ましい。
Generally, the film obtained by the casting method is
It is suitable for producing a thin film having a thickness of about 5 μm to 10 μm, but the film obtained by this method is generally weak in strength. In addition, the variation in thickness tends to increase.
Therefore, strength and thickness can be improved by using a heat and pressure molding method such as a roll press in combination, which is preferable.

【0225】本発明(III)のプロトン伝導性高分子
固体電解質膜には補強剤を添加することが可能である
が、添加する方法に特に制限はない。例えば、成膜前の
高分子を加熱溶融しながら補強剤を添加した後、成膜す
る方法や、キャステイング成膜前の高分子溶液に補強剤
を添加し、成膜する方法等が例示できる。また、補強剤
を先に支持体の上で膜状に伸ばしておき、そこに上述し
た高分子溶融体や高分子溶液を塗布成膜する方法も挙げ
られる。
A reinforcing agent can be added to the proton-conductive polymer solid electrolyte membrane of the present invention (III), but the method of adding is not particularly limited. For example, a method of forming a film after adding a reinforcing agent while heating and melting a polymer before film formation, a method of adding a reinforcing agent to a polymer solution before casting film formation, and forming a film can be exemplified. Further, there is also a method in which a reinforcing agent is first stretched in the form of a film on a support, and the above-described polymer melt or polymer solution is applied thereon to form a film.

【0226】次に本発明(V)及び本発明(VI)につ
いて説明する。本発明(V)は、本発明(I)のプロト
ン伝導性高分子固体電解質及び/又は本発明(III)
のプロトン伝導性高分子固体電解質膜を用いることを特
徴とする電気化学素子であり、本発明(VI)は、本発
明(V)の電気化学素子の製造方法である。
Next, the present invention (V) and the present invention (VI) will be described. The present invention (V) comprises the proton-conductive polymer solid electrolyte of the present invention (I) and / or the present invention (III)
The present invention (VI) is a method for producing an electrochemical device according to the present invention (V).

【0227】本発明(I)のプロトン伝導性高分子固体
電解質及び/又は本発明(III)のプロトン伝導性高
分子固体電解質膜は、各種電気化学素子の電解質として
使用することができる。素子の具体例としては、例えば
二次電池や燃料電池等の電池、電気二重層コンデンサ、
エレクトロクロミック素子等を挙げることができるが、
これらに限定されるわけではない。
The proton conductive polymer solid electrolyte of the present invention (I) and / or the proton conductive polymer solid electrolyte membrane of the present invention (III) can be used as an electrolyte for various electrochemical devices. Specific examples of the element include, for example, batteries such as secondary batteries and fuel cells, electric double layer capacitors,
Electrochromic elements and the like can be mentioned,
However, it is not limited to these.

【0228】以下、各種電気化学素子の一例として二次
電池、燃料電池及びエレクトロクロミック素子に関し
て、その構成と製造方法の具体例に関して説明する。
Hereinafter, as examples of various electrochemical devices, a secondary battery, a fuel cell, and an electrochromic device will be described with respect to specific structures and manufacturing methods thereof.

【0229】<二次電池の構成及び製造方法>本発明
(V)の電気化学素子の一例として、プロトン移動型二
次電池の構成の概念を、図1のようなシート型で示す。
基本として、該二次電池は正極/プロトン伝導性高分子
固体電解質膜/負極の積層構造をとっている。これらの
二次電池及びその製造方法に関しては、特開平11−1
26610公報、特開平11−144732公報等に記
載がある。
<Structure and Manufacturing Method of Secondary Battery> As an example of the electrochemical device of the present invention (V), the concept of the structure of a proton transfer secondary battery is shown in a sheet type as shown in FIG.
Basically, the secondary battery has a laminated structure of a positive electrode / a proton conductive polymer solid electrolyte membrane / anode. Regarding these secondary batteries and a method of manufacturing the same, see JP-A-11-1
26610 and JP-A-11-144732.

【0230】負極には、ポリピリジン及びその誘導体に
代表されるn-型プロトンドーピングが可能な高分子に
対して、カーボンブラックのような導電助剤及びテフロ
ン(イー アイ デュポン ドゥ ヌムール アンド
カンパニー登録商標)のようなバインダーを加え、0.
1mmから1mm程度の厚みの板状に成型したものを用
いることができる。成型には、例えば加圧プレス機や加
熱加圧プレス機等を用いることができる。電極の面積は
プロトン移動型二次電池の形状、容量等により様々な大
きさのものが用いることができる。
For the negative electrode, a conductive auxiliary such as carbon black and Teflon (E.I. Dupont de Nemours and Co.) are used for a polymer capable of doping n-type protons represented by polypyridine and its derivatives.
Add a binder such as (Company registered trademark).
What is molded into a plate having a thickness of about 1 mm to 1 mm can be used. For molding, for example, a press machine or a heat press machine can be used. Electrodes may have various sizes depending on the shape, capacity, etc. of the proton transfer secondary battery.

【0231】n−型プロトンドーピングが可能な他の材
料の具体例としては、ポリピリミジン及びその誘導体、
ポリキノリン及びその誘導体等の窒素含有芳香族系高分
子、ポリキノン及びポリアントラキノン及びこれらの誘
導体等のキノン系高分子、ポリフェニレン及びポリフェ
ニレンビニレン及びこれらの誘導体等を挙げることがで
きる。
Specific examples of other materials capable of n-type proton doping include polypyrimidine and derivatives thereof,
Examples thereof include nitrogen-containing aromatic polymers such as polyquinoline and derivatives thereof, quinone polymers such as polyquinone and polyanthraquinone and derivatives thereof, polyphenylene, polyphenylenevinylene and derivatives thereof.

【0232】正極には、ポリアニリン及びその誘導体の
ようなp-型プロトンドーピングが可能な導電性高分子
に対して、カーボンブラックのような導電助剤及びテフ
ロン(イー アイ デュポン ドゥ ヌムール アンド
カンパニー登録商標)のようなバインダーを加え、
0.1mmから1mm程度の厚みの板状に成型したもの
を用いることができる。成型には、例えば加圧プレス機
や加熱加圧プレス機等を用いることができる。電極の面
積はプロトン移動型二次電池の形状、容量等により様々
な大きさのものが用いることができる。
For the positive electrode, a conductive polymer such as carbon black and a conductive auxiliary such as carbon black and Teflon (registered trademark of E.I. Add a binder like
A sheet molded into a plate having a thickness of about 0.1 mm to 1 mm can be used. For molding, for example, a press machine or a heat press machine can be used. Electrodes may have various sizes depending on the shape, capacity, etc. of the proton transfer secondary battery.

【0233】p−型プロトンドーピングが可能な他の材
料の具体例としては、ポリインドール、ポリイソインド
ール、ポリピロール及びこれらの誘導体等の含アミン窒
素芳香族系高分子、ポリチオフェン及び誘導体等の含イ
オウ芳香族高分子、ポリフラン及び誘導体等の含酸素芳
香族高分子等を挙げることができる。
Examples of other materials capable of p-type proton doping include amine-containing aromatic nitrogen-based polymers such as polyindole, polyisoindole, polypyrrole and derivatives thereof, and sulfur-containing polymers such as polythiophene and derivatives. Examples thereof include aromatic polymers, oxygen-containing aromatic polymers such as polyfuran and derivatives.

【0234】上記の正極及び負極を本発明のプロトン伝
導性高分子固体電解質膜を介して積層させ、積層体全体
をアルミラミネート体、ポリオレフィン樹脂等の電池外
装体に収納し、ポリオレフィン樹脂、エポキシ樹脂等の
絶縁樹脂で封止することにより本発明(V)の一種であ
るプロトン移動型二次電池を製造することができる。よ
り詳しくは、特開平11−126610号公報、特開平
11−144732号公報に記載がある。
The above positive electrode and negative electrode are laminated via the proton conductive polymer solid electrolyte membrane of the present invention, and the entire laminate is housed in a battery outer package such as an aluminum laminate or a polyolefin resin, and then a polyolefin resin, an epoxy resin By sealing with an insulating resin such as this, a proton transfer secondary battery as one type of the present invention (V) can be manufactured. More details are described in JP-A-11-126610 and JP-A-11-144732.

【0235】本発明(V)のプロトン移動型二次電池の
構成は図1に示すシ−ト型に限らず、チップ型、コイン
型、角型、円筒型等いかなる形状でもよいこと、さらに
その大きさにも特に制限はなく各種の大きさのものを製
造することができることは言うまでもない。
The structure of the proton transfer type secondary battery of the present invention (V) is not limited to the sheet type shown in FIG. 1, but may be any shape such as a chip type, coin type, square type and cylindrical type. It goes without saying that the size is not particularly limited, and that various sizes can be manufactured.

【0236】<燃料電池の構成及びその製造方法>本発
明(V)の電気化学素子の一例として、燃料電池の構成
の概念を図2に示す。基本として、単セルはセパレータ
/多孔質支持体+カソード触媒/プロトン伝導性高分子
固体電解質膜/アノード触媒+多孔質支持体/セパレー
タの積層構造をとっている。燃料電池の構成及び及びそ
の製造方法に関しては、「固体高分子型燃料電池の開発
と実用化」(技術情報協会編、1999年第1刷発
行)、特開平7−22034号公報、特開平7−326
363号公報に記載がある。各部材のサイズは燃料電池
のサイズによって様々のものが用いられる。
<Structure of Fuel Cell and Manufacturing Method Thereof> FIG. 2 shows the concept of the structure of a fuel cell as an example of the electrochemical device of the present invention (V). Basically, a single cell has a laminated structure of separator / porous support + cathode catalyst / proton conductive polymer solid electrolyte membrane / anode catalyst + porous support / separator. Regarding the configuration of the fuel cell and the method of manufacturing the same, see "Development and Practical Use of Polymer Electrolyte Fuel Cell" (edited by the Technical Information Association, 1999, first edition), JP-A-7-22034, JP-A-7-22034 -326
No. 363 publication. Various members are used depending on the size of the fuel cell.

【0237】ここでいう「セパレータ」とは、単セルを
直列につなぐ導電材料であり、触媒層にガス供給孔を加
工しなければならず加工性が要求される。また耐酸性が
必要な為、導電性炭素材料が用いられる。具体的には例
えばグラファイトシートやグラファイトと各種樹脂の複
合シート等が用いられる。
[0237] The "separator" here is a conductive material that connects the single cells in series, and the gas supply holes must be formed in the catalyst layer, and the workability is required. Since acid resistance is required, a conductive carbon material is used. Specifically, for example, a graphite sheet or a composite sheet of graphite and various resins is used.

【0238】触媒層は、一般に触媒と多孔質支持体から
なる。水素に代表される燃料を空気極で酸素と反応さ
せ、電荷を取り出す層で触媒には通常、白金が用いら
れ、効率を挙げる為に白金を多孔質炭素上に薄く被覆す
る等の工夫がなされる。多孔質支持体は触媒を固定する
役目をなし、強度が必要であるが、ガス拡散性も重要で
通常カーボン繊維シート等の導電性炭素多孔質シートが
用いられる。これら触媒層とプロトン伝導性高分子固体
電解質膜の接触が電池特性に重要であり、膜と触媒層を
膜の軟化点以上の温度で加熱加圧プレス等を行い積層さ
せる。
The catalyst layer generally comprises a catalyst and a porous support. Platinum is usually used as a catalyst in a layer where electric charges such as hydrogen are reacted with oxygen at the air electrode and charge is taken out, and in order to increase efficiency, platinum is thinly coated on porous carbon. You. The porous support serves to fix the catalyst and needs strength, but gas diffusion is also important, and a conductive carbon porous sheet such as a carbon fiber sheet is usually used. The contact between the catalyst layer and the proton conductive polymer solid electrolyte membrane is important for battery characteristics, and the membrane and the catalyst layer are laminated by heating and pressing at a temperature higher than the softening point of the membrane.

【0239】触媒層/高分子固体電解質膜積層体の両側
にセパレータを燃料極、空気極として貼り合わせ、パッ
ケージ化しすることで燃料電池を製造することができ
る。得られた燃料電池は、燃料極から燃料を供給するこ
とにより電池として作動する。また、この単電池をセパ
レータ部分で積層していくことにより、積層型燃料電池
パックを製造することもできる。
A fuel cell can be manufactured by bonding separators on both sides of the catalyst layer / polymer solid electrolyte membrane laminate as a fuel electrode and an air electrode and packaging them. The obtained fuel cell operates as a cell by supplying fuel from the fuel electrode. Further, by stacking the unit cells at the separator portion, a stacked fuel cell pack can be manufactured.

【0240】本発明(V)の高分子固体電解質型燃料電
池の構成は図2に示すシート型に限らず、チップ型、コ
イン型、角型、円筒型等いかなる形状でもよいこと、さ
らにその大きさにも特に制限はなく各種の大きさのもの
を製造することができることは言うまでもない。
The structure of the solid polymer electrolyte fuel cell of the present invention (V) is not limited to the sheet type shown in FIG. 2, but may be any shape such as a chip type, a coin type, a square type, a cylindrical type and the like. It goes without saying that there is no particular limitation, and that various sizes can be manufactured.

【0241】<エレクトロクロミック素子の構成及びそ
の製造方法>本発明(V)の電気化学素子の一例とし
て、エレクトロクロミック素子の構成を図3に示す。基
本として、透明電極/変色極材料/プロトン伝導性高分
子固体電解質膜/対極材料/電極の積層構造をとってい
る。エレクトロクロミック素子及びその製造方法に関し
ては、「高分子」(1989年、38号、970頁)、
特開平3−231229号公報、特開平7−15205
0号公報等に記載がある。
<Structure of Electrochromic Element and Manufacturing Method Thereof> FIG. 3 shows the structure of an electrochromic element as an example of the electrochemical element of the present invention (V). Basically, it has a laminated structure of a transparent electrode / color changing electrode material / proton conductive polymer solid electrolyte membrane / counter electrode material / electrode. Regarding the electrochromic element and its manufacturing method, see “Polymer” (1989, No. 38, p. 970),
JP-A-3-231229, JP-A-7-15205
No. 0 publication.

【0242】エレクトロクロミック素子の色変化は材料
の酸化還元反応で起こる。電解質にプロトン伝導性高分
子固体電解質膜を用いる場合は、プロトンもしくは対ア
ニオンの移動による可逆性の良好な酸化還元反応を起こ
し色変化する材料が用いられる。これを「変色極材料」
という。
The color change of the electrochromic device occurs by a redox reaction of the material. When a proton-conductive polymer solid electrolyte membrane is used as the electrolyte, a material that undergoes a good reversible oxidation-reduction reaction due to the transfer of protons or counter anions and changes color is used. This is called “discoloring pole material”
That.

【0243】そのような材料の具体例としては、タング
ステン酸化物、イリジウム酸化物等の金属酸化物、ポリ
アニリン、ポリピロール等の導電性高分子、ビオロゲ
ン、ビオロゲン系重合体等の酸化還元性有機物等を挙げ
ることができる。これらの材料を透明電極上にキャステ
ィング法や蒸着法で0.1μm〜1μm程度の厚みに成
膜して変色電極として用いる。
Specific examples of such materials include metal oxides such as tungsten oxide and iridium oxide, conductive polymers such as polyaniline and polypyrrole, and redox organic substances such as viologen and viologen polymers. Can be mentioned. These materials are formed into a thickness of about 0.1 μm to 1 μm on a transparent electrode by a casting method or a vapor deposition method and used as a color changing electrode.

【0244】対極材料には変色極材料の酸化還元反応を
補償できるプロトンもしくは対アニオンの移動による可
逆性の良好な酸化還元を起こす材料が用いられる。この
場合、色変化は必要としない。このような材料具体例と
しては、各種金属酸化物、導電性高分子等を挙げること
ができる。これら対極材料も電極上にキャスティング法
や蒸着法で0.1μm〜1μm程度の厚みに成膜して電
極として用いる。
As the counter electrode material, a material capable of compensating for the oxidation-reduction reaction of the discoloring electrode material and causing a good reversible oxidation-reduction by transfer of a proton or counter anion is used. In this case, no color change is required. Specific examples of such materials include various metal oxides and conductive polymers. These counter electrode materials are also used as electrodes by forming a film having a thickness of about 0.1 μm to 1 μm on the electrode by a casting method or a vapor deposition method.

【0245】透明電極には、ガラス基盤上にITOや酸
化錫等をスパッタリング等で成膜したものや、薄く金蒸
着したものを用いることができる。
As the transparent electrode, a material in which ITO, tin oxide, or the like is formed on a glass substrate by sputtering or the like, or a material in which gold is thinly deposited can be used.

【0246】本発明(I)のプロトン伝導性高分子固体
電解質、或いは本発明(III)のプロトン伝導性高分
子固体電解質膜を所望の大きさに切り出し、その両側に
上記の変色電極、対極電極をお互いが接触しないように
貼り合わせ、場合によっては酸等のプロトン伝導性電解
液を添加し、封止することにより、図3に示すような、
本発明(V)のエレクトロクロミック素子を作製するこ
とができる。
The proton conducting polymer solid electrolyte of the present invention (I) or the proton conducting polymer solid electrolyte membrane of the present invention (III) is cut into a desired size, and the above-mentioned discoloration electrode and counter electrode are provided on both sides thereof. Are bonded to each other so that they do not come into contact with each other, and in some cases, a proton conductive electrolyte such as an acid is added and sealed, as shown in FIG.
The electrochromic device of the present invention (V) can be manufactured.

【0247】本発明(V)のエレクトロクロミック素子
の構成は図3に示すシ−ト型に限らず、チップ型、コイ
ン型、角型等の形状でもよいこと、さらにその大きさに
も特に制限はなく各種の大きさのものを製造することが
できることは言うまでもない。
The configuration of the electrochromic device of the present invention (V) is not limited to the sheet type shown in FIG. 3, but may be a chip type, coin type, square type, etc., and the size is also particularly limited. It goes without saying that various sizes can be manufactured.

【0248】[0248]

【実施例】以下に本発明について代表的な例を示し具体
的に説明する。尚これらは説明のための単なる例示であ
って、本発明はこれらに何ら制限されるものではない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to typical examples. These are merely examples for explanation, and the present invention is not limited to these.

【0249】実施例1:ポリフェニルキノキサリン(以
下、「PPQ」と略す。)の合成 反応は下記スキーム(1)に従って実施した。スキーム
(1)
Example 1 Polyphenylquinoxaline ( hereinafter referred to as polyphenylquinoxaline)
Below, it is abbreviated as “PPQ”. ) Was carried out according to the following scheme (1). Scheme (1)

【0250】[0250]

【化85】 Embedded image

【0251】即ち、DMF(含水量200ppm)600
ccを加えた1Lのガラス製四口フラスコ(長さ4cm
の撹拌はね及び冷却管付き)に、1,4−ビスベンジル
(以下、「BBZ」と略す。)(Mw342.4、昭和
電工製、GC純度98%)41.52g、3,3−ジア
ミノベンジジン(以下、「DABZ」と略す。)(Mw
214.3、アルドリッチ製LC純度98%)25.9
8gを添加し、室温窒素雰囲気下で30分撹拌し、BB
Z及びDABZを完全に溶解させた。その後、窒素雰囲
気下、130℃まで1時間で昇温した後、130℃で攪
拌しながら40時間反応させた。
That is, DMF (water content: 200 ppm) 600
1L glass four-necked flask (4 cm long)
With stirring and a cooling pipe), 41.52 g of 1,4-bisbenzyl (hereinafter abbreviated as “BBZ”) (Mw 342.4, manufactured by Showa Denko, GC purity 98%), 3,3-diaminobenzidine (Hereinafter abbreviated as “DABZ”).
214.3, Aldrich LC purity 98%) 25.9
8 g, and the mixture was stirred for 30 minutes under a nitrogen atmosphere at room temperature.
Z and DABZ were completely dissolved. Thereafter, the temperature was raised to 130 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere, and the reaction was carried out at 130 ° C. with stirring for 40 hours.

【0252】得られた黄色沈殿を濾過、メタノール洗
浄、乾燥後120℃で12時間、真空乾燥することによ
り、54.03gのPPQ粉末を得た。
The obtained yellow precipitate was filtered, washed with methanol, dried, and dried under vacuum at 120 ° C. for 12 hours to obtain 54.03 g of PPQ powder.

【0253】この粉末の元素分析値及びIRスペクトル
から目的通りの構造と推定された。また、ヘキサフルオ
ロイソプロパノール(以下、「HFIP」と略す。)を
溶離液としたGPCからの光散乱法による絶対絶対重量
平均分子量は51000であった。
From the elemental analysis value and IR spectrum of this powder, it was estimated that the structure was as intended. The absolute absolute weight average molecular weight by light scattering from GPC using hexafluoroisopropanol (hereinafter abbreviated as “HFIP”) as an eluent was 51,000.

【0254】実施例2:PPQフィルムの製造 実施例1で製造したPPQ粉末の5質量%HFIP溶液
を調製した。これをスクリーン印刷機で成膜後、常温/
常圧でHFIPをゆっくり揮発させ、平均膜厚み50μ
mの均一な黄色フィルムを製造した。このフィルムの引
っ張り強度(JIS規格:JK7127、サンプル幅1
0mm)は750kg/cm2であった。このフィルム
を空気中で熱重量分析したところ、530℃付近で重量
減少が起こり、PPQ自身に何らかの変化があることが
示唆された。
Example 2 Production of PPQ Film A 5% by mass HFIP solution of the PPQ powder produced in Example 1 was prepared. After forming this with a screen printing machine,
HFIP is volatilized slowly at normal pressure, average film thickness 50μ
m was produced. Tensile strength of this film (JIS: JK7127, sample width 1
0 mm) was 750 kg / cm 2 . Thermogravimetric analysis of the film in air indicated that weight loss occurred around 530 ° C., suggesting that there was some change in PPQ itself.

【0255】実施例3:硫酸付加PPQフィルムの製造 実施例2で製造したPPQフィルムに硫酸を付加するた
めに40%硫酸水溶液中に浸積し、50℃で10時間放
置したところ、黄赤色に変化した。CHNSの元素分析
から硫酸イオンはPPQのN原子に約3個に対して1個
付加していることが推定された。
Example 3 Production of PPQ Film Added with Sulfuric Acid The PPQ film produced in Example 2 was immersed in a 40% sulfuric acid aqueous solution to add sulfuric acid, and left at 50 ° C. for 10 hours. changed. From the elemental analysis of CHNS, it was estimated that one sulfate ion was added to about three N atoms of PPQ.

【0256】このフィルムの90%加湿下のイオン伝導
率を交流インピーダンス法で測定したところ、25℃で
3.0mS/cm、80℃で35mS/cmであった。
このフィルムの引っ張り強度(JIS規格:JK712
7、サンプル幅10mm)は720kg/cm2で硫酸
付加前よりわずかに減少した。
The ionic conductivity of the film measured by an AC impedance method under 90% humidification was 3.0 mS / cm at 25 ° C. and 35 mS / cm at 80 ° C.
Tensile strength of this film (JIS: JK712
7, sample width 10 mm) was slightly reduced at 720 kg / cm 2 compared to before sulfuric acid addition.

【0257】このフィルムの空気中の熱重量分析を行っ
たところ、180℃付近から硫酸イオンの脱離と思われ
る重量減少があり、510℃付近からPPQ自身の変化
と思われる重量減少があった。
When the thermogravimetric analysis of the film in air was carried out, the weight decreased at about 180 ° C., which was considered to be the desorption of sulfate ion, and the weight decreased at about 510 ° C., which seemed to be a change in PPQ itself. .

【0258】実施例4:ポリリン酸付加PPQフィルム
の製造 実施例2で製造したPPQフィルムにポリリン酸を付加
するために、50%ポリリン酸(重量平均分子量800
0)水溶液中で、80℃で20時間放置したところ、黄
赤色に変化した。CHNPの元素分析からポリリン酸中
のリン酸イオンはPPQのN原子約4個に対して1個付
加していることが推定された。このフィルムの90%加
湿下のイオン伝導率を交流インピーダンス法で測定した
ところ、25℃で0.8mS/cm、80℃で20mS
/cmであった。このフィルムの引っ張り強度(JIS
規格:JK7127、サンプル幅10mm)は830k
g/cm2でポリリン酸付加前よりわずかに増加した。
Example 4: PPQ film added with polyphosphoric acid
In order to add polyphosphoric acid to the PPQ film produced in Example 2, 50% polyphosphoric acid (weight average molecular weight 800
0) When it was left at 80 ° C. for 20 hours in an aqueous solution, it turned yellow-red. From the elemental analysis of CHNP, it was estimated that one phosphate ion in polyphosphoric acid was added to about four N atoms of PPQ. The ionic conductivity of this film under 90% humidification was measured by the AC impedance method.
/ Cm. Tensile strength of this film (JIS
Standard: JK7127, sample width 10mm) is 830k
g / cm 2, the concentration slightly increased before the addition of polyphosphoric acid.

【0259】このフィルムの空気中の熱重量分析を行っ
たところ、510℃付近からPPQ自身の変化及びポリ
リン酸の脱離と思われる質量減少があった。
The film was subjected to thermogravimetric analysis in air. As a result, a change in PPQ itself and a decrease in mass due to desorption of polyphosphoric acid were observed at around 510 ° C.

【0260】実施例5:ポリスチレンスルホン酸付加P
PQフィルムの製造 実施例2で製造したPPQフィルムにポリスチレンスル
ホン酸を付加するために、30%ポリスチレンスルホン
酸(重量平均分子量12000)水溶液中で80℃で2
0時間放置したところ、黄赤色に変化した。CHNSの
元素分析からポリスチレンスルホン酸中のスルホン酸イ
オンはPPQのN原子約5個に対して1個付加している
ことが推定された。このフィルムの90%加湿下のイオ
ン伝導率を交流インピーダンス法で測定したところ、2
5℃で1.0mS/cm、80℃で23mS/cmであ
った。このフィルムの引っ張り強度(JIS規格:JK
7127、サンプル幅10mm)は1000kg/cm2
でポリスチレンスルホン酸付加前より増加した。
Example 5: P added with polystyrenesulfonic acid
Production of PQ Film To add polystyrene sulfonic acid to the PPQ film produced in Example 2, 2% at 80 ° C. in a 30% aqueous solution of polystyrene sulfonic acid (weight average molecular weight 12000).
When left for 0 hours, it turned yellow-red. From the elemental analysis of CHNS, it was estimated that one sulfonic acid ion in polystyrene sulfonic acid was added to about 5 N atoms of PPQ. The ionic conductivity of this film under 90% humidification was measured by the AC impedance method.
It was 1.0 mS / cm at 5 ° C and 23 mS / cm at 80 ° C. Tensile strength of this film (JIS: JK
7127, sample width 10 mm) is 1000 kg / cm 2
Increased before the addition of polystyrenesulfonic acid.

【0261】このフィルムの空気中の熱重量分析を行っ
たところ、200℃付近からスルホン酸イオンの脱離と
思われる質量減少があり、500℃付近からPPQ自身
の変化によると思われる質量減少があった。
When the thermogravimetric analysis of the film in air was carried out, there was a decrease in mass at around 200 ° C., which was thought to be due to the desorption of sulfonic acid ions, and at around 500 ° C., there was a decrease in mass thought to be due to the change in PPQ itself. there were.

【0262】実施例6:各種重合性官能基を有する酸性
化合物を付加したPPQフィルムの製造及びその重合 実施例2で製造したPPQフィルムを表1に示す各種重
合性官能基を有する酸性化合物水溶液中で実施例3と同
様にして、30℃で20時間放置したところ、各溶液中
のPPQフィルムが黄赤色に変化した。CHNSPの元
素分析から各種酸中のアニオンはいずれもPPQのN原
子約3個に対して1個付加していることが推定された。
これらフィルムの90%加湿下のイオン伝導率を交流イ
ンピーダンス法で測定したところ、表1のごとくなっ
た。またフィルム引張り強度(JIS規格:JK712
7、サンプル幅10mm)は表1のごとくなった。ま
た、このフィルムの空気中の熱重量分析を行ったとこ
ろ、表1のごとくなった。
Example 6: Acid having various polymerizable functional groups
Production of PPQ film to which compound was added and polymerization thereof The PPQ film produced in Example 2 was left in an aqueous acidic compound solution having various polymerizable functional groups shown in Table 1 at 30 ° C. for 20 hours in the same manner as in Example 3. As a result, the PPQ film in each solution turned yellow-red. From the elemental analysis of CHNSP, it was estimated that one anion in each of the various acids was added to about three N atoms of PPQ.
When the ionic conductivity of these films under 90% humidification was measured by the AC impedance method, the results were as shown in Table 1. In addition, film tensile strength (JIS standard: JK712
7, sample width 10 mm) were as shown in Table 1. In addition, the thermogravimetric analysis of this film in air was as shown in Table 1.

【0263】これら重合性官能基を有する酸性化合物付
加したPPQフィルムを窒素雰囲気下、表1に示す温度
で2時間放置することにより、重合性官能基を有する酸
性化合物を重合させた。これらフィルムの90%加湿下
のイオン伝導率、引張り強度、熱重量分析を重合前と同
様に行ったところ、表1のような結果となった。
The acidic compound having a polymerizable functional group was polymerized by leaving the PPQ film to which the acidic compound having a polymerizable functional group was added at a temperature shown in Table 1 for 2 hours in a nitrogen atmosphere. When the ionic conductivity, tensile strength, and thermogravimetric analysis of these films under 90% humidification were performed in the same manner as before the polymerization, the results shown in Table 1 were obtained.

【0264】[0264]

【表1】 [Table 1]

【0265】実施例7:ポリフェニルキノキサリンエー
テル(以下、「PPQE」と略す。)の合成 反応は下記スキーム(2)に従って実施した。スキーム
(2)
Example 7: Polyphenylquinoxaline A
The synthesis of ter (hereinafter abbreviated as “PPQE” ) was carried out according to the following scheme (2). Scheme (2)

【0266】[0266]

【化86】 Embedded image

【0267】即ち、実施例1で用いたDABZ25.9
8gの代わりに、3,3‘,4,4’−テトラアミノジ
フェニルエーテル(以下、「TADE」と略す。)(M
w230.27、LC純度98%)27.92gを用い
た以外は実施例1と同様の方法で、55.83gの黄色
のPPQE粉末を得た。
That is, DABZ25.9 used in Example 1
Instead of 8 g, 3,3 ′, 4,4′-tetraaminodiphenyl ether (hereinafter abbreviated as “TADE”) (M
(w 230.27, LC purity 98%) In the same manner as in Example 1 except that 27.92 g was used, 55.83 g of yellow PPQE powder was obtained.

【0268】この粉末の元素分析値及びIRスペクトル
から得られた粉末は目的通りの構造と推定された。ま
た、HFIPを溶離液としたGPCからの光散乱法によ
る絶対分子量(重量平均)は48000であった。
The powder obtained from the elemental analysis value and IR spectrum of this powder was presumed to have the desired structure. Further, the absolute molecular weight (weight average) determined by light scattering from GPC using HFIP as an eluent was 48,000.

【0269】実施例8:PPQEフィルムの製造 実施例7で製造したPPQE粉末の5質量%HFIP溶
液を調製した。これをスクリーン印刷機で成膜後、常温
/常圧でHFIPをゆっくり揮発させ、平均膜厚50μ
mの均一な黄色フィルムを製造した。このフィルムの引
っ張り強度(JIS規格:JK7127、サンプル幅1
0mm)は1050kg/cm2であった。このフィル
ムを空気中で熱重量分析したところ、460℃付近で質
量減少が起こり、PPQE自身に何らかの変化があるこ
とが示唆された。
Example 8 Production of PPQE Film A 5% by mass HFIP solution of the PPQE powder produced in Example 7 was prepared. After this was formed into a film by a screen printing machine, HFIP was slowly volatilized at normal temperature / normal pressure to obtain an average film thickness of 50 μm.
m was produced. Tensile strength of this film (JIS standard: JK7127, sample width 1)
0 mm) was 1050 kg / cm 2 . Thermogravimetric analysis of this film in air indicated that weight loss occurred around 460 ° C., suggesting that there was some change in PPQE itself.

【0270】実施例9:パラスチレンスルホン酸付加P
PQフィルム及びその重合物の製造 実施例8で製造したPPQフィルムを20%パラスチレ
ンスルホン酸水溶液中に浸積し、80℃で20時間放置
したところ、黄赤色に変化した。CHNSの元素分析か
らパラスチレンスルホン酸イオンはPPQEのN原子に
約3個に対して1個付加していることが推定された。こ
のフィルムの90%加湿下のイオン伝導率を交流インピ
ーダンス法で測定したところ、25℃で3.0mS/c
m、80℃で50mS/cmであった。このフィルムの
引っ張り強度(JIS規格:JK7127、サンプル幅
10mm)は980kg/cm2で酸付加前よりわずか
に減少した。このフィルムの空気中の熱重量分析を行っ
たところ、240℃付近からパラスチレンスルホン酸イ
オンの脱離と思われる質量減少があり、450℃付近か
らPPQE自身の変化と思われる質量減少があった。
Example 9: P added with p-styrenesulfonic acid
Production of PQ Film and Its Polymer The PPQ film produced in Example 8 was immersed in a 20% aqueous solution of p-styrenesulfonic acid and left at 80 ° C. for 20 hours. From the elemental analysis of CHNS, it was estimated that about one parastyrene sulfonic acid ion was added to about three N atoms of PPQE. When the ionic conductivity of this film under a 90% humidification was measured by an AC impedance method, it was 3.0 mS / c at 25 ° C.
m and 50 mS / cm at 80 ° C. The tensile strength (JIS standard: JK7127, sample width 10 mm) of this film was 980 kg / cm 2, which was slightly decreased from that before the acid addition. The thermogravimetric analysis of this film in air showed that there was a mass loss at around 240 ° C., which was thought to be due to desorption of p-styrenesulfonate ions, and at around 450 ° C., there was a mass loss which was considered to be a change in PPQE itself. .

【0271】このパラスチレンスルホン酸付加したPP
QEフィルムを窒素雰囲気下、120℃で2時間放置す
ることにより、パラスチレンスルホン酸を重合させた。
このフィルムの90%加湿下のイオン伝導率は25℃で
2.8mS/cm、80℃で70mS/cmであった。
このフィルムの引っ張り強度(JIS規格:JK712
7、サンプル幅10mm)は1250kg/cm2と重
合前や酸付加前より上昇した。
This PP to which parastyrene sulfonic acid has been added
The QE film was left under a nitrogen atmosphere at 120 ° C. for 2 hours to polymerize p-styrenesulfonic acid.
The ionic conductivity of this film under 90% humidification was 2.8 mS / cm at 25 ° C and 70 mS / cm at 80 ° C.
Tensile strength of this film (JIS standard: JK712
7, sample width 10 mm) was 1250 kg / cm 2 , which was higher than before polymerization and before acid addition.

【0272】実施例10:ポリメトキシフェニルキノキ
サリン(以下、「PPQOM」と略す。)の合成 反応は下記スキーム(3)に従って実施した。スキーム
(3)
Example 10: Polymethoxyphenyl quinoki
Synthesis of sarin (hereinafter abbreviated as “PPQOM” ) was carried out according to the following scheme (3). Scheme (3)

【0273】[0273]

【化87】 Embedded image

【0274】即ち、実施例1で用いたBBZ41.52
gの代わりに、BBZメトキシ体(以下、「BBZO
M」と略す。)(Mw404.41、LC純度98%)
49.04gを用いた以外は実施例1と同様の方法で、
黄赤色の60.33gのPPQOM粉末を得た。
That is, BBZ 41.52 used in Example 1
g, a BBZ methoxy compound (hereinafter referred to as “BBZO”).
M ”. ) (Mw 404.41, LC purity 98%)
In the same manner as in Example 1 except that 49.04 g was used,
60.33 g of a yellow-red PPQOM powder was obtained.

【0275】この粉末の元素分析値及びIRスペクトル
から目的通りのPPQOMが得られていると推定され
た。また、HFIPを溶離液としたGPCからの光散乱
法による絶対分子量(重量平均)は38000であった。
It was estimated from the elemental analysis value and IR spectrum of this powder that the desired PPQOM was obtained. In addition, the absolute molecular weight (weight average) by light scattering from GPC using HFIP as an eluent was 38,000.

【0276】実施例11:PPQOMフィルムの製造 実施例10で製造したPPQOM粉末の5質量%HFI
P溶液を調製した。これをスクリーン印刷機で成膜後、
常温/常圧でHFIPをゆっくり揮発させ、平均膜厚5
0μmの均一な黄色フィルムを製造した。このフィルム
の引っ張り強度(JIS規格:JK7127、サンプル
幅10mm)は780kg/cm2であった。このフィ
ルムを空気中で熱重量分析したところ、380℃付近と
500℃付近と2段の質量減少が起こり、PPQOM自
身に何らかの変化があることが示唆された。
Example 11: Production of PPQOM film 5% by mass HFI of PPQOM powder produced in Example 10
A P solution was prepared. After forming this with a screen printer,
HFIP is volatilized slowly at normal temperature / normal pressure, and the average film thickness is 5
A 0 μm uniform yellow film was produced. The tensile strength (JIS standard: JK7127, sample width 10 mm) of this film was 780 kg / cm 2 . Thermogravimetric analysis of this film in air showed a two-stage mass reduction around 380 ° C. and around 500 ° C., suggesting that there was some change in PPQOM itself.

【0277】実施例12:ビニルスルホン酸付加PPQ
OMフィルム及びその重合物の製造 実施例11で製造したPPQOMフィルムを20%ビニ
ルスルホン酸水溶液中に浸積し、80℃で20時間放置
したところ、赤色に変化した。CHNSの元素分析から
パラスチレンスルホン酸イオンはPPQOMのN原子に
約3個に対して1個付加していることが推定された。こ
のフィルムの90%加湿下のイオン伝導率を交流インピ
ーダンス法で測定したところ、25℃で3.2mS/c
m、80℃で43mS/cmであった。このフィルムの
引っ張り強度(JIS規格:JK7127、サンプル幅
10mm)は720kg/cm2で酸付加前よりわずか
に減少した。このフィルムの空気中の熱重量分析を行っ
たところ、190℃付近からパラスチレンスルホン酸イ
オンの脱離と思われる質量減少があり、370℃付近と
500℃付近にPPQOM自身の変化と思われる質量減
少があった。
Example 12: PPQ added with vinyl sulfonic acid
Production of OM Film and Its Polymer The PPQOM film produced in Example 11 was immersed in a 20% aqueous solution of vinyl sulfonic acid and left at 80 ° C. for 20 hours to turn red. From the elemental analysis of CHNS, it was estimated that one parastyrene sulfonic acid ion was added to about three N-atoms of PPQOM. When the ionic conductivity of this film under a 90% humidification was measured by an AC impedance method, it was 3.2 mS / c at 25 ° C.
m and 43 mS / cm at 80 ° C. The tensile strength (JIS standard: JK7127, sample width 10 mm) of this film was 720 kg / cm 2, which was slightly decreased from that before acid addition. A thermogravimetric analysis of the film in air showed that the mass decreased at around 190 ° C., which was considered to be the desorption of parastyrene sulfonic acid ions, and that at around 370 ° C. and around 500 ° C., the mass of PPQOM seemed to change. There was a decrease.

【0278】このビニルスルホン酸付加したPPQOM
フィルムを窒素雰囲気下、120℃で3時間放置するこ
とにより、ビニルスルホン酸を重合させた。このフィル
ムの90%加湿下のイオン伝導率は25℃で2.3mS
/cm、80℃で60mS/cmであった。このフィル
ムの引っ張り強度(JIS規格:JK7127、サンプ
ル幅10mm)は830kg/cm2と重合前や酸付加
前より上昇した。
This vinyl sulfonic acid-added PPQOM
The film was left under a nitrogen atmosphere at 120 ° C. for 3 hours to polymerize vinyl sulfonic acid. The ionic conductivity of this film under 90% humidification is 2.3 mS at 25 ° C.
/ Cm, 60 mS / cm at 80 ° C. The tensile strength (JIS standard: JK7127, sample width 10 mm) of this film was 830 kg / cm 2 , which was higher than before polymerization or before acid addition.

【0279】実施例13:ポリピリジン−2,5−ジイ
ル(以下、「Ppy」と略す。)電極の製造 Synth.Metals(25 103 1988)
に従い、Ni(0)法でPpy粉末を得た(HFIP溶液
での重量平均分子量はポリスチレン換算で1800
0)。
Example 13: Polypyridine-2,5-dii
(Hereinafter abbreviated as “Ppy”) electrode production Synth. Metals ( 25 103 1988)
Ppy powder was obtained by the Ni (0) method (the weight average molecular weight of the HFIP solution was 1800 in terms of polystyrene).
0).

【0280】このPpy粉末とアセチレンブラック(以
下、「AB」と略す。)(電気化学工業製)、ポリフッ
化ビニリデン(以下、「PVDF」と略す。)(クレハ
製)を質量比70:25:5の混合物に過剰のN−メチ
ルピロリドン(以下、「NMP」と略す。)を加え、ゲ
ル状電極組成物を得た。この組成物を塗布後、大気中1
ton加圧することにより、1×1cm、500μmの
厚さのPpy電極を数個作製した。これら電極の平均重
量は40mgであった。
A mass ratio of the Ppy powder, acetylene black (hereinafter abbreviated as “AB”) (manufactured by Denki Kagaku Kogyo) and polyvinylidene fluoride (hereinafter abbreviated as “PVDF”) (manufactured by Kureha): 70:25: An excess of N-methylpyrrolidone (hereinafter abbreviated as “NMP”) was added to the mixture of No. 5 to obtain a gel electrode composition. After applying this composition,
Ton pressure was applied to produce several Ppy electrodes of 1 × 1 cm and 500 μm in thickness. The average weight of these electrodes was 40 mg.

【0281】実施例14:ポリアニリン(以下、「PA
n」と略す。)電極の製造 特開昭62−108459号公報記載の方法に従い、過
硫酸アンモニウムを酸化剤として1N塩酸中でアニリン
を酸化重合後、アンモニア水溶液で中和することにより
濃紫色の塩基型PAn粉末、100gを得た。元素分
析、IRから本PAnはほぼ目的の構造であると推定さ
れた。NMP中でのGPCの結果から、PAnの分子量
(PMMA換算)は重量平均で約120000であっ
た。
Example 14: Polyaniline (hereinafter referred to as "PA
n ”. ) Production of electrode According to the method described in JP-A-62-108459, aniline is oxidatively polymerized in 1N hydrochloric acid using ammonium persulfate as an oxidizing agent, and then neutralized with an aqueous ammonia solution to obtain a dark purple base-type PAn powder, 100 g. Got. From the elemental analysis and IR, it was presumed that the present PAn had almost the desired structure. From the result of GPC in NMP, the molecular weight (in terms of PMMA) of PAn was about 120,000 in weight average.

【0282】このPAn粉末とAB(電気化学製)、V
GCF(昭和電工製)、PVDF(クラレ製)の85:
7:1:7の混合物に過剰のNMPを加え、ゲル状組成
物を得た。この組成物を導電性フィルム集電体1cm×
1cm上に塗布後、1ton加圧成型し、80℃で8時
間真空乾燥することにより、0.5mmの厚さのPAn
電極(平均38mg)を数個作成した。
This PAn powder, AB (manufactured by Denki Kagaku), V
85 of GCF (manufactured by Showa Denko) and PVDF (manufactured by Kuraray)
Excess NMP was added to the 7: 1: 7 mixture to obtain a gel composition. This composition was applied to a conductive film current collector 1 cm ×
After coating on 1 cm, press-molded for 1 ton and vacuum-dried at 80 ° C. for 8 hours to obtain a 0.5 mm thick PAn.
Several electrodes (average 38 mg) were prepared.

【0283】実施例15:二次電池の製造 実施例14で製造したPAn電極、実施例6で製造した
PPQ/パラスチレンスルホン酸重合膜(50μm、
1.2cm×1.2cm)を重ねた。実施例13で製造
したPpy電極を重ね、実施例14で用いたと同様の導
電性フィルム(1cm×1cm)をさらに集電体として
重ねた。これら積層体を加圧して密着させたあと、ポリ
イミドテープ(カプトンテープ)で両端部を固定した。
ついで正極、負極側の導電性フィルム集電体に白金箔を
リード線として銀ぺーストで取り付け、この積層体をア
ルミラミネート外装体の中にいれ、2つの白金リード線
を短絡しないように外部に取り出した。ついで電解液と
して20%硫酸水溶液を外装体内部に注入し、減圧で余
分な硫酸水溶液を抜き出しながら、外装体内を密着させ
た後、加熱融着で封止し、Ppy/PAn系二次電池
(各n=3、計18個)を作成した。図1に外装体内の電
池構成を示した。
Example 15: Production of secondary battery The PAn electrode produced in Example 14 and the PPQ / p-styrene sulfonic acid polymer membrane produced in Example 6 (50 μm,
1.2 cm × 1.2 cm). The Ppy electrode manufactured in Example 13 was overlapped, and the same conductive film (1 cm × 1 cm) as used in Example 14 was further stacked as a current collector. After these laminates were pressed and brought into close contact with each other, both ends were fixed with a polyimide tape (Kapton tape).
Then, attach the platinum foil as a lead wire to the conductive film collector on the positive and negative electrode sides with silver paste, put this laminate inside the aluminum laminate outer package, and place it outside so as not to short-circuit the two platinum lead wires. I took it out. Then, a 20% aqueous sulfuric acid solution is injected into the exterior body as an electrolytic solution, and while the excess sulfuric acid aqueous solution is extracted under reduced pressure, the exterior body is brought into close contact with the interior of the exterior body, and then sealed by heat fusion to form a Ppy / PAn secondary battery.
(Each of n = 3, a total of 18 pieces). FIG. 1 shows the battery configuration inside the outer package.

【0284】この電池を25℃、作動電圧0〜0.8
V、電流2mA、10mAで充放電を行ったところ、最
大放電容量は1.5mAh、1.2mAhであった。ま
た、2mAで、0℃及び−10℃において放電させたと
ころ1.4mAh、1.0mAhであった。また、10
mAで充放電サイクルを繰り返したところ、200サイ
クル後の容量は1.5mAhであった。
The battery was operated at 25 ° C. and an operating voltage of 0 to 0.8.
When the battery was charged and discharged at V and currents of 2 mA and 10 mA, the maximum discharge capacities were 1.5 mAh and 1.2 mAh. When the battery was discharged at 0 ° C. and −10 ° C. at 2 mA, the values were 1.4 mAh and 1.0 mAh. Also, 10
When the charge / discharge cycle was repeated at mA, the capacity after 200 cycles was 1.5 mAh.

【0285】実施例16:燃料電池の製造 実施例6で製造したPPQ/ビニルスルホン酸重合膜
(50μm、1.2cm×1.2cm)の両側に常法に
従い、白金触媒及び多孔質導電性炭素電極(1cm×1
cm)を取り付けることにより、燃料電池用積層体を製
造した。この積層体の両側に水素供給室、空気室を作
り、水素供給極に水素を供給することにより、80℃、
200mAで0.8Vの起電力が得られた。また、1A
では0.5Vであった。
Example 16: Production of fuel cell A platinum catalyst and a porous conductive carbon were formed on both sides of the PPQ / vinyl sulfonic acid polymer membrane (50 μm, 1.2 cm × 1.2 cm) produced in Example 6 by a conventional method. Electrode (1cm × 1
cm) to produce a fuel cell laminate. By creating a hydrogen supply chamber and an air chamber on both sides of this laminate and supplying hydrogen to the hydrogen supply electrode, 80 ° C.
An electromotive force of 0.8 V was obtained at 200 mA. Also, 1A
Was 0.5V.

【0286】実施例17:三酸化タングステン(以下、
「WO3 」と略す。)エレクトロクロミック層の製造 松崎真空(株)製のインジウムチンオキサイド(以下、
「ITO」と略す。)ガラスを1.2cm×1.2cm
に切断したものの端部を被覆し、ITO露出部が1cm
×1cmになった電極上に、抵抗加熱法でWO3の真空
蒸着を行った。得られた膜の厚みは約1500Å、密度
は約5g/ccであった。
Example 17: Tungsten trioxide (hereinafter referred to as "tungsten trioxide")
Abbreviated as “WO 3 ”. ) Manufacturing of electrochromic layer Indium tin oxide manufactured by Matsuzaki Vacuum Co., Ltd.
Abbreviated as "ITO". ) 1.2cm x 1.2cm glass
The end of the cut piece was covered, and the exposed part of ITO was 1 cm.
On the electrode having a size of 1 cm, WO 3 was vacuum-deposited by a resistance heating method. The thickness of the obtained film was about 1500 ° and the density was about 5 g / cc.

【0287】実施例18:エレクトロクロミック素子の
作製 松崎真空(株)製のITOガラス1.2cm×1.2c
m上に0.5Mアニリンを含む1M塩酸水溶液を電解液
として、−0.2から0.8VvsSCEの範囲の電位
走査法で約5000Åの電解重合ポリアニリン(以下、
「PAn」と略す。)膜をITOガラス上に形成させ
た。
Example 18: Electrochromic device
Production : ITO glass 1.2cm x 1.2c manufactured by Matsuzaki Vacuum Co., Ltd.
Using a 1 M aqueous hydrochloric acid solution containing 0.5 M aniline as an electrolytic solution, an electro-polymerized polyaniline (hereinafter, referred to as about 5000 ° C.) by a potential scanning method in a range of −0.2 to 0.8 V vs SCE.
Abbreviated as "PAn". ) A film was formed on ITO glass.

【0288】このPAn/ITO電極に実施例6で製造
したPPQ/パラスチレンスルホン酸重合膜(50μ
m、1.2cm×1.2cm)を重ねた。次いで実施例
17で製造したWO3/ITO電極を重ね、これら積層
体を加圧して密着させたあと、ポリイミドテープ(カプ
トンテープ)で両端部を固定した。ついで電解液として
20%硫酸水溶液を外装体内部に注入し、減圧で余分な
硫酸水溶液を抜き出しながら、外装体内を密着させた
後、電極端部全体をエポキシ樹脂で封止し、WO3/P
PQ膜/PAn系エレクトロクロミック素子を作製し
た。
The PAn / ITO electrode was applied to the PPQ / p-styrene sulfonic acid polymer film (50 μm) prepared in Example 6.
m, 1.2 cm × 1.2 cm). Next, the WO 3 / ITO electrodes manufactured in Example 17 were overlapped, and these laminates were pressed and adhered to each other, and then both ends were fixed with a polyimide tape (Kapton tape). Then, a 20% aqueous sulfuric acid solution is injected into the exterior body as an electrolytic solution, and while the excess sulfuric acid aqueous solution is extracted under reduced pressure, the interior of the exterior body is brought into close contact, and the entire electrode end is sealed with an epoxy resin, and WO 3 / P
A PQ film / PAn-based electrochromic device was manufactured.

【0289】このエレクトロクロミック素子に注入電気
量6mCで発色/消色駆動を繰り返したところ、濃青色
/淡青色のエレクトロクロミズムを示した。応答速度は
100msecであった。またこの条件で駆動を100
回繰り返しても色調、応答速度に変化は見られなかっ
た。
When the electrochromic device was repeatedly subjected to color development / decoloring driving with an injection electric quantity of 6 mC, it was found that the electrochromic device had a dark blue color.
/ Showed pale blue electrochromism. The response speed was 100 msec. Further, under these conditions, the
No change was found in the color tone and the response speed even after repeated times.

【0290】[0290]

【発明の効果】以上のように、A)一般式(1)で表さ
れるキノキサリン構造を含む重合体、及びB)酸性化合
物とを含有することを特徴とするプロトン伝導性高分子
固体電解質及び該電解質からなる電解質膜は、プロトン
親和性が高いキノキサリン骨格を有しているために、従
来の高プロトン伝導性高分子固体電解質及び該電解質か
らなる電解質膜に比べて強度、耐熱性、耐酸性、耐酸化
還元安定性に優れていることは明かである。
As described above, a proton conductive polymer solid electrolyte comprising: A) a polymer having a quinoxaline structure represented by the general formula (1); and B) an acidic compound. Since the electrolyte membrane composed of the electrolyte has a quinoxaline skeleton having high proton affinity, it has higher strength, heat resistance, and acid resistance than the conventional high proton conductive polymer solid electrolyte and the electrolyte membrane composed of the electrolyte. It is clear that the redox resistance is excellent.

【0291】また、該電解質及び/又は該電解質膜をそ
の構成に含む電気化学素子は、耐久性、信頼性、高速電
流特性、応答速度に優れ、特に二次電池や燃料電池など
の電池、コンデンサ、エレクトロクロミック素子は従来
のものより優れていることは明かである。
Further, the electrochemical element containing the electrolyte and / or the electrolyte membrane in its structure is excellent in durability, reliability, high-speed current characteristics and response speed, and is particularly suitable for batteries such as secondary batteries and fuel cells, and capacitors. It is clear that the electrochromic device is superior to the conventional device.

【0292】[0292]

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

【図1】本発明のプロトン移動型電池の一例として示
す、シート型電池の実施例の概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an example of a sheet-type battery shown as an example of a proton transfer battery of the present invention.

【図2】本発明の燃料電池の一例として示す、実施例の
概略断面図である。
FIG. 2 is a schematic sectional view of an embodiment, which is shown as an example of the fuel cell of the present invention.

【図3】本発明のエレクトロクロミック素子の一例とし
て示す、シート型エレクトロクロミック素子の実施例の
概略断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of an example of a sheet-type electrochromic device shown as an example of the electrochromic device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 正極 2 プロトン伝導性高分子固体電解質+セパレータ 3 負極 4 集電体シート 5 リード線 6 外装体 7 燃料極セパレータ 8 燃料極触媒層 9 プロトン伝導性高分子固体電解質膜 10 空気極触媒層 11 空気極セパレータ 12 ガラス 13 透明導電膜 14 エレクトロクロミック層 15 プロトン伝導性高分子固体電解質+セパレータ 16 対極層 17 絶縁性フィルムスペーサー 18 絶縁性樹脂封止剤 19 リード線 1 positive electrode 2 Proton conductive polymer solid electrolyte + separator 3 Negative electrode 4 Current collector sheet 5 Lead wire 6 Exterior body 7 Fuel electrode separator 8. Fuel electrode catalyst layer 9 Proton conductive polymer solid electrolyte membrane 10 Air electrode catalyst layer 11 Air electrode separator 12 Glass 13 Transparent conductive film 14 Electrochromic layer 15 Proton conductive polymer solid electrolyte + separator 16 Counter electrode layer 17 Insulating film spacer 18 Insulating resin sealant 19 Lead wire

───────────────────────────────────────────────────── 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 101/02 C08L 101/02 H01B 13/00 H01B 13/00 Z H01G 9/025 H01M 8/02 P H01M 8/02 8/10 8/10 10/40 B 10/40 H01G 9/00 301G Fターム(参考) 4J002 BC12X BG01X BG07W BJ00W CE00W CH06W CM02W DF036 DG046 DH026 EF036 EF046 EV236 EW046 FD20X FD206 GQ00 4J032 BA12 BB01 BC03 BC12 CG01 5G301 CA30 CD01 5H026 AA06 BB00 CX05 EE11 EE17 EE18 HH00 HH01 HH03 HH05 5H029 AJ03 AJ07 AK06 AK16 AL06 AL16 AM16 BJ04 BJ06 (54)【発明の名称】 プロトン伝導性高分子固体電解質、該電解質の製造方法、該電解質からなる電解質膜、該電解質 膜の製造方法、該電解質及び/又は該電解質膜を用いた電気化学素子並びに該電気化学素子の製 造方法──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C08L 101/02 C08L 101/02 H01B 13/00 H01B 13/00 Z H01G 9/025 H01M 8/02 P H01M 8/02 8/10 8/10 10/40 B 10/40 H01G 9/00 301G F-term (reference) 4J002 BC12X BG01X BG07W BJ00W CE00W CH06W CM02W DF036 DG046 DH026 EF036 EF046 EV236 EW046 FD20X FD206 GQ00 4J032 BA12 BB 5G301 CA30 CD01 5H026 AA06 BB00 CX05 EE11 EE17 EE18 HH00 HH01 HH03 HH05 5H029 AJ03 AJ07 AK06 AK16 AL06 AL16 AM16 BJ04 BJ06 (54) [Title of the Invention] Proton conductive polymer solid electrolyte, method for producing the electrolyte, and method for producing the electrolyte Electrolyte membrane, method for producing the electrolyte membrane, the electrolyte and / or an electrochemical element using the electrolyte membrane, and the electrolyte membrane Manufacturing method of the gas-chemical element

Claims (39)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 A)一般式(1)で表されるキノキサリ
ン構造を含む重合体及び B)酸性化合物とを含有することを特徴とするプロトン
伝導性高分子固体電解質。一般式(1) 【化1】 (式中、R1〜R6の内、少なくとも一つは重合体の主鎖
に結合する基及び/又は少なくとも二つは重合体の主鎖
を形成する基であり、他はそれぞれ独立に、水素原子、
ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カル
ボン酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル
基、置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアル
キル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20の
アルケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数
20のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール
基を表す。)
1. A proton conductive solid polymer electrolyte comprising: A) a polymer having a quinoxaline structure represented by the general formula (1); and B) an acidic compound. General formula (1) (In the formula, at least one of R 1 to R 6 is a group that binds to the main chain of the polymer and / or at least two are groups that form the main chain of the polymer, and the others are each independently Hydrogen atom,
A halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, which may have a substituent, having a substituent An alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, or an aryl group optionally having a substituent. )
【請求項2】 A)一般式(1)で表されるキノキサリ
ン構造を側鎖に含む重合体及び B)酸性化合物とを含有することを特徴とするプロトン
伝導性高分子固体電解質。 一般式(1) 【化2】 (式中、R1〜R6の内、少なくとも一つは重合体の主鎖
に結合する基であり、他はそれぞれ独立に、水素原子、
ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カル
ボン酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル
基、置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアル
キル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20の
アルケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数
20のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール
基を表す。)
2. A proton conductive solid polymer electrolyte comprising: A) a polymer having a quinoxaline structure represented by the general formula (1) in a side chain; and B) an acidic compound. General formula (1) (Wherein at least one of R 1 to R 6 is a group bonded to the main chain of the polymer, and the others are each independently a hydrogen atom,
A halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, which may have a substituent, having a substituent An alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, or an aryl group optionally having a substituent. )
【請求項3】 A)一般式(2)で表されるキノキサリ
ン構造を繰り返し単位の一部として含む重合体及び B)酸性化合物とを含有することを特徴とするプロトン
伝導性高分子固体電解質。 一般式(2) 【化3】 (式中、R7〜R10はそれぞれ独立に、水素原子、ハロ
ゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カルボン
酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、
置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアルキル
基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20のアル
ケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20
のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール基を
表す。)
3. A proton-conductive polymer solid electrolyte comprising: A) a polymer containing a quinoxaline structure represented by the general formula (2) as a part of a repeating unit; and B) an acidic compound. General formula (2) (Wherein, R 7 to R 10 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group,
An alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and 2 to 2 carbon atoms which may have a substituent Carbon number 20
Represents an alkynyl group or an aryl group which may have a substituent. )
【請求項4】 A)一般式(1)で表されるキノキサリ
ン構造を側鎖に含み、且つ一般式(2)で表されるキノ
キサリン構造を繰り返し単位の一部として含む重合体及
び B)酸性化合物とを含有することを特徴とするプロトン
伝導性高分子固体電解質。 一般式(1) 【化4】 (式中、R1〜R6の内、少なくとも一つは重合体の主鎖
に結合する基であり、他はそれぞれ独立に、水素原子、
ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カル
ボン酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル
基、置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアル
キル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20の
アルケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数
20のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール
基を表す。) 一般式(2) 【化5】 (式中、R7〜R10はそれぞれ独立に、水素原子、ハロ
ゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カルボン
酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、
置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアルキル
基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20のアル
ケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20
のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール基を
表す。)
4. A) a polymer containing a quinoxaline structure represented by the general formula (1) in a side chain and a quinoxaline structure represented by the general formula (2) as a part of a repeating unit; and B) an acid A proton conductive polymer solid electrolyte comprising a compound. General formula (1) (Wherein at least one of R 1 to R 6 is a group bonded to the main chain of the polymer, and the others are each independently a hydrogen atom,
A halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, which may have a substituent, having a substituent An alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, or an aryl group optionally having a substituent. ) General formula (2) (Wherein, R 7 to R 10 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group,
An alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and 2 to 2 carbon atoms which may have a substituent Carbon number 20
Represents an alkynyl group or an aryl group which may have a substituent. )
【請求項5】 A)一般式(2)で表されるキノキサリ
ン構造が、一般式(3)で表されるキノキサリン構造で
あることを特徴とする請求項3又は請求項4のいずれか
に記載のプロトン伝導性高分子固体電解質。 一般式(3) 【化6】 (式中、R11〜R14はそれぞれ独立に、水素原子、ハロ
ゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カルボン
酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、
置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアルキル
基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20のアル
ケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20
のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール基を
表す。)
5. A) The quinoxaline structure represented by the general formula (2) is a quinoxaline structure represented by the general formula (3). Proton conductive polymer solid electrolyte. General formula (3) (Wherein, R 11 to R 14 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group,
An alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and 2 to 2 carbon atoms which may have a substituent Carbon number 20
Represents an alkynyl group or an aryl group which may have a substituent. )
【請求項6】 A)一般式(2)で表されるキノキサリ
ン構造が、一般式(4)で表されるキノキサリン構造で
あることを特徴とする請求項3〜請求項5のいずれかに
記載のプロトン伝導性高分子固体電解質。 一般式(4) 【化7】 (式中、R15〜R30はそれぞれ独立に、水素原子、ハロ
ゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カルボン
酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、
置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアルキル
基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20のアル
ケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20
のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール基を
表し、Xはそれぞれ独立に置換基を有しても良いアリー
ル基を表し、Yはそれぞれ独立にヘテロ原子、ヘテロ原
子を有しても良い炭素数が4以上20以下の置換基を有
しても良いアリール基を表し、nは0〜5の整数を表
す。)
6. The method according to claim 3, wherein A) the quinoxaline structure represented by the general formula (2) is a quinoxaline structure represented by the general formula (4). Proton conductive polymer solid electrolyte. General formula (4) (Wherein, R 15 to R 30 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group,
An alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and 2 to 2 carbon atoms which may have a substituent Carbon number 20
Represents an alkynyl group or an aryl group which may have a substituent, X each independently represents an aryl group which may have a substituent, and Y each independently has a hetero atom or a hetero atom. A good carbon number represents an aryl group which may have a substituent of 4 or more and 20 or less, and n represents an integer of 0-5. )
【請求項7】 B)酸性化合物が、硫酸、硝酸、酢酸、
フッ化酢酸、プロピオン酸、フッ化プロピオン酸、酪酸
及びフッ化酪酸からなる群から選ばれる少なくとも一種
以上であることを特徴とする請求項1〜請求項6のいず
れかに記載のプロトン伝導性高分子固体電解質。
7. B) The acidic compound is sulfuric acid, nitric acid, acetic acid,
The proton conductivity according to claim 1, wherein the proton conductivity is at least one or more selected from the group consisting of fluorinated acetic acid, propionic acid, fluorinated propionic acid, butyric acid, and fluorinated butyric acid. 8. Molecular solid electrolyte.
【請求項8】 B)酸性化合物が、酸型モノマーである
ことを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載
のプロトン伝導性高分子固体電解質。
8. The proton conductive polymer solid electrolyte according to claim 1, wherein B) the acidic compound is an acid type monomer.
【請求項9】 酸型モノマーが、アクリル酸、フッ化ア
クリル酸、メタクリル酸、フッ化メタクリル酸、スチレ
ンスルホン酸、フッ化スチレンスルホン酸、ビニルスル
ホン酸及びビニルリン酸からなる群から選ばれる少なく
とも一種以上であることを特徴とする請求項8に記載の
プロトン伝導性高分子固体電解質。
9. The acid type monomer is at least one selected from the group consisting of acrylic acid, fluorinated acrylic acid, methacrylic acid, fluorinated methacrylic acid, styrene sulfonic acid, fluorinated styrene sulfonic acid, vinyl sulfonic acid and vinyl phosphoric acid. The proton conductive polymer solid electrolyte according to claim 8, wherein:
【請求項10】 B)酸性化合物が、酸型高分子である
ことを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載
のプロトン伝導性高分子固体電解質。
10. The proton conductive polymer solid electrolyte according to claim 1, wherein B) the acidic compound is an acid type polymer.
【請求項11】 酸型高分子が、カルボン酸系高分子、
スルホン酸系高分子及びリン酸系高分子からなる群から
選ばれる少なくとも一種以上であることを特徴とする請
求項10に記載のプロトン伝導性高分子固体電解質。
11. The acid type polymer is a carboxylic acid type polymer,
The proton conductive polymer solid electrolyte according to claim 10, wherein the solid electrolyte is at least one selected from the group consisting of a sulfonic acid polymer and a phosphoric acid polymer.
【請求項12】 以下の工程を含むことを特徴とする請
求項1〜請求項11のいずれかに記載のプロトン伝導性
高分子固体電解質の製造方法。工程 A)一般式(1)で表されるキノキサリン構造を含む重
合体及び B)酸性化合物を混合して、プロトン伝導性高分子固体
電解質を得る工程 一般式(1) 【化8】 (式中、R1〜R6の内、少なくとも一つは重合体の主鎖
に結合する基及び/又は少なくとも二つは重合体の主鎖
を形成する基であり、他はそれぞれ独立に、水素原子、
ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カル
ボン酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル
基、置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアル
キル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20の
アルケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数
20のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール
基を表す。)
12. The method for producing a proton conductive solid polymer electrolyte according to claim 1, comprising the following steps. Step A) Step of mixing a polymer having a quinoxaline structure represented by the general formula (1) and B) an acidic compound to obtain a proton conductive polymer solid electrolyte General formula (1) (In the formula, at least one of R 1 to R 6 is a group that binds to the main chain of the polymer and / or at least two are groups that form the main chain of the polymer, and the others are each independently Hydrogen atom,
A halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, which may have a substituent, having a substituent An alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, or an aryl group optionally having a substituent. )
【請求項13】 以下の第一工程〜第二工程を含むこと
を特徴とする請求項1〜請求項6、請求項8又は請求項
9のいずれかに記載のプロトン伝導性高分子固体電解質
の製造方法。 第一工程 A)一般式(1)で表されるキノキサリン構造を含む重
合体及び B)アクリル酸、フッ化アクリル酸、メタクリル酸、フ
ッ化メタクリル酸、スチレンスルホン酸、フッ化スチレ
ンスルホン酸、ビニルスルホン酸及びビニルリン酸から
なる群から選ばれる少なくとも一種以上の重合性官能基
を有する酸性化合物を混合して、プロトン伝導性高分子
固体電解質製造用組成物を得る工程 第二工程 第一工程で得たプロトン伝導性高分子固体電解質製造用
組成物に含まれる酸性化合物を重合して、プロトン伝導
性高分子固体電解質を得る工程 一般式(1) 【化9】 (式中、R1〜R6の内、少なくとも一つは重合体の主鎖
に結合する基及び/又は少なくとも二つは重合体の主鎖
を形成する基であり、他はそれぞれ独立に、水素原子、
ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カル
ボン酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル
基、置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアル
キル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20の
アルケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数
20のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール
基を表す。)
13. The proton conductive solid polymer electrolyte according to claim 1, comprising the following first step and second step: Production method. First step A) A polymer having a quinoxaline structure represented by the general formula (1) and B) Acrylic acid, fluorinated acrylic acid, methacrylic acid, fluorinated methacrylic acid, styrene sulfonic acid, fluorinated styrene sulfonic acid, vinyl Mixing a acidic compound having at least one or more polymerizable functional groups selected from the group consisting of sulfonic acid and vinyl phosphoric acid to obtain a composition for producing a proton-conductive polymer solid electrolyte, a second step, and a first step. Step of polymerizing an acidic compound contained in the composition for producing a proton-conductive polymer solid electrolyte to obtain a proton-conductive polymer solid electrolyte, general formula (1): (In the formula, at least one of R 1 to R 6 is a group that binds to the main chain of the polymer and / or at least two are groups that form the main chain of the polymer, and the others are each independently Hydrogen atom,
A halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, which may have a substituent, having a substituent An alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, or an aryl group optionally having a substituent. )
【請求項14】 以下の第一工程〜第二工程を含むこと
を特徴とする請求項1〜請求項6、請求項8又は請求項
9のいずれかに記載のプロトン伝導性高分子固体電解質
の製造方法。 第一工程 A)一般式(1)で表されるキノキサリン構造を側鎖に
含む重合体及び B)アクリル酸、フッ化アクリル酸、メタクリル酸、フ
ッ化メタクリル酸、スチレンスルホン酸、フッ化スチレ
ンスルホン酸、ビニルスルホン酸及びビニルリン酸から
なる群から選ばれる少なくとも一種以上の重合性官能基
を有する酸性化合物を混合して、プロトン伝導性高分子
固体電解質製造用組成物を得る工程 第二工程 第一工程で得たプロトン伝導性高分子固体電解質製造用
組成物に含まれる酸性化合物を重合して、プロトン伝導
性高分子固体電解質を得る工程 一般式(1) 【化10】 (式中、R1〜R6の内、少なくとも一つは重合体の主鎖
に結合する基であり、他はそれぞれ独立に、水素原子、
ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カル
ボン酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル
基、置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアル
キル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20の
アルケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数
20のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール
基を表す。)
14. The proton conductive polymer solid electrolyte according to claim 1, comprising the following first step and second step: Production method. First step A) A polymer having a quinoxaline structure represented by the general formula (1) in a side chain, and B) Acrylic acid, fluorinated acrylic acid, methacrylic acid, fluorinated methacrylic acid, styrene sulfonic acid, fluorinated styrene sulfone Mixing an acidic compound having at least one or more polymerizable functional groups selected from the group consisting of acid, vinyl sulfonic acid and vinyl phosphoric acid to obtain a composition for producing a proton conductive polymer solid electrolyte Step of polymerizing an acidic compound contained in the composition for producing a proton-conductive polymer solid electrolyte obtained in the step to obtain a proton-conductive polymer solid electrolyte, general formula (1): (Wherein at least one of R 1 to R 6 is a group bonded to the main chain of the polymer, and the others are each independently a hydrogen atom,
A halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, which may have a substituent, having a substituent An alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, or an aryl group optionally having a substituent. )
【請求項15】 以下の第一工程〜第二工程を含むこと
を特徴とする請求項1〜請求項6、請求項8又は請求項
9のいずれかに記載のプロトン伝導性高分子固体電解質
の製造方法。 第一工程 A)一般式(2)で表されるキノキサリン構造を繰り返
し単位の一部として含む重合体及び B)アクリル酸、フッ化アクリル酸、メタクリル酸、フ
ッ化メタクリル酸、スチレンスルホン酸、フッ化スチレ
ンスルホン酸、ビニルスルホン酸及びビニルリン酸から
なる群から選ばれる少なくとも一種以上の重合性官能基
を有する酸性化合物を混合して、プロトン伝導性高分子
固体電解質製造用組成物を得る工程 第二工程 第一工程で得たプロトン伝導性高分子固体電解質製造用
組成物に含まれる酸性化合物を重合して、プロトン伝導
性高分子固体電解質を得る工程 一般式(2) 【化11】 (式中、R7〜R10はそれぞれ独立に、水素原子、ハロ
ゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カルボン
酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、
置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアルキル
基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20のアル
ケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20
のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール基を
表す。)
15. The proton conductive polymer solid electrolyte according to claim 1, comprising the following first step and second step: Production method. First step A) A polymer containing a quinoxaline structure represented by the general formula (2) as a part of a repeating unit and B) Acrylic acid, fluorinated acrylic acid, methacrylic acid, fluorinated methacrylic acid, styrene sulfonic acid, hydrofluoric acid, Mixing a acidic compound having at least one or more polymerizable functional groups selected from the group consisting of hydrogenated styrene sulfonic acid, vinyl sulfonic acid and vinyl phosphoric acid to obtain a composition for producing a proton conductive polymer solid electrolyte. Step of obtaining a proton-conductive polymer solid electrolyte by polymerizing an acidic compound contained in the composition for producing a proton-conductive polymer solid electrolyte obtained in the first step, to obtain a proton-conductive polymer solid electrolyte. (Wherein, R 7 to R 10 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group,
An alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and 2 to 2 carbon atoms which may have a substituent Carbon number 20
Represents an alkynyl group or an aryl group which may have a substituent. )
【請求項16】 以下の第一工程〜第二工程を含むこと
を特徴とする請求項1〜請求項6、請求項8又は請求項
9のいずれかに記載のプロトン伝導性高分子固体電解質
の製造方法。 第一工程 A)一般式(1)で表されるキノキサリン構造を側鎖に
含み、且つ一般式(2)で表されるキノキサリン構造を
繰り返し単位の一部として含む重合体及び B)アクリル酸、フッ化アクリル酸、メタクリル酸、フ
ッ化メタクリル酸、スチレンスルホン酸、フッ化スチレ
ンスルホン酸、ビニルスルホン酸及びビニルリン酸から
なる群から選ばれる少なくとも一種以上の重合性官能基
を有する酸性化合物を混合して、プロトン伝導性高分子
固体電解質製造用組成物を得る工程 第二工程 第一工程で得たプロトン伝導性高分子固体電解質製造用
組成物に含まれる酸性化合物を重合して、プロトン伝導
性高分子固体電解質を得る工程 一般式(1) 【化12】 (式中、R1〜R6の内、少なくとも一つは重合体の主鎖
に結合する基であり、他はそれぞれ独立に、水素原子、
ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カル
ボン酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル
基、置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアル
キル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20の
アルケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数
20のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール
基を表す。) 一般式(2) 【化13】 (式中、R7〜R10はそれぞれ独立に、水素原子、ハロ
ゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カルボン
酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、
置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアルキル
基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20のアル
ケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20
のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール基を
表す。)
16. The proton conductive polymer solid electrolyte according to claim 1, comprising the following first step and second step: Production method. First step A) a polymer containing a quinoxaline structure represented by the general formula (1) in a side chain and a quinoxaline structure represented by the general formula (2) as a part of a repeating unit, and B) acrylic acid; Mixing an acidic compound having at least one or more polymerizable functional groups selected from the group consisting of fluorinated acrylic acid, methacrylic acid, fluorinated methacrylic acid, styrene sulfonic acid, fluorinated styrene sulfonic acid, vinyl sulfonic acid and vinyl phosphoric acid A step of obtaining a composition for producing a proton-conductive polymer solid electrolyte, a second step, polymerizing an acidic compound contained in the composition for producing a proton-conductive polymer solid electrolyte obtained in the first step, and obtaining a high proton-conductivity. Step of obtaining molecular solid electrolyte General formula (1) (Wherein at least one of R 1 to R 6 is a group bonded to the main chain of the polymer, and the others are each independently a hydrogen atom,
A halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, which may have a substituent, having a substituent An alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, or an aryl group optionally having a substituent. ) General formula (2) (Wherein, R 7 to R 10 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group,
An alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and 2 to 2 carbon atoms which may have a substituent Carbon number 20
Represents an alkynyl group or an aryl group which may have a substituent. )
【請求項17】 以下の第一工程〜第二工程を含むこと
を特徴とする請求項1〜請求項11のいずれかに記載の
プロトン伝導性高分子固体電解質の製造方法。 第一工程 A)一般式(1)で表されるキノキサリン構造を含む重
合性化合物及び B)酸性化合物を混合して、プロトン伝導性高分子固体
電解質製造用組成物を得る工程 第二工程 第一工程で得たプロトン伝導性高分子固体電解質製造用
組成物に含まれる重合性化合物を重合して、プロトン伝
導性高分子固体電解質を得る工程 一般式(1) 【化14】 (式中、R1〜R6の内、少なくとも一つは重合体の主鎖
に結合する基及び/又は少なくとも二つは重合体の主鎖
を形成する基であり、他はそれぞれ独立に、水素原子、
ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カル
ボン酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル
基、置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアル
キル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20の
アルケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数
20のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール
基を表す。)
17. The method for producing a proton-conductive polymer solid electrolyte according to claim 1, comprising the following first step and second step. First step A) Step of mixing a polymerizable compound having a quinoxaline structure represented by the general formula (1) and B) an acidic compound to obtain a composition for producing a proton-conductive polymer solid electrolyte. Step of polymerizing a polymerizable compound contained in the composition for producing a proton-conductive polymer solid electrolyte obtained in the step to obtain a proton-conductive polymer solid electrolyte, general formula (1): (In the formula, at least one of R 1 to R 6 is a group that binds to the main chain of the polymer and / or at least two are groups that form the main chain of the polymer, and the others are each independently Hydrogen atom,
A halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, which may have a substituent, having a substituent An alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, or an aryl group optionally having a substituent. )
【請求項18】 以下の第一工程〜第二工程を含むこと
を特徴とする請求項1〜請求項11のいずれかに記載の
プロトン伝導性高分子固体電解質の製造方法。 第一工程 A)一般式(1)で表されるキノキサリン構造を含む重
合性化合物及び B)酸型高分子を混合して、プロトン伝導性高分子固体
電解質製造用組成物を得る工程 第二工程 第一工程で得たプロトン伝導性高分子固体電解質製造用
組成物に含まれる重合性化合物を重合して、プロトン伝
導性高分子固体電解質を得る工程 一般式(1) 【化15】 (式中、R1〜R6の内、少なくとも一つは重合体の主鎖
に結合する基及び/又は少なくとも二つは重合体の主鎖
を形成する基であり、他はそれぞれ独立に、水素原子、
ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カル
ボン酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル
基、置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアル
キル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20の
アルケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数
20のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール
基を表す。)
18. The method for producing a proton conductive polymer solid electrolyte according to claim 1, comprising the following first step and second step. First step A) Step of mixing a polymerizable compound having a quinoxaline structure represented by the general formula (1) and B) an acid-type polymer to obtain a composition for producing a proton-conductive polymer solid electrolyte. Step of polymerizing a polymerizable compound contained in the composition for producing a proton-conductive polymer solid electrolyte obtained in the first step to obtain a proton-conductive polymer solid electrolyte General formula (1) (In the formula, at least one of R 1 to R 6 is a group that binds to the main chain of the polymer and / or at least two are groups that form the main chain of the polymer, and the others are each independently Hydrogen atom,
A halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, which may have a substituent, having a substituent An alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, or an aryl group optionally having a substituent. )
【請求項19】 請求項1〜請求項11のいずれかに記
載のプロトン伝導性高分子固体電解質を含むことを特徴
とするプロトン伝導性高分子固体電解質膜。
19. A proton conductive polymer solid electrolyte membrane comprising the proton conductive polymer solid electrolyte according to claim 1. Description:
【請求項20】 膜の厚みが5μm〜200μmの範囲
であることを特徴とする請求項19に記載のプロトン伝
導性高分子固体電解質膜。
20. The proton conductive polymer solid electrolyte membrane according to claim 19, wherein the thickness of the membrane is in a range of 5 μm to 200 μm.
【請求項21】 非電子伝導性補強剤が添加されている
ことを特徴とする請求項19又は請求項20のいずれか
に記載のプロトン伝導性高分子固体電解質膜。
21. The proton conductive polymer solid electrolyte membrane according to claim 19, wherein a non-electron conductive reinforcing agent is added.
【請求項22】 非電子伝導性補強剤が酸化物粒子であ
ることを特徴とする請求項21に記載のプロトン伝導性
高分子固体電解質膜。
22. The proton conductive polymer solid electrolyte membrane according to claim 21, wherein the non-electron conductive reinforcing agent is an oxide particle.
【請求項23】 酸化物粒子がAl、Si及びTiから
選ばれる少なくとも一種以上の元素の酸化物であること
を特徴とする請求項22に記載のプロトン伝導性高分子
固体電解質膜。
23. The proton conductive polymer solid electrolyte membrane according to claim 22, wherein the oxide particles are oxides of at least one element selected from Al, Si and Ti.
【請求項24】 酸化物粒子の粒子径が0.001μm
〜10μmの範囲であることを特徴とする請求項22又
は請求項23のいずれかに記載のプロトン伝導性高分子
固体電解質膜。
24. The oxide particles having a particle diameter of 0.001 μm
The proton conductive polymer solid electrolyte membrane according to any one of claims 22 and 23, wherein the thickness is in a range of 10 to 10 µm.
【請求項25】 以下の第一工程〜第二工程を含むこと
を特徴とする請求項19〜請求項24のいずれかに記載
のプロトン伝導性高分子固体電解質膜の製造方法。 第一工程 基材に以下の(a)〜(d)で表される、いずれかの重
合体の少なくとも一種以上の溶液を塗布した後に溶媒を
留去して重合体膜を得る工程 (a) 一般式(1)で表されるキノキサリン構造を含
む重合体 (b) 一般式(2)で表されるキノキサリン構造を繰
り返し単位の一部として含む重合体 (c) 一般式(3)で表されるキノキサリン構造を繰
り返し単位の一部として含む重合体 (d) 一般式(4)で表されるキノキサリン構造を繰
り返し単位の一部として含む重合体 一般式(1) 【化16】 (式中、R1〜R6の内、少なくとも一つは重合体の主鎖
に結合する基及び/又は少なくとも二つは重合体の主鎖
を形成する基であり、他はそれぞれ独立に、水素原子、
ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カル
ボン酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル
基、置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアル
キル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20の
アルケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数
20のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール
基を表す。) 一般式(2) 【化17】 (式中、R7〜R10はそれぞれ独立に、水素原子、ハロ
ゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カルボン
酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、
置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアルキル
基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20のアル
ケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20
のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール基を
表す。) 一般式(3) 【化18】 (式中、R11〜R14はそれぞれ独立に、水素原子、ハロ
ゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カルボン
酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、
置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアルキル
基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20のアル
ケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20
のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール基を
表す。) 一般式(4) 【化19】 (式中、R15〜R30はそれぞれ独立に、水素原子、ハロ
ゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カルボン
酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、
置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアルキル
基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20のアル
ケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20
のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール基を
表し、Xはそれぞれ独立に置換基を有しても良いアリー
ル基を表し、Yはそれぞれ独立にヘテロ原子単独、ヘテ
ロ原子を有しても良い炭素数が4以上20以下のアリー
ル基を表し、nは0〜5の整数を表す。) 第二工程 第一工程で得た重合体膜に、B)酸性化合物を付加して
プロトン伝導性高分子固体電解質膜を得る工程
25. The method for producing a proton-conductive polymer solid electrolyte membrane according to claim 19, comprising the following first step and second step. First step A step of applying a solution of at least one of any of the polymers represented by the following (a) to (d) to a substrate and then distilling off the solvent to obtain a polymer film (a): Polymer containing quinoxaline structure represented by general formula (1) (b) Polymer containing quinoxaline structure represented by general formula (2) as a part of repeating unit (c) Represented by general formula (3) (D) a polymer containing a quinoxaline structure as a part of a repeating unit represented by the general formula (4): (In the formula, at least one of R 1 to R 6 is a group that binds to the main chain of the polymer and / or at least two are groups that form the main chain of the polymer, and the others are each independently Hydrogen atom,
A halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, which may have a substituent, having a substituent An alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, or an aryl group optionally having a substituent. ) General formula (2) (Wherein, R 7 to R 10 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group,
An alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and 2 to 2 carbon atoms which may have a substituent Carbon number 20
Represents an alkynyl group or an aryl group which may have a substituent. ) General formula (3) (Wherein, R 11 to R 14 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group,
An alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and 2 to 2 carbon atoms which may have a substituent Carbon number 20
Represents an alkynyl group or an aryl group which may have a substituent. ) General formula (4) (Wherein, R 15 to R 30 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group,
An alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and 2 to 2 carbon atoms which may have a substituent Carbon number 20
Represents an alkynyl group or an aryl group which may have a substituent, X each independently represents an aryl group which may have a substituent, Y is each independently a heteroatom alone, Represents an aryl group having 4 to 20 carbon atoms, and n represents an integer of 0 to 5. 2) Step B) a step of adding an acidic compound to the polymer membrane obtained in the first step to obtain a proton conductive polymer solid electrolyte membrane
【請求項26】 以下の第一工程〜第三工程を含むこと
を特徴とする請求項19〜請求項24のいずれかに記載
のプロトン伝導性高分子固体電解質膜の製造方法。 第一工程 基材に以下の(a)〜(d)で表される、いずれかの重
合体の少なくとも一種以上の溶液を塗布した後に溶媒を
留去して重合体膜を得る工程 (a) 一般式(1)で表されるキノキサリン構造を含
む重合体 (b) 一般式(2)で表されるキノキサリン構造を繰
り返し単位の一部として含む重合体 (c) 一般式(3)で表されるキノキサリン構造を繰
り返し単位の一部として含む重合体 (d) 一般式(4)で表されるキノキサリン構造を繰
り返し単位の一部として含む重合体 一般式(1) 【化20】 (式中、R1〜R6の内、少なくとも一つは重合体の主鎖
に結合する基及び/又は少なくとも二つは重合体の主鎖
を形成する基であり、他はそれぞれ独立に、水素原子、
ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カル
ボン酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル
基、置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアル
キル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20の
アルケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数
20のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール
基を表す。) 一般式(2) 【化21】 (式中、R7〜R10はそれぞれ独立に、水素原子、ハロ
ゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カルボン
酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、
置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアルキル
基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20のアル
ケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20
のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール基を
表す。) 一般式(3) 【化22】 (式中、R11〜R14はそれぞれ独立に、水素原子、ハロ
ゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カルボン
酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、
置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアルキル
基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20のアル
ケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20
のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール基を
表す。) 一般式(4) 【化23】 (式中、R15〜R30はそれぞれ独立に、水素原子、ハロ
ゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カルボン
酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、
置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアルキル
基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20のアル
ケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20
のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール基を
表し、Xはそれぞれ独立に置換基を有しても良いアリー
ル基を表し、Yはそれぞれ独立にヘテロ原子単独、ヘテ
ロ原子を有しても良い炭素数が4以上20以下のアリー
ル基を表し、nは0〜5の整数を表す。) 第二工程 第一工程で得た重合体膜に、酸型モノマーを付加してプ
ロトン伝導性高分子固体電解質前駆体膜を得る工程 第三工程 第二工程で得たプロトン伝導性高分子固体電解質前駆体
膜中に含まれる酸型モノマーを重合して、プロトン伝導
性高分子固体電解質膜を得る工程
26. The method for producing a proton conductive solid polymer electrolyte membrane according to claim 19, comprising the following first to third steps. First step A step of obtaining a polymer film by applying a solution of at least one of the polymers represented by the following (a) to (d) to a base material and then distilling off the solvent. Polymer containing quinoxaline structure represented by general formula (1) (b) Polymer containing quinoxaline structure represented by general formula (2) as a part of repeating unit (c) Represented by general formula (3) (D) a polymer containing a quinoxaline structure as a part of a repeating unit represented by the following general formula (1): (In the formula, at least one of R 1 to R 6 is a group that binds to the main chain of the polymer and / or at least two are groups that form the main chain of the polymer, and the others are each independently Hydrogen atom,
A halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, which may have a substituent, having a substituent An alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, or an aryl group optionally having a substituent. ) General formula (2) (Wherein, R 7 to R 10 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group,
An alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and 2 to 2 carbon atoms which may have a substituent Carbon number 20
Represents an alkynyl group or an aryl group which may have a substituent. ) General formula (3) (Wherein, R 11 to R 14 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group,
An alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and 2 to 2 carbon atoms which may have a substituent Carbon number 20
Represents an alkynyl group or an aryl group which may have a substituent. ) General formula (4) (Wherein, R 15 to R 30 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group,
An alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and 2 to 2 carbon atoms which may have a substituent Carbon number 20
Represents an alkynyl group or an aryl group which may have a substituent, X each independently represents an aryl group which may have a substituent, Y is each independently a heteroatom alone, Represents an aryl group having 4 to 20 carbon atoms, and n represents an integer of 0 to 5. Step 2) Step of adding an acid-type monomer to the polymer membrane obtained in Step 1 to obtain a proton-conductive polymer solid electrolyte precursor membrane Step 3 Step 3 Proton-conductive polymer solid obtained in Step 2 Step of polymerizing an acid-type monomer contained in an electrolyte precursor membrane to obtain a proton-conductive polymer solid electrolyte membrane
【請求項27】 酸型モノマーが、アクリル酸、フッ化
アクリル酸、メタクリル酸、フッ化メタクリル酸、スチ
レンスルホン酸、フッ化スチレンスルホン酸、ビニルス
ルホン酸及びビニルリン酸からなる群から選ばれる少な
くとも一種以上の重合性官能基を有する酸性化合物であ
ることを特徴とする請求項26に記載のプロトン伝導性
高分子固体電解質膜の製造方法。
27. The acid-type monomer is at least one selected from the group consisting of acrylic acid, fluorinated acrylic acid, methacrylic acid, fluorinated methacrylic acid, styrene sulfonic acid, fluorinated styrene sulfonic acid, vinyl sulfonic acid, and vinyl phosphoric acid. The method for producing a proton conductive polymer solid electrolyte membrane according to claim 26, wherein the acidic compound has a polymerizable functional group.
【請求項28】 以下の第一工程〜第二工程を含むこと
を特徴とする請求項19〜請求項24のいずれかに記載
のプロトン伝導性高分子固体電解質膜の製造方法。 第一工程 A)以下の(a)〜(d)で表される、いずれかの重合
体の少なくとも一種以上の重合体 (a) 一般式(1)で表されるキノキサリン構造を含
む重合体 (b) 一般式(2)で表されるキノキサリン構造を繰
り返し単位の一部として含む重合体 (c) 一般式(3)で表されるキノキサリン構造を繰
り返し単位の一部として含む重合体 (d) 一般式(4)で表されるキノキサリン構造を繰
り返し単位の一部として含む重合体 一般式(1) 【化24】 (式中、R1〜R6の内、少なくとも一つは重合体の主鎖
に結合する基及び/又は少なくとも二つは重合体の主鎖
を形成する基であり、他はそれぞれ独立に、水素原子、
ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カル
ボン酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル
基、置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアル
キル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20の
アルケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数
20のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール
基を表す。) 一般式(2) 【化25】 (式中、R7〜R10はそれぞれ独立に、水素原子、ハロ
ゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カルボン
酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、
置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアルキル
基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20のアル
ケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20
のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール基を
表す。) 一般式(3) 【化26】 (式中、R11〜R14はそれぞれ独立に、水素原子、ハロ
ゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カルボン
酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、
置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアルキル
基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20のアル
ケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20
のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール基を
表す。) 一般式(4) 【化27】 (式中、R15〜R30はそれぞれ独立に、水素原子、ハロ
ゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カルボン
酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、
置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアルキル
基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20のアル
ケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20
のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール基を
表し、Xはそれぞれ独立に置換基を有しても良いアリー
ル基を表し、Yはそれぞれ独立にヘテロ原子単独、ヘテ
ロ原子を有しても良い炭素数が4以上20以下のアリー
ル基を表し、nは0〜5の整数を表す。)及び B)酸性化合物を含むプロトン伝導性高分子固体電解質
膜製造用組成物を得る工程 第二工程 第一工程で得たプロトン伝導性高分子固体電解質膜製造
用組成物を、加圧及び/または加熱成型してプロトン伝
導性高分子固体電解質膜を得る工程
28. The method for producing a proton conductive polymer solid electrolyte membrane according to claim 19, comprising the following first step and second step. First step A) At least one polymer of any polymer represented by the following (a) to (d) (a) Polymer containing quinoxaline structure represented by general formula (1) ( b) A polymer containing the quinoxaline structure represented by the general formula (2) as a part of the repeating unit (c) A polymer (d) containing the quinoxaline structure represented by the general formula (3) as a part of the repeating unit A polymer containing a quinoxaline structure represented by the general formula (4) as a part of a repeating unit. (In the formula, at least one of R 1 to R 6 is a group that binds to the main chain of the polymer and / or at least two are groups that form the main chain of the polymer, and the others are each independently Hydrogen atom,
A halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, which may have a substituent, having a substituent An alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, or an aryl group optionally having a substituent. ) General formula (2) (Wherein, R 7 to R 10 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group,
An alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and 2 to 2 carbon atoms which may have a substituent Carbon number 20
Represents an alkynyl group or an aryl group which may have a substituent. ) General formula (3) (Wherein, R 11 to R 14 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group,
An alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and 2 to 2 carbon atoms which may have a substituent Carbon number 20
Represents an alkynyl group or an aryl group which may have a substituent. ) General formula (4) (Wherein, R 15 to R 30 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group,
An alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and 2 to 2 carbon atoms which may have a substituent Carbon number 20
Represents an alkynyl group or an aryl group which may have a substituent, X each independently represents an aryl group which may have a substituent, Y is each independently a heteroatom alone, Represents an aryl group having 4 to 20 carbon atoms, and n represents an integer of 0 to 5. ) And B) Step of Obtaining a Composition for Producing a Proton Conducting Polymer Solid Electrolyte Membrane Containing an Acidic Compound Second Step The composition for producing a proton conducting polymer solid electrolyte membrane obtained in the first step is pressurized and / or Or a step of obtaining a proton conductive polymer solid electrolyte membrane by heat molding
【請求項29】 以下の第一工程〜第二工程を含むこと
を特徴とする請求項19〜請求項24のいずれかに記載
のプロトン伝導性高分子固体電解質膜の製造方法。 第一工程 A)以下の(a)〜(d)で表される、いずれかの重合
体の少なくとも一種以上の重合体 (a) 一般式(1)で表されるキノキサリン構造を含
む重合体 (b) 一般式(2)で表されるキノキサリン構造を繰
り返し単位の一部として含む重合体 (c) 一般式(3)で表されるキノキサリン構造を繰
り返し単位の一部として含む重合体 (d) 一般式(4)で表されるキノキサリン構造を繰
り返し単位の一部として含む重合体 一般式(1) 【化28】 (式中、R1〜R6の内、少なくとも一つは重合体の主鎖
に結合する基及び/又は少なくとも二つは重合体の主鎖
を形成する基であり、他はそれぞれ独立に、水素原子、
ハロゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カル
ボン酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル
基、置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアル
キル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20の
アルケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数
20のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール
基を表す。) 一般式(2) 【化29】 (式中、R7〜R10はそれぞれ独立に、水素原子、ハロ
ゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カルボン
酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、
置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアルキル
基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20のアル
ケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20
のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール基を
表す。) 一般式(3) 【化30】 (式中、R11〜R14はそれぞれ独立に、水素原子、ハロ
ゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カルボン
酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、
置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアルキル
基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20のアル
ケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20
のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール基を
表す。) 一般式(4) 【化31】 (式中、R15〜R30はそれぞれ独立に、水素原子、ハロ
ゲン原子、水酸基、ニトロ基、カルボン酸基、カルボン
酸エステル基、スルホン酸基、スルホン酸エステル基、
置換基を有してもよい炭素数1〜炭素数20のアルキル
基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20のアル
ケニル基、置換基を有してもよい炭素数2〜炭素数20
のアルキニル基又は置換基を有してもよいアリール基を
表し、Xはそれぞれ独立に置換基を有しても良いアリー
ル基を表し、Yはそれぞれ独立にヘテロ原子単独、ヘテ
ロ原子を有しても良い炭素数が4以上20以下のアリー
ル基を表し、nは0〜5の整数を表す。)及び B)酸型モノマーを含むプロトン伝導性高分子固体電解
質膜製造用組成物を得る工程 第二工程 第一工程で得たプロトン伝導性高分子固体電解質膜製造
用組成物中の酸型モノマーを重合しながら加圧加熱成型
して、プロトン伝導性高分子固体電解質膜を得る工程
29. The method for producing a proton conductive polymer solid electrolyte membrane according to claim 19, comprising the following first step and second step. First step A) At least one polymer of any polymer represented by the following (a) to (d) (a) Polymer containing quinoxaline structure represented by general formula (1) ( b) A polymer containing the quinoxaline structure represented by the general formula (2) as a part of the repeating unit (c) A polymer (d) containing the quinoxaline structure represented by the general formula (3) as a part of the repeating unit A polymer containing a quinoxaline structure represented by the general formula (4) as a part of a repeating unit. (In the formula, at least one of R 1 to R 6 is a group that binds to the main chain of the polymer and / or at least two are groups that form the main chain of the polymer, and the others are each independently Hydrogen atom,
A halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, which may have a substituent, having a substituent An alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, or an aryl group optionally having a substituent. ) General formula (2) (Wherein, R 7 to R 10 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group,
An alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and 2 to 2 carbon atoms which may have a substituent Carbon number 20
Represents an alkynyl group or an aryl group which may have a substituent. ) General formula (3) (Wherein, R 11 to R 14 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group,
An alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and 2 to 2 carbon atoms which may have a substituent Carbon number 20
Represents an alkynyl group or an aryl group which may have a substituent. ) General formula (4) (Wherein, R 15 to R 30 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a nitro group, a carboxylic acid group, a carboxylic acid ester group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group,
An alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and 2 to 2 carbon atoms which may have a substituent Carbon number 20
Represents an alkynyl group or an aryl group which may have a substituent, X each independently represents an aryl group which may have a substituent, Y is each independently a heteroatom alone, Represents an aryl group having 4 to 20 carbon atoms, and n represents an integer of 0 to 5. ) And B) Step of Obtaining a Composition for Producing a Proton-Conducting Polymer Solid Electrolyte Membrane Containing an Acid-Type Monomer Second Step To obtain a proton conductive polymer solid electrolyte membrane by pressurizing and heating while polymerizing
【請求項30】 酸型モノマーが、アクリル酸、フッ化
アクリル酸、メタクリル酸、フッ化メタクリル酸、スチ
レンスルホン酸、フッ化スチレンスルホン酸、ビニルス
ルホン酸及びビニルリン酸からなる群から選ばれる少な
くとも一種以上の重合性官能基を有する酸性化合物であ
ることを特徴とする請求項29に記載のプロトン伝導性
高分子固体電解質膜の製造方法。
30. The acid-type monomer is at least one selected from the group consisting of acrylic acid, fluorinated acrylic acid, methacrylic acid, fluorinated methacrylic acid, styrene sulfonic acid, fluorinated styrene sulfonic acid, vinyl sulfonic acid, and vinyl phosphoric acid. 30. The method according to claim 29, wherein the acidic compound has a polymerizable functional group.
【請求項31】 請求項1〜請求項11のいずれかに記
載のプロトン伝導性高分子固体電解質及び/又は請求項
19〜請求項24のいずれかに記載のプロトン伝導性高
分子固体電解質膜を用いることを特徴とする電気化学素
子。
31. The proton conductive polymer solid electrolyte according to any one of claims 1 to 11 and / or the proton conductive polymer solid electrolyte membrane according to any one of claims 19 to 24. An electrochemical device characterized by being used.
【請求項32】 請求項1〜請求項11のいずれかに記
載のプロトン伝導性高分子固体電解質及び/又は請求項
19〜請求項24のいずれかに記載のプロトン伝導性高
分子固体電解質膜を用いることを特徴とする電池。
32. The proton conductive solid polymer electrolyte according to claim 1 and / or the proton conductive solid polymer electrolyte membrane according to claim 19 to 24. A battery characterized by being used.
【請求項33】 請求項1〜請求項11のいずれかに記
載のプロトン伝導性高分子固体電解質及び/又は請求項
19〜請求項24のいずれかに記載のプロトン伝導性高
分子固体電解質膜を用いることを特徴とする燃料電池。
33. The proton conductive solid polymer electrolyte according to any one of claims 1 to 11 and / or the proton conductive solid polymer electrolyte membrane according to any one of claims 19 to 24. A fuel cell characterized by being used.
【請求項34】 請求項1〜請求項11のいずれかに記
載のプロトン伝導性高分子固体電解質及び/又は請求項
19〜請求項24のいずれかに記載のプロトン伝導性高
分子固体電解質膜を用いることを特徴とする電気二重層
コンデンサ。
34. The proton conductive polymer solid electrolyte according to claim 1 and / or the proton conductive polymer solid electrolyte membrane according to any one of claims 19 to 24. An electric double layer capacitor characterized by being used.
【請求項35】 請求項1〜請求項11のいずれかに記
載のプロトン伝導性高分子固体電解質及び/又は請求項
19〜請求項24のいずれかに記載のプロトン伝導性高
分子固体電解質膜を用いることを特徴とするエレクトロ
クロミック素子。
35. The proton conductive polymer solid electrolyte according to claim 1 and / or the proton conductive polymer solid electrolyte membrane according to claim 19 to 24. An electrochromic device characterized by being used.
【請求項36】 正極と負極の間に請求項1〜請求項1
1のいずれかに記載のプロトン伝導性高分子固体電解質
及び/又は請求項19〜請求項24のいずれかに記載の
プロトン伝導性高分子固体電解質膜を設置することを特
徴とする電池の製造方法。
36. The method according to claim 1, wherein the positive electrode and the negative electrode are provided between the positive electrode and the negative electrode.
A method for producing a battery, comprising: installing the proton conductive polymer solid electrolyte according to any one of claims 1 and / or the proton conductive polymer solid electrolyte membrane according to any one of claims 19 to 24. .
【請求項37】 燃料極と空気極の間に請求項1〜請求
項11のいずれかに記載のプロトン伝導性高分子固体電
解質及び/又は請求項19〜請求項24のいずれかに記
載のプロトン伝導性高分子固体電解質膜を設置すること
を特徴とする燃料電池の製造方法。
37. The proton conductive solid polymer electrolyte according to claim 1, and / or the proton according to claim 19, between the fuel electrode and the air electrode. A method for manufacturing a fuel cell, comprising providing a conductive polymer solid electrolyte membrane.
【請求項38】 2つの分極性電極の間に請求項1〜請
求項11のいずれかに記載のプロトン伝導性高分子固体
電解質及び/又は請求項19〜請求項24のいずれかに
記載のプロトン伝導性高分子固体電解質膜を設置するこ
とを特徴とする電気二重層コンデンサの製造方法。
38. The proton conductive polymer solid electrolyte according to claim 1, and / or the proton according to claim 19, between two polarizable electrodes. A method for manufacturing an electric double layer capacitor, comprising installing a conductive polymer solid electrolyte membrane.
【請求項39】 変色電極と対極の間に請求項1〜請求
項11のいずれかに記載のプロトン伝導性高分子固体電
解質及び/又は請求項19〜請求項24のいずれかに記
載のプロトン伝導性高分子固体電解質膜を設置すること
を特徴とするエレクトロクロミック素子の製造方法。
39. The proton conducting solid polymer electrolyte according to claim 1, and / or the proton conducting catalyst according to claim 19, between the discoloring electrode and the counter electrode. A method for producing an electrochromic device, comprising providing a conductive polymer solid electrolyte membrane.
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