JP2003338298A - Polyamide precursor varnish containing protonic acid group and cross-linked polyamide containing protonic acid group - Google Patents

Polyamide precursor varnish containing protonic acid group and cross-linked polyamide containing protonic acid group

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JP2003338298A
JP2003338298A JP2002146611A JP2002146611A JP2003338298A JP 2003338298 A JP2003338298 A JP 2003338298A JP 2002146611 A JP2002146611 A JP 2002146611A JP 2002146611 A JP2002146611 A JP 2002146611A JP 2003338298 A JP2003338298 A JP 2003338298A
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group
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acid
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JP2002146611A
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Japanese (ja)
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Junichi Ishikawa
石川  淳一
Tomoyuki Nakada
智之 中田
Satoko Fujiyama
聡子 藤山
Takehiko Onomi
毅彦 尾身
Masaji Tamai
正司 玉井
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Mitsui Chemicals Inc
Original Assignee
Mitsui Chemicals Inc
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Publication date
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    • Y02E60/50Fuel cells

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  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a varnish which is a row material of a cross-linked polyamide containing protonic acid group with high ionic conductivity; with excellent water-resistance; with excellent methanol-resistance; and with low methanol permeability, to provide an ionic conductivity polymer membrane for fuel cell consisting of the cross-linking polyamide and to provide a fuel cell using the polymer membrane. <P>SOLUTION: A polyamide precursor varnish which contains a proton acid group which contains a proton acid group in a molecular chain and a polyamide precursor of which the end of the molecular chain is dicarboxylic acid or its monoester and a chemical compound with three or four pieces of amino groups in a molecular, and the cross-linking polyamide containing protonic acid group can be obtained by causing imidization of the varnish with thermal treatment. <P>COPYRIGHT: (C)2004,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】本発明は水素、アルコールな
どを燃料に用いる燃料電池などに適用できるイオン伝導
性高分子膜を形成するプロトン酸基含有架橋ポリイミド
およびその原料であるプロトン酸基含有ポリイミド前駆
体ワニスに関する。さらに詳しくは、イオン伝導性が高
く、耐熱性、耐水性、耐メタノール性に優れ、メタノー
ル透過率が低いプロトン酸基を持った架橋ポリイミドお
よび該架橋ポリイミドの原料であるプロトン酸基含有ポ
リイミド前駆体ワニスに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a proton acid group-containing crosslinked polyimide forming an ion conductive polymer membrane applicable to a fuel cell using hydrogen, alcohol, etc. as a fuel, and a proton acid group containing polyimide precursor as a raw material thereof. Regarding body varnish. More specifically, a crosslinked polyimide having a protonic acid group having high ionic conductivity, excellent heat resistance, water resistance, and methanol resistance and a low methanol permeability, and a protonic acid group-containing polyimide precursor that is a raw material of the crosslinked polyimide. Regarding varnish.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、環境問題の点から新エネルギー蓄
電あるいは発電素子が社会で強く求められてきている。
燃料電池もその1つとして注目されており、低公害、高
効率という特徴から最も期待される発電素子である。燃
料電池とは、水素やメタノール等の燃料を酸素または空
気を用いて電気化学的に酸化することにより、燃料の化
学エネルギーを電気エネルギーに変換して取り出すもの
である。
2. Description of the Related Art In recent years, new energy storage or power generation elements have been strongly demanded in society from the viewpoint of environmental problems.
Fuel cells are also attracting attention as one of them, and are the most promising power generation elements because of their characteristics of low pollution and high efficiency. A fuel cell is a cell in which a fuel such as hydrogen or methanol is electrochemically oxidized using oxygen or air to convert the chemical energy of the fuel into electric energy and to extract it.

【0003】このような燃料電池は、用いる電解質の種
類によってりん酸型、溶融炭酸塩型、固体酸化物型およ
び高分子電解質型に分類される。りん酸型燃料電池は、
すでに電力用に実用化されている。しかし、りん酸型燃
料電池は高温(200℃前後)で作用させる必要があ
り、そのため起動時間が長い、システムの小型化が困難
であること、また、りん酸のプロトン伝導度が低いため
に大きな電流を取り出せないという欠点を有していた。
Such fuel cells are classified into phosphoric acid type, molten carbonate type, solid oxide type and polymer electrolyte type depending on the type of electrolyte used. The phosphoric acid fuel cell is
It has already been put to practical use for electric power. However, the phosphoric acid fuel cell needs to be operated at a high temperature (around 200 ° C.), so that the startup time is long, it is difficult to downsize the system, and the proton conductivity of phosphoric acid is low. It has a drawback that it cannot take out an electric current.

【0004】これに対して、高分子型燃料電池は操作温
度が最高で約80〜100℃程度である。また、用いる
電解質膜を薄くすることによって燃料電池内の内部抵抗
を低減できるため高電流で操作でき、そのため小型化が
可能である。このような利点から高分子型燃料電池の研
究が盛んになってきている。
On the other hand, the operating temperature of the polymer fuel cell is about 80 to 100 ° C. at the highest. Further, since the internal resistance in the fuel cell can be reduced by thinning the electrolyte membrane used, it is possible to operate at a high current, and therefore the size can be reduced. Due to these advantages, research on polymer fuel cells has been actively conducted.

【0005】この高分子型燃料電池に用いる高分子電解
質膜には、燃料電池の電極反応に関与するプロトンの高
いイオン伝導性が要求される。このようなイオン伝導性
高分子電解質膜材料としては、商品名Nafion(デ
ュポン社製)またはDaw膜(ダウ社製)などの超強酸
基含有フッ素系高分子が知られている。しかし、これら
の高分子電解質材料はフッ素系の高分子であるために、
非常に高価であるという問題を抱えている。また、これ
らの高分子の持つガラス転移温度が低いことおよび操作
温度である100℃前後での水分保持が十分でないこと
より、100℃以上の高温ではイオン伝導度が急激に低
下し電池として作用できなくなるという問題があった。
さらにメタノール透過性が高いためにダイレクトメタノ
ール型燃料電池には適用できなかった。
The polymer electrolyte membrane used in this polymer fuel cell is required to have high ionic conductivity of protons involved in the electrode reaction of the fuel cell. As such an ion conductive polymer electrolyte membrane material, a super strong acid group-containing fluoropolymer such as Nafion (produced by DuPont) or Daw membrane (produced by Dow) is known. However, since these polyelectrolyte materials are fluorine-based polymers,
It has the problem of being very expensive. Moreover, since the glass transition temperature of these polymers is low and the water retention at around 100 ° C. which is the operating temperature is not sufficient, the ionic conductivity sharply decreases at a temperature of 100 ° C. or higher, and the polymer can function as a battery. There was a problem of disappearing.
Further, it cannot be applied to a direct methanol fuel cell due to its high methanol permeability.

【0006】これらの問題を克服するために、耐熱性や
耐薬品性が高いポリイミドなどのエンジニアリングプラ
スチックにスルホン酸基を導入しイオン伝導膜とする試
みが数多くなされている。イオン伝導性高分子電解質膜
のプロトン伝導性を高めるためには、ポリマーのスルホ
ン化度を高め、イオン交換基当量を小さくする必要があ
る。しかし、ポリマー中のスルホン酸基の量を増やす
と、ポリマーの耐水性および耐メタノール性が低下し、
ポリマーの分解や水やメタノールに溶解してしまうなど
の問題が生じた。このため、スルホン化度を抑制したプ
ロトン伝導性が小さいポリイミドしか燃料電池に適用で
きなかった。
In order to overcome these problems, many attempts have been made to introduce sulfonic acid groups into an engineering plastic such as polyimide having high heat resistance and chemical resistance to form an ion conductive membrane. In order to increase the proton conductivity of the ion conductive polymer electrolyte membrane, it is necessary to increase the sulfonation degree of the polymer and reduce the ion exchange group equivalent. However, increasing the amount of sulfonic acid groups in the polymer reduces the water resistance and methanol resistance of the polymer,
Problems such as polymer decomposition and dissolution in water and methanol occurred. For this reason, only the polyimide having a low sulfonation degree and a small proton conductivity can be applied to the fuel cell.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような従
来技術が持つ問題を解決しようとしたものであり、イオ
ン伝導性が高い、すなわちイオン交換基当量が小さくか
つ耐水、耐メタノール性に優れたプロトン酸基を持つ架
橋ポリイミドおよびその原料であるポリイミド前駆体ワ
ニス、さらに該架橋ポリイミドからなる燃料電池用イオ
ン伝導性高分子膜および燃料電池を提供することを目的
としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is intended to solve the problems of the prior art and has a high ionic conductivity, that is, a small ion exchange group equivalent and excellent water resistance and methanol resistance. Another object of the present invention is to provide a crosslinked polyimide having a protonic acid group, a polyimide precursor varnish as a raw material thereof, an ion conductive polymer membrane for a fuel cell, and a fuel cell, which are made of the crosslinked polyimide.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意検討
を進めた結果、分子鎖末端がジカルボン酸またはそのモ
ノエステルであるプロトン酸基を有するポリイミド前駆
体ワニスに3または4個のアミノ基を有する化合物を添
加することにより、通常のイミド化反応処理のみでポリ
イミド分子間に強固なイミド結合からなる架橋構造を形
成させることができることを見出した。さらに、得られ
たプロトン酸基含有架橋ポリイミドが優れたイオン伝導
性、優れた耐メタノール性およびメタノール遮断性を有
することを見出し、本発明を完成するに至った。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies, the present inventors have found that 3 or 4 amino acids are added to a polyimide precursor varnish having a protonic acid group whose molecular chain terminal is dicarboxylic acid or its monoester. It has been found that by adding a compound having a group, it is possible to form a crosslinked structure composed of a strong imide bond between polyimide molecules only by a usual imidization reaction treatment. Further, they have found that the obtained protonic acid group-containing crosslinked polyimide has excellent ionic conductivity, excellent methanol resistance and methanol blocking property, and completed the present invention.

【0009】すなわち本発明は、以下の[1]〜[1
0]に記載した事項により特定される。 [1] 分子鎖内にプロトン酸基を含有し、かつ分子鎖
末端がジカルボン酸またはそのモノエステルであるポリ
イミド前駆体と分子内に3または4個のアミノ基を有す
る化合物を含むことを特徴とするプロトン酸基含有ポリ
イミド前駆体ワニス。
That is, the present invention provides the following [1] to [1]
[0]]. [1] A polyimide precursor containing a protonic acid group in the molecular chain and having a terminal of the molecular chain being a dicarboxylic acid or its monoester, and a compound having 3 or 4 amino groups in the molecule, Proton acid group-containing polyimide precursor varnish.

【0010】[2] 前記ポリイミド前駆体が、一般式
(1)
[2] The polyimide precursor is represented by the general formula (1)

【化9】 [Chemical 9]

【0011】〔一般式(1)中、Ar1は、[In the general formula (1), Ar 1 is

【化10】 のいずれかである。Aは直接結合、−CH2−、−C
(CH32−、―C(CF32―、−O−、−SO2
または−CO−を表す。aおよびa’は0以上2以下の
整数であり、かつa+a’が1以上の数である。Mは水
素、リチウム、ナトリウムまたはカリウムを表す。nは
0または2以下の正の整数である。〕で表される繰り返
し構造単位と、
[Chemical 10] Is one of. A is a direct bond, -CH 2 -, - C
(CH 3) 2 -, - C (CF 3) 2 -, - O -, - SO 2 -
Alternatively, it represents -CO-. a and a ′ are integers of 0 or more and 2 or less, and a + a ′ is a number of 1 or more. M represents hydrogen, lithium, sodium or potassium. n is 0 or a positive integer of 2 or less. ] The repeating structural unit represented by,

【0012】一般式(2)General formula (2)

【化11】 〔一般式(2)中、Ar1は一般式(1)のAr1と同じ
意味である。R1は水素、炭素数1〜7のアルキル基ま
たは芳香族基である。〕で表わされる分子鎖末端を有す
るスルホン酸基含有ポリアミド酸であることを特徴とす
る[1]記載のプロトン酸基含有ポリイミド前駆体ワニ
ス。
[Chemical 11] In [general formula (2), Ar 1 is Ar 1 means the same in formula (1). R 1 is hydrogen, an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms or an aromatic group. ] The protonic acid group-containing polyimide precursor varnish according to [1], which is a sulfonic acid group-containing polyamic acid having a molecular chain terminal represented by

【0013】[3] 前記ポリイミド前駆体が、該前駆
体の全繰り返し構造単位に対して、前記一般式(1)で
表される繰り返し構造単位を20〜99モル%、および
一般式(3)
[3] The polyimide precursor contains 20 to 99 mol% of the repeating structural unit represented by the general formula (1) based on all repeating structural units of the precursor, and the general formula (3).

【化12】 [Chemical 12]

【0014】〔一般式(3)中Ar1は一般式(1)の
Ar1と同じ意味である。Ar2
[0014] [Formula (3) was Ar 1 has the same meaning as Ar 1 in formula (1). Ar 2 is

【化13】 を表し、B、B’、B”はそれぞれ独立に直接結合、−
CH2−、−C(CH3 2−、―C(CF32―、−O
−、−SO2−または−CO−のいづれかである。〕で
表される繰り返し構造単位を1〜80モル%からなり、
かつ前記一般式(2)で表わされる分子鎖末端を有する
スルホン酸基含有ポリアミド酸であることを特徴とする
[1]記載のプロトン酸基含有ポリイミド前駆体ワニ
ス。
[Chemical 13] , B, B ′, and B ″ are each independently directly bonded, −
CH2-, -C (CH3) 2-, -C (CF3)2-, -O
-, -SO2-Or-CO-. 〕so
1 to 80 mol% of the repeating structural unit represented,
And having a chain end represented by the general formula (2)
Characterized by a polyamic acid containing a sulfonic acid group
Proton acid group-containing polyimide precursor crocodile according to [1]
Su.

【0015】[4] 前記3または4個のアミノ基を有
する化合物が、一般式(4)
[4] The compound having 3 or 4 amino groups is represented by the general formula (4)

【化14】 〔一般式(4)中、hは3または4である。一般式
(4)中、hは3または4である。
[Chemical 14] [In general formula (4), h is 3 or 4. In general formula (4), h is 3 or 4.

【0016】R2R 2 is

【化15】 で表される3価または4価の基のいづれかである。Eは
直接結合、−CH2−、−C(CH32−、―C(C
32―、−O−または−CO−のいずれかである。〕
で表される分岐状多価アミン化合物であることを特徴と
する[1]、[2]または[3]記載のプロトン酸基含
有ポリイミド前駆体ワニス。
[Chemical 15] Is a trivalent or tetravalent group represented by. E is a direct bond, -CH 2 -, - C ( CH 3) 2 -, - C (C
F 3 ) 2 —, —O— or —CO—. ]
The protonic acid group-containing polyimide precursor varnish according to [1], [2] or [3], which is a branched polyvalent amine compound represented by:

【0017】[5] 前記3または4個のアミノ基を有
する化合物が、一般式(5)
[5] The compound having 3 or 4 amino groups is represented by the general formula (5)

【化16】 〔一般式(5)中、G、G’およびG”はそれぞれ独立
に直接結合、−CH2−、−C(CH32−、―C(C
32―、−O−、−SO2−または−CO−のいづれ
かである。i、jおよびkはそれぞれ独立に0または1
である。〕で表される直鎖状多価アミン化合物であるこ
とを特徴とする[1]、[2]または[3]記載のプロ
トン酸基含有ポリイミド前駆体ワニス。
[Chemical 16] [In the general formula (5), G, G 'and G "are each independently a direct bond, -CH 2 -, - C ( CH 3) 2 -, - C (C
F 3 ) 2 —, —O—, —SO 2 — or —CO—. i, j and k are each independently 0 or 1
Is. ] The protonic acid group-containing polyimide precursor varnish according to [1], [2] or [3], which is a linear polyvalent amine compound represented by

【0018】[6] [1]〜[5]のいずれかに記載
のプロトン酸基含有ポリイミド前駆体ワニスをイミド化
して得られるプロトン酸基含有架橋ポリイミド。
[6] A protonic acid group-containing crosslinked polyimide obtained by imidizing the protonic acid group-containing polyimide precursor varnish according to any one of [1] to [5].

【0019】[7] イミド化の反応方法が熱処理によ
るものであり、その熱処理温度が300℃以下であるこ
とを特徴とする[6]記載のプロトン酸基含有架橋ポリ
イミドの製造方法。
[7] The method for producing a protonic acid group-containing crosslinked polyimide according to [6], wherein the imidization reaction method is a heat treatment, and the heat treatment temperature is 300 ° C. or lower.

【0020】[8] [6]記載のプロトン酸基含有架
橋ポリイミドよりなる燃料電池用イオン伝導性高分子
膜。
[8] An ion-conducting polymer membrane for a fuel cell, comprising the protonic acid group-containing crosslinked polyimide according to [6].

【0021】[9] イオン交換基当量が1000g/
mol以下かつメタノール溶解性が15質量%未満であ
る[8]記載の燃料電池用イオン伝導性高分子膜。
[9] Ion exchange group equivalent is 1000 g /
The ion-conductive polymer membrane for a fuel cell according to the item [8], which has a solubility of not more than mol and a methanol solubility of less than 15 mass%.

【0022】[10] [8]または[9]記載の燃料
電池用イオン伝導性高分子膜を用いて得られる燃料電
池。
[10] A fuel cell obtained by using the ion conductive polymer membrane for a fuel cell according to [8] or [9].

【0023】本発明は、一般的なポリイミドの製造方法
と同じ条件下で製造することができ、耐熱性、耐薬品性
に優れた、燃料電池用プロトン伝導膜として有用なプロ
トン酸基含有架橋ポリイミドおよびその原料であるプロ
トン酸基含有ポリイミド前駆体ワニスを提供するもので
ある。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be produced under the same conditions as in the general production method of polyimide, and is excellent in heat resistance and chemical resistance, and is useful as a proton conductive membrane for a fuel cell and is useful as a proton conductive group-containing crosslinked polyimide. And a protonic acid group-containing polyimide precursor varnish which is a raw material thereof.

【0024】本発明に係るイオン導電性高分子膜は、高
いイオン伝導性を有し、かつ耐水性、耐溶剤性、耐熱性
に優れている。特に、本発明に係るイオン導電性高分子
膜を用いて燃料電池を形成すると、耐久性に優れた、低
抵抗で高電流操作可能な燃料電池を得ることができる。
The ion conductive polymer film according to the present invention has high ion conductivity and is excellent in water resistance, solvent resistance and heat resistance. In particular, when a fuel cell is formed using the ion conductive polymer film according to the present invention, a fuel cell having excellent durability, low resistance and high current operation can be obtained.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係わるプロトン酸
基含有架橋ポリイミドおよびその原料であるプロトン酸
基含有ポリイミド前駆体ワニスについて具体的に説明す
る。なお、本発明では、ポリマー、特にポリイミド前駆
体を有機溶媒に溶かした溶液をワニスと称する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The protonic acid group-containing crosslinked polyimide according to the present invention and the protonic acid group-containing polyimide precursor varnish as a raw material thereof will be specifically described below. In the present invention, a solution prepared by dissolving a polymer, particularly a polyimide precursor, in an organic solvent is called a varnish.

【0026】本発明に係るプロトン酸基含有ポリイミド
前駆体ワニスは、分子鎖内にプロトン酸基を含有し、か
つ分子鎖末端がジカルボン酸またはそのモノエステルで
あるポリイミド前駆体と分子内に3または4個のアミノ
基を有する化合物を含むことを特徴とする。
The protonic acid group-containing polyimide precursor varnish according to the present invention contains a protonic acid group in the molecular chain, and a polyimide precursor having a dicarboxylic acid or its monoester at the molecular chain end and 3 or It is characterized in that it contains a compound having four amino groups.

【0027】また、本発明に係るプロトン酸基含有架橋
ポリイミドは、分子鎖内にプロトン酸基を含有し、かつ
分子鎖末端がジカルボン酸またはそのモノエステルであ
るポリイミド前駆体と分子内に3または4個のアミノ基
を有する化合物を含むプロトン酸基含有ポリイミド前駆
体ワニスより得られる。
The protonic acid group-containing crosslinked polyimide according to the present invention contains a protonic acid group in the molecular chain, and a polyimide precursor having a dicarboxylic acid or a monoester thereof at the molecular chain end and 3 or Obtained from a protonic acid group-containing polyimide precursor varnish containing a compound having four amino groups.

【0028】本発明のプロトン酸基含有ポリイミド前駆
体ワニスは、分子鎖末端が酸無水物基であるプロトン酸
基含有ポリイミド前駆体の原料ワニスに水またはアルコ
ールを添加してその末端酸無水物基をジカルボン酸また
はそのモノエステルにした後、3または4個のアミノ基
を有する化合物を添加することにより得ることができ
る。また、本発明のワニスは分子鎖末端がジカルボン酸
またはそのモノエステルである固体状のプロトン酸基含
有ポリイミド前駆体と3または4個のアミノ基を有する
化合物を有機溶媒に溶解して調製しても構わない。
The protonic acid group-containing polyimide precursor varnish of the present invention is prepared by adding water or alcohol to a raw material varnish of a protonic acid group-containing polyimide precursor whose molecular chain terminal is an acid anhydride group and terminating the acid anhydride group. To a dicarboxylic acid or a monoester thereof and then adding a compound having 3 or 4 amino groups. The varnish of the present invention is prepared by dissolving a solid protonic acid group-containing polyimide precursor having a dicarboxylic acid or its monoester at the molecular chain end and a compound having 3 or 4 amino groups in an organic solvent. I don't mind.

【0029】本発明のワニスに含まれる分子鎖末端がジ
カルボン酸またはそのモノエステルであるプロトン酸基
含有ポリイミド前駆体の濃度に特に制限はなく、ワニス
の保存安定性や塗布性に応じ任意に調製することができ
るが、良好なプロトン酸基含有架橋ポリイミド薄膜を得
るためにはポリイミド前駆体の濃度は、5〜50wt
%、より好ましくは10〜40wt%の範囲であること
が望ましい。
There is no particular limitation on the concentration of the protonic acid group-containing polyimide precursor whose molecular chain terminal contained in the varnish of the present invention is a dicarboxylic acid or its monoester, and the concentration is arbitrarily adjusted according to the storage stability and coating properties of the varnish. However, in order to obtain a good proton acid group-containing crosslinked polyimide thin film, the concentration of the polyimide precursor is 5 to 50 wt.
%, More preferably in the range of 10 to 40 wt%.

【0030】なお、本発明のワニスは、分子鎖末端がジ
カルボン酸またはそのモノエステルであるプロトン酸基
含有ポリイミド前駆体および3または4個のアミノ基を
有する化合物の他に、従来公知のイミド化反応を促進す
る触媒、ワニスの粘度や保存安定性を調整するための溶
剤などを含んでいても良い。
The varnish of the present invention contains a conventionally known imidized compound in addition to a proton acid group-containing polyimide precursor having a dicarboxylic acid or its monoester at the molecular chain end and a compound having 3 or 4 amino groups. It may contain a catalyst for promoting the reaction, a solvent for adjusting the viscosity and storage stability of the varnish, and the like.

【0031】本発明におけるプロトン酸基含有ポリイミ
ド前駆体ワニスに含まれるプロトン酸基含有ポリイミド
前駆体としては、スルホン酸基、カルボン酸基、リン酸
基またはこれらのアルカリ金属塩のいずれかのプロトン
酸基を含有するポリアミド酸、ポリアミド酸エステル、
ポリアミド酸シリルエステル、ポリイソイミド、ポリチ
オアミド酸などが挙げられるが、製造方法の簡便さ、原
料の値段および入手し易さなどよりプロトン酸基として
スルホン酸基またはスルホン酸のリチウム、ナトリウ
ム、カリウム塩を含有するポリアミド酸が最も好まし
い。
The proton acid group-containing polyimide precursor contained in the proton acid group-containing polyimide precursor varnish in the present invention includes a sulfonic acid group, a carboxylic acid group, a phosphoric acid group or a proton acid of any one of these alkali metal salts. A polyamic acid containing a group, a polyamic acid ester,
Polyamic acid silyl ester, polyisoimide, polythioamido acid and the like can be mentioned, but sulfonic acid group or lithium, sodium or potassium salt of sulfonic acid is used as a protonic acid group due to the simplicity of the production method, the price of raw materials and the availability. The polyamic acid contained is most preferred.

【0032】本発明における分子鎖末端がジカルボン酸
またはそのモノエステルであるプロトン酸基含有ポリイ
ミド前駆体の好適な例として、スルホン酸基含有ポリア
ミド酸およびその製造方法について説明する。
A sulfonic acid group-containing polyamic acid and a method for producing the same will be described as a preferred example of the proton acid group-containing polyimide precursor having a dicarboxylic acid or its monoester at the molecular chain end in the present invention.

【0033】スルホン酸基含有ポリアミド酸は、好まし
くは、下記一般式(1)で表される繰り返し構造単位と
下記一般式(2)で表されるジカルボン酸またはそのモ
ノエステルからなる分子鎖末端を有する。
The sulfonic acid group-containing polyamic acid preferably has a molecular chain terminal comprising a repeating structural unit represented by the following general formula (1) and a dicarboxylic acid represented by the following general formula (2) or a monoester thereof. Have.

【0034】[0034]

【化17】 [Chemical 17]

【0035】一般式(1)中、Ar1は、In the general formula (1), Ar 1 is

【化18】 のいずれかである。Aは直接結合、−CH2−、−C
(CH32−、―C(CF32―、−O−、−SO2
または−CO−を表す。aおよびa’は0以上2以下の
整数であり、かつa+a’が1以上の数である。Mは水
素、リチウム、ナトリウムまたはカリウムを表す。nは
0または2以下の正の整数である。
[Chemical 18] Is one of. A is a direct bond, -CH 2 -, - C
(CH 3) 2 -, - C (CF 3) 2 -, - O -, - SO 2 -
Alternatively, it represents -CO-. a and a ′ are integers of 0 or more and 2 or less, and a + a ′ is a number of 1 or more. M represents hydrogen, lithium, sodium or potassium. n is 0 or a positive integer of 2 or less.

【0036】一般式(2)中、Ar1は一般式(1)の
Ar1と同じ意味である。R1は水素、炭素数1〜7のア
ルキル基または芳香族基である。R1として具体的には
メチル基、エチル基、イソプロピル基、イソプロピル
基、ブチル基、1−メチルプロピル基、、2−メチルプ
ロピル基、1,1−ジメチルエチル基、ペンチル基、1
−メチルブチル基、1−エチルプロピル基、2−メチル
ブチル基、1,2−ジメチルブチル基、ヘキシル基、1
−メチルペンチル基、1−エチルブチル基、シクロヘキ
シル基、フェニル基、トルイリル基、ベンジル基などが
挙げられる。なお、以下で述べるジカルボン酸またはそ
のモノエステル末端1モルとは前記一般(2)式で表わ
される末端構造1モルを表わす。
[0036] In the general formula (2), Ar 1 has the same meaning as Ar 1 in formula (1). R 1 is hydrogen, an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms or an aromatic group. Specific examples of R 1 include methyl group, ethyl group, isopropyl group, isopropyl group, butyl group, 1-methylpropyl group, 2-methylpropyl group, 1,1-dimethylethyl group, pentyl group, 1
-Methylbutyl group, 1-ethylpropyl group, 2-methylbutyl group, 1,2-dimethylbutyl group, hexyl group, 1
-Methylpentyl group, 1-ethylbutyl group, cyclohexyl group, phenyl group, toluyl group, benzyl group and the like. The term "dicarboxylic acid or its monoester terminal 1 mol" as described below means 1 mol of the terminal structure represented by the general formula (2).

【0037】また、スルホン酸基含有ポリアミド酸は、
好ましくは、その全繰り返し構造単位に対して、前記一
般式(1)で表される繰り返し構造単位20〜99モル
%、および下記一般式(3)で表される繰り返し構造単
位1〜80モル%、より好ましくは前記一般式(1)で
表される繰り返し構造単位30〜80モル%、および下
記一般式(3)で表される繰り返し構造単位20〜70
モル%からなり、かつ前記一般式(2)で表わされるジ
カルボン酸またはそのモノエステルからなる分子鎖末端
を有する。一般式(1)で表される繰り返し構造単位と
一般式(3)で表される繰り返し構造単位の配列はラン
ダムでもブロックでも構わない。
The sulfonic acid group-containing polyamic acid is
Preferably, the repeating structural unit represented by the general formula (1) is 20 to 99 mol%, and the repeating structural unit represented by the following general formula (3) is 1 to 80 mol% with respect to all the repeating structural units. More preferably, the repeating structural unit represented by the general formula (1) is 30 to 80 mol%, and the repeating structural unit represented by the following general formula (3) is 20 to 70.
It has a molecular chain terminal consisting of a dicarboxylic acid represented by the general formula (2) or a monoester thereof, which is composed of mol%. The arrangement of the repeating structural unit represented by the general formula (1) and the repeating structural unit represented by the general formula (3) may be random or block.

【0038】[0038]

【化19】 [Chemical 19]

【0039】一般式(3)中、Ar1は一般式(1)の
Ar1と同じ意味である。Ar2
[0039] In the general formula (3), Ar 1 has the same meaning as Ar 1 in formula (1). Ar 2 is

【化20】 を表し、B、B’、B”はそれぞれ独立に直接結合、−
CH2−、−C(CH3 2−、―C(CF32―、−O
−、−SO2−または−CO−のいずれかである。
[Chemical 20] , B, B ′, and B ″ are each independently directly bonded, −
CH2-, -C (CH3) 2-, -C (CF3)2-, -O
-, -SO2Either-or-CO-.

【0040】本発明で用いることのできるジカルボン酸
またはそのモノエステルからなる分子鎖末端を有するス
ルホン酸基含有ポリアミド酸は、テトラカルボン酸二無
水物に対し、等量未満のスルホン化芳香族ジアミン、ま
たはスルホン化芳香族ジアミンと一般の芳香族ジアミン
の混合物を反応させ、得られる酸無水物基を末端基とす
るスルホン酸基含有ポリアミド酸をさらに水またはアル
コールと反応させることにより得ることが出来る。
The sulfonic acid group-containing polyamic acid having a molecular chain terminal composed of a dicarboxylic acid or a monoester thereof that can be used in the present invention is a carboxylic acid dianhydride containing less than an equivalent amount of a sulfonated aromatic diamine, Alternatively, it can be obtained by reacting a mixture of a sulfonated aromatic diamine and a general aromatic diamine, and further reacting the obtained sulfonic acid group-containing polyamic acid having an acid anhydride group as a terminal group with water or alcohol.

【0041】酸無水物基末端のスルホン酸基含有ポリア
ミド酸の製造方法には特に制限はなく、下記一般式
(6)で表されるスルホン化芳香族ジアミンと下記一般
式(7)で表される芳香族テトラカルボン酸二無水物、
または下記一般式(6)で表されるスルホン化芳香族ジ
アミンと下記一般式(8)で表される一般の芳香族ジア
ミンと下記一般式(7)で表される芳香族テトラカルボ
ン酸二無水物を、従来公知の方法で反応させることによ
り得ることができる。原料のジアミン、および芳香族テ
トラカルボン酸二無水物の装入の順序、反応の濃度、温
度、時間には特に制限はないが、通常、ポリアミド酸は
窒素、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気下、非プロトン
性極性溶媒中で、ジアミン化合物とテトラカルボン酸二
無水物を、0〜60℃程度で数時間反応させることによ
り得られる。
The method for producing the sulfonic acid group-containing polyamic acid having an acid anhydride group terminal is not particularly limited, and is represented by the sulfonated aromatic diamine represented by the following general formula (6) and the following general formula (7). Aromatic tetracarboxylic dianhydride,
Alternatively, a sulfonated aromatic diamine represented by the following general formula (6), a general aromatic diamine represented by the following general formula (8), and an aromatic tetracarboxylic dianhydride represented by the following general formula (7). The product can be obtained by reacting the product by a conventionally known method. Raw materials diamine, and the order of charging the aromatic tetracarboxylic dianhydride, the concentration of the reaction, the temperature, the time is not particularly limited, usually polyamic acid, nitrogen, under an inert gas atmosphere such as argon, It can be obtained by reacting a diamine compound and a tetracarboxylic dianhydride in an aprotic polar solvent at about 0 to 60 ° C. for several hours.

【0042】[0042]

【化21】 一般式(6)中、A、n、M、a、a’は一般式(1)
中のA、n、M、a、a’と同じ意味である。また、一
般式(7)中、Ar1は一般式(1)中のAr1と同じ意
味である。また、一般式(8)中、Ar2は一般式
(3)中のAr2と同じ意味である。
[Chemical 21] In the general formula (6), A, n, M, a, and a ′ are the general formula (1).
It has the same meaning as A, n, M, a, and a '. Further, in the general formula (7), Ar 1 has the same meaning as Ar 1 in formula (1). Further, in the general formula (8), Ar 2 is a general formula (3) the same meaning as Ar 2 in.

【0043】本発明で使用することができる前記一般式
(6)で表されるスルホン化芳香族ジアミンの具体例と
しては、2,5−ジアミノベンゼンスルホン酸、2,4
−ジアミノベンゼンスルホン酸、3,5−ジアミノベン
ゼンスルホン酸、2,5−ジアミノベンゼン―1,4―
ジスルホン酸、4,6−ジアミノベンゼン―1,3―ジ
スルホン酸、4,4’−ジアミノ―2―ビフェニルスル
ホン酸、4,4’−ジアミノ―3―ビフェニルスルホン
酸、4,4’−ジアミノ―2,2’―ビフェニルジスル
ホン酸、4,4’−ジアミノ―3,3’―ビフェニルジ
スルホン酸、2,2’−チオビス(5−アミノベンゼン
スルホン酸)、2,2’−スルホンビス(5−アミノベ
ンゼンスルホン酸)、2,2’−オキシビス(5−アミ
ノベンゼンスルホン酸)、2,2’−メチレンビス(5
−アミノベンゼンスルホン酸)、2,2’−イソプロピ
リデンビス(5−アミノベンゼンスルホン酸)、2,5
−ジアミノベンゼンスルホン酸ナトリウム、2,4−ジ
アミノベンゼンスルホン酸ナトリウム、3,5−ジアミ
ノベンゼンスルホン酸ナトリウム、2,5−ジアミノベ
ンゼン―1,4―ジスルホン酸ナトリウム、4,6−ジ
アミノベンゼン―1,3―ジスルホン酸ナトリウム、
4,4’−ジアミノ―2―ビフェニルスルホン酸ナトリ
ウム、4,4’−ジアミノ―3―ビフェニルスルホン酸
ナトリウム、4,4’−ジアミノ―2,2’―ビフェニ
ルジスルホン酸 ナトリウム、4,4’−ジアミノ―
3,3’―ビフェニルジスルホン酸 ナトリウム、2,
2’−チオビス(5−アミノベンゼンスルホン酸ナトリ
ウム)、2,2’−スルホンビス(5−アミノベンゼン
スルホン酸ナトリウム)、2,2’−エーテルビス(5
−アミノベンゼンスルホン酸ナトリウム)、2,2’−
メチレンビス(5−アミノベンゼンスルホン酸ナトリウ
ム)、2,2’−イソプロピリデンビス(5−アミノベ
ンゼンスルホン酸ナトリウム)、2,5−ジアミノベン
ゼンスルホン酸カリウム、2,4−ジアミノベンゼンス
ルホン酸カリウム、3,5−ジアミノベンゼンスルホン
酸カリウム、2,5−ジアミノベンゼン―1,4―ジス
ルホン酸カリウム、4,6−ジアミノベンゼン―1,3
―ジスルホン酸カリウム、4,4’−ジアミノ―2―ビ
フェニルスルホン酸カリウム、4,4’−ジアミノ―3
―ビフェニルスルホン酸カリウム、4,4’−ジアミノ
―2,2’―ビフェニルジスルホン酸 カリウム、4,
4’−ジアミノ―3,3’―ビフェニルジスルホン酸
カリウム、2,2’−チオビス(5−アミノベンゼンス
ルホン酸カリウム)、2,2’−スルホンビス(5−ア
ミノベンゼンスルホン酸カリウム)、2,2’−オキシ
ビス(5−アミノベンゼンスルホン酸カリウム)、2,
2’−メチレンビス(5−アミノベンゼンスルホン酸カ
リウム)、2,2’−イソプロピリデンビス(5−アミ
ノベンゼンスルホン酸カリウム)、2,2’−カルボニ
ルビス(5−アミノベンゼンスルホン酸)、3,3’−
カルボニルビス(6−アミノベンゼンスルホン酸)、
2,2’−カルボニルビス(5−アミノベンゼンスルホ
ン酸ナトリウム)、3,3’−カルボニルビス(6−ア
ミノベンゼンスルホン酸ナトリウム)、2,2’−カル
ボニルビス(5−アミノベンゼンスルホン酸カリウ
ム)、3,3’−カルボニルビス(6−アミノベンゼン
スルホン酸カリウム)3,5−ジアミノ−4−メチルベ
ンゼンスルホン酸、3,5−ジアミノ−2,4,6−ト
リメチルベンゼンスルホン酸、4,4’−ジアミノ−
5,5’−ジメチル−2,2’−ビフェニルジスルホン
酸、4,4’−ジアミノ−5,5’−ジエチル−2,
2’−ビフェニルジスルホン酸、5,5’−ジアミノ−
6,6’−ジメチル−3,3’−ビフェニルジスルホン
酸、ビス(4―アミノ―5―メチル―2−ベンゼンスル
ホン酸)メタン、2,2’−ビス(4―アミノ―5―メ
チル―2−ベンゼンスルホン酸)プロパン、ビス(4―
アミノ―5―メチル―2−ベンゼンスルホン酸)スルホ
ン、4,4’−ジアミノ−5,5’−ジメチル−2,
2’−ビフェニルジスルホン酸ナトリウム、5,5’−
ジアミノ−6,6’−ジメチル−3,3’−ビフェニル
ジスルホン酸ナトリウム、ビス(4―アミノ―5―メチ
ル―2−ベンゼンスルホン酸ナトリウム)メタン、2,
2’−ビス(4―アミノ―5―メチル―2−ベンゼンス
ルホン酸ナトリウム)プロパン、ビス(4―アミノ―5
―メチル―2−ベンゼンスルホン酸ナトリウム)スルホ
ン、4,4’−ジアミノ−5,5’−ジメチル−2,
2’−ビフェニルジスルホン酸カリウム、5,5’−ジ
アミノ−6,6’−ジメチル−3,3’−ビフェニルジ
スルホン酸カリウム、ビス(4―アミノ―5―メチル―
2−ベンゼンスルホン酸カリウム)メタン、2,2’−
ビス(4―アミノ―5―メチル―2−ベンゼンスルホン
酸カリウム)プロパン、ビス(4―アミノ―5―メチル
―2−ベンゼンスルホン酸カリウム)スルホンなどが挙
げられる。これらのスルホン化芳香族ジアミンは単独で
あるいは2種以上を混合して使用することができる。
Specific examples of the sulfonated aromatic diamine represented by the general formula (6) that can be used in the present invention include 2,5-diaminobenzenesulfonic acid and 2,4.
-Diaminobenzenesulfonic acid, 3,5-diaminobenzenesulfonic acid, 2,5-diaminobenzene-1,4-
Disulfonic acid, 4,6-diaminobenzene-1,3-disulfonic acid, 4,4'-diamino-2-biphenylsulfonic acid, 4,4'-diamino-3-biphenylsulfonic acid, 4,4'-diamino- 2,2'-biphenyldisulfonic acid, 4,4'-diamino-3,3'-biphenyldisulfonic acid, 2,2'-thiobis (5-aminobenzenesulfonic acid), 2,2'-sulfonbis (5-amino) Benzenesulfonic acid), 2,2'-oxybis (5-aminobenzenesulfonic acid), 2,2'-methylenebis (5
-Aminobenzenesulfonic acid), 2,2'-isopropylidene bis (5-aminobenzenesulfonic acid), 2,5
-Sodium diaminobenzenesulfonate, sodium 2,4-diaminobenzenesulfonate, sodium 3,5-diaminobenzenesulfonate, sodium 2,5-diaminobenzene-1,4-disulfonate, 4,6-diaminobenzene-1 , 3-sodium disulfonate,
Sodium 4,4'-diamino-2-biphenylsulfonate, sodium 4,4'-diamino-3-biphenylsulfonate, sodium 4,4'-diamino-2,2'-biphenyldisulfonate, 4,4'- Diamino
Sodium 3,3'-biphenyldisulfonate, 2,
2'-thiobis (sodium 5-aminobenzenesulfonate), 2,2'-sulfonebis (sodium 5-aminobenzenesulfonate), 2,2'-etherbis (5
-Sodium aminobenzenesulfonate), 2,2'-
Methylenebis (sodium 5-aminobenzenesulfonate), 2,2′-isopropylidenebis (sodium 5-aminobenzenesulfonate), potassium 2,5-diaminobenzenesulfonate, potassium 2,4-diaminobenzenesulfonate, 3 , 5-Diaminobenzenesulfonate, potassium 2,5-diaminobenzene-1,4-disulfonate, 4,6-diaminobenzene-1,3
-Potassium disulfonate, 4,4'-diamino-2-potassium biphenylsulfonate, 4,4'-diamino-3
-Potassium biphenyl sulfonate, 4,4'-diamino-2,2'-potassium biphenyl disulfonate, 4,
4'-diamino-3,3'-biphenyldisulfonic acid
Potassium, 2,2'-thiobis (potassium 5-aminobenzenesulfonate), 2,2'-sulfonebis (potassium 5-aminobenzenesulfonate), 2,2'-oxybis (potassium 5-aminobenzenesulfonate), Two
2'-methylenebis (potassium 5-aminobenzenesulfonate), 2,2'-isopropylidenebis (potassium 5-aminobenzenesulfonate), 2,2'-carbonylbis (5-aminobenzenesulfonate), 3, 3'-
Carbonylbis (6-aminobenzenesulfonic acid),
2,2'-Carbonylbis (sodium 5-aminobenzenesulfonate), 3,3'-Carbonylbis (sodium 6-aminobenzenesulfonate), 2,2'-Carbonylbis (potassium 5-aminobenzenesulfonate) 3,3′-Carbonylbis (6-aminobenzenesulfonate) 3,5-diamino-4-methylbenzenesulfonic acid, 3,5-diamino-2,4,6-trimethylbenzenesulfonic acid, 4,4 '-Diamino-
5,5'-dimethyl-2,2'-biphenyldisulfonic acid, 4,4'-diamino-5,5'-diethyl-2,
2'-biphenyldisulfonic acid, 5,5'-diamino-
6,6'-Dimethyl-3,3'-biphenyldisulfonic acid, bis (4-amino-5-methyl-2-benzenesulfonic acid) methane, 2,2'-bis (4-amino-5-methyl-2) -Benzenesulfonic acid) propane, bis (4-
Amino-5-methyl-2-benzenesulfonic acid) sulfone, 4,4'-diamino-5,5'-dimethyl-2,
Sodium 2'-biphenyldisulfonate, 5,5'-
Sodium diamino-6,6′-dimethyl-3,3′-biphenyldisulfonate, bis (4-amino-5-methyl-2-sodium benzenesulfonate) methane, 2,
2'-bis (4-amino-5-methyl-2-sodium benzenesulfonate) propane, bis (4-amino-5)
-Sodium methyl-2-benzenesulfonate) sulfone, 4,4'-diamino-5,5'-dimethyl-2,
Potassium 2'-biphenyldisulfonate, potassium 5,5'-diamino-6,6'-dimethyl-3,3'-biphenyldisulfonate, bis (4-amino-5-methyl-
2-Benzenesulfonate potassium) methane, 2,2'-
Examples thereof include bis (4-amino-5-methyl-2-benzenesulfonic acid potassium) propane and bis (4-amino-5-methyl-2-benzenesulfonic acid potassium) sulfone. These sulfonated aromatic diamines can be used alone or in admixture of two or more.

【0044】また、本発明で使用できる前記一般式
(7)で表される一般の芳香族ジアミンとしては、例え
ば、m−フェニレンジアミン、o−フェニレンジアミ
ン、p−フェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフ
ェニルエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルエーテ
ル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、ビス(3
−アミノフェニル)スルフィド、ビス(4−アミノフェ
ニル)スルフィド、(3−アミノフェニル)(4−アミ
ノフェニル)スルフィド、ビス(3−アミノフェニル)
スルホキシド、ビス(4−アミノフェニル)スルホキシ
ド、(3−アミノフェニル)(4−アミノフェニル)ス
ルホキシド、ビス(3−アミノフェニル)スルホン、ビ
ス(4−アミノフェニル)スルホン、(3−アミノフェ
ニル)(4−アミノフェニル)スルホン、3,3’−ジ
アミノベンゾフェノン、4,4’−ジアミノベンゾフェ
ノン、3,4’−ジアミノベンゾフェノン、1,3−ビ
ス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス
(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4
−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(3−ア
ミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノ
フェノキシ)ベンゼン、4,4’−ビス(3−アミノフ
ェノキシ)ビフェニル、4,4’−ビス(4−アミノフ
ェノキシ)ビフェニル、ビス[4−(3−アミノフェノ
キシ)フェニル]ケトン、ビス[4−(4−アミノフェノ
キシ)フェニル]ケトン、ビス[4−(3−アミノフェノ
キシ)フェニル]スルフィド、ビス[4−(4−アミノフ
ェノキシ)フェニル]スルフィド、ビス[4−(3−アミ
ノフェノキシ)フェニル]スルホキシド、ビス[4−(4
−アミノフェノキシ)フェニル]スルホキシド、ビス[4
−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス
[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビ
ス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、
ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エーテ
ル、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジフェノキシベン
ゾフェノン、4,4’−ジアミノ−5,5’−ジフェノ
キシベンゾフェノン、3,4’−ジアミノ−4,5’−
ジフェノキシベンゾフェノン、3,3’−ジアミノ−4
−フェノキシベンゾフェノン、4,4’−ジアミノ−5
−フェノキシベンゾフェノン、3,4’−ジアミノ−4
−フェノキシベンゾフェノン、3,4’−ジアミノ−
5’−フェノキシベンゾフェノン、3,3’−ジアミノ
−4,4’−ジビフェノキシベンゾフェノン、4,4’
−ジアミノ−5,5’−ジビフェノキシベンゾフェノ
ン、3,4’−ジアミノ−4,5’−ジビフェノキシベ
ンゾフェノン、3,3’−ジアミノ−4−ビフェノキシ
ベンゾフェノン、4,4’−ジアミノ−5−ビフェノキ
シベンゾフェノン、3,4’−ジアミノ−4−ビフェノ
キシベンゾフェノン、3,4’−ジアミノ−5’−ビフ
ェノキシベンゾフェノン、2,2’−ビス(トリフルオ
ロメチル)−4,4’−ジアミノビフェニル、2−トリ
フルオロメチル−4,4’−ジアミノジフェニルエーテ
ル、2’−トリフルオロメチル−3,4’−ジアミノジ
フェニルエーテル、2,2−ビス(3−アミノフェニ
ル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパ
ン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)−1,1,
1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、1,3−ビ
ス(3−アミノフェノキシ)−4−トリフルオロメチル
ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)−5
−トリフルオロメチルベンゼン、1,3−ビス(3−ア
ミノ−5−トリフルオロメチルフェノキシ)ベンゼン、
1,4−ビス(3−アミノ−5−トリフルオロメチルフ
ェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノ−5−
トリフルオロメチルフェノキシ)−5−トリフルオロメ
チルベンゼン、1,3−ビス(3−アミノ−5−トリフ
ルオロメチルフェノキシ)−4−トリフルオロメチルベ
ンゼン、1,3−ビス(4−アミノ−2−トリフルオロ
メチルフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミ
ノ−2−トリフルオロメチルフェノキシ)ベンゼン、
2,2−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]
−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、
2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]
−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン等
が挙げられる。これらの一般の芳香族ジアミンは単独で
または2種以上を混合して使用することができる。
Examples of the general aromatic diamine represented by the general formula (7) that can be used in the present invention include m-phenylenediamine, o-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 4,4′- Diaminodiphenyl ether, 3,3′-diaminodiphenyl ether, 3,4′-diaminodiphenyl ether, bis (3
-Aminophenyl) sulfide, bis (4-aminophenyl) sulfide, (3-aminophenyl) (4-aminophenyl) sulfide, bis (3-aminophenyl)
Sulfoxide, bis (4-aminophenyl) sulfoxide, (3-aminophenyl) (4-aminophenyl) sulfoxide, bis (3-aminophenyl) sulfone, bis (4-aminophenyl) sulfone, (3-aminophenyl) ( 4-aminophenyl) sulfone, 3,3'-diaminobenzophenone, 4,4'-diaminobenzophenone, 3,4'-diaminobenzophenone, 1,3-bis (3-aminophenoxy) benzene, 1,3-bis ( 4-aminophenoxy) benzene, 1,3-bis (4
-Aminophenoxy) benzene, 1,4-bis (3-aminophenoxy) benzene, 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene, 4,4'-bis (3-aminophenoxy) biphenyl, 4,4 ' -Bis (4-aminophenoxy) biphenyl, bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] ketone, bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] ketone, bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] Sulfide, bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] sulfide, bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] sulfoxide, bis [4- (4
-Aminophenoxy) phenyl] sulfoxide, bis [4
-(3-aminophenoxy) phenyl] sulfone, bis
[4- (4-aminophenoxy) phenyl] sulfone, bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] ether,
Bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] ether, 3,3′-diamino-4,4′-diphenoxybenzophenone, 4,4′-diamino-5,5′-diphenoxybenzophenone, 3,4 ′ -Diamino-4,5'-
Diphenoxybenzophenone, 3,3'-diamino-4
-Phenoxybenzophenone, 4,4'-diamino-5
-Phenoxybenzophenone, 3,4'-diamino-4
-Phenoxybenzophenone, 3,4'-diamino-
5'-phenoxybenzophenone, 3,3'-diamino-4,4'-dibiphenoxybenzophenone, 4,4 '
-Diamino-5,5'-dibiphenoxybenzophenone, 3,4'-diamino-4,5'-dibiphenoxybenzophenone, 3,3'-diamino-4-biphenoxybenzophenone, 4,4'-diamino-5- Biphenoxybenzophenone, 3,4'-diamino-4-biphenoxybenzophenone, 3,4'-diamino-5'-biphenoxybenzophenone, 2,2'-bis (trifluoromethyl) -4,4'-diaminobiphenyl , 2-trifluoromethyl-4,4'-diaminodiphenyl ether, 2'-trifluoromethyl-3,4'-diaminodiphenyl ether, 2,2-bis (3-aminophenyl) -1,1,1,3, 3,3-hexafluoropropane, 2,2-bis (4-aminophenyl) -1,1,
1,3,3,3-hexafluoropropane, 1,3-bis (3-aminophenoxy) -4-trifluoromethylbenzene, 1,3-bis (3-aminophenoxy) -5
-Trifluoromethylbenzene, 1,3-bis (3-amino-5-trifluoromethylphenoxy) benzene,
1,4-bis (3-amino-5-trifluoromethylphenoxy) benzene, 1,3-bis (3-amino-5-
Trifluoromethylphenoxy) -5-trifluoromethylbenzene, 1,3-bis (3-amino-5-trifluoromethylphenoxy) -4-trifluoromethylbenzene, 1,3-bis (4-amino-2-) Trifluoromethylphenoxy) benzene, 1,4-bis (4-amino-2-trifluoromethylphenoxy) benzene,
2,2-bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl]
-1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane,
2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl]
Examples include -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane and the like. These general aromatic diamines may be used alone or in admixture of two or more.

【0045】また、本発明でスルホン酸基含有ポリアミ
ド酸の製造に用いることのできる前記一般式(8)で表
される芳香族テトラカルボン酸二無水物としては、具体
的にはピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−
ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,
3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,
3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ビ
ス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水
物、2,3,3’,4’−ベンゾフェノンテトラカルボ
ン酸二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)
スルフィド二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェ
ニル)スルホン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシ
フェニル)メタン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキ
シフェニル)プロパン二無水物、1,1,1,3,3,
3−ヘキサフルオロ−2,2−ビス(3,4−ジカルボ
キシフェニル)プロパン二無水物、1,4,5,8−ナ
フタレンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,
4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3−
メチル−1,2,4,5−ベンゼンテトラカルボン酸二
無水物、3−メチル−1,2,4,5−ベンゼンテトラ
カルボン酸二無水物、3,6−ジメチル−1,2,4,
5−ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、5,5’−ジ
メチル−3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボ
ン酸二無水物、ビス(5−メチル−3,4−ジカルボキ
シフェニル)エーテル二無水物、ビス(5−メチル−
3,4−ジカルボキシフェニル)スルフィド二無水物、
ビス(5−メチル−3,4−ジカルボキシフェニル)ス
ルホン二無水物、ビス(5−メチル−3,4−ジカルボ
キシフェニル)メタン二無水物、ビス(5−メチル−
3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、
1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2,2−ビ
ス(5−メチル−3,4−ジカルボキシフェニル)プロ
パン二無水物、2,3,6,7−テトラメチル−1,
4,5,8−テトラカルボン酸二無水物等が挙げられ
る。これらの芳香族テトラカルボン酸二無水物は単独で
あるいは2種以上混合して使用することが出来る。
The aromatic tetracarboxylic acid dianhydride represented by the general formula (8) that can be used in the production of the sulfonic acid group-containing polyamic acid according to the present invention is specifically pyromellitic acid dianhydride. Anhydrous, 3,3 ', 4,4'-
Biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,2 ', 3,
3'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,3
3 ', 4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether dianhydride, 2,3,3', 4'-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, bis (3 , 4-dicarboxyphenyl)
Sulfide dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) sulfone dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) methane dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) propane dianhydride, 1, 1, 1, 3, 3,
3-hexafluoro-2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) propane dianhydride, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4
4'-benzophenone tetracarboxylic acid dianhydride, 3-
Methyl-1,2,4,5-benzenetetracarboxylic dianhydride, 3-methyl-1,2,4,5-benzenetetracarboxylic dianhydride, 3,6-dimethyl-1,2,4,4
5-benzenetetracarboxylic dianhydride, 5,5'-dimethyl-3,3 ', 4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, bis (5-methyl-3,4-dicarboxyphenyl) ether Dianhydride, bis (5-methyl-
3,4-dicarboxyphenyl) sulfide dianhydride,
Bis (5-methyl-3,4-dicarboxyphenyl) sulfone dianhydride, bis (5-methyl-3,4-dicarboxyphenyl) methane dianhydride, bis (5-methyl-)
3,4-dicarboxyphenyl) propane dianhydride,
1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2,2-bis (5-methyl-3,4-dicarboxyphenyl) propane dianhydride, 2,3,6,7-tetramethyl-1 ,
Examples include 4,5,8-tetracarboxylic dianhydride. These aromatic tetracarboxylic dianhydrides can be used alone or in admixture of two or more.

【0046】また、スルホン酸基含有ポリアミド酸の合
成に用いることができる反応溶媒には特に制限はなく、
例えばN,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチ
ルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミド、N,
N−ジメチルメトキシアセトアミド、N−メチル−2−
ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノ
ン、N−メチルカプロラクタム、ヘキサメチルホスホロ
トリアミド、1,2−ジメトキシエタン、ビス(2−メ
トキシエチル)エーテル、1,2−ビス(2−メトキシ
エトキシ)エタン、テトラヒドロフラン、ビス[2−
(2−メトキシエトキシ)エチル]エーテル、1,4−
ジオキサン、ジメチルスルホキシド、ジメチルスルホ
ン、ジエチルスルホン、ジフェニルエーテル、スルホラ
ン、ジフェニルスルホン、テトラメチル尿素、アニソー
ルなどの従来ポリアミド酸の合成に使用できる溶媒が使
用できる。これらの溶媒は単独でまたは2種以上混合し
て使用できる。
The reaction solvent that can be used for the synthesis of the sulfonic acid group-containing polyamic acid is not particularly limited,
For example, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N, N-diethylacetamide, N,
N-dimethylmethoxyacetamide, N-methyl-2-
Pyrrolidone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, N-methylcaprolactam, hexamethylphosphorotriamide, 1,2-dimethoxyethane, bis (2-methoxyethyl) ether, 1,2-bis (2-methoxy) Ethoxy) ethane, tetrahydrofuran, bis [2-
(2-Methoxyethoxy) ethyl] ether, 1,4-
Any solvent that can be used for synthesizing conventional polyamic acid such as dioxane, dimethyl sulfoxide, dimethyl sulfone, diethyl sulfone, diphenyl ether, sulfolane, diphenyl sulfone, tetramethylurea and anisole can be used. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

【0047】本発明で用いられるスルホン酸基含有ポリ
アミド酸は、用いるジアミンの総量を調整することで、
得られるスルホン酸基含有ポリアミド酸の末端酸無水物
基量、ワニスの粘度、それから得られる架橋ポリイミド
の架橋密度(架橋点間距離)を制御することができる。
The sulfonic acid group-containing polyamic acid used in the present invention can be prepared by adjusting the total amount of diamine used.
It is possible to control the amount of the terminal acid anhydride group of the obtained sulfonic acid group-containing polyamic acid, the viscosity of the varnish, and the crosslink density (distance between crosslink points) of the crosslinked polyimide obtained therefrom.

【0048】本発明で用いられるスルホン酸基含有ポリ
アミド酸の合成においては、テトラカルボン酸二無水物
1モルに対しジアミンを0.8〜0.99モル用いるこ
とが好ましい。用いるジアミンが0.8モルよりも少な
くなり過ぎた場合には、得られるポリマーの強度が低く
なり、ワニスを塗布、イミド化する際に塗膜が割れる傾
向がみられるため好ましくない。また、0.99モルよ
りも多くなり過ぎた場合には、得られるスルホン酸基含
有ポリアミド酸の酸無水物基末端が極端に少ないため、
十分に架橋させることが出来ないことがある。なお、テ
トラカルボン酸二無水物1モルとジアミンαモルを用い
た場合、得られるスルホン酸基含有ポリアミド酸の末端
酸無水物量は(1−α)×2モルとなる。
In the synthesis of the sulfonic acid group-containing polyamic acid used in the present invention, it is preferable to use 0.8 to 0.99 mol of diamine per 1 mol of tetracarboxylic dianhydride. If the amount of diamine used is less than 0.8 mol, the strength of the polymer obtained will be low, and the coating film will tend to crack when the varnish is applied or imidized, which is not preferable. When the amount is more than 0.99 mols, the resulting sulfonic acid group-containing polyamic acid has extremely few acid anhydride group terminals,
It may not be able to be sufficiently crosslinked. When 1 mol of tetracarboxylic dianhydride and α mol of diamine are used, the amount of terminal acid anhydride of the obtained sulfonic acid group-containing polyamic acid is (1-α) × 2 mol.

【0049】次に、酸無水物基末端のスルホン酸基含有
ポリアミド酸を水またはアルコールと反応させてジカル
ボン酸またはそのモノエステルの末端基とする方法につ
いて説明する。
Next, there will be described a method of reacting a sulfonic acid group-containing polyamic acid having an acid anhydride group terminal with water or an alcohol to form a terminal group of dicarboxylic acid or its monoester.

【0050】本発明に用いる酸無水物基末端のスルホン
酸基含有ポリアミド酸は、溶剤中で合成し溶剤に溶解し
たままのものであっても、また、貧溶媒を用いて析出さ
せ固体状態としたものであっても良い。
The acid anhydride group-terminated sulfonic acid group-containing polyamic acid used in the present invention may be synthesized in a solvent and remain dissolved in the solvent, or it may be precipitated in a poor solvent to give a solid state. It may be one that has been made.

【0051】本発明の分子鎖末端がジカルボン酸または
そのモノエステルであるスルホン酸基含有ポリアミド酸
は、上記分子鎖末端が酸無水物基であるポリアミド酸に
水またはアルコールを加えることにより、加水分解反応
が進行して得ることが出来る。この加水分解反応機構に
ついては、分子鎖末端の酸無水物基が水またはアルコー
ルと直接反応することにより、または次に示す反応式に
より進行すると予想される(反応式中、Xはスルホン酸
基含有ポリアミド酸のジアミン由来の主鎖部分、Yはス
ルホン酸基含有ポリアミド酸のテトラカルボン酸二無水
物由来の主鎖部分、Rは水素または炭素数1から10の
炭化水素基または芳香族基を表わす)。
The sulfonic acid group-containing polyamic acid of which the molecular chain end is a dicarboxylic acid or its monoester of the present invention is hydrolyzed by adding water or alcohol to the polyamic acid whose molecular chain end is an acid anhydride group. The reaction proceeds and can be obtained. Regarding this hydrolysis reaction mechanism, it is expected that the acid anhydride group at the terminal of the molecular chain directly proceeds with water or alcohol or by the reaction formula shown below (where X is a sulfonic acid group-containing group). Diamine-derived main chain part of polyamic acid, Y is main chain part of tetracarboxylic acid dianhydride of sulfonic acid group-containing polyamic acid, R represents hydrogen or hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms or aromatic group ).

【0052】[0052]

【化22】 [Chemical formula 22]

【0053】まず、分子鎖末端が酸無水物であるスルホ
ン酸基含有ポリアミド酸に水またはアルコールを加える
ことにより、スルホン酸基含有ポリアミド酸主鎖中のア
ミド結合が加水分解して主鎖が切断され、末端がアミノ
基および酸無水物基のスルホン酸基含有ポリアミド酸
と、末端がジカルボン酸またはそのモノエステルおよび
酸無水物基のスルホン酸基含有ポリアミド酸の2種が生
成する。次に生成したアミノ基末端と元々ある酸無水物
末端がアミド化反応を生じ、その結果、分子鎖末端がジ
カルボン酸またはそのモノエステルであるスルホン酸基
含有ポリアミド酸が生成すると予想される。
First, by adding water or alcohol to a sulfonic acid group-containing polyamic acid whose molecular chain end is an acid anhydride, the amide bond in the sulfonic acid group-containing polyamic acid main chain is hydrolyzed and the main chain is cleaved. Thus, two kinds of sulfonic acid group-containing polyamic acid having an amino group and an acid anhydride group at the terminal and dicarboxylic acid or its monoester having a terminal and a sulfonic acid group-containing polyamic acid having an acid anhydride group at the terminal are produced. Next, it is expected that the amino group end generated and the acid anhydride end originally present undergo an amidation reaction, and as a result, a sulfonic acid group-containing polyamic acid whose molecular chain end is a dicarboxylic acid or its monoester is formed.

【0054】ここで、酸無水物基末端のスルホン酸基含
有ポリアミド酸を加水分解するために用いることの出来
る化合物としては、例えば、水、メタノール、エタノー
ル、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノ
ール、2−ブタノール、2−メチル−1−プロパノー
ル、2−メチル−2−プロパノール、1−ペンタノー
ル、2−ペンタノール、3−ペンタノール、2−メチル
−1−ブタノール、2−メチル−2−ブタノール、1―
ヘキサノール、2−ヘキサノール、3−ヘキサノール、
シクロヘキサノール、フェノール、クレゾール、ベンジ
ルアルコールなどが挙げられる。これらの水および/ま
たはアルコールは、単独でまたは2種以上を混合して使
用できる。
Examples of the compound that can be used to hydrolyze the sulfonic acid group-containing polyamic acid having an acid anhydride group terminal include, for example, water, methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1- Butanol, 2-butanol, 2-methyl-1-propanol, 2-methyl-2-propanol, 1-pentanol, 2-pentanol, 3-pentanol, 2-methyl-1-butanol, 2-methyl-2. -Butanol, 1-
Hexanol, 2-hexanol, 3-hexanol,
Examples thereof include cyclohexanol, phenol, cresol, benzyl alcohol and the like. These water and / or alcohol may be used alone or in admixture of two or more.

【0055】本発明においては、末端酸無水物基1モル
に対し、水および/またはアルコールを1〜2モル用い
ることが好ましい。用いる水および/またはアルコール
が少ない場合には、加水分解反応が十分に進行しないた
め、スルホン酸基含有ポリアミド酸末端に酸無水物基が
残存し、後に加える3または4個のアミノ基を有する化
合物と容易に反応して架橋し、ゲル化してしまう。ま
た、用いる水および/またはアルコールが多い場合に
は、必要以上にスルホン酸基含有ポリアミド酸主鎖中の
アミド結合を加水分解することとなり、酸無水物基末端
とアミド化反応できない過剰のアミノ基末端が生成し、
分子量の低下を招く恐れがある。
In the present invention, it is preferable to use 1 to 2 mol of water and / or alcohol for 1 mol of the terminal acid anhydride group. When the amount of water and / or alcohol used is small, the hydrolysis reaction does not proceed sufficiently, so that an acid anhydride group remains at the terminal of the sulfonic acid group-containing polyamic acid and a compound having 3 or 4 amino groups to be added later. Reacts easily and crosslinks, resulting in gelation. Further, when a large amount of water and / or alcohol is used, the amide bond in the sulfonic acid group-containing polyamic acid main chain is hydrolyzed more than necessary, resulting in an excess of amino groups that cannot undergo amidation reaction with the acid anhydride group terminal. Ends are generated,
This may lead to a decrease in molecular weight.

【0056】また、本発明の分子鎖末端がジカルボン酸
またはそのモノエステルであるスルホン酸基含有ポリア
ミド酸の分子量に特に制限はなく、ワニスの粘度、それ
から得られる架橋ポリイミドの物性等に合わせ、任意に
設定することが出来るが、対数粘度で示した場合、0.
3から2.0dl/g(N,N−ジメチルアセトアミド
中、濃度0.5g/dl、35℃で測定。)の範囲であ
ることが好ましい。対数粘度が、0.3を下回り低くな
り過ぎると、ポリマーの強度が低く、ワニスを塗布、イ
ミド化する際に塗膜が割れる恐れがある。また、2.0
を超えて高くなり過ぎた場合には、得られるポリアミド
酸の末端カルボン酸基および/またはそのモノエステル
基が著しく少ないため、架橋による物性向上の効果が得
られ難くなる。
The molecular weight of the sulfonic acid group-containing polyamic acid of which the molecular chain terminal of the present invention is a dicarboxylic acid or its monoester is not particularly limited, and may be arbitrarily selected depending on the viscosity of the varnish and the physical properties of the crosslinked polyimide obtained therefrom. However, when the logarithmic viscosity is shown, it is 0.
It is preferably in the range of 3 to 2.0 dl / g (measured in N, N-dimethylacetamide at a concentration of 0.5 g / dl at 35 ° C.). If the logarithmic viscosity is lower than 0.3 and is too low, the strength of the polymer is low, and the coating film may be cracked when a varnish is applied and imidized. Also, 2.0
When it is too high, the number of terminal carboxylic acid groups and / or its monoester groups of the polyamic acid obtained is extremely small, so that it becomes difficult to obtain the effect of improving the physical properties by crosslinking.

【0057】次に、本発明におけるワニスに含まれる3
または4個のアミノ基を有する化合物について説明す
る。
Next, 3 contained in the varnish of the present invention
Alternatively, a compound having four amino groups will be described.

【0058】本発明における3または4個のアミノ基を
有する化合物としては下記一般式(3)で表される分岐
状多価アミン化合物または下記一般式(4)で表わされ
る直鎖状多価アミン化合物が挙げられる。
The compound having 3 or 4 amino groups in the present invention is a branched polyvalent amine compound represented by the following general formula (3) or a linear polyvalent amine represented by the following general formula (4). Compounds.

【0059】[0059]

【化23】 [Chemical formula 23]

【0060】前記一般式(4)中、hは3または4であ
る。R2
In the general formula (4), h is 3 or 4. R 2 is

【化24】 で表される3価または4価の基のいづれかである。Eは
直接結合、−CH2−、−C(CH32−、―C(C
32―、−O−または−CO−のいづれかである。ま
た、前記一般式(5)中、G、G’、G”はそれぞれ独
立に直接結合、−CH2−、−C(CH32−、―C
(CF32―、−O−、−SO2−または−CO−のい
ずれかである。i、jおよびkはそれぞれ独立に0また
は1である。
[Chemical formula 24] Is a trivalent or tetravalent group represented by. E is a direct bond, -CH 2 -, - C ( CH 3) 2 -, - C (C
F 3 ) 2 —, —O— or —CO—. Further, in the general formula (5), G, G ′, and G ″ are each independently a direct bond, —CH 2 —, —C (CH 3 ) 2 —, —C.
(CF 3) 2 -, - O -, - it is or -CO- either - SO 2. i, j and k are each independently 0 or 1.

【0061】前記一般式(4)で表される分岐状多価ア
ミン化合物の具体例としては、例えば、トリス(4−ア
ミノフェニル)メタン、トリス(3−アミノフェニル)
メタン、トリス(4−アミノフェニル)メチルアルコー
ル、トリス(4−アミノフェニル))アミン、N,N,
N’,N’−テトラキス(4−アミノフェニルベンジジ
ン)、N,N,N’,N’−テトラキス(3−アミノフ
ェニルベンジジン)、1,3,5−トリス(4’−アミ
ノフェノキシ)ベンゼン、1,3,5−トリス(3’−
アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3,5−トリス
(3’−アミノベンジル)ベンゼン、1,3,5−トリ
ス(4’−アミノベンジル)ベンゼン、1,3,5−ト
リス(4’−アミノベンゾイル)ベンゼン、1,3,5
−トリス(1−(4’−アミノフェニル)−1−メチル
エチル)ベンゼン等が挙げられる。また、前記一般式
(4)で表される直鎖状多価アミン化合物の具体例とし
ては、例えば3,3’,4−トリアミノビフェニル、
3,4,4’−トリアミノビフェニル、3,3’,5−
トリアミノビフェニル、3,3’,4,4’−テトラア
ミノビフェニル、3,3’,5,5’−テトラアミノビ
フェニル、3,3’,4−トリアミノジフェニルエーテ
ル、3,3’,4,4’−テトラアミノジフェニルエー
テル、3,3’,5,5’−テトラアミノジフェニルエ
ーテル、3,3’,4−トリアミノジフェニルメタン、
3,3’,4,4’−テトラアミノジフェニルメタン、
3,3’,5,5’−テトラアミノジフェニルメタン、
3,3’,4−トリアミノベンゾフェノン、3,3’,
4,4’−テトラアミノベンゾフェノン、3,3’,
5,5’−テトラアミノベンゾフェノン、3,3’,4
−トリアミノジフェニルスルホン、3,3’,4,4’
−テトラアミノジフェニルスルホン、(3,4−アミノ
フェニル)(3−アミノフェニル)スルホン、2,2−
ビス(3’,4’−ジアミノフェニル)プロパン、2,
2−ビス(3’,5’−ジアミノフェニル)プロパン、
2,2−ビス(3’,4’−ジアミノフェニル)ヘキサ
フルオロプロパン、3,5−ビス(3’−アミノフェノ
キシ)アニリン、3,5−ビス(3’−アミノベンジ
ル)アニリン、3,3’−ビス(3”−アミノフェノキ
シ)―5,5’−ジアミノビフェニル、3,3’−ビス
(3”−アミノフェノキシ)―5,5’−ジアミノジフ
ェニルエーテル、3,3’−ビス(3”−アミノフェノ
キシ)―5,5’−ジアミノベンゾフェノン、3,3’
−ビス(3”−アミノベンジル)―5,5’−ジアミノ
ジフェニルエーテル等が挙げられる。これらの3または
4個のアミノ基を有する化合物は単独で、または、二種
類以上を組み合わせて使用することが出来る。
Specific examples of the branched polyvalent amine compound represented by the general formula (4) include, for example, tris (4-aminophenyl) methane and tris (3-aminophenyl).
Methane, tris (4-aminophenyl) methyl alcohol, tris (4-aminophenyl)) amine, N, N,
N ', N'-tetrakis (4-aminophenylbenzidine), N, N, N', N'-tetrakis (3-aminophenylbenzidine), 1,3,5-tris (4'-aminophenoxy) benzene, 1,3,5-Tris (3'-
Aminophenoxy) benzene, 1,3,5-tris (3′-aminobenzyl) benzene, 1,3,5-tris (4′-aminobenzyl) benzene, 1,3,5-tris (4′-aminobenzoyl) ) Benzene, 1,3,5
-Tris (1- (4'-aminophenyl) -1-methylethyl) benzene and the like can be mentioned. Specific examples of the linear polyvalent amine compound represented by the general formula (4) include, for example, 3,3 ′, 4-triaminobiphenyl,
3,4,4'-triaminobiphenyl, 3,3 ', 5-
Triaminobiphenyl, 3,3 ', 4,4'-tetraaminobiphenyl, 3,3', 5,5'-tetraaminobiphenyl, 3,3 ', 4-triaminodiphenyl ether, 3,3', 4 4'-tetraaminodiphenyl ether, 3,3 ', 5,5'-tetraaminodiphenyl ether, 3,3', 4-triaminodiphenylmethane,
3,3 ', 4,4'-tetraaminodiphenylmethane,
3,3 ', 5,5'-tetraaminodiphenylmethane,
3,3 ', 4-triaminobenzophenone, 3,3',
4,4'-tetraaminobenzophenone, 3,3 ',
5,5'-tetraaminobenzophenone, 3,3 ', 4
-Triaminodiphenyl sulfone, 3,3 ', 4,4'
-Tetraaminodiphenyl sulfone, (3,4-aminophenyl) (3-aminophenyl) sulfone, 2,2-
Bis (3 ', 4'-diaminophenyl) propane, 2,
2-bis (3 ', 5'-diaminophenyl) propane,
2,2-bis (3 ′, 4′-diaminophenyl) hexafluoropropane, 3,5-bis (3′-aminophenoxy) aniline, 3,5-bis (3′-aminobenzyl) aniline, 3,3 '-Bis (3 "-aminophenoxy) -5,5'-diaminobiphenyl, 3,3'-bis (3" -aminophenoxy) -5,5'-diaminodiphenyl ether, 3,3'-bis (3 " -Aminophenoxy) -5,5'-diaminobenzophenone, 3,3 '
-Bis (3 "-aminobenzyl) -5,5'-diaminodiphenyl ether, etc. These compounds having 3 or 4 amino groups may be used alone or in combination of two or more kinds. I can.

【0062】本発明において、3または4個のアミノ基
を有する化合物の使用量は、用いるスルホン酸基含有ポ
リアミド酸のジカルボン酸またはそのモノエステル末端
基1モルに対し、0.2〜1.0モル、好ましくは0.
3〜0.7モルである。該化合物の使用量が多い場合ま
たは少ない場合には、得られるポリイミド中の架橋して
いない分子鎖の割合が多くなるため、耐熱性、耐薬品性
の向上効果が小さくなる傾向がある。
In the present invention, the amount of the compound having 3 or 4 amino groups is 0.2 to 1.0 with respect to 1 mol of the dicarboxylic acid of the sulfonic acid group-containing polyamic acid or its monoester terminal group. Mol, preferably 0.
It is 3 to 0.7 mol. When the amount of the compound used is large or small, the ratio of uncrosslinked molecular chains in the obtained polyimide is large, and the effect of improving heat resistance and chemical resistance tends to be small.

【0063】また、分子鎖末端がジカルボン酸またはそ
のモノエステルであるスルホン酸基含有ポリアミド酸
は、常温ではその分子鎖末端が3または4個のアミノ基
を有する化合物と反応しないため、ワニスはゲル化する
ことはなく安定に貯蔵保管できる。しかし、該ワニスを
脱溶剤およびイミド化させる反応条件下では、分子鎖末
端のジカルボン酸またはそのモノエステルは脱水あるい
は脱アルコールし、アミノ基との反応性が高い酸無水物
基に変化する。この分子鎖末端の酸無水物基が3または
4個のアミノ基を有する化合物のアミノ基と反応し、ア
ミド酸結合を経てイミド結合を形成することによりポリ
マー末端同士が架橋する。
Further, since the sulfonic acid group-containing polyamic acid having a dicarboxylic acid or its monoester at the molecular chain end does not react with a compound having 3 or 4 amino groups at the molecular chain end, the varnish is gelled. It can be stably stored and stored without becoming solid. However, under the reaction conditions for desolvating and imidizing the varnish, the dicarboxylic acid at the terminal of the molecular chain or its monoester is dehydrated or dealcoholized and converted into an acid anhydride group having high reactivity with an amino group. The acid anhydride group at the terminal of this molecular chain reacts with the amino group of the compound having 3 or 4 amino groups to form an imide bond through an amic acid bond, whereby the polymer ends are cross-linked.

【0064】なお、分子鎖末端が酸無水物基である場
合、該スルホン酸基含有ポリアミド酸の分子鎖末端は常
温で3または4個のアミノ基を有する化合物のアミノ基
と反応しアミド酸結合が形成される。この結合生成によ
りワニスがゲル化してしまうため、分子鎖末端が酸無水
物基であるスルホン酸基含有ポリアミド酸は好ましくな
い。
When the terminal of the molecular chain is an acid anhydride group, the terminal of the molecular chain of the sulfonic acid group-containing polyamic acid reacts with the amino group of the compound having 3 or 4 amino groups at room temperature to form an amic acid bond. Is formed. A sulfonic acid group-containing polyamic acid having an acid anhydride group at the molecular chain end is not preferable because the varnish gels due to this bond formation.

【0065】本発明のワニスは、含有するスルホン酸基
含有ポリアミド酸が架橋部位を有さない直鎖状であるた
め、通常のポリアミド酸ワニスと同様の取り扱い、すな
わち、流延、キャスト等が出来、さらに、通常のイミド
化のための熱処理によりイミド化と同時に架橋構造を形
成するため、従来公知の直鎖状ポリイミドの製造条件に
よりプロトン酸基含有架橋ポリイミドを得ることが出来
る。
Since the sulfonic acid group-containing polyamic acid contained in the varnish of the present invention is a straight chain having no cross-linking site, it can be handled in the same manner as ordinary polyamic acid varnish, that is, cast, cast or the like. Further, since a crosslinked structure is formed at the same time as the imidization by heat treatment for ordinary imidization, a protonic acid group-containing crosslinked polyimide can be obtained under the conventionally known production conditions for a linear polyimide.

【0066】以下に本発明のワニスをイミド化して得ら
れるポリイミドおよびそのイミド化反応方法について説
明する。
The polyimide obtained by imidizing the varnish of the present invention and the imidization reaction method thereof will be described below.

【0067】本発明のプロトン酸基含有架橋ポリイミド
は下記一般式(9)で表されるスルホン酸基を有する繰
り返し構造単位を有するポリイミド前駆体の、前記一般
式(2)で表される分子鎖末端と、前記一般式(4)ま
たは(5)で表される3または4個のアミノ基を有する
化合物のアミノ基とが反応してイミド結合を形成したこ
とによる架橋構造を有するポリイミドである。
The proton acid group-containing crosslinked polyimide of the present invention is a molecular chain represented by the general formula (2) of a polyimide precursor having a repeating structural unit having a sulfonic acid group represented by the following general formula (9). It is a polyimide having a crosslinked structure due to the reaction between the terminal and the amino group of the compound having 3 or 4 amino groups represented by the general formula (4) or (5) to form an imide bond.

【0068】[0068]

【化25】 一般式(9)中、Ar1、n、A、M、aおよびa’は
前記一般式(1)のAr1、n、A、M、aおよびa’
と同じ意味である。
[Chemical 25] In the general formula (9), Ar 1, n , A, M, a and a 'is Ar 1, n in the general formula (1), A, M, a and a'
Is the same meaning as.

【0069】また、本発明のプロトン酸基含有架橋ポリ
イミドは、ポリマーの全繰り返し構造単位に対して前記
一般式(9)で表されるスルホン酸基を有する繰り返し
構造単位を20〜99モル%、下記一般式(10)で表
される繰り返し構造単位を1〜80モル%含有し、前記
一般式(2)で表される分子鎖末端と前記一般式(4)
または(5)で表される3または4個のアミノ基を有す
る化合物のアミノ基とが反応してイミド結合を形成した
ことによる架橋構造を有するポリイミドである。
Further, the protonic acid group-containing crosslinked polyimide of the present invention contains 20 to 99 mol% of the repeating structural unit having a sulfonic acid group represented by the general formula (9) with respect to all repeating structural units of the polymer, The repeating structural unit represented by the following general formula (10) is contained in an amount of 1 to 80 mol%, and the molecular chain terminal represented by the general formula (2) and the general formula (4) are contained.
Alternatively, it is a polyimide having a crosslinked structure formed by reacting with an amino group of a compound having 3 or 4 amino groups represented by (5) to form an imide bond.

【0070】[0070]

【化26】 一般式(10)中、Ar1は一般式(1)のAr1と同じ
意味である。Ar2は一般式(3)のAr2と同じ意味で
ある。
[Chemical formula 26] In the general formula (10), Ar 1 has the same meaning as Ar 1 in formula (1). Ar 2 has the same meaning as Ar 2 in formula (3).

【0071】本発明の架橋ポリイミドは、従来の架橋構
造を有しない直鎖状ポリイミドに比べ、高い耐薬品性を
示す。さらに、本発明の架橋ポリイミドは、架橋構造を
有しないポリイミドに比べ、高い機械強度やメタノール
遮断性を有することができる。
The crosslinked polyimide of the present invention exhibits higher chemical resistance than conventional linear polyimides having no crosslinked structure. Furthermore, the crosslinked polyimide of the present invention can have higher mechanical strength and methanol blocking property than a polyimide having no crosslinked structure.

【0072】本発明のプロトン酸基含有架橋ポリイミド
は、本発明のワニスである分子鎖末端がジカルボン酸ま
たはそのモノエステルであるプロトン酸基含有ポリアミ
ド酸のイミド化反応、および3または4個のアミノ基を
有する化合物とポリアミド末端との反応により得ること
が出来る。本発明においてそのイミド化反応方法に特に
限定はなく、従来公知の化学的あるいは熱的なイミド化
反応方法を用いることが出来る。公知のイミド化反応方
法としては、例えば、基材上に塗布したワニスを熱風乾
燥した後、キャスト膜を基材より剥離し、さらに高温で
熱処理する方法、キャスト膜を基材に付けたまま高温で
熱処理する方法、無水酢酸等の脱水剤に浸漬し化学的に
脱水イミド化する方法などがあげられる。
The protonic acid group-containing crosslinked polyimide of the present invention is the varnish of the present invention, which is an imidization reaction of a protonic acid group-containing polyamic acid whose molecular chain end is a dicarboxylic acid or its monoester, and 3 or 4 amino acids. It can be obtained by reacting a compound having a group with a polyamide terminal. In the present invention, the imidization reaction method is not particularly limited, and a conventionally known chemical or thermal imidization reaction method can be used. As a known imidization reaction method, for example, a method in which a varnish applied on a base material is dried with hot air, a cast film is peeled from the base material, and further heat treatment is performed at a high temperature, a high temperature while the cast film is attached to the base material is used. And a method of chemically immersing in a dehydrating agent such as acetic anhydride to chemically dehydrate and imidize.

【0073】本発明のワニスをキャストして得られた膜
を熱イミド化することによりプロトン酸基含有架橋ポリ
イミドを製造する場合、そのイミド化反応条件は、通常
のポリアミド酸の熱イミド化反応条件で十分であり、架
橋のためのさらなる高温処理や、長時間のアニール処理
などは必要ない。熱イミド化反応時の温度に制限はない
が、得られるプロトン酸基含有架橋ポリイミドの酸化等
による劣化を抑制するために、300℃以下であること
が特に好ましい。
When a proton acid group-containing crosslinked polyimide is produced by thermal imidization of a film obtained by casting the varnish of the present invention, the imidization reaction conditions are those of ordinary polyamic acid thermal imidization reaction conditions. Is sufficient, and further high temperature treatment for cross-linking and long-time annealing treatment are not necessary. Although the temperature during the thermal imidization reaction is not limited, it is particularly preferably 300 ° C. or lower in order to suppress deterioration of the resulting protonic acid group-containing crosslinked polyimide due to oxidation or the like.

【0074】熱イミド化反応時のスルホン酸基はプロト
ン酸型でも構わないが、200℃以上に加熱する場合は
スルホン酸基の脱離を抑えるためリチウム、ナトリウム
またはカリウム金属塩型であることが好ましい。
The sulfonic acid group at the time of the thermal imidization reaction may be of a protic acid type, but when heated to 200 ° C. or higher, it may be of a lithium, sodium or potassium metal salt type in order to suppress elimination of the sulfonic acid group. preferable.

【0075】本発明のイオン伝導性高分子膜は、前記の
ワニスより得られるキャスト膜をイミド化したプロトン
酸基含有架橋ポリイミド膜である。このイオン伝導性高
分子膜の厚みは、特に制限はないが10〜100μm、
特には30〜80μmが好ましい。前記の範囲内であれ
ば、実用に耐える膜の機械的強度が得られ、かつ膜抵抗
が実用上十分な程度に低くなる、すなわち十分な発電性
能を得ることができる。膜厚はワニスに含まれるプロト
ン酸基含有ポリアミド酸の濃度あるいは基板上への塗布
厚により制御できる。
The ion-conducting polymer film of the present invention is a protonic acid group-containing crosslinked polyimide film obtained by imidizing the cast film obtained from the above varnish. The thickness of the ion conductive polymer film is not particularly limited, but is 10 to 100 μm,
Particularly, 30 to 80 μm is preferable. Within the above range, the mechanical strength of the film that can withstand practical use can be obtained, and the film resistance can be reduced to a level that is practically sufficient, that is, sufficient power generation performance can be obtained. The film thickness can be controlled by the concentration of the protonic acid group-containing polyamic acid contained in the varnish or the coating thickness on the substrate.

【0076】好ましいイオン伝導性高分子膜のイオン交
換基当量は、燃料電池の種類や用途により異なるが、通
常1000g/mol以下、好ましくは250〜950
g/molである。また、イオン伝導性高分子膜として
使用する際の、プロトン酸基含有架橋ポリイミドのスル
ホン酸基の様態としては、プロトン伝導度が最も大きい
フリーのプロトン酸の状態が好ましい。
The ion exchange group equivalent of the preferred ion conductive polymer membrane varies depending on the type and use of the fuel cell, but is usually 1000 g / mol or less, preferably 250 to 950.
It is g / mol. When used as an ion-conductive polymer membrane, the sulfonic acid group state of the protonic acid group-containing crosslinked polyimide is preferably a free protonic acid state having the highest proton conductivity.

【0077】次に、本発明のイオン伝導性高分子膜を用
いて得られる燃料電池について説明する。本発明に係る
燃料電池は、水素を燃料とする一般の高分子電解質型燃
料電池(PEMFC)とメタノールを燃料とする直接メ
タノール型高分子電解質燃料電池(DMFC)に大別で
き、いずれもイオン伝導性高分子膜の両面に、電極用の
触媒および集電体としての導電性物質を接合する公知の
方法により製造することができる。
Next, a fuel cell obtained by using the ion conductive polymer membrane of the present invention will be described. The fuel cell according to the present invention can be roughly classified into a general polymer electrolyte fuel cell (PEMFC) using hydrogen as a fuel and a direct methanol polymer electrolyte fuel cell (DMFC) using methanol as a fuel. It can be manufactured by a known method of bonding a conductive substance as a catalyst for an electrode and a current collector to both surfaces of a conductive polymer film.

【0078】PEMFCの電極用触媒としては、水素と
酸素との酸化還元反応を活性化できるものであれば特に
制限はなく、公知のものを用いることができるが、水素
極、空気極ともに白金の微粒子を用いることが好まし
い。白金の微粒子はしばしば活性炭や黒鉛などの粒子状
または繊維状のカーボンに担持されて用いられる。集電
体としての導電性物質に関しても公知の材料を用いるこ
とができるが、多孔質性のカーボン不織布またはカーボ
ンペーパーが、原料ガスを触媒へ効率的に輸送するため
に好ましい。
The PEMFC electrode catalyst is not particularly limited as long as it can activate the redox reaction of hydrogen and oxygen, and known ones can be used. It is preferable to use fine particles. Platinum fine particles are often used by being supported on particulate or fibrous carbon such as activated carbon or graphite. Known materials can be used for the conductive substance as the current collector, but a porous carbon nonwoven fabric or carbon paper is preferable for efficiently transporting the raw material gas to the catalyst.

【0079】DMFCの場合も電極用の触媒としては公
知のものを使用できる。たとえば、メタノール極用の触
媒としては白金触媒、白金−ルテニウム合金や白金−ス
ズ合金などの合金触媒、又はこれらの触媒の微粒子をカ
ーボンなどの担体上に分散担持させた担持触媒などが用
いられる。空気極用の触媒は、PEMFCと同様の白金
微粒子などが用いられる。集電体としての導電性物質は
PEMFCと同様に多孔質性のカーボン不織布またはカ
ーボンペーパーなどの公知の材料を用いることができ
る。
In the case of DMFC, a known catalyst can be used as the electrode catalyst. For example, as the catalyst for the methanol electrode, a platinum catalyst, an alloy catalyst such as a platinum-ruthenium alloy or a platinum-tin alloy, or a supported catalyst in which fine particles of these catalysts are dispersed and supported on a carrier such as carbon is used. As the catalyst for the air electrode, platinum fine particles similar to PEMFC are used. As the conductive material as the current collector, a known material such as porous carbon nonwoven fabric or carbon paper can be used as in the PEMFC.

【0080】ガス拡散電極とイオン伝導性高分子膜との
接合体の製造方法としては、イオン伝導性高分子膜上に
ガス拡散電極を直接形成する方法、PTFE(ポリテト
ラフルオロエチレン)フィルムなどの基材上に一旦ガス
拡散電極を層状に形成した後にこれをイオン交換膜に転
写する方法、ガス拡散電極とイオン伝導性高分子膜とを
ホットプレスする方法、接着液により密着して形成させ
る方法など種々の公知の方法を適用できる。
As a method for producing a bonded body of a gas diffusion electrode and an ion conductive polymer membrane, a method of directly forming a gas diffusion electrode on the ion conductive polymer membrane, a PTFE (polytetrafluoroethylene) film or the like is used. A method in which a gas diffusion electrode is once formed into a layer on a substrate and then transferred to an ion exchange membrane, a method in which a gas diffusion electrode and an ion conductive polymer membrane are hot-pressed, and a method in which they are adhered to each other with an adhesive liquid Various known methods can be applied.

【0081】本発明の燃料電池は、従来の高価なパーフ
ルオロカーボンスルホン酸を使用する燃料電池に比べ製
造価格が安価である。また、本発明のプロトン酸基含有
架橋ポリイミド膜は従来のパーフルオロカーボンスルホ
ン酸に比べ耐熱性が高いため高温で使用することができ
る。さらに本発明のプロトン酸基含有架橋ポリイミド膜
はイオン交換基当量が小さいためにイオン伝導度が高
く、このため高電流操作可能な燃料電池を製造すること
ができる。
The fuel cell of the present invention is less expensive to manufacture than a conventional fuel cell using expensive perfluorocarbon sulfonic acid. Further, since the protonic acid group-containing crosslinked polyimide film of the present invention has higher heat resistance than conventional perfluorocarbon sulfonic acid, it can be used at high temperature. Furthermore, since the protonic acid group-containing crosslinked polyimide membrane of the present invention has a small ion exchange group equivalent, it has a high ionic conductivity, so that a fuel cell capable of operating at high current can be manufactured.

【0082】[0082]

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説
明するが、本発明はこれらにより何等制限されるもので
はない。実施例中の各種試験の試験方法は次に示すとお
りである。(イ)ポリマーの対数粘度ポリマーワニスを
ポリマー濃度が 0.005g/mlとなるようにジメ
チルアセトアミド(DMAc)で希釈し、35℃におい
てウベローデ粘度計にて測定した。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to examples below, but the present invention is not limited thereto. The test methods for various tests in the examples are as follows. (B) Logarithmic viscosity of polymer The polymer varnish was diluted with dimethylacetamide (DMAc) so that the polymer concentration was 0.005 g / ml, and measured with an Ubbelohde viscometer at 35 ° C.

【0083】(ロ)プロトン交換プロトン酸の金属塩等
は以下の方法でフリーのプロトン酸に戻した。1)プロ
トン酸基含有ポリイミド膜を2N硫酸に一晩浸した。
2)酸処理した膜を蒸留水に一晩浸した。3)酸処理お
よび蒸留水で洗浄した膜を150℃で4時間乾燥して、
フリーのプロトン酸を含有する膜を得た。
(B) Proton exchange The metal salt of protonic acid was returned to free protonic acid by the following method. 1) The proton acid group-containing polyimide film was immersed in 2N sulfuric acid overnight.
2) The acid-treated membrane was immersed in distilled water overnight. 3) Dry the acid treated and distilled water washed membrane at 150 ° C. for 4 hours,
A film containing free protic acid was obtained.

【0084】(ハ)イオン伝導度イオン伝導膜を幅5m
m、長さ40mmに切り出した後、ポリテトラフルオロ
エチレン(PTFE)ホルダー上に設置し、4本の電極
を圧接し、4端子法における交流インピーダンス法で求
まるCole−Coleプロットの円弧から抵抗率を測
定した。電圧端子間は20mmとした。インピーダンス
の測定はLCRメーター(日置電機(株)製3532)を
使用した。温度変化は電極を接続したサンプルをアルミ
ブロック製の恒温槽内に設置することにより行い、30
℃から110℃の範囲の伝導度を測定した。測定は全て
加湿下で行ったが、この加湿は常圧の恒温槽内への蒸気
の導入により行い、水蒸気発生器にて測定温度が100
℃未満では恒温槽温+5℃、測定温度が100℃以上で
は120℃の一定温度に蒸留水を加熱し、生成する蒸気
を使用した。また、イオン伝導度の計算に必要な膜厚は
乾燥状態でマイクロメータを用いて測定した。
(C) Ion conductivity The width of the ion conductive membrane is 5 m.
m, length 40 mm, cut out, placed on a polytetrafluoroethylene (PTFE) holder, pressure-contacted four electrodes, and measured the resistivity from the arc of the Cole-Cole plot obtained by the AC impedance method in the 4-terminal method. It was measured. The distance between the voltage terminals was 20 mm. The impedance was measured using an LCR meter (3532 manufactured by Hioki Electric Co., Ltd.). The temperature change is carried out by placing the sample with the electrode connected in a thermostat made of aluminum block.
The conductivity was measured in the range of ℃ to 110 ℃. All measurements were carried out under humidification, but this humidification was carried out by introducing steam into a thermostatic chamber at atmospheric pressure, and the temperature measured by the steam generator was 100
Distilled water was heated to a constant temperature of a constant temperature bath temperature of + 5 ° C. when the measured temperature was lower than 100 ° C., and 120 ° C. when the measured temperature was 100 ° C. or higher. Further, the film thickness required for calculation of ionic conductivity was measured in a dry state using a micrometer.

【0085】(ニ)メタノール溶解性150℃で4時間
乾燥させたイオン伝導膜をメタノールに浸し、25℃で
24時間静置した。取り出したイオン交換膜を再度15
0℃で4時間乾燥させた後、重量減少率を測定した。
(ホ)メタノール透過性室温にて蒸留水と 1mol/
L のメタノール水溶液を直径 23mmφのプロトン伝
導膜を介して接し、3時間までの蒸留水側のメタノール
濃度変化をガスクロにて測定した。得られたメタノール
濃度増加直線の傾きよりメタノール透過性を計算した。
(D) Methanol solubility The ion conductive membrane dried at 150 ° C. for 4 hours was immersed in methanol and allowed to stand at 25 ° C. for 24 hours. Take out the ion exchange membrane again 15
After drying at 0 ° C. for 4 hours, the weight loss rate was measured.
(E) Methanol permeability Distilled water at room temperature and 1 mol /
L 3 aqueous methanol solution was contacted via a proton conductive membrane having a diameter of 23 mmφ, and the change in methanol concentration on the distilled water side for up to 3 hours was measured by gas chromatography. The methanol permeability was calculated from the slope of the obtained methanol concentration increase straight line.

【0086】(ヘ)イオン交換基当量スルホン化光硬化
膜を密閉できるガラス容器中に精秤し、そこに過剰量の
塩化カルシウム水溶液を添加して一晩攪拌した。系内に
発生した塩化水素を0.1N水酸化ナトリウム標準水溶
液にてフェノールフタレイン指示薬を用いて滴定し、計
算した。
(F) Ion-exchange group equivalents The sulfonated photocurable film was precisely weighed in a glass container capable of being sealed, an excess amount of calcium chloride aqueous solution was added thereto, and the mixture was stirred overnight. The hydrogen chloride generated in the system was titrated with a 0.1N sodium hydroxide standard aqueous solution using a phenolphthalein indicator and calculated.

【0087】(合成例1)100mlの3つ口反応容器
に窒素雰囲気下でアニリン 30ml、アニリン塩酸塩
10.36g(80mmol)を加え150℃まで昇温し
た。反応溶液に撹拌しながら純度75質量%1,3,5
−トリス(1−クロロ−1−メチルエチル)ベンゼン
5.0g (12.2mmol)を150℃で加えた後、180℃
で5時間撹拌した。反応溶液を150℃まで冷却し、ヘ
キサン200mlと酢酸エチル400mlの混合溶媒中
に添加し、結晶を析出させた。15℃まで冷却した後、
結晶をろ別した。得られた結晶を水200ml中でリス
ラリーすることによりアニリン塩酸塩を除去した。結晶
をろ別後、酢酸エチル50mlと水50mlの混合溶液
に分散させ、10%水酸化ナトリウム水溶液を用いて中
和した。有機相を分離後、溶媒を濃縮した。ヘキサンを
用いて再結晶を行い、目的物の下式に示す1,3,5−
トリス(1−(4−アミノフェニル)−1−メチルエチ
ル)ベンゼンを3.88g(純度98質量%、 8.1mmol、
単離収率66%)得た。目的物の物性は以下の通り。
(Synthesis Example 1) 30 ml of aniline and 10.36 g (80 mmol) of aniline hydrochloride were added to a 100 ml three-neck reaction vessel under a nitrogen atmosphere and the temperature was raised to 150 ° C. Purity 75% by mass 1,3,5 while stirring in the reaction solution
-Tris (1-chloro-1-methylethyl) benzene
After adding 5.0 g (12.2 mmol) at 150 ℃, 180 ℃
It was stirred for 5 hours. The reaction solution was cooled to 150 ° C. and added to a mixed solvent of 200 ml of hexane and 400 ml of ethyl acetate to precipitate crystals. After cooling to 15 ° C,
The crystals were filtered off. The aniline hydrochloride was removed by reslurrying the obtained crystals in 200 ml of water. The crystals were separated by filtration, dispersed in a mixed solution of 50 ml of ethyl acetate and 50 ml of water, and neutralized with a 10% aqueous sodium hydroxide solution. After separating the organic phase, the solvent was concentrated. Recrystallization was performed using hexane to obtain 1,3,5-
3.88 g of tris (1- (4-aminophenyl) -1-methylethyl) benzene (purity 98% by mass, 8.1 mmol,
Isolation yield 66%) was obtained. The physical properties of the target product are as follows.

【0088】融点 143.3〜143.8 ℃1H-NMR (CDCl3)
δ:1.52 (s, 18H), 3.53 (br, 6H), 6.55 (dd, 6H, J =
8.6, 1.9 Hz), 6.89 (s, 3H), 6.91 (dd, 6H, J = 8.
6, 1.9 Hz)FD-mass 477(M+)
Melting point 143.3-143.8 ° C. 1 H-NMR (CDCl 3 ).
δ: 1.52 (s, 18H), 3.53 (br, 6H), 6.55 (dd, 6H, J =
8.6, 1.9 Hz), 6.89 (s, 3H), 6.91 (dd, 6H, J = 8.
6, 1.9 Hz) FD-mass 477 (M + )

【0089】[0089]

【化27】 [Chemical 27]

【0090】(実施例1)窒素導入管、温度計及び撹拌
装置を備えた 300mlの 5つ口反応器に、4,4’
−ジアミノ―2,2’―ジフェニルジスルホン酸ナトリ
ウム塩11.65g(30.0mmol)および4,
4’−ジアミノジフェニル3.50g(19.0mmo
l)とDMAc50.70gを仕込み室温で攪拌しジア
ミンを溶解させた。引き続き1,4,5,8−ナフタレ
ンテトラカルボン酸二無水物13.41g(50mmo
l)をジメチルアセトアミド(DMAc)34.99g
とともに仕込み、室温で 24時間攪拌した。得られた
25wt%酸無水物基末端のスルホン酸基含有ポリアミ
ド酸ワニスの対数粘度ηは 0.86dl/g(DMA
c、35℃)であった。
Example 1 A 300 ml five-necked reactor equipped with a nitrogen inlet tube, a thermometer and a stirrer was charged with 4,4 ′.
-Diamino-2,2'-diphenyldisulfonic acid sodium salt 11.65 g (30.0 mmol) and 4,
3.50 g of 4'-diaminodiphenyl (19.0 mmo
1) and DMAc (50.70 g) were charged and the mixture was stirred at room temperature to dissolve the diamine. Subsequently, 13.41 g (50 mmo) of 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride.
34.99 g of dimethylacetamide (DMAc)
It was charged with the mixture and stirred at room temperature for 24 hours. The resulting 25 wt% acid anhydride group-terminated sulfonic acid group-containing polyamic acid varnish had a logarithmic viscosity η of 0.86 dl / g (DMA
c, 35 ° C).

【0091】撹拌機、窒素導入管を備えたフラスコに、
得られた酸無水物基末端スルホン酸基含有ポリアミド酸
ワニス57.12g(ポリアミド酸14.28g、分子
鎖末端酸無水物基1mmol相当)およびメタノール1
mmolをN,N−ジメチルアセトアミド14.28g
で希釈した溶液を装入し、窒素雰囲気下6時間攪拌して
加水分解し、分子鎖末端がジカルボン酸またはそのメチ
ルエステルであるスルホン酸基含有ポリアミド酸を得
た。得られたワニス中のスルホン酸基含有ポリアミド酸
の対数粘度ηは0.84dl/gであった。
In a flask equipped with a stirrer and a nitrogen introducing tube,
57.12 g of the obtained acid anhydride group-terminated sulfonic acid group-containing polyamic acid varnish (equivalent to 14.28 g of polyamic acid and 1 mmol of acid anhydride group at the molecular chain end) and methanol 1
14.28 g of N, N-dimethylacetamide
The solution diluted with was charged and hydrolyzed by stirring for 6 hours under a nitrogen atmosphere to obtain a sulfonic acid group-containing polyamic acid having a dicarboxylic acid or its methyl ester at the molecular chain end. The sulfonic acid group-containing polyamic acid in the obtained varnish had an inherent viscosity η of 0.84 dl / g.

【0092】次に、合成例1で得られた1,3,5−ト
リス(1−(4−アミノフェニル)−1−メチルエチ
ル)ベンゼン 0.15g(0.33mmol)を装入
し、窒素雰囲気下6時間攪拌して溶解し、本発明のワニ
スを得た。得られたワニス中のスルホン酸基含有ポリア
ミド酸の対数粘度ηは0.88dl/gであった。
Next, 0.15 g (0.33 mmol) of 1,3,5-tris (1- (4-aminophenyl) -1-methylethyl) benzene obtained in Synthesis Example 1 was charged, and nitrogen was added. The mixture was stirred in the atmosphere for 6 hours and dissolved to obtain the varnish of the present invention. The sulfonic acid group-containing polyamic acid in the obtained varnish had an inherent viscosity η of 0.88 dl / g.

【0093】得られた 20wt%スルホン酸基含有ポ
リアミド酸ワニスをガラス板上に塗布し、イナートオー
ブンにて常圧の窒素雰囲気下で室温より250℃まで4
時間かけて昇温後250℃で4時間保持することにより
DMAcの除去、イミド化および架橋反応を行った。ガ
ラス板を水に浸してスルホン酸基含有架橋ポリイミド膜
を剥離し、(ロ)記載の方法でスルホン酸をナトリウム
塩型よりフリーのプロトン酸型に戻した。得られた膜は
可とう性に富み、強靭であった。この膜について、
(ハ)記載の方法でイオン伝導度、(ニ)記載の方法で
メタノール溶解度、(ホ)記載の方法でメタノール透過
性、(ヘ)記載の方法でイオン交換基当量を測定した。
測定結果を表1に記す。
The obtained polyamic acid varnish containing 20 wt% sulfonic acid group was coated on a glass plate, and the temperature was raised from room temperature to 250 ° C. in an inert oven under a nitrogen atmosphere at normal pressure.
The temperature was raised over time, and the temperature was maintained at 250 ° C. for 4 hours to remove DMAc, imidize and crosslink. The glass plate was immersed in water to remove the sulfonic acid group-containing crosslinked polyimide film, and the sulfonic acid was returned to the free protonic acid type from the sodium salt type by the method described in (b). The obtained film was flexible and tough. About this membrane
Ionic conductivity was measured by the method described in (c), methanol solubility was measured by the method described in (d), methanol permeability was measured by the method described in (e), and ion exchange group equivalent was measured by the method described in (f).
The measurement results are shown in Table 1.

【0094】(実施例2)4,4’−ジアミノジフェニ
ルを3.32g(18.0mmol)、メタノールを2
mmol、1,3,5−トリス(1−(4−アミノフェ
ニル)−1−メチルエチル)ベンゼンを0.31g
(0.67mmol)とした以外は実施例1と同様にし
て本発明のワニスを得た。ワニス中のスルホン酸基含有
ポリアミド酸の対数粘度ηは 0.76dl/gであっ
た。実施例1と同様にしてスルホン酸基含有架橋ポリイ
ミド膜を作成し、(ロ)記載の方法でプロトン酸型にイ
オン交換後、各種測定を行った。結果を表1に記す。
Example 2 3.32 g (18.0 mmol) of 4,4'-diaminodiphenyl and 2 of methanol were added.
mmol, 0.31 g of 1,3,5-tris (1- (4-aminophenyl) -1-methylethyl) benzene
A varnish of the present invention was obtained in the same manner as in Example 1 except that (0.67 mmol) was used. The logarithmic viscosity η of the sulfonic acid group-containing polyamic acid in the varnish was 0.76 dl / g. A sulfonic acid group-containing crosslinked polyimide membrane was prepared in the same manner as in Example 1, and various measurements were carried out after ion exchange with a protonic acid type by the method described in (b). The results are shown in Table 1.

【0095】(実施例3)4,4’−ジアミノジフェニ
ルスルホンの代わりに4,4’−ビス(3−アミノフェ
ノキシ)ビフェニル6.63g(18mmol)、ジア
ミン化合物を溶解させるためのDMAcとして60.0
7gを用いた以外は実施例1と同様にして酸無水物基末
端のスルホン酸基含有ポリアミド酸ワニスを合成した。
(Example 3) 4,63 '(18 mmol) of 4,4'-bis (3-aminophenoxy) biphenyl was used in place of 4,4'-diaminodiphenylsulfone, and 60.60 as DMAc for dissolving a diamine compound. 0
A sulfonic acid group-containing polyamic acid varnish having an acid anhydride group terminal was synthesized in the same manner as in Example 1 except that 7 g was used.

【0096】次いで実施例2と同様にして、得られた酸
無水物基末端のスルホン酸基含有ポリアミド酸ワニス6
3.38g(ポリアミド酸15.85g、分子鎖末端酸
無水物基2mmol相当)をメタノール2mmolと反
応させて分子鎖末端がジカルボン酸またはそのメチルエ
ステルであるポリアミド酸を得た。得られたワニス中の
スルホン酸基含有ポリアミド酸の対数粘度ηは0.98
dl/gであった。実施例1と同様にしてスルホン酸基
含有架橋ポリイミド膜を作成し、(ロ)記載の方法でプ
ロトン酸型にイオン交換後、各種測定を行った。結果を
表1に記す。
Then, in the same manner as in Example 2, the obtained sulfonic acid group-containing polyamic acid varnish 6 having an acid anhydride group terminal was obtained.
3.38 g (corresponding to 15.85 g of polyamic acid and 2 mmol of acid anhydride group at the molecular chain end) was reacted with 2 mmol of methanol to obtain a polyamic acid whose molecular chain end was dicarboxylic acid or its methyl ester. The sulfonic acid group-containing polyamic acid in the obtained varnish had a logarithmic viscosity η of 0.98.
It was dl / g. A sulfonic acid group-containing crosslinked polyimide membrane was prepared in the same manner as in Example 1, and various measurements were carried out after ion exchange with a protonic acid type by the method described in (b). The results are shown in Table 1.

【0097】(実施例4)4,4’−ジアミノ―2,
2’―ジフェニルジスルホン酸ナトリウム塩を18.6
4g(48.0mmol)、4,4’−ジアミノジフェ
ニルスルホンを用いず、ジアミンを溶解させるためのD
MAc量を61.13gとした以外は実施例1と同様に
して、酸無水物基末端のスルホン酸基含有ポリアミド酸
ワニスを合成した。
(Example 4) 4,4'-diamino-2,
2'-diphenyldisulfonic acid sodium salt was added to 18.6
4 g (48.0 mmol), D for dissolving the diamine without using 4,4′-diaminodiphenyl sulfone
A sulfonic acid group-containing polyamic acid varnish having an acid anhydride group terminal was synthesized in the same manner as in Example 1 except that the amount of MAc was 61.13 g.

【0098】次いで実施例2と同様にして、得られた酸
無水物基末端のスルホン酸基含有ポリアミド酸ワニス6
4.08g(ポリアミド酸16.02g、分子鎖末端酸
無水物基2mmol相当)をメタノール2mmolと反
応させて分子鎖末端がジカルボン酸またはそのメチルエ
ステルであるポリアミド酸を得た。得られたワニス中の
スルホン酸基含有ポリアミド酸の対数粘度ηは0.69
dl/gであった。実施例1と同様にしてスルホン酸基
含有架橋ポリイミド膜を作成し、(ロ)記載の方法でプ
ロトン酸型にイオン交換後、各種測定を行った。結果を
表1に記す。
Then, in the same manner as in Example 2, the sulfonic acid group-containing polyamic acid varnish 6 having an acid anhydride group terminal was obtained.
4.08 g (equivalent to 16.02 g of polyamic acid and 2 mmol of acid anhydride group at the terminal of the molecular chain) was reacted with 2 mmol of methanol to obtain a polyamic acid having a molecular end of dicarboxylic acid or its methyl ester. The logarithmic viscosity η of the sulfonic acid group-containing polyamic acid in the obtained varnish was 0.69.
It was dl / g. A sulfonic acid group-containing crosslinked polyimide membrane was prepared in the same manner as in Example 1, and various measurements were carried out after ion exchange with a protonic acid type by the method described in (b). The results are shown in Table 1.

【0099】(実施例5)1,3,5−トリス(1−
(4−アミノフェニル)−1−メチルエチル)ベンゼン
の代わりに3,4’,4−トリアミノジフェニルエーテ
ル0.07g(0.33mmol)を用いた以外は実施
例1と同様にして本発明のワニスを得た。ワニス中のス
ルホン酸基含有ポリアミド酸の対数粘度ηは 0.82
dl/gであった。実施例1と同様にしてスルホン酸基
含有架橋ポリイミド膜を作成し、(ロ)記載の方法でプ
ロトン酸型にイオン交換後、各種測定を行った。結果を
表1に記す。
(Example 5) 1,3,5-tris (1-
Varnish of the present invention in the same manner as in Example 1 except that 0.07 g (0.33 mmol) of 3,4 ′, 4-triaminodiphenyl ether was used instead of (4-aminophenyl) -1-methylethyl) benzene. Got Logarithmic viscosity η of sulfonic acid group-containing polyamic acid in varnish is 0.82
It was dl / g. A sulfonic acid group-containing crosslinked polyimide membrane was prepared in the same manner as in Example 1, and various measurements were carried out after ion exchange with a protonic acid type by the method described in (b). The results are shown in Table 1.

【0100】(実施例6)メタノール1mmolの代わ
りに水1mmolを用いた以外は実施例1と同様にし
て、本発明のワニスを得た。得られたワニス中のスルホ
ン酸基含有ポリアミド酸の対数粘度ηは0.87dl/
gであった。実施例1と同様にしてスルホン酸基含有架
橋ポリイミド膜を得た。各種測定結果を表1に示す。
(実施例7)
Example 6 A varnish of the present invention was obtained in the same manner as in Example 1 except that 1 mmol of water was used instead of 1 mmol of methanol. The sulfonic acid group-containing polyamic acid in the obtained varnish had an inherent viscosity η of 0.87 dl /
It was g. A sulfonic acid group-containing crosslinked polyimide film was obtained in the same manner as in Example 1. Table 1 shows various measurement results.
(Example 7)

【0101】メタノール2mmolの代わりに水2mm
olを用いた以外は実施例2と同様にして、本発明のワ
ニスを得た。得られたワニス中のスルホン酸基含有ポリ
アミド酸の対数粘度ηは0.74dl/gであった。実
施例1と同様にしてスルホン酸基含有架橋ポリイミド膜
を得た。各種測定結果を表1に示す。
Water 2 mm instead of methanol 2 mmol
A varnish of the present invention was obtained in the same manner as in Example 2 except that ol was used. The sulfonic acid group-containing polyamic acid in the obtained varnish had an inherent viscosity η of 0.74 dl / g. A sulfonic acid group-containing crosslinked polyimide film was obtained in the same manner as in Example 1. Table 1 shows various measurement results.

【0102】(比較例1)1,3,5−トリス(1−
(4−アミノフェニル)−1−メチルエチル)ベンゼン
を用いなかったこと以外は実施例1と同様にしてワニス
を調製した。実施例1と同様にして、ワニスをガラス板
上にキャストし、窒素気流下でキュア温度250℃まで
4時間かけて昇温し、ワニスの脱溶媒・イミド化を行っ
た。得られたスルホン酸基含有架橋ポリイミド膜の各種
測定結果を表1に示す。
(Comparative Example 1) 1,3,5-tris (1-
A varnish was prepared in the same manner as in Example 1 except that (4-aminophenyl) -1-methylethyl) benzene was not used. In the same manner as in Example 1, the varnish was cast on a glass plate and heated to a curing temperature of 250 ° C. for 4 hours under a nitrogen stream to remove the solvent and imidize the varnish. Table 1 shows various measurement results of the obtained sulfonic acid group-containing crosslinked polyimide film.

【0103】(比較例2)メタノールを用いなかった以
外は実施例1と同様にワニス調製を行なったところ、合
成例1で得られた1,3,5−トリス(1−(4−アミ
ノフェニル)−1−メチルエチル)ベンゼンを装入し、
窒素雰囲気下攪拌を行った際、短時間で粘度が著しく上
昇し、撹拌が出来なくなった。ポリアミド酸が架橋した
ものと思われ、反応物はゼリー状にゲル化していた。
Comparative Example 2 A varnish was prepared in the same manner as in Example 1 except that methanol was not used. As a result, 1,3,5-tris (1- (4-aminophenyl) obtained in Synthesis Example 1 was obtained. ) -1-Methylethyl) benzene was charged,
When stirring was carried out under a nitrogen atmosphere, the viscosity was remarkably increased in a short time and the stirring became impossible. It was considered that the polyamic acid was crosslinked, and the reaction product was gelled in a jelly form.

【0104】(比較例3)4,4’−ジアミノビフェニ
ルの仕込み量を3.68g(20mmol)とした以外
は実施例1と同様にしてポリアミド酸ワニスを合成し
た。得られたワニス中のポリアミド酸の対数粘度ηは
0.92dl/gであった。実施例1と同様にしてポリ
イミド膜を得た。各種測定結果を表1に示す。
Comparative Example 3 A polyamic acid varnish was synthesized in the same manner as in Example 1 except that the charged amount of 4,4′-diaminobiphenyl was changed to 3.68 g (20 mmol). The polyamic acid in the obtained varnish had an inherent viscosity η of 0.92 dl / g. A polyimide film was obtained in the same manner as in Example 1. Table 1 shows various measurement results.

【0105】(比較例4)ナフィオン(登録商標)膜(A
ldrich社試薬)を用いて、実施例1と同様にして
イオン伝導度、メタノール溶解性、メタノール透過率を
測定した。各種測定結果を表1に示す。
Comparative Example 4 Nafion (registered trademark) membrane (A
The ionic conductivity, methanol solubility, and methanol permeability were measured in the same manner as in Example 1 using a reagent from ldrich). Table 1 shows various measurement results.

【0106】[0106]

【表1】 [Table 1]

【0107】実施例1〜7は比較例1、3の非熱架橋型
ポリマーに比べ、メタノール溶解性が小さい、即ち耐メ
タノール性が大きく向上していることが明らかである。
また、比較例4のナフィオン(登録商標)膜に比べてイオ
ン伝導度は同程度のオーダーであるが、メタノール透過
性が低いことが分かる。
It is apparent that Examples 1 to 7 have a lower methanol solubility, that is, a significantly improved methanol resistance, as compared with the non-heat-crosslinked polymers of Comparative Examples 1 and 3.
Also, it can be seen that the ionic conductivity is on the same order as that of the Nafion (registered trademark) membrane of Comparative Example 4, but the methanol permeability is low.

【0108】[0108]

【発明の効果】本発明のワニスを用いることにより、耐
久性に優れた、低抵抗で高電流操作可能な燃料電池を可
能とする、イオン伝導性が高く耐メタノール性およびメ
タノール遮断性に優れたプロトン酸基含有架橋ポリイミ
ドよりなるイオン伝導性高分子膜が提供される。さら
に、それを用いた優れた燃料電池が提供される。
EFFECTS OF THE INVENTION By using the varnish of the present invention, it is possible to provide a fuel cell having excellent durability, low resistance and high current operation, high ionic conductivity, and excellent methanol resistance and methanol barrier property. Provided is an ion-conducting polymer film composed of a crosslinked polyimide containing a protonic acid group. Furthermore, an excellent fuel cell using the same is provided.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾身 毅彦 千葉県袖ヶ浦市長浦580−32 三井化学株 式会社内 (72)発明者 玉井 正司 千葉県袖ヶ浦市長浦580−32 三井化学株 式会社内 Fターム(参考) 5H026 AA08 BB10 CX05 EE17 HH05 HH08    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Takehiko Omi             580-32 Nagaura, Sodegaura-shi, Chiba Mitsui Chemicals, Inc.             Inside the company (72) Inventor Masashi Tamai             580-32 Nagaura, Sodegaura-shi, Chiba Mitsui Chemicals, Inc.             Inside the company F term (reference) 5H026 AA08 BB10 CX05 EE17 HH05                       HH08

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】分子鎖内にプロトン酸基を含有し、かつ分
子鎖末端がジカルボン酸またはそのモノエステルである
ポリイミド前駆体と、分子内に3または4個のアミノ基
を有する化合物を含むことを特徴とするプロトン酸基含
有ポリイミド前駆体ワニス。
1. A polyimide precursor containing a protonic acid group in the molecular chain and having a dicarboxylic acid or a monoester thereof at the molecular chain end, and a compound having 3 or 4 amino groups in the molecule. A polyimide precursor varnish containing a protonic acid group, characterized in that
【請求項2】前記ポリイミド前駆体が、一般式(1) 【化1】 〔一般式(1)中、Ar1は、 【化2】 のいずれかである。Aは直接結合、−CH2−、−C
(CH32−、―C(CF32―、−O−、−SO2
または−CO−を表す。aおよびa’は0以上2以下の
整数であり、かつa+a’が1以上の数である。Mは水
素、リチウム、ナトリウムまたはカリウムを表す。nは
0または2以下の正の整数である。〕で表される繰り返
し構造単位と、一般式(2) 【化3】 〔一般式(2)中、Ar1は一般式(1)のAr1と同じ
意味である。R1は水素、炭素数1〜7のアルキル基ま
たは芳香族基である。〕で表わされる分子鎖末端とを有
するスルホン酸基含有ポリアミド酸であることを特徴と
する請求項1記載のプロトン酸基含有ポリイミド前駆体
ワニス。
2. The polyimide precursor is represented by the general formula (1): [In the general formula (1), Ar 1 is Is one of. A is a direct bond, -CH 2 -, - C
(CH 3) 2 -, - C (CF 3) 2 -, - O -, - SO 2 -
Alternatively, it represents -CO-. a and a ′ are integers of 0 or more and 2 or less, and a + a ′ is a number of 1 or more. M represents hydrogen, lithium, sodium or potassium. n is 0 or a positive integer of 2 or less. ] And a repeating structural unit represented by the general formula (2): In [general formula (2), Ar 1 is Ar 1 means the same in formula (1). R 1 is hydrogen, an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms or an aromatic group. ] The protonic acid group-containing polyimide precursor varnish according to claim 1, which is a sulfonic acid group-containing polyamic acid having a molecular chain terminal represented by
【請求項3】前記ポリイミド前駆体が、該前駆体の全繰
り返し構造単位に対して、前記一般式(1)で表される
繰り返し構造単位20〜99モル%、および一般式
(3) 【化4】 〔一般式(3)中Ar1は一般式(1)のAr1と同じ意
味である。Ar2は 【化5】 を表し、B、B’、B”はそれぞれ独立に直接結合、−
CH2−、−C(CH3 2−、―C(CF32―、−O
−、−SO2−または−CO−のいずれかである。〕で
表される繰り返し構造単位1〜80モル%からなり、か
つ前記一般式(2)で表わされる分子鎖末端を有するス
ルホン酸基含有ポリアミド酸であることを特徴とする請
求項1記載のプロトン酸基含有ポリイミド前駆体ワニ
ス。
3. The polyimide precursor is a full repeat of the precursor.
It is represented by the general formula (1) with respect to the repeating structural unit.
20-99 mol% of repeating structural units, and general formula
(3) [Chemical 4] [Ar in the general formula (3)1Is Ar of the general formula (1)1Same meaning as
The taste. Ar2Is [Chemical 5] , B, B ′, and B ″ are each independently directly bonded, −
CH2-, -C (CH3) 2-, -C (CF3)2-, -O
-, -SO2Either-or-CO-. 〕so
Consisting of 1 to 80 mol% of the repeating structural unit represented,
Which has a molecular chain end represented by the general formula (2)
A contract characterized by being a polyamic acid containing a rufonic acid group
Proton acid group-containing polyimide precursor crocodile according to claim 1
Su.
【請求項4】前記3または4個のアミノ基を有する化合
物が、一般式(4) 【化6】 〔一般式(4)中、hは3または4である。R2は 【化7】 で表される3価または4価の基のいづれかである。Eは
直接結合、−CH2−、−C(CH32−、―C(C
32―、−O−または−CO−のいづれかである。〕
で表される分岐状多価アミン化合物であることを特徴と
する請求項1、2または3記載のプロトン酸基含有ポリ
イミド前駆体ワニス。
4. The compound having 3 or 4 amino groups is represented by the general formula (4): [In general formula (4), h is 3 or 4. R 2 is Is a trivalent or tetravalent group represented by. E is a direct bond, -CH 2 -, - C ( CH 3) 2 -, - C (C
F 3 ) 2 —, —O— or —CO—. ]
A protonic acid group-containing polyimide precursor varnish according to claim 1, 2 or 3, which is a branched polyvalent amine compound represented by:
【請求項5】前記3または4個のアミノ基を有する化合
物が、一般式(5) 【化8】 〔一般式(5)中、G、G’およびG”はそれぞれ独立
に直接結合、−CH2−、−C(CH32−、―C(C
32―、−O−、−SO2−または−CO−のいづれ
かである。i、jおよびkはそれぞれ独立に0または1
である。〕で表される直鎖状多価アミン化合物であるこ
とを特徴とする請求項1、2または3記載のプロトン酸
基含有ポリイミド前駆体ワニス。
5. The compound having 3 or 4 amino groups is represented by the general formula (5): [In the general formula (5), G, G 'and G "are each independently a direct bond, -CH 2 -, - C ( CH 3) 2 -, - C (C
F 3 ) 2 —, —O—, —SO 2 — or —CO—. i, j and k are each independently 0 or 1
Is. ] The protonic acid group-containing polyimide precursor varnish according to claim 1, 2 or 3, which is a linear polyvalent amine compound represented by the following formula.
【請求項6】請求項1〜5のいずれかに記載のプロトン
酸基含有ポリイミド前駆体ワニスをイミド化して得られ
るプロトン酸基含有架橋ポリイミド。
6. A protonic acid group-containing crosslinked polyimide obtained by imidizing the protonic acid group-containing polyimide precursor varnish according to claim 1.
【請求項7】イミド化の反応方法が熱処理によるもので
あり、その熱処理温度が300℃以下であることを特徴
とする請求項6記載のプロトン酸基含有架橋ポリイミド
の製造方法。
7. The method for producing a protonic acid group-containing crosslinked polyimide according to claim 6, wherein the imidization reaction method is a heat treatment, and the heat treatment temperature is 300 ° C. or lower.
【請求項8】請求項6記載のプロトン酸基含有架橋ポリ
イミドよりなる燃料電池用イオン伝導性高分子膜。
8. An ion conductive polymer membrane for a fuel cell, which comprises the crosslinked polyimide containing a protonic acid group according to claim 6.
【請求項9】イオン交換基当量が1000g/mol以
下かつメタノール溶解性が15質量%未満である請求項
8記載の燃料電池用イオン伝導性高分子膜。
9. The ion conductive polymer membrane for a fuel cell according to claim 8, which has an ion exchange group equivalent of 1000 g / mol or less and a methanol solubility of less than 15% by mass.
【請求項10】請求項8または9記載の燃料電池用イオ
ン伝導性高分子膜を用いて得られる燃料電池。
10. A fuel cell obtained by using the ion conductive polymer membrane for a fuel cell according to claim 8.
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