JP2005146145A - Polymer composition and composite film - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プロトン伝導性を有するスルホン化ポリアリーレンを主成分とする重合体組成物、ならびに該重合体組成物からなり、プロトン伝導性、強度、靱性および金属との密着性に優れた複合膜に関する。 The present invention relates to a polymer composition comprising a sulfonated polyarylene having proton conductivity as a main component, and a composite film comprising the polymer composition and excellent in proton conductivity, strength, toughness and adhesion to metal. About.
電解質は、通常、(水)溶液で用いられることが多い。しかし、近年、これを固体系に置き替えていく傾向が高まってきている。その第1の理由としては、例えば、上記の電気・電子材料に応用する場合のプロセッシングの容易さであり、第2の理由としては、軽薄短小・高電力化への移行である。 The electrolyte is usually used in a (water) solution. However, in recent years, there is an increasing tendency to replace this with a solid system. The first reason is, for example, the ease of processing when applied to the above-mentioned electric / electronic materials, and the second reason is the shift to light, thin, small and high power.
従来、プロトン伝導性材料としては、無機物からなるもの、有機物からなるものの両方が知られている。無機物の例としては、例えば水和化合物であるリン酸ウラニルが挙げられるが、これら無機化合物は界面での接触が充分でなく、伝導層を基板あるいは電極上に形成するには問題が多い。 Conventionally, both proton-conducting materials made of inorganic substances and organic substances are known. Examples of inorganic substances include, for example, uranyl phosphate, which is a hydrated compound, but these inorganic compounds do not have sufficient contact at the interface, and there are many problems in forming a conductive layer on a substrate or electrode.
一方、有機化合物の例としては、いわゆる陽イオン交換樹脂に属するポリマー、例えばポリスチレンスルホン酸などのビニル系ポリマーのスルホン化物、ナフィオン(登録商標、デュポン社製)を代表とするパーフルオロアルキルスルホン酸ポリマー、パーフルオロアルキルカルボン酸ポリマー、およびポリベンズイミダゾール、ポリエーテルエーテルケトンなどの耐熱性高分子にスルホン酸基またはリン酸基を導入したポリマー〔Polymer Preprints, Japan, Vol.42, No.7, p.2490〜2492 (1993)、Polymer Preprints, Japan, Vol.43, No.3, p.735〜736 (1994)、Polymer Preprints, Japan, Vol.42, No.3, p.730 (1993)〕などの有機系ポリマーが挙げられる。 On the other hand, examples of organic compounds include polymers belonging to so-called cation exchange resins, for example, sulfonated vinyl polymers such as polystyrene sulfonic acid, and perfluoroalkyl sulfonic acid polymers represented by Nafion (registered trademark, manufactured by DuPont). , Perfluoroalkylcarboxylic acid polymers, and polymers in which sulfonic acid groups or phosphoric acid groups are introduced into heat-resistant polymers such as polybenzimidazole and polyetheretherketone [Polymer Preprints, Japan, Vol.42, No.7, p. (2490-2492 (1993), Polymer Preprints, Japan, Vol.43, No.3, p.735-736 (1994), Polymer Preprints, Japan, Vol.42, No.3, p.730 (1993)) And organic polymers such as
これら有機系ポリマーは、通常、フィルム状で用いられるが、溶媒に可溶性であること、または熱可塑性であることを利用し、電極上に伝導膜を接合加工できるという利点がある。しかしながら、これら有機系ポリマーの多くは、プロトン伝導性がまだ充分でないことに加え、耐久性や高温(100℃以上)でのプロトン伝導性が低下してしまうことや、湿度条件下の依存性が大きいこと、あるいは電極との密着性が充分満足のいくものとはいえなかったり、含水ポリマー構造に起因する稼働中の過度の膨潤による強度の低下や形状の崩壊に至るという問題がある。したがって、これらの有機ポリマーは、上記の電気・電子材料などに応用するには種々問題がある。 These organic polymers are usually used in the form of a film, but have an advantage that a conductive film can be bonded on an electrode by utilizing the solubility in a solvent or thermoplasticity. However, in many of these organic polymers, proton conductivity is not yet sufficient, durability, proton conductivity at high temperature (100 ° C. or higher) is reduced, and dependency on humidity conditions is high. There is a problem that it is large or the adhesion to the electrode is not sufficiently satisfactory, or the strength is reduced due to excessive swelling during operation due to the water-containing polymer structure and the shape is collapsed. Therefore, these organic polymers have various problems when applied to the above-mentioned electric / electronic materials.
米国特許第5,403,675号公報(特許文献1)には、スルホン化された剛直ポリフェニレン(すなわち、ポリアリーレン構造を主成分とするスルホン化物)からなる固体重合体が提案されている。この重合体は、芳香族化合物を重合して得られるフェニレン連鎖からなるポリマー(同明細書カラム9記載の構造)を主成分とし、これをスルホン化剤と反応させてスルホン酸基を導入している。しかしながら、スルホン酸基の導入量の増加によって、プロトン伝導度は向上するものの、得られるスルホン化ポリマーの機械的性質を著しく損なう結果となる。そのため、優れた機械的性質を維持し、かつプロトン伝導性を発現する適正なスルホン化濃度を調整する必要があるが、このポリマーでは、スルホン化反応が進行しやすく、適正なスルホン酸基の導入量を制御するのは非常に困難である。
本発明は、上記従来の技術的課題を背景になされたもので、プロトン伝導性、強度、靱性および密着性に優れた膜を得ることができる重合体組成物および該重合体組成物からなる複合膜を提供することにある。 The present invention has been made against the background of the above-mentioned conventional technical problems. A polymer composition capable of obtaining a film excellent in proton conductivity, strength, toughness, and adhesion, and a composite comprising the polymer composition It is to provide a membrane.
本発明の重合体組成物は、
下記一般式(1)で表される繰り返し単位および下記一般式(2)で表される繰り返し単位からなるスルホン酸基を有するスルホン化ポリアリーレン系重合体と、
屈曲鋳性に富んだ構造を有し、かつ、スルホン酸基を有する重合体とを含むことを特徴とする。
The polymer composition of the present invention comprises:
A sulfonated polyarylene polymer having a sulfonic acid group composed of a repeating unit represented by the following general formula (1) and a repeating unit represented by the following general formula (2);
And a polymer having a structure rich in bending castability and having a sulfonic acid group.
(式中、Aは2価の電子吸引性基を示し、Bは2価の電子供与基または直接結合を示し、Arは−SO3Hで表される置換基を有する芳香族基を示し、mは0〜10の整数を示し
、nは0〜10の整数を示し、kは1〜4の整数を示す。)
(In the formula, A represents a divalent electron-withdrawing group, B represents a divalent electron-donating group or a direct bond, Ar represents an aromatic group having a substituent represented by —SO 3 H, m represents an integer of 0 to 10, n represents an integer of 0 to 10, and k represents an integer of 1 to 4.)
(式中、R1〜R8は互いに同一でも異なっていてもよく、水素原子、フッ素原子、アルキル基、フッ素置換アルキル基、アリル基、アリール基およびシアノ基からなる群より選ばれる少なくとも1種の原子または基を示し、Wは2価の電子吸引性基または単結合を示し、Tは単結合または2価の有機基を示し、pはTが−O−なら2以上の正の整数、−O−以外なら1以上の正の整数を示す。)
上記スルホン化ポリアリーレン系重合体の含有量は、組成物全体に対して30〜95重量%であることが好ましい。
(Wherein R 1 to R 8 may be the same as or different from each other, and are at least one selected from the group consisting of a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group, a fluorine-substituted alkyl group, an allyl group, an aryl group, and a cyano group) W represents a divalent electron-withdrawing group or a single bond, T represents a single bond or a divalent organic group, p represents a positive integer of 2 or more when T is —O—, If it is other than -O-, it represents a positive integer of 1 or more.)
The content of the sulfonated polyarylene polymer is preferably 30 to 95% by weight with respect to the entire composition.
本発明の重合体組成物より得られる複合膜(プロトン伝導膜)は、スルホン化ポリアリーレンと屈曲鋳性に富んだ構造を有する重合体とが、液状均質化を経て複合化されているので、プロトン伝導性を損なうことなく、スルホン化ポリアリーレンのみからなる膜に比べて、強度的性質、靱性、基材等への密着性および耐熱水性に優れる。 Since the composite membrane (proton conductive membrane) obtained from the polymer composition of the present invention is a composite of a sulfonated polyarylene and a polymer having a structure rich in bending castability, through liquid homogenization, Without impairing proton conductivity, it is excellent in strength properties, toughness, adhesion to a substrate, etc. and hot water resistance as compared with a membrane composed only of sulfonated polyarylene.
したがって、本発明の複合膜は、広い温度範囲にわたって高いプロントン伝導性を有し、基板または電極に対する密着性、強度および耐熱水性において優れていることから、一次電池用電解質、二次電池用電解質、燃料電池用高分子固体電解質、表示素子、各種セン
サー、信号伝達媒体、固体コンデンサー、イオン交換膜などの伝導膜として利用可能である。
Therefore, the composite membrane of the present invention has high pronton conductivity over a wide temperature range, and is excellent in adhesion to a substrate or an electrode, strength and hot water resistance. Therefore, an electrolyte for a primary battery, an electrolyte for a secondary battery, It can be used as a conductive membrane such as a solid polymer electrolyte for fuel cells, a display element, various sensors, a signal transmission medium, a solid capacitor, and an ion exchange membrane.
本発明の重合体組成物は、スルホン酸基を有するスルホン化ポリアリーレン系重合体(以下、「第1の重合体」ともいう。)と、屈曲鋳性に富んだ構造を有し、かつ、スルホン酸基を有する重合体(以下、「第2の重合体」ともいう。)とを含んでなる。 The polymer composition of the present invention has a sulfonated polyarylene-based polymer having a sulfonic acid group (hereinafter also referred to as “first polymer”), a structure rich in bending castability, and And a polymer having a sulfonic acid group (hereinafter, also referred to as “second polymer”).
<第1の重合体>
本発明で用いられるスルホン酸基を有するスルホン化ポリアリーレン系重合体は、下記一般式(1)で表される繰り返し単位と、下記一般式(2)で表される繰り返し単位とを含んでおり、下記一般式(3)で表される重合体である。
<First polymer>
The sulfonated polyarylene polymer having a sulfonic acid group used in the present invention includes a repeating unit represented by the following general formula (1) and a repeating unit represented by the following general formula (2). The polymer represented by the following general formula (3).
式(1)中、Aは2価の電子吸引性基を示し、具体的には−CO−、−SO2−、
−SO−、−CONH−、−COO−、−(CF2)l−(ここで、lは1〜10の整数である)、−C(CF3)2−などが挙げられる。
In the formula (1), A represents a divalent electron-withdrawing group, specifically, —CO—, —SO 2 —,
—SO—, —CONH—, —COO—, — (CF 2 ) 1 — (wherein l is an integer of 1 to 10), —C (CF 3 ) 2 — and the like can be mentioned.
Bは2価の電子供与基または直接結合を示し、電子供与基の具体例としては、
−(CH2)−、−C(CH3)2−、−O−、−S−、−CH=CH−、−C≡C―およ
び
B represents a divalent electron-donating group or a direct bond, and specific examples of the electron-donating group include
— (CH 2 ) —, —C (CH 3 ) 2 —, —O—, —S—, —CH═CH—, —C≡C— and
などが挙げられる。なお、電子吸引性基とは、ハメット(Hammett)置換基常数がフェニ
ル基のm位の場合、0.06以上、p位の場合、0.01以上の値となる基をいう。
Etc. The electron-withdrawing group means a group having a Hammett substituent constant of 0.06 or more when the phenyl group is in the m-position and 0.01 or more when the p-position is p-position.
Arは−SO3Hで表される置換基を有する芳香族基を示し、芳香族基として具体的に
はフェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナンチル基などが挙げられる。これらの基のうち、フェニル基、ナフチル基が好ましい。
Ar represents an aromatic group having a substituent represented by —SO 3 H, and specific examples of the aromatic group include a phenyl group, a naphthyl group, an anthracenyl group, and a phenanthyl group. Of these groups, a phenyl group and a naphthyl group are preferable.
mは0〜10、好ましくは0〜2の整数、nは0〜10、好ましくは0〜2の整数を示し、kは1〜4の整数を示す。 m represents an integer of 0 to 10, preferably 0 to 2, n represents an integer of 0 to 10, preferably 0 to 2, and k represents an integer of 1 to 4.
式(2)中、R1〜R8は互いに同一でも異なっていてもよく、水素原子、フッ素原子、アルキル基、フッ素置換アルキル基、アリル基、アリール基およびシアノ基からなる群より選ばれる少なくとも1種の原子または基を示す。 In formula (2), R 1 to R 8 may be the same or different from each other, and at least selected from the group consisting of a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group, a fluorine-substituted alkyl group, an allyl group, an aryl group, and a cyano group. One atom or group is shown.
アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、アミル基、ヘキシル基などが挙げられ、メチル基、エチル基などが好ましい。 Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, an amyl group, and a hexyl group, and a methyl group and an ethyl group are preferable.
フッ素置換アルキル基としては、トリフルオロメチル基、パーフルオロエチル基、パーフルオロプロピル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロペンチル基、パーフルオロヘキシル基などが挙げられ、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基などが好ましい。 Examples of the fluorine-substituted alkyl group include trifluoromethyl group, perfluoroethyl group, perfluoropropyl group, perfluorobutyl group, perfluoropentyl group, perfluorohexyl group, trifluoromethyl group, pentafluoroethyl group, and the like. Etc. are preferable.
アリル基としては、プロペニル基などが挙げられ、アリール基としては、フェニル基、ペンタフルオロフェニル基などが挙げられる。 Examples of the allyl group include a propenyl group, and examples of the aryl group include a phenyl group and a pentafluorophenyl group.
Wは単結合または2価の電子吸引性基を示し、Tは単結合または2価の有機基を示す。式(2)において、Tが−O−の場合、pは2以上の正の整数、−O−以外の場合、pは1以上の正の整数であり、上限は通常100、好ましくは10〜80である。 W represents a single bond or a divalent electron-withdrawing group, and T represents a single bond or a divalent organic group. In Formula (2), when T is —O—, p is a positive integer of 2 or more, and when other than —O—, p is a positive integer of 1 or more, and the upper limit is usually 100, preferably 10 80.
式(3)中、W、T、A,B、Ar、m、n、k、pおよびR1〜R8は、それぞれ上記一般式(1)および(2)中のW、T、A,B、Ar、m、n、k、pおよびR1〜R8と同義である。 In the formula (3), W, T, A, B, Ar, m, n, k, p and R 1 to R 8 are respectively W, T, A, and R in the general formulas (1) and (2). B, and Ar, m, n, k, and p and R 1 to R 8 synonymous.
本発明で用いられるスルホン化ポリアリーレン系重合体は、式(1)で表される繰り返し単位を0.5〜100モル%、好ましくは10〜99.999モル%の割合で、式(2
)で表される繰り返し単位を99.5〜0モル%、好ましくは90〜0.001モル%の割合で含有している。
The sulfonated polyarylene polymer used in the present invention contains 0.5 to 100 mol%, preferably 10 to 99.999 mol% of the repeating unit represented by the formula (1) in the formula (2).
In the ratio of 99.5 to 0 mol%, preferably 90 to 0.001 mol%.
上記スルホン化ポリアリーレン系重合体は、上記一般式(1)で表される構造単位となりうるスルホン酸エステル基を有するモノマーと、上記一般式(2)で表される構造単位となりうるオリゴマーとを共重合させ、スルホン酸エステル基を有するポリアリーレンを製造し、このスルホン酸エステル基を有するポリアリーレンを加水分解して、スルホン酸エステル基をスルホン酸基に変換することにより合成することができる。 The sulfonated polyarylene polymer includes a monomer having a sulfonate group that can be a structural unit represented by the general formula (1) and an oligomer that can be a structural unit represented by the general formula (2). It can be synthesized by copolymerizing to produce a polyarylene having a sulfonic acid ester group, hydrolyzing the polyarylene having the sulfonic acid ester group, and converting the sulfonic acid ester group to a sulfonic acid group.
また、上記スルホン化ポリアリーレン系重合体は、上記一般式(1)においてスルホン酸基およびスルホン酸エステル基を有しない構造単位と、上記一般式(2)の構造単位からなるポリアリーレンを予め合成し、この重合体をスルホン化することにより合成することもできる。 In addition, the sulfonated polyarylene-based polymer previously synthesizes a polyarylene comprising the structural unit having no sulfonic acid group and sulfonic acid ester group in the general formula (1) and the structural unit of the general formula (2). The polymer can also be synthesized by sulfonation.
上記一般式(1)の構造単位となりうるモノマーとしては、例えば、下記一般式(4)で表されるモノマー(以下、モノマー(4)ともいう。)が挙げられる。 Examples of the monomer that can be the structural unit of the general formula (1) include a monomer represented by the following general formula (4) (hereinafter also referred to as a monomer (4)).
式(4)中、Xはフッ素を除くハロゲン原子(塩素、臭素、ヨウ素)、−OSO2Z(
ここで、Zはアルキル基、フッ素置換アルキル基またはアリール基を示す。)から選ばれる原子または基を示し、A、B、Ar、m、nおよびkは、それぞれ上記一般式(1)中のA、B、Ar、m、nおよびkと同義である。
In the formula (4), X is a halogen atom excluding fluorine (chlorine, bromine, iodine), -OSO 2 Z (
Here, Z represents an alkyl group, a fluorine-substituted alkyl group or an aryl group. ), A, B, Ar, m, n and k have the same meanings as A, B, Ar, m, n and k in the general formula (1), respectively.
Raは炭素原子数1〜20、好ましくは4〜20の炭化水素基を示し、具体的には、メ
チル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、tert-ブチル基、iso-ブチル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、ネオペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、シクロペンチルメチル基、シクロヘキシルメチル基、アダマンチル基、アダマンタンメチル基、2−エチルヘキシル基、ビシクロ[2.2.1]へプチル基、ビシクロ[2.2.1]へプチルメチル基、テトラヒドロフルフリル基、2−メチルブチル基、3,3−ジメチル−2,4−ジオキソランメチル基、シクロヘキシルメチル基、アダマンチルメチル基、ビシクロ[2.2.1]ヘプチルメチル基などの直鎖状炭化水素基、分岐状炭化水素基、脂環式炭化水素基、5員の複素環を有する炭化水素基などが挙げられる。これらの中では、n−ブチル基、ネオペンチル基、テトラヒドロフルフリル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘキシルメチル基、アダマンチルメチル基、ビシクロ[2.2.1]ヘプチルメチル基が好ましく、特にネオペンチル基が好ましい。
R a represents a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, preferably 4 to 20 carbon atoms, specifically, methyl group, ethyl group, n-propyl group, iso-propyl group, tert-butyl group, iso- Butyl, n-butyl, sec-butyl, neopentyl, cyclopentyl, hexyl, cyclohexyl, cyclopentylmethyl, cyclohexylmethyl, adamantyl, adamantanemethyl, 2-ethylhexyl, bicyclo [2.2 .1] heptyl group, bicyclo [2.2.1] heptylmethyl group, tetrahydrofurfuryl group, 2-methylbutyl group, 3,3-dimethyl-2,4-dioxolanemethyl group, cyclohexylmethyl group, adamantylmethyl group Linear hydrocarbon groups such as bicyclo [2.2.1] heptylmethyl group, branched hydrocarbon groups, alicyclic hydrocarbons Group, such as a hydrocarbon group having 5-membered heterocycles. Among these, n-butyl group, neopentyl group, tetrahydrofurfuryl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cyclohexylmethyl group, adamantylmethyl group, and bicyclo [2.2.1] heptylmethyl group are preferable, and neopentyl group is particularly preferable. preferable.
Arは−SO3Rbで表される置換基を有する芳香族基を示し、芳香族基として具体的にはフェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナンチル基などが挙げられる。これらの基のうち、フェニル基、ナフチル基が好ましい。 Ar represents an aromatic group having a substituent represented by —SO 3 R b , and specific examples of the aromatic group include a phenyl group, a naphthyl group, an anthracenyl group, and a phenanthyl group. Of these groups, a phenyl group and a naphthyl group are preferable.
置換基−SO3Rbは、芳香族基に1個または2個以上置換しており、置換基−SO3Rbが2個以上置換している場合には、これらの置換基は互いに同一でも異なっていてもよい
。
The substituent —SO 3 R b is substituted with one or more aromatic groups, and when two or more substituents —SO 3 R b are substituted, these substituents are the same as each other. But it can be different.
ここで、Rbは炭素原子数1〜20、好ましくは4〜20の炭化水素基を示し、具体的
には上記炭素原子数1〜20の炭化水素基などが挙げられる。これらの中では、n−ブチル基、ネオペンチル基、テトラヒドロフルフリル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘキシルメチル基、アダマンチルメチル基、ビシクロ[2.2.1]ヘプチルメチル基が好ましく、特にネオペンチル基が好ましい。
Here, R b represents a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, preferably 4 to 20 carbon atoms, and specific examples thereof include the hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms. Among these, n-butyl group, neopentyl group, tetrahydrofurfuryl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cyclohexylmethyl group, adamantylmethyl group, and bicyclo [2.2.1] heptylmethyl group are preferable, and neopentyl group is particularly preferable. preferable.
mは0〜10、好ましくは0〜2の整数、nは0〜10、好ましくは0〜2の整数を示し、kは1〜4の整数を示す。 m represents an integer of 0 to 10, preferably 0 to 2, n represents an integer of 0 to 10, preferably 0 to 2, and k represents an integer of 1 to 4.
式(4)で表されるスルホン酸エステルの具体例としては、以下の様な化合物が挙げられる。 Specific examples of the sulfonic acid ester represented by the formula (4) include the following compounds.
また、上記化合物において塩素原子が臭素原子に置き換わった化合物、上記化合物において−CO−が−SO2−に置き換わった化合物、上記化合物において塩素原子が臭素原
子に置き換わり、かつ−CO−が−SO2−に置き換わった化合物なども挙げられる。
In the above compound, a compound in which a chlorine atom is replaced with a bromine atom, a compound in which —CO— is replaced with —SO 2 — in the above compound, a chlorine atom in the above compound is replaced with a bromine atom, and —CO— is —SO 2. Examples include compounds in which-is substituted.
一般式(4)中のRb基は1級のアルコール由来で、β炭素が3級または4級炭素であ
ることが、重合工程中の安定性に優れ、脱エステル化によるスルホン酸の生成に起因する重合阻害や架橋を引き起こさない点で好ましく、さらには、これらのエステル基は1級アルコール由来でβ位が4級炭素であることが好ましい。
The R b group in the general formula (4) is derived from a primary alcohol, and the β carbon is a tertiary or quaternary carbon, which is excellent in stability during the polymerization process, and can generate sulfonic acid by deesterification. It is preferable in that it does not cause polymerization inhibition and cross-linking, and it is preferable that these ester groups are derived from primary alcohols and the β-position is a quaternary carbon.
また、上記一般式(4)において、スルホン酸基およびスルホン酸エステル基を有しない化合物の具体例としては、下記の様な化合物が挙げられる。 In the above general formula (4), specific examples of the compound having no sulfonic acid group or sulfonic acid ester group include the following compounds.
上記化合物において塩素原子が臭素原子に置き換わった化合物、上記化合物において
−CO−が−SO2−に置き換わった化合物、上記化合物において塩素原子が臭素原子に
置き換わり、かつ、−CO−が−SO2−に置き換わった化合物なども挙げられる。
A compound in which the chlorine atom is replaced with a bromine atom in the above compound, a compound in which —CO— is replaced with —SO 2 — in the above compound, a chlorine atom in the above compound is replaced with a bromine atom, and —CO— is —SO 2 —. And compounds that have been replaced with.
上記一般式(2)の構造単位となりうるオリゴマーとしては、例えば下記一般式(5)で表されるオリゴマー(以下、オリゴマー(5)ともいう。)が挙げられる。 Examples of the oligomer that can be the structural unit of the general formula (2) include an oligomer represented by the following general formula (5) (hereinafter also referred to as oligomer (5)).
式(5)中、R'およびR''は互いに同一でも異なっていてもよく、フッ素原子を除く
ハロゲン原子または−OSO2Z(ここで、Zはアルキル基、フッ素置換アルキル基また
はアリール基を示す。)で表される基を示す。Zが示すアルキル基としてはメチル基、エチル基などが挙げられ、フッ素置換アルキル基としてはトリフルオロメチル基などが挙げられ、アリール基としてはフェニル基、p−トリル基などが挙げられる。
In the formula (5), R ′ and R ″ may be the same as or different from each other, and a halogen atom or —OSO 2 Z excluding a fluorine atom (where Z is an alkyl group, a fluorine-substituted alkyl group or an aryl group) The group represented by this is shown. Examples of the alkyl group represented by Z include a methyl group and an ethyl group, examples of the fluorine-substituted alkyl group include a trifluoromethyl group, and examples of the aryl group include a phenyl group and a p-tolyl group.
R1〜R8は互いに同一でも異なっていてもよく、水素原子、フッ素原子、アルキル基、フッ素置換アルキル基、アリル基、アリール基およびシアノ基からなる群より選ばれる少なくとも1種の原子または基を示す。 R 1 to R 8 may be the same or different from each other, and are at least one atom or group selected from the group consisting of a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group, a fluorine-substituted alkyl group, an allyl group, an aryl group, and a cyano group. Indicates.
アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、アミル基、ヘキシル基などが挙げられ、メチル基、エチル基などが好ましい。
フッ素置換アルキル基としては、トリフルオロメチル基、パーフルオロエチル基、パーフルオロプロピル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロペンチル基、パーフルオロヘキシル基などが挙げられ、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基などが好ましい。
Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, an amyl group, and a hexyl group, and a methyl group and an ethyl group are preferable.
Examples of the fluorine-substituted alkyl group include trifluoromethyl group, perfluoroethyl group, perfluoropropyl group, perfluorobutyl group, perfluoropentyl group, perfluorohexyl group, trifluoromethyl group, pentafluoroethyl group, and the like. Etc. are preferable.
アリル基としては、プロペニル基などが挙げられ、アリール基としては、フェニル基、ペンタフルオロフェニル基などが挙げられる。 Examples of the allyl group include a propenyl group, and examples of the aryl group include a phenyl group and a pentafluorophenyl group.
Wは単結合または2価の電子吸引性基を示し、電子吸引基としては、上述したものと同様のものが挙げられる。 W represents a single bond or a divalent electron-withdrawing group, and examples of the electron-withdrawing group include those described above.
Tは単結合または2価の有機基であって、電子吸引性基であっても電子供与基であってもよい。電子吸引性基および電子供与性基としては、上述したものと同様のものが挙げられる。 T is a single bond or a divalent organic group, and may be an electron-withdrawing group or an electron-donating group. Examples of the electron-withdrawing group and the electron-donating group include the same groups as described above.
Tが−O−の場合、pは2以上の正の整数、Tが−O−以外の場合、pは1以上の正の整数であり、pの上限は、通常100、好ましくは10〜80である。 When T is -O-, p is a positive integer of 2 or more, and when T is other than -O-, p is a positive integer of 1 or more, and the upper limit of p is usually 100, preferably 10-80. It is.
上記一般式(5)で表される化合物としては、2,2−ビス[4−{4−(4−クロロ
ベンゾイル)フェノキシ}フェニル]−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、
ビス[4−{4−(4−クロロベンゾイル)フェノキシ}フェニル]スルホン、および下記式で表される化合物などが挙げられる。
Examples of the compound represented by the general formula (5) include 2,2-bis [4- {4- (4-chlorobenzoyl) phenoxy} phenyl] -1,1,1,3,3,3-hexafluoro. propane,
Examples thereof include bis [4- {4- (4-chlorobenzoyl) phenoxy} phenyl] sulfone, and a compound represented by the following formula.
上記一般式(5)で表される化合物は、例えば、以下に示す方法で合成することができる。 The compound represented by the general formula (5) can be synthesized, for example, by the method shown below.
まず電子吸引性基で連結されたビスフェノールを、対応するビスフェノールのアルカリ金属塩とするために、N−メチル−2−ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、スルホラン、ジフェニルスルホン、ジメチルスルホキサイドなどの誘電率の高い極性溶媒中でリチウム、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属、水素化アルカリ金属、水酸化アルカリ金属、アルカリ金属炭酸塩などを加える。 First, in order to convert the bisphenol linked with an electron-withdrawing group into the corresponding alkali metal salt of bisphenol, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, sulfolane, diphenylsulfone, dimethylsulfoxide, etc. In a polar solvent having a high dielectric constant, an alkali metal such as lithium, sodium or potassium, an alkali metal hydride, an alkali metal hydroxide, an alkali metal carbonate or the like is added.
アルカリ金属はフェノールの水酸基に対して過剰気味で反応させ、通常、1.1〜2倍当量、好ましくは1.2〜1.5倍当量で用いる。この際、ベンゼン、トルエン、キシレン、ヘキサン、シクロヘキサン、オクタン、クロロベンゼン、ジオキサン、テトラヒドロフラン、アニソール、フェネトールなどの水と共沸する溶媒を共存させて、電子吸引性基で活性化されたフッ素、塩素等のハロゲン原子で置換された芳香族ジハライド化合物、例えば、4,4'−ジフルオロベンゾフェノン、4,4'−ジクロロベンゾフェノン、4,4'−クロロフルオロベンゾフェノン、ビス(4−クロロフェニル)スルホン、ビス(4−フルオロフェニル)スルホン、4−フルオロフェニル−4'−クロロフェニルスルホン、ビス
(3−ニトロ−4−クロロフェニル)スルホン、2,6−ジクロロベンゾニトリル、2,6−ジフルオロベンゾニトリル、ヘキサフルオロベンゼン、デカフルオロビフェニル、2,
5−ジフルオロベンゾフェノン、1,3−ビス(4−クロロベンゾイル)ベンゼンなどを
反応させる。反応性から言えば、フッ素化合物が好ましいが、次の芳香族カップリング反応を考慮した場合、末端が塩素原子となるように芳香族求核置換反応を組み立てる必要がある。
The alkali metal is reacted in excess with respect to the hydroxyl group of phenol, and is usually used in an amount of 1.1 to 2 times equivalent, preferably 1.2 to 1.5 times equivalent. In this case, fluorine, chlorine, etc. activated with an electron-withdrawing group in the presence of azeotropic solvent such as benzene, toluene, xylene, hexane, cyclohexane, octane, chlorobenzene, dioxane, tetrahydrofuran, anisole, phenetole, etc. Aromatic halogen-substituted aromatic dihalide compounds such as 4,4′-difluorobenzophenone, 4,4′-dichlorobenzophenone, 4,4′-chlorofluorobenzophenone, bis (4-chlorophenyl) sulfone, bis (4 -Fluorophenyl) sulfone, 4-fluorophenyl-4'-chlorophenylsulfone, bis (3-nitro-4-chlorophenyl) sulfone, 2,6-dichlorobenzonitrile, 2,6-difluorobenzonitrile, hexafluorobenzene, deca Fluorobiphenyl, ,
5-difluorobenzophenone, 1,3-bis (4-chlorobenzoyl) benzene and the like are reacted. In terms of reactivity, a fluorine compound is preferable, but in consideration of the following aromatic coupling reaction, it is necessary to assemble an aromatic nucleophilic substitution reaction so that the terminal is a chlorine atom.
活性芳香族ジハライドはビスフェノールに対し、2〜4倍モル、好ましくは2.2〜2.8倍モルの使用である。芳香族求核置換反応の前に予め、ビスフェノールのアルカリ金属塩としていてもよい。反応温度は60℃〜300℃で、好ましくは80℃〜250℃の範囲である。反応時間は15分〜100時間、好ましくは1時間〜24時間の範囲である。最も好ましい方法としては、下記式で示される活性芳香族ジハライドとして反応性の異なるハロゲン原子を一個ずつ有するクロロフルオロ体を用いることであり、フッ素原子が優先してフェノキシドと求核置換反応が起きるので、目的の活性化された末端クロロ体を得るのに好都合である。 The active aromatic dihalide is used in an amount of 2 to 4 times mol, preferably 2.2 to 2.8 times mol, of bisphenol. Prior to the aromatic nucleophilic substitution reaction, an alkali metal salt of bisphenol may be used. The reaction temperature is 60 ° C to 300 ° C, preferably 80 ° C to 250 ° C. The reaction time ranges from 15 minutes to 100 hours, preferably from 1 hour to 24 hours. The most preferable method is to use a chlorofluoro compound having one halogen atom having a different reactivity as the active aromatic dihalide represented by the following formula, and a nucleophilic substitution reaction with phenoxide occurs preferentially by the fluorine atom. It is convenient to obtain the desired activated terminal chloro form.
式中、Wは一般式(5)に関して定義した通りである。 In the formula, W is as defined for the general formula (5).
また、特開平2−159号公報に記載のように求核置換反応と親電子置換反応とを組み合わせて、目的の電子吸引性基および電子供与性基からなる屈曲性化合物を合成してもよい。 Further, as described in JP-A-2-159, a flexible compound comprising a target electron-withdrawing group and electron-donating group may be synthesized by combining a nucleophilic substitution reaction and an electrophilic substitution reaction. .
具体的には、電子吸引性基で活性化された芳香族ビスハライド、例えばビス(4−クロ
ロフェニル)スルホンをフェノールで求核置換反応させてビスフェノキシ化合物とし、次いで、このビスフェノキシ化合物と4−クロロ安息香酸クロライドとのフリーデルクラフト反応から目的の化合物を得ることができる。
Specifically, an aromatic bishalide activated with an electron-withdrawing group, for example, bis (4-chlorophenyl) sulfone is subjected to a nucleophilic substitution reaction with phenol to form a bisphenoxy compound, and then this bisphenoxy compound and 4-chloro The desired compound can be obtained from Friedel-Craft reaction with benzoic acid chloride.
ここで用いる電子吸引性基で活性化された芳香族ビスハライドとしては、上記で例示した化合物が挙げられる。フェノール化合物は置換されていてもよいが、耐熱性や屈曲性の観点から無置換化合物が好ましい。なお、フェノールの置換反応にはアルカリ金属塩とすることが好ましく、使用可能なアルカリ金属化合物としては、上記で例示した化合物が挙げられる。使用量はフェノール1モルに対し、1.2〜2倍モルである。反応に際し、上述した極性溶媒や水との共沸溶媒を用いることができる。 Examples of the aromatic bishalide activated with the electron-withdrawing group used here include the compounds exemplified above. The phenol compound may be substituted, but an unsubstituted compound is preferable from the viewpoint of heat resistance and flexibility. In addition, it is preferable to set it as an alkali metal salt for the substitution reaction of a phenol, and the compound illustrated above is mentioned as an alkali metal compound which can be used. The amount used is 1.2 to 2 moles per mole of phenol. In the reaction, the polar solvent described above or an azeotropic solvent with water can be used.
クロロ安息香酸クロライドは、ビスフェノキシ化合物に対し2〜4倍モル、好ましくは2.2〜3倍モルで使用される。また、ビスフェノキシ化合物と、アシル化剤であるクロロ安息香酸クロライドとのフリーデルクラフト反応は、塩化アルミニウム、三フッ化ホウ素、塩化亜鉛などのフリーデルクラフト活性化剤の存在下で行うことが好ましい。フリーデルクラフト活性化剤は、アシル化剤のクロロ安息香酸などの活性ハライド化合物1モルに対し、1.1〜2倍当量使用する。反応時間は15分〜10時間の範囲で、反応温度は−20℃から80℃の範囲である。使用溶媒は、フリーデルクラフト反応に不活性な、クロロベンゼンやニトロベンゼンなどを用いることができる。 Chlorobenzoic acid chloride is used in an amount of 2 to 4 times mol, preferably 2.2 to 3 times mol of the bisphenoxy compound. Further, the Friedel-Crafts reaction between the bisphenoxy compound and the acylating agent chlorobenzoic acid chloride is preferably performed in the presence of a Friedel-Craft activator such as aluminum chloride, boron trifluoride, or zinc chloride. . The Friedel-Craft activator is used in an amount of 1.1 to 2 times equivalent to 1 mol of an active halide compound such as chlorobenzoic acid as an acylating agent. The reaction time ranges from 15 minutes to 10 hours, and the reaction temperature ranges from -20 ° C to 80 ° C. As the solvent used, chlorobenzene, nitrobenzene and the like which are inert to Friedel-Craft reaction can be used.
また、一般式(5)において、pが2以上である化合物は、例えば、一般式(5)において電子供与性基Tであるエーテル性酸素の供給源となるビスフェノールと、電子吸引性基Wである、>C=O、−SO2−および>C(CF3)2から選ばれる少なくとも1種の
基とを組み合わせた化合物、具体的には2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ケト
ン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルホンなどのビスフェノールのアルカリ
金属塩と、過剰の4,4−ジクロロベンゾフェノン、ビス(4−クロロフェニル)スルホンなどの活性芳香族ハロゲン化合物との置換反応を、N−メチル−2−ピロリドン、N,N
−ジメチルアセトアミド、スルホランなどの極性溶媒の存在下で前記単量体の合成手法に順次重合して得られる。
Further, in the general formula (5), the compound in which p is 2 or more includes, for example, a bisphenol serving as a source of etheric oxygen that is the electron donating group T in the general formula (5) and an electron withdrawing group W. A compound in combination with at least one group selected from> C═O, —SO 2 — and> C (CF 3 ) 2 , specifically 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) -1 1,1,3,3,3-hexafluoropropane, alkali metal salts of bisphenols such as 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) ketone, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) sulfone, and excess Substitution reaction with an active aromatic halogen compound such as 4,4-dichlorobenzophenone or bis (4-chlorophenyl) sulfone is carried out with N-methyl-2-pyrrolidone, N, N
-Obtained by sequentially polymerizing the monomer in the presence of a polar solvent such as dimethylacetamide or sulfolane.
このような化合物としては、下記式で表される化合物などを挙げることができる。 Examples of such a compound include a compound represented by the following formula.
上記において、pは正の整数であり、上限は通常100、好ましくは10〜80である
。
In the above, p is a positive integer, and the upper limit is usually 100, preferably 10-80.
上記スルホン酸エステル基を有するポリアリーレンは、モノマー(4)とオリゴマー
(5)とを触媒の存在下に反応させることにより合成されるが、この際使用される触媒は、遷移金属化合物を含む触媒系であり、この触媒系としては、(1)遷移金属塩および配位子となる化合物(以下、「配位子成分」という。)、または配位子が配位された遷移金属錯体(銅塩を含む)、および(2)還元剤を必須成分とし、さらに、重合速度を上げるために、「塩」を添加してもよい。
The polyarylene having a sulfonate group is synthesized by reacting the monomer (4) and the oligomer (5) in the presence of a catalyst. The catalyst used at this time is a catalyst containing a transition metal compound. This catalyst system includes (1) a transition metal salt and a compound that becomes a ligand (hereinafter referred to as “ligand component”), or a transition metal complex in which a ligand is coordinated (copper). Salt is included), and (2) a reducing agent is an essential component, and a “salt” may be added to increase the polymerization rate.
ここで、遷移金属塩としては、塩化ニッケル、臭化ニッケル、ヨウ化ニッケル、ニッケルアセチルアセトナートなどのニッケル化合物;塩化パラジウム、臭化パラジウム、ヨウ化パラジウムなどのパラジウム化合物;塩化鉄、臭化鉄、ヨウ化鉄などの鉄化合物;塩化コバルト、臭化コバルト、ヨウ化コバルトなどのコバルト化合物などが挙げられる。これらのうち特に、塩化ニッケル、臭化ニッケルなどが好ましい。 Here, as the transition metal salt, nickel compounds such as nickel chloride, nickel bromide, nickel iodide and nickel acetylacetonate; palladium compounds such as palladium chloride, palladium bromide and palladium iodide; iron chloride and iron bromide And iron compounds such as iron iodide; cobalt compounds such as cobalt chloride, cobalt bromide, and cobalt iodide. Of these, nickel chloride, nickel bromide and the like are particularly preferable.
また、配位子成分としては、トリフェニルホスフィン、2,2'−ビピリジン、1,5−
シクロオクタジエン、1,3−ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパンなどが挙げられる
。これらのうち、トリフェニルホスフィン、2,2'−ビピリジンが好ましい。上記配位子成分である化合物は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
As the ligand component, triphenylphosphine, 2,2′-bipyridine, 1,5-
Examples include cyclooctadiene and 1,3-bis (diphenylphosphino) propane. Of these, triphenylphosphine and 2,2′-bipyridine are preferred. The compound which is the said ligand component may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
さらに、配位子が配位された遷移金属錯体としては、例えば、塩化ニッケルビス(トリフェニルホスフィン)、臭化ニッケルビス(トリフェニルホスフィン)、ヨウ化ニッケルビス(トリフェニルホスフィン)、硝酸ニッケルビス(トリフェニルホスフィン)、塩化ニッケル(2,2'−ビピリジン)、臭化ニッケル(2,2'−ビピリジン)、ヨウ化ニッケル(2,2'−ビピリジン)、硝酸ニッケル(2,2'−ビピリジン)、ビス(1,5−シク
ロオクタジエン)ニッケル、テトラキス(トリフェニルホスフィン)ニッケル、テトラキス(トリフェニルホスファイト)ニッケル、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウムなどが挙げられる。これらのうち、塩化ニッケルビス(トリフェニルホスフィン)、塩化ニッケル(2,2'−ビピリジン)が好ましい。
Furthermore, as the transition metal complex in which the ligand is coordinated, for example, nickel chloride bis (triphenylphosphine), nickel bromide bis (triphenylphosphine), nickel iodide bis (triphenylphosphine), nickel nitrate bis (Triphenylphosphine), nickel chloride (2,2'-bipyridine), nickel bromide (2,2'-bipyridine), nickel iodide (2,2'-bipyridine), nickel nitrate (2,2'-bipyridine) ), Bis (1,5-cyclooctadiene) nickel, tetrakis (triphenylphosphine) nickel, tetrakis (triphenylphosphite) nickel, tetrakis (triphenylphosphine) palladium and the like. Of these, nickel chloride bis (triphenylphosphine) and nickel chloride (2,2′-bipyridine) are preferred.
上記触媒系に使用することができる還元剤としては、例えば、鉄、亜鉛、マンガン、アルミニウム、マグネシウム、ナトリウム、カルシウムなどが挙げられる。これらのうち、亜鉛、マグネシウム、マンガンが好ましい。これらの還元剤は、有機酸などの酸に接触させることにより、より活性化して用いることができる。 Examples of the reducing agent that can be used in the catalyst system include iron, zinc, manganese, aluminum, magnesium, sodium, calcium, and the like. Of these, zinc, magnesium and manganese are preferred. These reducing agents can be used after being more activated by bringing them into contact with an acid such as an organic acid.
また、上記触媒系において使用することのできる「塩」としては、フッ化ナトリウム、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム、ヨウ化ナトリウム、硫酸ナトリウムなどのナトリウム化合物、フッ化カリウム、塩化カリウム、臭化カリウム、ヨウ化カリウム、硫酸カリウムなどのカリウム化合物;フッ化テトラエチルアンモニウム、塩化テトラエチルアンモニウム、臭化テトラエチルアンモニウム、ヨウ化テトラエチルアンモニウム、硫酸テトラエチルアンモニウムなどのアンモニウム化合物などが挙げられる。これらのうち、臭化ナトリウム、ヨウ化ナトリウム、臭化カリウム、臭化テトラエチルアンモニウム、ヨウ化テトラエチルアンモニウムが好ましい。 Examples of the “salt” that can be used in the above catalyst system include sodium compounds such as sodium fluoride, sodium chloride, sodium bromide, sodium iodide, sodium sulfate, potassium fluoride, potassium chloride, potassium bromide, Examples include potassium compounds such as potassium iodide and potassium sulfate; ammonium compounds such as tetraethylammonium fluoride, tetraethylammonium chloride, tetraethylammonium bromide, tetraethylammonium iodide, and tetraethylammonium sulfate. Of these, sodium bromide, sodium iodide, potassium bromide, tetraethylammonium bromide, and tetraethylammonium iodide are preferred.
各成分の使用割合は、遷移金属塩または遷移金属錯体が、上記モノマーの総計((4)+(5)、以下同じ)1モルに対し、通常0.0001〜10モル、好ましくは0.01〜0.5モルである。0.0001モル未満では、重合反応が十分に進行しないことがあり、一方、10モルを超えると、分子量が低下することがある。 The proportion of each component used is usually 0.0001 to 10 mol, preferably 0.01, based on 1 mol of the total amount of the above monomers ((4) + (5), the same shall apply hereinafter) for the transition metal salt or transition metal complex. -0.5 mol. When the amount is less than 0.0001 mol, the polymerization reaction may not proceed sufficiently. On the other hand, when the amount exceeds 10 mol, the molecular weight may decrease.
触媒系において、遷移金属塩および配位子成分を用いる場合、この配位子成分の使用割
合は、遷移金属塩1モルに対し、通常0.1〜100モル、好ましくは1〜10モルである。0.1モル未満では、触媒活性が不十分となることがあり、一方、100モルを超えると、分子量が低下することがある。
In the catalyst system, when a transition metal salt and a ligand component are used, the ratio of the ligand component used is usually 0.1 to 100 mol, preferably 1 to 10 mol, per 1 mol of the transition metal salt. . When the amount is less than 0.1 mol, the catalytic activity may be insufficient. On the other hand, when the amount exceeds 100 mol, the molecular weight may decrease.
また、還元剤の使用割合は、上記モノマーの総計1モルに対し、通常、0.1〜100モル、好ましくは1〜10モルである。0.1モル未満では、重合が十分進行しないことがあり、100モルを超えると、得られる重合体の精製が困難になることがある。 Moreover, the usage-amount of a reducing agent is 0.1-100 mol normally with respect to the total of 1 mol of the said monomer, Preferably it is 1-10 mol. If the amount is less than 0.1 mol, polymerization may not proceed sufficiently. If the amount exceeds 100 mol, purification of the resulting polymer may be difficult.
さらに、「塩」を使用する場合、その使用割合は、上記モノマーの総計1モルに対し、通常、0.001〜100モル、好ましくは0.01〜1モルである。0.001モル未満では、重合速度を上げる効果が不十分であることがあり、100モルを超えると、得られる重合体の精製が困難となることがある。 Furthermore, when using "salt", the usage-ratio is 0.001-100 mol normally with respect to the total of 1 mol of the said monomer, Preferably it is 0.01-1 mol. If it is less than 0.001 mol, the effect of increasing the polymerization rate may be insufficient, and if it exceeds 100 mol, purification of the resulting polymer may be difficult.
モノマー(4)とオリゴマー(5)とを反応させる際に使用することのできる重合溶媒としては、例えばテトラヒドロフラン、シクロヘキサノン、ジメチルスルホキシド、N,
N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリド
ン、γ−ブチロラクトン、N,N'−ジメチルイミダゾリジノンなどが挙げられる。これらのうち、テトラヒドロフラン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、N,N'−ジメチルイミダゾリジノンが好ましい。これらの重合溶媒は、十分に乾燥してから用いることが好ましい。
Examples of a polymerization solvent that can be used when the monomer (4) and the oligomer (5) are reacted include tetrahydrofuran, cyclohexanone, dimethyl sulfoxide, N,
N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, N, N′-dimethylimidazolidinone and the like can be mentioned. Of these, tetrahydrofuran, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, and N, N′-dimethylimidazolidinone are preferable. These polymerization solvents are preferably used after sufficiently dried.
重合溶媒中における上記モノマーの総計の濃度は、通常1〜90重量%、好ましくは5〜40重量%である。 The total concentration of the monomers in the polymerization solvent is usually 1 to 90% by weight, preferably 5 to 40% by weight.
重合する際の重合温度は、通常0〜200℃、好ましくは50〜120℃である。また、重合時間は、通常0.5〜100時間、好ましくは1〜40時間である。 The polymerization temperature for the polymerization is usually 0 to 200 ° C, preferably 50 to 120 ° C. The polymerization time is usually 0.5 to 100 hours, preferably 1 to 40 hours.
モノマー(4)を用いて得られたスルホン酸エステル基を有するポリアリーレンは、スルホン酸エステル基を加水分解して、スルホン酸基に変換することによりスルホン酸基を有するポリアリーレンとすることができる。 The polyarylene having a sulfonic acid ester group obtained by using the monomer (4) can be converted into a polyarylene having a sulfonic acid group by hydrolyzing the sulfonic acid ester group and converting it to a sulfonic acid group. .
加水分解の方法としては、
(1)少量の塩酸を含む過剰量の水またはアルコールに、上記スルホン酸エステル基を有するポリアリーレンを投入し、5分間以上撹拌する方法
(2)トリフルオロ酢酸中で、上記スルホン酸エステル基を有するポリアリーレンを80〜120℃程度の温度で5〜10時間程度反応させる方法
(3)スルホン酸エステル基を有するポリアリーレン中のスルホン酸エステル基(−SO3R)1モルに対して1〜3倍モルのリチウムブロマイドを含む溶液、例えばN−メチル
ピロリドンなどの溶液中で、上記ポリアリーレンを80〜150℃程度の温度で3〜10時間程度反応させた後、塩酸を添加する方法
などを挙げることができる。
As a hydrolysis method,
(1) A method in which polyarylene having a sulfonate group is added to an excess amount of water or alcohol containing a small amount of hydrochloric acid, and the mixture is stirred for 5 minutes or longer. (2) In trifluoroacetic acid, the sulfonate group is added. (3) Method of reacting polyarylene having a temperature of about 80 to 120 ° C. for about 5 to 10 hours (3) 1 to 1 mol of sulfonic acid ester group (—SO 3 R) in polyarylene having a sulfonic acid ester group A method of adding hydrochloric acid after reacting the polyarylene for about 3 to 10 hours at a temperature of about 80 to 150 ° C. in a solution containing 3 moles of lithium bromide such as N-methylpyrrolidone. Can be mentioned.
上記スルホン酸基を有するポリアリーレン(3)は、上記一般式(4)で表されるモノマー(4)においてスルホン酸エステル基を有しないモノマーと、上記一般式(5)で表されるオリゴマー(5)とを共重合させることにより、ポリアリーレン系共重合体を予め合成し、このポリアリーレン系共重合体をスルホン化することにより合成することもできる。この場合、上記合成方法に準じた方法によりスルホン酸基を有しないポリアリーレンを製造した後、スルホン化剤を用い、スルホン酸基を有しないポリアリーレンにスルホン酸基を導入することにより、スルホン酸基を有するポリアリーレン(3)を得ることができる。 The polyarylene (3) having a sulfonic acid group includes a monomer having no sulfonic acid ester group in the monomer (4) represented by the general formula (4), and an oligomer represented by the general formula (5) ( It is also possible to synthesize a polyarylene copolymer in advance by copolymerization with 5) and sulphonate the polyarylene copolymer. In this case, after producing a polyarylene having no sulfonic acid group by a method according to the above synthesis method, a sulfonic acid group is introduced into the polyarylene having no sulfonic acid group using a sulfonating agent. A polyarylene (3) having a group can be obtained.
スルホン酸基の導入は特に制限されず、一般的な方法で行うことができる。例えば、上記スルホン酸基を有しないポリアリーレンを、無溶剤下または溶剤存在下で、無水硫酸、発煙硫酸、クロルスルホン酸、硫酸または亜硫酸水素ナトリウムなどの公知のスルホン化剤を用いて、公知の条件でスルホン化することにより、スルホン酸基を導入することができる〔Polymer Preprints, Japan, Vol.42, No.3, p.730 (1993);Polymer Preprints, Japan, Vol.43, No.3, p.736 (1994);Polymer Preprints, Japan, Vol.42, No.7, p.2490〜2492 (1993)〕。 The introduction of the sulfonic acid group is not particularly limited, and can be performed by a general method. For example, the polyarylene having no sulfonic acid group may be prepared by using a known sulfonating agent such as sulfuric anhydride, fuming sulfuric acid, chlorosulfonic acid, sulfuric acid or sodium hydrogen sulfite in the absence of a solvent or in the presence of a solvent. Sulfonic acid groups can be introduced by sulfonation under conditions [Polymer Preprints, Japan, Vol.42, No.3, p.730 (1993); Polymer Preprints, Japan, Vol.43, No.3 , p. 736 (1994); Polymer Preprints, Japan, Vol. 42, No. 7, p. 2490-2492 (1993)].
スルホン化の際に用いられる溶剤としては、例えば、n−ヘキサンなどの炭化水素溶剤、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル系溶剤、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシドなどの非プロトン系極性溶剤、テトラクロロエタン、ジクロロエタン、クロロホルム、塩化メチレンなどのハロゲン化炭化水素などが挙げられる。反応温度は特に制限はないが、通常−50〜200℃、好ましくは−10〜100℃である。また、反応時間は、通常0.5〜1,000時間、好ましくは1〜200時間である。 Examples of the solvent used in sulfonation include hydrocarbon solvents such as n-hexane, ether solvents such as tetrahydrofuran and dioxane, aprotic polar solvents such as dimethylacetamide, dimethylformamide, and dimethylsulfoxide, tetrachloroethane, Halogenated hydrocarbons such as dichloroethane, chloroform, and methylene chloride. Although reaction temperature does not have a restriction | limiting in particular, Usually, -50-200 degreeC, Preferably it is -10-100 degreeC. Moreover, reaction time is 0.5 to 1,000 hours normally, Preferably it is 1 to 200 hours.
上記のような方法により製造されるスルホン酸基を有するポリアリーレン(3)中のスルホン酸基量は、通常0.3〜5meq/g、好ましくは0.5〜3meq/g、さらに好ましくは0.8〜2.8meq/gである。0.3meq/g未満では、プロトン伝導度が低く実用的ではない。一方、5meq/gを超えると、耐水性が大幅に低下することがある。 The amount of the sulfonic acid group in the polyarylene (3) having a sulfonic acid group produced by the method as described above is usually 0.3 to 5 meq / g, preferably 0.5 to 3 meq / g, more preferably 0. .8 to 2.8 meq / g. If it is less than 0.3 meq / g, the proton conductivity is low and not practical. On the other hand, if it exceeds 5 meq / g, the water resistance may be significantly lowered.
上記スルホン酸基量は、例えばモノマー(4)およびオリゴマー(5)の種類、使用割合、組み合わせを変えることにより、調整することができる。 The amount of the sulfonic acid group can be adjusted, for example, by changing the type, usage ratio, and combination of the monomer (4) and the oligomer (5).
このようにして得られるスルホン酸基を有するポリアリーレンの分子量は、ゲルパーミエションクロマトグラフィ(GPC)によるポリスチレン換算の重量平均分子量で、1万〜100万、好ましくは2万〜80万である。重量平均分子量が1万未満では、成形フィルムにクラックが発生するなど、塗膜性が不充分であり、また強度的性質にも問題がある。一方、100万を超えると、溶解性が不充分となり、また溶液粘度が高く、加工性が不良になるなどの問題がある。 The molecular weight of the polyarylene having a sulfonic acid group thus obtained is 10,000 to 1,000,000, preferably 20,000 to 800,000 in terms of polystyrene-reduced weight average molecular weight by gel permeation chromatography (GPC). When the weight average molecular weight is less than 10,000, the coating film has insufficient coating properties such as cracks in the molded film, and there is a problem in strength properties. On the other hand, if it exceeds 1,000,000, there are problems such as insufficient solubility, high solution viscosity, and poor processability.
<第2の重合体>
本発明で用いることができる第2の重合体としては、屈曲鋳性に富んだ構造を有し、かつ、スルホン酸基を有する重合体であれば特に限定されない。屈曲鋳性に富んだ構造を有する重合体とは、1つのフェニレン基に対して0.5個以上の割合で主鎖に−O−、
−S−、−CO−、−CONH−、−COO−、−SO−および−SO2−等を含有し
ているものであり、例えば、ポリフェニレン、ポリエーテル、ポリアゾール、ポリイミド、ポリアリーレンスルフィド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンオキシドなどが挙げられる。これらの中では、ポリフェニレンオキシド、ポリエーテルエーテルケトンおよびポリエーテルスルホンなどのスルホン化ポリエーテル系重合体が挙げられる。
<Second polymer>
The second polymer that can be used in the present invention is not particularly limited as long as it is a polymer having a structure rich in bending castability and having a sulfonic acid group. A polymer having a structure rich in bending castability is -O- in the main chain at a ratio of 0.5 or more to one phenylene group,
-S -, - CO -, - CONH -, - COO -, - SO- and -SO 2 - and the like are those which contain, for example, polyphenylene, polyether, polyazole, polyimide, polyarylene sulfides, polysulfones , Polyethersulfone, polyetheretherketone, polyetherimide, polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide and the like. Among these, sulfonated polyether polymers such as polyphenylene oxide, polyetheretherketone and polyethersulfone can be mentioned.
上記屈曲鋳性に富んだ構造を有する重合体は、単独重合体でも共重合体でもよく、また公知の製造方法により製造できる。また、上記屈曲鋳性に富んだ構造を有する重合体のスルホン化は、上記第1の重合体と同様に行うことができる。 The polymer having a structure rich in bending castability may be a homopolymer or a copolymer, and can be produced by a known production method. In addition, sulfonation of the polymer having a structure rich in bending castability can be performed in the same manner as the first polymer.
また、上記のような屈曲鋳性に富んだ構造を有し、かつ、スルホン酸基を有する第2の重合体と、比較的剛直な構造を有する第1の重合体とを混合することにより、剛直性が緩
和されて伝導膜と電極との密着性を向上することができる。
In addition, by mixing the second polymer having a structure rich in bending castability as described above and having a sulfonic acid group, and the first polymer having a relatively rigid structure, The rigidity can be relaxed and the adhesion between the conductive film and the electrode can be improved.
上記第2の重合体は、イオン交換容量(スルホン化の目安になる)が1.0〜2.5meq/g、好ましくは1.0〜2.0meq/gであることが望ましい。イオン交換容量が1.0 meq/g未満であると、イオン伝導率が不十分となることがあり、また2.
5meq/gを超えると、機械的強度、耐熱分解性、高温耐性および高湿耐性などが不十分となることがある。
The second polymer has an ion exchange capacity (which is a measure of sulfonation) of 1.0 to 2.5 meq / g, preferably 1.0 to 2.0 meq / g. When the ion exchange capacity is less than 1.0 meq / g, the ion conductivity may be insufficient, and 2.
When it exceeds 5 meq / g, the mechanical strength, the thermal decomposition resistance, the high temperature resistance, the high humidity resistance and the like may be insufficient.
<重合体組成物>
本発明の重合体組成物において、上記スルホン化ポリアリーレン系重合体(第1の重合体)の含有量は30〜95重量%、好ましくは50〜95重量%、より好ましくは70〜90重量%の範囲であり、上記第2の重合体の含有量は70〜5重量%、好ましくは50〜5重量%、より好ましくは30〜10重量%である。なお、第1の重合体と第2の重合体の含有量の合計は100重量%である。
<Polymer composition>
In the polymer composition of the present invention, the content of the sulfonated polyarylene polymer (first polymer) is 30 to 95% by weight, preferably 50 to 95% by weight, more preferably 70 to 90% by weight. The content of the second polymer is 70 to 5% by weight, preferably 50 to 5% by weight, more preferably 30 to 10% by weight. The total content of the first polymer and the second polymer is 100% by weight.
第1の重合体の含有量が30重量部未満であると、複合重合体膜のイオン伝導率が不十分となり、熱安定性および化学安定性が劣ることがあり、95重量部を超えると、スルホン化ポリアリーレン系重合体自体の剛直性により複合膜の柔軟性が不十分となり、また電極と複合膜との密着性が劣ることがある。 When the content of the first polymer is less than 30 parts by weight, the ionic conductivity of the composite polymer film becomes insufficient, the thermal stability and the chemical stability may be inferior, and when it exceeds 95 parts by weight, Due to the rigidity of the sulfonated polyarylene polymer itself, the flexibility of the composite membrane may be insufficient, and the adhesion between the electrode and the composite membrane may be poor.
なお、本発明の重合体組成物は、上記第1の重合体および第2の重合体(以下、重合体成分ともいう。)を主成分とするが、必要に応じて添加剤などを添加してもよい。 The polymer composition of the present invention is mainly composed of the first polymer and the second polymer (hereinafter also referred to as polymer component), but an additive or the like is added as necessary. May be.
例えば、本発明の重合体組成物には、老化防止剤、好ましくは分子量500以上のヒンダードフェノール系化合物を含有させて使用してもよく、老化防止剤を含有することで電解質としての耐久性をより向上させることができる。 For example, the polymer composition of the present invention may be used by containing an anti-aging agent, preferably a hindered phenol compound having a molecular weight of 500 or more. By containing the anti-aging agent, durability as an electrolyte Can be further improved.
本発明で使用することのできるヒンダードフェノール系化合物としては、トリエチレングリコール−ビス[3−(3−t−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート](商品名:IRGANOX 245)、1,6−ヘキサンジオール−ビス[3−(3,5
−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート](商品名:IRGANOX 259
)、2,4−ビス−(n−オクチルチオ)−6−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチルアニリノ)−3,5−トリアジン(商品名:IRGANOX 565)、ペンタエリスリチルーテトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート](商品名:IRGANOX 1010)、2,2−チオ−ジエチレンビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4
−ヒドロキシフェニル)プロピオネート](商品名:IRGANOX 1035)、オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート)(商品名:IRGANOX
1076)、N,N−ヘキサメチレンビス(3,5−ジ−t−ブチルー4−ヒドロキシ−ヒドロシンナマミド)(IRGAONOX 1098)、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4?ヒドロキシベンジル)ベンゼン(商品名:IRGANOX 1330)、トリス
−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−イソシアヌレイト(商品名:IRGANOX 3114)、3,9−ビス[2−〔3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチ
ルフェニル)プロピオニルオキシ〕−1,1−ジメチルエチル]−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン(商品名:Sumilizer GA-80)などを挙げることができる。
Examples of hindered phenol compounds that can be used in the present invention include triethylene glycol-bis [3- (3-tert-butyl-5-methyl-4-hydroxyphenyl) propionate] (trade name: IRGANOX 245), 1,6-hexanediol-bis [3- (3.5
-Di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate] (trade name: IRGANOX 259
) 2,4-bis- (n-octylthio) -6- (4-hydroxy-3,5-di-t-butylanilino) -3,5-triazine (trade name: IRGANOX 565), pentaerythrityl-tetrakis [3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate] (trade name: IRGANOX 1010), 2,2-thio-diethylenebis [3- (3,5-di-t-butyl -4
-Hydroxyphenyl) propionate] (trade name: IRGANOX 1035), octadecyl-3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate) (trade name: IRGANOX
1076), N, N-hexamethylenebis (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxy-hydrocinnamamide) (IRGAONOX 1098), 1,3,5-trimethyl-2,4,6-tris ( 3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl) benzene (trade name: IRGANOX 1330), tris- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl) -isocyanurate (trade name: IRGANOX 3114) 3,9-bis [2- [3- (3-tert-butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl) propionyloxy] -1,1-dimethylethyl] -2,4,8,10 -Tetraoxaspiro [5.5] undecane (trade name: Sumilizer GA-80).
上記ヒンダードフェノール系化合物は、組成物100重量部に対して、0.01〜10重量部の量で使用することが好ましい。 The hindered phenol compound is preferably used in an amount of 0.01 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the composition.
<複合膜>
本発明の複合膜(プロトン伝導膜)は、上記重合体組成物からなり、該複合膜を製造する方法としては、特に制限されず、例えば、上記重合体成分を有機溶媒に溶解して、均質な溶液状の重合体組成物とした後、この溶液を基体上にキャストすることによりフィルム状に成形するキャスティング法、または重合体成分を混合溶融した後に押し出し成形によってフィルムを製造する方法などが挙げられる。
<Composite membrane>
The composite membrane (proton conductive membrane) of the present invention is composed of the above polymer composition, and the method for producing the composite membrane is not particularly limited. For example, the above polymer component is dissolved in an organic solvent and homogenized. And a casting method in which the solution is cast on a substrate and then formed into a film, or a method of producing a film by extrusion after mixing and melting the polymer components. It is done.
キャスティング法によってフィルムを製造する場合、有機溶媒としては、重合体成分の共通溶媒を用いるのが望ましい。例えば、N−メチル−2−ピロリドン、メタノール、テトラヒドロフラン、シクロヘキサノン、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、γ−ブチロラクトン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールメチルエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート、トルエン、キシレン、メチルアミルケトン、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸メチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、2−ヒドロキシ−2−メチルブタン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチル、クロロホルム、塩化メチレンなどを挙げることができる。これらは、単独で用いても、2種以上を混合した混合溶剤として用いてもよい。これらの中では、N−メチル−2−ピロリドン、メタノール、N,N−ジメチルホルムアミド、エチルカルビトールおよびメチルカルビトールが好ましい。 When producing a film by a casting method, it is desirable to use a common solvent for the polymer component as the organic solvent. For example, N-methyl-2-pyrrolidone, methanol, tetrahydrofuran, cyclohexanone, dimethyl sulfoxide, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, γ-butyrolactone, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol methyl ethyl Ether, ethylene glycol monoethyl ether, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol methyl ether Acetate, propylene glycol ethyl ether acetate, toluene, xylene, methyl amyl ketone, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, ethyl 2-hydroxypropionate, methyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, 2-hydroxy- Ethyl 2-methylpropionate, ethyl ethoxyacetate, ethyl hydroxyacetate, methyl 2-hydroxy-2-methylbutanoate, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, methyl 3-ethoxypropionate, 3-methoxypropion Examples include ethyl acid, methyl lactate, ethyl lactate, chloroform, and methylene chloride. These may be used alone or as a mixed solvent in which two or more are mixed. Among these, N-methyl-2-pyrrolidone, methanol, N, N-dimethylformamide, ethyl carbitol and methyl carbitol are preferable.
また、キャスティングを行う場合、重合体成分を有機溶媒に溶解した溶液の固形分濃度、すなわち重合体成分の割合は、3〜40重量%、好ましくは5〜35重量%である。3重量%未満では、充分な厚さの塗膜が得られないことがあり、一方、40重量%を超えると、充分に流延せず、均一な塗膜が得られないことがある。 Moreover, when performing casting, the solid content concentration of the solution in which the polymer component is dissolved in the organic solvent, that is, the ratio of the polymer component is 3 to 40% by weight, preferably 5 to 35% by weight. If it is less than 3% by weight, a coating film having a sufficient thickness may not be obtained. On the other hand, if it exceeds 40% by weight, it may not be sufficiently cast and a uniform coating film may not be obtained.
キャスティング法で用いられる基体としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、ポリブチレンテレフタレート(PBT)フィルム、ナイロン6フィルム、ナイロン6,6フィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリカーボネートフィルムなどのプラスチックフィルムのほか、ガラス板などが挙げられ、好ましくはPETフィルム、ガラス板である。 As a substrate used in the casting method, a polyethylene terephthalate (PET) film, a polybutylene terephthalate (PBT) film, a nylon 6 film, a nylon 6,6 film, a polypropylene film, a plastic film such as a polycarbonate film, and a glass plate are used. Preferably, a PET film or a glass plate is used.
また、この基体として用いられるプラスチックフィルム(板)の厚みは、通常50〜250μm、好ましくは75〜200μmであり、ガラス板の厚みは、通常1〜5mmである。 The thickness of the plastic film (plate) used as the substrate is usually 50 to 250 μm, preferably 75 to 200 μm, and the thickness of the glass plate is usually 1 to 5 mm.
上記キャスティング法による製膜後、室温〜200℃、好ましくは50〜150℃で、5〜180分、好ましくは5〜120分、加熱・乾燥することにより、本発明の複合膜が得られる。乾燥は、常圧〜真空下の条件が適用できる。また、加熱は、逐次昇温して処理してもよい。 After film formation by the casting method, the composite film of the present invention is obtained by heating and drying at room temperature to 200 ° C., preferably 50 to 150 ° C., for 5 to 180 minutes, preferably 5 to 120 minutes. Drying can be performed under conditions of normal pressure to vacuum. Further, the heating may be performed by sequentially raising the temperature.
なお、本発明の複合膜を製造するに際し、基体上に形成中の複合膜または得られた複合膜に、電子線を照射して硬化処理してもよい。このように複合膜に電子線を照射する方法としては特に制限はないが、例えば、下記の条件で行うことが好ましい。
(i) 雰囲気:窒素、アルゴンまたは真空、より好ましくは窒素雰囲気下
(ii) 温度:20〜450℃、より好ましくは室温〜重合体成分のガラス転移温度
(iii) 電子線量:5〜200Mrad、より好ましくは10〜150Mrad
上記のように窒素、アルゴンまたは真空の雰囲気下で電子線照射を行なうと、複合膜が酸化されず、充分な耐熱性および耐久性を得ることができる。温度は、20〜450℃であれば特に制限はないが、重合体成分のガラス転移温度またはこれより数10℃高い温度で行なえば、より効率的に硬化させることできる。電子線量が5〜200Mradの範囲であると、ポリアリーレンのスルホン化物の分解を生起することなく、硬化反応を進行させることができる。5Mrad未満では、架橋に必要な照射エネルギーが得られないことがあり、200Mradを超えると、ポリマーの一部が分解することがある。
In producing the composite film of the present invention, the composite film being formed on the substrate or the obtained composite film may be irradiated with an electron beam to be cured. The method of irradiating the composite film with the electron beam is not particularly limited, but it is preferable to perform the method under the following conditions, for example.
(i) Atmosphere: nitrogen, argon or vacuum, more preferably under nitrogen atmosphere
(ii) Temperature: 20 to 450 ° C., more preferably room temperature to the glass transition temperature of the polymer component
(iii) Electron dose: 5 to 200 Mrad, more preferably 10 to 150 Mrad
When electron beam irradiation is performed in a nitrogen, argon or vacuum atmosphere as described above, the composite film is not oxidized, and sufficient heat resistance and durability can be obtained. Although there will be no restriction | limiting in particular if temperature is 20-450 degreeC, If it carries out at the glass transition temperature of a polymer component, or several tens of degrees C higher than this, it can harden more efficiently. When the electron dose is in the range of 5 to 200 Mrad, the curing reaction can proceed without causing decomposition of the sulfonated product of polyarylene. If it is less than 5 Mrad, the irradiation energy required for crosslinking may not be obtained, and if it exceeds 200 Mrad, a part of the polymer may be decomposed.
本発明の重合体組成物を用いて得られる複合膜(プロトン伝導膜)の乾燥膜厚は、通常10〜150μm、好ましくは20〜80μmである。 The dry film thickness of the composite membrane (proton conducting membrane) obtained using the polymer composition of the present invention is usually 10 to 150 μm, preferably 20 to 80 μm.
本発明の複合膜(プロトン伝導膜)は、スルホン化ポリアリーレン系重合体と屈曲鋳性に富んだ構造を有する重合体とが、液状均質化を経て複合化されているので、プロトン伝導性を損なうことなく、スルホン化ポリアリーレンのみからなる伝導膜に比べて、強度的性質、靱性、基材等への密着性および耐熱水性などに優れる。 The composite membrane (proton conducting membrane) of the present invention has a proton conductivity because the sulfonated polyarylene polymer and the polymer having a structure rich in bending castability are combined through liquid homogenization. Without damaging, it is excellent in strength properties, toughness, adhesion to a substrate, hot water resistance, and the like, compared to a conductive membrane made only of sulfonated polyarylene.
したがって、本発明の複合膜は、例えば、一次電池用電解質、二次電池用電解質、燃料電池用高分子固体電解質、表示素子、各種センサー、信号伝達媒体、固体コンデンサー、イオン交換膜などに用いられるプロトン伝導膜として利用可能である。 Therefore, the composite membrane of the present invention is used for, for example, an electrolyte for a primary battery, an electrolyte for a secondary battery, a polymer solid electrolyte for a fuel cell, a display element, various sensors, a signal transmission medium, a solid capacitor, an ion exchange membrane, and the like. It can be used as a proton conducting membrane.
〔実施例〕
以下、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
〔Example〕
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further more concretely based on an Example, this invention is not limited to these Examples.
なお、スルホン酸当量、分子量、引張り強度、弾性率、フィルム耐折性、吸水率、熱水耐性、プロトン伝導度および密着性については、以下のようにして求めた。 The sulfonic acid equivalent, molecular weight, tensile strength, elastic modulus, film folding resistance, water absorption, hot water resistance, proton conductivity, and adhesion were determined as follows.
1.スルホン酸当量
得られたスルホン酸基を有する重合体の水洗水が中性になるまで洗浄し、フリーに残存している酸を除いて充分に水洗し、乾燥後、所定量を秤量し、THF/水の混合溶剤に溶解したフェノールフタレインを指示薬とし、NaOHの標準液を用いて滴定を行い、中和点からスルホン酸当量を求めた。
1. Sulfonic acid equivalent The polymer having the sulfonic acid group was washed with water until the water was neutral, thoroughly washed with water except for free remaining acid, dried, weighed a predetermined amount, THF / Phenolphthalein dissolved in a mixed solvent of water was used as an indicator, titration was performed using a standard solution of NaOH, and the sulfonic acid equivalent was determined from the neutralization point.
2.分子量の測定
スルホン酸基を有しないポリアリーレンの分子量は、溶剤としてテトラヒドロフラン(THF)を用い、GPCによってポリスチレン換算の分子量を求めた。スルホン酸基を有するポリアリーレンの分子量は、溶剤として臭化リチウムと燐酸を添加したN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を溶離液として用い、GPCによってポリスチレン換算の分子量を求めた。
2. Measurement of Molecular Weight The molecular weight of polyarylene having no sulfonic acid group was determined by GPC using polystyrene (THF) as a solvent and the molecular weight in terms of polystyrene. The molecular weight of polyarylene having a sulfonic acid group was determined by GPC using polystyrene as a molecular weight using N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) to which lithium bromide and phosphoric acid were added as a solvent.
3.引張強度
引張強度は、JIS K7127に従って得られたフィルムの2号形試験片を用いて、室温で測定した。
3. Tensile strength The tensile strength was measured at room temperature using a No. 2 type test piece of a film obtained according to JIS K7127.
4.弾性率
弾性率は、上記引張試験で測定した応力−歪曲線の引張初期の傾きから計算した。
4). Elastic modulus The elastic modulus was calculated from the initial inclination of the stress-strain curve measured in the tensile test.
5.フィルム耐折性
MIT耐折度試験機(Ueshima製)を用い、屈曲回数166回/分、荷重200g、屈曲変形角度135°の条件で測定した。
5). Film Folding Resistance Using a MIT folding resistance tester (manufactured by Uesima), measurement was performed under the conditions of 166 bendings / minute, a load of 200 g, and a bending deformation angle of 135 °.
6.吸水率
フィルムを蒸留水に室温で1時間浸漬し、浸漬前後の重量変化から求めた。
6). Water absorption The film was immersed in distilled water at room temperature for 1 hour, and was determined from the change in weight before and after immersion.
7.フィルムの熱水耐性
プレッシャークッカーを用い、フィルムを120℃の熱水に24時間浸漬し、浸漬前後の重量変化から保持率を求めた。
7). Hot Water Resistance of Film Using a pressure cooker, the film was immersed in hot water at 120 ° C. for 24 hours, and the retention rate was determined from the change in weight before and after the immersion.
8.プロトン伝導度の測定
100%相対湿度下に置かれた直径13mmのフィルム状試料を、白金電極に挟み、密閉セルに封入し、インピーダンスアナライザー(HYP4192A)を用いて、周波数5〜13MHz、印加電圧12mV、温度20℃、50℃、100℃にてセルのインピーダンスの絶対値と位相角を測定した。得られたデータは、コンピュータを用いて発振レベル12mVにて複素インピーダンス測定を行い、プロトン伝導率を算出した。
8). Measurement of proton conductivity A film sample having a diameter of 13 mm placed under 100% relative humidity is sandwiched between platinum electrodes, enclosed in a sealed cell, and frequency is 5 to 13 MHz and an applied voltage is 12 mV using an impedance analyzer (HYP4192A). The absolute value and phase angle of the cell impedance were measured at temperatures of 20 ° C., 50 ° C., and 100 ° C. The obtained data was subjected to complex impedance measurement using a computer at an oscillation level of 12 mV, and proton conductivity was calculated.
9.密着性
得られた重合体をTHF/水=80/20(重量比)の溶液に15重量%になるように溶解し、各種基材にアプリケーターを使用して塗布した後、80℃で2時間乾燥器で乾燥し、評価サンプルとした。得られた評価サンプルに、2mm間隔で縦横11本づつカッターで切り込みを入れて100個の碁盤目をつくり、上から貼ったセロハンテープをはがした際に基材に残った碁盤目の数で評価した。
9. Adhesiveness The obtained polymer was dissolved in a solution of THF / water = 80/20 (weight ratio) to 15% by weight and applied to various substrates using an applicator, and then at 80 ° C. for 2 hours. It dried with the drier and made it the evaluation sample. The obtained evaluation sample was cut with 11 cutters vertically and horizontally at intervals of 2 mm to make 100 grids, and the number of grids remaining on the substrate when the cellophane tape stuck from above was peeled off evaluated.
[実施例1]
第1の重合体成分の作成
第1の重合体として用いるスルホン酸基を有するポリアリーレン共重合体は、以下の方法にて合成を行った。
[Example 1]
Preparation of first polymer component The polyarylene copolymer having a sulfonic acid group used as the first polymer was synthesized by the following method.
<オリゴマーの調製>
撹拌機、温度計、冷却管、Dean-Stark管、窒素導入の三方コックを取り付けた1Lの三つ口のフラスコに、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン(ビスフェノールAF)67.3g(0.20mol)、4,4'−ジクロロベンゾフェノン(4,4'−DCBP)60.3g(0.24mol)、炭酸カリウム71.9g(0.52mol)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)300m
L、トルエン150mLをとり、オイルバス中、窒素雰囲気下で加熱し撹拌下130℃で反応させた。反応により生成する水をトルエンと共沸させ、Dean-Stark管で系外に除去しながら反応させると、約3時間で水の生成がほとんど認められなくなった。その後、反応温度を130℃から徐々に150℃まで上げながら大部分のトルエンを除去し、150℃で10時間反応を続けた後、4,4'−DCBP10.0g(0.040mol)を加え、さらに5時間反応した。得られた反応液を放冷後、副生した無機化合物の沈殿物を濾過除去し、濾液を4Lのメタノール中に投入した。沈殿した生成物を濾別、回収し乾燥後、テトラヒドロフラン300mLに溶解した。これをメタノール4Lに再沈殿し、目的の化合物95g(収率85%)を得た。
<Preparation of oligomer>
2,2-bis (4-hydroxyphenyl) -1,1,1,3 was added to a 1 L three-necked flask equipped with a stirrer, thermometer, cooling tube, Dean-Stark tube, and three-way cock for introducing nitrogen. , 3,3-hexafluoropropane (bisphenol AF) 67.3 g (0.20 mol) 4,4′-dichlorobenzophenone (4,4′-DCBP) 60.3 g (0.24 mol), potassium carbonate 71.9 g (0.52 mol), N, N-dimethylacetamide (DMAc) 300 m
L and 150 mL of toluene were taken and heated in an oil bath under a nitrogen atmosphere and reacted at 130 ° C. with stirring. When water produced by the reaction was azeotroped with toluene and reacted while being removed from the system with a Dean-Stark tube, almost no water was produced in about 3 hours. Thereafter, most of the toluene was removed while gradually raising the reaction temperature from 130 ° C. to 150 ° C., and the reaction was continued at 150 ° C. for 10 hours. Then, 10.0 g (0.040 mol) of 4,4′-DCBP was added, The reaction was further continued for 5 hours. The resulting reaction solution was allowed to cool, and then the by-product inorganic compound precipitate was removed by filtration, and the filtrate was put into 4 L of methanol. The precipitated product was separated by filtration, collected, dried, and dissolved in 300 mL of tetrahydrofuran. This was reprecipitated in 4 L of methanol to obtain 95 g (yield 85%) of the target compound.
得られた化合物のGPC(THF溶媒)で求めたポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は11,200であった。また、得られた化合物はTHF、NMP、DMAc、ス
ルホランなどに可溶で、ガラス転移温度(Tg)は110℃、熱分解温度は498℃であった。
The weight average molecular weight (Mw) in terms of polystyrene determined by GPC (THF solvent) of the obtained compound was 11,200. The obtained compound was soluble in THF, NMP, DMAc, sulfolane and the like, and had a glass transition temperature (Tg) of 110 ° C. and a thermal decomposition temperature of 498 ° C.
得られた化合物は、式(I)で表されるオリゴマー(以下、「BCPAFオリゴマー」という。)であった。 The obtained compound was an oligomer represented by the formula (I) (hereinafter referred to as “BCPAF oligomer”).
<ネオペンチル基を保護基としたポリアリーレン共重合体(PolyAB−SO3 neo-Pe)の調製>
撹拌機、温度計、冷却管、Dean-Stark管、窒素導入の三方コックを取り付けた1Lの三つ口のフラスコに、4−[4−(2,5−ジクロロベンゾイル)フェノキシ]ベンゼンス
ルホン酸neo-ペンチル(A−SO3 neo-Pe)39.58g(98.64ミリモル)、BCPAFオリゴマー(Mw=11200)15.23g(1.36mmol)、Ni(PPh3)2Cl2 1.67g(2.55mmol)、PPh3 10.49g(40mmol)、NaI 0.45g(3mmol)、亜鉛末 15.69g(240mmol)および乾燥NMP 390mLを窒素下で加えた。反応系を攪拌下に加熱し(最終的には75℃
まで加温)、3時間反応させた。重合反応液をTHF 250mLで希釈し、30分攪拌
し、セライトを濾過助剤に用いて濾過し、濾液を大過剰のメタノール1500mLに注いで凝固させた。凝固物を濾集、風乾し、さらにTHF/NMP(それぞれ200/300mL)に再溶解し、大過剰のメタノール1500mLで凝固析出させた。風乾後、加熱乾燥により目的の黄色繊維状のネオペンチル基で保護されたスルホン酸誘導体からなる共重合体(PolyAB−SO3 neo-Pe)47.0g(収率99%)を得た。GPCによる分子量は、数平均分子量(Mn)が47,600、Mwが159,000であった。
<Preparation of Polyarylene Copolymer with Neopentyl Group as Protecting Group (PolyAB-SO 3 neo-Pe)>
4- [4- (2,5-dichlorobenzoyl) phenoxy] benzenesulfonic acid neo was added to a 1 L three-necked flask equipped with a stirrer, thermometer, condenser, Dean-Stark tube, and three-way cock for introducing nitrogen. -Pentyl (A-SO 3 neo-Pe) 39.58 g (98.64 mmol), BCPAF oligomer (Mw = 11200) 15.23 g (1.36 mmol), Ni (PPh 3 ) 2 Cl 2 1.67 g (2 .55 mmol), 10.49 g (40 mmol) of PPh 3 , 0.45 g ( 3 mmol) of NaI, 15.69 g (240 mmol) of zinc dust and 390 mL of dry NMP were added under nitrogen. The reaction system is heated with stirring (finally 75 ° C.
The mixture was allowed to react for 3 hours. The polymerization reaction solution was diluted with 250 mL of THF, stirred for 30 minutes, filtered using Celite as a filter aid, and the filtrate was poured into a large excess of 1500 mL of methanol to coagulate. The coagulum was collected by filtration, air-dried, redissolved in THF / NMP (200/300 mL each), and coagulated with 1500 mL of a large excess of methanol. After air drying, 47.0 g (yield 99%) of a copolymer (PolyAB-SO 3 neo-Pe) composed of a sulfonic acid derivative protected with a target yellow fibrous neopentyl group was obtained by heat drying. As for the molecular weight by GPC, the number average molecular weight (Mn) was 47,600, and Mw was 159,000.
<スルホン酸基を有するポリアリーレン共重合体(II)の調製>
得られた共重合体(PolyAB−SO3 neo-Pe)5.1gをNMP60mLに溶解し、90℃に加温した。反応系にメタノール50mLと濃塩酸8mLの混合物を一時に加えた。懸濁状態となりながら、温和の還流条件で10時間反応させた。蒸留装置を設置し、過剰のメタノールを溜去して淡緑色の透明溶液を得た。この溶液を、大量の水/メタノール(1:1重量比)中に注いでポリマーを凝固させた後、洗浄水のpHが6以上となるまで、イオン交換水でポリマーを洗浄した。こうして得られたポリマーのIRスペクトルおよびイオン交換容量の定量分析から、スルホン酸エステル基(−SO3Ra)は定量的にスルホン酸基(−SO3H)に転換していることがわかった。
<Preparation of polyarylene copolymer (II) having sulfonic acid group>
5.1 g of the obtained copolymer (PolyAB-SO 3 neo-Pe) was dissolved in 60 mL of NMP and heated to 90 ° C. A mixture of 50 mL of methanol and 8 mL of concentrated hydrochloric acid was added to the reaction system at one time. While in suspension, the reaction was allowed to proceed for 10 hours under mild reflux conditions. A distillation apparatus was installed, and excess methanol was distilled off to obtain a light green transparent solution. This solution was poured into a large amount of water / methanol (1: 1 weight ratio) to solidify the polymer, and then the polymer was washed with ion-exchanged water until the pH of the washing water became 6 or more. From the IR spectrum of the polymer thus obtained and the quantitative analysis of the ion exchange capacity, it was found that the sulfonic acid ester group (—SO 3 R a ) was quantitatively converted to the sulfonic acid group (—SO 3 H). .
得られたスルホン酸基を有するポリアリーレン共重合体のGPCによる分子量は、Mnが53,200、Mwが185,000であり、スルホン酸当量は1.9meq/gであった。 The obtained polyarylene copolymer having a sulfonic acid group had a molecular weight of GPC of Mn of 53,200, Mw of 185,000, and a sulfonic acid equivalent of 1.9 meq / g.
こうして得られたスルホン酸基を有するポリアリーレン共重合体(II)の10重量%N−メチルピロリドン溶液を第1の重合体成分として用いた。 A 10% by weight N-methylpyrrolidone solution of the polyarylene copolymer (II) having a sulfonic acid group thus obtained was used as the first polymer component.
第2の重合体成分の調製
ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)50gを、攪拌装置および温度計を取り付けた1000mlのセパラブルフラスコに入れ、濃度98%硫酸500mlを加え、内温を
25℃に保ちながら窒素気流下で24時間攪拌した。得られた溶液を大量のイオン交換水中に注いで重合体を沈殿させた後、洗浄水のpHが5になるまで重合体の洗浄を繰り返した。得られた沈殿物を乾燥することにより、56g(95%)のスルホン化ポリエーテルエーテルケトンを得た。得られたスルホン化ポリエーテルエーテルケトンのスルホン酸等量は1.8meq/gであった。
Preparation of Second Polymer Component 50 g of polyetheretherketone (PEEK) was placed in a 1000 ml separable flask equipped with a stirrer and a thermometer, and 500 ml of 98% sulfuric acid was added, while maintaining the internal temperature at 25 ° C. The mixture was stirred for 24 hours under a nitrogen stream. The obtained solution was poured into a large amount of ion-exchanged water to precipitate a polymer, and then the polymer was repeatedly washed until the washing water had a pH of 5. The resulting precipitate was dried to obtain 56 g (95%) of a sulfonated polyetheretherketone. The sulfonated equivalent of the sulfonated polyetheretherketone obtained was 1.8 meq / g.
こうして得られたスルホン化ポリエーテルエーテルケトンの10重量%N-メチルピロ
ドリン溶液を第2の重合体成分として用いた。。
A 10% by weight N-methylpyrodrin solution of the sulfonated polyetheretherketone thus obtained was used as the second polymer component. .
<複合膜の作製および評価>
上記第1の重合体成分の溶液と第2の重合体成分の溶液とを、固形分比で75/25の重量組成比になるように配合し、この配合した溶液を室温で攪拌・混合して均質溶液を調製した。得られた均質溶液は淡黄色の透明溶液であった。なお、このときの均質溶液の固形分濃度は10重量%であった。
<Production and evaluation of composite membrane>
The solution of the first polymer component and the solution of the second polymer component are blended so as to have a solid composition ratio of 75/25, and the blended solution is stirred and mixed at room temperature. A homogeneous solution was prepared. The obtained homogeneous solution was a pale yellow transparent solution. At this time, the solid content concentration of the homogeneous solution was 10% by weight.
得られた均質溶液(溶液組成物)をガラス基板上にドクターブレードを用いて流延し、80℃で15分、100℃で15分、150℃で30分、180℃で30分乾燥させて、膜厚30μmのしなやかな複合化フィルム(複合膜)を得た。得られた複合膜の評価結果を表1に示す。 The obtained homogeneous solution (solution composition) was cast on a glass substrate using a doctor blade, dried at 80 ° C. for 15 minutes, 100 ° C. for 15 minutes, 150 ° C. for 30 minutes, and 180 ° C. for 30 minutes. A flexible composite film (composite film) having a film thickness of 30 μm was obtained. The evaluation results of the obtained composite membrane are shown in Table 1.
[実施例2]
実施例1において、第1の重合体として用いたスルホン酸基を有するポリアリーレン共重合体(II)の代わりに、以下の方法にて合成を行ったスルホン酸基を有するポリアリーレン共重合体(III)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして複合膜を得た。得られ
た複合膜の評価結果を表1に示す。
[Example 2]
In Example 1, instead of the polyarylene copolymer (II) having a sulfonic acid group used as the first polymer, a polyarylene copolymer having a sulfonic acid group synthesized by the following method ( A composite membrane was obtained in the same manner as in Example 1 except that III) was used. The evaluation results of the obtained composite membrane are shown in Table 1.
<ポリアリーレン系共重合体の調製>
実施例1で得られたBCPAFオリゴマー 28.1g(2.5mmol)、2,5−ジクロロ−4'−(4−フェノキシ)フェノキシベンゾフェノン(DCPPB)35.9g
(82.5mmol)、ビス(トリフェニルホスフィン)ニッケルジクロリド 1.67
g(2.6mmol)、ヨウ化ナトリウム 1.66g(11.1mmol)、トリフェ
ニルホスフィン 8.92g(34.0mmol)および亜鉛末 13.3g(204mmol)をフラスコにとり、乾燥窒素置換した。N−メチル−2−ピロリドン160mlを加え、80℃に加熱し、4時間攪拌して重合を行った。重合溶液をTHF450mLで希釈し、これを塩酸/メタノール(それぞれ500/4500mL)に注いで凝固させた。凝固物のメタノール洗浄を繰り返し行った後、THF1000mLに溶解した溶液をメタノール5000mLに投入して再沈殿させた。得られた沈殿物を真空乾燥することにより、目的の共重合体51.0g(90%)を得た。得られた共重合体のGPCによる分子量は、Mnが38,900、Mwが160,000であった。
<Preparation of polyarylene copolymer>
28.1 g (2.5 mmol) of BCPAF oligomer obtained in Example 1 35.9 g of 2,5-dichloro-4 ′-(4-phenoxy) phenoxybenzophenone (DCPPB)
(82.5 mmol), bis (triphenylphosphine) nickel dichloride 1.67
g (2.6 mmol), 1.66 g (11.1 mmol) of sodium iodide, 8.92 g (34.0 mmol) of triphenylphosphine and 13.3 g (204 mmol) of zinc dust were placed in a flask and purged with dry nitrogen. 160 ml of N-methyl-2-pyrrolidone was added, and the mixture was heated to 80 ° C. and stirred for 4 hours for polymerization. The polymerization solution was diluted with 450 mL of THF, and this was poured into hydrochloric acid / methanol (500/4500 mL, respectively) to coagulate. After repeating the methanol washing of the solidified product, a solution dissolved in 1000 mL of THF was added to 5000 mL of methanol to cause reprecipitation. The obtained precipitate was vacuum-dried to obtain 51.0 g (90%) of the target copolymer. The molecular weight of the obtained copolymer by GPC was 38,900 for Mn and 160,000 for Mw.
<スルホン酸基を有するポリアリーレン共重合体(III)の調製>
得られた共重合体50gを、攪拌装置および温度計を取り付けた1000mlのセパラブルフラスコに入れ、濃度98%硫酸500mlを加え、内温を25℃に保ちながら窒素気流下で24時間攪拌した。得られた溶液を大量のイオン交換水の中に注いで重合体を沈殿させ、洗浄水のpHが5になるまで沈殿物の洗浄を繰り返した後、乾燥することにより56g(95%)のスルホン酸基を有するポリアリーレン共重合体を得た。
<Preparation of polyarylene copolymer (III) having sulfonic acid group>
50 g of the obtained copolymer was put into a 1000 ml separable flask equipped with a stirrer and a thermometer, 500 ml of sulfuric acid with a concentration of 98% was added, and the mixture was stirred for 24 hours under a nitrogen stream while keeping the internal temperature at 25 ° C. The obtained solution is poured into a large amount of ion-exchanged water to precipitate a polymer, and the precipitate is repeatedly washed until the pH of the washing water becomes 5, and then dried to obtain 56 g (95%) of sulfone. A polyarylene copolymer having an acid group was obtained.
得られたスルホン酸基を有するポリアリーレン共重合体の分子量は、Mnが45,50
0、Mwが176,000であり、スルホン酸当量は2.1meq/gであった。
The resulting polyarylene copolymer having a sulfonic acid group has a Mn of 45,50.
0, Mw was 176,000, and the sulfonic acid equivalent was 2.1 meq / g.
[比較例1]
実施例1で用いたスルホン酸基を有するポリアリーレン共重合体(II)からなる第1の重合体成分のみを用いて、膜厚30μmのフィルムを得た。得られたフィルムの評価結果を表1に示す。
[Comparative Example 1]
A film having a thickness of 30 μm was obtained using only the first polymer component comprising the polyarylene copolymer (II) having a sulfonic acid group used in Example 1. The evaluation results of the obtained film are shown in Table 1.
[比較例2]
実施例2で用いたスルホン酸基を有するポリアリーレン共重合体(III)からなる第1
の重合体成分のみを用いて、膜厚30μmのフィルムを得た。得られたフィルムの評価結果を表1に示す。
[Comparative Example 2]
The first comprising the polyarylene copolymer (III) having a sulfonic acid group used in Example 2
A film having a film thickness of 30 μm was obtained using only the polymer component. The evaluation results of the obtained film are shown in Table 1.
[比較例3]
実施例1で用いたスルホン化ポリエーテルエーテルケトンからなる第2の重合体成分のみを用いて、膜厚30μmのフィルムを得た。得られたフィルムの評価結果を表1に示す。
[Comparative Example 3]
A film having a thickness of 30 μm was obtained using only the second polymer component comprising the sulfonated polyetheretherketone used in Example 1. The evaluation results of the obtained film are shown in Table 1.
Claims (4)
屈曲鋳性に富んだ構造を有し、かつ、スルホン酸基を有する重合体とを含むことを特徴とする重合体組成物。
、nは0〜10の整数を示し、kは1〜4の整数を示す。)
A polymer composition comprising a polymer having a structure rich in bend castability and having a sulfonic acid group.
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