JP2005219282A - Film manufacturing method - Google Patents

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JP2005219282A JP2004028069A JP2004028069A JP2005219282A JP 2005219282 A JP2005219282 A JP 2005219282A JP 2004028069 A JP2004028069 A JP 2004028069A JP 2004028069 A JP2004028069 A JP 2004028069A JP 2005219282 A JP2005219282 A JP 2005219282A
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Yasuhiro Sakakura
康広 坂倉
Yuji Naito
雄二 内藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a polyarylene stretched film excellent in mechanical strength, elastic modulus and dimensional stability at the time of heating, in obtaining a film from a composition composed of a polyarylene having a sulfonic acid group and an organic solvent by a casting method. <P>SOLUTION: The film manufacturing method includes a process for coating a substrate with a composition containing the polyarylene (I) having the sulfonic acid group and the organic solvent (II), a process for uniaxially or biaxially stretching the substrate coated with the composition and a process for heating the stretched substrate in a stretched state. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ポリアリーレン系延伸フィルムの製造方法に関し、さらに詳細には、一次電池用電解質、二次電池用電解質、燃料電池用高分子固体電解質、表示素子、各種センサー、信号伝達媒体、固体コンデンサー、イオン交換膜などに用いられるプロトン伝導膜として有用なポリアリーレン系延伸フィルムの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a polyarylene-based stretched film, and more specifically, 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, and a solid capacitor The present invention relates to a method for producing a stretched polyarylene film useful as a proton conductive membrane used for an ion exchange membrane or the like.

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(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または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やリン酸基を導入したポリマー〔Polymer Preprints,Japan,Vol.42,No.7,p.2490〜2492 (1993);Polymer 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 products of vinyl polymers such as polystyrene sulfonic acid, perfluoroalkyl sulfonic acid polymers represented by Nafion (manufactured by DuPont), or perfluoro Polymers in which sulfonic acid groups and phosphoric acid groups are introduced into heat-resistant polymers such as alkylcarboxylic acid polymers and polybenzimidazole and polyether ether ketone [Polymer Preprints, Japan, Vol. 42, No. 7, p. 2492 (1993); Polymer Preprints, Japan, Vol.43, No.3
, P.735-736 (1994); Polymer Preprints, Japan, Vol.42, No.3, p.730 (1993)].

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、プロトン伝導性が未だ充分でないことに加え、耐久性および高温(100℃以上)でのプロトン伝導性が低下するという問題、湿度条件下の依存性が大きいという問題、電極との密着性が充分ではないという問題、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または形状の崩壊に至るという問題などがある。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 there is an advantage that a conductive film can be bonded on an electrode by utilizing the solubility in a solvent or thermoplasticity. However, many of these organic polymers are not sufficient in proton conductivity yet, have a problem that durability and proton conductivity at a high temperature (100 ° C. or higher) are lowered, and are highly dependent on humidity conditions. There are problems, such as insufficient adhesion to the electrode, problems such as a decrease in strength or collapse of the shape due to excessive swelling during operation caused by the water-containing polymer structure. 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)からなる固体高分子電解質が提案されている。このポリマーは、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、プロトン伝導度も向上するものの、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。実際、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な面もある。   US Pat. No. 5,403,675 (Patent Document 1) proposes a solid polymer electrolyte comprising a sulfonated rigid polyphenylene (that is, a sulfonated product having a polyarylene structure as a main component). This polymer is mainly composed of a polymer comprising a phenylene chain obtained by polymerizing an aromatic compound, and this is reacted with a sulfonating agent to introduce a sulfonic acid group. However, although the proton conductivity is improved by increasing the amount of introduced sulfonic acid groups, the mechanical properties of the resulting sulfonated polymer are significantly impaired. Therefore, it is necessary to adjust an appropriate sulfonation concentration that maintains excellent mechanical properties and exhibits proton conductivity. In fact, in this polymer, the sulfonation reaction is likely to proceed, and it is very difficult to control the proper introduction amount of the sulfonic acid group.

そして、上記ポリアリーレンのスルホン化物も、伝導膜などの電気・電子材料に用いる場合、通常、フィルム状に成形される。ポリアリーレンのスルホン化物を用いて伝導膜を
成形する方法としては、例えば、ポリアリーレンのスルホン化物を有機溶媒に溶解し、流延法によりフィルム化する方法などが挙げられる。しかしながら、ポリアリーレンのスルホン化物を流延法によって単にフィルム化しただけでは、未延伸状態であるため、フィルムの機械的強度および弾性率が低いことがある。また、流延法によって得られるポリアリーレンのスルホン化物のフィルムは、加熱時に収縮率が大きく寸法安定性に劣るという問題点がある。
When the sulfonated polyarylene is used for an electric / electronic material such as a conductive film, it is usually formed into a film. Examples of a method for forming a conductive membrane using a sulfonated polyarylene include a method of dissolving a sulfonated polyarylene in an organic solvent and forming a film by a casting method. However, if the sulfonated polyarylene is simply formed into a film by the casting method, it may be in an unstretched state, so that the mechanical strength and elastic modulus of the film may be low. In addition, the polyarylene sulfonated film obtained by the casting method has a problem that it has a large shrinkage ratio upon heating and is inferior in dimensional stability.

特開2002−11787号公報(特許文献2)には、フィルムの機械的強度を向上させる手段として、フィルムを基体ごと延伸して加熱処理する方法が開示されている。しかしながら、特許文献2に記載されているポリマーは、ポリマー鎖が剛直であるため十分な延伸倍率で延伸することができないという問題があった。そのため、ポリアリーレン分子の配向が十分ではなく、機械的強度を充分に向上することができなかった。
米国特許第5,403,675号公報 特開2002−11787号公報
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-11787 (Patent Document 2) discloses a method of stretching and heating a film together with a substrate as means for improving the mechanical strength of the film. However, the polymer described in Patent Document 2 has a problem that it cannot be stretched at a sufficient stretch ratio because the polymer chain is rigid. Therefore, the orientation of the polyarylene molecules is not sufficient, and the mechanical strength cannot be sufficiently improved.
US Pat. No. 5,403,675 JP 2002-11787 A

本発明の課題は、スルホン酸基を有するポリアリーレンと有機溶媒とを含む組成物から流延法によってフィルムを得るに際し、得られるフィルムの機械的強度、弾性率、および加熱時の寸法安定性に優れたポリアリーレン系延伸フィルムの製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to obtain mechanical strength, elastic modulus, and dimensional stability during heating when a film is obtained from a composition containing a polyarylene having a sulfonic acid group and an organic solvent by a casting method. It is providing the manufacturing method of the outstanding polyarylene-type stretched film.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、スルホン酸基を含有するポリアリーレンの流延法によるフィルム化において、基体上に塗布されたスルホン酸基を含有するポリアリーレンを、基体ごと一軸または二軸方向に延伸し、延伸状態で加熱することにより、フィルム自体には延伸による損傷が発生せず、また、機械的強度および弾性率が向上するとともに、加熱時の寸法安定性に優れたフィルムが得られることを見出した。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the inventors of the present invention made a polyarylene containing a sulfonic acid group coated on a substrate in a film formation by a casting method of a polyarylene containing a sulfonic acid group, By stretching the substrate uniaxially or biaxially and heating in the stretched state, the film itself is not damaged by stretching, and the mechanical strength and elastic modulus are improved, and the dimensional stability during heating is increased. It was found that an excellent film can be obtained.

すなわち、本発明のフィルムの製造方法は、(I)スルホン酸基を有するポリアリーレンと、(II)有機溶媒とを含む組成物を基体に塗布する工程、該組成物を塗布した基体を一軸または二軸方向に延伸する工程、および該延伸した基体を延伸状態で加熱する工程を含むことを特徴とする。   That is, the method for producing a film of the present invention comprises a step of applying a composition comprising (I) a polyarylene having a sulfonic acid group and (II) an organic solvent to a substrate, and the substrate coated with the composition is uniaxial or The method includes a step of stretching in a biaxial direction and a step of heating the stretched substrate in a stretched state.

前記スルホン酸基を有するポリアリーレンは、下記一般式(A)で表される繰り返し単位および下記一般式(B)で表される繰り返し単位を含むことが好ましい。   The polyarylene having a sulfonic acid group preferably includes a repeating unit represented by the following general formula (A) and a repeating unit represented by the following general formula (B).

Figure 2005219282
Figure 2005219282

(式中、Yは2価の電子吸引性基を示し、Zは2価の電子供与性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, Y represents a divalent electron-withdrawing group, Z represents a divalent electron-donating group or a direct bond, and 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.)

Figure 2005219282
Figure 2005219282

(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た少なくとも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2以上の正の整数を示す。)
また、前記延伸における延伸倍率が1.01〜5倍であることが望ましい。
(Wherein R 1 to R 8 may be the same or different from each other, and 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) A seed atom or group, W represents a divalent electron-withdrawing group or a single bond, T represents a single bond or a divalent organic group, and p represents a positive integer of 2 or more.)
Moreover, it is desirable that the draw ratio in the drawing is 1.01 to 5 times.

本発明によれば、スルホン酸基を有するポリアリーレンと有機溶媒系とを含む組成物から流延法によってフィルムを得るに際し、溶媒を含んだフィルムを基体ごと延伸することにより、機械的強度、弾性率および加熱時の寸法安定性に優れたポリアリーレン系延伸フィルムを得ることができる。   According to the present invention, when a film is obtained by a casting method from a composition containing a polyarylene having a sulfonic acid group and an organic solvent system, the film containing the solvent is stretched together with the substrate to obtain mechanical strength and elasticity. A polyarylene-based stretched film having excellent rate and dimensional stability during heating can be obtained.

したがって、本発明から得られるポリアリーレン系延伸フィルム(プロトン伝導膜)は、長時間使用した場合においてもフィルムの特性を損なうことなく、広い温度範囲にわたって高いプロントン伝導性を有し、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することができる。   Therefore, the polyarylene-based stretched film (proton conductive membrane) obtained from the present invention has a high Pronton conductivity over a wide temperature range without impairing the properties of the film even when used for a long time. It can be used as a conductive membrane for secondary battery electrolyte, solid polymer electrolyte for fuel cell, display element, various sensors, signal transmission medium, solid capacitor, ion exchange membrane and the like.

以下、本発明に係るフィルムの製造方法について詳細に説明する。   Hereafter, the manufacturing method of the film which concerns on this invention is demonstrated in detail.

本発明に係るフィルムの製造方法は、(I)スルホン酸基を有するポリアリーレンと、(II)有機溶媒とを含む組成物を基体に塗布し、該組成物を塗布した基体を一軸または二軸方向に延伸し、該延伸した基体を延伸状態で加熱することを特徴とする。   In the method for producing a film according to the present invention, a composition containing (I) a polyarylene having a sulfonic acid group and (II) an organic solvent is applied to a substrate, and the substrate coated with the composition is uniaxial or biaxial. The substrate is stretched in the direction, and the stretched substrate is heated in a stretched state.

(I)スルホン酸基を有するポリアリーレン
本発明で用いられるスルホン酸基を有するポリアリーレンは、下記一般式(A)で表される繰り返し構成単位と、下記一般式(B)で表される繰り返し構成単位とを含む下記一般式(C)で表される重合体である。
(I) Polyarylene having a sulfonic acid group The polyarylene having a sulfonic acid group used in the present invention is a repeating structural unit represented by the following general formula (A) and a repeating unit represented by the following general formula (B). It is a polymer represented by the following general formula (C) including a structural unit.

Figure 2005219282
Figure 2005219282

式(A)中、Yは2価の電子吸引性基を示し、具体的には−CO−、−SO2−、
−SO−、−CONH−、−COO−、−(CF2l−(lは1〜10の整数である)、
−C(CF32−などが挙げられる。Zは2価の電子供与性基または直接結合を示し、電子供与性基の具体例としては、−(CH2)−、−C(CH32−、−O−、−S−、
−CH=CH−、−C≡C―および
In the formula (A), Y represents a divalent electron-withdrawing group, specifically, —CO—, —SO 2 —,
-SO -, - CONH -, - COO -, - (CF 2) l - (l is an integer of 1 to 10),
-C (CF 3 ) 2- and the like. Z 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

Figure 2005219282
Figure 2005219282

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 refers to 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 it is in the 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.

Figure 2005219282
Figure 2005219282

式(B)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た少なくとも1種の原子または基を示す。 In formula (B), R 1 to R 8 may be the same as or different from each other, and are 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. At least 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。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。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 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. 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価の有機基を示し、pは0または正の整数であり、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, T represents a single bond or a divalent organic group, p is 0 or a positive integer, and the upper limit is usually 100, preferably 10 to 80 .

Figure 2005219282
Figure 2005219282

式(C)中、W、T、Y、Z、Ar、m、n、k、pおよびR1〜R8は、それぞれ上記一般式(A)および(B)中のW、T、Y、Z、Ar、m、n、k、pおよびR1〜R8と同義である。また、xおよびyはx+y=100モル%とした場合のモル比を示す。 In the formula (C), W, T, Y, Z, Ar, m, n, k, p and R 1 to R 8 are respectively W, T, Y in the general formulas (A) and (B). It is synonymous with Z, Ar, m, n, k, p and R 1 to R 8 . Moreover, x and y show the molar ratio when x + y = 100 mol%.

本発明で用いられるスルホン酸基を有するポリアリーレンは、式(A)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(B)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。
In the polyarylene having a sulfonic acid group used in the present invention, the repeating unit represented by the formula (A) is 0.5 to 100 mol%, preferably 10 to 99.999 mol%,
The repeating unit represented by the formula (B) is contained in a ratio of 99.5 to 0 mol%, preferably 90 to 0.001 mol%.

上記スルホン酸基を有するポリアリーレンは、上記一般式(A)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(B)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 polyarylene having a sulfonic acid group includes a monomer having a sulfonic acid ester group that can be a structural unit represented by the general formula (A) and an oligomer that can be a structural unit represented by the general formula (B). 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、スルホン酸基を有するポリアリーレンは、上記一般式(A)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成単位と、上記一般式(B)で表わされる構成単位と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。   The polyarylene having a sulfonic acid group is a polyarylene composed of a structural unit having no sulfonic acid group or sulfonic acid ester group in the general formula (A) and a structural unit represented by the general formula (B). It is also possible to synthesize in advance and sulphonate this polymer.

上記一般式(A)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(D)で表されるスルホン酸エステル(以下、モノマー(D)ともいう。)が挙げられる。   Examples of the monomer that can be the structural unit of the general formula (A) include sulfonate esters represented by the following general formula (D) (hereinafter also referred to as monomer (D)).

Figure 2005219282
Figure 2005219282

式(D)中、Xはフッ素を除くハロゲン原子(塩素、臭素、ヨウ素)、−OSO2G(
ここで、G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、Y、Z、Ar、m、nおよびkは、それぞれ上記一般式(A)中のY、Z、Ar、m、nおよびkと同義である。
In the formula (D), X is a halogen atom excluding fluorine (chlorine, bromine, iodine), -OSO 2 G (
Here, G represents an alkyl group, a fluorine-substituted alkyl group or an aryl group. ), And Y, Z, Ar, m, n and k have the same meanings as Y, Z, Ar, m, n and k in the general formula (A), respectively.

a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 group, n-butyl group, sec-butyl group, neopentyl group, cyclopentyl group, hexyl group, cyclohexyl group, cyclopentylmethyl group, cyclohexylmethyl group, adamantyl group, adamantanemethyl group, 2-ethylhexyl group, 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 , Straight chain hydrocarbon group such as bicyclo [2.2.1] heptylmethyl group, branched hydrocarbon group, alicyclic hydrocarbon group, 5-membered And a hydrocarbon group having a heterocyclic ring. 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−SO3bで表わ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−SO3bは、芳香族基に1個または2個以上置換しており、置換基−SO3b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(D)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 (D) include the following compounds.

Figure 2005219282
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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 by a bromine atom, a compound in which -CO- is replaced by -SO 2 -in the above compound, a chlorine atom in the above compound is replaced by a bromine atom, and -CO- is -SO 2 Examples include compounds in which 2- is replaced.

一般式(D)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 (D) 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 produces 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(D)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 (D), specific examples of the compound having no sulfonic acid group or sulfonic acid ester group include the following compounds.

Figure 2005219282
Figure 2005219282

Figure 2005219282
Figure 2005219282

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(B)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(E)で表されるオリゴマー(以下、オリゴマー(E)ともいう。)が挙げられる。   Examples of the oligomer that can be the structural unit of the general formula (B) include an oligomer represented by the following general formula (E) (hereinafter also referred to as oligomer (E)).

Figure 2005219282
Figure 2005219282

式(E)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−OSO2G(ここで、G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。G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 (E), R ′ and R ″ may be the same as or different from each other, and a halogen atom or —OSO 2 G excluding a fluorine atom (where G represents 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 G 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.

1〜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。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 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. 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2価の電子吸引性基または単結合を示し、電子吸引性基としては、上述したものと同様のものが挙げられる。Tは2価の有機基または単結合であって、電子吸引性基であっても電子供与性基であってもよい。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。pは0または正の整数であり、上限は通常100、好ましくは10〜80である。   W represents a divalent electron-withdrawing group or a single bond, and examples of the electron-withdrawing group include those described above. T is a divalent organic group or a single bond, 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. p is 0 or a positive integer, and the upper limit is usually 100, preferably 10-80.

上記一般式(E)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。
The compound represented by the general formula (E) is 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.

Figure 2005219282
Figure 2005219282

Figure 2005219282
Figure 2005219282

Figure 2005219282
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上記一般式(E)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 (E) 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, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, sulfolane, diphenylsulfone, dimethylsulfoxide, etc., in order to convert the bisphenol linked with an electron-withdrawing group to the corresponding alkali metal salt of bisphenol 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.

Figure 2005219282
Figure 2005219282

式中、Wは一般式(E)に関して定義した通りである。   In the formula, W is as defined for the general formula (E).

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(E)において、pが2以上である化合物は、例えば、一般式(E)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(CF32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 (E), the compound in which p is 2 or more is, for example, a bisphenol that is a source of etheric oxygen that is the electron donating group T in the general formula (E) 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.

このような化合物の例示としては、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 compounds include compounds represented by the following formulas.

Figure 2005219282
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Figure 2005219282
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Figure 2005219282
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Figure 2005219282
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上記化学式において、pは0または正の整数であり、上限は通常100、好ましくは10〜80である。   In the above chemical formula, p is 0 or 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(D)とオリゴマー(E)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 (D) and the oligomer (E) in the presence of a catalyst. The catalyst used in this case 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。   “Salts” 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((D)+(E)、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 from 0.0001 to 10 mol, preferably 0.01, based on 1 mol of the total amount of the above monomers ((D) + (E), hereinafter the same) of 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(D)とオリゴマー(E)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 the polymerization solvent that can be used when the monomer (D) and the oligomer (E) 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(D)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 using the monomer (D) 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(C)は、上記一般式(D)で表されるモノマー(D)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(E)で表されるオリゴマー(E)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(C)を得ることができる。   The polyarylene (C) having a sulfonic acid group includes a monomer having no sulfonic acid ester group in the monomer (D) represented by the general formula (D), and an oligomer represented by the general formula (E) ( It is also possible to synthesize a polyarylene copolymer in advance by copolymerizing with E) 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 (C) 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(C)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してしまうことがあるため好ましくない。   The amount of the sulfonic acid group in the polyarylene (C) 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, which is not preferable.

上記スルホン酸基量は、例えばモノマー(D)およびオリゴマー(E)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 (D) and the oligomer (E).

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重量平均分子量で、1万〜100万、好ましくは2万〜80万である。1万未満では、成形フィルムにクラックが発生するなど、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なるため加工性が悪化す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-equivalent weight average molecular weight by gel permeation chromatography (GPC). If it is less than 10,000, there are insufficient coating properties such as cracks in the molded film, and there are also problems in strength properties. On the other hand, when it exceeds 1,000,000, there is a problem that the solubility becomes insufficient and the workability is deteriorated because the solution viscosity becomes high.

上記スルホン酸基を有するポリアリーレンには、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。   The polyarylene having a sulfonic acid group may contain 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 is further improved. be able to.

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。上記ヒンダードフェノール系化合物は、スルホン酸基を有するポリアリーレン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。
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-t-butyl-4-hydroxybenzyl) benzene (trade name: IRGANOX 1330), tris- (3,5-di-t-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). The hindered phenol compound is preferably used in an amount of 0.01 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyarylene having a sulfonic acid group.

(II)有機溶媒
本発明で用いられる有機溶媒としては、例えば、N−メチル−2−ピロリドン、メタノール、エタノール、プロパノール、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、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、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。これらの中では、N−メチル−2−ピロリドン、メタノール、プロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、γ−ブチロラクトン、N,N−ジメチルホルムアミド、エチルカルビトール、メチルカルビトールが好ましい。上記有機溶媒は、単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
(II) Organic solvent Examples of the organic solvent used in the present invention include N-methyl-2-pyrrolidone, methanol, ethanol, propanol, tetrahydrofuran, cyclohexanone, dimethyl sulfoxide, N, N-dimethylformamide, and N, N-dimethyl. Acetamide, γ-butyrolactone, propylene glycol monomethyl ether, 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, ethyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, ethyl ethoxyacetate, ethyl hydroxyacetate, methyl 2-hydroxy-2-methylbutanoate, methyl 3-methoxypropionate, 3-methoxy Mention may be made of ethyl propionate, methyl 3-ethoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, methyl lactate, ethyl lactate, chloroform, methylene chloride, etc. it can. Among these, N-methyl-2-pyrrolidone, methanol, propanol, propylene glycol monomethyl ether, γ-butyrolactone, N, N-dimethylformamide, ethyl carbitol, and methyl carbitol are preferable. The said organic solvent may be used independently and may be used in mixture of 2 or more types.

ポリアリーレン系組成物
本発明で用いられるポリアリーレン系組成物は、上記(I)スルホン酸基を有するポリアリーレンと、(II)有機溶剤とを含むが、組成物中における固形分濃度、すなわち成分(I)の割合は、組成物全体に対して、通常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。
Polyarylene-based composition The polyarylene-based composition used in the present invention contains (I) the polyarylene having a sulfonic acid group and (II) an organic solvent, but the solid content concentration in the composition, that is, the component The proportion of (I) is usually 3 to 40% by weight, preferably 5 to 35% by weight, based on the entire composition. 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.

また、本発明に用いられる組成物の室温での粘度は、通常は1〜1,000,000mPa・s、好ましくは10〜100,000mPa・s、より好ましくは100〜80,000mPa・s、特に好ましくは1000〜60,000mPa・sである。1mPa・s未満では、塗工時に膜とすることができず、一方、1,000,000mPa・s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, the viscosity at room temperature of the composition used in the present invention is usually 1 to 1,000,000 mPa · s, preferably 10 to 100,000 mPa · s, more preferably 100 to 80,000 mPa · s, particularly Preferably it is 1000-60,000 mPa * s. If it is less than 1 mPa · s, it cannot be formed into a film at the time of coating. On the other hand, if it exceeds 1,000,000 mPa · s, it may not be sufficiently cast and a uniform coating film may not be obtained.

なお、本発明に用いられる組成物は、上記成分(I)および(II)を主成分とするが、必要に応じて添加剤、例えばレベリング剤、シランカップリング剤などを添加することができる。   In addition, although the composition used for this invention has the said component (I) and (II) as a main component, an additive, for example, a leveling agent, a silane coupling agent, etc. can be added as needed.

レベリング剤としては、一般的に使用されているレベリング剤であれば何れも使用できるが、例えば、フッ素系ノニオン界面活性剤、特殊アクリル樹脂系レベリング剤、シリコーン系レベリング剤などが使用できる。   Any leveling agent that is generally used can be used as the leveling agent. For example, a fluorine-based nonionic surfactant, a special acrylic resin-based leveling agent, a silicone-based leveling agent, and the like can be used.

フィルムの製造方法
本発明に係るプロトン伝導性に優れたフィルム(プロトン伝導膜)の製造方法は、上記スルホン酸基を有するポリアリーレン(I)を上記有機溶媒(II)に溶解してポリアリーレン系組成物とした後、該ポリアリーレン系組成物を基体に塗布し、該組成物を塗布した基体を一軸または二軸延伸した後、該延伸した基体を延伸状態で加熱することを特徴とする。
Method for Producing Film According to the present invention, a method for producing a film having excellent proton conductivity (proton conductive membrane) is obtained by dissolving the polyarylene (I) having a sulfonic acid group in the organic solvent (II) to form a polyarylene system. After the composition is formed, the polyarylene-based composition is applied to a substrate, the substrate coated with the composition is uniaxially or biaxially stretched, and then the stretched substrate is heated in a stretched state.

上記ポリアリーレン系組成物を基体に塗布する方法としては特に限定されず、例えば、ダイス、コーター、スプレー、ハケ、ロールスピンコート、ディッピングなどの手段を用いて塗布することができる。なお、塗布の繰り返しによりフィルムの厚みや表面平滑性などを制御してもよい。   The method for applying the polyarylene-based composition to the substrate is not particularly limited, and for example, it can be applied using means such as a die, a coater, a spray, a brush, a roll spin coat, or a dipping. In addition, you may control the thickness of a film, surface smoothness, etc. by repetition of application | coating.

本発明で使用することができる基体としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、ポリエチレンナフタレート(PEN)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、ポリテトラフルオロエチレンフィルムなどが挙げられ、好ましくはPETフィルムである。   The substrate that can be used in the present invention includes polyethylene terephthalate (PET) film, polyethylene naphthalate (PEN) film, polybutylene terephthalate (PBT) film, nylon 6 film, nylon 6,6 film, polypropylene film, polytetra A fluoroethylene film etc. are mentioned, Preferably it is a PET film.

基体としてPETフィルムを使用する場合には、表面処理されていないものを使用することが好ましいが、表面処理されたフィルムを使用してもよい。前記表面処理の方法としては、一般的に行われている親水化処理方法、例えば、アクリル系樹脂またはスルホン酸塩基含有樹脂をコーテイングまたはラミネートにより積層する方法、あるいは、コロナ放電処理等によりフィルム表面の親水性を向上させる方法などが挙げられる。また、他の表
面処理の方法としては、一般的に行われている離型処理、例えば、シリコン系化合物をコーティングする方法などが挙げられる。
When a PET film is used as the substrate, it is preferable to use a non-surface-treated film, but a surface-treated film may be used. As the surface treatment method, a hydrophilic treatment method generally used, for example, a method of laminating an acrylic resin or a sulfonate group-containing resin by coating or laminating, or a corona discharge treatment or the like, Examples thereof include a method for improving hydrophilicity. Further, as other surface treatment methods, a release treatment that is generally performed, for example, a method of coating a silicon compound, and the like can be mentioned.

また、この基体となるフィルムの厚みは、通常25〜250μm、好ましくは50〜200μmである。25μm未満であると基体の剛性が不十分でプロトン伝導膜が均一とならないことがあり、250μmを超えると乾燥時の熱伝導が悪く十分な乾燥ができないことがある。   Moreover, the thickness of the film used as this base | substrate is 25-250 micrometers normally, Preferably it is 50-200 micrometers. If the thickness is less than 25 μm, the rigidity of the substrate may be insufficient and the proton conductive membrane may not be uniform. If the thickness exceeds 250 μm, heat conduction during drying may be poor and sufficient drying may not be possible.

上記フィルムの製造方法において、延伸処理する前に上記組成物を塗布した基体を予備乾燥することが好ましい。前記予備乾燥は一般的に用いられる方法、例えば多数のローラーを介して乾燥炉中を通過させる方法等で実施できるが、予備乾燥工程において、溶媒の蒸発に伴い気泡が発生すると、フィルムの特性が著しく低下することがある。そのため、乾燥工程を2段以上の複数工程とし、各工程での温度あるいは風量を制御することが好ましい。各工程は、例えば、30〜200℃、好ましくは50〜180℃で、10〜180分、好ましくは15〜60分間の条件で乾燥すればよい。   In the method for producing the film, it is preferable to pre-dry the substrate coated with the composition before stretching. The preliminary drying can be performed by a generally used method, for example, a method of passing through a drying furnace through a large number of rollers. However, in the preliminary drying step, if bubbles are generated as the solvent evaporates, the film characteristics are reduced. May decrease significantly. Therefore, it is preferable that the drying process is a plurality of processes of two or more stages, and the temperature or the air volume in each process is controlled. Each step may be dried at, for example, 30 to 200 ° C., preferably 50 to 180 ° C., for 10 to 180 minutes, preferably 15 to 60 minutes.

なお、この予備乾燥工程後におけるフィルム中の固形分濃度は、好ましくは50〜90重量%、より好ましくは60〜90重量%である。このように予備乾燥工程において、フィルム中に有機溶媒(II)を残存させることによって、延伸工程において、延伸をスムーズに行なうことができる。   The solid concentration in the film after this preliminary drying step is preferably 50 to 90% by weight, more preferably 60 to 90% by weight. As described above, in the preliminary drying step, the organic solvent (II) is left in the film, whereby the stretching can be smoothly performed in the stretching step.

本発明の製造方法により得られるフィルムの厚さは、通常は0.1〜1,000μm、
好ましくは1〜800μm、より好ましくは5〜500μm、特に好ましくは10〜300μmである。フィルムの厚みが0.1μm未満であると、実質的にハンドリングが困難となり、1,000μmを超えると、プロトン伝導性が低下することがある。
The thickness of the film obtained by the production method of the present invention is usually 0.1 to 1,000 μm,
Preferably it is 1-800 micrometers, More preferably, it is 5-500 micrometers, Most preferably, it is 10-300 micrometers. When the thickness of the film is less than 0.1 μm, handling becomes substantially difficult, and when it exceeds 1,000 μm, proton conductivity may be lowered.

本発明の製造方法により得られるフィルムの厚み分布は、厚みの平均値に対して通常±30%以内、好ましくは±20%以内、より好ましくは±15%以内、特に好ましくは±10%以内である。かかる厚み制御を実施することにより、延伸配向した際の強度ムラを防ぐことができる。   The thickness distribution of the film obtained by the production method of the present invention is usually within ± 30%, preferably within ± 20%, more preferably within ± 15%, particularly preferably within ± 10% with respect to the average value of thickness. is there. By carrying out such thickness control, it is possible to prevent unevenness in strength when stretched and oriented.

本発明に係るポリアリーレン系延伸フィルムの製造方法における延伸加工は、公知の一軸延伸法または二軸延伸法により行うことができる。すなわち、テンター法による横一軸延伸法、ロール間圧縮延伸法、円周の異なる二組のロールを利用する縦一軸延伸法などの一軸延伸法、または横一軸延伸法と縦一軸延伸法とを組合わせた二軸延伸法を用いることができる。また枚葉で行う場合にはフィルム周囲の端部をチャックにより固定しチャック部を各方向に移動させることにより一軸延伸および二軸延伸を行うことができる。   Stretching in the method for producing a polyarylene stretched film according to the present invention can be performed by a known uniaxial stretching method or biaxial stretching method. That is, a uniaxial stretching method such as a transverse uniaxial stretching method using a tenter method, a compression stretching method between rolls, a longitudinal uniaxial stretching method using two sets of rolls with different circumferences, or a lateral uniaxial stretching method and a longitudinal uniaxial stretching method are combined. A combined biaxial stretching method can be used. In the case of using a single wafer, uniaxial stretching and biaxial stretching can be performed by fixing an end portion around the film with a chuck and moving the chuck portion in each direction.

上記延伸工程において、基体および基体上に流延塗工したフィルムを予備加熱してもよい。予備加熱の方法は特に制限されず、一般的に用いられる方法、例えば、熱風、赤外ヒーター、遠赤外ヒーター等を使用して加熱することができる。加熱温度は、通常50〜200℃、好ましくは60〜180℃、より好ましくは80〜160℃である。延伸工程において、基体、ならびに基体上に流延塗工したフィルムを予備加熱することにより、高い延伸比とともに延伸をスムーズに行うことができる。   In the stretching step, the substrate and the film cast on the substrate may be preheated. The preheating method is not particularly limited, and heating can be performed using a generally used method such as hot air, an infrared heater, or a far infrared heater. The heating temperature is usually 50 to 200 ° C, preferably 60 to 180 ° C, more preferably 80 to 160 ° C. In the stretching step, the substrate and the film cast on the substrate are preheated, whereby stretching can be performed smoothly with a high stretching ratio.

一軸延伸法の場合、延伸速度は、通常1〜5,000%/分、好ましくは50〜1,000%/分、より好ましくは100〜1,000%/分、特に好ましくは100〜500%/分である。   In the case of the uniaxial stretching method, the stretching speed is usually 1 to 5,000% / min, preferably 50 to 1,000% / min, more preferably 100 to 1,000% / min, and particularly preferably 100 to 500%. / Min.

二軸延伸法の場合、2方向同時に延伸を行う方法、または一軸延伸後に最初の延伸方向
と異なる方向に延伸処理する方法がある。この時、延伸後のフィルムの強度を制御するための2つの延伸軸の交わり角度は、所望の特性により決定されるため特に限定はされないが、通常は120〜60度の範囲である。また、延伸速度は各延伸方向で同じであってもよく、異なっていてもよく、通常1〜5,000%/分、好ましくは50〜1,000%/分、より好ましくは100〜1,000%/分、特に好ましくは100〜500%/分である。
In the case of the biaxial stretching method, there are a method of stretching simultaneously in two directions, or a method of stretching in a direction different from the first stretching direction after uniaxial stretching. At this time, the intersecting angle of the two stretching axes for controlling the strength of the stretched film is not particularly limited because it is determined by desired characteristics, but is usually in the range of 120 to 60 degrees. The stretching speed may be the same or different in each stretching direction, and is usually 1 to 5,000% / min, preferably 50 to 1,000% / min, more preferably 100 to 1, 000% / min, particularly preferably 100 to 500% / min.

延伸倍率は、所望の特性に応じて決定されるが、通常1.01〜5倍、好ましくは1.03〜3倍、より好ましくは1.05〜1.75倍である。延伸倍率が1.01倍未満では、得られるフィルムの機械的強度が充分に向上せず、一方、5倍を超えると、均質な配向が難しくなる。   Although a draw ratio is determined according to desired characteristics, it is usually 1.01 to 5 times, preferably 1.03 to 3 times, and more preferably 1.05 to 1.75 times. When the draw ratio is less than 1.01, the mechanical strength of the resulting film is not sufficiently improved. On the other hand, when it exceeds 5 times, uniform orientation becomes difficult.

上述したようにフィルム中に有機溶媒(II)を残存させた状態で延伸することにより、高い延伸比を達成し、成分(I)の分子鎖の配列が均質に延伸方向に揃うとともに、フィルムの延伸による損傷がなくなる。   As described above, by stretching the film with the organic solvent (II) remaining in the film, a high stretch ratio is achieved, and the molecular chain arrangement of the component (I) is uniformly aligned in the stretching direction. No damage caused by stretching.

延伸後、延伸状態のままで表面上にフィルムが形成された基体を、50〜200℃、好ましくは60〜180℃、より好ましくは80〜160℃で、0.01〜10時間、好ましくは0.1〜5時間ヒートセット(加熱後処理)する。この加熱後処理によって、フィ
ルムが延伸状態で熱固定され、スルホン酸基を有するポリアリーレン(I)の分子鎖が固定されて、フィルムの機械的性質(強度、弾性率)および加熱時の寸法安定性が向上する。
After stretching, the substrate on which the film is formed in the stretched state is 50 to 200 ° C., preferably 60 to 180 ° C., more preferably 80 to 160 ° C., and 0.01 to 10 hours, preferably 0. .Heat set (post-heating treatment) for 1-5 hours. By this post-heating treatment, the film is heat-set in the stretched state, the molecular chain of polyarylene (I) having a sulfonic acid group is fixed, and the mechanical properties (strength, elastic modulus) of the film and dimensional stability during heating Improves.

なお、この加熱後処理の雰囲気圧力は、常圧から真空の範囲、好ましくは300mmHg〜0.1mmHgである。減圧下に加熱後処理することにより、より低い温度、かつ、より短時間で有機溶媒(II)を完全に揮発させることができる。   In addition, the atmospheric pressure of this post-heating process is the range of a normal pressure to a vacuum, Preferably it is 300 mmHg-0.1 mmHg. By performing the post-heating treatment under reduced pressure, the organic solvent (II) can be completely volatilized at a lower temperature and in a shorter time.

また有機溶媒(II)を完全に除去するための方法としては、延伸後のフィルムを純水中につける方法も処理時間を短縮するために行うことができる。   Further, as a method for completely removing the organic solvent (II), a method of putting the stretched film in pure water can be performed in order to shorten the processing time.

本発明の方法により得られるフィルム(プロトン伝導膜)は、フィルムの強度的性質(強度、弾性率)が向上し、また加熱時の寸法安定性に優れている(収縮が抑えられる)。したがって、本発明により得られるフィルムは、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。   The film (proton conductive membrane) obtained by the method of the present invention has improved strength properties (strength and elastic modulus) of the film and is excellent in dimensional stability during heating (shrinkage can be suppressed). Therefore, the film obtained by 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。なお、各種物性は以下のようにして求めた。
〔Example〕
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further more concretely based on an Example, this invention is not limited to these Examples. Various physical properties were determined as follows.

1.分子量
スルホン酸基を有しないポリアリーレン重量平均分子量は、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。
1. Molecular weight The polyarylene weight average molecular weight 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 the polyarylene having a sulfonic acid group was determined by GPC using N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) to which lithium bromide and phosphoric acid were added as a solvent as an eluent.

2.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。
2. 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.

3.プロトン伝導度の測定
交流抵抗は、5mm幅の短冊状のプロトン伝導膜試料の表面に、白金線(φ=0.5mm)を押し当て、恒温恒湿装置中に試料を保持し、白金線間の交流インピーダンス測定から求めた。すなわち、85℃、相対湿度90%の環境下で交流10kHzにおけるインピーダンスを測定した。抵抗測定装置として、(株)NF回路設計ブロック製のケミカルインピーダンス測定システムを用い、恒温恒湿装置には、(株)ヤマト科学製のJW241を使用した。白金線は、5mm間隔に5本押し当てて、線間距離を5〜20mmに変化させ、交流抵抗を測定した。線間距離と抵抗の勾配から膜の比抵抗を算出し、比抵抗の逆数からプロトン伝導度を算出した。
比抵抗R(Ω・cm)=0.5(cm)×膜厚(cm)×抵抗線間勾配(Ω/cm)
4.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. Measurement of proton conductivity AC resistance is measured by pressing a platinum wire (φ = 0.5 mm) against the surface of a strip-shaped proton conducting membrane sample with a width of 5 mm, holding the sample in a constant temperature and humidity device, and between the platinum wires It was obtained from AC impedance measurement. That is, the impedance at AC 10 kHz was measured in an environment of 85 ° C. and relative humidity 90%. A chemical impedance measurement system manufactured by NF Circuit Design Block Co., Ltd. was used as the resistance measurement device, and JW241 manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd. was used as the constant temperature and humidity device. Five platinum wires were pressed at intervals of 5 mm, the distance between the wires was changed to 5 to 20 mm, and the AC resistance was measured. The specific resistance of the membrane was calculated from the line-to-line distance and the resistance gradient, and the proton conductivity was calculated from the reciprocal of the specific resistance.
Specific resistance R (Ω · cm) = 0.5 (cm) × film thickness (cm) × resistance-to-resistance gradient (Ω / cm)
4). Tensile strength Tensile strength was measured at room temperature using No. 2 type test piece of the obtained film according to JIS K7127.

5.弾性率
弾性率は、上記引張強度測定における応力−歪曲線の引張初期の傾きから計算した。
5). Elastic modulus The elastic modulus was calculated from the initial inclination of the stress-strain curve in the tensile strength measurement.

6.フィルム耐折性
MIT耐折度試験機(Ueshima社製)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。
6). Film folding resistance Using a MIT folding resistance tester (manufactured by Uesima), measurement was performed under the conditions of a number of flexing cycles of 166 times / minute, a load of 200 g, and a flexural deformation angle of 135 °.

7.寸法安定性(寸法変化率)
得られたフィルムを100℃のオーブン中で3時間処理し、処理前後のフィルムの寸法変化率を%で示した。
7). Dimensional stability (dimensional change rate)
The obtained film was treated in an oven at 100 ° C. for 3 hours, and the dimensional change rate of the film before and after the treatment was shown in%.

8.吸水率
得られた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。
8). Water absorption rate The obtained film was immersed in distilled water at room temperature for 1 hour, and determined from the change in weight before and after the immersion.

[合成例1]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時間反応させた。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。
[Synthesis Example 1] Preparation of Oligomer 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) was added to a 1 L three-necked flask equipped with a stirrer, thermometer, condenser, Dean-Stark tube and nitrogen-introduced three-way cock. -1,1,1,3,3,3-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, and then 10.0 g (0.040 mol) of 4,4′-DCBP was added. The mixture was further reacted 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、Tgは110℃、熱分解温度は498℃であった。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 weight average molecular weight (Mw) in terms of polystyrene determined by GPC (THF solvent) of the obtained compound was 11,200. Further, the obtained compound was soluble in THF, NMP, DMAc, sulfolane and the like, Tg was 110 ° C., and thermal decomposition temperature was 498 ° C. The obtained compound was an oligomer represented by the formula (I) (hereinafter referred to as “BCPAF oligomer”).

Figure 2005219282
Figure 2005219282

[合成例2]重合体の合成例
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(98.64mmol)、BCPAFオリゴマー(Mw=11200)15.23g(1.36mmol)、Ni(PPh32Cl2 1.67g(2.55mmol)、PPh3 10.49g(40mmol)、NaI 0.45g(3mmol)、亜鉛末 15.69g(240mmol)、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ろ過し、ろ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-SO3neo-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。
[Synthesis Example 2] Polymer Synthesis Example To a 1 L three-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, a condenser tube, a Dean-Stark tube, and a nitrogen-introduced three-way cock, 4- [4- (2,5 -Dichlorobenzoyl) phenoxy] 39-58 g (98.64 mmol) of benzenesulfonic acid neo-pentyl (A-SO 3 neo-Pe), 15.23 g (1.36 mmol) of BCPAF oligomer (Mw = 11200), Ni (PPh 3 ) 2 Cl 2 1.67g (2.55mmol) , PPh 3 10.49g (40mmol), NaI 0.45g (3mmol), zinc dust 15.69 g (240 mmol), dry NMP 390 mL was added under nitrogen. The reaction system was heated with stirring (finally heated to 75 ° C.) and allowed to react for 3 hours. The polymerization reaction solution was diluted with 250 mL of THF, stirred for 30 minutes,
Celite was filtered using a filter aid, and the filtrate was poured into 1500 mL of a large excess 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.

こうして得られたPolyAB-SO3neo-Pe5.1g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させ、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(−SO3a)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。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。
PolyAB-SO 3 neo-Pe thus obtained (5.1 g) was dissolved in NMP (60 mL) 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). . 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.

[合成例3]後スルホン化重合体の合成例
(ポリアリーレン系共重合体の合成)
上記合成例1で得られた式(I)のオリゴマー 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.
67g(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)、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THFで希釈し、塩酸/メタノールで凝固回収し、メタノール洗浄を繰り返し、THFで溶解、メタノールへ再沈殿による精製し、濾集した重合体を真空乾燥し目的の共重合体51.0g(90%)を得た。GPC(THF)で求めたポリスチレン換算のMnは38,900、Mwは160,
000であった。
[Synthesis Example 3] Synthesis Example of Postsulfonated Polymer (Synthesis of Polyarylene Copolymer)
28.1 g (2.5 mmol) of the oligomer of formula (I) obtained in Synthesis Example 1 above, 2,5-dichloro-4 ′-(4-phenoxy) phenoxybenzophenone (DCPPB) 35.
9 g (82.5 mmol), bis (triphenylphosphine) nickel dichloride
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 THF, coagulated and recovered with hydrochloric acid / methanol, washed with methanol repeatedly, dissolved in THF, purified by reprecipitation into methanol, and the collected polymer was vacuum-dried to obtain 51.0 g of the desired copolymer. (90%) was obtained. The polystyrene-converted Mn determined by GPC (THF) was 38,900, and Mw was 160,
000.

(スルホン酸基を有するポリアリーレンの合成)
上記共重合体50gを攪拌装置、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ぎ入れ、重合体を沈殿させた。洗浄水のpHが5になるまで重合体の洗浄を繰り返した後、乾燥して56g(95%)のスルホン酸基含有重合体を得た。スルホン酸基含有重合体のGPCで求めたポリスチレン換算のMnは45,500、Mwは176,000であった。得られたスルホン酸基含有重合体のスルホン酸当量は2.1meq/gであった。
(Synthesis of polyarylene having a sulfonic acid group)
50 g of the copolymer was placed in a 1000 ml separable flask equipped with a stirrer and a thermometer, 500 ml of sulfuric acid having a concentration of 98% was added, and the mixture was stirred for 24 hours under a nitrogen stream while maintaining the internal temperature at 25 ° C. The obtained solution was poured into a large amount of ion exchange water to precipitate a polymer. The polymer was repeatedly washed until the pH of the wash water reached 5, and then dried to obtain 56 g (95%) of a sulfonic acid group-containing polymer. The Mn in terms of polystyrene determined by GPC of the sulfonic acid group-containing polymer was 45,500, and Mw was 176,000. The sulfonic acid equivalent of the obtained sulfonic acid group-containing polymer was 2.1 meq / g.

[実施例1]
合成例2で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130gを、メタノール218gおよびNMP652gの混合溶媒に溶解させ、濃度13重量%(室温での溶液粘度は7,000mPa・s)の組成物を調製した。この溶液を井上金属工業製INVEXラボコーターを用い、表面処理のされていない厚さ125μmのPETフィルム(帝
人デュポン(株)製、テトロンHSL−125)に塗布した。これを予備乾燥として80℃で乾燥後、さらに140℃で乾燥し、PETフィルムのまま20cm角に打ち抜いた。乾燥後のフィルム厚みが50μm、100μmのA−1、A−2を得た。フィルムA−1、A−2の残留溶剤を400MHz 1H−NMRを用いて測定したところ、44重量%であった。残留溶剤NMPの割合は、約2.18ppm付近に出現するNMPのプロトンの吸収から算出した。
[Example 1]
130 g of the polyarylene copolymer having a sulfonic acid group obtained in Synthesis Example 2 is dissolved in a mixed solvent of 218 g of methanol and 652 g of NMP, and the composition has a concentration of 13 wt% (the solution viscosity at room temperature is 7,000 mPa · s). A product was prepared. This solution was applied to a 125 μm thick PET film (Tetron HSL-125, manufactured by Teijin DuPont Co., Ltd.) that was not surface-treated using an INVEX lab coater manufactured by Inoue Metal Industry. This was preliminarily dried at 80 ° C. and further dried at 140 ° C., and punched out into a 20 cm square as a PET film. A-1 and A-2 having film thicknesses of 50 μm and 100 μm after drying were obtained. When the residual solvent of the film A-1, A-2 was measured using a 400MHz 1 H-NMR, was 44 wt%. The ratio of residual solvent NMP was calculated from the absorption of protons of NMP appearing in the vicinity of about 2.18 ppm.

得られたフィルムA−1を、二軸延伸機((株)東洋精機製作所製、×6H−S型)を用いて140℃で一軸方向に2.0倍に延伸した。この際、延伸状態で140℃で60分間熱処理した後、PETフィルムを剥離することによりフィルムA−3を得た。得られたフィルムA−3の膜厚確認したところ25μmであった。フィルムA−1を140℃で二軸方向に2.0倍に延伸した。この際、延伸状態で140℃で60分熱処理した後、PETフィルムを剥離することによりフィルムA−4を得た。得られたフィルムA−4の膜厚確認したところ26μmであった。得られたフィルムA−3およびA−4の各種測定結果等を表1に示す。   The obtained film A-1 was stretched 2.0 times in a uniaxial direction at 140 ° C. using a biaxial stretching machine (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho, × 6H-S type). Under the present circumstances, after heat-processing for 60 minutes at 140 degreeC by extending | stretching state, film A-3 was obtained by peeling a PET film. It was 25 micrometers when the film thickness of obtained film A-3 was confirmed. Film A-1 was stretched 2.0 times in the biaxial direction at 140 ° C. Under the present circumstances, after heat-processing for 60 minutes at 140 degreeC by extending | stretching state, film A-4 was obtained by peeling a PET film. It was 26 micrometers when the film thickness of obtained film A-4 was confirmed. Various measurement results and the like of the obtained films A-3 and A-4 are shown in Table 1.

[実施例2]
合成例3で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130gを、メタノール435gおよびNMP435gの混合溶媒に溶解させ、濃度13重量%(室温での溶液粘度は5,900mPa・s)の組成物を調製した。この溶液を井上金属工業製INVEXラボコーターを用い、表面処理のされていない厚さ125μmのPETフィルム(帝
人デュポン(株)製、テトロンHSL−125)に塗布した。これを予備乾燥として80℃で乾燥後、さらに140℃で乾燥し、PETフィルムのまま20cm角に打ち抜いた。乾燥後のフィルム厚みが50μm、100μmのB−1、B−2を得た。フィルムB−1、B−2の残留溶剤を400MHz 1H−NMRを用いて測定したところ、30重量%であった。残留溶剤NMPの割合は、約2.18ppm付近に出現するNMPのプロトンの吸収から算出した。
[Example 2]
130 g of the polyarylene copolymer having a sulfonic acid group obtained in Synthesis Example 3 is dissolved in a mixed solvent of 435 g of methanol and 435 g of NMP, and the composition has a concentration of 13% by weight (solution viscosity at room temperature is 5,900 mPa · s). A product was prepared. This solution was applied to a 125 μm thick PET film (Tetron HSL-125, manufactured by Teijin DuPont Co., Ltd.) that was not surface-treated using an INVEX lab coater manufactured by Inoue Metal Industry. This was preliminarily dried at 80 ° C. and further dried at 140 ° C., and punched out into a 20 cm square as a PET film. B-1 and B-2 having film thicknesses of 50 μm and 100 μm after drying were obtained. When the film B-1, the residual solvent in B-2 was measured using a 400MHz 1 H-NMR, was 30 wt%. The ratio of residual solvent NMP was calculated from the absorption of protons of NMP appearing in the vicinity of about 2.18 ppm.

得られたフィルムB−1を、二軸延伸機((株)東洋精機製作所製、×6H−S型)を用いて、140℃で一軸方向に2.0倍に延伸した。この際、延伸状態で140℃で60分間熱処理した後、PETフィルムを剥離することによりフィルムB−3を得た。得られたフィルムB−3の膜厚確認したところ25μmであった。同様に140℃で二軸方向に2.0倍に延伸した。この際、延伸状態で140℃で60分間熱処理した後、PETフィルムを剥離することによりフィルムB−4を得た。得られたフィルムB−4の膜厚確認し
たところ24μmであった。得られたフィルムB−3およびB−4の各種測定結果等を表1に示す。
The obtained film B-1 was stretched 2.0 times in a uniaxial direction at 140 ° C. using a biaxial stretching machine (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho, × 6H-S type). Under the present circumstances, after heat-processing for 60 minutes at 140 degreeC by extending | stretching state, film B-3 was obtained by peeling a PET film. When the film thickness of the obtained film B-3 was confirmed, it was 25 μm. Similarly, the film was stretched 2.0 times in the biaxial direction at 140 ° C. Under the present circumstances, after heat-processing for 60 minutes at 140 degreeC by extending | stretching state, film B-4 was obtained by peeling a PET film. It was 24 micrometers when the film thickness of the obtained film B-4 was confirmed. Various measurement results and the like of the obtained films B-3 and B-4 are shown in Table 1.

[比較例1]
4−フェノキシベンゾイル−1,4−フェニレンの繰り返し単位(A)と、ジフェニルメタノン−4,4′−ジイルの繰り返し単位(B)とからなる重量平均分子量が15万の共重合体(共重合体組成;(A)/(B)=90/10重量%)を濃硫酸でスルホン化することにより、スルホン化ポリマーを得た。このスルホン化ポリマーは、(A)ユニットの90モル%がスルホン化されており、(B)ユニットはスルホン化されていなかった。得られたスルホン化ポリマー150gを、メタノール212gおよびNMP638gの混合溶媒に溶解させ、濃度15重量%の溶液を調製した。この溶液を井上金属工業製INVEXラボコーターを用い、表面処理のされていない厚さ125μmのPETフィルム(帝
人デュポン(株)製、テトロンHSL−125)に、乾燥後のフィルム厚みが28μmになるように塗布した。これを80℃で30分間予備乾燥して、PETフィルムのまま20cm角に打ち抜いたフィルムC−1を得た。フィルムC−1の残留溶剤を400MHz 1H−NMRを用いて測定したところ、17重量%であった。残留溶剤NMPの割合は、約2.18ppm付近に出現するNMPのプロトンの吸収から算出した。
[Comparative Example 1]
A copolymer (copolymer) having a weight average molecular weight of 150,000 consisting of 4-phenoxybenzoyl-1,4-phenylene repeating unit (A) and diphenylmethanone-4,4′-diyl repeating unit (B). The sulfonated polymer was obtained by sulfonating the combined composition (A) / (B) = 90/10 wt%) with concentrated sulfuric acid. In this sulfonated polymer, 90 mol% of the (A) unit was sulfonated, and the (B) unit was not sulfonated. 150 g of the obtained sulfonated polymer was dissolved in a mixed solvent of 212 g of methanol and 638 g of NMP to prepare a solution having a concentration of 15% by weight. Using this solution, an INVEX lab coater manufactured by Inoue Kinzoku Kogyo Co., Ltd. was applied to a 125 μm thick PET film (Tetron HSL-125, manufactured by Teijin DuPont Co., Ltd.) so that the film thickness after drying would be 28 μm. Applied. This was pre-dried at 80 ° C. for 30 minutes to obtain a film C-1 punched into 20 cm square as a PET film. When the residual solvent of the film C-1 was measured using a 400MHz 1 H-NMR, was 17 wt%. The ratio of residual solvent NMP was calculated from the absorption of protons of NMP appearing in the vicinity of about 2.18 ppm.

得られたフィルムC−1を、二軸延伸機((株)東洋精機製作所製、×6H−S型)を用いて、140℃で一軸方向に2.0倍に延伸したところ、フィルムに微細なクラックが発生してフィルムとして得ることができなかった。この失敗したフィルムをC−2とした。同様の方法で一軸方向に1.1倍に延伸した。この際、延伸状態で140℃で60分熱処理した後、PETフィルムを剥離することによりフィルムC−3を得た。得られたフィルムC−3の膜厚確認したところ25μmであった。各種測定結果等を表1に示す。   The obtained film C-1 was stretched 2.0 times in a uniaxial direction at 140 ° C. using a biaxial stretching machine (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd., x6H-S type). Cracks occurred and could not be obtained as a film. This failed film was designated C-2. In the same manner, the film was stretched 1.1 times in the uniaxial direction. Under the present circumstances, after heat-processing for 60 minutes at 140 degreeC by extending | stretching state, film C-3 was obtained by peeling a PET film. When the film thickness of the obtained film C-3 was confirmed, it was 25 micrometers. Various measurement results are shown in Table 1.

Figure 2005219282
Figure 2005219282

Claims (3)

(I)スルホン酸基を有するポリアリーレンと、(II)有機溶媒とを含む組成物を基体に塗布する工程、
該組成物を塗布した基体を一軸または二軸方向に延伸する工程、および
該延伸した基体を延伸状態で加熱する工程
を含むことを特徴とするフィルムの製造方法。
(I) applying a composition comprising polyarylene having a sulfonic acid group and (II) an organic solvent to a substrate;
A method for producing a film, comprising: stretching a substrate coated with the composition in a uniaxial or biaxial direction; and heating the stretched substrate in a stretched state.
前記スルホン酸基を有するポリアリーレン(I)が、下記一般式(A)で表される繰り返し単位および下記一般式(B)で表される繰り返し単位を含むことを特徴とする請求項1に記載のフィルムの製造方法。
Figure 2005219282
(式中、Yは2価の電子吸引性基を示し、Zは2価の電子供与性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。)
Figure 2005219282
(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た少なくとも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2以上の正の整数を示す。)
The polyarylene (I) having the sulfonic acid group includes a repeating unit represented by the following general formula (A) and a repeating unit represented by the following general formula (B). Film manufacturing method.
Figure 2005219282
(In the formula, Y represents a divalent electron-withdrawing group, Z represents a divalent electron-donating group or a direct bond, and 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.)
Figure 2005219282
(Wherein R 1 to R 8 may be the same or different from each other, and 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) A seed atom or group, W represents a divalent electron-withdrawing group or a single bond, T represents a single bond or a divalent organic group, and p represents a positive integer of 2 or more.)
前記延伸における延伸倍率が1.01〜5倍であることを特徴とする請求項1または2に記載のフィルムの製造方法。   The method for producing a film according to claim 1 or 2, wherein a draw ratio in the drawing is 1.01 to 5 times.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007069420A (en) * 2005-09-06 2007-03-22 Fujifilm Corp Method of manufacturing film, and the film

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