JP2005268011A - 高分子電解質及び高分子電解質膜 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
本発明に係る高分子電解質は、主鎖の一部を構成するプロトン解離基と、前記主鎖の一部を構成し、かつ前記プロトン解離基間を連結するパーフルオロアルキル基とを備えていることを要旨とする。この場合、前記パーフルオロアルキル基の一部は、高分子量パーフルオロアルキル基が好ましい。また、前記パーフルオロアルキル基の一部には、低分子量パーフルオロアルキル基がさらに含まれているのが好ましい。
【選択図】 なし
Description
また、本発明に係る高分子電解質膜は、本発明に係る高分子電解質を用いたことを要旨とする。
また、本発明に係る高分子電解質は、主鎖の一部を構成するプロトン解離基のみを含むものであっても良く、あるいは、「主鎖の一部を構成しないプロトン解離基」をさらに備えていても良い。「主鎖の一部を構成しないプロトン解離基」としては、具体的には、スルホン酸基、カルボン酸基、ホスホン酸基等が挙げられる。また、「主鎖の一部を構成しないプロトン解離基」は、主鎖又は側鎖の末端に結合していても良く、あるいは、主鎖又は側鎖の中間部分に直接、又は、適当な原子団を介して結合していても良い。
(2) 反応性官能基A及び反応性官能基Bは、これらの反応によって、「主鎖の一部を構成するプロトン解離基」を形成することが可能な官能基からなる。
(3) 1種又は2種以上の2官能モノマは、これらのいずれかに少なくとも1個の前記反応性官能基Aと、少なくとも1個の反応性官能基Bを含むものからなる。
パーフルオロプロピルジスルホニルフロリド(FO2S(CF2)3SO2F)1mmol(316mg)と、パーフルオロプロピルジスルホニルアミド(H2NO2S(CF2)3SO2NH2)1mmol(310mg)と、フッ化カリウム4mmol(232mg)と、トリエチルアミン4mmol(404mg)とをアセトニトリルを溶媒として、オートクレーブ中、撹拌下に100℃で3時間反応させた。反応終了後、放冷し、反応物をエタノールにあけ、ろ過した。次いで、反応物をエタノールで洗浄し、真空乾燥してポリマ1を得た。さらに、ポリマ1を200℃でホットプレスし、膜を得た。
パーフルオロドデシルジスルホニルフロリド(FO2S(CF2)12SO2F)0.5mmol(316mg)と、パーフルオロプロピルジスルホニルアミド(H2NO2S(CF2)3SO2NH2)0.5mmol(155mg)と、フッ化カリウム2mmol(116mg)と、トリエチルアミン2mmol(202mg)とをアセトニトリルを溶媒として、オートクレーブ中、撹拌下に100℃で3時間反応させた。反応終了後、放冷し、反応物をエタノールにあけ、ろ過した。次いで、反応物をエタノールで洗浄し、真空乾燥してポリマ2を得た。さらに、ポリマ2を200℃でホットプレスし、膜を得た。
パーフルオロドデシルジスルホニルフロリド(FO2S(CF2)12SO2F)0.2mmol(153mg)と、パーフルオロプロピルジスルホニルアミド(H2NO2S(CF2)3SO2NH2)0.5mmol(155mg)と、 パーフルオロプロピルジスルホニルフロリド(FO2S(CF2)3SO2F)0.3mmol(95mg)と、フッ化カリウム2mmol(116mg)と、トリエチルアミン2mmol(202mg)とをアセトニトリルを溶媒として、オートクレーブ中、撹拌下に100℃で3時間反応させた。反応終了後、放冷し、反応物をエタノールにあけ、ろ過した。次いで、反応物をエタノールで洗浄し、真空乾燥してポリマ3を得た。さらに、ポリマ3を200℃でホットプレスし、膜を得た。
パーフルオロドデシルジスルホニルフロリド(FO2S(CF2)12SO2F)0.5mmol(383mg)と、パーフルオロドデシルジスルホニルアミド(H2NO2S(CF2)12SO2NH2)0.5mmol(380mg)と、フッ化カリウム2mmol(116mg)と、トリエチルアミン2mmol(202mg)とをアセトニトリルを溶媒として、オートクレーブ中、撹拌下に100℃で3時間反応させた。反応終了後、放冷し、反応物をエタノールにあけ、ろ過した。次いで、反応物をエタノールで洗浄し、真空乾燥してポリマ4を得た。さらに、ポリマ4を200℃でホットプレスし、膜を得た。
パーフルオロペンチルジスルホニルフロリド(FO2S(CF2)5SO2F)0.5mmol(208mg)と、パーフルオロペンチルジスルホニルアミド(H2NO2S(CF2)5SO2NH2)0.5mmol(205mg)と、フッ化カリウム2mmol(116mg)と、トリエチルアミン2mmol(202mg)とをアセトニトリルを溶媒として、オートクレーブ中、撹拌下に100℃で3時間反応させた。反応終了後、放冷し、反応物をエタノールにあけ、ろ過した。次いで、反応物をエタノールで洗浄し、真空乾燥してポリマ5を得た。さらに、ポリマ5を200℃でホットプレスし、膜を得た。
パーフルオロプロピルジスルホニルフロリド(FO2S(CF2)3SO2F)0.5mmol(158mg)と、パーフルオロオクチルジスルホニルアミド(H2NO2S(CF2)8SO2NH2)0.5mmol(280mg)と、フッ化カリウム2mmol(116mg)と、トリエチルアミン2mmol(202mg)とをアセトニトリルを溶媒として、オートクレーブ中、撹拌下に100℃で3時間反応させた。反応終了後、放冷し、反応物をエタノールにあけ、ろ過した。次いで、反応物をエタノールで洗浄し、真空乾燥してポリマ6を得た。さらに、ポリマ6を200℃でホットプレスし、膜を得た。
パーフルオロオクチルジスルホニルフロリド(FO2S(CF2)8SO2F)0.2mmol(113mg)と、パーフルオロプロピルジスルホニルアミド(H2NO2S(CF2)3SO2NH2)0.5mmol(155mg)と、パーフルオロプロピルジスルホニルフロリド(FO2S(CF2)3SO2F)0.3mmol(95mg)と、フッ化カリウム2mmol(116mg)と、トリエチルアミン2mmol(202mg)とをアセトニトリルを溶媒として、オートクレーブ中、撹拌下に100℃で3時間反応させた。反応終了後、放冷し、反応物をエタノールにあけ、ろ過した。次いで、反応物をエタノールで洗浄し、真空乾燥してポリマ7を得た。さらに、ポリマ7を200℃でホットプレスし、膜を得た。
パーフルオロオクチルジスルホニルフロリド(FO2S(CF2)8SO2F)0.5mmol(283mg)と、パーフルオロオクチルジスルホニルアミド(H2NO2S(CF2)8SO2NH2)0.5mmol(280mg)と、フッ化カリウム2mmol(116mg)と、トリエチルアミン2mmol(202mg)とをアセトニトリルを溶媒として、オートクレーブ中、撹拌下に100℃で3時間反応させた。反応終了後、放冷し、反応物をエタノールにあけ、ろ過した。次いで、反応物をエタノールで洗浄し、真空乾燥してポリマ8を得た。さらに、ポリマ8を200℃でホットプレスし、膜を得た。
パーフルオロオクチルジカルボニルフロリド(ClOC(CF2)8COCl)0.5mmol(263mg)と、パーフルオロオクチルジスルホニルアミド(H2NO2S(CF2)8SO2NH2)0.5mmol(280mg)と、トリエチルアミン2mmol(202mg)とをアセトニトリルを溶媒として、オートクレーブ中、撹拌下に100℃で3時間反応させた。反応終了後、放冷し、反応物をエタノールにあけ、ろ過した。次いで、反応物をエタノールで洗浄し、真空乾燥してポリマ9を得た。さらに、ポリマ9を200℃でホットプレスし、膜を得た。
パーフルオロオクチルジカルボニルフロリド(ClOC(CF2)8COCl)0.5mmol(263mg)と、パーフルオロオクチルジカルボニルアミド(H2NOC(CF2)8CONH2)0.5mmol(243mg)と、トリエチルアミン2mmol(202mg)とをアセトニトリルを溶媒として、オートクレーブ中、撹拌下に100℃で3時間反応させた。反応終了後、放冷し、反応物をエタノールにあけ、ろ過した。次いで、反応物をエタノールで洗浄し、真空乾燥してポリマ10を得た。さらに、ポリマ10を200℃でホットプレスし、膜を得た。
市販のナフィオン(登録商標)膜(Nafion117)をそのまま試験に供した。
Claims (7)
- 主鎖の一部を構成するプロトン解離基と、
前記主鎖の一部を構成し、かつ前記プロトン解離基間を連結するパーフルオロアルキル基とを備えた高分子電解質。 - 前記プロトン解離基は、ビススルホンイミド基(−SO2NHSO2−)、スルホンカルボンイミド基(−SO2NHCO−)、及びビスカルボンイミド基(−CONHCO−)から選ばれる少なくとも1つである請求項1に記載の高分子電解質。
- 前記パーフルオロアルキル基の一部は、高分子量パーフルオロアルキル基である請求項1又は2に記載の高分子電解質。
- 前記パーフルオロアルキル基の一部は、低分子量パーフルオロアルキル基である請求項3に記載の高分子電解質。
- 前記パーフルオロアルキル基の全部は、高分子量パーフルオロアルキル基である請求項1又は2に記載の高分子電解質。
- 前記パーフルオロアルキル基は、側鎖を有するものを含む請求項1から5までのいずれかに記載の高分子電解質。
- 請求項1から6までのいずれかに記載の高分子電解質を用いた高分子電解質膜。
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