JP2007002012A - Porous sheet-formed material - Google Patents

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JP2007002012A JP2005180712A JP2005180712A JP2007002012A JP 2007002012 A JP2007002012 A JP 2007002012A JP 2005180712 A JP2005180712 A JP 2005180712A JP 2005180712 A JP2005180712 A JP 2005180712A JP 2007002012 A JP2007002012 A JP 2007002012A
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Yoshimitsu Sakaguchi
佳充 坂口
Satoshi Takase
敏 高瀬
Susumu Kitagawa
享 北河
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  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a porous sheet-formed material by a sulfonic acid group-containing polyarylene ether-based polymer, capable of being extended not only as the membrane of a fuel cell, but also as cell members, various filtering membranes, filters, adsorbents, humidity-controlling materials such a humidifying material, dehumidifying material, etc., and porous supporting substrates for composite materials, etc. <P>SOLUTION: This porous sheet-formed material is characterized by containing the polyarylene ether-based polymer containing a constituting component expressed by general formula (1) [wherein, Y is sulfone or ketone; X is H or a monovalent cationic species; and Ar is a divalent aromatic group which may contain a substituent] in its molecular chain. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、耐熱性および機械特性に優れた高分子電解質膜として有用なスルホン酸基含有ポリアリーレンエーテル系ポリマーを主成分とする多孔性シート状材料に関する。   The present invention relates to a porous sheet-like material mainly composed of a sulfonic acid group-containing polyarylene ether polymer useful as a polymer electrolyte membrane having excellent heat resistance and mechanical properties.

液体電解質の代わりに高分子固体電解質をイオン伝導体として用いる電気化学的装置の例として、水電解槽や燃料電池を挙げることができる。これらに用いられる高分子膜や膜/電極接合体のバインダー樹脂としては、カチオン交換膜としてプロトン導電率とともに化学的、熱的、電気化学的および力学的に十分安定なものでなくてはならない。このため、長期にわたり使用できるものとして、主に米デュポン社製の「ナフィオン(登録商標)」を代表例とするパーフルオロカーボンスルホン酸膜が使用されてきた。   As an example of an electrochemical device using a polymer solid electrolyte as an ionic conductor instead of a liquid electrolyte, a water electrolysis tank and a fuel cell can be mentioned. The binder resin for polymer membranes and membrane / electrode assemblies used in these materials must be sufficiently stable chemically, thermally, electrochemically and mechanically as well as proton conductivity as a cation exchange membrane. For this reason, perfluorocarbon sulfonic acid membranes, mainly “Nafion (registered trademark)” manufactured by DuPont, USA, have been used as long-term usable products.

しかしながら、パーフルオロカーボンスルホン酸膜を用いた燃料電池を100℃を超える条件で運転しようとすると、膜の含水率が急激に落ちるほか、膜の軟化も顕著となる。また、メタノールを燃料とする燃料電池においては、膜内のメタノール透過による性能低下が起こり、十分な性能を発揮することはできない。さらに、現在主に検討されている水素を燃料として80℃付近で運転する燃料電池においても、膜のコストが高すぎることが燃料電池技術確立の障害として指摘されている。また、パーフルオロカーボンスルホン酸樹脂を上記バインダーとして使用する場合にも同様の問題が指摘されている。   However, when a fuel cell using a perfluorocarbon sulfonic acid membrane is to be operated under conditions exceeding 100 ° C., the moisture content of the membrane is drastically lowered and the membrane is also softened. Further, in a fuel cell using methanol as a fuel, the performance is deteriorated due to methanol permeation in the membrane, and sufficient performance cannot be exhibited. Furthermore, even in fuel cells that are currently being studied mainly using hydrogen as a fuel and operating at around 80 ° C., it is pointed out that the cost of the membrane is too high as an obstacle to the establishment of fuel cell technology. Similar problems have been pointed out when perfluorocarbon sulfonic acid resin is used as the binder.

このような欠点を克服するため、非フッ素系芳香族環含有ポリマーにスルホン酸基を導入した高分子電解質膜が種々検討されている。ポリマー骨格としては、耐熱性や化学的安定性を考慮すると、ポリアリーレンエーテルケトン類やポリアリーレンエーテルスルホン類などの、ポリアリーレンエーテル化合物を有望な構造としてとらえることができ、ポリアリーレンエーテルスルホンをスルホン化したもの(たとえば、非特許文献1を参照。)、ポリエーテルエーテルケトンをスルホン化したもの(たとえば、特許文献1を参照。)などが報告されている。これらは、ポリマーにスルホン化剤を反応させてスルホン酸基を導入するものであるが、スルホン化されたモノマーを用いた重合により直接スルホン化ポリマーを得る方法も報告されている(たとえば、特許文献2〜4を参照。)。これらは、スルホン酸基が電子密度の低い芳香環上に導入されているため、特に優れた熱安定性を示す。また、機械的特性にも優れていることから、燃料電池膜材料だけでなく、高分子電解質膜として種々の利用が期待される。しかしながら、これらの報告にみられる使用形態は、均質な緻密フィルムによるものばかりであり、使用できる用途が制限された範囲にとどまっていた。
特開平6−93114号公報 米国特許出願公開第2002/0091225号 国際公開2003−095509号パンフレット 国際公開2004−033534号パンフレット ジャーナル・オブ・メンブラン・サイエンス(Journal of Membrane Science)、オランダ、1993年、83巻、p.211−220
In order to overcome such drawbacks, various polymer electrolyte membranes in which a sulfonic acid group is introduced into a non-fluorinated aromatic ring-containing polymer have been studied. As the polymer skeleton, polyarylene ether compounds such as polyarylene ether ketones and polyarylene ether sulfones can be considered as promising structures in consideration of heat resistance and chemical stability. (For example, refer to Non-Patent Document 1), sulfonated polyether ether ketone (for example, refer to Patent Document 1), and the like have been reported. In these methods, a sulfonic acid group is introduced by reacting a polymer with a sulfonating agent, but a method of directly obtaining a sulfonated polymer by polymerization using a sulfonated monomer has also been reported (for example, Patent Documents). See 2-4.) These exhibit particularly excellent thermal stability because the sulfonic acid group is introduced on an aromatic ring having a low electron density. Moreover, since it is excellent also in mechanical characteristics, various utilization is anticipated not only as a fuel cell membrane material but as a polymer electrolyte membrane. However, the forms of use found in these reports are only due to a homogeneous dense film, and the use that can be used has been limited.
JP-A-6-93114 US Patent Application Publication No. 2002/0091225 International Publication 2003-095509 Pamphlet International Publication No. 2004-033534 Pamphlet Journal of Membrane Science, Netherlands, 1993, 83, p. 211-220

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、燃料電池用膜だけではなく、電池部材、各種濾過膜、フィルター、吸着材、加湿、除湿などの調湿材、複合材料用多孔性支持基材などに展開できるスルホン酸基含有ポリアリーレンエーテル系ポリマーによる多孔性シート状材料を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the object of the present invention is not only a membrane for a fuel cell but also a battery member, various filtration membranes, a filter, an adsorbent, humidification, dehumidification, etc. An object of the present invention is to provide a porous sheet material made of a sulfonic acid group-containing polyarylene ether-based polymer that can be developed on a humidity control material, a porous support base material for a composite material, and the like.

本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、下記に示すスルホン酸基含有ポリアリーレンエーテル系化合物により、上記目的が達成されることを見出すに至った。すなわち、本発明は以下のとおりである。   As a result of intensive studies, the present inventors have found that the above object can be achieved by the sulfonic acid group-containing polyarylene ether compound shown below. That is, the present invention is as follows.

本発明の多孔性シート状材料は、分子鎖内に一般式(1)で示される構成成分を有するポリアリーレンエーテル系ポリマーを含有することを特徴とする。   The porous sheet material of the present invention is characterized by containing a polyarylene ether-based polymer having a constituent represented by the general formula (1) in a molecular chain.

Figure 2007002012
Figure 2007002012

(ただし、Yはスルホン基またはケトン基、XはHまたは1価のカチオン種、Arは置換基を含んでいてもよい2価の芳香族基を示す。)
本発明の多孔性シート状材料における前記ポリアリーレンエーテル系ポリマーが一般式(2)で示される構成成分をさらに含むことが、好ましい。
(Y represents a sulfone group or a ketone group, X represents H or a monovalent cationic species, and Ar represents a divalent aromatic group which may contain a substituent.)
It is preferable that the polyarylene ether-based polymer in the porous sheet-like material of the present invention further includes a constituent represented by the general formula (2).

Figure 2007002012
Figure 2007002012

(ただし、Ar’は置換基を含んでいてもよい2価の芳香族基を示す。)
本発明の多孔性シート状材料は、空隙率が5〜85%の間にあることが好ましい。
(However, Ar ′ represents a divalent aromatic group which may contain a substituent.)
The porous sheet material of the present invention preferably has a porosity of 5 to 85%.

また本発明の多孔性シート状材料は、窒素ガスの透過係数が1×10-8cm3・cm/cm2・sec/cmHg以上であることが好ましい。 The porous sheet material of the present invention preferably has a nitrogen gas permeability coefficient of 1 × 10 −8 cm 3 · cm / cm 2 · sec / cmHg or more.

本発明の多孔性シート状材料は、膜厚500μm以下の多孔性フィルムであるか、または、繊維状物質の集合体からなることが、好ましい。   The porous sheet-like material of the present invention is preferably a porous film having a thickness of 500 μm or less, or composed of an aggregate of fibrous substances.

耐熱性および機械特性に優れた高分子電解質として有用なスルホン酸基含有ポリアリーレンエーテル系ポリマーを用いて多孔性シート状材料を作成することにより、燃料電池用膜だけでなく、電池部材、各種濾過膜、フィルター、吸着材、吸湿、除湿などの調湿材、複合材料用多孔性支持基材などに適した多孔性シート状材料を提供することができるようになる。また、本発明の多孔性シート材料は親水性に優れているので、水処理関係の分離膜として好適に用いることができる。特に、基材が高分子電解質よりなるという特徴を活かして水系溶液のイオンの選択分離などの分野に好適に用いることができる。   By creating a porous sheet-like material using a sulfonic acid group-containing polyarylene ether polymer that is useful as a polymer electrolyte with excellent heat resistance and mechanical properties, not only fuel cell membranes, but also battery members, various filtrations It becomes possible to provide a porous sheet-like material suitable for membranes, filters, adsorbents, humidity control materials such as moisture absorption and dehumidification, and porous support base materials for composite materials. Further, since the porous sheet material of the present invention is excellent in hydrophilicity, it can be suitably used as a separation membrane for water treatment. In particular, it can be suitably used in fields such as selective separation of ions in an aqueous solution, taking advantage of the feature that the substrate is made of a polymer electrolyte.

本発明の多孔性シート状材料は、芳香環上にスルホン酸基を導入した特定のポリアリーレンエーテル系ポリマーを主成分としている。このようなポリアリーレンエーテル系ポリマーを主成分とする本発明の多孔性シート状材料は、寸法安定性に優れる。すなわち、芳香族求核置換反応によってポリアリーレンエーテル系ポリマーを合成する際に、ジクロロジフェニルスルホンやジフルオロベンゾフェノンなどの電子吸引性モノマーにスルホン酸基を導入しておくことにより、熱安定性や機械特性に優れたスルホン酸基を含有するポリアリーレンエーテルとすることができ、これを用いた多孔性シート状材料を作成することにより、種々の用途に展開できる有用な材料になる。   The porous sheet material of the present invention is mainly composed of a specific polyarylene ether-based polymer having a sulfonic acid group introduced on an aromatic ring. The porous sheet material of the present invention having such a polyarylene ether-based polymer as a main component is excellent in dimensional stability. In other words, when a polyarylene ether polymer is synthesized by an aromatic nucleophilic substitution reaction, by introducing a sulfonic acid group into an electron-withdrawing monomer such as dichlorodiphenylsulfone or difluorobenzophenone, thermal stability and mechanical properties are obtained. It is possible to obtain a polyarylene ether containing a sulfonic acid group that is excellent in the production of a porous sheet material. By producing a porous sheet-like material using the polyarylene ether, it becomes a useful material that can be developed for various uses.

すなわち、本発明は、分子鎖内に下記一般式(1)で示される構成成分を有するポリアリーレンエーテル系ポリマーを含有することを特徴とする多孔性シート材料である。   That is, the present invention is a porous sheet material comprising a polyarylene ether-based polymer having a constituent represented by the following general formula (1) in a molecular chain.

Figure 2007002012
Figure 2007002012

ただし、上記一般式(1)において、Yはスルホン基またはケトン基、XはHのほか、ナトリウム、カリウムなどの1価の金属塩やアンモニウム塩などの1価のカチオン種との塩になっていても構わない。Arは置換基を含んでいてもよい2価の芳香族基を示す。   However, in the above general formula (1), Y is a sulfone group or ketone group, X is a salt with a monovalent metal salt such as sodium or potassium, or a monovalent cationic species such as ammonium salt, in addition to H. It doesn't matter. Ar represents a divalent aromatic group which may contain a substituent.

本発明の多孔性シート状材料は、上記一般式(1)で示される以外の構成成分が含まれていても構わない。上記一般式(1)で示される構成成分は全体の5重量%以上であることが好ましく、15重量%以上であることが特に好ましい。上記一般式(1)で示される構成成分が全体の5重量%未満であると、本発明の多孔性シートが示す親水性の特徴が現れにくくなるという傾向にあるためである。また、本発明の多孔性シート状材料は、上記一般式(1)で示される構成成分が、全体の95重量%未満であることが好ましく、90重量%未満であることがより好ましい。上記一般式(1)で示される構成成分が95重量%以上であると、親水性が上がりすぎ、高温高湿下での寸法安定性が低下する傾向が現れ始めるためである。   The porous sheet material of the present invention may contain components other than those represented by the general formula (1). The component represented by the general formula (1) is preferably 5% by weight or more, particularly preferably 15% by weight or more based on the total. This is because when the constituent component represented by the general formula (1) is less than 5% by weight of the whole, the hydrophilic characteristics of the porous sheet of the present invention tend to hardly appear. In the porous sheet material of the present invention, the constituent represented by the general formula (1) is preferably less than 95% by weight, more preferably less than 90% by weight. This is because when the component represented by the general formula (1) is 95% by weight or more, the hydrophilicity is excessively increased, and a tendency that the dimensional stability under high temperature and high humidity starts to appear.

本発明におけるポリアリーレンエーテル系ポリマーは、加熱下、加湿下での、寸法安定性がさらに向上される観点から、上記一般式(1)で示される構成成分とともに、下記一般式(2)で示される構成成分を含んでいることが好ましい。   The polyarylene ether polymer in the present invention is represented by the following general formula (2) together with the structural component represented by the above general formula (1) from the viewpoint of further improving the dimensional stability under heating and humidification. It is preferable that the component included is included.

Figure 2007002012
Figure 2007002012

ただし、上記一般式(2)において、Ar’は置換基を含んでいてもよい2価の芳香族基を示す。   However, in the general formula (2), Ar ′ represents a divalent aromatic group which may contain a substituent.

本発明におけるポリアリーレンエーテル系ポリマーが、上記一般式(1)で示される構成成分とともに一般式(2)で示される構成成分を含む場合であっても、一般式(1)および一般式(2)で示される以外の構成成分が含まれていても構わないが、上記一般式(1)および一般式(2)で示される構成成分の合計は全体の50重量%以上であることが好ましく、70重量%以上であることが特に好ましい。上記一般式(1)および一般式(2)で示される構成成分の合計が全体の50重量%未満であると、上記一般式(2)の存在による寸法安定性が特に優れるという特徴が現れにくくなる傾向にあるためである。   Even when the polyarylene ether-based polymer in the present invention contains the constituent represented by the general formula (2) together with the constituent represented by the general formula (1), the general formula (1) and the general formula (2) However, the total of the constituents represented by the general formula (1) and the general formula (2) is preferably 50% by weight or more, It is particularly preferably 70% by weight or more. When the total of the constituent components represented by the general formula (1) and the general formula (2) is less than 50% by weight, the feature that the dimensional stability due to the presence of the general formula (2) is particularly excellent is unlikely to appear. It is because it tends to become.

なお、上記一般式(1)で示される構成成分とともに一般式(2)で示される構成成分を含む場合、その混合比率は、一般式(1)で示される構成成分:一般式(2)で示される構成成分=1:0.05〜25であるのが好ましく、1:0.10〜20であるのがより好ましい。前記混合比率が1:0.05未満であると、特に高温高湿下での寸法安定性の良さが現れにくくなる傾向にあるためであり、また前記混合比率が1:25を超えると、親水性に優れる特徴が現れにくくなる傾向にあるためである。   In addition, when the component shown by General formula (2) is included with the component shown by the said General formula (1), the mixing ratio is the component shown by General formula (1): General formula (2) The component shown is preferably 1: 0.05 to 25, and more preferably 1: 0.10 to 20. This is because when the mixing ratio is less than 1: 0.05, good dimensional stability particularly under high temperature and high humidity tends to hardly appear, and when the mixing ratio exceeds 1:25, This is because the characteristics that are excellent in the property tend to hardly appear.

なお、上記一般式(2)で示される構成成分が下記一般式(3)で示される構成成分であると、得られるポリマーの重合度が高くなりやすい傾向を示すため、このましい。   In addition, when the structural component represented by the general formula (2) is a structural component represented by the following general formula (3), the degree of polymerization of the obtained polymer tends to increase, which is preferable.

Figure 2007002012
Figure 2007002012

ただし、上記一般式(3)におけるAr’’は置換基を含んでいてもよい2価の芳香族基を示す。   However, Ar ″ in the general formula (3) represents a divalent aromatic group which may contain a substituent.

この他、本発明の多孔性シート状材料に含有されるポリアリーレンエーテル系ポリマーには、その分子鎖中、すなわちポリマーの主鎖、側鎖、末端基として、熱および/または光により架橋する成分を含有していてもよい。熱架橋性基としては、エチレン基、エチニル基、エチニレン基などの反応性不飽和結合含有成分等が例示されるが、これらに限定されることはなく、熱による反応でポリマー鎖間に新たな結合を形成し得るものであればよい。光架橋性基としては、ベンゾフェノン基、α−ジケトン基、アシロイン基、アシロインエーテル基、ベンジルアルキルケタール基、アセトフェノン基、多核キノン基、チオキサントン基、アシルフォスフィン基、エチレン性不飽和基などを挙げることができる。中でもベンゾフェノン基などの光によりラジカルを発生することのできる基と、メチル基やエチル基などの炭化水素基を有する芳香族基などの、ラジカルと反応することのできる基との組み合わせが好ましい。エチレン性不飽和基を用いる場合には、ベンゾフェノン類、α−ジケトン類、アシロイン類、アシロインエーテル類、ベンジルアルキルケタール類、アセトフェノン類、多核キノン類、チオキサントン類、アシルフォスフィン類などの光重合開始剤を加えておくことが好ましい。   In addition, the polyarylene ether-based polymer contained in the porous sheet-like material of the present invention has a component that crosslinks by heat and / or light in its molecular chain, that is, as the main chain, side chain, or terminal group of the polymer. May be contained. Examples of thermally crosslinkable groups include reactive unsaturated bond-containing components such as ethylene group, ethynyl group, and ethynylene group, but are not limited to these, and a new reaction between polymer chains is caused by reaction by heat. Any material that can form a bond may be used. Examples of photocrosslinkable groups include benzophenone groups, α-diketone groups, acyloin groups, acyloin ether groups, benzyl alkyl ketal groups, acetophenone groups, polynuclear quinone groups, thioxanthone groups, acylphosphine groups, and ethylenically unsaturated groups. Can be mentioned. Among them, a combination of a group capable of generating a radical by light such as a benzophenone group and a group capable of reacting with a radical such as an aromatic group having a hydrocarbon group such as a methyl group or an ethyl group is preferable. When using ethylenically unsaturated groups, photopolymerization of benzophenones, α-diketones, acyloins, acyloin ethers, benzyl alkyl ketals, acetophenones, polynuclear quinones, thioxanthones, acylphosphines It is preferable to add an initiator.

本発明におけるポリアリーレンエーテル系ポリマーは、スルホン酸基含有量が0.1〜3.5meq/gの範囲にあることが好ましい。スルホン酸基含有量が0.1meq/g未満である場合には、高分子電解質としての特性を示さない傾向がある。また、スルホン酸基含有量が3.5meq/gを超える場合には、多孔性シート状材料がが吸湿した際に、寸法変化が大きくなる傾向となるためである。なお、スルホン酸基含有量は、酸性水溶液処理によりスルホン酸基を酸型構造にした後、後に述べる滴定法により決定することができる。   The polyarylene ether-based polymer in the present invention preferably has a sulfonic acid group content in the range of 0.1 to 3.5 meq / g. When the sulfonic acid group content is less than 0.1 meq / g, there is a tendency not to show the characteristics as a polymer electrolyte. Further, when the sulfonic acid group content exceeds 3.5 meq / g, the dimensional change tends to increase when the porous sheet material absorbs moisture. The sulfonic acid group content can be determined by a titration method described later after the sulfonic acid group is converted to an acid type structure by an acidic aqueous solution treatment.

上記一般式(1)および上記一般式(2)の構成成分を有するポリアリーレンエーテル系ポリマーは、たとえば、下記一般式(4)、一般式(5)で表されるジハロゲン化化合物をモノマーとして含む芳香族求核置換反応を用いて合成することができる。   The polyarylene ether-based polymer having the components of the general formula (1) and the general formula (2) includes, for example, dihalogenated compounds represented by the following general formula (4) and general formula (5) as monomers. It can be synthesized using an aromatic nucleophilic substitution reaction.

Figure 2007002012
Figure 2007002012

なお、上記一般式(4)、(5)において、Yはスルホン基またはケトン基、Xは1価のカチオン種、Zは塩素またはフッ素を示す。   In the general formulas (4) and (5), Y represents a sulfone group or a ketone group, X represents a monovalent cation species, and Z represents chlorine or fluorine.

上記一般式(4)で示される化合物の具体例としては、3,3’−ジクロロ−4,4’−ジフルオロジフェニルスルホン、3,3’−ジスルホ−4,4’−ジフルオロジフェニルスルホン、3,3’−ジスルホ−4,4’−ジクロロジフェニルケトン、3,3’−ジスルホ−4,4’−ジフルオロジフェニルケトン、およびそれらのスルホン酸基が1価カチオン種との塩になったものなどが挙げられる。1価カチオン種としては、ナトリウム、カリウムや他の金属種や各種アミン類などでもよく、これらに制限される訳ではない。   Specific examples of the compound represented by the general formula (4) include 3,3′-dichloro-4,4′-difluorodiphenylsulfone, 3,3′-disulfo-4,4′-difluorodiphenylsulfone, 3, 3'-disulfo-4,4'-dichlorodiphenyl ketone, 3,3'-disulfo-4,4'-difluorodiphenyl ketone, and those whose sulfonic acid group is converted to a salt with a monovalent cationic species Can be mentioned. The monovalent cation species may be sodium, potassium, other metal species, various amines, and the like, but is not limited thereto.

また上記一般式(5)で表される化合物としては、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、2,4−ジクロロベンゾニトリル、2,4−ジフルオロベンゾニトリルなどを挙げることができる。   Examples of the compound represented by the general formula (5) include 2,6-dichlorobenzonitrile, 2,6-difluorobenzonitrile, 2,4-dichlorobenzonitrile, 2,4-difluorobenzonitrile and the like. Can do.

上述した芳香族求核置換反応において、上記一般式(4)、(5)以外に使用できる活性化ジフルオロ芳香族化合物やジクロロ芳香族化合物としては、4,4’−ジクロロジフェニルスルホン、4,4’−ジフルオロジフェニルスルホン、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、デカフルオロビフェニル、デカフルオロジフェニルエーテル、デカフルオロベンゾフェノンなどが例示されるが、これらに制限されることはなく、芳香族求核置換反応に活性のある他の芳香族ジハロゲン化合物、芳香族ジニトロ化合物、芳香族ジシアノ化合物なども使用することができる。また、これらの化合物は単独で使用してもよいが、2種以上の混合物として使用してもよい。   In the above-described aromatic nucleophilic substitution reaction, activated difluoroaromatic compounds and dichloroaromatic compounds that can be used in addition to the above general formulas (4) and (5) include 4,4′-dichlorodiphenylsulfone, 4,4 Examples include '-difluorodiphenyl sulfone, 4,4'-difluorobenzophenone, 4,4'-dichlorobenzophenone, decafluorobiphenyl, decafluorodiphenyl ether, decafluorobenzophenone, and the like, but are not limited thereto. Other aromatic dihalogen compounds, aromatic dinitro compounds, aromatic dicyano compounds and the like that are active in group nucleophilic substitution reactions can also be used. These compounds may be used alone, but may be used as a mixture of two or more.

また、上述の一般式(1)で表される構成成分中のAr、上述の一般式(2)で表される構成成分中のAr’および上述の一般式(3)で表される構成成分中のAr’’として使用できる芳香族ジオール成分モノマーの例としては、4,4’−ビフェノール、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルホン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ブタン、3,3−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ペンタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)プロパン、ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)メタン、ビス(4−ヒドロキシ−2,5−ジメチルフェニル)メタン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)フェニルメタン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)ジフェニルメタン、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン、9,9−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)フルオレン、9,9−ビス(3−フェニル−4−ヒドロキシフェニル)フルオレン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ハイドロキノン、レゾルシン、1,4−ジヒドロキシナフタレン、1,8−ジヒドロキシナフタレン、1,5−ジヒドロキシナフタレン、1,6−ジヒドロキシナフタレン、1,7−ジヒドロキシナフタレン、2,6−ジヒドロキシナフタレン、2,7−ジヒドロキシナフタレン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)ケトン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス(4−ヒドロキシフェニル)チオエーテル、オリゴ−1,4−フェニレンエーテル末端ジオール化合物などが挙げられるが、この他にも芳香族求核置換反応によるポリアリーレンエーテル系化合物の重合に用いることができる各種芳香族ジオールを使用することもできる。また、これらの芳香族ジオールには、メチル基、ハロゲン、シアノ基、スルホン酸基およびその塩化合物などの置換基が結合していてもよい。置換基の種類は特に限定されることはなく、芳香環あたり0〜2個であることが好ましい。これら芳香族ジオールは、単独で使用することができる他、複数の芳香族ジオールを併用することも可能である。この中でも、4,4’−ビフェノールは好ましいモノマーとして挙げることができる。   Moreover, Ar in the structural component represented by the above general formula (1), Ar ′ in the structural component represented by the above general formula (2), and the structural component represented by the above general formula (3) Examples of aromatic diol component monomers that can be used as Ar ″ in the examples include 4,4′-biphenol, bis (4-hydroxyphenyl) sulfone, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) ethane, 2,2 -Bis (4-hydroxyphenyl) propane, bis (4-hydroxyphenyl) methane, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) butane, 3,3-bis (4-hydroxyphenyl) pentane, 2,2-bis (4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl) propane, bis (4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl) methane, bis (4-hydroxy-2,5-dimethylphenyl) Methane, bis (4-hydroxyphenyl) phenylmethane, bis (4-hydroxyphenyl) diphenylmethane, 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene, 9,9-bis (3-methyl-4-hydroxyphenyl) fluorene 9,9-bis (3-phenyl-4-hydroxyphenyl) fluorene, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane, hydroquinone, resorcin, 1,4-dihydroxynaphthalene, 1,8-dihydroxynaphthalene 1,5-dihydroxynaphthalene, 1,6-dihydroxynaphthalene, 1,7-dihydroxynaphthalene, 2,6-dihydroxynaphthalene, 2,7-dihydroxynaphthalene, bis (4-hydroxyphenyl) ketone, bis (4-hydroxy Phenyl) , Bis (4-hydroxyphenyl) thioether, oligo-1,4-phenylene ether-terminated diol compounds, and the like. In addition, it may be used for polymerization of polyarylene ether compounds by aromatic nucleophilic substitution reaction. Various aromatic diols that can be used can also be used. In addition, a substituent such as a methyl group, a halogen, a cyano group, a sulfonic acid group and a salt compound thereof may be bonded to these aromatic diols. The kind of substituent is not particularly limited, and is preferably 0 to 2 per aromatic ring. These aromatic diols can be used alone, or a plurality of aromatic diols can be used in combination. Among these, 4,4'-biphenol can be mentioned as a preferred monomer.

本発明におけるポリアリーレンエーテル系ポリマーの重合においては、ハロゲン化芳香族ヒドロキシ化合物を反応性モノマー成分として加えて重合することもできる。この際に用いるハロゲン化芳香族ヒドロキシ化合物も特に制限されることはないが、4−ヒドロキシ−4’−クロロベンゾフェノン、4−ヒドロキシ−4’−フルオロベンゾフェノン、4−ヒドロキシ−4’−クロロジフェニルスルホン、4−ヒドロキシ−4’−フルオロジフェニルスルホン、4−クロロ−4’−(p−ヒドロキシフェニル)ジフェニルスルホン、4−フルオロ−4’−(p−ヒドロキシフェニル)ベンゾフェノンなどを例として挙げることができる。これらは、単独で使用することができる他、2種以上の混合物として使用することもできる。   In the polymerization of the polyarylene ether-based polymer in the present invention, a halogenated aromatic hydroxy compound can be added as a reactive monomer component for polymerization. The halogenated aromatic hydroxy compound used in this case is not particularly limited, but 4-hydroxy-4′-chlorobenzophenone, 4-hydroxy-4′-fluorobenzophenone, 4-hydroxy-4′-chlorodiphenylsulfone. 4-hydroxy-4′-fluorodiphenylsulfone, 4-chloro-4 ′-(p-hydroxyphenyl) diphenylsulfone, 4-fluoro-4 ′-(p-hydroxyphenyl) benzophenone, etc. can be mentioned as examples. . These can be used alone or in a mixture of two or more.

また、上述の架橋性末端構造を導入する場合、本発明におけるポリアリーレンエーテル系ポリマーの重合の際に、架橋基含有末端構造を与える一官能性末端封鎖剤を加えることで得ることができる。官能性末端封鎖剤の例としては、具体的には3−フルオロプロペン、3−フルオロ−1−プロピン、4−フルオロ−1−ブテン、4−フルオロ−1−ブチン、3−フルオロシクロヘキセン、4−フルオロスチレン、3−フルオロスチレン、2−フルオロスチレン、4−フルオロエチニルベンゼン、3−フルオロエチニルベンゼン、α−フルオロ−4−エチニルトルエン、4−フルオロスチルベン4−(フェニルエチニル)フルオロベンゼン、3−(フェニルエチニル)フルオロベンゼン、3−クロロプロペン、3−クロロ−1−プロピン、4−クロロ−1−ブテン、4−クロロ−1−ブチン、3−クロロシクロヘキセン、4−クロロスチレン、3−クロロスチレン、2−クロロスチレン、4−クロロエチニルベンゼン、3−クロロエチニルベンゼン、α−クロロ−4−エチニルトルエン、4−クロロスチルベン、4−(フェニルエチニル)クロロベンゼン、3−(フェニルエチニル)クロロベンゼン、3−ヒドロキシプロペン、3−ヒドロキシ−1−プロピン、4−ヒドロキシ−1−ブテン、4−ヒドロキシ−1−ブチン、4−ヒドロキシスチレン、3−ヒドロキシスチレン、2−ヒドロキシスチレン、4−ヒドロキシエチニルベンゼン、3−エチニルフェノール、4−エチニルベンジルアルコール、4−ヒドロキシスチルベン、4−(フェニルエチニル)フェノール、3−(フェニルエチニル)フェノール、4−クロロベンゾフェノン、4−フルオロベンゾフェノン、4−ヒドロキシベンゾフェノン、4−メチルフェノール、3−メチルフェノール、2−メチルフェノール、4−エチルフェノール、3−エチルフェノール、4−プロピルフェノール、4−ブチルフェノール、4−ペンチルフェノール、4−ベンジルフェノールなどが挙げられる。これらの架橋基含有末端封鎖剤は、単独で使用してもよいが、2種以上を混合して使用してもよい。   Moreover, when introduce | transducing the above-mentioned crosslinkable terminal structure, it can obtain by adding the monofunctional terminal blocker which gives a crosslinkable group containing terminal structure in the case of superposition | polymerization of the polyarylene ether type polymer in this invention. Specific examples of functional end-capping agents include 3-fluoropropene, 3-fluoro-1-propyne, 4-fluoro-1-butene, 4-fluoro-1-butyne, 3-fluorocyclohexene, 4- Fluorostyrene, 3-fluorostyrene, 2-fluorostyrene, 4-fluoroethynylbenzene, 3-fluoroethynylbenzene, α-fluoro-4-ethynyltoluene, 4-fluorostilbene 4- (phenylethynyl) fluorobenzene, 3- ( Phenylethynyl) fluorobenzene, 3-chloropropene, 3-chloro-1-propyne, 4-chloro-1-butene, 4-chloro-1-butyne, 3-chlorocyclohexene, 4-chlorostyrene, 3-chlorostyrene, 2-chlorostyrene, 4-chloroethynylbenzene, 3-chloroethynylbenzene Zen, α-chloro-4-ethynyltoluene, 4-chlorostilbene, 4- (phenylethynyl) chlorobenzene, 3- (phenylethynyl) chlorobenzene, 3-hydroxypropene, 3-hydroxy-1-propyne, 4-hydroxy-1 -Butene, 4-hydroxy-1-butyne, 4-hydroxystyrene, 3-hydroxystyrene, 2-hydroxystyrene, 4-hydroxyethynylbenzene, 3-ethynylphenol, 4-ethynylbenzyl alcohol, 4-hydroxystilbene, 4- (Phenylethynyl) phenol, 3- (phenylethynyl) phenol, 4-chlorobenzophenone, 4-fluorobenzophenone, 4-hydroxybenzophenone, 4-methylphenol, 3-methylphenol, 2-methylphenol, 4-ethylphenol Le phenol, 3-ethylphenol, 4-propyl phenol, 4-butylphenol, 4-pentylphenol, 4-benzyl phenol. These crosslinking group-containing end-capping agents may be used alone or in combination of two or more.

また、架橋性基を有するモノマーとしての具体例としては、1−ブテン−3,4−ジオール、3,5−ジヒドロキシスチレン、3,5−ジヒドロキシスチルベン、1−ブチン−3,4−ジオール、1−ブテン−3,4−ジオール、2,4−ヘキサジイン−1,6−ジオール、2−エチニルヒドロキシキノン、2−(フェニルエチニル)ヒドロキノン、5−エチニルレゾルシン、2−ブテン−1,4−ジオール、4,4’−ジヒドロキシスチルベン、1,4−ブチンジオール、1,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)アセチレン、1,2−ビス(3−ヒドロキシフェニル)アセチレン、3,3−ジフルオロプロペン、3,3−ジフルオロプロピン、3,3,3−トリフルオロプロピン、3,4−ジフルオロ−1−ブテン、1,4−ジフルオロ−2−ブテン、3,4−ジフルオロ−1−ブチン、1,4−ジフルオロ−2−ブチン、1,6−ジフルオロ−2,4−ヘキサジイン、3,4−ジフルオロスチレン、2,6−ジフルオロスチレン、2,5−ジフルオロエチニルベンゼン、3,5−ジフルオロエチニルベンゼン、α,α−ジフルオロ−4−エチニルトルエン、α,α,α−トリフルオロ−4−エチニルトルエン、2,4−ジフルオロスチルベン、4,4’−ジフルオロスチルベン、1,2−ビス(4−フルオロフェニル)アセチレン、3,4−ジフルオロ(フェニルエチニル)ベンゼン、3,3−ジクロロプロペン、3,3−ジクロロプロピン、3,3,3−トリクロロプロピン、3,4−ジクロロ−1−ブテン、1,4−ジクロロ−2−ブテン、3,4−ジクロロ−1−ブチン、1,4−ジクロロ−2−ブチン、3,4−ジクロロスチレン、2,6−ジクロロスチレン、2,4−ジフルオロシナミック酸、2,5−ジクロロエチニルベンゼン、3,5−ジクロロエチニルベンゼン、α,α−ジクロロ−4−エチニルトルエン、α,α,α−トリクロロ−4−エチニルトルエン、2,4−ジクロロスチルベン、4,4’−ジクロロスチルベン、1,2−ビス(4−クロロフェニル)アセチレン、3,4−ジクロロ(フェニルエチニル)ベンゼン、4,4’−ジヒドロキシベンゾフェノン、4,4’−ジクロロベンゾフェノン、4,4’−ジフルオロベンゾフェノン、4−クロロベンゾフェノン、4−フルオロベンゾフェノン、4−ヒドロキシベンゾフェノン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ブタン、3,3−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ペンタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)プロパン、ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)メタン、ビス(4−ヒドロキシ−2,5−ジメチルフェニル)メタン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)フェニルメタン、4−ベンジルレゾルシン、2,5−ジメチルレゾルシン、4−エチルレゾルシンなどが挙げられる。これらの架橋基モノマーを本発明におけるポリアリーレンエーテル系ポリマーの重合の際に加えることで、分子鎖内部に架橋性基を導入することができる。   Specific examples of the monomer having a crosslinkable group include 1-butene-3,4-diol, 3,5-dihydroxystyrene, 3,5-dihydroxystilbene, 1-butyne-3,4-diol, -Butene-3,4-diol, 2,4-hexadiyne-1,6-diol, 2-ethynylhydroxyquinone, 2- (phenylethynyl) hydroquinone, 5-ethynylresorcin, 2-butene-1,4-diol, 4,4′-dihydroxystilbene, 1,4-butynediol, 1,2-bis (4-hydroxyphenyl) acetylene, 1,2-bis (3-hydroxyphenyl) acetylene, 3,3-difluoropropene, 3, 3-difluoropropyne, 3,3,3-trifluoropropyne, 3,4-difluoro-1-butene, 1,4-difluoro 2-butene, 3,4-difluoro-1-butyne, 1,4-difluoro-2-butyne, 1,6-difluoro-2,4-hexadiyne, 3,4-difluorostyrene, 2,6-difluorostyrene, 2,5-difluoroethynylbenzene, 3,5-difluoroethynylbenzene, α, α-difluoro-4-ethynyltoluene, α, α, α-trifluoro-4-ethynyltoluene, 2,4-difluorostilbene, 4, 4'-difluorostilbene, 1,2-bis (4-fluorophenyl) acetylene, 3,4-difluoro (phenylethynyl) benzene, 3,3-dichloropropene, 3,3-dichloropropyne, 3,3,3 -Trichloropropyne, 3,4-dichloro-1-butene, 1,4-dichloro-2-butene, 3,4-dichloro-1-butyne, , 4-dichloro-2-butyne, 3,4-dichlorostyrene, 2,6-dichlorostyrene, 2,4-difluorocinamic acid, 2,5-dichloroethynylbenzene, 3,5-dichloroethynylbenzene, α, α-dichloro-4-ethynyltoluene, α, α, α-trichloro-4-ethynyltoluene, 2,4-dichlorostilbene, 4,4′-dichlorostilbene, 1,2-bis (4-chlorophenyl) acetylene, 3 , 4-dichloro (phenylethynyl) benzene, 4,4′-dihydroxybenzophenone, 4,4′-dichlorobenzophenone, 4,4′-difluorobenzophenone, 4-chlorobenzophenone, 4-fluorobenzophenone, 4-hydroxybenzophenone, 1 , 1-bis (4-hydroxyphenyl) ethane, 2,2-bis (4 -Hydroxyphenyl) propane, bis (4-hydroxyphenyl) methane, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) butane, 3,3-bis (4-hydroxyphenyl) pentane, 2,2-bis (4-hydroxy) -3,5-dimethylphenyl) propane, bis (4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl) methane, bis (4-hydroxy-2,5-dimethylphenyl) methane, bis (4-hydroxyphenyl) phenylmethane, Examples include 4-benzylresorcin, 2,5-dimethylresorcin, 4-ethylresorcin and the like. By adding these crosslinking group monomers during the polymerization of the polyarylene ether polymer in the present invention, a crosslinking group can be introduced into the molecular chain.

本発明におけるポリアリーレンエーテル系ポリマーを芳香族求核置換反応により重合する場合、上記一般式(4)、一般式(5)で例示されるような活性化ジフルオロ芳香族化合物および/またはジクロロ芳香族化合物と芳香族ジオール類を塩基性化合物の存在下で反応させることで重合体を得ることができる。重合は、0〜350℃の温度範囲で行うことができるが、50〜250℃の温度であることが好ましい。0℃より低い場合には、十分に反応が進まない傾向にあり、350℃より高い場合には、ポリマーの分解も起こり始める傾向があるためである。   When the polyarylene ether polymer in the present invention is polymerized by an aromatic nucleophilic substitution reaction, the activated difluoroaromatic compound and / or dichloroaromatic as exemplified by the above general formula (4) and general formula (5). A polymer can be obtained by reacting a compound with an aromatic diol in the presence of a basic compound. The polymerization can be carried out in the temperature range of 0 to 350 ° C., but is preferably 50 to 250 ° C. This is because when the temperature is lower than 0 ° C., the reaction does not proceed sufficiently, and when the temperature is higher than 350 ° C., the polymer tends to be decomposed.

反応は、無溶媒下で行うこともできるが、溶媒中で行うことが好ましい。使用できる溶媒としては、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジフェニルスルホン、スルホランなどを挙げることができるが、これらに限定されることはなく、芳香族求核置換反応において安定な溶媒として使用できるものであればよい。これらの有機溶媒は、単独でも2種以上の混合物として使用されてもよい。   The reaction can be carried out in the absence of a solvent, but is preferably carried out in a solvent. Examples of the solvent that can be used include N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, diphenyl sulfone, sulfolane, and the like. And any solvent that can be used as a stable solvent in the aromatic nucleophilic substitution reaction. These organic solvents may be used alone or as a mixture of two or more.

塩基性化合物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等が挙げられるが、芳香族ジオール類を活性なフェノキシド構造にし得るものであれば、特に限定されず使用することができる。   Examples of the basic compound include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, sodium hydrogen carbonate, potassium hydrogen carbonate and the like, and in particular, those that can convert an aromatic diol into an active phenoxide structure. It is not limited and can be used.

芳香族求核置換反応においては、副生物として水が生成する場合がある。この際は、重合溶媒とは関係なく、トルエンなどを反応系に共存させて共沸物として水を系外に除去することもできる。水を系外に除去する方法としては、モレキュラーシーブなどの吸水材を使用することもできる。   In the aromatic nucleophilic substitution reaction, water may be generated as a by-product. In this case, regardless of the polymerization solvent, water can be removed from the system as an azeotrope by coexisting toluene or the like in the reaction system. As a method for removing water out of the system, a water absorbing material such as molecular sieve can also be used.

芳香族求核置換反応を溶媒中で行う場合、得られるポリマー濃度として5〜50質量%となるようにモノマーを仕込むことが好ましい。5質量%よりも少ない場合には、重合度が上がりにくい傾向がある。一方、50質量%よりも多い場合には、反応系の粘性が高くなりすぎ、反応物の後処理が困難になる傾向がある。   When the aromatic nucleophilic substitution reaction is carried out in a solvent, it is preferable to charge the monomer so that the resulting polymer concentration is 5 to 50% by mass. When the amount is less than 5% by mass, the degree of polymerization tends to be difficult to increase. On the other hand, when the amount is more than 50% by mass, the viscosity of the reaction system becomes too high, and the post-treatment of the reaction product tends to be difficult.

重合は、モノマーを反応初期に一括して投入し、ランダム性の高い連鎖分布を持つポリマーにすることが好ましい。また、ジハロゲン化モノマーとジオールモノマーの等量比をずらせてブロック性オリゴマー成分を合成した後、モノマー組み合わせを変えたモノマー追加による2段階重合などで得られる連鎖分布がブロック的になったポリマーとすることも可能である。重合反応終了後は、反応溶液より蒸発によって溶媒を除去し、必要に応じて残留物を洗浄することによって、所望のポリマーが得られる。また、反応溶液を、ポリマーの溶解度が低い溶媒中に加えることによって、ポリマーを固体として沈殿させ、沈殿物の濾取によりポリマーを得ることもできる。必要に応じて、沈殿生成前に、濾過処理を行ってもよい。   For the polymerization, it is preferable to add monomers at the beginning of the reaction to form a polymer having a highly random chain distribution. Also, after synthesizing a block oligomer component by shifting the equivalence ratio of dihalogenated monomer and diol monomer, the chain distribution obtained by adding two or more monomers by changing the monomer combination is made into a block-like polymer. It is also possible. After completion of the polymerization reaction, the solvent is removed from the reaction solution by evaporation, and the residue is washed as necessary to obtain the desired polymer. In addition, the polymer can be obtained by precipitating the polymer as a solid by adding the reaction solution in a solvent having low polymer solubility, and collecting the precipitate by filtration. If necessary, a filtration treatment may be performed before the precipitation.

また、本発明におけるポリアリーレンエーテル系ポリマーは、後で述べる方法により測定したポリマー対数粘度が0.1以上であることが好ましい。対数粘度が0.1よりも小さいと、多孔性シート状材料として成形したときに、膜が脆くなりやすくなる。また、多孔性シート状材料として力学的耐久性を高めるため、還元比粘度は、0.3以上であることがさらに好ましい。一方、還元比粘度が5を超えると、ポリマーの溶解が困難になるなど、加工性での問題が出てくるので好ましくない。なお、対数粘度を測定する溶媒としては、一般にN−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミドなどの極性有機溶媒を使用することができるが、これらに溶解性が低い場合には濃硫酸を用いて測定することもできる。   In addition, the polyarylene ether polymer in the present invention preferably has a polymer log viscosity measured by a method described later of 0.1 or more. When the logarithmic viscosity is less than 0.1, the film is likely to be brittle when molded as a porous sheet material. Moreover, in order to improve mechanical durability as a porous sheet-like material, the reduced specific viscosity is more preferably 0.3 or more. On the other hand, if the reduced specific viscosity exceeds 5, problems in processability such as difficulty in dissolving the polymer occur, which is not preferable. As the solvent for measuring the logarithmic viscosity, polar organic solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone and N, N-dimethylacetamide can be generally used. Can also be measured.

本発明におけるポリアリーレンエーテル系ポリマーは、単体として使用することができるが、他のポリマーとの組み合わせによる樹脂組成物として使用することもできる。これらのポリマーとしては、たとえばポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル類、ナイロン6、ナイロン6,6、ナイロン6,10、ナイロン12などのポリアミド類、ポリメチルメタクリレート、ポリメタクリル酸エステル類、ポリアクリル酸系樹脂、ポリメタクリル酸系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンやジエン系ポリマーを含む各種ポリオレフィン、ポリウレタン系樹脂、酢酸セルロース、エチルセルロースなどのセルロース系樹脂、ポリアリレート、アラミド、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリベンズイミダゾール、ポリベンズオキサゾール、ポリベンズチアゾールなどの芳香族系ポリマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、ベンゾオキサジン樹脂などの熱硬化性樹脂など、特に制限はない。ポリベンズイミダゾールやポリビニルピリジンなどの塩基性ポリマーとの樹脂組成物は、ポリマー寸法性の向上のために好ましい組み合わせといえる。これらの塩基性ポリマー中に、さらにスルホン酸基、ホスホン酸基などの酸性基を導入しておくと、組成物の加工性がより好ましいものとなる。   The polyarylene ether-based polymer in the present invention can be used as a simple substance, but can also be used as a resin composition in combination with other polymers. Examples of these polymers include polyesters such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, and polyethylene naphthalate, polyamides such as nylon 6, nylon 6,6, nylon 6,10, and nylon 12, polymethyl methacrylate, and polymethacrylate. , Polyacrylic acid resins, polymethacrylic acid resins, polyethylene, polypropylene, various polyolefins including polystyrene and diene polymers, polyurethane resins, cellulose resins such as cellulose acetate and ethyl cellulose, polyarylate, aramid, polycarbonate, polyphenylene Sulfide, polyphenylene oxide, polysulfone, polyethersulfone, polyetheretherketone, polyetherimide, polyimide, Riamidoimido, polybenzimidazole, polybenzoxazole, aromatic polymers such as poly benzthiazole, epoxy resins, phenolic resins, novolak resins, such as thermosetting resin such as benzoxazine resin is not particularly limited. A resin composition with a basic polymer such as polybenzimidazole or polyvinylpyridine can be said to be a preferred combination for improving polymer dimensionality. If an acidic group such as a sulfonic acid group or a phosphonic acid group is further introduced into these basic polymers, the processability of the composition becomes more preferable.

これら樹脂組成物として使用する場合には、本発明におけるポリアリーレンエーテル系ポリマーは、樹脂組成物全体の50質量%以上100質量%未満であるのが好ましい。本発明におけるポリアリーレンエーテル系ポリマーの含有量が樹脂組成物全体の50質量%未満の場合には、この樹脂組成物を含む多孔性シートのスルホン酸基濃度が低くなり高分子電解質としての特性が得られない傾向となる。   When used as these resin compositions, the polyarylene ether-based polymer in the present invention is preferably 50% by mass or more and less than 100% by mass of the entire resin composition. When the content of the polyarylene ether-based polymer in the present invention is less than 50% by mass of the entire resin composition, the porous sheet containing this resin composition has a low sulfonic acid group concentration and has characteristics as a polymer electrolyte. It tends to be unobtainable.

なお、本発明におけるポリアリーレンエーテル系ポリマーおよびその樹脂組成物は、必要に応じて、たとえば酸化防止剤、熱安定剤、滑剤、粘着付与剤、可塑剤、架橋剤、粘度調整剤、静電気防止剤、抗菌剤、消泡剤、分散剤、重合禁止剤、などの各種添加剤を含んでいてもよい。   The polyarylene ether-based polymer and the resin composition thereof according to the present invention include, for example, an antioxidant, a heat stabilizer, a lubricant, a tackifier, a plasticizer, a crosslinking agent, a viscosity modifier, and an antistatic agent. Various additives such as an antibacterial agent, an antifoaming agent, a dispersant, and a polymerization inhibitor may be included.

本発明の多孔性シート状材料は、その空隙率は特に制限されるものではなく、使用目的や用途などにより適宜選択される。たとえば、電池セパレータなどの隔膜として使用する場合は、後述するような方法により測定された空隙率が5〜85%の間にあることが好ましく、10〜80%がより好ましく、15〜75%がさらに好ましい。空隙率を5〜85%の範囲内とすることにより、該空隙部に機能性の材料を含浸させて、本発明の多孔性シート状材料の機能性を向上することができる。また、該空隙部を利用して、本発明の多孔性シート状材料を分離膜や隔離膜などとして用いた場合に、分離用あるいは隔離された液体中のイオンや分極された分子の透過度などの物質移動の制御が可能となり、多孔性シート状材料の有用性を向上させることができる。なお、空隙率が5%未満の場合には、通気量、通液量および含浸液量が少なくなる傾向にあり、また空隙率が85%を超える場合には、多孔性シート状材料の強度が低下する傾向にある。なお、多孔性シート状材料の空隙率は、たとえば後述するポリマー溶液の薄膜状物を凝固液と接触する際の保持時間、処理温度、溶媒組成を変更することなどで調整することができる。   The porosity of the porous sheet-like material of the present invention is not particularly limited, and is appropriately selected depending on the purpose of use and application. For example, when used as a diaphragm such as a battery separator, the porosity measured by a method as described later is preferably between 5 and 85%, more preferably between 10 and 80%, and more preferably between 15 and 75%. Further preferred. By setting the porosity within the range of 5 to 85%, the functional portion can be impregnated with the functional material to improve the functionality of the porous sheet material of the present invention. In addition, when the porous sheet-like material of the present invention is used as a separation membrane or a separation membrane using the voids, the permeability of ions or polarized molecules in the separated or separated liquid, etc. The mass transfer can be controlled, and the usefulness of the porous sheet-like material can be improved. In addition, when the porosity is less than 5%, there is a tendency that the aeration amount, the flow rate and the amount of the impregnating solution tend to decrease, and when the porosity exceeds 85%, the strength of the porous sheet material is low. It tends to decrease. The porosity of the porous sheet material can be adjusted, for example, by changing the retention time, processing temperature, and solvent composition when a polymer solution thin film, which will be described later, is brought into contact with the coagulation liquid.

上述した空隙率を付与する空隙部は、多孔性シート状材料の表面から裏面に通ずる貫通孔でもよいし、内部に存在する非貫通孔であってもよい。また、これらが混在していても構わない。該多孔性シート状材料に付与する機能や使用用途などにより適宜選択される。   The void portion that imparts the porosity described above may be a through hole that extends from the front surface to the back surface of the porous sheet-like material, or may be a non-through hole that exists inside. Moreover, these may be mixed. It is appropriately selected depending on the function to be imparted to the porous sheet material and the intended use.

本発明の多孔性シート状材料は、気体用の隔離膜としても使用できる。この場合には、通気度が0.5〜100mlAirであることが好ましく、1.0〜80mlAirであることがより好ましい。前記通気度が0.5mlAir未満であると、気体用隔膜として使用したときに十分な通気性を示さない傾向にあり、また前記通気度が100mlAirを超えると、空隙部の構造維持が困難となり性能低下が起こり易い傾向にあるためである。なお、多孔性シート状材料の通気度は、たとえばJIS L1096−1900の通気性測定法に準じて測定された値を指す。多孔性シート状材料の通気度は、たとえば上記空隙率を変更することや空隙サイズの分布を変更することで制御することができる。   The porous sheet material of the present invention can also be used as a gas separator. In this case, the air permeability is preferably 0.5 to 100 ml Air, and more preferably 1.0 to 80 ml Air. When the air permeability is less than 0.5 ml Air, there is a tendency that sufficient air permeability is not exhibited when used as a gas diaphragm, and when the air permeability exceeds 100 ml Air, it is difficult to maintain the structure of the void. This is because the reduction tends to occur. The air permeability of the porous sheet material refers to a value measured according to the air permeability measurement method of JIS L1096-1900, for example. The air permeability of the porous sheet material can be controlled, for example, by changing the porosity or changing the distribution of the void sizes.

本発明の多孔性シート状材料の空隙状態の指標として、窒素ガスの透過係数は1×10-8cm3・cm/cm2・sec・cmHg以上であることが好ましい。2×10-8cm3・cm/cm2・sec・cmHg以上がより好ましく、3×10-8cm3・cm/cm2・sec・cmHg以上がさらに好ましい。窒素ガスの透過係数が1×10-8cm3・cm/cm2・sec・cmHg未満では、その特性が十分に発揮されないためである。なお、前記窒素ガスの透過係数は、たとえばシート状材料の一方から一定の窒素ガス圧を付与した際のシート状材料の反対側から通過してくる窒素ガス流速により測定された値を指す。多孔性シート状材料の窒素ガスの透過係数は、たとえば上記空隙率を変更することや本発明のポリマーの構造を変更することで制御することができる。 As an index of the void state of the porous sheet material of the present invention, the permeability coefficient of nitrogen gas is preferably 1 × 10 −8 cm 3 · cm 2 · sec · cmHg or more. More preferably 2 × 10 −8 cm 3 · cm 2 · sec · cmHg or more, and further preferably 3 × 10 −8 cm 3 · cm 2 · sec · cmHg or more. This is because if the permeability coefficient of nitrogen gas is less than 1 × 10 −8 cm 3 · cm / cm 2 · sec · cmHg, the characteristics are not sufficiently exhibited. The nitrogen gas permeability coefficient refers to a value measured by the flow rate of nitrogen gas passing from the opposite side of the sheet material when, for example, a constant nitrogen gas pressure is applied from one of the sheet materials. The nitrogen gas permeability coefficient of the porous sheet material can be controlled, for example, by changing the porosity or changing the polymer structure of the present invention.

本発明の多孔性シート状材料の構造やその形成方法は特に制限されるものではないが、シート状物を多孔化したり、繊維状物質の集合体として形成する従来公知の適宜の方法を挙げることができる。   The structure of the porous sheet material of the present invention and the method for forming the same are not particularly limited, but examples include appropriate methods known in the art for making a sheet material porous or forming an aggregate of fibrous substances. Can do.

シートを多孔質化する場合には、たとえば、本発明におけるポリアリーレンエーテル系ポリマーを主成分とするポリマー溶液を、該ポリマー溶液の溶媒とは混合するがポリマーを溶解させない、いわゆる非溶媒に接触させて凝固させる過程で、多孔質化させることができる。また、繊維状物質の集合体として多孔性シート材料を得る場合は、たとえば、本発明におけるポリアリーレンエーテル系ポリマーを主成分とする溶液をノズルから吹き出す際に、熱風により溶媒を蒸発させ、繊維状物質として得たものを不織布状にしたり、繊維状に基盤に流延した後、乾燥や貧溶媒との接触により溶媒を除いて多孔性繊維集合体にしたりすることができる。また、エレクトロスピニング法により微細化繊維状としたものから多孔性シート状物とすることなどもできる。さらに、本発明におけるポリアリーレンエーテル系ポリマーを主成分とした繊維よりなるカット繊維を抄紙して多孔性繊維集合体としてもよい。この場合、少量であれば、バインダー成分を配合して繊維間の結合力を向上させてもよい。   When making the sheet porous, for example, the polymer solution mainly composed of the polyarylene ether-based polymer in the present invention is brought into contact with a so-called non-solvent that does not dissolve the polymer but is mixed with the solvent of the polymer solution. In the process of solidification, it can be made porous. In the case of obtaining a porous sheet material as an aggregate of fibrous substances, for example, when a solution containing the polyarylene ether-based polymer as a main component in the present invention is blown from a nozzle, the solvent is evaporated by hot air, A material obtained as a material can be formed into a non-woven fabric, or cast into a fibrous base, and then dried or contacted with a poor solvent to remove the solvent to form a porous fiber aggregate. Moreover, it can also be made into the porous sheet form from what was refined | miniaturized by the electrospinning method. Further, a cut fiber made of a fiber mainly composed of the polyarylene ether-based polymer in the present invention may be made into a porous fiber aggregate. In this case, if the amount is small, a binder component may be blended to improve the bonding strength between the fibers.

上記のシートを多孔化する方法は限定されないが、たとえば、本発明のスルホン酸基含有ポリアリーレンエーテル系化合物を適当な溶媒に溶解し、流延法で薄膜状に成形した後、水系の凝固液で凝固させ、次いで乾燥させる方法が挙げられる。この製造法において本発明におけるポリアリーレンエーテル系ポリマーを溶解する溶媒は、特に限定されるものではないが、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチル−2−ピロリドン、ヘキサメチルホスホンアミドなどの非プロトン性極性溶媒や、メタノール、エタノールなどのアルコール類から適切なものを選ぶことができる。これらの溶媒は、可能な範囲で複数を混合して使用してもよい。溶液中の化合物濃度は0.1〜50質量%の範囲であることが好ましい。溶液中の化合物濃度が0.1質量%未満であると良好な成形物を得るのが困難となる傾向にあり、50質量%を超えると加工性が悪化する傾向にある。   The method for making the above sheet porous is not limited. For example, the sulfonic acid group-containing polyarylene ether compound of the present invention is dissolved in an appropriate solvent, formed into a thin film by a casting method, and then an aqueous coagulating liquid. The method of coagulating with, and then drying. In this production method, the solvent for dissolving the polyarylene ether-based polymer in the present invention is not particularly limited, but N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, N-methyl-2- An appropriate one can be selected from aprotic polar solvents such as pyrrolidone and hexamethylphosphonamide, and alcohols such as methanol and ethanol. A plurality of these solvents may be used as a mixture within a possible range. The compound concentration in the solution is preferably in the range of 0.1 to 50% by mass. If the compound concentration in the solution is less than 0.1% by mass, it tends to be difficult to obtain a good molded product, and if it exceeds 50% by mass, the workability tends to deteriorate.

ポリマー溶液を流延して得た薄膜状物は、水系凝固液と接触させることで凝固させる。凝固液の組成は、特に限定されることはなく、水単独で使用することもできるが、水とメタノール、エタノール、プロパノールなどの低級アルコールとの混合物を使用することもできる。また、ポリアルキレングリコールなどの凝固遅延剤などの配合剤を添加することもできる。   The thin film obtained by casting the polymer solution is coagulated by bringing it into contact with an aqueous coagulation liquid. The composition of the coagulation liquid is not particularly limited, and water can be used alone, but a mixture of water and a lower alcohol such as methanol, ethanol, or propanol can also be used. A compounding agent such as a coagulation retardant such as polyalkylene glycol can also be added.

本方法による多孔性シート状材料の形成は、ポリマー溶液中に凝固液が浸透していくことによる薄膜状流延物の体積増加と、薄膜状流延物内の凝固液濃度の増加およびポリマー溶液中の溶媒濃度の減少に伴う溶解度低下に引き続くポリマー凝固により起こる。このため、凝固過程での溶媒の拡散挙動が多孔性構造の形成に重要な影響を与えるので、各溶媒の選択とともに、ポリマー濃度、凝固温度などのコントロールもプロセス制御の上で重要な要因となる。このようにして得られた多孔性シート状材料中のスルホン酸基はカチオン種との塩の形のものを含んでいてもよいが、必要に応じて酸処理することによりフリーのスルホン酸基に変換することもできる。   The porous sheet-like material is formed by the present method by increasing the volume of the thin film-like casting due to penetration of the coagulating liquid into the polymer solution, increasing the concentration of the coagulating liquid in the thin-film casting, and the polymer solution. This occurs due to polymer coagulation following a decrease in solubility with decreasing solvent concentration. For this reason, the diffusion behavior of the solvent during the coagulation process has an important influence on the formation of the porous structure. Therefore, in addition to the selection of each solvent, control of the polymer concentration, coagulation temperature, etc. is an important factor in process control. . The sulfonic acid group in the porous sheet-like material thus obtained may contain a salt form with a cationic species, but if necessary, it can be converted into free sulfonic acid groups by acid treatment. It can also be converted.

本発明の多孔性シート状材料の厚みは目的に応じて適宜選択することができるが、一般的には500μm以下であることが、生産性からみて好ましい。一方、5μm未満になると取り扱い性が低下するので、5μm以上が好ましく、10μm以上がより好ましい。   Although the thickness of the porous sheet-like material of the present invention can be appropriately selected according to the purpose, it is generally preferably 500 μm or less from the viewpoint of productivity. On the other hand, when the thickness is less than 5 μm, the handleability is lowered, so that it is preferably 5 μm or more, more preferably 10 μm or more.

本発明の多孔性シート材料は、単独で使用することができるが、他の材質シートやフィルムと複合して使用することができる。また他の材料と組み合わせて使用することもできる。たとえば、プロトン伝導性材料として用いる場合には、他のプロトン導電性物質や、非導電性物質を多孔性シート状材料の空隙内に含有させて、導電率、親−疎水性、形態安定性、耐熱性、化学的安定性、長期耐久性などを適宜調整して使用することも好ましい使い方といえる。   The porous sheet material of the present invention can be used alone, but can be used in combination with other material sheets and films. It can also be used in combination with other materials. For example, when used as a proton conductive material, other proton conductive materials or non-conductive materials are contained in the voids of the porous sheet-like material, and conductivity, hydrophilicity-hydrophobicity, shape stability, It can be said that it is also preferable to adjust the heat resistance, chemical stability, long-term durability and the like as appropriate.

本発明の多孔性シート状材料に用いられるポリアリーレンエーテル系ポリマーおよびその樹脂組成物は、熱および/または光などにより架橋する構造を導入し、熱処理および/または光照射処理などに架橋することによりさらに寸法安定性に優れたものとすることができる。熱架橋させる際の加熱温度は、架橋性ポリアリーレンエーテルの構造、架橋基の種類、架橋基導入量などにより異なるが、通常150〜450℃、好ましくは200〜400℃である。加熱時間は加熱温度や架橋性ポリアリーレンエーテルの構造などにより異なるが、通常0.01〜50時間、好ましくは0.02〜24時間である。圧力は常圧、減圧、加圧のいずれでも構わない。加熱温度が高い場合には、スルホン酸基は塩の状態にして熱処理することが好ましい。また、光架橋する際に用いられる光源としては、特に限定されないが、低圧水銀灯、高圧水銀灯、キセノンランプ、メタルハライド灯などを使用することができる。照射線量はポリマー構造およびその膜厚により異なるが、通常、100〜50000mJ/cm2、好ましくは300〜30000mJ/cm2である。γ線や電子線などの放射線照射による架橋反応であっても構わない。 The polyarylene ether-based polymer and the resin composition thereof used in the porous sheet-like material of the present invention introduce a structure that is crosslinked by heat and / or light and the like, and are crosslinked by heat treatment and / or light irradiation treatment. Furthermore, it can be excellent in dimensional stability. The heating temperature at the time of thermal crosslinking varies depending on the structure of the crosslinkable polyarylene ether, the type of crosslinking group, the amount of crosslinking group introduced, and the like, but is usually 150 to 450 ° C, preferably 200 to 400 ° C. The heating time varies depending on the heating temperature and the structure of the crosslinkable polyarylene ether, but is usually 0.01 to 50 hours, preferably 0.02 to 24 hours. The pressure may be normal pressure, reduced pressure, or increased pressure. When the heating temperature is high, the sulfonic acid group is preferably heat-treated in a salt state. The light source used for photocrosslinking is not particularly limited, and a low-pressure mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, a xenon lamp, a metal halide lamp, and the like can be used. The irradiation dose may vary depending on the polymer structure and its thickness, usually, 100~50000mJ / cm 2, preferably 300~30000mJ / cm 2. It may be a crosslinking reaction by irradiation with radiation such as γ rays or electron beams.

以下、本発明を実施例を用いて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されることはない。なお、各種測定は次のように行った。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely using an Example, this invention is not limited to these Examples. Various measurements were performed as follows.

1.溶液粘度
ポリマー粉末を0.5g/dlの濃度でN−メチル−2−ピロリドンに溶解し、30℃の恒温槽中でウベローデ型粘度計を用いて粘度測定を行い、対数粘度(ln〔ta/tb〕/c)(taは試料溶液の落下秒数、tbは溶媒のみの落下秒数、cはポリマー濃度)で評価した。
1. Solution viscosity The polymer powder was dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone at a concentration of 0.5 g / dl, the viscosity was measured using a Ubbelohde viscometer in a constant temperature bath at 30 ° C., and the logarithmic viscosity (ln [ta / tb] / c) (ta is the drop time of the sample solution, tb is the drop time of the solvent only, and c is the polymer concentration).

2.耐熱性評価(TGA)
熱重量測定計(TGA−50、島津製作所製)を用い、アルゴン雰囲気中、昇温速度10℃/minで測定を行った(途中、150℃で30分間保持して水分と十分除去する。)。
2. Heat resistance evaluation (TGA)
Using a thermogravimetry meter (TGA-50, manufactured by Shimadzu Corporation), measurement was performed in an argon atmosphere at a heating rate of 10 ° C./min (while being held at 150 ° C. for 30 minutes to sufficiently remove moisture). .

3.イオン交換容量
窒素雰囲気下で一晩乾燥した試料の重量をはかり、水酸化ナトリウム水溶液と攪拌処理した後、塩酸水溶液による逆滴定でイオン交換容量(IEC)を求めた。
3. Ion Exchange Capacity The sample dried overnight under a nitrogen atmosphere was weighed, stirred with an aqueous sodium hydroxide solution, and then ion exchange capacity (IEC) was determined by back titration with an aqueous hydrochloric acid solution.

4.空隙率
多孔性シート状材料を直径60mmの円状に切り抜き、その体積と重量を求め、得られる結果から、空隙率(体積%)=100×{体積(cm3)−重量(g)/樹脂の平均密度(g/cm3)}/体積(cm3)として計算した。
4). Porosity Porous sheet-like material is cut into a circle having a diameter of 60 mm, and its volume and weight are obtained. From the obtained results, porosity (volume%) = 100 × {volume (cm 3 ) −weight (g) / resin The average density (g / cm 3 )} / volume (cm 3 ) was calculated.

5.窒素ガスの透過係数
多孔性シート状材料を直径4.7cmの円状に切り抜き、自作のガス透過装置にセットして膜の一方より窒素圧0.1MPaを付与し、膜の反対側に通過する窒素量を石けん膜流量計で測定した。
5. Permeability coefficient of nitrogen gas Cut out a porous sheet material into a circular shape with a diameter of 4.7 cm, set it in a self-made gas permeation device, apply a nitrogen pressure of 0.1 MPa from one side of the membrane, and pass it to the opposite side of the membrane The amount of nitrogen was measured with a soap film flow meter.

<実施例1>
3,3’−ジスルホ−4,4’−ジクロロジフェニルスルホン2ナトリウム塩(略号:S−DCDPS)3.330g(0.00678mole)、2,6−ジクロロベンゾニトリル(略号:DCBN)2.9983g(0.01743mole)、4,4’−ビフェノール4.5080g(0.02421mole)、炭酸カリウム3.8484g(0.02784mole)を100ml四つ口フラスコに量り取り、窒素を流した。35mlのNMPを入れて、150℃で一時間攪拌した後、反応温度を195−200℃に上昇させて系の粘性が十分上がるのを目安に反応を続けた(約7時間)。放冷の後、反応液を水中に注いでストランド状に沈殿させた。得られたポリマーは、沸騰水中で1時間洗浄した後、乾燥した。ポリマーの対数粘度は1.31を示した。
<Example 1>
3,3′-disulfo-4,4′-dichlorodiphenylsulfone disodium salt (abbreviation: S-DCDPS) 3.330 g (0.00678 mole), 2,6-dichlorobenzonitrile (abbreviation: DCBN) 2.9983 g ( 0.01743 mole), 4.580 g (0.02421 mole) of 4,4′-biphenol, and 3.8484 g (0.02784 mole) of potassium carbonate were weighed into a 100 ml four-necked flask and flushed with nitrogen. After 35 ml of NMP was added and stirred at 150 ° C. for 1 hour, the reaction was continued by raising the reaction temperature to 195-200 ° C. and sufficiently increasing the viscosity of the system (about 7 hours). After standing to cool, the reaction solution was poured into water to precipitate into a strand. The obtained polymer was washed in boiling water for 1 hour and then dried. The logarithmic viscosity of the polymer was 1.31.

ポリマー1gをNMP5mlに溶解し、100μm厚のポリエステルフィルム上に塗布し、得られた複層フィルムを25℃の水/メタノール(3/1体積比)よりなる凝固液に浸漬してポリマーを凝固させた後、スルホン化ポリアリーレンエーテル系ポリマーフィルムをポリエステルフィルムから剥がし、130℃のイナートオーブン中で乾燥して約20μm厚の多孔性フィルム(多孔性シート状材料)を得た。本フィルムのTGA測定を行ったところ、重量減少開始温度は411℃であった。空隙率は55%であった。また窒素透過係数は2×10-5cm3・cm/cm2・sec・cmHgであった。 1 g of polymer is dissolved in 5 ml of NMP, applied onto a polyester film having a thickness of 100 μm, and the resulting multilayer film is immersed in a coagulating liquid consisting of water / methanol (3/1 volume ratio) at 25 ° C. to solidify the polymer. After that, the sulfonated polyarylene ether-based polymer film was peeled off from the polyester film and dried in an inert oven at 130 ° C. to obtain a porous film (porous sheet material) having a thickness of about 20 μm. When the TGA measurement of this film was performed, the weight reduction start temperature was 411 ° C. The porosity was 55%. The nitrogen permeability coefficient was 2 × 10 −5 cm 3 · cm / cm 2 · sec · cmHg.

<実施例2>
実施例1で得られた多孔性フィルムを、希硫酸(濃硫酸6ml、水300ml)中で1日浸漬処理して塩を外した後、純水中に1時間ずつ2回浸漬することで酸成分を除去し、乾燥した。本フィルムの熱重量測定による減量開始温度は301℃であった。滴定で求めたIECは1.43meq/gを示した。空隙率は60%であった。また窒素透過係数は7×10-5cm3・cm/cm2・sec・cmHgであった。
<Example 2>
The porous film obtained in Example 1 was immersed in dilute sulfuric acid (concentrated sulfuric acid 6 ml, water 300 ml) for 1 day to remove the salt, and then immersed in pure water twice for 1 hour each time. Ingredients were removed and dried. The weight loss starting temperature by thermogravimetry of this film was 301 ° C. The IEC determined by titration was 1.43 meq / g. The porosity was 60%. The nitrogen permeability coefficient was 7 × 10 −5 cm 3 · cm / cm 2 · sec · cmHg.

<実施例3>
実施例1で得られたポリマー溶液を150℃に加熱し、微少ノズルより150℃の窒素流雰囲気内に吹き出すことにより、微少繊維状物を得た。得られた繊維状集合体を、180℃に設定したホットプレス機で圧縮することで、繊維状物質集合体からなる多孔性シートを作成し、純水中に1日浸漬した後、130℃のイナートオーブン中で乾燥し多孔性シート状材料を得た。空隙率は65%であった。また窒素透過係数は8×10-5cm3・cm/cm2・sec・cmHgであった。
<Example 3>
The polymer solution obtained in Example 1 was heated to 150 ° C. and blown out from a fine nozzle into a nitrogen flow atmosphere at 150 ° C. to obtain a fine fibrous material. By compressing the obtained fibrous assembly with a hot press set at 180 ° C., a porous sheet made of the fibrous material assembly was created, immersed in pure water for 1 day, and then heated at 130 ° C. The porous sheet-like material was obtained by drying in an inert oven. The porosity was 65%. The nitrogen permeability coefficient was 8 × 10 −5 cm 3 · cm / cm 2 · sec · cmHg.

<実施例4>
実施例1で得た液を図1に示す装置を用いて紡糸することで不織布を得た。すなわち、液を計量ポンプを用いてノズルに送液した。ノズルはドラム回転型の陰極に向けて設置した。このとき、ノズルと陰極間の距離は10〜30cmをとる。印加する電圧は10〜30kVである。電圧およびノズル−陰極間距離は、コロナ電圧が生じる寸前にとどめる。得られた不織布は一夜水洗した後、さらに一日風乾して、多孔性シート状材料を得た。空隙率は40%であった。
<Example 4>
A nonwoven fabric was obtained by spinning the liquid obtained in Example 1 using the apparatus shown in FIG. That is, the liquid was sent to the nozzle using a metering pump. The nozzle was installed toward the drum rotating cathode. At this time, the distance between the nozzle and the cathode is 10 to 30 cm. The applied voltage is 10 to 30 kV. The voltage and nozzle-cathode distance are kept just before the corona voltage occurs. The obtained nonwoven fabric was washed with water overnight and then air-dried for one day to obtain a porous sheet material. The porosity was 40%.

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

特定のポリアリーレンエーテル系化合物を主成分とする本発明の多孔性シート状材料は、各種電池部材、各種濾過膜、フィルター、吸着材、加湿、除湿などの調湿材、複合材料用多孔性支持基材などに広範な範囲の用途に適用できる。また、プロトン伝導性高分子電解質である特性を活かして、多孔性プロトン交換膜型の燃料電池膜として利用できるほか、他のプロトン導電性物質や、非導電性物質を多孔性シートの空隙内に含有させた複合型燃料電池膜として利用することもできる。また、本発明の多孔性シート状材料は親水性に優れているので、水処理関係の分離膜として好適に用いることができる。特に、基材が高分子電解質よりなるという特徴を活かして水系溶液のイオンの選択分離などの分野に好適に用いることができる。   The porous sheet-like material of the present invention containing a specific polyarylene ether compound as a main component includes various battery members, various filtration membranes, filters, adsorbents, humidity control materials such as humidification and dehumidification, and porous support for composite materials. It can be applied to a wide range of uses such as substrates. In addition to utilizing the properties of a proton conductive polymer electrolyte, it can be used as a porous proton exchange membrane type fuel cell membrane, and other proton conductive materials and non-conductive materials can be placed in the voids of the porous sheet. It can also be used as a composite fuel cell membrane. Further, since the porous sheet material of the present invention is excellent in hydrophilicity, it can be suitably used as a separation membrane for water treatment. In particular, it can be suitably used in fields such as selective separation of ions in an aqueous solution, taking advantage of the feature that the substrate is made of a polymer electrolyte.

実施例4で用いた紡糸装置の一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically an example of the spinning apparatus used in Example 4. FIG.

Claims (6)

分子鎖内に一般式(1)で示される構成成分を有するポリアリーレンエーテル系ポリマーを含有することを特徴とする、多孔性シート状材料。
Figure 2007002012
(ただし、Yはスルホン基またはケトン基、XはHまたは1価のカチオン種、Arは置換基を含んでいてもよい2価の芳香族基を示す。)
A porous sheet material comprising a polyarylene ether-based polymer having a constituent represented by the general formula (1) in a molecular chain.
Figure 2007002012
(Y represents a sulfone group or a ketone group, X represents H or a monovalent cationic species, and Ar represents a divalent aromatic group which may contain a substituent.)
前記ポリアリーレンエーテル系ポリマーが一般式(2)で示される構成成分をさらに含む、請求項1に記載の多孔性シート状材料。
Figure 2007002012
(ただし、Ar’は置換基を含んでいてもよい2価の芳香族基を示す。)
The porous sheet-like material according to claim 1, wherein the polyarylene ether-based polymer further includes a constituent represented by the general formula (2).
Figure 2007002012
(However, Ar ′ represents a divalent aromatic group which may contain a substituent.)
空隙率が5〜85%の間にあることを特徴とする請求項1または2に記載の多孔性シート状材料。   The porous sheet material according to claim 1 or 2, wherein the porosity is between 5 and 85%. 窒素ガスの透過係数が1×10-8cm3・cm/cm2・sec/cmHg以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の多孔性シート状材料。 Porous sheet material according to claim 1, wherein the permeability coefficient of the nitrogen gas is 1 × 10 -8 cm 3 · cm / cm 2 · sec / cmHg or more. 膜厚500μm以下の多孔性フィルムであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の多孔性シート状材料。   It is a porous film with a film thickness of 500 micrometers or less, The porous sheet-like material in any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. 繊維状物質の集合体からなることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の多孔性シート状材料。
The porous sheet-like material according to any one of claims 1 to 4, comprising an aggregate of fibrous substances.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009249770A (en) * 2008-04-07 2009-10-29 Toyobo Co Ltd Extra-fine fiber and method for producing the same

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