JP2008045068A - Cation exchange membrane and method for producing the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cation exchange membrane using a polyolefinic resin as a base material, which exhibits excellent durability since it has such high adhesion of the base material to a cation exchange resin layer that causes no separation of the base material from the cation exchange resin layer even after repeated bending, and also can be produced at a low cost without requiring specific processes and apparatus. <P>SOLUTION: The membrane is composed of the base material made of the polyolefinic resin, and a hydrocarbon-based cation exchange resin layer covering the base material. Where the followings are characterized: the hydrocarbon-based cation exchange resin has a crosslinking structure, and also a unit deriving from at least one monomer selected from among the group consisting of an α-alkyl styrene, an α-alkyl styrene dimer and an α-alkyl stilbene; and the number of bending times until to separate the base material from the resin layer is at least 100 in the repeated bending test. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、ポリオレフィン系樹脂を基材とし、この基材に炭化水素系カチオン交換樹脂層を設けてなる炭化水素系のカチオン交換膜に関する。   The present invention relates to a hydrocarbon-based cation exchange membrane comprising a polyolefin-based resin as a base material and a hydrocarbon-based cation exchange resin layer provided on the base material.

イオン交換膜は、イオン交換樹脂を膜状にしたものであるが、そのままでは、架橋構造を持つために機械的に脆い。そこで機械的強度を向上するために補強材としての機能を有する基材を使用し、この基材を芯としてイオン交換樹脂層を設けた構造としている。このようなイオン交換膜の製造法として、所謂ペースト法が知られている。このようなペースト法によれば、補強材としての機能を有する基材に、イオン交換基を有する或いはイオン交換基を導入可能な重合性モノマーペーストを塗布して重合せしめ、次いで必要によりイオン交換基を導入することにより、イオン交換膜が製造されている(特許文献1参照)。   The ion exchange membrane is a membrane of an ion exchange resin, but as it is, it is mechanically fragile because it has a crosslinked structure. Therefore, in order to improve the mechanical strength, a base material having a function as a reinforcing material is used, and this base material is used as a core and an ion exchange resin layer is provided. As a method for producing such an ion exchange membrane, a so-called paste method is known. According to such a paste method, a polymerizable monomer paste having an ion exchange group or capable of introducing an ion exchange group is applied to a substrate having a function as a reinforcing material and polymerized, and then, if necessary, an ion exchange group. The ion exchange membrane is manufactured by introduce | transducing (refer patent document 1).

ところで、補強材としての機能を有する基材としては、ポリ塩化ビニルやポリオレフィン系樹脂などが一般に使用されている。このうちポリオレフィン系樹脂は、強度及び耐熱性の面でポリ塩化ビニルよりも優れている。従って、強度や耐熱性が要求される領域で使用されるイオン交換膜では、上記基材として、ポリオレフィン系樹脂が用いられている。このようなポリオレフィン系樹脂製基材は、織布、不織布、多孔質シートなどの形態で使用されることが多い。   By the way, as a base material having a function as a reinforcing material, polyvinyl chloride, polyolefin resin, or the like is generally used. Of these, polyolefin resins are superior to polyvinyl chloride in terms of strength and heat resistance. Therefore, in an ion exchange membrane used in a region where strength and heat resistance are required, a polyolefin resin is used as the base material. Such a polyolefin resin substrate is often used in the form of a woven fabric, a nonwoven fabric, a porous sheet, or the like.

しかしながら、ポリオレフィン系樹脂製基材は、強度並びに耐熱性の面でポリ塩化ビニル基材よりも優れているものの、重合性モノマーが含浸しにくく、該モノマーを重合し、必要によりイオン交換基を導入することにより得られるイオン交換性樹脂との密着性が、ポリ塩化ビニル製基材よりも劣っているという欠点がある。即ち、ポリ塩化ビニル製基材の場合には、重合性モノマーがポリ塩化ビニル基材に良好に含浸した状態で重合が行われ、該基材を取り込んだ形で重合体(イオン交換樹脂或いはイオン交換基の導入によりイオン交換樹脂となる重合体)が生成し、基材の内外で相互貫入重合体ネットワーク構造が形成され、この結果、ポリ塩化ビニル製基材とイオン交換樹脂との密着性は良好なものとなるのである。一方ポリオレフィン系樹脂基材では、重合性モノマーが該基材に含浸しにくいため、上記のようなネットワーク構造が形成されず、この結果として、イオン交換樹脂と基材との密着性が低く、例えば折り曲げの繰り返しにより容易に基材とイオン交換樹脂とが剥離してしまい、イオン交換膜としての機能を果たす事が出来なくなってしまうのである。   However, although the polyolefin resin substrate is superior to the polyvinyl chloride substrate in terms of strength and heat resistance, it is difficult to impregnate the polymerizable monomer, polymerizes the monomer, and introduces ion exchange groups as necessary. There exists a fault that adhesiveness with the ion exchange resin obtained by doing is inferior to the base material made from a polyvinyl chloride. That is, in the case of a base material made of polyvinyl chloride, the polymerization is carried out in a state in which the polymerizable monomer is well impregnated into the polyvinyl chloride base material, and the polymer (ion exchange resin or ion ion) is incorporated in the base material. The exchange group introduces a polymer that becomes an ion exchange resin), and an interpenetrating polymer network structure is formed inside and outside the substrate. As a result, the adhesion between the polyvinyl chloride substrate and the ion exchange resin is It will be good. On the other hand, in the polyolefin resin base material, the polymerizable monomer is difficult to impregnate the base material, so that the network structure as described above is not formed. As a result, the adhesion between the ion exchange resin and the base material is low, for example, The base material and the ion exchange resin easily peel off due to repeated bending, and the function as an ion exchange membrane cannot be achieved.

このようなポリオレフィン系樹脂基材の欠点を改善するために、例えば、特許文献2には、重合性モノマーの蒸気にポリオレフィン樹脂製基材を曝した後、重合性モノマーのペーストを塗布し、重合を行うという方法が提案されている。
特許第3193522号 特開平09−52968
In order to improve the disadvantages of such polyolefin-based resin base materials, for example, in Patent Document 2, after the polyolefin resin base material is exposed to the vapor of a polymerizable monomer, a polymerizable monomer paste is applied and polymerized. A method of performing is proposed.
Japanese Patent No. 3193522 JP 09-52968

しかしながら、特許文献2で提案されている方法は、ポリオレフィン系樹脂製基材を蒸気に曝すという工程が増えばかりか、該基材を蒸気に曝すための装置が必要であり、製造コストの増大、生産性の低下などの問題があり、工業的な実用化に難点がある。   However, the method proposed in Patent Document 2 not only increases the number of steps of exposing the polyolefin resin substrate to steam, but also requires an apparatus for exposing the substrate to steam, increasing the production cost, There are problems such as a decrease in productivity, and there is a difficulty in industrial practical use.

従って、本発明の目的は、ポリオレフィン系樹脂を基材し、該基材とカチオン交換樹脂層との密着性が高く、折り曲げを多数繰り返し行った場合にも、基材とカチオン交換樹脂層との剥離を生じることがなく、優れた耐久性を示し、しかも格別の工程や装置を用いることなく安価に製造することができるカチオン交換膜及びその製造方法を提供することにある。   Therefore, the object of the present invention is to provide a base material of a polyolefin resin, and the adhesiveness between the base material and the cation exchange resin layer is high. An object of the present invention is to provide a cation exchange membrane and a method for producing the same, which do not cause peeling, exhibit excellent durability, and can be produced at low cost without using a special process or apparatus.

本発明によれば、ポリオレフィン系樹脂製の基材とこれを被覆する炭化水素系カチオン交換樹脂層よりなるカチオン交換膜において、
前記炭化水素系カチオン交換樹脂は、架橋構造を有しているとともに、α−アルキルスチレン、α−アルキルスチレンダイマー及びα−アルキルスチルベンからなる群より選択された少なくとも1種のモノマーに由来する単位を有しており、
繰り返し折り曲げ試験に供したとき、前記基材と炭化水素系カチオン交換樹脂層とが剥離するまでの回数が100回以上であることを特徴とするカチオン交換膜が提供される。
本発明において、繰り返し折り曲げ試験は、ASTM−D2176に準拠して行われるものであり、紙、フィルム、織布などの折り目強さを評価するMIT型屈曲試験機を使用し、イオン交換膜の両端をチャックで挟み、一定の張力を与えて、チャックの一方を左右に所定の角度で往復回転させ、往復回転するチャック先端のRにより基材とイオン交換樹脂層が剥離するまでの運転回数をカウンターで読み取ることにより実施される。
According to the present invention, in a cation exchange membrane comprising a polyolefin resin substrate and a hydrocarbon cation exchange resin layer covering the substrate,
The hydrocarbon-based cation exchange resin has a crosslinked structure and a unit derived from at least one monomer selected from the group consisting of α-alkylstyrene, α-alkylstyrene dimer and α-alkylstilbene. Have
Provided is a cation exchange membrane characterized in that the number of times until the base material and the hydrocarbon-based cation exchange resin layer are peeled is 100 times or more when subjected to a repeated bending test.
In the present invention, the repeated bending test is performed in accordance with ASTM-D2176, and uses an MIT type bending test machine for evaluating the crease strength of paper, film, woven fabric, etc., and both ends of the ion exchange membrane. The chuck is clamped, given a constant tension, one of the chucks is reciprocally rotated left and right at a predetermined angle, and the number of operations until the base material and the ion exchange resin layer are separated by the reciprocating R of the chuck tip is countered. It is carried out by reading in.

上記のカチオン交換膜においては、
(1)イオン交換容量が0.1〜4.0meq/gであること、
が好ましい。
In the above cation exchange membrane,
(1) the ion exchange capacity is 0.1 to 4.0 meq / g,
Is preferred.

本発明によれば、また、
カチオン交換基導入可能な反応性モノマー100重量部と、α−アルキルスチレン、α−アルキルスチレンダイマー及びα−アルキルスチルベンからなる群より選択された少なくとも1種の前記反応性モノマー以外のモノマー30〜200重量部と、架橋性の多官能モノマー20〜80重量部とを含む混合モノマーペーストを用意し、
前記モノマーペーストをポリオレフィン基材に塗布して重合せしめ、
次いで、カチオン交換基を導入すること、
を特徴とするカチオン交換膜の製造方法が提供される。
According to the invention,
100 to 100 parts by weight of a reactive monomer capable of introducing a cation exchange group, and 30 to 200 monomers other than at least one reactive monomer selected from the group consisting of α-alkylstyrene, α-alkylstyrene dimer and α-alkylstilbene A mixed monomer paste containing parts by weight and 20 to 80 parts by weight of a crosslinkable polyfunctional monomer is prepared,
The monomer paste is applied to a polyolefin substrate and polymerized,
Then introducing a cation exchange group,
A method for producing a cation exchange membrane is provided.

本発明のカチオン交換膜は、ポリオレフィン系樹脂製基材と、これを被覆する炭化水素系カチオン交換樹脂層とからなるものであるが、特に重要な点は、炭化水素系カチオン交換樹脂中には、この種の交換樹脂が通常有している重合性モノマー及び架橋性の多官能性モノマーに由来する単位に加えて、α−アルキルスチレン、α−アルキルスチレンダイマー及びα−アルキルスチルベンからなる群より選択された少なくとも1種(以下、これらを機能性モノマーと呼ぶ)に由来する単位が導入されている点にある。即ち、このような機能性モノマーに由来する単位が導入されているため、本発明のカチオン交換膜は、ポリオレフィン系樹脂製基材と炭化水素系カチオン交換樹脂層(以下、単にカチオン交換樹脂層と呼ぶ)との間に高い密着性を確保することができ、後述する実施例の実験結果からも理解されるように、繰り返し折り曲げ試験に供したとき、前記基材とカチオン交換樹脂層とが剥離するまでの回数が100回以上、特に500回以上となり、優れた耐久性及び機械的強度を示すのである。例えば、後述する比較例に示されているように、カチオン交換樹脂に機能性モノマーに由来する単位が導入されていない場合には、上記のような繰り返し折り曲げ試験において、基材とカチオン交換樹脂層とが剥離するまでの回数は、多くとも50回程度に過ぎない。   The cation exchange membrane of the present invention is composed of a polyolefin resin base material and a hydrocarbon cation exchange resin layer covering the polyolefin resin base material. In addition to units derived from a polymerizable monomer and a crosslinkable polyfunctional monomer that are normally possessed by this type of exchange resin, the group consisting of α-alkylstyrene, α-alkylstyrene dimer and α-alkylstilbene Units derived from at least one selected (hereinafter referred to as functional monomers) are introduced. That is, since a unit derived from such a functional monomer is introduced, the cation exchange membrane of the present invention comprises a polyolefin resin base material and a hydrocarbon cation exchange resin layer (hereinafter simply referred to as a cation exchange resin layer). High adhesion between the base material and the cation exchange resin layer when subjected to repeated bending tests, as will be understood from the experimental results of the examples described later. The number of times until this is 100 times or more, particularly 500 times or more, shows excellent durability and mechanical strength. For example, as shown in a comparative example to be described later, when a unit derived from a functional monomer is not introduced into the cation exchange resin, in the above repeated bending test, the base material and the cation exchange resin layer The number of times until and peels is at most about 50 times.

従って、本発明によれば、ポリオレフィン系樹脂製基材の欠点が有効に解消され、強度及び耐熱性に優れているというポリオレフィン系樹脂製基材の優れた特性を有効に発揮させることができ、強度や耐熱性が要求される領域でカチオン交換膜として長期にわたって使用することができる。   Therefore, according to the present invention, the disadvantages of the polyolefin resin substrate can be effectively eliminated, and the excellent properties of the polyolefin resin substrate that are excellent in strength and heat resistance can be effectively exhibited. It can be used for a long time as a cation exchange membrane in a region where strength and heat resistance are required.

また、本発明において、上記のようなポリオレフィン系樹脂製基材とカチオン交換樹脂層との間の高い密着性は、単にモノマー成分中に上記の機能性モノマーを配合するのみで発現させることができ、それ以外は、通常のペースト法によってカチオン交換膜を製造すればよい。従って、格別の工程や装置は全く必要なく、安価なコストで且つ高生産性でカチオン交換膜を製造することができ、工業化の点で極めて有用である。   In the present invention, the high adhesion between the polyolefin resin substrate and the cation exchange resin layer as described above can be expressed simply by blending the functional monomer in the monomer component. Other than that, a cation exchange membrane may be produced by a normal paste method. Therefore, no special process or apparatus is required at all, and the cation exchange membrane can be produced with low cost and high productivity, which is extremely useful in terms of industrialization.

<カチオン交換膜の製造>
本発明のカチオン交換膜は、ポリオレフィン系樹脂基材に、所定の組成のモノマーペーストを塗布して重合性シートを作製し、この重合性シートを重合してイオン交換膜前駆体(原膜)とし、この原膜にイオン交換基を導入することにより製造される。
<Manufacture of cation exchange membrane>
In the cation exchange membrane of the present invention, a monomer sheet having a predetermined composition is applied to a polyolefin resin substrate to produce a polymerizable sheet, and this polymerizable sheet is polymerized to form an ion exchange membrane precursor (original membrane). This is produced by introducing an ion exchange group into the original membrane.

ポリオレフィン系樹脂基材;
基材を形成するポリオレフィン系樹脂は、それ自体公知のものであってよく、例えばエチレン、プロピレン、ブテンなどのオレフィンの重合体またはこれらの共重合体、及びこれらのブレンド物などを例示することができる。また、基材の形態も特に制限されず、織布、不織布、多孔性フィルムなど、どのようなものであってもよい。また、その厚みも用途に応じて、適宜の範囲にあればよい。
Polyolefin resin substrate;
The polyolefin-based resin forming the base material may be known per se, and examples thereof include olefin polymers such as ethylene, propylene, and butene or copolymers thereof, and blends thereof. it can. The form of the substrate is not particularly limited, and any material such as a woven fabric, a nonwoven fabric, or a porous film may be used. Moreover, the thickness should just be in an appropriate range according to a use.

モノマーペースト;
上記基材に塗布するモノマーペーストは、モノマー成分として、カチオン交換基導入可能な反応性モノマー、前述した機能性モノマー及び架橋性の多官能性モノマーを含有するものである。
Monomer paste;
The monomer paste applied to the substrate contains, as monomer components, a reactive monomer capable of introducing a cation exchange group, the functional monomer described above, and a crosslinkable polyfunctional monomer.

上記のカチオン交換基導入可能な反応性モノマーは、架橋性の多官能性膜の製造に従来から使用されている一官能性のものであり、例えば、スチレン、ビニルトルエン、ビニルキシレン、クロルメチルスチレン、α−ハロゲン化ビニルスルホン酸、α,β,β’−ハロゲン化ビニルスルホン酸、メタクリル酸、アクリル酸、スチレンスルホン酸、ビニルスルホン酸、マレイン酸、イタコン酸、スチレンホスホニル酸、無水マレイン酸、ビニルリン酸、及びこれらの塩類、エステル類などが好適に使用できる。これらは1種単独で使用してもよいし、或いは互いに共重合可能である2種以上を組み合わせて使用することもできる。   The reactive monomer capable of introducing a cation exchange group is a monofunctional monomer that has been conventionally used in the production of crosslinkable polyfunctional membranes, such as styrene, vinyl toluene, vinyl xylene, chloromethyl styrene. , Α-halogenated vinyl sulfonic acid, α, β, β′-halogenated vinyl sulfonic acid, methacrylic acid, acrylic acid, styrene sulfonic acid, vinyl sulfonic acid, maleic acid, itaconic acid, styrene phosphonic acid, maleic anhydride , Vinyl phosphoric acid, and salts and esters thereof can be preferably used. These may be used individually by 1 type, or can also be used in combination of 2 or more type mutually copolymerizable.

機能性モノマーとしては、前述した如く、α−アルキルスチレン、α−アルキルスチレンダイマー及びα−アルキルスチルベンが使用され、これらは、1種単独でも使用されていてもよいし、また2種以上を併用することもできる。α−アルキルスチレンとしては、例えば、スチレンのα位に炭化水素鎖が結合した化合物である。具体的にはα−メチルスチレン、α−エチルスチレン、α−プロピルスチレン、α−ブチルスチレンなどがある。α−アルキルスチレンダイマーとは、α位のアルキル鎖の炭素数が同じであるα−アルキルスチレンの二量体、例えばα−メチルスチレンダイマー、α−エチルスチレンダイマーなどやアルキル鎖の炭素数が異なるα−アルキルスチレンの二量体、例えば、2,4−ジフェニル−4−メチル−1−ヘキセンなどがある。α−アルキルスチルベンとは、α−メチルスチルベン、α−エチルスチルベン、α−プロピルスチレンなどがある。これらは1種単独でも使用されていてもよいし、また2種以上を併用することもできる。即ち、このような機能性モノマーを使用し、該モノマーに由来する単位をカチオン交換樹脂中に導入することにより、ポリオレフィン系樹脂製基材とカチオン交換樹脂層との密着性が著しく向上することとなる。   As described above, α-alkyl styrene, α-alkyl styrene dimer and α-alkyl stilbene are used as the functional monomer, and these may be used alone or in combination of two or more. You can also The α-alkylstyrene is, for example, a compound in which a hydrocarbon chain is bonded to the α-position of styrene. Specific examples include α-methylstyrene, α-ethylstyrene, α-propylstyrene, α-butylstyrene, and the like. The α-alkylstyrene dimer is a dimer of α-alkylstyrene having the same carbon number in the α-position alkyl chain, such as α-methylstyrene dimer, α-ethylstyrene dimer, or the like, and the alkyl chain has a different carbon number. There are α-alkylstyrene dimers, such as 2,4-diphenyl-4-methyl-1-hexene. Examples of α-alkyl stilbene include α-methyl stilbene, α-ethyl stilbene, α-propyl styrene and the like. These may be used alone or in combination of two or more. That is, by using such a functional monomer and introducing a unit derived from the monomer into the cation exchange resin, the adhesion between the polyolefin resin substrate and the cation exchange resin layer is significantly improved. Become.

このような機能性モノマーを使えば、イオン交換樹脂を製造できることは知られており、この機能性モノマーの使用による密着性の著しい向上は、現象として見出されたものであり、その理由は明確に解明されてはいないが、本発明者等は、次のように推定している。
即ち、上記で示された3種の機能性モノマーは、反応部位である二重結合を持つ二つの炭素のどちらかの炭素から始まる分枝構造を持つために、立体障害がある。これにより他のモノマーとの重合反応が緩やかに進行する。従って、ポリオレフィン系樹脂製基材(以下、単にポリオレフィン基材と呼ぶ)の表面に高温のモノマーペーストが接触している時間が長くなる、このため、ポリオレフィン基材の表面がモノマーペーストに溶解し、この状態で重合が進行し、この結果、ポリオレフィン系樹脂の表面との密着性が高い重合体層が形成されるのではないかと思われる。また、緩やかに重合反応が進行することで、反応性モノマーがランダムに反応し易くなり、これによりイオン交換樹脂の柔軟性が発現し、基材からの樹脂剥離が抑制されることも一因ではないかと考えられる。ここで、単に分枝構造を有するモノマーを使用すれば、上記目的を達成できると考えられるが。しかし、本発明の機能性モノマーのようにイオン交換基を導入できる芳香環を持たないとモノマーでは、抵抗が高すぎて、膜としての機能を果たさなくなってしまう。
It is known that an ion exchange resin can be produced by using such a functional monomer, and the remarkable improvement in adhesion due to the use of this functional monomer has been found as a phenomenon, and the reason is clear However, the present inventors have estimated as follows.
That is, the three functional monomers shown above have a steric hindrance because they have a branched structure starting from one of two carbons having a double bond as a reaction site. As a result, the polymerization reaction with other monomers proceeds slowly. Therefore, the time during which the high-temperature monomer paste is in contact with the surface of the polyolefin resin base material (hereinafter simply referred to as the polyolefin base material) is increased. For this reason, the surface of the polyolefin base material is dissolved in the monomer paste, Polymerization proceeds in this state, and as a result, a polymer layer having high adhesion to the surface of the polyolefin-based resin may be formed. In addition, the slow progress of the polymerization reaction makes it easier for the reactive monomer to react randomly, thereby expressing the flexibility of the ion exchange resin and suppressing the resin peeling from the substrate. It is thought that there is not. Here, it is considered that the above object can be achieved by simply using a monomer having a branched structure. However, if the monomer does not have an aromatic ring into which an ion exchange group can be introduced as in the functional monomer of the present invention, the monomer has too high a resistance and cannot function as a membrane.

本発明において、上記の機能性モノマーは、前述したイオン交換基導入可能な反応性モノマー100重量部当り30〜200重量部、特に40〜180 重量部の量で使用される。機能性モノマーの使用量が上記範囲よりも少ない場合には、十分な密着性向上効果が発現せず、また、上記範囲よりも多量に使用した場合には、それ以上の密着性向上効果が達成されるわけではなく、むしろ重合遅延により、生産性が低下してしまう。   In the present invention, the functional monomer is used in an amount of 30 to 200 parts by weight, particularly 40 to 180 parts by weight, per 100 parts by weight of the reactive monomer capable of introducing the ion exchange group. When the amount of functional monomer used is less than the above range, sufficient adhesion improvement effect is not exhibited, and when used in a larger amount than the above range, further adhesion improvement effect is achieved. Rather, productivity is reduced by polymerization delay.

また、上述した反応性モノマー及び機能性モノマーと共に使用される架橋性の多官能性モノマー(以下、単に架橋性モノマーと呼ぶ)は、架橋構造を導入するためのものであり、従来公知のものが何ら制限なく使用される。例えば、m−、p−或いはo−ジビニルベンゼン、ジビニルビフェニル、ジビニルスルホン、ブタジエン、クロロプレン、イソプレン、トリビニルベンゼン、ジビニルナフタリン、ジアリルアミン、トリアリルアミン、ジビニルピリジンなどのジビニル系化合物を例示することができる。このような架橋性モノマーは、一般に、前述した単量体100重量部当り20〜80重量部、特に30〜60重量部の量で使用される。かかる架橋性モノマーの使用により、膜強度を向上させることができる。   The crosslinkable polyfunctional monomer (hereinafter simply referred to as a crosslinkable monomer) used together with the above-mentioned reactive monomer and functional monomer is for introducing a crosslinked structure, and conventionally known ones are known. Used without any restrictions. Examples thereof include divinyl compounds such as m-, p- or o-divinylbenzene, divinylbiphenyl, divinylsulfone, butadiene, chloroprene, isoprene, trivinylbenzene, divinylnaphthalene, diallylamine, triallylamine, and divinylpyridine. . Such a crosslinkable monomer is generally used in an amount of 20 to 80 parts by weight, particularly 30 to 60 parts by weight, per 100 parts by weight of the aforementioned monomer. By using such a crosslinkable monomer, the film strength can be improved.

またモノマーペースト中には、上述したモノマー成分以外に、重合開始剤が配合される。このような重合開始剤としては、基材であるポリオレフィン系樹脂を劣化させずに重合を開始させ得るもの、例えば10時間半減期温度が110℃〜170℃のラジカル重合開始剤が使用される。これよりも低い10時間半減期温度の重合開始剤を使用すると、基材がモノマーペーストに溶解する前に、重合反応が進行し、樹脂と基材の密着性が不完全になってしまう。またこれよりも高い温度の重合開始剤を使用すると発生するラジカルが少なくなり、重合反応が進行しにくくなる。重合開始剤の具体例としては、p−メンタンヒドロパーオキシド、ジイソプロピルベンゼンヒドロパーオキシド、α,α’−ビス(tert−ブチルパーオキシ−m−イソプロピル)ベンゼン、ジ−tert−ブチルパーオキシド、tert−ブチルヒドロパーオキシド、ジ−tert−アミルパーオキシド、tert−ブチルクミルパーオキシド、ジクミルパーオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(tert−ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(tert−ブチルパーオキシ)ヘキシン−3、クメンヒドロパーオキシド、1,1,3,3−テトラメチルブチルヒドロパーオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ジヒドロパーオキシヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジヒドロパーオキシヘキシン−3などを挙げることができ、これらは、単独または2種以上の組み合わせでモノマーペースト中に添加混合される。また、このような重合開始剤の使用量は、通常、イオン交換基導入可能な反応性モノマー100重量部に対して、10〜30重量部、特に15〜25重量部の範囲が好適である。   In addition to the monomer components described above, a polymerization initiator is blended in the monomer paste. As such a polymerization initiator, a radical polymerization initiator having a 10-hour half-life temperature of 110 ° C. to 170 ° C., for example, which can start polymerization without degrading the polyolefin resin as a base material is used. When a polymerization initiator having a lower 10-hour half-life temperature than this is used, the polymerization reaction proceeds before the substrate is dissolved in the monomer paste, and the adhesion between the resin and the substrate becomes incomplete. Further, when a polymerization initiator at a higher temperature is used, the generated radicals are reduced and the polymerization reaction is difficult to proceed. Specific examples of the polymerization initiator include p-menthane hydroperoxide, diisopropylbenzene hydroperoxide, α, α′-bis (tert-butylperoxy-m-isopropyl) benzene, di-tert-butylperoxide, tert -Butyl hydroperoxide, di-tert-amyl peroxide, tert-butyl cumyl peroxide, dicumyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di (tert-butylperoxy) hexane, 2,5- Dimethyl-2,5-di (tert-butylperoxy) hexyne-3, cumene hydroperoxide, 1,1,3,3-tetramethylbutyl hydroperoxide, 2,5-dimethyl-2,5-dihydroper And oxyhexane, 2,5-dimethyl-2,5-dihydroperoxyhexyne-3, etc. Others are admixed to the monomer paste in combination of two or more. In addition, the amount of such a polymerization initiator used is usually in the range of 10 to 30 parts by weight, particularly 15 to 25 parts by weight, based on 100 parts by weight of the reactive monomer capable of introducing an ion exchange group.

さらに、モノマーペーストには、粘度調整剤としてマトリックス樹脂が配合されていることが好ましく、このようなマトリックス樹脂を配合することにより、モノマーペーストの作業性を高め、これを基材に塗布させたときの垂れ等を防止することができる。   Further, the monomer paste preferably contains a matrix resin as a viscosity modifier. When such a matrix resin is added, the workability of the monomer paste is improved and applied to the substrate. It is possible to prevent dripping or the like.

このようなマトリックス樹脂としては、例えば、エチレン−プロピレン共重合体、ポリブチレン等の飽和脂肪族炭化水素系ポリマー;スチレン−ブタジエン共重合体などのスチレン系ポリマー;ポリ塩化ビニル;及び、これらに、ビニルトルエン、ビニルキシレン、クロロスチレン、クロロメチルスチレン、α−メチルスチレン、α−ハロゲン化スチレン、α,β,β’−トリハロゲン化スチレン等のスチレン系モノマーや、エチレン、ブチレン等のモノオレフィンや、ブタジエン、イソプレン等の共役ジオレフィンなどを共重合させたもの;などを使用することができる。かかるマトリックス樹脂の分子量は、特に制限されるものではないが、通常、1,000〜1,000,000、特に50,000〜500,000の範囲にあることが好ましい。また、かかるマトリックス樹脂は、適度な粘性を確保できる程度の量で分子量に応じてモノマーペースト中に配合され、例えば、その量は、イオン交換基導入可能な反応性モノマー100重量部当り、10〜50重量部程度である。   Examples of such matrix resins include saturated aliphatic hydrocarbon polymers such as ethylene-propylene copolymers and polybutylenes; styrene polymers such as styrene-butadiene copolymers; polyvinyl chlorides; Styrene monomers such as toluene, vinyl xylene, chlorostyrene, chloromethyl styrene, α-methyl styrene, α-halogenated styrene, α, β, β'-trihalogenated styrene, monoolefins such as ethylene and butylene, Those obtained by copolymerizing conjugated diolefins such as butadiene and isoprene can be used. The molecular weight of such a matrix resin is not particularly limited, but it is usually preferably in the range of 1,000 to 1,000,000, particularly 50,000 to 500,000. Further, such a matrix resin is blended in the monomer paste according to the molecular weight in an amount that can ensure an appropriate viscosity. For example, the amount is 10 to 10 parts by weight per 100 parts by weight of the reactive monomer into which the ion exchange group can be introduced. About 50 parts by weight.

上述したモノマーペーストには、上述した各種成分以外にも、必要により、ジオクチルフタレート、ジブチルフタレート、リン酸トリブチル、スチレンオキサイド、或いは脂肪酸や芳香族酸のアルコールエステル等の可塑剤や、有機溶媒などが配合されていてもよい。   In addition to the various components described above, the monomer paste described above contains, as necessary, plasticizers such as dioctyl phthalate, dibutyl phthalate, tributyl phosphate, styrene oxide, or alcohol esters of fatty acids and aromatic acids, and organic solvents. It may be blended.

モノマーペーストを基材への塗布は、ロールコーター、フローコーター、ナイフコーター、コンマコーター、スプレー、ディッピング等の公知の手段によって行うことができる。   The monomer paste can be applied to the substrate by a known means such as a roll coater, a flow coater, a knife coater, a comma coater, spraying or dipping.

上記のようにして作製された重合性シートは、これを、そのまま重合に供してもよいが、一般的には、重合性シートの一方の面に離型性フィルムを貼り付けながらローラで巻き取り、この巻き取りローラを重合装置に導入して重合を行うことが、連続生産性の点で好適である。   The polymerizable sheet prepared as described above may be subjected to polymerization as it is, but in general, it is wound up with a roller while a release film is attached to one surface of the polymerizable sheet. In view of continuous productivity, it is preferable to perform polymerization by introducing the winding roller into a polymerization apparatus.

このような離型性フィルムは、重合工程で耐え得る耐熱性を有し、且つ重合後に容易に引き剥がせるものであれば何ら制限なく使用することができ、例えば、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ1−ブテン、ポリ4−メチル−1−ペンテンあるいはエチレン、プロピレン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン等のα−オレフィン同志のランダムあるいはブロック共重合体等のポリオレフィン;エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・ビニルアルコール共重合体、エチレン・塩化ビニル共重合体等のエチレン・ビニル化合物共重合体;ポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン共重合体、ABS、α−メチルスチレン・スチレン共重合体等のスチレン系樹脂;ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニル・塩化ビニリデン共重合体、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル等のポリビニル化合物;ナイロン6、ナイロン6−6、ナイロン6−10、ナイロン11、ナイロン12等のポリアミド;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等の熱可塑性ポリエステル;ポリカーボネート;ポリフエニレンオキサイド;ポリ乳酸などの生分解性樹脂;及びこれらの混合物などを、モノマーペースト中の単量体等の種類に応じて使用することができる。特に耐熱性と離型性とが良好であるという点で、ポリエチレンテレフタレート(PET)等のポリエステルフィルムが好ましく、勿論、かかるフィルムは、二軸延伸されていてもよい。   Such a releasable film can be used without any limitation as long as it has heat resistance that can withstand the polymerization process and can be easily peeled off after polymerization. For example, low-density polyethylene, high-density polyethylene Polyolefins such as random or block copolymers of α-olefins such as polypropylene, poly 1-butene, poly 4-methyl-1-pentene or ethylene, propylene, 1-butene, 4-methyl-1-pentene;・ Vinyl acetate copolymer, ethylene / vinyl alcohol copolymer, ethylene / vinyl compound copolymer such as ethylene / vinyl chloride copolymer; polystyrene, acrylonitrile / styrene copolymer, ABS, α-methylstyrene / styrene copolymer Styrene resins such as polymers; polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, chloride Polyvinyl compounds such as vinyl / vinylidene chloride copolymer, polymethyl acrylate and polymethyl methacrylate; polyamides such as nylon 6, nylon 6-6, nylon 6-10, nylon 11 and nylon 12; polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate , Thermoplastic polyester such as polyethylene naphthalate; polycarbonate; polyphenylene oxide; biodegradable resin such as polylactic acid; and mixtures thereof may be used depending on the type of monomer in the monomer paste. it can. In particular, a polyester film such as polyethylene terephthalate (PET) is preferable in terms of good heat resistance and releasability. Of course, such a film may be biaxially stretched.

重合温度は、使用する重合開始剤によっても異なるが、一般にポリオレフィン系樹脂製基材の融点及び該基材のモノマーへの溶解度を考慮して設定される。例えば、ポリエチレン基材を使用する場合、90℃〜120℃で、4〜12時間で重合を行うことが望ましく、ポリプロピレン基材を使用する場合には、110℃〜140℃で、4〜12時間で重合を行うことが望ましい。この温度範囲以下では、基材のモノマーペーストへの溶解が低く基材と樹脂の密着性が充分でなくなる。逆にこの温度範囲以上では、基材がモノマーペーストへ溶解しすぎてしまい、強度が低下してしまう。   The polymerization temperature varies depending on the polymerization initiator used, but is generally set in consideration of the melting point of the polyolefin resin substrate and the solubility of the substrate in the monomer. For example, when using a polyethylene base material, it is desirable to perform polymerization at 90 ° C. to 120 ° C. for 4 to 12 hours, and when using a polypropylene base material, 110 ° C. to 140 ° C. for 4 to 12 hours. It is desirable to carry out the polymerization. Below this temperature range, the solubility of the substrate in the monomer paste is low and the adhesion between the substrate and the resin is not sufficient. On the contrary, above this temperature range, the base material is excessively dissolved in the monomer paste and the strength is lowered.

上記のようにして重合を行って得られるカチオン交換樹脂前駆体、即ち原膜は、離型性フィルムから引き剥がした後、カチオン交換基が導入され、これにより、ポリオレフィン系樹脂製基材を被覆するように炭化水素系カチオン交換樹脂の層が形成された本発明のカチオン交換膜が得られる。   The cation exchange resin precursor obtained by polymerization as described above, that is, the original film, is peeled off from the release film, and then cation exchange groups are introduced, thereby covering the polyolefin resin substrate. Thus, the cation exchange membrane of the present invention in which a layer of a hydrocarbon-based cation exchange resin is formed is obtained.

カチオン交換基の導入は、それ自体公知の手段により行われ、例えば、スルホン化、クロルスルホン化、クロロメチル化、アミノ化、ホスホニウム化、スルホニウム化、加水分解等の処理により行われる。カチオン交換基の導入量は、特に制限されるものではないが、一般に、乾燥膜1g当たりのカチオン交換基量(meq/g)が、0.1〜4.0meq/g、好ましくは1.0〜3.5meq/gであるのがよい。   The introduction of the cation exchange group is carried out by a means known per se, for example, by treatment such as sulfonation, chlorosulfonation, chloromethylation, amination, phosphoniumation, sulfoniumation, hydrolysis and the like. The amount of cation exchange groups introduced is not particularly limited, but generally, the amount of cation exchange groups per 1 g of dry membrane (meq / g) is 0.1 to 4.0 meq / g, preferably 1.0. It is good to be -3.5 meq / g.

<カチオン交換膜>
上記のようにして得られる本発明のカチオン交換膜は、基材としてポリオレフィン系樹脂製基材を用いているため、強度や耐熱性に優れているばかりか、前述した機能性モノマー(α−アルキルスチレン、α−アルキルスチレンダイマー及びα−アルキルスチルベン)に由来する単位がカチオン交換樹脂に導入するため、優れた耐久性を有しており、繰り返し折り曲げ試験に供したとき、前記基材とカチオン交換樹脂層とが剥離するまでの回数が100回以上、特に500回以上となる。また、このような本発明のカチオン交換膜は、機能性モノマーを使用することを除けば、従来公知のペースト法により製造することができ、格別の工程や装置を必要としないため、極めて、安価で且つ高生産性で製造することができる。
<Cation exchange membrane>
The cation exchange membrane of the present invention obtained as described above is not only excellent in strength and heat resistance, but also has the above-mentioned functional monomer (α-alkyl) because a polyolefin resin substrate is used as the substrate. Units derived from styrene, α-alkyl styrene dimer and α-alkyl stilbene) are introduced into the cation exchange resin, so that they have excellent durability and are subjected to cation exchange with the base material when subjected to repeated bending tests. The number of times until the resin layer peels is 100 times or more, particularly 500 times or more. Further, such a cation exchange membrane of the present invention can be produced by a conventionally known paste method except that a functional monomer is used, and does not require any special process or apparatus, so that it is extremely inexpensive. And can be manufactured with high productivity.

尚、上記のような機能性モノマーに由来する単位がカチオン交換樹脂中に導入されていることを直接分析することは、このカチオン交換樹脂が架橋構造を有しているために困難である。しかしながら、この樹脂層に残留した未反応モノマーを抽出し、定性分析することにより、機能性モノマーに由来する単位が導入されていることを確認することができる。例えば、カチオン交換膜の前駆体(原膜)或いはカチオン交換膜を、テトラハイドロフランに一昼夜浸漬する。得られたテトラハイドロフラン溶液をろ過した後、ガスクロマトグラフ−質量分析することにより、機能性モノマーの使用を確認することができ、結果として、機能性モノマーに由来する単位が導入されていることを確認することができる。   In addition, it is difficult to directly analyze that the unit derived from the functional monomer as described above is introduced into the cation exchange resin because the cation exchange resin has a crosslinked structure. However, by extracting the unreacted monomer remaining in the resin layer and conducting qualitative analysis, it can be confirmed that the unit derived from the functional monomer is introduced. For example, a cation exchange membrane precursor (raw membrane) or a cation exchange membrane is immersed in tetrahydrofuran for a whole day and night. After filtering the obtained tetrahydrofuran solution, gas chromatograph-mass spectrometry can be used to confirm the use of the functional monomer, and as a result, the unit derived from the functional monomer is introduced. Can be confirmed.

また、機能性モノマーに由来する単位の導入量は、これを直接定量することはできないが、得られたカチオン交換膜を繰り返し折り曲げ試験に供し、前述した剥離回数を測定することにより推定することができる。即ち、この剥離回数が100回以上、特に500回以上であれば、機能性モノマーに由来する単位が適度な量で導入されていることが判る。   In addition, the amount of units derived from the functional monomer cannot be directly quantified, but can be estimated by subjecting the obtained cation exchange membrane to repeated bending tests and measuring the number of peeling described above. it can. That is, it can be understood that the unit derived from the functional monomer is introduced in an appropriate amount when the number of peeling is 100 times or more, particularly 500 times or more.

以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
尚、実施例中における繰返し折り曲げ試験及び残留モノマーの分析は、以下の方法で行った。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples.
In addition, the repeated bending test and the analysis of the residual monomer in the examples were performed by the following methods.

繰り返し折り曲げ試験:
得られたカチオン交換膜を、幅1センチ、長さ12センチに切断し、MIT揉疲労試験機(型式DA、東洋精機製作所製)を用いて、折り曲げ角度135°、速度90cpm、重り重さ250gで繰り返し折り曲げ試験を行い、カチオン交換体樹脂層と基材との間に剥離を生じた回数を、剥離回数とした。
Repeat bending test:
The obtained cation exchange membrane was cut into a width of 1 cm and a length of 12 cm, and using a MIT fatigue tester (model DA, manufactured by Toyo Seiki Seisakusho), a bending angle of 135 °, a speed of 90 cpm, and a weight weight of 250 g. The bending test was repeated, and the number of times of peeling between the cation exchanger resin layer and the substrate was defined as the number of peelings.

残留モノマーの分析:
重合終了後の原膜を16平方センチメートルの面積だけ採取し、これをテトラヒドロフランに浸漬、一昼夜攪拌した。そして原膜を取出し、このテトラヒドロフランをろ過後、ガスクロマトグラフ質量分析計(型式HP5890/HP5973、横河アナリティカルシステムズ製)にて分析を行った。
Residual monomer analysis:
After the polymerization, the original film was collected in an area of 16 square centimeters, immersed in tetrahydrofuran, and stirred all day and night. The original membrane was taken out and the tetrahydrofuran was filtered and analyzed by a gas chromatograph mass spectrometer (model HP5890 / HP5973, manufactured by Yokogawa Analytical Systems).

(実施例1)
下記の処方により、モノマーペーストを調製した。
モノマーペーストの処方:
反応性モノマー;100重量部
(スチレン;60重量部、クロルメチルスチレン;40重量部)
機能性モノマー;25重量部
(2,4−ジフェニル−4−メチル−1−ペンテン)
架橋性モノマー;36重量部
(工業用ジビニルベンゼン)
マトリックス樹脂;27重量部
(スチレン−ブタジエンゴム)
重合開始剤;16重量部
(クメンヒドロパーオキサイド)
(Example 1)
A monomer paste was prepared according to the following formulation.
Monomer paste formulation:
Reactive monomer: 100 parts by weight (styrene: 60 parts by weight, chloromethylstyrene: 40 parts by weight)
Functional monomer; 25 parts by weight (2,4-diphenyl-4-methyl-1-pentene)
Crosslinkable monomer; 36 parts by weight (industrial divinylbenzene)
Matrix resin; 27 parts by weight (styrene-butadiene rubber)
Polymerization initiator; 16 parts by weight (cumene hydroperoxide)

上記のモノマーペーストを、厚さ180μmのポリエチレン基材に塗布し、ポリエステルフィルムを離型性フィルムと一緒に巻取りローラに巻き取った。その後、巻取りローラをオートクレーブに入れて、圧力0.4Mpaの窒素ガス中にて100℃で2時間、次いで110℃で8時間保持して重合を行い、原膜を得た。   The monomer paste was applied to a polyethylene substrate having a thickness of 180 μm, and the polyester film was wound around a winding roller together with the release film. Thereafter, the take-up roller was placed in an autoclave, and polymerization was carried out in nitrogen gas at a pressure of 0.4 MPa at 100 ° C. for 2 hours and then at 110 ° C. for 8 hours to obtain a raw film.

次いで、得られた原膜を98%硫酸と90%クロロスルホン酸の1:1混合溶液中に40℃で60分間浸漬した後、これを取り出し、乾燥してカチオン交換膜を得た。   Next, the obtained original membrane was immersed in a 1: 1 mixed solution of 98% sulfuric acid and 90% chlorosulfonic acid at 40 ° C. for 60 minutes, and then taken out and dried to obtain a cation exchange membrane.

得られたカチオン交換膜の交換容量は2.3meq/gであった。また、繰返し折り曲げ試験の結果、500回以上でも基材からの樹脂剥離は起きなかった。
さらに、上記の原膜について、残留モノマーの分析を行ったところ、2,4−ジフェニル−4−メチル−1−ペンテンの存在を確認することができた。
The exchange capacity of the obtained cation exchange membrane was 2.3 meq / g. Further, as a result of the repeated bending test, the resin was not peeled from the substrate even after 500 times or more.
Further, when the residual monomer was analyzed for the original film, the presence of 2,4-diphenyl-4-methyl-1-pentene could be confirmed.

(実施例2)
モノマーペーストの処方を、以下のように変更した以外は実施例1と全く同様にして、カチオン交換膜を作製した。
(Example 2)
A cation exchange membrane was prepared in exactly the same manner as in Example 1 except that the monomer paste formulation was changed as follows.

モノマーペーストの処方:
反応性モノマー;100重量部
(スチレン)
機能性モノマー;70重量部
(α−メチルスチルベン)
架橋性モノマー;42重量部
(工業用ジビニルベンゼン)
マトリックス樹脂;32重量部
(アクリロニトリル−ブタジエンゴム)
重合開始剤;24重量部
(tert−ブチルヒドロパーオキサイド)
Monomer paste formulation:
Reactive monomer: 100 parts by weight (styrene)
Functional monomer: 70 parts by weight (α-methylstilbene)
Crosslinkable monomer: 42 parts by weight (industrial divinylbenzene)
Matrix resin: 32 parts by weight (acrylonitrile-butadiene rubber)
Polymerization initiator; 24 parts by weight (tert-butyl hydroperoxide)

得られたカチオン交換膜の交換容量は2.2meq/gであった。得られた膜について繰り返し折り曲げ試験を行った結果、500回以上でも樹脂剥離は見られなかった。
さらに、原膜について、残留モノマーの分析を行ったところ、α−メチルスチルベンの存在を確認することができた。
The exchange capacity of the obtained cation exchange membrane was 2.2 meq / g. As a result of repeated bending tests on the obtained film, resin peeling was not seen even 500 times or more.
Furthermore, when the residual monomer was analyzed about the original film, the presence of α-methylstilbene could be confirmed.

(実施例3)
下記処方のモノマーペーストを調製した。
モノマーペーストの処方:
反応性モノマー;100重量部
(スチレン)
機能性モノマー;40重量部
(2,4−ジフェニル−4−メチル−1−ペンテン)
架橋性モノマー;50重量部
(工業用ジビニルベンゼン)
マトリックス樹脂;34重量部
(アクリロニトリル−ブタジエンゴム)
重合開始剤;14重量部
(ジ−tert−ブチルパーオキサイド)
(Example 3)
A monomer paste having the following formulation was prepared.
Monomer paste formulation:
Reactive monomer: 100 parts by weight (styrene)
Functional monomer; 40 parts by weight (2,4-diphenyl-4-methyl-1-pentene)
Crosslinkable monomer: 50 parts by weight (industrial divinylbenzene)
Matrix resin; 34 parts by weight (acrylonitrile-butadiene rubber)
Polymerization initiator; 14 parts by weight (di-tert-butyl peroxide)

上記のモノマーペーストを、厚さ190μmのポリエチレン基材に塗布し、ポリエステルフィルムを離型性フィルムと一緒に巻取りローラに巻き取った。その後、巻取りローラをオートクレーブに入れて、圧力0.4Mpaの窒素ガス中にて110℃で8時間保持して重合を行い、原膜を得た。   The monomer paste was applied to a polyethylene substrate having a thickness of 190 μm, and the polyester film was wound around a take-up roller together with the release film. Thereafter, the take-up roller was put in an autoclave, and polymerization was carried out by holding at 110 ° C. for 8 hours in nitrogen gas at a pressure of 0.4 Mpa to obtain a raw film.

次いで、得られた原膜を、実施例1と同様にカチオン処理してカチオン交換基を導入してカチオン交換膜を得た。   Subsequently, the obtained original membrane was subjected to cation treatment in the same manner as in Example 1 to introduce a cation exchange group to obtain a cation exchange membrane.

得られたカチオン交換膜の交換容量は2.3meq/gであった。また、繰返し折り曲げ試験の結果、500回以上でも基材からの樹脂剥離は起きなかった。
さらに、上記の原膜について、残留モノマーの分析を行ったところ、2,4−ジフェニル−4−メチル−1−ペンテンの存在を確認することができた。
The exchange capacity of the obtained cation exchange membrane was 2.3 meq / g. Further, as a result of the repeated bending test, the resin was not peeled from the substrate even after 500 times or more.
Further, when the residual monomer was analyzed for the original film, the presence of 2,4-diphenyl-4-methyl-1-pentene could be confirmed.

(実施例4)
モノマーペーストの処方を下記のように変更した以外は、実施例3と全く同様にしてカチオン交換膜を作製した。
Example 4
A cation exchange membrane was prepared in exactly the same manner as in Example 3 except that the monomer paste formulation was changed as follows.

モノマーペーストの処方:
反応性モノマー;100重量部
(スチレン;65重量部、クロルメチルスチレン;35重量部)
機能性モノマー;90重量部
(α−メチルスチレン)
架橋性モノマー;35重量部
(工業用ジビニルベンゼン)
マトリックス樹脂;30重量部
(アクリロニトリル−ブタジエンゴム)
重合開始剤;9重量部
(ジ−tert−ブチルパーオキサイド)
Monomer paste formulation:
Reactive monomer: 100 parts by weight (styrene: 65 parts by weight, chloromethylstyrene: 35 parts by weight)
Functional monomer: 90 parts by weight (α-methylstyrene)
Crosslinkable monomer: 35 parts by weight (industrial divinylbenzene)
Matrix resin; 30 parts by weight (acrylonitrile-butadiene rubber)
Polymerization initiator: 9 parts by weight (di-tert-butyl peroxide)

得られたカチオン交換膜の交換容量は2.3meq/gであった。また、繰返し折り曲げ試験の結果、500回以上でも基材からの樹脂剥離は起きなかった。
さらに、上記の原膜について、残留モノマーの分析を行ったところ、α−メチルスチレンの存在を確認することができた。
The exchange capacity of the obtained cation exchange membrane was 2.3 meq / g. Further, as a result of the repeated bending test, the resin was not peeled from the substrate even after 500 times or more.
Further, when the residual monomer was analyzed for the original film, the presence of α-methylstyrene could be confirmed.

(実施例5)
下記の処方により、モノマーペーストを調製した。
モノマーペーストの処方:
反応性モノマー;100重量部
(スチレン;70重量部、クロルメチルスチレン;30重量部)
機能性モノマー;23重量部
(2,4−ジフェニル−4−メチル−1−ペンテン)
架橋性モノマー;26重量部
(工業用ジビニルベンゼン)
マトリックス樹脂;25重量部
(スチレン−ブタジエンゴム)
重合開始剤;17重量部
(tert−ブチルヒドロパーオキサイド)
(Example 5)
A monomer paste was prepared according to the following formulation.
Monomer paste formulation:
Reactive monomer: 100 parts by weight (styrene: 70 parts by weight, chloromethylstyrene: 30 parts by weight)
Functional monomer; 23 parts by weight (2,4-diphenyl-4-methyl-1-pentene)
Crosslinkable monomer: 26 parts by weight (industrial divinylbenzene)
Matrix resin; 25 parts by weight (styrene-butadiene rubber)
Polymerization initiator; 17 parts by weight (tert-butyl hydroperoxide)

上記のモノマーペーストを、厚さ190μmのポリプロピレン基材に塗布し、ポリエステルフィルムを離型性フィルムと一緒に巻取りローラに巻き取った。その後、巻取りローラをオートクレーブに入れて、圧力0.4Mpaの窒素ガス中にて120℃で9時間保持して重合を行い、原膜を得た。   The above monomer paste was applied to a polypropylene substrate having a thickness of 190 μm, and the polyester film was wound around a winding roller together with the release film. Thereafter, the take-up roller was put in an autoclave, and polymerization was carried out by holding at 120 ° C. for 9 hours in nitrogen gas at a pressure of 0.4 Mpa to obtain a raw film.

次いで、得られた原膜を、実施例1と同様にカチオン処理してカチオン交換基を導入してカチオン交換膜を得た。   Subsequently, the obtained original membrane was subjected to cation treatment in the same manner as in Example 1 to introduce a cation exchange group to obtain a cation exchange membrane.

得られたカチオン交換膜の交換容量は2.4meq/gであった。また、繰返し折り曲げ試験の結果、500回以上でも基材からの樹脂剥離は起きなかった。
さらに、上記の原膜について、残留モノマーの分析を行ったところ、2,4−ジフェニル−4−メチル−1−ペンテンの存在を確認することができた。
The exchange capacity of the obtained cation exchange membrane was 2.4 meq / g. Further, as a result of the repeated bending test, the resin was not peeled from the substrate even after 500 times or more.
Further, when the residual monomer was analyzed for the original film, the presence of 2,4-diphenyl-4-methyl-1-pentene could be confirmed.

(実施例6)
下記の処方により、モノマーペーストを調製した。
モノマーペーストの処方:
反応性モノマー;100重量部
(スチレン;70重量部、クロルメチルスチレン;30重量部)
機能性モノマー;100重量部
(α−メチルスチレン)
架橋性モノマー;30重量部
(工業用ジビニルベンゼン)
マトリックス樹脂;30重量部
(アクリロニトリル−ブタジエンゴム)
重合開始剤;10重量部
(ジ−tert−ブチルパーオキサイド)
(Example 6)
A monomer paste was prepared according to the following formulation.
Monomer paste formulation:
Reactive monomer: 100 parts by weight (styrene: 70 parts by weight, chloromethylstyrene: 30 parts by weight)
Functional monomer: 100 parts by weight (α-methylstyrene)
Crosslinkable monomer: 30 parts by weight (industrial divinylbenzene)
Matrix resin; 30 parts by weight (acrylonitrile-butadiene rubber)
Polymerization initiator: 10 parts by weight (di-tert-butyl peroxide)

上記のモノマーペーストを、厚さ180μmのポリプロピレン基材に塗布し、ポリエステルフィルムを離型性フィルムと一緒に巻取りローラに巻き取った。その後、巻取りローラをオートクレーブに入れて、圧力0.4Mpaの窒素ガス中にて120℃で1時間、次いで130℃で9時間保持して重合を行い、原膜を得た。   The monomer paste was applied to a polypropylene substrate having a thickness of 180 μm, and the polyester film was wound around a winding roller together with the release film. Thereafter, the take-up roller was placed in an autoclave, and polymerization was carried out in nitrogen gas at a pressure of 0.4 MPa at 120 ° C. for 1 hour and then at 130 ° C. for 9 hours to obtain a raw film.

次いで、得られた原膜を、実施例1と同様にカチオン処理してカチオン交換基を導入してカチオン交換膜を得た。   Subsequently, the obtained original membrane was subjected to cation treatment in the same manner as in Example 1 to introduce a cation exchange group to obtain a cation exchange membrane.

得られたカチオン交換膜の交換容量は2.2meq/gであった。また、繰返し折り曲げ試験の結果、500回以上でも基材からの樹脂剥離は起きなかった。
さらに、上記の原膜について、残留モノマーの分析を行ったところ、α−メチルスチレンの存在を確認することができた。
The exchange capacity of the obtained cation exchange membrane was 2.2 meq / g. Further, as a result of the repeated bending test, the resin was not peeled from the substrate even after 500 times or more.
Further, when the residual monomer was analyzed for the original film, the presence of α-methylstyrene could be confirmed.

(実施例7)
下記の処方により、モノマーペーストを調製した。
モノマーペーストの処方:
反応性モノマー;100重量部
(スチレン;75重量部、クロルメチルスチレン;25重量部)
機能性モノマー;100重量部
(α−エチルスチレン)
架橋性モノマー;30重量部
(工業用ジビニルベンゼン)
マトリックス樹脂;30重量部
(アクリロニトリル−ブタジエンゴム)
重合開始剤;10重量部
(ジ−tert−ブチルパーオキサイド)
(Example 7)
A monomer paste was prepared according to the following formulation.
Monomer paste formulation:
Reactive monomer: 100 parts by weight (styrene: 75 parts by weight, chloromethylstyrene: 25 parts by weight)
Functional monomer: 100 parts by weight (α-ethylstyrene)
Crosslinkable monomer: 30 parts by weight (industrial divinylbenzene)
Matrix resin; 30 parts by weight (acrylonitrile-butadiene rubber)
Polymerization initiator: 10 parts by weight (di-tert-butyl peroxide)

上記のモノマーペーストを、厚さ180μmのポリプロピレン基材に塗布し、ポリエステルフィルムを離型性フィルムと一緒に巻取りローラに巻き取った。その後、巻取りローラをオートクレーブに入れて、圧力0.4Mpaの窒素ガス中にて120℃で1時間、次いで130℃で9時間保持して重合を行い、原膜を得た。   The monomer paste was applied to a polypropylene substrate having a thickness of 180 μm, and the polyester film was wound around a winding roller together with the release film. Thereafter, the take-up roller was placed in an autoclave, and polymerization was carried out in nitrogen gas at a pressure of 0.4 MPa at 120 ° C. for 1 hour and then at 130 ° C. for 9 hours to obtain a raw film.

次いで、得られた原膜を、実施例1と同様にカチオン処理してカチオン交換基を導入してカチオン交換膜を得た。   Subsequently, the obtained original membrane was subjected to cation treatment in the same manner as in Example 1 to introduce a cation exchange group to obtain a cation exchange membrane.

得られたカチオン交換膜の交換容量は2.2meq/gであった。また、繰返し折り曲げ試験の結果、500回以上でも基材からの樹脂剥離は起きなかった。
さらに、上記の原膜について、残留モノマーの分析を行ったところ、α−エチルスチレンの存在を確認することができた。
The exchange capacity of the obtained cation exchange membrane was 2.2 meq / g. Further, as a result of the repeated bending test, the resin was not peeled from the substrate even after 500 times or more.
Further, when the residual monomer was analyzed for the above-mentioned original film, the presence of α-ethylstyrene could be confirmed.

(比較例1)
機能性モノマーを使用せず、モノマーペーストの処方を、以下のように変更した以外は実施例1と全く同様にして、カチオン交換膜を作製した。
(Comparative Example 1)
A cation exchange membrane was prepared in the same manner as in Example 1 except that the functional monomer was not used and the formulation of the monomer paste was changed as follows.

モノマーペーストの処方:
反応性モノマー;100重量部
(スチレン;80重量部、クロルメチルスチレン;20重量部)
架橋性モノマー;30重量部
(工業用ジビニルベンゼン)
マトリックス樹脂;45重量部
(スチレン−ブタジエンゴム)
重合開始剤;17重量部
(tert−ブチルヒドロパーオキサイド)
Monomer paste formulation:
Reactive monomer: 100 parts by weight (styrene: 80 parts by weight, chloromethylstyrene: 20 parts by weight)
Crosslinkable monomer: 30 parts by weight (industrial divinylbenzene)
Matrix resin; 45 parts by weight (styrene-butadiene rubber)
Polymerization initiator; 17 parts by weight (tert-butyl hydroperoxide)

得られたカチオン交換膜の交換容量は2.4meq/gであった。得られた膜について繰り返し折り曲げ試験を行った結果、51回で樹脂剥離が生じた。   The exchange capacity of the obtained cation exchange membrane was 2.4 meq / g. As a result of repeated bending tests on the obtained film, resin peeling occurred 51 times.

(比較例2)
機能性モノマーを使用せず、モノマーペーストの処方を、以下のように変更した以外は実施例1と全く同様にして、カチオン交換膜を作製した。
(Comparative Example 2)
A cation exchange membrane was prepared in the same manner as in Example 1 except that the functional monomer was not used and the formulation of the monomer paste was changed as follows.

モノマーペーストの処方:
反応性モノマー;100重量部
(スチレン)
架橋性モノマー;26重量部
(工業用ジビニルベンゼン)
マトリックス樹脂;23重量部
(アクリロニトリル−ブタジエンゴム)
重合開始剤;16重量部
(ジ−tert−ブチルパーオキサイド)
Monomer paste formulation:
Reactive monomer: 100 parts by weight (styrene)
Crosslinkable monomer: 26 parts by weight (industrial divinylbenzene)
Matrix resin; 23 parts by weight (acrylonitrile-butadiene rubber)
Polymerization initiator; 16 parts by weight (di-tert-butyl peroxide)

得られたカチオン交換膜の交換容量は2.4meq/gであった。得られた膜について繰り返し折り曲げ試験を行った結果、23回で樹脂剥離が生じた。   The exchange capacity of the obtained cation exchange membrane was 2.4 meq / g. As a result of repeatedly performing a bending test on the obtained film, resin peeling occurred 23 times.

Claims (3)

ポリオレフィン系樹脂製の基材とこれを被覆する炭化水素系カチオン交換樹脂層よりなるカチオン交換膜において、
前記炭化水素系カチオン交換樹脂は、架橋構造を有しているとともに、α−アルキルスチレン、α−アルキルスチレンダイマー及びα−アルキルスチルベンからなる群より選択された少なくとも1種のモノマーに由来する単位を有しており、
繰り返し折り曲げ試験に供したとき、前記基材と炭化水素系カチオン交換樹脂層とが剥離するまでの回数が100回以上であることを特徴とするカチオン交換膜。
In a cation exchange membrane comprising a polyolefin resin base material and a hydrocarbon cation exchange resin layer covering the base material,
The hydrocarbon-based cation exchange resin has a crosslinked structure and a unit derived from at least one monomer selected from the group consisting of α-alkylstyrene, α-alkylstyrene dimer and α-alkylstilbene. Have
A cation exchange membrane characterized in that the number of times until the base material and the hydrocarbon-based cation exchange resin layer peel when subjected to repeated bending tests is 100 times or more.
イオン交換容量が0.1〜4.0meq/gである請求項1記載のカチオン交換膜。   The cation exchange membrane according to claim 1, which has an ion exchange capacity of 0.1 to 4.0 meq / g. カチオン交換基導入可能な反応性モノマー100重量部と、α−アルキルスチレン、α−アルキルスチレンダイマー及びα−アルキルスチルベンからなる群より選択された少なくとも1種の前記反応性モノマー以外のモノマー30〜200重量部と、架橋性の多官能モノマー20〜80重量部とを含む混合モノマーペーストを用意し、
前記モノマーペーストをポリオレフィン基材に塗布して重合せしめ、
次いで、カチオン交換基を導入すること、
を特徴とするカチオン交換膜の製造方法。
100 to 100 parts by weight of a reactive monomer capable of introducing a cation exchange group, and 30 to 200 monomers other than at least one reactive monomer selected from the group consisting of α-alkylstyrene, α-alkylstyrene dimer and α-alkylstilbene A mixed monomer paste containing parts by weight and 20 to 80 parts by weight of a crosslinkable polyfunctional monomer is prepared,
The monomer paste is applied to a polyolefin substrate and polymerized,
Then introducing a cation exchange group,
A method for producing a cation exchange membrane characterized by the above.
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