JP2008120956A - Sulfonic acid group-containing polymer, production method and application of the same - Google Patents

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Yoshimitsu Sakaguchi
佳充 坂口
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裕樹 山口
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全広 山下
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sulfonic acid group-containing polymer with improved physical durability, and to provide a polyelectrolyte membrane using the same, a membrane/electrode junction, a fuel cell, etc. <P>SOLUTION: The sulfonic acid group-containing polymer has at least a structural unit represented by chemical formula 1 and a structural unit represented by chemical formula 1'. X in the chemical formula 1 is -S(=O)<SB>2</SB>- group or -C(=O)- group, Y is H or a monovalent cation, R is a 1-10C alkylene group, a direct bond with a benzene ring, etc. Ar<SP>1</SP>in the chemical formula 1' is a divalent aromatic group having an electron-attracting group. n and m are each an integer more than 1 and expresses mole numbers of each structural unit, and the binding form of each structural unit may be a random, an alternating or a block form. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、新規な分子構造のスルホン酸基含有ポリマーとその製造方法、該ポリマーの組成物、該ポリマーを用いた高分子電解質膜、膜/電極接合体、燃料電池などの用途に関する。   The present invention relates to a sulfonic acid group-containing polymer having a novel molecular structure and a production method thereof, a composition of the polymer, a polymer electrolyte membrane using the polymer, a membrane / electrode assembly, and a fuel cell.

近年、エネルギー効率や環境性に優れた新しい発電技術が注目を集めている。中でも高分子固体電解質膜を使用した固体高分子形燃料電池はエネルギー密度が高く、また、他の方式の燃料電池に比べて運転温度が低いため起動、停止が容易であるなどの特徴を有するため、電気自動車や分散発電などの電源装置としての開発が進んできている。   In recent years, new power generation technologies with excellent energy efficiency and environmental friendliness have attracted attention. Above all, polymer electrolyte fuel cells using polymer electrolyte membranes have high energy density, and because they have features such as being easy to start and stop because of lower operating temperatures than other types of fuel cells. Developments as power supply devices for electric vehicles and distributed power generation are advancing.

高分子固体電解質膜には通常プロトン伝導性の高分子電解質膜が使用される。高分子固体電解質膜にはプロトン伝導性以外にも、燃料の水素などの透過を防ぐ燃料透過抑止性や機械的強度などの特性が必要である。このような高分子固体電解質膜としては、例えばスルホン酸基を導入したパーフルオロカーボンスルホン酸ポリマーを含む膜が知られている。しかしながら、分子中にフッ素を含むため、使用条件によっては排気ガス中に有害なフッ酸が発生することや、廃棄時に環境への負荷が大きいことなどが問題視されている。   As the polymer solid electrolyte membrane, a proton conductive polymer electrolyte membrane is usually used. In addition to proton conductivity, the polymer solid electrolyte membrane must have characteristics such as fuel permeation deterrence and mechanical strength that prevent permeation of hydrogen and the like of the fuel. As such a polymer solid electrolyte membrane, for example, a membrane containing a perfluorocarbon sulfonic acid polymer into which a sulfonic acid group is introduced is known. However, since fluorine is contained in the molecule, harmful hydrofluoric acid is generated in the exhaust gas depending on the use conditions, and the environmental load is high at the time of disposal.

パーフルオロカーボンスルホン酸系高分子電解質膜は、燃料電池の電解質膜としてバランスのよい特性を示すものの、コストや性能などで、より優れた膜を得るために、炭化水素系高分子電解質膜の開発が盛んに行われている。   Although perfluorocarbon sulfonic acid polymer electrolyte membranes have well-balanced characteristics as fuel cell electrolyte membranes, hydrocarbon polymer electrolyte membranes have been developed in order to obtain better membranes in terms of cost and performance. It is actively done.

多くの炭化水素系高分子電解質膜には、ポリイミドやポリスルホンなどの耐熱性ポリマーに、スルホン酸基などのイオン性基を導入したポリマーが用いられている(例えば特許文献1を参照)。   Many hydrocarbon polymer electrolyte membranes use a polymer in which an ionic group such as a sulfonic acid group is introduced into a heat-resistant polymer such as polyimide or polysulfone (see, for example, Patent Document 1).

一般に炭化水素系高分子電解質膜では、パーフルオロカーボンスルホン酸系高分子電解質膜に比べて耐久性に劣るため、物理的や化学的な補強が行われている。高分子電解質膜を構成するポリマーの分子量を大きくすることも、耐久性を向上させる手段の一つであるが、ポリマーの種類によっては高重合度のポリマーを得ることが困難であることがしばしば起こっていた。   In general, hydrocarbon polymer electrolyte membranes are inferior in durability to perfluorocarbon sulfonic acid polymer electrolyte membranes, and therefore are physically or chemically reinforced. Increasing the molecular weight of the polymer that composes the polymer electrolyte membrane is one of the means to improve durability, but depending on the type of polymer, it often happens that it is difficult to obtain a polymer with a high degree of polymerization. It was.

例えば、重縮合によって重合されるポリマーの場合、重合度が上がるにつれて反応点が減少し、見かけの反応速度が減少していくため、高分子量のポリマーを得ることが一般に困難である(例えば、特許文献1及び2を参照)。   For example, in the case of a polymer that is polymerized by polycondensation, the number of reaction points decreases and the apparent reaction rate decreases as the degree of polymerization increases, so it is generally difficult to obtain a high molecular weight polymer (for example, patents). (Ref. 1 and 2).

特表2004−509224号公報JP-T-2004-509224 特開2004−149779号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-149779

本発明の課題は、化学的な特性は従来のポリマーと同等でありながら、物理的な耐久性を向上させることを可能にする高重合度化が可能であり、高分子電解質膜に好適に用いることのできるポリマーを提供することであり、さらには、その製造方法、該ポリマーから得られる高分子電解質膜、及び膜/電極接合体、並びに該膜/電極接合体を用いた燃料電池の提供である。   An object of the present invention is to use a polymer electrolyte membrane that is capable of increasing the degree of polymerization that enables physical durability to be improved while having the same chemical characteristics as those of conventional polymers. And a polymer electrolyte membrane obtained from the polymer, a membrane / electrode assembly, and a fuel cell using the membrane / electrode assembly. is there.

本発明者らは上記課題を解決するため、鋭意研究した結果、ついに本発明を完成するに至った。すなわち本発明は、   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have finally completed the present invention. That is, the present invention

(1)下記化学式1で表される構造単位及び下記化学式1’で表される構造単位を少なくとも有することを特徴とするスルホン酸基含有ポリマー。 (1) A sulfonic acid group-containing polymer having at least a structural unit represented by the following chemical formula 1 and a structural unit represented by the following chemical formula 1 '.

Figure 2008120956
[化学式1において、Xは−S(=O)−基又は−C(=O)−基を、YはH又は1価の陽イオンを、Rは炭素数1〜10のアルキレン基、オキシアルキレン基、アリーレン基、及びベンゼン環との直接結合からなる群より選ばれる1種以上の基を表す。化学式1’において、Arは電子吸引性基を有する2価の芳香族基から選ばれる1種以上の基を表す。n及びmはそれぞれの構造単位のモル数で1以上の整数を表し、化学式1及び化学式1’で表される構造単位の結合形態は、ランダム、交互、ブロック及びグラフトのいずれであってもよい。]
Figure 2008120956
[In Chemical Formula 1, X represents an —S (═O) 2 — group or —C (═O) — group, Y represents H or a monovalent cation, R represents an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, oxy It represents one or more groups selected from the group consisting of an alkylene group, an arylene group, and a direct bond with a benzene ring. In Chemical Formula 1 ′, Ar 1 represents one or more groups selected from divalent aromatic groups having an electron-withdrawing group. n and m are the number of moles of each structural unit and represent an integer of 1 or more, and the bonding form of the structural units represented by Chemical Formula 1 and Chemical Formula 1 ′ may be random, alternating, block, or graft. . ]

(2)化学式1’におけるArが、下記化学式2〜5で表される構造から選ばれる一種以上の基である(1)に記載のスルホン酸基含有ポリマー。

Figure 2008120956
(2) The sulfonic acid group-containing polymer according to (1), wherein Ar 1 in chemical formula 1 ′ is one or more groups selected from structures represented by chemical formulas 2 to 5 below.
Figure 2008120956

(3)化学式1’におけるArが、化学式4又は5で表される構造である(2)に記載のスルホン酸基含有ポリマー。 (3) The sulfonic acid group-containing polymer according to (2), wherein Ar 1 in Chemical Formula 1 ′ is a structure represented by Chemical Formula 4 or 5.

(4)RがSOY基とベンゼン環との直接結合である(1)〜(3)のいずれかに記載のスルホン酸基含有ポリマー。 (4) The sulfonic acid group-containing polymer according to any one of (1) to (3), wherein R is a direct bond between a SO 3 Y group and a benzene ring.

(5)化学式1及び化学式1’におけるn及びmが下記数式1を満たす(1)〜(4)のいずれかに記載のスルホン酸基含有ポリマー。 (5) The sulfonic acid group-containing polymer according to any one of (1) to (4), wherein n and m in the chemical formula 1 and the chemical formula 1 ′ satisfy the following mathematical formula 1.

0.05≦n/(n+m)≦0.70 (数式1)       0.05 ≦ n / (n + m) ≦ 0.70 (Formula 1)

(6)0.5g/dLのN−メチル−2−ピロリドン溶液の30℃における対数粘度が2.0〜5.0dL/gである(1)〜(5)のいずれかに記載のスルホン酸基含有ポリマー。 (6) The sulfonic acid according to any one of (1) to (5), wherein the 0.5 g / dL N-methyl-2-pyrrolidone solution has a logarithmic viscosity at 30 ° C. of 2.0 to 5.0 dL / g. Group-containing polymer.

(7)(1)〜(6)に記載のスルホン酸基含有ポリマーからなる高分子電解質膜。 (7) A polymer electrolyte membrane comprising the sulfonic acid group-containing polymer as described in (1) to (6).

(8)(1)〜(6)に記載のスルホン酸基含有ポリマーを含む組成物。 (8) A composition comprising the sulfonic acid group-containing polymer described in (1) to (6).

(9)高分子電解質膜又は電極触媒層の少なくとも一方に、(1)〜(6)のいずれかに記載のスルホン酸基含有ポリマーを含む膜/電極接合体。 (9) A membrane / electrode assembly comprising the sulfonic acid group-containing polymer according to any one of (1) to (6) in at least one of the polymer electrolyte membrane or the electrode catalyst layer.

(10)(9)に記載の膜/電極接合体を有する燃料電池。 (10) A fuel cell having the membrane / electrode assembly according to (9).

(11)下記化学式6で表される化合物を原料モノマーとして用いることを特徴とする(1)〜(6)のいずれかに記載のスルホン酸基含有ポリマーの製造方法。 (11) The method for producing a sulfonic acid group-containing polymer according to any one of (1) to (6), wherein a compound represented by the following chemical formula 6 is used as a raw material monomer.

Figure 2008120956
である。
Figure 2008120956
It is.

本発明による新規スルホン酸基含有ポリマーは、従来のスルホン酸基含有ポリマーに比べて短時間で高重合度のポリマーを得ることができ、燃料電池の高分子電解質膜として用いた場合に、高耐久性を可能にするという優れた効果を有している。   The novel sulfonic acid group-containing polymer according to the present invention can obtain a polymer having a high degree of polymerization in a shorter time than conventional sulfonic acid group-containing polymers, and is highly durable when used as a polymer electrolyte membrane of a fuel cell. It has an excellent effect of making it possible.

以下、本発明を詳細に説明する。なお、本発明において重量とは、質量を意味する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail. In the present invention, the weight means mass.

本発明のスルホン酸基含有ポリマーは、化学式1及び化学式1’で表される構造を有することを特徴とするスルホン酸基含有ポリマーである。化学式1におけるXは−S(=O)−基又は−C(=O)−基を表すが、−S(=O)−基であると、溶媒への溶解性が高まるため好ましい。また、−C(=O)−基であると、ポリマーに光架橋性を付与することが可能になるため好ましい。 The sulfonic acid group-containing polymer of the present invention is a sulfonic acid group-containing polymer having a structure represented by Chemical Formula 1 and Chemical Formula 1 ′. X in Chemical Formula 1 represents a —S (═O) 2 — group or a —C (═O) — group, and a —S (═O) 2 — group is preferable because solubility in a solvent is increased. Moreover, it is preferable that it is -C (= O)-group since it becomes possible to give photocrosslinkability to a polymer.

化学式1におけるYはH又は1価の陽イオンを表すが、燃料電池のプロトン交換膜として用いる場合には、YはHであることが好ましい。また、溶解、成形、製膜などの加工においては、YがHであるよりも1価の陽イオンであるほうが、スルホン酸基の熱安定性が高まるため好ましい。1価の陽イオンとしては、Na、K、Liなどのアルカリ金属イオンや、アンモニウムイオン、第四級アミン塩などが例として挙げることができ、Na、K、Liなどのアルカリ金属イオンが好ましい。アルカリ金属塩となっているスルホン酸基は、硫酸、塩酸、過塩素酸などの強酸又はその水溶液でポリマーを処理することによって、スルホン酸基に変換することができる。スルホン酸基を有するポリマーは高いプロトン伝導性を示し、プロトン交換樹脂や、プロトン交換膜として用いることができる。中でもプロトン交換膜は、固体高分子形燃料電池の電解質として用いることができ、本発明のポリマーを用いると優れた性能を有する燃料電池を得ることができる。   Y in Chemical Formula 1 represents H or a monovalent cation, but when used as a proton exchange membrane of a fuel cell, Y is preferably H. In processing such as dissolution, molding, and film formation, it is preferable that Y is a monovalent cation rather than H because the thermal stability of the sulfonic acid group is increased. Examples of monovalent cations include alkali metal ions such as Na, K and Li, ammonium ions and quaternary amine salts, and alkali metal ions such as Na, K and Li are preferred. The sulfonic acid group that is an alkali metal salt can be converted to a sulfonic acid group by treating the polymer with a strong acid such as sulfuric acid, hydrochloric acid, perchloric acid, or an aqueous solution thereof. A polymer having a sulfonic acid group exhibits high proton conductivity, and can be used as a proton exchange resin or a proton exchange membrane. Among them, the proton exchange membrane can be used as an electrolyte of a polymer electrolyte fuel cell, and a fuel cell having excellent performance can be obtained by using the polymer of the present invention.

化学式1におけるRは炭素数1〜10のアルキレン基、オキシアルキレン基、アリーレン基、及びベンゼン環との直接結合からなる群より選ばれる一種以上の基を表すが、アルキレン基であるとプロトン伝導性が向上するため好ましい。また、スルホン酸基とベンゼン環が直接結合している直接結合であると、熱やラジカルなどに対するスルホン酸基の安定性が高まり、プロトン伝導性にも優れるため、より好ましい。アルキレン基は、分岐を有するものよりも、直鎖のものが好ましい。アルキレン基の炭素数は1〜5がより好ましく、3〜4がより好ましい。具体的には、n−プロピレン基、n−ブチレン基が好ましい。オキシアルキレン基の炭素数は1〜5がより好ましく、3〜4がより好ましい。具体的には、オキシ−n−プロピレン基、オキシ−n−ブチレン基が好ましい。アリーレン基としては、オキシフェニレン基、フェニレン基、などを挙げることができる。   R in Chemical Formula 1 represents one or more groups selected from the group consisting of an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, an oxyalkylene group, an arylene group, and a direct bond with a benzene ring. Is preferable. In addition, a direct bond in which a sulfonic acid group and a benzene ring are directly bonded is more preferable because stability of the sulfonic acid group with respect to heat, radicals, and the like is increased and proton conductivity is excellent. The alkylene group is preferably a straight chain rather than a branched one. As for carbon number of an alkylene group, 1-5 are more preferable, and 3-4 are more preferable. Specifically, an n-propylene group and an n-butylene group are preferable. 1-5 are more preferable and, as for carbon number of an oxyalkylene group, 3-4 are more preferable. Specifically, an oxy-n-propylene group and an oxy-n-butylene group are preferable. Examples of the arylene group include an oxyphenylene group and a phenylene group.

化学式1で表される構造単位における、下記化学式7;   In the structural unit represented by the chemical formula 1, the following chemical formula 7;

Figure 2008120956
Figure 2008120956

で表される部分構造の具体例を以下に示すが、これらに限定されるわけではなく、スルホン酸基の一部及び全部が1価の陽イオンを形成しているものも含む。下記の部分構造のうち、化学式7A、7B、7C、及び7Dがより好ましく、化学式7A及び化学式7Bがさらに好ましい。   Specific examples of the partial structure represented by formula (1) are shown below, but are not limited thereto, and include those in which a part and all of the sulfonic acid groups form a monovalent cation. Of the following partial structures, Chemical Formulas 7A, 7B, 7C, and 7D are more preferable, and Chemical Formulas 7A and 7B are more preferable.

Figure 2008120956
Figure 2008120956

化学式1’におけるArは、電子吸引性基を有する芳香族基である。電子吸引性基の例としては、スルホン基、カルボニル基、スルホニル基、ホスフィン基、シアノ基、トリフルオロメチル基などのパーフルオロアルキル基、ニトロ基、ハロゲン基などが挙げられ、シアノ基、スルホン基、カルボニル基が好ましい。芳香族基とは、芳香環を有する基を表す。芳香環を有する基としては、フェニレン基、ピリジレン基、ナフタレン基、アントラニレン基を挙げることができる。Arは、芳香環を有する基同士が電子吸引性基で連結されていてもよい。 Ar 1 in the chemical formula 1 ′ is an aromatic group having an electron-withdrawing group. Examples of electron withdrawing groups include sulfone groups, carbonyl groups, sulfonyl groups, phosphine groups, cyano groups, trifluoromethyl groups and other perfluoroalkyl groups, nitro groups, halogen groups, etc., cyano groups, sulfone groups A carbonyl group is preferred. The aromatic group represents a group having an aromatic ring. Examples of the group having an aromatic ring include a phenylene group, a pyridylene group, a naphthalene group, and an anthranylene group. In Ar 1 , groups having aromatic rings may be connected to each other with an electron-withdrawing group.

化学式1’におけるArの例を以下に示すが、これらに限定されるものではない。 Examples of Ar 1 in Chemical Formula 1 ′ are shown below, but are not limited thereto.

Figure 2008120956
Figure 2008120956

さらに、Arは化学式2〜5で表される構造から選ばれる一種以上の基であることが好ましい。化学式2の構造であると、溶媒への溶解性が高まるため好ましい。また、化学式3の構造であると、ポリマーに光架橋性を付与することが可能になるため好ましい。また、化学式4又は5の構造であると、ポリマーの膨潤性が小さくなるため好ましい。下記化学式2〜5の中でも、化学式4又は5の構造が好ましく、化学式5の構造が最も好ましい。 Furthermore, Ar 1 is preferably one or more groups selected from structures represented by Chemical Formulas 2 to 5. The structure of Chemical Formula 2 is preferable because solubility in a solvent is increased. Moreover, since it becomes possible to provide photocrosslinkability to a polymer, it is preferable that it is a structure of Chemical formula 3. Further, the structure of Chemical Formula 4 or 5 is preferable because the swelling property of the polymer becomes small. Among the following chemical formulas 2 to 5, the structure of chemical formula 4 or 5 is preferable, and the structure of chemical formula 5 is most preferable.

本発明におけるスルホン酸基含有ポリマーは、本発明の効果を損なわない範囲において、化学式1で表される構造以外のその他の構造を含んでいてもよい。化学式1で表される以外のその他の構造は、ポリマー全体の0〜50質量%の範囲であることが好ましく、0〜20質量%の範囲であることが好ましく、0〜10質量%の範囲であることがさらに好ましい。   The sulfonic acid group-containing polymer in the present invention may contain other structures other than the structure represented by Chemical Formula 1 as long as the effects of the present invention are not impaired. The other structure other than that represented by Chemical Formula 1 is preferably in the range of 0 to 50% by mass of the whole polymer, preferably in the range of 0 to 20% by mass, and in the range of 0 to 10% by mass. More preferably it is.

その他の構造の例を以下に示すが、これらに限定されるわけではない。   Examples of other structures are shown below, but are not limited thereto.

Figure 2008120956
Figure 2008120956

化学式1及び化学式1’におけるn及びmは、それぞれ1以上の整数であり、n/(n+m)が0.01〜1の範囲にあればよいが、0.05〜0.70の範囲が好ましく、0.1〜0.6の範囲がより好ましく、0.2〜0.5の範囲がさらに好ましい。本発明の高分子電解質膜を、水素を燃料とする燃料電池に用いる場合には、n/(n+m)は0.4〜0.6の範囲であることが好ましい。本発明の高分子電解質膜を、メタノールなどの液体を燃料とする燃料電池に用いる場合には、n/(n+m)は0.05〜0.4の範囲であることが好ましく、0.1〜0.35の範囲であることがより好ましい。n+mは2〜100000の範囲にあればよいが、10〜10000の範囲がより好ましく、50〜1000の範囲がさらに好ましい。n+mが10よりも小さいと、分子量が小さく、膜などの成形体を得ることが困難になる場合がある。n+mが10000よりも大きいと、溶液の粘度が著しく増加するなど、加工に支障をきたす場合がある。   N and m in Chemical Formula 1 and Chemical Formula 1 ′ are each an integer of 1 or more, and n / (n + m) may be in the range of 0.01 to 1, preferably in the range of 0.05 to 0.70. The range of 0.1 to 0.6 is more preferable, and the range of 0.2 to 0.5 is more preferable. When the polymer electrolyte membrane of the present invention is used in a fuel cell using hydrogen as a fuel, n / (n + m) is preferably in the range of 0.4 to 0.6. When the polymer electrolyte membrane of the present invention is used in a fuel cell using a liquid such as methanol as a fuel, n / (n + m) is preferably in the range of 0.05 to 0.4, A range of 0.35 is more preferable. Although n + m should just exist in the range of 2-100,000, the range of 10-10000 is more preferable, and the range of 50-1000 is further more preferable. When n + m is smaller than 10, the molecular weight is small, and it may be difficult to obtain a molded body such as a film. If n + m is greater than 10,000, processing may be hindered, for example, the viscosity of the solution may increase significantly.

本発明のスルホン酸基含有ポリマーは、イオン交換樹脂や、高分子電解質膜、吸湿樹脂、吸湿膜、透湿膜、電解膜などに用いることができ、特に高分子電解質膜として用いることが好ましい。さらに、本発明のスルホン酸基含有ポリマーを用いた高分子電解質膜は、スルホン酸基をスルホン酸型にすることでプロトン交換膜として用いることができ、燃料電池用プロトン交換膜に特に適している。また、本発明のスルホン酸基含有ポリマーは、高分子電解質膜などを、電極、触媒と接合する際に、接着剤として用いることにも適している。   The sulfonic acid group-containing polymer of the present invention can be used for an ion exchange resin, a polymer electrolyte membrane, a moisture absorbent resin, a moisture absorbent membrane, a moisture permeable membrane, an electrolyte membrane, and the like, and particularly preferably used as a polymer electrolyte membrane. Furthermore, the polymer electrolyte membrane using the sulfonic acid group-containing polymer of the present invention can be used as a proton exchange membrane by converting the sulfonic acid group to a sulfonic acid type, and is particularly suitable for a proton exchange membrane for a fuel cell. . The sulfonic acid group-containing polymer of the present invention is also suitable for use as an adhesive when a polymer electrolyte membrane or the like is bonded to an electrode or a catalyst.

本発明の高分子電解質膜は、電極や触媒を接合して膜/電極接合体とすることができる。また、本発明の高分子電解質膜以外の膜に対して、電極や触媒との接着剤として、本発明のスルホン酸基含有ポリマーを用いることができる。本発明のスルホン酸基含有ポリマーを接着剤として用いる場合には、化学式1におけるYがHであって、スルホン酸基が酸型であることが好ましい。スルホン酸基が陽イオンと塩を形成している状態で用いる場合には、接合後、酸処理によってスルホン酸基を酸型にすることもできる。   The polymer electrolyte membrane of the present invention can be made into a membrane / electrode assembly by joining an electrode or a catalyst. Moreover, the sulfonic acid group-containing polymer of the present invention can be used as an adhesive with an electrode or a catalyst for a film other than the polymer electrolyte membrane of the present invention. When the sulfonic acid group-containing polymer of the present invention is used as an adhesive, it is preferable that Y in Chemical Formula 1 is H and the sulfonic acid group is in acid form. When the sulfonic acid group is used in the form of a salt with a cation, the sulfonic acid group can be converted into an acid form by acid treatment after bonding.

本発明のスルホン酸基含有ポリマーは、適当な溶媒に溶解、分散して組成物として用いることもできる。用いることのできる溶媒としては、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホンアミド、N−モルフォリンオキサイドなどの非プロトン性有機極性溶媒や、メタノール、エタノールなどのアルコール系溶媒、アセトンなどのケトン系溶媒、ジエチルエーテルなどのエーテル系溶媒などの極性溶媒、及びこれらの有機溶媒の混合物、並びに水との混合物を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。   The sulfonic acid group-containing polymer of the present invention can be dissolved and dispersed in an appropriate solvent and used as a composition. Solvents that can be used include N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N, N-diethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethyl sulfoxide, hexamethylphosphonamide, N-morpholine oxide, and the like. Polar solvents such as aprotic organic polar solvents, alcohol solvents such as methanol and ethanol, ketone solvents such as acetone, ether solvents such as diethyl ether, mixtures of these organic solvents, and mixtures with water However, it is not limited to these.

ポリマー溶液の濃度は0.1〜50質量%の範囲が好ましい。溶液から、膜、繊維などを成形する場合には、濃度が5〜50質量%の範囲にあることがより好ましく、10〜40質量%の範囲がさらに好ましい。溶液を接着剤として用いる場合には、濃度が0.1〜20質量%の範囲であるとより好ましい。溶液を接着剤として用いる場合には、Pt、PT−Ruなどの触媒を担持したカーボン粒子や、フッ素樹脂など、他の成分を含んでいてもよい。   The concentration of the polymer solution is preferably in the range of 0.1 to 50% by mass. When forming a film, fiber, or the like from a solution, the concentration is more preferably in the range of 5 to 50% by mass, and further preferably in the range of 10 to 40% by mass. When the solution is used as an adhesive, the concentration is more preferably in the range of 0.1 to 20% by mass. When the solution is used as an adhesive, it may contain other components such as carbon particles carrying a catalyst such as Pt and PT-Ru, and a fluororesin.

本発明のおけるスルホン酸基含有ポリマーにおいて、好ましい構造の具体例である化学式10A〜化学式10Pを以下に示すが、本発明の範囲は、以下に限定されるものではない。   In the sulfonic acid group-containing polymer of the present invention, chemical formulas 10A to 10P, which are specific examples of preferred structures, are shown below, but the scope of the present invention is not limited to the following.

Figure 2008120956
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本発明のスルホン酸基含有ポリマーは、化学式11〜化学式13で表される化合物を必須成分として含むモノマーの混合物から芳香族求核置換反応により重合することができる。   The sulfonic acid group-containing polymer of the present invention can be polymerized by aromatic nucleophilic substitution reaction from a mixture of monomers containing the compounds represented by Chemical Formulas 11 to 13 as essential components.

Figure 2008120956
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化学式11において、Xは−S(=O)−基又は−C(=O)−基を、Rは炭素数1〜10のアルキレン基、オキシアルキレン基、アリーレン基、SOY基とベンゼン環との直接結合のいずれかを表すが、アルキレン基であるとプロトン伝導性が向上するため好ましい。また、スルホン酸基とベンゼン環が直接結合している直接結合であると、熱やラジカルなどに対するスルホン酸基の安定性が高まり、プロトン伝導性にも優れるため、より好ましい。アルキレン基は、分岐を有するものよりも、直鎖のものが好ましい。アルキレン基の炭素数は1〜5がより好ましく、3〜4がより好ましい。具体的には、n−プロピレン基、n−ブチレン基が好ましい。オキシアルキレン基の炭素数は1〜5がより好ましく、3〜4がより好ましい。具体的には、オキシ−n−プロピレン基、オキシ−n−ブチレン基が好ましい。アリーレン基としては、オキシフェニレン基、フェニレン基、などを挙げることができる。YはH又は1価の陽イオンを表すが、Na、K、Liなどのアルカリ金属イオンが好ましい。Zはフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ニトロ基からなる群より選ばれる1種以上の基を表す。 In Chemical Formula 11, X represents a —S (═O) 2 — group or —C (═O) — group, R represents an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, an oxyalkylene group, an arylene group, a SO 3 Y group, and benzene. This represents either a direct bond with the ring, but an alkylene group is preferable because proton conductivity is improved. In addition, a direct bond in which a sulfonic acid group and a benzene ring are directly bonded is more preferable because stability of the sulfonic acid group with respect to heat, radicals, and the like is increased and proton conductivity is excellent. The alkylene group is preferably a straight chain rather than a branched one. As for carbon number of an alkylene group, 1-5 are more preferable, and 3-4 are more preferable. Specifically, an n-propylene group and an n-butylene group are preferable. 1-5 are more preferable and, as for carbon number of an oxyalkylene group, 3-4 are more preferable. Specifically, an oxy-n-propylene group and an oxy-n-butylene group are preferable. Examples of the arylene group include an oxyphenylene group and a phenylene group. Y represents H or a monovalent cation, and alkali metal ions such as Na, K, and Li are preferred. Z 1 represents one or more groups selected from the group consisting of a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, and a nitro group.

化学式11で表される化合物の具体例としては、3,3’−ジスルホ−4,4’−ジクロ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スルホン、3,3’−ジスルホブチル−4,4’−ジクロロジフェニルスルホン、3,3’−ジスルホブチル−4,4’−ジフルオロジフェニルスルホン、3,3’−ジスルホブチル−4,4’−ジクロロジフェニルケトン、3,3’−ジスルホブチル−4,4’−ジフルオロジフェニルスルホン、及びそれらのスルホン酸基が1価陽イオン種との塩になったもの等が挙げられる。1価陽イオン種としては、ナトリウム、カリウムや他の金属種や各種アミン類等でも良く、これらに制限されるわけではない。化学式11で表される化合物のうち、スルホン酸基が塩になっている化合物の例としては、3,3’−ジスルホン酸ナトリウム−4,4’−ジクロロジフェニルスルホン、3,3’−ジスルホン酸ナトリウム−4,4’−ジフルオロジフェニルスルホン、3,3’−ジスルホン酸ナトリウム−4,4’−ジクロロジフェニルケトン、3,3’−ジスルホン酸ナトリウム−4,4’−ジフルオロジフェニルスルホン、3,3’−ジスルホン酸ナトリウム−4,4’−ジフルオロジフェニルケトン、3,3’−ジスルホン酸カリウム−4,4’−ジクロロジフェニルスルホン、3,3’−ジスルホン酸カリウム−4,4’−ジフルオロジフェニルスルホン、3,3’−ジスルホン酸カリウム−4,4’−ジクロロジフェニルケトン、3,3’−ジスルホン酸カリウム−4,4’−ジフルオロジフェニルスルホン、3,3’−ジスルホン酸カリウム−4,4’−ジフルオロジフェニルケトンなどを挙げることができる。   Specific examples of the compound represented by the chemical formula 11 include 3,3′-disulfo-4,4′-dichlorodiphenyl sulfone, 3,3′-disulfo-4,4′-difluorodiphenyl sulfone, 3,3′- Disulfo-4,4′-dichlorodiphenyl ketone, 3,3′-disulfo-4,4′-difluorodiphenyl sulfone, 3,3′-disulfobutyl-4,4′-dichlorodiphenyl sulfone, 3,3′-disulfobutyl- 4,4′-difluorodiphenyl sulfone, 3,3′-disulfobutyl-4,4′-dichlorodiphenyl ketone, 3,3′-disulfobutyl-4,4′-difluorodiphenyl sulfone, and their sulfonic acid groups are monovalent Examples include salts with cation species. The monovalent cation species may be sodium, potassium, other metal species, various amines, or the like, but is not limited thereto. Examples of the compound represented by the chemical formula 11 in which the sulfonic acid group is a salt include sodium 3,3′-disulfonate-4,4′-dichlorodiphenylsulfone, 3,3′-disulfonic acid. Sodium-4,4′-difluorodiphenylsulfone, sodium 3,3′-disulfonate-4,4′-dichlorodiphenylketone, sodium 3,3′-disulfonate-4,4′-difluorodiphenylsulfone, 3,3 'Sodium disulfonate-4,4'-difluorodiphenyl ketone, potassium 3,3'-disulfonate-4,4'-dichlorodiphenylsulfone, potassium 3,3'-disulfonate-4,4'-difluorodiphenylsulfone 3,3′-Disulfonic acid potassium-4,4′-dichlorodiphenyl ketone, 3,3′-di Sulfonic acid potassium-4,4'-difluoro diphenyl sulfone, etc. 3,3'-disulfonic acid potassium-4,4'-difluoro diphenyl ketone and the like.

化学式12において、Arは電子吸引性基を有する2価の芳香族基を、Zはフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ニトロ基からなる群より選ばれる1種以上の基を表す。Arにおける、電子吸引性基の例としては、スルホン基、カルボニル基、スルホニル基、ホスフィン基、シアノ基、トリフルオロメチル基などのパーフルオロアルキル基、ニトロ基、ハロゲン基などが挙げられ、シアノ基、スルホン基、カルボニル基が好ましい。Arにおける、芳香族基とは、芳香環を有する基を表す。芳香環を有する基としては、フェニレン基、ピリジレン基、ナフタレン基、アントラニレン基を挙げることができる。Arは、芳香環を有する基同士が電子吸引性基で連結されていてもよい。 In Chemical Formula 12, Ar 1 represents a divalent aromatic group having an electron-withdrawing group, and Z 2 represents one or more groups selected from the group consisting of a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, and a nitro group. To express. Examples of the electron-withdrawing group in Ar 1 include a sulfo group, a carbonyl group, a sulfonyl group, a phosphine group, a perfluoroalkyl group such as a cyano group and a trifluoromethyl group, a nitro group, a halogen group, and the like. Group, sulfone group and carbonyl group are preferred. The aromatic group in Ar 1 represents a group having an aromatic ring. Examples of the group having an aromatic ring include a phenylene group, a pyridylene group, a naphthalene group, and an anthranylene group. In Ar 1 , groups having aromatic rings may be connected to each other with an electron-withdrawing group.

化学式12で表される化合物としては、同一芳香環にハロゲン、ニトロ基などの求核置換反応における脱離基と、それを活性化する電子吸引性基を有する化合物を挙げることができる。具体例としては、2,6−ジクロロベンゾニトリル、2,4−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−ジフルオロベンゾニトリル、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等が挙げられるがこれらに制限されることなく、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。   Examples of the compound represented by Chemical Formula 12 include compounds having a leaving group in a nucleophilic substitution reaction such as halogen and nitro group on the same aromatic ring, and an electron-withdrawing group for activating it. Specific examples include 2,6-dichlorobenzonitrile, 2,4-dichlorobenzonitrile, 2,6-difluorobenzonitrile, 2,4-difluorobenzonitrile, 4,4′-dichlorodiphenylsulfone, 4,4 ′. -Difluorodiphenyl sulfone, 4,4'-difluorobenzophenone, 4,4'-dichlorobenzophenone, decafluorobiphenyl, and the like, but not limited thereto, other aromatics active in aromatic nucleophilic substitution reaction A group dihalogen compound, an aromatic dinitro compound, an aromatic dicyano compound, and the like can also be used.

化学式12で表される化合物の具体例を以下に示すが、これらに限定されるものではない。中でも化学式12A、12B、12C、12D、12O、12P、12Q、及び12Rが好ましく、12C、12D、12Q、及び12Rがより好ましく、12D及び12Rがさらに好ましい。   Specific examples of the compound represented by Chemical Formula 12 are shown below, but are not limited thereto. Among them, chemical formulas 12A, 12B, 12C, 12D, 120, 12P, 12Q, and 12R are preferable, 12C, 12D, 12Q, and 12R are more preferable, and 12D and 12R are more preferable.

Figure 2008120956
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上述の芳香族求核置換反応において、化学式11〜13で表される化合物とともに他の各種活性化ジハロゲン芳香族化合物やジニトロ芳香族化合物、ビスフェノール化合物、ビスチオフェノール化合物をモノマーとして併用することもできる。   In the above aromatic nucleophilic substitution reaction, other various activated dihalogen aromatic compounds, dinitroaromatic compounds, bisphenol compounds, and bisthiophenol compounds can be used in combination with the compounds represented by Chemical Formulas 11-13. .

その他のビスフェノール化合物又はビスチオフェノール化合物の例としては、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、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)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、ハイドロキノン、レゾルシン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)ケトン、1,4-ベンゼンジチオール、1,3-ベンゼンジチオール、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)ヘキサフルオロプロパン、4,4’-チオビスベンゼンチオール、4,4’-オキシビスベンゼンチオール、ビス(4-ヒドロキシフェニル)スルフィド、4,4’-ジヒドロキシジフェニルエーテル、ジアリルビスフェノールA、10−(2,5−ジヒドロキシフェニル)−9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−フォスファフェナントレン−10−オキシド、フェノールフタレイン、4−エチルレゾルシノール、4−ヘキシルレゾルシノール、2−ヘキシルハイドロキノン、2−オクチルハイドロキノン、2−オクダデシルハイドロキノン、2−ターシャリーブチルハイドロキノン、2,5−ジターシャリーブチルハイドロキノン、2,5−ジターシャリーアミルハイドロキノン、2,2’−ジヘキシル−4,4’−ジヒドロキシビフェニル、1−オクチル−2,6−ジヒドロキシナフタレン、2−ヘキシル−1,5−ジヒドロキシナフタレン等が挙げられるが、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又は各種芳香族ジチオールを使用することもでき、上記の化合物に限定されるものではない。   Examples of other bisphenol compounds or bisthiophenol compounds include 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene, 9,9-bis (3-methyl-4-hydroxyphenyl) fluorene, and 4,4′-biphenol. Bis (4-hydroxyphenyl) sulfone, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) ethane, 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, hydro Non, resorcin, bis (4-hydroxyphenyl) ketone, 1,4-benzenedithiol, 1,3-benzenedithiol, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, bis (4-hydroxyphenyl) methane, 2 , 2-bis (4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane, 4,4′-thiobisbenzenethiol, 4,4′-oxybisbenzenethiol, bis (4-hydroxyphenyl) sulfide, 4,4′-dihydroxydiphenyl ether Diallyl bisphenol A, 10- (2,5-dihydroxyphenyl) -9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide, phenolphthalein, 4-ethylresorcinol, 4-hexylresorcinol, 2-hexyl hydroquinone, 2- Octyl hydroquinone, 2-octadecyl hydroquinone, 2-tertiary butyl hydroquinone, 2,5-ditertiary butyl hydroquinone, 2,5-ditertiary amyl hydroquinone, 2,2'-dihexyl-4,4'-dihydroxybiphenyl, 1 -Octyl-2,6-dihydroxynaphthalene, 2-hexyl-1,5-dihydroxynaphthalene, and the like. In addition to these, various compounds that can be used for polymerization of polyarylene ether compounds by aromatic nucleophilic substitution reaction Aromatic diols or various aromatic dithiols can also be used, and are not limited to the above compounds.

本発明におけるスルホン酸基含有ポリマーを芳香族求核置換反応により重合する場合、化学式11〜13で表される構造の化合物と、必要に応じて他の活性化ジハロゲン芳香族化合物やジニトロ芳香族化合物や芳香族ジオール類又は芳香族ジチオール類を加えて、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。モノマー中の反応性のハロゲン基又はニトロ基と、反応性のヒドロキシ基及びチオール基のモル比は任意のモル比にすることで、得られるポリマーの重合度を調整することができるが、好ましくは0.8〜1.2であり、より好ましくは0.9〜1.1であり、0.95〜1.05であるとさらに好ましく、1であると最も高重合度のポリマーを得ることができる。   When the sulfonic acid group-containing polymer in the present invention is polymerized by an aromatic nucleophilic substitution reaction, a compound having a structure represented by Chemical Formulas 11 to 13 and, if necessary, other activated dihalogen aromatic compounds or dinitro aromatic compounds And aromatic diols or aromatic dithiols can be added and reacted in the presence of a basic compound to obtain a polymer. By setting the molar ratio of the reactive halogen group or nitro group in the monomer to the reactive hydroxy group and thiol group to an arbitrary molar ratio, the degree of polymerization of the resulting polymer can be adjusted. 0.8 to 1.2, more preferably 0.9 to 1.1, more preferably 0.95 to 1.05, and 1 to obtain the polymer with the highest degree of polymerization. it can.

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。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良い。   The polymerization can be carried out in the temperature range of 0 to 350 ° C., but is preferably 50 to 250 ° C. 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. 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、芳香族ジオール類や芳香族ジメルカプト化合物を活性なフェノキシド構造にしうるものであれば、これらに限定されず使用することができる。塩基性化合物は、ビスフェノール化合物及びビスチオフェノール化合物の総和に対して100モル%以上の量を用いると良好に重合することができ、好ましくはビスフェノール化合物又はビスチオフェノール化合物の総和に対して105〜125モル%の範囲である。ビスフェノール化合物又はビスチオフェノール化合物の量が多くなりすぎると、分解などの副反応の原因となるので好ましくない。   Examples of basic compounds include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, sodium hydrogen carbonate, potassium hydrogen carbonate, etc., which can convert aromatic diols and aromatic dimercapto compounds into an active phenoxide structure. If it is, it can be used without being limited to these. The basic compound can be polymerized satisfactorily when used in an amount of 100 mol% or more with respect to the total of the bisphenol compound and the bisthiophenol compound, and preferably 105 to 105% with respect to the total of the bisphenol compound or the bisthiophenol compound. The range is 125 mol%. An excessive amount of bisphenol compound or bisthiophenol compound is not preferable because it causes side reactions such as decomposition.

また、上記重合反応において、塩基性化合物を用いずに、ビスフェノール化合物又はビスチオフェノール化合物を、イソシアネート化合物と反応させてカルバモイル化したものと、活性化ジハロゲン芳香族化合物やジニトロ芳香族化合物とを直接反応させることもできる。   Further, in the above polymerization reaction, a bisphenol compound or bisthiophenol compound reacted with an isocyanate compound to form a carbamoylate without using a basic compound, and an activated dihalogen aromatic compound or dinitro aromatic compound are directly combined. It can also be reacted.

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。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。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。また副生する塩類を濾過によって取り除いてポリマー溶液を得ることもできる。   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. 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 post-treatment of the reaction product tends to be difficult. 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. In addition, a polymer solution can be obtained by removing by-product salts by filtration.

また、本発明におけるスルホン酸基含有ポリマーは、後で述べる方法により測定したポリマー対数粘度が0.1dL/g以上であることが好ましい。対数粘度が0.1dL/gよりも小さいと、高分子電解質膜として成形したときに、膜が脆くなりやすくなる。対数粘度は、1.0dL/g以上であることがさらに好ましく、2.0dL/g以上であることが好ましい。一方、対数粘度が5dL/g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ようになる。なお、対数粘度を測定する溶媒としては、一般にN−メチルピロリドン、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 sulfonic acid group-containing polymer in the present invention preferably has a polymer log viscosity measured by a method described later of 0.1 dL / g or more. When the logarithmic viscosity is less than 0.1 dL / g, the membrane tends to become brittle when molded as a polymer electrolyte membrane. The logarithmic viscosity is more preferably 1.0 dL / g or more, and preferably 2.0 dL / g or more. On the other hand, if the logarithmic viscosity exceeds 5 dL / g, problems in processability such as difficulty in dissolving the polymer come out. As a solvent for measuring the logarithmic viscosity, polar organic solvents such as N-methylpyrrolidone and N, N-dimethylacetamide can be generally used. When the solubility in these is low, concentrated sulfuric acid is used. It can also be measured.

本発明におけるスルホン酸基含有ポリマーのイオン交換容量は、0.1meq/gであることが好ましいが、3.5meq/g以下であることがさらに好ましい。イオン交換容量が小さくなるとプロトン伝導性が低下する。イオン交換容量が大きくなると、プロトン伝導性は増大するが、同時に膜が膨潤したり、水に溶解してしまったりする問題が起きやすくなる。より好ましい範囲は0.5〜3.5meq/g、さらに好ましい範囲は、1.0〜2.5meq/gである。   The ion exchange capacity of the sulfonic acid group-containing polymer in the present invention is preferably 0.1 meq / g, more preferably 3.5 meq / g or less. As the ion exchange capacity decreases, proton conductivity decreases. As the ion exchange capacity increases, proton conductivity increases, but at the same time, problems such as membrane swelling and water dissolution are likely to occur. A more preferable range is 0.5 to 3.5 meq / g, and a further preferable range is 1.0 to 2.5 meq / g.

本発明における高分子電解質膜は任意の厚みにすることができるが、10μm以下であると所定の特性を満たすことが困難になるので10μm以上であることが好ましく、20μm以上であることがより好ましい。また、300μmを超えると製造が困難になるため、300μm以下であることが好ましい。   The polymer electrolyte membrane in the present invention can have any thickness, but if it is 10 μm or less, it becomes difficult to satisfy the predetermined characteristics, so it is preferably 10 μm or more, and more preferably 20 μm or more. . Moreover, since manufacture will become difficult when it exceeds 300 micrometers, it is preferable that it is 300 micrometers or less.

本発明におけるスルホン酸基含有ポリマーは、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、例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66、ナイロン610、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、ポリメチルアクリレート、ポリアクリル酸エステル類などのアクリレート系樹脂、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等、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。これら樹脂組成物として使用する場合には、本発明のルホン酸基含有ポリマーは、樹脂組成物全体の50質量%以上100質量%未満含まれていることが好ましい。より好ましくは70質量%以上100質量%未満である。本発明のルホン酸基含有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高分子電解質膜のスルホン酸基濃度が低くなり良好なイオン伝導性が得られない傾向にあり、また、スルホン酸基を含有するユニットが非連続相となり伝導するイオンの移動度が低下する傾向にある。なお、本発明の組成物は、必要に応じて、例えば酸化防止剤、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良い。   The sulfonic acid group-containing 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 66, nylon 610, and nylon 12, polymethyl methacrylate, polymethacrylates, and polymethyl. Acrylate resins such as acrylates and polyacrylates, polyacrylic acid resins, polymethacrylic acid resins, polyethylene, polypropylene, various polyolefins including polystyrene and diene polymers, polyurethane resins, cellulose acetate, cellulose such as ethyl cellulose Resin, polyarylate, aramid, polycarbonate, polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide, polysulfone, polyethers Thermal curing of aromatic polymers such as phon, polyetheretherketone, polyetherimide, polyimide, polyamideimide, polybenzimidazole, polybenzoxazole, polybenzthiazole, epoxy resin, phenol resin, novolac resin, benzoxazine resin There are no particular restrictions on the conductive resin. A resin composition with a basic polymer such as polybenzimidazole or polyvinylpyridine can be said to be a preferable combination for improving the polymer dimensionality, and when a sulfonic acid group is further introduced into these basic polymers, The processability of the composition becomes more preferable. When used as these resin compositions, the sulfonic acid group-containing polymer of the present invention is preferably contained in an amount of 50% by mass or more and less than 100% by mass of the entire resin composition. More preferably, it is 70 mass% or more and less than 100 mass%. When the content of the sulfonic acid group-containing polymer of the present invention is less than 50% by mass of the entire resin composition, the sulfonic acid group concentration of the polymer electrolyte membrane containing this resin composition is lowered and good ionic conductivity is obtained. In addition, the unit containing a sulfonic acid group tends to be a discontinuous phase, and the mobility of ions to be conducted tends to decrease. In addition, the composition of the present invention, if necessary, for example, an antioxidant, a heat stabilizer, a lubricant, a tackifier, a plasticizer, a crosslinking agent, a viscosity modifier, an antistatic agent, an antibacterial agent, an antifoaming agent, Various additives such as a dispersant and a polymerization inhibitor may be included.

本発明の高分子電解質膜は、本発明のスルホン酸基含有イオン交換樹脂を含む組成物から、押し出し、圧延又はキャストなど任意の方法で得ることができる。中でも適当な溶媒に溶解した溶液から成形することが好ましい。溶液から成形体を得る方法は従来から公知の方法を用いて行うことができる。例えば、加熱、減圧乾燥、化合物を溶解する溶媒と混和することができる化合物非溶媒への浸漬等によって、溶媒を除去し成形体を得ることができる。溶媒が、有機溶媒の場合には、加熱又は減圧乾燥によって溶媒を留去させることが好ましい。この際、必要に応じて他の化合物と複合された形で成形することもできる。溶解挙動が類似する化合物と組み合わせた場合には、良好な成形ができる点で好ましい。このようにして得られた成形体中のスルホン酸基は陽イオン種との塩の形のものを含んでいても良いが、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 polymer electrolyte membrane of the present invention can be obtained from the composition containing the sulfonic acid group-containing ion exchange resin of the present invention by any method such as extrusion, rolling or casting. Among these, it is preferable to mold from a solution dissolved in an appropriate solvent. A method of obtaining a molded body from a solution can be performed using a conventionally known method. For example, the molded product can be obtained by removing the solvent by heating, drying under reduced pressure, immersion in a compound non-solvent that can be mixed with a solvent that dissolves the compound, or the like. When the solvent is an organic solvent, the solvent is preferably distilled off by heating or drying under reduced pressure. At this time, if necessary, it can be molded in a form combined with other compounds. When combined with a compound having a similar dissolution behavior, it is preferable in that good molding can be achieved. The sulfonic acid group in the molded article thus obtained may contain a salt form with a cationic species, but it is converted to a free sulfonic acid group by acid treatment if necessary. You can also.

本発明におけるスルホン酸基含有ポリマー及びその樹脂組成物から高分子電解質膜を成形する手法として最も好ましいのは、溶液からのキャストであり、キャストした溶液から上記のように溶媒を除去して高分子電解質膜を得ることができる。当該溶液としてはN−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等の有機溶媒を用いた溶液や、場合によってはアルコール系溶媒等も挙げることができる。溶媒の除去は、乾燥によることが高分子電解質膜の均一性からは好ましい。また、化合物や溶媒の分解や変質を避けるため、減圧下できるだけ低い温度で乾燥することもできる。また、溶液の粘度が高い場合には、基板や溶液を加熱して高温でキャストすると溶液の粘度が低下して容易にキャストすることができる。キャストする際の溶液の厚みは特に制限されないが、10〜2000μmであることが好ましい。より好ましくは50〜1500μmである。溶液の厚みが10μmよりも薄いと高分子電解質膜としての形態を保てなくなる傾向にあり、2000μmよりも厚いと不均一な膜ができやすくなる傾向にある。溶液のキャスト厚を制御する方法は公知の方法を用いることができる。例えば、アプリケーター、ドクターブレードなどを用いて一定の厚みにしたり、ガラスシャーレなどを用いてキャスト面積を一定にしたりして溶液の量や濃度で厚みを制御することができる。キャストした溶液は、溶媒の除去速度を調整することでより均一な膜を得ることができる。例えば、加熱する場合には最初の段階では低温にして蒸発速度を下げたりすることができる。また、水などの非溶媒に浸漬する場合には、溶液を空気中や不活性ガス中に適当な時間放置しておくなどして化合物の凝固速度を調整することができる。高分子電解質膜として使用する場合、膜中のスルホン酸基は金属塩になっているものを含んでいても良いが、適当な酸処理によりフリーのスルホン酸に変換することもできる。この場合、硫酸、塩酸、等の水溶液中に加熱下あるいは加熱せずに膜を浸漬処理することで行うことも効果的である。   The most preferable method for forming a polymer electrolyte membrane from a sulfonic acid group-containing polymer and a resin composition thereof in the present invention is casting from a solution, and the polymer is removed from the cast solution by removing the solvent as described above. An electrolyte membrane can be obtained. Examples of the solution include a solution using an organic solvent such as N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylformamide, and dimethyl sulfoxide, and in some cases, an alcohol solvent. The removal of the solvent is preferably by drying in view of the uniformity of the polymer electrolyte membrane. Moreover, in order to avoid decomposition | disassembly and alteration of a compound or a solvent, it can also dry at the lowest temperature possible under reduced pressure. Further, when the viscosity of the solution is high, when the substrate or the solution is heated and cast at a high temperature, the viscosity of the solution is lowered and the casting can be easily performed. The thickness of the solution at the time of casting is not particularly limited, but is preferably 10 to 2000 μm. More preferably, it is 50-1500 micrometers. If the thickness of the solution is less than 10 μm, the form as a polymer electrolyte membrane tends to be not maintained, and if it is more than 2000 μm, a non-uniform film tends to be easily formed. As a method for controlling the cast thickness of the solution, a known method can be used. For example, the thickness can be controlled by the amount and concentration of the solution by making the thickness constant using an applicator, a doctor blade or the like, or making the cast area constant using a glass petri dish or the like. The cast solution can obtain a more uniform film by adjusting the solvent removal rate. For example, in the case of heating, the evaporation rate can be reduced by lowering the temperature in the first stage. In addition, when immersed in a non-solvent such as water, the coagulation rate of the compound can be adjusted by leaving the solution in air or an inert gas for an appropriate time. When used as a polymer electrolyte membrane, the sulfonic acid group in the membrane may contain a metal salt, but can be converted to free sulfonic acid by an appropriate acid treatment. In this case, it is also effective to immerse the membrane in an aqueous solution of sulfuric acid, hydrochloric acid, etc. with or without heating.

本発明の膜/電極接合体は、本発明の高分子電解質膜を電極と接合することによって得ることができる。
電極は、電極材料と、その表面に形成された触媒を含む層(電極触媒層)とからなり、電極材料としては、公知の材料を用いることができる。例えば、カーボンペーパーやカーボンクロスなど、導電性の多孔質材料を用いることができるが、それらに限定されるものではない。カーボンペーパーやカーボンクロスなど、導電性の多孔質材料は、撥水処理、親水処理などの表面処理がされたものを用いることもできる。触媒には、公知の材料を用いることができる。例えば、白金、白金とルテニウムなどの合金などを挙げることができるが、それらに限定されるものではない。
触媒は公知の任意の形態で用いることができ、例えば触媒微粒子を坦持させたカーボン粒子を用いることができるが、それらに限定されるものではない。
触媒や触媒を坦持した粒子を含む電極触媒層には、接着剤を用いることができ、接着剤としては、プロトン伝導性を有する樹脂を用いることができる。
The membrane / electrode assembly of the present invention can be obtained by bonding the polymer electrolyte membrane of the present invention to an electrode.
An electrode consists of an electrode material and a layer (electrode catalyst layer) containing a catalyst formed on the surface thereof, and a known material can be used as the electrode material. For example, a conductive porous material such as carbon paper or carbon cloth can be used, but is not limited thereto. As the conductive porous material such as carbon paper or carbon cloth, a material subjected to surface treatment such as water repellent treatment or hydrophilic treatment can be used. A known material can be used for the catalyst. For example, platinum, an alloy of platinum and ruthenium, and the like can be given, but the invention is not limited to them.
The catalyst can be used in any known form, and for example, carbon particles carrying catalyst fine particles can be used, but are not limited thereto.
An adhesive can be used for the catalyst and the electrode catalyst layer including the particles carrying the catalyst, and as the adhesive, a resin having proton conductivity can be used.

この接合体の作製方法としては、従来から公知の方法を用いて行うことができ、例えば、電極表面に接着剤を塗布し高分子電解質膜と電極とを接着する方法又は高分子電解質膜と電極とを加熱加圧する方法等がある。接着剤としては、ナフィオン(商品名)溶液など公知のものを用いてもよいし、本発明の高分子電解質膜を構成するポリマーと同種のポリマー組成物を主成分としたものを用いてもよいし、他の炭化水素系プロトン伝導性ポリマーを主成分とするものを用いてもよい。電極反応に必要な白金、白金−ルテニウム合金などの触媒は、カーボンなどの導電性粒子に坦持させたものを、上記接着剤中に分散させておくことで、電極触媒層を得ることができる。電極と高分子電解質膜の接合体を作製する方法は、電極表面に塗布して接着する方法が好ましい。本発明の高分子電解質膜及びポリマー組成物は適度な軟化温度を有するため、加圧加熱によって高分子電解質膜と電極とを接合する方法に特に適している。   As a method for producing this joined body, a conventionally known method can be used. For example, a method of applying an adhesive to the electrode surface and bonding the polymer electrolyte membrane and the electrode, or a polymer electrolyte membrane and the electrode There is a method of heating and pressurizing. As the adhesive, a known material such as a Nafion (trade name) solution may be used, or an adhesive mainly composed of the same polymer composition as that of the polymer constituting the polymer electrolyte membrane of the present invention may be used. However, other hydrocarbon-based proton conductive polymers may be used as the main component. The catalyst such as platinum and platinum-ruthenium alloy necessary for the electrode reaction can be obtained by dispersing the catalyst supported on conductive particles such as carbon in the adhesive. . The method of producing a joined body of an electrode and a polymer electrolyte membrane is preferably a method of applying and bonding to the electrode surface. Since the polymer electrolyte membrane and the polymer composition of the present invention have an appropriate softening temperature, they are particularly suitable for a method of joining a polymer electrolyte membrane and an electrode by pressure heating.

本発明の燃料電池は、本発明の高分子電解質膜又は高分子電解質膜/電極接合体を用いて作製することができる。本発明の燃料電池は、例えば酸素極と、燃料極と、それぞれの極に挟まれて配置された高分子電解質膜と、酸素極側に設けられた酸化剤の流路と、燃料極側に設けられた燃料の流路を有するものである。このような一つの単位セルを導電性のセパレーターで連結することによって燃料電池スタックを得ることができる。   The fuel cell of the present invention can be produced using the polymer electrolyte membrane or the polymer electrolyte membrane / electrode assembly of the present invention. The fuel cell of the present invention includes, for example, an oxygen electrode, a fuel electrode, a polymer electrolyte membrane sandwiched between the electrodes, an oxidant flow path provided on the oxygen electrode side, and a fuel electrode side. The fuel flow path is provided. A fuel cell stack can be obtained by connecting such unit cells with a conductive separator.

本発明の高分子電解質膜は、固体高分子形燃料電池に適している。本発明の高分子電解質膜は、電極触媒層との接合性、出力特性、耐久性に優れている。本発明の高分子電解質膜は、燃料にメタノール、ジメチルエーテル、ギ酸などの液体や、水素などの気体などを用いる燃料電池に好適に用いることができ、電解膜、分離膜など、高分子電解質膜としても公知の任意の用途に用いることができる。   The polymer electrolyte membrane of the present invention is suitable for a polymer electrolyte fuel cell. The polymer electrolyte membrane of the present invention is excellent in bondability with an electrode catalyst layer, output characteristics, and durability. The polymer electrolyte membrane of the present invention can be suitably used for a fuel cell using a liquid such as methanol, dimethyl ether or formic acid or a gas such as hydrogen as a fuel. As a polymer electrolyte membrane such as an electrolyte membrane and a separation membrane Can also be used for any known application.

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.

<対数粘度>
ポリマー粉末を0.5g/dLの濃度でN−メチル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で評価した(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)。
<Logarithmic viscosity>
The polymer powder was dissolved in N-methylpyrrolidone 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 was evaluated. (Ta is the drop time of the sample solution, tb is the drop time of the solvent only, and c is the polymer concentration).

<プロトン伝導性>
自作測定用プローブ(テトラフルオロエチレン樹脂製)上で短冊状膜試料の表面に白金線(直径:0.2mm)を押しあて、25℃の水中又は80℃、95%の恒湿恒温槽に試料を保持し、白金線間のインピーダンスをSOLARTRON社1250FREQUENCY RESPONSE ANALYSERにより測定した。極間距離を変化させて測定し、極間距離とC−Cプロットから見積もられる抵抗測定値をプロットした勾配から以下の式により膜と白金線間の接触抵抗をキャンセルした導電率を算出した。
導電率[S/cm]=1/膜幅[cm]×膜厚[cm]×抵抗極間勾配[Ω/cm]
<Proton conductivity>
A platinum wire (diameter: 0.2 mm) is pressed against the surface of a strip-shaped film sample on a self-made measurement probe (made of tetrafluoroethylene resin), and the sample is placed in water at 25 ° C. or in a thermostatic chamber at 80 ° C. and 95%. The impedance between the platinum wires was measured by SOLARTRON 1250 FREQUENCY RESPONSE ANALYSER. The measurement was performed while changing the distance between the electrodes, and the conductivity obtained by canceling the contact resistance between the film and the platinum wire was calculated from the gradient obtained by plotting the distance measured between the electrodes and the resistance measurement value estimated from the CC plot.
Conductivity [S / cm] = 1 / film width [cm] × film thickness [cm] × resistance interelectrode gradient [Ω / cm]

<水素を燃料とする燃料電池(PEFC)の発電評価>
デュポン社製20%ナフィオン(商品名)溶液に、市販の40%Pt触媒担持カーボン(田中貴金属工業社 燃料電池用触媒 TEC10V40E)と、少量の超純水及びイソプロパノールを加えた後、均一になるまで撹拌し、触媒ペーストを調製した。この触媒ペーストを、カーボンペーパー(東レ社製 TGPH−060)に白金の付着量が0.5mg/cmになるように均一に塗布・乾燥して、電極触媒層付きガス拡散層を作製した。上記の電極触媒層付きガス拡散層の間に、高分子電解質膜を、電極触媒層が膜に接するように挟み、ホットプレス法により130℃、2MPaで3分間加圧、加熱することにより、膜−電極接合体とした。この接合体をElectrochem社製の評価用燃料電池セルFC25−02SPに組み込んでセル温度80℃で、アノード及びカソードにそれぞれ75℃で加湿した水素と空気を供給して発電特性を評価した。開始直後における電流密度が0.5A/cmにおける出力電圧を初期特性とした。また、耐久性評価として、1時間に1回の割合で開回路電圧を測定しつつ上記の条件で連続運転を行った。開回路電圧が開始直後の値よりも10%以上低下したときの時間を耐久時間とした。耐久性評価は1000時間を上限として行った。
<Power generation evaluation of hydrogen-fueled fuel cell (PEFC)>
After adding commercially available 40% Pt catalyst-supported carbon (Tanaka Kikinzoku Kogyo Co., Ltd. Fuel Cell Catalyst TEC10V40E), a small amount of ultrapure water and isopropanol, to DuPont 20% Nafion (trade name) solution, until uniform Stir to prepare a catalyst paste. The catalyst paste was uniformly applied and dried on carbon paper (TGPH-060 manufactured by Toray Industries, Inc.) so that the amount of platinum deposited was 0.5 mg / cm 2 to prepare a gas diffusion layer with an electrode catalyst layer. A polymer electrolyte membrane is sandwiched between the gas diffusion layers with the electrode catalyst layer so that the electrode catalyst layer is in contact with the membrane, and the membrane is pressed and heated at 130 ° C. and 2 MPa for 3 minutes by a hot press method. -It was set as the electrode assembly. The joined body was assembled in an evaluation fuel cell FC25-02SP manufactured by Electrochem, and hydrogen and air humidified at 75 ° C. were supplied to the anode and the cathode at a cell temperature of 80 ° C., and the power generation characteristics were evaluated. The output voltage at a current density of 0.5 A / cm 2 immediately after the start was taken as the initial characteristics. Moreover, as durability evaluation, continuous operation was performed on said conditions, measuring an open circuit voltage at the rate of once per hour. The time when the open circuit voltage decreased by 10% or more from the value immediately after the start was defined as the endurance time. Durability evaluation was performed with 1000 hours as the upper limit.

<イオン交換容量>
100℃で1時間乾燥し、窒素雰囲気下室温で一晩放置した試料の質量を量り、水酸化ナトリウム水溶液と撹拌処理した後、塩酸水溶液による逆滴定でイオン交換容量を求めた。
<Ion exchange capacity>
The mass of the sample dried at 100 ° C. for 1 hour and allowed to stand overnight at room temperature in a nitrogen atmosphere was weighed, stirred with an aqueous sodium hydroxide solution, and then ion exchange capacity was determined by back titration with an aqueous hydrochloric acid solution.

<実施例1>
3,3’−ジスルホン酸ナトリウム−4,4’−ジクロロジフェニルスルホン(略号:SDS) 60.00g、2,6−ジクロロベンゾニトリル(略号:DCB) 26.74g、4,4’−ジメルカプトビフェニル(略号:MBP) 60.61g、炭酸カリウム 42.20g、乾燥したモレキュラーシーブ3−A 32gを1000mLの四つ口フラスコに計り取り、窒素を流した。380mLのN−メチル−2−ピロリドン(略号:NMP)を入れて、撹拌しながら、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4時間)。放冷の後、沈降しているモレキュラーシーブを除いて水中に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2.44dL/gを示した。得られたポリマーの重水素化ジメチルスルホキシド中室温で測定したH−NMRスペクトルを図1に示した。ポリマー7gをNMP28gに溶解し、ホットプレート上ガラス板に約400μm厚にキャストして80℃で0.5時間、120℃で0.5時間、150℃で0.5時間加熱した後、ガラス板からフィルムを剥離した。得られたフィルムは室温の純水に1日浸漬した後、2mol/Lの濃度の硫酸水溶液に2時間浸漬した。その後、洗浄水が中性になるまでフィルムを純水で洗浄し、空気中に放置して乾燥して、高分子電解質膜を得た。得られた高分子電解質膜について評価を行った。
<Example 1>
Sodium 3,3′-disulfonate-4,4′-dichlorodiphenylsulfone (abbreviation: SDS) 60.00 g, 2,6-dichlorobenzonitrile (abbreviation: DCB) 26.74 g, 4,4′-dimercaptobiphenyl (Abbreviation: MBP) 60.61 g, 42.20 g of potassium carbonate, and 32 g of dried molecular sieve 3-A were weighed into a 1000 mL four-necked flask and flushed with nitrogen. 380 mL of N-methyl-2-pyrrolidone (abbreviation: NMP) was added, and while stirring, the reaction temperature was raised to 195 to 200 ° C., and the reaction was continued with the aim of sufficiently increasing the viscosity of the system (about 4). time). After standing to cool, the precipitated molecular sieve was removed and the mixture was precipitated in water as a strand. The obtained polymer was washed in boiling water for 1 hour and then dried. The logarithmic viscosity of the polymer was 2.44 dL / g. The 1 H-NMR spectrum measured at room temperature in deuterated dimethyl sulfoxide of the obtained polymer is shown in FIG. 7 g of polymer is dissolved in 28 g of NMP, cast on a glass plate on a hot plate to a thickness of about 400 μm, heated at 80 ° C. for 0.5 hour, 120 ° C. for 0.5 hour, and 150 ° C. for 0.5 hour, and then glass plate The film was peeled off. The obtained film was immersed in pure water at room temperature for 1 day and then immersed in a 2 mol / L sulfuric acid aqueous solution for 2 hours. Thereafter, the film was washed with pure water until the washing water became neutral, and allowed to stand in the air and dried to obtain a polymer electrolyte membrane. The obtained polymer electrolyte membrane was evaluated.

<実施例2〜11>
モノマーの種類及び仕込み量を変更した他は実施例1と同様にして高分子電解質膜を作製し、評価を行った。
<Examples 2 to 11>
A polymer electrolyte membrane was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the type and amount of monomer were changed.

<実施例12>
DCBN 13.37g、MBP 16.67g、炭酸カリウム 11.61g、乾燥したモレキュラーシーブ3−A 10gを200mL四つ口フラスコに計り取り、窒素を流した。70mLのNMPを入れて、撹拌しながら、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3時間)。放冷の後、沈降しているモレキュラーシーブを除いて水中に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。これをポリマーAとする。別の200mL四つ口フラスコに、S−DCDPS 25.00g、MBP 11.36g、炭酸カリウム 7.91g、乾燥したモレキュラーシーブ3−A 10gを200mL四つ口フラスコに計り取り、窒素を流した。100mLのNMPを入れて、撹拌しながら、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3時間)。その後、先に重合したポリマーA 20.31gを60mLのNMPに溶解したものを加え、さらに1時間反応させた。放冷の後、沈降しているモレキュラーシーブを除いて水中にストランド状に沈殿させ、ブロック共重合ポリマーを得た。得られたポリマーは、沸騰水中で1時間の洗浄を2回行った後、乾燥した。得られたポリマー7gをNMP28gに溶解し、ホットプレート上ガラス板に約400μm厚にキャストして80℃で0.5時間、120℃で0.5時間、150℃で0.5時間加熱した後、ガラス板からフィルムを剥離した。得られたフィルムは室温の純水に1日浸漬した後、2mol/Lの濃度の硫酸水溶液に2時間浸漬した。その後、洗浄水が中性になるまでフィルムを純水で洗浄し、空気中に放置して乾燥して、高分子電解質膜を得た。得られた高分子電解質膜について評価を行った。
<Example 12>
DCBN (13.37 g), MBP (16.67 g), potassium carbonate (11.61 g), and dried molecular sieve 3-A (10 g) were weighed into a 200 mL four-necked flask and flushed with nitrogen. While stirring, 70 mL of NMP was added and the reaction temperature was raised to 195 to 200 ° C. while stirring, and the reaction was continued with the aim of sufficiently increasing the viscosity of the system (about 3 hours). After standing to cool, the precipitated molecular sieve was removed and the mixture was precipitated in water as a strand. The obtained polymer was washed in boiling water for 1 hour and then dried. This is polymer A. In another 200 mL four-necked flask, 25.00 g of S-DCDPS, 11.36 g of MBP, 7.91 g of potassium carbonate, and 10 g of dried molecular sieve 3-A were weighed into a 200 mL four-necked flask and flushed with nitrogen. With 100 mL of NMP added, the reaction temperature was raised to 195 to 200 ° C. while stirring, and the reaction was continued with the aim of sufficiently increasing the viscosity of the system (about 3 hours). Then, what melt | dissolved 20.31 g of polymer A previously polymerized in 60 mL NMP was added, and also it was made to react for 1 hour. After allowing to cool, the precipitated molecular sieve was removed and the mixture was precipitated in water as a strand to obtain a block copolymer. The obtained polymer was washed twice in boiling water for 1 hour and then dried. 7 g of the obtained polymer was dissolved in 28 g of NMP, cast on a glass plate on a hot plate to a thickness of about 400 μm, and heated at 80 ° C. for 0.5 hour, 120 ° C. for 0.5 hour, and 150 ° C. for 0.5 hour. The film was peeled from the glass plate. The obtained film was immersed in pure water at room temperature for 1 day and then immersed in a 2 mol / L sulfuric acid aqueous solution for 2 hours. Thereafter, the film was washed with pure water until the washing water became neutral, and allowed to stand in the air and dried to obtain a polymer electrolyte membrane. The obtained polymer electrolyte membrane was evaluated.

<比較例1〜11>
モノマーの種類及び仕込み量を変更した他は実施例1と同様にして高分子電解質膜を作製し、評価を行った。
<Comparative Examples 1-11>
A polymer electrolyte membrane was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the type and amount of monomer were changed.

<比較例12>
重合時間を16時間に変更した他は比較例1と同様にして高分子電解質膜を作製し、評価を行った。
<Comparative Example 12>
A polymer electrolyte membrane was prepared and evaluated in the same manner as in Comparative Example 1 except that the polymerization time was changed to 16 hours.

実施例及び比較例の高分子電解質膜の評価結果を表1に示す。   Table 1 shows the evaluation results of the polymer electrolyte membranes of Examples and Comparative Examples.

Figure 2008120956
Figure 2008120956

表1における略号は以下の化合物を表す。
SDS:3,3’−ジスルホン酸ナトリウム−4,4’−ジクロロジフェニルスルホン
SBP:3,3’−ジスルホン酸ナトリウム−4,4’−ジクロロベンゾフェノン
BSS:3,3’−ジ−n−ブチルスルホン酸ナトリウム−4,4’−ジクロロジフェニルスルホン
DCB:2,6−ジクロロベンゾニトリル
DCS:4,4’−ジクロロジフェニルスルホン
CBP:4,4’−ジクロロベンゾフェノン
MBP:4,4’−ジメルカプトビフェニル
BP :4,4’−ビフェノール
The abbreviations in Table 1 represent the following compounds.
SDS: sodium 3,3′-disulfonate-4,4′-dichlorodiphenylsulfone SBP: sodium 3,3′-disulfonate-4,4′-dichlorobenzophenone BSS: 3,3′-di-n-butylsulfone Sodium salt-4,4'-dichlorodiphenylsulfone DCB: 2,6-dichlorobenzonitrile DCS: 4,4'-dichlorodiphenylsulfone CBP: 4,4'-dichlorobenzophenone MBP: 4,4'-dimercaptobiphenyl BP : 4,4'-biphenol

比較例における高分子電解質膜を構成するポリマーの構造式を以下に示す。   The structural formula of the polymer constituting the polymer electrolyte membrane in the comparative example is shown below.

Figure 2008120956
Figure 2008120956

表1より、本発明におけるスルホン酸基含有ポリマーは、短時間で高重合度のポリマーを得ることができ、工業的に有用である。また、高分子電解質膜としたときにも、プロトン伝導性は、従来の構造の高分子電解質膜と同等である。さらに本発明の高分子電解質膜を用いた燃料電池は、従来の高分子電解質膜を用いた燃料電池よりも耐久性が改善されていることが明らかである。   From Table 1, the sulfonic acid group-containing polymer in the present invention can obtain a polymer having a high degree of polymerization in a short time and is industrially useful. Further, when the polymer electrolyte membrane is used, the proton conductivity is equivalent to that of the polymer electrolyte membrane having a conventional structure. Further, it is apparent that the durability of the fuel cell using the polymer electrolyte membrane of the present invention is improved compared to the conventional fuel cell using the polymer electrolyte membrane.

本発明のスルホン酸基含有ポリマーは、従来のスルホン酸基含有ポリマーに比べてポリマーの物理的な耐久性をより向上しているため、燃料電池用高分子電解質膜に用いることによって燃料電池の特性を大きく改善することができ、産業界に寄与すること大である。   Since the sulfonic acid group-containing polymer of the present invention has improved the physical durability of the polymer as compared with conventional sulfonic acid group-containing polymers, the characteristics of the fuel cell can be obtained by using it as a polymer electrolyte membrane for fuel cells. Can be greatly improved, and contribute to the industry.

本発明における実施例1で合成したポリマーを、VARIAN社製GEMINI−200を用いて、重水素化ジメチルスルホキシド中室温で測定したH−NMRスペクトルである。The polymer synthesized in Example 1 of the present invention, by using a VARIAN Co. GEMINI-200, is a 1 H-NMR spectrum was measured at room temperature in deuterated dimethylsulfoxide.

符号の説明Explanation of symbols

1.DMSO:重水素化ジメチルスルホキシド中のジメチルスルホキシドに由来するシグナル。
2.HO:ポリマーに吸着した水に由来するシグナル。
1. DMSO: signal derived from dimethyl sulfoxide in deuterated dimethyl sulfoxide.
2. H 2 O: signal derived from water adsorbed on the polymer.

Claims (11)

下記化学式1で表される構造単位及び下記化学式1’で表される構造単位を少なくとも有することを特徴とするスルホン酸基含有ポリマー。
Figure 2008120956
[化学式1において、Xは−S(=O)−基又は−C(=O)−基を、YはH又は1価の陽イオンを、Rは炭素数1〜10のアルキレン基、オキシアルキレン基、アリーレン基、及びベンゼン環との直接結合からなる群より選ばれる1種以上の基を表す。化学式1’において、Arは電子吸引性基を有する2価の芳香族基から選ばれる1種以上の基を表す。n及びmはそれぞれの構造単位のモル数で1以上の整数を表し、化学式1及び化学式1’で表される構造単位の結合形態は、ランダム、交互、ブロック及びグラフトのいずれであってもよい。]
A sulfonic acid group-containing polymer comprising at least a structural unit represented by the following chemical formula 1 and a structural unit represented by the following chemical formula 1 ′.
Figure 2008120956
[In Chemical Formula 1, X represents an —S (═O) 2 — group or —C (═O) — group, Y represents H or a monovalent cation, R represents an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, oxy It represents one or more groups selected from the group consisting of an alkylene group, an arylene group, and a direct bond with a benzene ring. In Chemical Formula 1 ′, Ar 1 represents one or more groups selected from divalent aromatic groups having an electron-withdrawing group. n and m are the number of moles of each structural unit and represent an integer of 1 or more, and the bonding form of the structural units represented by Chemical Formula 1 and Chemical Formula 1 ′ may be random, alternating, block, or graft. . ]
化学式1’におけるArが、下記化学式2〜5で表される構造から選ばれる一種以上の基である請求項1に記載のスルホン酸基含有ポリマー。
Figure 2008120956
The sulfonic acid group-containing polymer according to claim 1, wherein Ar 1 in Chemical Formula 1 ′ is one or more groups selected from structures represented by Chemical Formulas 2 to 5 below.
Figure 2008120956
化学式1’におけるArが、化学式4又は5で表される構造である請求項2に記載のスルホン酸基含有ポリマー。 The sulfonic acid group-containing polymer according to claim 2, wherein Ar 1 in Chemical Formula 1 ′ has a structure represented by Chemical Formula 4 or 5. RがSOY基とベンゼン環との直接結合である請求項1〜3のいずれかに記載のスルホン酸基含有ポリマー。 R is a sulfonic acid group-containing polymer according to claim 1 is a direct bond between the SO 3 Y group and a benzene ring. 化学式1及び化学式1’におけるn及びmが下記数式1を満たす請求項1〜4のいずれかに記載のスルホン酸基含有ポリマー。
0.05≦n/(n+m)≦0.70 (数式1)
The sulfonic acid group-containing polymer according to any one of claims 1 to 4, wherein n and m in the chemical formula 1 and the chemical formula 1 'satisfy the following mathematical formula 1.
0.05 ≦ n / (n + m) ≦ 0.70 (Formula 1)
0.5g/dLのN−メチル−2−ピロリドン溶液の30℃における対数粘度が2.0〜5.0dL/gである請求項1〜5のいずれかに記載のポリマー。   The polymer according to any one of claims 1 to 5, wherein a 0.5 g / dL N-methyl-2-pyrrolidone solution has a logarithmic viscosity at 30 ° C of 2.0 to 5.0 dL / g. 請求項1〜6に記載のスルホン酸基含有ポリマーからなる高分子電解質膜。   A polymer electrolyte membrane comprising the sulfonic acid group-containing polymer according to claim 1. 請求項1〜6に記載のスルホン酸基含有ポリマーを含む組成物。   A composition comprising the sulfonic acid group-containing polymer according to claim 1. 高分子電解質膜又は電極触媒層の少なくとも一方に、請求項1〜6のいずれかに記載のスルホン酸基含有ポリマーを含むことを特徴とする膜/電極接合体。   A membrane / electrode assembly comprising the sulfonic acid group-containing polymer according to any one of claims 1 to 6 in at least one of a polymer electrolyte membrane and an electrode catalyst layer. 請求項9に記載の膜/電極接合体を有する燃料電池。   A fuel cell comprising the membrane / electrode assembly according to claim 9. 下記化学式6で表される化合物を原料モノマーとして用いることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のスルホン酸基含有ポリマーの製造方法。
Figure 2008120956
7. The method for producing a sulfonic acid group-containing polymer according to claim 1, wherein a compound represented by the following chemical formula 6 is used as a raw material monomer.
Figure 2008120956
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011057982A (en) * 2009-09-10 2011-03-24 Cheil Industries Inc Polymer membrane composition for fuel cell, polymer membrane produced by using the composition, and membrane-electrode assembly including the membrane and fuel cell
WO2015033936A1 (en) * 2013-09-03 2015-03-12 Dic株式会社 Polyarylene sulfide resin and manufacturing method therefor, poly(arylene sulfonium salt) and manufacturing method therefor, and sulfoxide
JP2015067580A (en) * 2013-09-30 2015-04-13 凸版印刷株式会社 Diphenyl compound for polymer electrolyte, polymer electrolyte, film electrode assembly, solid polymer type fuel cell and manufacturing method for polymer electrolyte
JP2019048995A (en) * 2018-11-07 2019-03-28 Dic株式会社 Polyarylene sulfide resin and poly(arylene sulfonium salt)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011057982A (en) * 2009-09-10 2011-03-24 Cheil Industries Inc Polymer membrane composition for fuel cell, polymer membrane produced by using the composition, and membrane-electrode assembly including the membrane and fuel cell
WO2015033936A1 (en) * 2013-09-03 2015-03-12 Dic株式会社 Polyarylene sulfide resin and manufacturing method therefor, poly(arylene sulfonium salt) and manufacturing method therefor, and sulfoxide
JP2015048447A (en) * 2013-09-03 2015-03-16 Dic株式会社 Polyarylene sulfide resin and manufacturing method thereof, poly(arylene sulfonium salt) and manufacturing method thereof and sulfoxide
US9657142B2 (en) 2013-09-03 2017-05-23 Dic Corporation Polyarylene sulfide resin and manufacturing method therefor, poly(arylene sulfonium salt) and manufacturing method therefor, and sulfoxide
US10385168B2 (en) 2013-09-03 2019-08-20 Dic Corporation Polyarylene sulfide resin and manufacturing method therefor, poly(arylenesulfonium salt) and manufacturing method therefor, and sulfoxide
US10982049B2 (en) 2013-09-03 2021-04-20 Dic Corporation Polyarylene sulfide resin and manufacturing method therefor, poly(arylene sulfonium salt) and manufacturing method therefor, and sulfoxide
JP2015067580A (en) * 2013-09-30 2015-04-13 凸版印刷株式会社 Diphenyl compound for polymer electrolyte, polymer electrolyte, film electrode assembly, solid polymer type fuel cell and manufacturing method for polymer electrolyte
JP2019048995A (en) * 2018-11-07 2019-03-28 Dic株式会社 Polyarylene sulfide resin and poly(arylene sulfonium salt)

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