JP2008525566A - Chemically modified organic polymer material, method for producing the same, and apparatus - Google Patents

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Abstract

有機高分子基材にラジカルによって誘起される化学反応を行い、目的物質を導入して機能性材料を合成する際に、目的物質導入量などから期待される機能が得られない原因となる現象を明らかにし、さらにそのような現象が回避された機能性材料およびその合成方法ならびに装置を提供する。
本発明の一態様は、有機高分子材料からなる基材に化学修飾が施された有機高分子材料であって、基材の表面層においてX線光電子分光法(XPS)による前記化学修飾に基づく応答が検出されることを特徴とする有機高分子材料を提供する。
【選択図】なし
When synthesizing functional materials by introducing chemicals induced by radicals into organic polymer base materials and synthesizing functional materials, phenomena that cause the expected functions to be obtained from the amount of target substances introduced, etc. A functional material and a synthesis method and apparatus for the same are disclosed.
One embodiment of the present invention is an organic polymer material obtained by chemically modifying a base material made of an organic polymer material, and is based on the chemical modification by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) in a surface layer of the base material Provided is an organic polymer material characterized in that a response is detected.
[Selection figure] None

Description

本発明は、成型済み有機高分子基材に対し、ラジカルにより誘起される化学反応を行い、化学物質を導入する方法及び装置、および該化学物質を導入した後の製品に対して、導入された該目的物質の存在量分布を該製品の表面から内部方向に向かって深さ方向に、該目的物質を構成する原子あるいは原子団を分析できる手段によって測定することにより、必要な機能を該基材に対して導入したことを確認する技術に関する。   The present invention was introduced to a method and apparatus for introducing a chemical substance by performing a chemical reaction induced by radicals on a molded organic polymer base material, and a product after introducing the chemical substance. By measuring the abundance distribution of the target substance in the depth direction from the surface of the product toward the inner direction by means capable of analyzing the atoms or atomic groups constituting the target substance, the necessary function can be obtained. It is related with the technology which confirms that it was introduced.

成型済みの有機高分子材料に種々の機能を持たせる方法としては、プラズマ照射やスルホン化などによって材料表面に官能基を直接導入する方法や、架橋重合法によって機能性官能基を含むポリマーで表面を化学修飾する方法や、あるいはポリオレフィン基材などにモノマーをグラフト重合させる方法などがあり、種々の方法が試みられている。   Methods for imparting various functions to a molded organic polymer material include a method in which functional groups are directly introduced to the material surface by plasma irradiation or sulfonation, or a surface containing a functional functional group by a cross-linking polymerization method. Various methods have been attempted, such as a method of chemically modifying the polymer, or a method of graft-polymerizing a monomer to a polyolefin substrate.

これらのうち、特公平6−55995号公報に示されているように、有機高分子基材に電離性放射線を照射してラジカルを生成させ、そのラジカルによって誘起される化学反応を行うことにより種々の機能を基材に導入する方法は、様々な形状の基材に適用することができ、しかも反応後も基材の形状が維持出来るため、非常に汎用性の高い方法といえる。そして、所望の機能を発現する官能基は基材と化学結合しているので、それらが基材から拡散あるいは解離することは殆どない。特公平6−55995号公報の記載は参照として本明細書に包含される。   Among these, as disclosed in Japanese Patent Publication No. 6-55995, various kinds of compounds are produced by irradiating an organic polymer substrate with ionizing radiation to generate radicals and performing chemical reactions induced by the radicals. The method of introducing this function into the substrate can be applied to substrates of various shapes, and since the shape of the substrate can be maintained after the reaction, it can be said to be a highly versatile method. And since the functional group which expresses a desired function is chemically bonded to the base material, they hardly diffuse or dissociate from the base material. The description of Japanese Patent Publication No. 6-55995 is incorporated herein by reference.

近年、本発明者らの研究の過程で、上記のようにラジカルによって誘起される化学反応に基づいて基材に所望の機能を導入した有機高分子材料において、基材に導入された目的物質量から期待される機能(理論値)に比べ、実際に観測された機能が不充分であるか、あるいは殆ど機能を発現しない場合がいくつかみられた。例えば、親水性官能基を導入した薄膜材料(フィルム)における表面のぬれ性(接触角);イオン交換基を導入した薄膜材料(フィルム)における膜厚方向のイオン伝導(拡散)速度;親水性官能基を導入した不織布における吸水速度;カチオン交換基を導入した不織布における金属イオン吸着速度;などの機能に関して上記の現象がみられた。   In recent years, in the course of research by the present inventors, the amount of a target substance introduced into a substrate in an organic polymer material in which a desired function is introduced into the substrate based on a chemical reaction induced by radicals as described above. Compared with the expected function (theoretical value), there were some cases where the actually observed function was insufficient or the function was hardly expressed. For example, surface wettability (contact angle) in a thin film material (film) introduced with a hydrophilic functional group; ion conduction (diffusion) speed in a film thickness direction in a thin film material (film) introduced with an ion exchange group; The above-mentioned phenomenon was observed with respect to functions such as the water absorption rate in the nonwoven fabric into which the group was introduced; the metal ion adsorption rate in the nonwoven fabric into which the cation exchange group was introduced.

そして、何故上述のような現象が起こるのか、官能基導入後の材料の状態がどうなっているのか、そして上述のような現象を回避しながら機能性材料を合成するにはどうすれば良いのかについては、いずれも明確になっていないのが現状である。   And why does the above phenomenon occur, what is the state of the material after the introduction of the functional group, and how to synthesize functional materials while avoiding the above phenomenon Neither of these is clear.

本発明の目的は、有機高分子基材にラジカルによって誘起される化学反応を行い、目的物質を導入して機能性材料を合成する際に、目的物質導入量などから期待される機能が得られない原因となる現象を明らかにし、さらにそのような現象が回避された機能性材料およびその合成方法ならびに装置を提供することにある。なお、本発明でいう「化学修飾」とは、目的物質を、基材に対して、共有結合、イオン結合、配位結合などの化学結合を形成することによって導入することを指す。   The object of the present invention is to obtain a function expected from the amount of target substance introduced when a functional material is synthesized by conducting a chemical reaction induced by radicals on an organic polymer base material. It is an object to provide a functional material, a method for synthesizing the functional material, and an apparatus in which such a phenomenon is clarified, and in which such a phenomenon is avoided. The “chemical modification” as used in the present invention refers to introduction of a target substance by forming a chemical bond such as a covalent bond, an ionic bond, or a coordinate bond with respect to a substrate.

本発明者らは、鋭意研究の結果、まず期待(理論値)通りの機能が得られていない材料の表面から深さ方向にして1nm〜100nmという領域において目的物質導入量が極端に低い、あるいは導入されていない領域が存在していることを初めて見出した。本発明者らはさらに、化学修飾されていない領域がこのような深さに存在する場合、走査型電子顕微鏡(SEM−XMA)や赤外分光法(IR)では、これらが1nm〜100nmの領域のみを分析することができないため、その存在を確認することは極めて困難であり、X線光電子分光法(XPS)や透過型電子顕微鏡(TEM)などによる表面の分析によって初めてその存在が確認できることを見出した。そして、本発明者らは、更なる研究の結果、このような領域が生じる原因が反応の際に系内に微量存在する酸素分子にあることを見出した。さらに、電離性放射線照射の過程から反応が終了するまでの過程において、酸素濃度を従来よりもさらに低い濃度に制御することにより、上述の問題が解決出来ることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of diligent research, the present inventors first have an extremely low target substance introduction amount in the region of 1 nm to 100 nm in the depth direction from the surface of the material where the expected (theoretical value) function is not obtained, or We found for the first time that there was an area that was not introduced. In addition, when the region not chemically modified exists at such a depth, the present inventors have a region of 1 nm to 100 nm in a scanning electron microscope (SEM-XMA) or infrared spectroscopy (IR). It is extremely difficult to confirm the existence of the surface because it cannot be analyzed, and its existence can only be confirmed by analyzing the surface using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) or transmission electron microscope (TEM). I found it. As a result of further studies, the present inventors have found that the cause of such a region is oxygen molecules present in a trace amount in the system during the reaction. Furthermore, in the process from the irradiation process of ionizing radiation to the completion of the reaction, it was found that the above-mentioned problems can be solved by controlling the oxygen concentration to a lower concentration than before, and the present invention has been completed. It was.

従来、有機高分子基材に対し、例えばラジカルによって誘起されるグラフト重合反応を行う場合では、酸素濃度が通常1000ppm未満であれば、基材上のラジカルの一部が酸素分子によって消費されることがあっても、基材の結晶質部分に残存しているラジカルが基材内部でマイグレーションを起こした後、それが開始点となって重合反応が進行するので基本的に問題はないと考えられてきた。例えば、ポリエチレン繊維にメタクリル酸グリシジルを含浸気相法でグラフト重合させた後スルホン化処理することにより、ポリエチレン繊維にスルホン酸基を導入するような場合、気相中の酸素濃度が1000ppmであっても100ppmであっても、導入されたスルホン酸基量やSEM−XMAによる元素分布の分析結果において、両者の違いは殆ど認められなかった。   Conventionally, when a graft polymerization reaction induced by radicals is performed on an organic polymer substrate, for example, if the oxygen concentration is usually less than 1000 ppm, a part of the radical on the substrate is consumed by oxygen molecules. Even if there is, there is basically no problem because the radical remaining in the crystalline part of the base material migrates inside the base material and then the polymerization reaction proceeds as the starting point. I came. For example, when a sulfonic acid group is introduced into a polyethylene fiber by grafting the polyethylene fiber with glycidyl methacrylate by an impregnation gas phase method and then sulfonating, the oxygen concentration in the gas phase is 1000 ppm. Even in the case of 100 ppm, almost no difference was observed in the results of analysis of the amount of introduced sulfonic acid groups and the element distribution by SEM-XMA.

本発明者らは、期待(理論値)通りの機能が得られていない材料について、詳細な分析を行った。そして、XPS又はTEMによる材料表面の元素分布の分析結果から、深さ方向にして1nm〜100nmという極めて狭い領域において、目的物質由来の元素分布が少ないか、あるいは存在しない領域があることを初めて見出した。そして特に、そのような領域の深さが1μm以下の場合は、SEM−XMAによる元素分布の分析では見つけるのが極めて困難である。   The present inventors have conducted a detailed analysis on materials for which functions as expected (theoretical values) have not been obtained. And, from the analysis result of element distribution on the material surface by XPS or TEM, we found for the first time that there is a region where there is little or no element distribution derived from the target substance in a very narrow region of 1 nm to 100 nm in the depth direction. It was. In particular, when the depth of such a region is 1 μm or less, it is extremely difficult to find it by analysis of element distribution by SEM-XMA.

更に、本発明者らは、上記のような領域が存在するのは、所望の反応がその領域においてのみ進行していないためと考え、その原因は従来問題とされていなかった微量の酸素分子にあると考えた。酸素濃度が従来のように1000ppm未満であってもこのような現象が起こる背景には、酸素分子と高分子基材上のラジカルとの反応速度が極めて高いためと考えられる。   Furthermore, the present inventors consider that the above-described region exists because a desired reaction does not proceed only in that region, and the cause thereof is a trace amount of oxygen molecules that has not been considered a problem in the past. I thought it was. The reason why such a phenomenon occurs even when the oxygen concentration is less than 1000 ppm as in the past is considered to be because the reaction rate between oxygen molecules and radicals on the polymer substrate is extremely high.

そこで、本発明者らは、ラジカル発生工程およびラジカルによって誘起される反応工程のうち少なくともいずれか一方の酸素濃度を従来よりもさらに低く制御しながら、目的物質の導入を行い、得られた高分子材料をXPS(又はTEM)により分析したところ、そのように酸素濃度を制御することで、上記のような領域が存在しなくなることを見出した。さらに、このようにして得られた高分子材料に関して、親水性官能基を導入した薄膜材料(フィルム)における表面のぬれ性(接触角);イオン交換基を導入した薄膜材料(フィルム)における膜厚方向のイオン伝導(拡散)速度;親水性官能基を導入した不織布における吸水速度;カチオン交換基を導入した不織布における金属イオン吸着速度;などの機能を評価したところ、従来の方法による場合に比べて良好な結果を示すことも判明した。   Therefore, the present inventors introduced the target substance while controlling the oxygen concentration of at least one of the radical generation step and the reaction step induced by the radical further lower than before, and obtained polymer When the material was analyzed by XPS (or TEM), it was found that such a region does not exist by controlling the oxygen concentration as such. Further, regarding the polymer material thus obtained, the wettability (contact angle) of the surface of the thin film material (film) introduced with hydrophilic functional groups; the film thickness of the thin film material (film) introduced with ion exchange groups Ion conduction (diffusion) speed in the direction; water absorption speed in the nonwoven fabric introduced with hydrophilic functional groups; metal ion adsorption speed in the nonwoven fabric introduced with cation exchange groups; It was also found to show good results.

上記のような所望の機能が良好に導入されることにより、本発明に係る有機高分子材料は、様々な用途に好適に用いることが出来る。例えば、導入したい目的物質がカチオン交換基の場合、基材の深さ20nm以下の領域にもカチオン交換基が導入されていることにより、本発明に係る有機高分子材料は固体高分子型燃料電池(PEFC)用電解質膜として好適に用いることが出来る。また、深さ50nm以下の領域にもカチオン交換基が導入されていることにより、本発明に係る有機高分子材料は2次電池用セパレータや電気透析用電解質膜として好適に用いることが出来る。さらに、導入したい目的物質がイオン交換基やキレート基の場合、深さ50nm以下の領域にもそれらの官能基が導入されていることにより、本発明に係る有機高分子材料は金属イオン除去用材料として好適に用いることができる。   By appropriately introducing the desired function as described above, the organic polymer material according to the present invention can be suitably used for various applications. For example, when the target substance to be introduced is a cation exchange group, the organic polymer material according to the present invention is a solid polymer fuel cell because the cation exchange group is also introduced into a region having a depth of 20 nm or less of the substrate. It can be suitably used as an electrolyte membrane for (PEFC). Moreover, since the cation exchange group is also introduced into a region having a depth of 50 nm or less, the organic polymer material according to the present invention can be suitably used as a separator for a secondary battery or an electrolyte membrane for electrodialysis. Furthermore, when the target substance to be introduced is an ion exchange group or a chelate group, the organic polymer material according to the present invention is a metal ion removing material because those functional groups are also introduced into a region having a depth of 50 nm or less. Can be suitably used.

以下に本発明の各種態様について詳細に説明する。
本発明は、有機高分子基材に対してラジカルによって誘起される化学反応を行い、化学物質を導入する方法、および導入した後の製品に対して、導入された目的物質の存在量分布を該製品の表面から内部方向に向かって深さ方向に、該目的物質を構成する原子あるいは原子団を分析できる手段によって測定することにより、必要な機能を該基材に対して導入したことを確認した製品ならびに製造方法ならびに装置に関する。
Hereinafter, various aspects of the present invention will be described in detail.
The present invention relates to a method of introducing a chemical substance by performing a chemical reaction induced by radicals on an organic polymer base material, and the abundance distribution of the introduced target substance to the product after the introduction. It was confirmed that necessary functions were introduced into the base material by measuring by means capable of analyzing atoms or atomic groups constituting the target substance in the depth direction from the surface of the product toward the inside. The present invention relates to a product, a manufacturing method, and an apparatus.

本発明は、有機高分子基材に対して、あるいは有機高分子基材と導入したい目的物質との双方に対して同時に、あるいは導入したい目的物質に対して、ラジカル発生手段によってラジカルを発生させ、ラジカルを開始点とする反応によって、様々な追加機能をもつ目的物質を有機高分子基材に対して、共有結合、イオン性結合、配位結合などの化学結合を形成することにより導入する方法において、ラジカル発生工程またはラジカルにより誘起される化学反応工程での酸素濃度を制御することを特徴とする。前記各工程における酸素濃度を、ラジカル発生工程においては1〜200ppm、ラジカルにより誘起される化学反応工程においては1〜100ppmに保持することによって、基材の表面から内部方向に向かって深さ方向にして1〜100nmの範囲にも、目的物質を導入することができる。   The present invention generates radicals by radical generating means for the organic polymer base material, or both of the organic polymer base material and the target substance to be introduced simultaneously, or for the target substance to be introduced, In a method of introducing a target substance having various additional functions by forming a chemical bond such as a covalent bond, an ionic bond, or a coordination bond to an organic polymer base material by a reaction starting from a radical. The oxygen concentration in the radical generating step or the chemical reaction step induced by the radical is controlled. By maintaining the oxygen concentration in each step at 1 to 200 ppm in the radical generation step and 1 to 100 ppm in the chemical reaction step induced by radicals, the oxygen concentration in the depth direction extends from the surface of the substrate toward the inside. The target substance can also be introduced in the range of 1 to 100 nm.

さらに、本発明の他の態様は、上記方法によって製造された製品に対して導入された、機能性を有する目的物質を構成する原子団について、X線光電子分光法(XPS)を用いて、該製品表面から内部へ向かって深さ方向に導入された該原子団を構成する原子の量を測定することにより該原子団の存在を確認し、目的の用途に対して該有機高分子基材に対し、該反応前と比較して充分な量の原子団が存在することを測定することを特徴とする。   Furthermore, another aspect of the present invention relates to an atomic group constituting a functional target substance introduced into a product produced by the above method, using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The presence of the atomic group is confirmed by measuring the amount of atoms constituting the atomic group introduced in the depth direction from the product surface to the inside, and the organic polymer base material is used for the intended use. On the other hand, it is characterized by measuring the presence of a sufficient amount of atomic groups compared to before the reaction.

本発明における、ラジカル発生手段としては、加熱、紫外線、電離性放射線、レーザー、イオンビームなど、いかなる励起手段を用いてもよいが、加熱、紫外線の使用においては励起源として、エネルギーレベルが加熱では10−eV以下、市販の紫外線照射装置では3〜10eVの範囲のものが多く、本発明における該製品表面から内部方向に向かって深さ方向に導入するためには、与えることの出来るエネルギーレベルが低く、また開始剤などのラジカル発生を補助する薬剤を必要とする場合もあり、あまり好ましくない。またレーザー、イオンビームにおいては、充分なエネルギーレベルを有するが、装置が複雑かつ高価であること、照射面積及び深さが狭く構造上の制限を受けること、また構成材料などを放射化する恐れがあることなどからあまり好ましくない。電離性放射線の使用においては、付与できるエネルギーレベルが10〜10eVと該有機高分子基材または該目的物質の有する共有結合のもつ結合エネルギーと比較して充分に高く、現在においては広く工業的に利用されており、開始剤の使用も必要がないため好適である。 In the present invention, as the radical generating means, any excitation means such as heating, ultraviolet rays, ionizing radiation, laser, ion beam, etc. may be used. 10- 2 eV or less, often in the range of 3~10eV in commercial ultraviolet irradiation device, for introducing from the product surface toward the inside direction in the depth direction in the present invention, the energy level that can be provided Is low, and an agent such as an initiator for assisting the generation of radicals may be required, which is not preferable. Lasers and ion beams have a sufficient energy level, but the apparatus is complicated and expensive, the irradiation area and depth are narrow and structural restrictions are imposed, and the constituent materials may be activated. It is not so preferable because of certain things. In the use of ionizing radiation, the energy level that can be applied is 10 3 to 10 6 eV, which is sufficiently higher than the binding energy of the covalent bond of the organic polymer substrate or the target substance, It is suitable because it is used industrially and does not require the use of an initiator.

本発明の一態様に係る、有機高分子材料からなる基材に化学修飾を施すことによって有機高分子材料を製造する方法は、基材を外部環境から隔離し且つ酸素濃度を外部より低く保持することが可能な容器に入れ、該容器内の一部で前記基材にラジカルを発生させた後、前記基材を前記容器内の別の一部に移動させてラジカルによって誘起される反応によって化学修飾させることを含み、該化学修飾させる雰囲気の酸素濃度を1ppm以上100ppm以下にすることを特徴とする。   According to one aspect of the present invention, a method for producing an organic polymer material by chemically modifying a substrate made of an organic polymer material isolates the substrate from the external environment and keeps the oxygen concentration lower than the outside. In a container capable of generating radicals on the base material in a part of the container, and then moving the base material to another part of the container to cause chemical reaction by a reaction induced by the radicals. The oxygen concentration of the atmosphere to be chemically modified is 1 ppm or more and 100 ppm or less.

また、本発明の他の態様に係る、有機高分子材料からなる基材に化学修飾を施すことによって有機高分子材料を製造する方法は、基材を外部環境から隔離しかつ酸素濃度を外部より低く保持することが可能な容器に入れ、該容器内の一部で前記基材にラジカルを発生させた後、前記基材を前記容器内の別の一部に移動させてラジカルによって誘起される反応によって化学修飾させることを含み、前記ラジカルを発生させる雰囲気の酸素濃度を1ppm以上200ppm以下にすることを特徴とする。   According to another aspect of the present invention, a method for producing an organic polymer material by chemically modifying a substrate made of an organic polymer material isolates the substrate from the external environment and controls the oxygen concentration from the outside. It is placed in a container that can be kept low, and radicals are generated in the base material in a part of the container, and then the base material is moved to another part in the container to be induced by the radicals. Including chemical modification by reaction, wherein the oxygen concentration in the atmosphere for generating the radical is 1 ppm or more and 200 ppm or less.

更に、本発明の他の態様に係る、有機高分子材料からなる基材に化学修飾を施すことによって有機高分子材料を製造する方法は、基材を外部環境から隔離しかつ酸素濃度を外部より低く保持することが可能な容器に入れ、該容器内の一部で前記基材にラジカルを発生させた後、前記基材を前記容器内の別の一部に移動させてラジカルによって誘起される反応によって化学修飾させることを含み、該化学修飾させる雰囲気の酸素濃度を1ppm以上100ppm以下にし、かつ前記ラジカルを発生させる雰囲気の酸素濃度を1ppm以上200ppm以下にすることを特徴とする。   Furthermore, according to another aspect of the present invention, a method for producing an organic polymer material by chemically modifying a substrate made of an organic polymer material isolates the substrate from the external environment and controls the oxygen concentration from the outside. It is placed in a container that can be kept low, and radicals are generated in the base material in a part of the container, and then the base material is moved to another part in the container to be induced by the radicals. Including chemical modification by a reaction, wherein the oxygen concentration of the atmosphere to be chemically modified is 1 ppm to 100 ppm, and the oxygen concentration of the atmosphere in which the radical is generated is 1 ppm to 200 ppm.

なお、前記容器としては、一つの容器内において基材にラジカルを発生させる部分と化学修飾させる部分が区画されているものを用いることができる。また、前記容器が、基材にラジカルを発生させる容器及び化学修飾させる別個の容器を含み、且つ、基材を、外部環境から隔離し雰囲気中の酸素濃度を1ppm以上100ppm以下に保持したまま移動させることが可能な接続部を有する装置を用いることもできる。   In addition, as said container, the thing in which the part which generate | occur | produces a radical in a base material and the part to chemically modify in one container can be used. The container includes a container for generating radicals on the base material and a separate container for chemically modifying the base material, and the base material is isolated from the external environment and moved while maintaining the oxygen concentration in the atmosphere at 1 ppm or more and 100 ppm or less. It is also possible to use a device having a connection portion that can be made to operate.

即ち、上記の有機高分子材料の製造方法においては、前記容器が、基材にラジカルを発生させる容器及び化学修飾させる別個の容器を含み、且つ、基材を、外部環境から隔離し雰囲気中の酸素濃度を1ppm以上100ppm以下に保持したまま移動させることが可能な接続部を通って、基材をラジカルを発生させる容器から化学修飾させる容器に移動させることをさらに含むことができる。   That is, in the method for producing an organic polymer material described above, the container includes a container that generates radicals on the base material and a separate container that chemically modifies the base material, and the base material is isolated from the external environment and is in an atmosphere. The method may further include moving the base material from a container that generates radicals to a container that is chemically modified through a connection portion that can be moved while maintaining the oxygen concentration at 1 ppm or more and 100 ppm or less.

更に、本発明方法においては、ラジカルの発生と化学修飾とを同時に行うことができる。即ち、本発明の他の態様に係る、有機高分子材料からなる基材に化学修飾を施すことによって有機高分子材料を製造する方法は、基材を外部環境から隔離しかつ酸素濃度を外部より低く保持することが可能な容器に入れ、該容器の一部で基材と化学修飾用反応物質とを接触させながら基材にラジカルを発生させることを含み、該化学修飾させる雰囲気の酸素濃度を1ppm以上100ppm以下にすることを特徴とする。   Furthermore, in the method of the present invention, radical generation and chemical modification can be performed simultaneously. That is, according to another aspect of the present invention, a method for producing an organic polymer material by chemically modifying a substrate made of an organic polymer material isolates the substrate from the external environment and controls the oxygen concentration from the outside. Including in a container that can be kept low, generating radicals on the base material while contacting the base material and the chemical modification reactant in a part of the container, and adjusting the oxygen concentration of the atmosphere to be chemically modified 1 ppm or more and 100 ppm or less.

ラジカルによって誘起される化学反応としては、例えばグラフト重合を挙げることができる。
化学修飾が行なわれる雰囲気の酸素濃度は、好ましくは1ppm以上80ppm以下、より好ましくは1ppm以上50ppm以下、さらに好ましくは1ppm以上30ppm以下、である。ラジカルの発生が行なわれる雰囲気の酸素濃度は、好ましくは1ppm以上100ppm以下、より好ましくは1ppm以上80ppm以下、さらに好ましくは1ppm以上50ppm以下、である。
Examples of the chemical reaction induced by radicals include graft polymerization.
The oxygen concentration in the atmosphere in which chemical modification is performed is preferably 1 ppm to 80 ppm, more preferably 1 ppm to 50 ppm, and still more preferably 1 ppm to 30 ppm. The oxygen concentration in the atmosphere in which radicals are generated is preferably 1 ppm to 100 ppm, more preferably 1 ppm to 80 ppm, and still more preferably 1 ppm to 50 ppm.

基材として膜状又は織布又は不織布のような繊維の集合体のシート状材料を用いて、前記反応を行う空間へ基材を供給する工程、基材にラジカルを発生させる工程、基材を化学修飾させる工程、及び製造物を排出する工程から選択される少なくとも1つ以上を連続的に行うことができる。   Using a sheet-like material of an aggregate of fibers such as a film or a woven or non-woven fabric as a substrate, a step of supplying the substrate to the space where the reaction is performed, a step of generating radicals on the substrate, a substrate At least one or more selected from the step of chemically modifying and the step of discharging the product can be performed continuously.

化学反応によって化学修飾を行う反応空間或いはラジカルを発生させる空間を所定の酸素濃度に保持する方法としては、当該空間に、酸素濃度が1ppb以上100ppm以下の範囲の上記の所定酸素濃度或いはこれよりも低い酸素濃度の不活性ガスを供給して当該空間の内部気体を置換する方法を採用することができる。また、他の方法としては、当該空間に、酸素濃度が0.1ppm以上100ppm以下の範囲の上記所定酸素濃度或いはこれよりも低い酸素濃度の不活性ガスを供給し、当該空間の内部気体を排出して脱酸素化処理を行った後、当該空間に戻すことで内部気体を循環置換する方法を採用することもできる。ここで、脱酸素化処理としては、酸素吸着塔への通ガス、電子線照射などの方法を採用することができる。なお、上述のガスの置換又は循環置換は、ラジカル照射及び化学反応の実施中は連続して行うことが好ましい。不活性ガスとしては、純度が99.99%以上の窒素ガスを用いることができる。   As a method of maintaining a reaction space for performing chemical modification by a chemical reaction or a space for generating radicals at a predetermined oxygen concentration, the oxygen concentration in the space is in the range of 1 ppb to 100 ppm, or higher A method of supplying an inert gas having a low oxygen concentration to replace the internal gas in the space can be employed. As another method, an inert gas having an oxygen concentration in the range of 0.1 ppm or more and 100 ppm or less in the range of oxygen concentration or lower than this is supplied to the space, and the internal gas in the space is discharged. Then, after performing the deoxygenation treatment, it is possible to adopt a method of circulating and replacing the internal gas by returning to the space. Here, as the deoxygenation treatment, it is possible to employ a method such as gas passing through an oxygen adsorption tower or electron beam irradiation. The gas replacement or circulation replacement described above is preferably performed continuously during the radical irradiation and chemical reaction. As the inert gas, nitrogen gas having a purity of 99.99% or more can be used.

本発明において用いることのできる電離性放射線としては、中性子線、α線、β線、γ線、X線、電子線などを挙げることができる。しかしながら、中性子線、α線、β線もしくはγ線においては放射性同位元素の使用が必要であり、照射装置の構造に制約があり、また法律上、その使用においては強い制約を受けている。X線、電子線については広く工業的に利用されており、照射室形状の自由度が高いためプロセス設計しやすく、従ってラジカル発生工程での酸素濃度も制御しやすいため好ましく、その線質からエネルギーの付与効率が高い電子線がもっとも好ましい。線量としては10〜500kGyが好ましく、50〜200kGyがより好ましい。   Examples of ionizing radiation that can be used in the present invention include neutron rays, α rays, β rays, γ rays, X rays, and electron beams. However, the use of radioisotopes is necessary for neutron rays, α rays, β rays, or γ rays, and there are restrictions on the structure of the irradiation apparatus. X-rays and electron beams are widely used industrially, and because the degree of freedom of the irradiation chamber shape is high, it is easy to design the process, and therefore the oxygen concentration in the radical generation process is also easy to control. The electron beam with high application efficiency is most preferable. The dose is preferably 10 to 500 kGy, more preferably 50 to 200 kGy.

本発明における放射線によるラジカル発生の方法においては、有機高分子基材に予めラジカルを発生させ、有機高分子基材内部に発生したラジカルを保存したのちに、目的物質とラジカル発生済みの有機高分子基材とを接触させて反応させる前照射法と、有機高分子基材と目的物質の共存下においてラジカルを発生させる同時照射法とがあるが、本発明においてはいずれの方法も用いることができ、また同時照射法と前照射法とを組み合わせて連続的に行うこともできる。前照射法におけるラジカル発生済み有機高分子基材の保存温度としてはラジカルの減衰を抑制するため40℃以上では好ましくなく、−196℃〜40℃の範囲が好適であり、−80℃〜30℃がより望ましい。また保存時間としては、保存温度が低いほど長期に保存が可能であるが、2分から6ヶ月が望ましく、15〜30℃の室温付近においては1〜30分が望ましい。また保存時の酸素濃度に関しては、大気中の酸素濃度よりも低いことが望ましく、0.1〜5%が好適であり、好ましくは1〜200ppm、より好ましくは1〜100ppm、さらに好ましくは1〜80ppm、そしてさらに好ましくは1〜50ppm、である。   In the method of generating radicals by radiation in the present invention, radicals are generated in advance on the organic polymer substrate, and after the radicals generated in the organic polymer substrate are stored, the target substance and the organic polymer on which radicals have been generated are stored. There are a pre-irradiation method in which a substrate is brought into contact and a reaction, and a simultaneous irradiation method in which radicals are generated in the coexistence of an organic polymer substrate and a target substance. Any method can be used in the present invention. Also, the simultaneous irradiation method and the pre-irradiation method can be combined and performed continuously. In order to suppress radical decay, the storage temperature of the radical-generated organic polymer substrate in the pre-irradiation method is not preferably 40 ° C. or higher, and is preferably in the range of −196 ° C. to 40 ° C., and −80 ° C. to 30 ° C. Is more desirable. As the storage time, the lower the storage temperature is, the longer the storage is possible, but 2 to 6 months is desirable, and 1 to 30 minutes is desirable in the vicinity of room temperature of 15 to 30 ° C. The oxygen concentration at the time of storage is desirably lower than the oxygen concentration in the atmosphere, preferably 0.1 to 5%, preferably 1 to 200 ppm, more preferably 1 to 100 ppm, and still more preferably 1 to 100 ppm. 80 ppm, and more preferably 1-50 ppm.

本発明における、ラジカルによって誘起される化学反応を行う際の有機高分子基材と化学物質との接触方法は、化学物質の溶液に有機高分子基材を浸漬させて反応を行う液相法、化学物質の蒸気に有機高分子基材を接触させて反応を行う気相法、有機高分子基材を化学物質の溶液に浸漬した後、溶液から取り出して、有機高分子基材中に残存した化学物質溶液を利用して、気相中で反応を行わせる含浸気相法、有機高分子基材表面に化学物質を含む溶液あるいは該化学物質を含む固体を塗布して反応を行わせる塗布法などが挙げられるが、いずれの方法も好適に用いることができる。   In the present invention, the contact method between the organic polymer substrate and the chemical substance when performing a chemical reaction induced by radicals is a liquid phase method in which the reaction is performed by immersing the organic polymer substrate in a solution of the chemical substance, A gas phase method in which an organic polymer substrate is brought into contact with the vapor of a chemical substance to perform a reaction, and after the organic polymer substrate is immersed in a chemical solution, it is removed from the solution and remains in the organic polymer substrate An impregnation gas phase method in which a reaction is performed in a gas phase using a chemical solution, or a coating method in which a solution containing a chemical substance or a solid containing the chemical substance is applied to the surface of an organic polymer substrate to perform a reaction. Any of these methods can be preferably used.

本発明において、ラジカル発生を行う工程で酸素濃度を制御する方法としては、例えば、有機高分子基材片を酸素透過係数にして10−5mol・cm/m・sec・Pa以下の素材製の容器(以下、照射容器)に入れ、内部ガスを窒素やアルゴン等の不活性ガスと置換する方法や、放射線照射装置の照射室を大気と隔離できる壁によって覆われた構造とし、不活性ガスを照射室内に導入および排気することにより照射室内の空気を不活性ガスに置換する方法、或いは照射容器内を排気して照射容器の内圧を減圧することにより照射容器内の酸素分圧を下げる方法などを採用することができる。なお、酸素濃度を測定する方法としては、例えば、照射容器の内部ガスを置換する際に、不活性ガスを導入したグローブボックス内において置換を行い、酸素濃度測定手段を用いてグローブボックス内の酸素濃度を測定する方法や、照射容器内の圧力を測定して酸素分圧から算定する方法や、照射室内の酸素濃度を、酸素透過係数にして10−5mol・cm/m・sec・Pa以下の素材製のサンプリング配管(ステンレス、テフロン(登録商標)、ナイロンなど)によって接続した酸素濃度測定手段でモニタリングする方法などを採用できる。このモニタリングは、照射の実施中に連続的に測定してもよい。ラジカル発生工程における酸素濃度として、本発明では1〜200ppmが望ましく、1〜100ppmが好適であり、1〜80ppmがより好ましく、更に望ましくは1〜50ppmである。 In the present invention, as a method for controlling the oxygen concentration in the step of generating radicals, for example, an organic polymer base material piece having an oxygen permeability coefficient of 10 −5 mol · cm / m 2 · sec · Pa or less is used. In this method, the inner gas is replaced with an inert gas such as nitrogen or argon, or the irradiation chamber of the radiation irradiation device is covered with a wall that can be isolated from the atmosphere. A method of replacing the air in the irradiation chamber with an inert gas by introducing and exhausting the irradiation chamber, or a method of reducing the oxygen partial pressure in the irradiation chamber by exhausting the irradiation chamber and reducing the internal pressure of the irradiation chamber Etc. can be adopted. In addition, as a method for measuring the oxygen concentration, for example, when replacing the internal gas of the irradiation container, the oxygen gas in the glove box is replaced with oxygen gas in a glove box into which an inert gas is introduced. A method of measuring the concentration, a method of measuring the pressure in the irradiation container and calculating from the oxygen partial pressure, or an oxygen concentration in the irradiation chamber of 10 −5 mol · cm / m 2 · sec · Pa as an oxygen transmission coefficient A method of monitoring with an oxygen concentration measuring means connected by a sampling pipe (stainless steel, Teflon (registered trademark), nylon, etc.) made of the following materials can be employed. This monitoring may be measured continuously during the irradiation. As oxygen concentration in a radical generation | occurrence | production process, 1-200 ppm is desirable in this invention, 1-100 ppm is suitable, 1-80 ppm is more preferable, More desirably, it is 1-50 ppm.

ラジカル発生工程において、上記の酸素濃度を維持するためには、照射の実施中に照射容器内の酸素濃度を上記の酸素濃度測定手段で連続的にモニタリングし、照射容器内の酸素濃度が任意の設定値(所定の濃度範囲の上限値)付近へ近づいた際に、その近づき方に応じて、容器内へ導入する不活性ガス流量を電磁弁の開閉などを用いて増加させることにより、酸素濃度範囲を任意の設定値内に保つことができる。   In the radical generation step, in order to maintain the above oxygen concentration, the oxygen concentration in the irradiation container is continuously monitored by the oxygen concentration measuring means during the irradiation, and the oxygen concentration in the irradiation container is arbitrarily set. When approaching the set value (upper limit value of the predetermined concentration range), the oxygen concentration can be increased by increasing the flow rate of the inert gas introduced into the container by opening and closing the solenoid valve, etc. The range can be kept within any set value.

ラジカルによって誘起される化学反応工程において酸素濃度を制御する方法としては、
ラジカル発生を行う工程と同様の方法を使用することができる。例えば、前述のグローブボックス内において、酸素濃度測定下で、反応容器中に照射済有機高分子基材並びに化学物質の溶液を導入して封緘する方法を使用することができる。化学反応工程における酸素濃度として、1〜100ppmが望ましく、1〜80ppmが好適であり、さらに好ましくは1〜50ppm、そしてさらに好ましくは1〜30ppm、である。
As a method of controlling the oxygen concentration in the chemical reaction process induced by radicals,
A method similar to the step of generating radicals can be used. For example, in the above-mentioned glove box, it is possible to use a method in which an irradiated organic polymer base material and a chemical solution are introduced and sealed in a reaction vessel under an oxygen concentration measurement. As an oxygen concentration in a chemical reaction process, 1-100 ppm is desirable, 1-80 ppm is suitable, More preferably, it is 1-50 ppm, More preferably, it is 1-30 ppm.

化学反応工程において、上記の酸素濃度を維持するためには、例えば、ラジカル発生を行う工程と同様の方法を使用することができる。
工業的に大量生産プロセスを構築する場合には、例えば、本発明者らによる連続搬送式反応プロセス(米国特許6,659,751号)などを用いることができる。米国特許6,659,751号の記載は参照として本明細書に包含される。かかる連続搬送式反応プロセスの構成例を図1に示す。この連続搬送式反応プロセスは、前照射法によるラジカル発生を行い、含浸気相法によりロール状の有機高分子基材と化学物質とを接触させて反応を行うためのものであるが、他の方式にも採用されうる中心要素として4つの工程から構成される。第1にロール状の有機高分子基材を巻き出すことにより、連続的に供給する巻き出し工程、第2に巻き出された有機高分子基材に電離性放射線を照射してラジカルを発生させる電離性放射線照射工程、第3に電離性放射線照射された有機高分子基材と化学物質とを接触させてラジカルに誘起される化学反応を行う化学反応工程、第4に反応した製品を巻き取りロール状に仕上げる巻き取り工程である。なお、図1に示されるように、化学反応工程は、基材に化学物質を含浸させる含浸工程と、ラジカルに誘起される化学反応を進行させる反応工程とに分けることができる。ラジカルを発生するための電離性放射線照射を行う照射工程を行う装置からラジカルに誘起される化学反応を行う反応工程を行う装置に至る経路ならびに装置は、有機高分子基材の搬送経路並びに装置内部の酸素濃度を制御するため、大気から遮断する壁によって覆われた容器状の構造とし、その内部へ不活性ガスを導入・排気して内部ガスの置換を行う。この際、内部ガスの置換効率を上げるために、ファン等の内部循環装置を装置内に取り付けてもよい。内部ガスの置換は連続的に行うことが好ましい。また、上記各工程を行う装置(図1においては、放射線照射装置、含浸装置、反応装置)には、装置内の酸素濃度を測定する酸素濃度計を取り付けて装置内の酸素濃度を連続的にモニタリングし、装置内の酸素濃度が任意の設定値(所定の濃度範囲の上限値)付近へ近づいた際に、その近づき方に応じて、装置内へ導入する不活性ガス流量を電磁弁の開閉などを用いて増加させることにより、酸素濃度範囲を任意の設定値内に保つことができる。
In the chemical reaction step, in order to maintain the above oxygen concentration, for example, a method similar to the step of generating radicals can be used.
In the case of constructing a mass production process industrially, for example, a continuous conveyance reaction process (US Pat. No. 6,659,751) by the present inventors can be used. The description of US Pat. No. 6,659,751 is incorporated herein by reference. A configuration example of such a continuous conveyance type reaction process is shown in FIG. This continuous transport reaction process is for generating radicals by the pre-irradiation method and for reacting by contacting the roll-shaped organic polymer substrate and the chemical substance by the impregnation gas phase method. It consists of four steps as a central element that can also be adopted in the system. First, a roll-shaped organic polymer base material is unwound, and then a continuous unwinding step. Second, the organic polymer base material unwound is irradiated with ionizing radiation to generate radicals. Ionizing radiation irradiation process, third, chemical reaction process in which an organic polymer substrate irradiated with ionizing radiation and a chemical substance are brought into contact with each other to carry out a chemical reaction induced by radicals, and fourth, a product that has reacted. This is a winding process for finishing into a roll. As shown in FIG. 1, the chemical reaction process can be divided into an impregnation process in which a base material is impregnated with a chemical substance and a reaction process in which a chemical reaction induced by radicals proceeds. The route and device from the device for performing the irradiation process for performing ionizing radiation irradiation for generating radicals to the device for performing the reaction process for performing a chemical reaction induced by radicals include the transport route for the organic polymer substrate and the inside of the device. In order to control the oxygen concentration, a container-like structure covered with a wall that is shielded from the atmosphere is used, and an inert gas is introduced into the interior and exhausted to replace the internal gas. At this time, an internal circulation device such as a fan may be installed in the apparatus in order to increase the internal gas replacement efficiency. The replacement of the internal gas is preferably performed continuously. In addition, an oxygen concentration meter that measures the oxygen concentration in the apparatus is attached to the apparatus that performs the above steps (in FIG. 1, a radiation irradiation apparatus, an impregnation apparatus, and a reaction apparatus), and the oxygen concentration in the apparatus is continuously adjusted. When the oxygen concentration in the device approaches the set value (upper limit value of the predetermined concentration range), the flow rate of the inert gas introduced into the device is switched according to the approach. Etc., the oxygen concentration range can be kept within an arbitrary set value.

装置に関して、各工程を行う装置間の接続部は、大気から遮断する壁によって覆われた構造としてもよく、接続部分にシール構造等を設けることにより、各工程を行う装置をそれぞれ別々の気密状態として、不活性ガスの使用量を減少させると共に、各工程における所定の酸素濃度を維持する効果を期待することもできる。シール構造に関するより具体的な例示には、発明者らによる先行特許例として、特願2004−203507号がある。特願2004−203507号の記載は参照として本明細書に包含される。本発明における装置内部の酸素濃度測定方法としては、照射室と同様に、酸素透過係数にして10−5mol・cm/m・sec・Pa以下の素材製のサンプリング配管(ステンレス、テフロン(登録商標)、ナイロンなど)を用いて接続した酸素濃度測定手段でモニタリングする方法を採用できる。また酸素濃度の測定は該照射工程と同様に、連続的にモニタリングしてもよい。 Regarding the device, the connection between the devices that perform each step may be covered with a wall that shields from the atmosphere, and by providing a sealing structure or the like at the connection portion, the device that performs each step is in a separate airtight state. As well as reducing the amount of inert gas used, the effect of maintaining a predetermined oxygen concentration in each step can also be expected. Japanese Patent Application No. 2004-203507 is a more specific example of the seal structure as a prior patent example by the inventors. The description of Japanese Patent Application No. 2004-203507 is incorporated herein by reference. As a method for measuring the oxygen concentration inside the apparatus according to the present invention, as in the irradiation chamber, a sampling pipe made of a material having an oxygen transmission coefficient of 10 −5 mol · cm / m 2 · sec · Pa or less (stainless steel, Teflon (registered) Trademark), nylon, etc.) can be used for monitoring with an oxygen concentration measuring means connected. The measurement of the oxygen concentration may be continuously monitored as in the irradiation step.

本発明は、上述の本発明の方法を実施して化学修飾された有機高分子材料を製造するための装置にも関する。
すなわち、本発明の他の態様は、有機高分子材料からなる基材に化学修飾が施された膜状有機高分子材料を製造する装置であって、
基材を外部環境から隔離しかつ酸素濃度を外部より低く保持することが可能な第1の容器内に配置されている、有機高分子材料からなる基材にラジカルを発生させる電離性放射線照射部;
基材を外部環境から隔離しかつ酸素濃度を外部より低く保持することが可能な第2の容器内に配置されている、前記ラジカルに誘起される反応によって化学修飾させる化学修飾部;
基材を外部環境から隔離しかつ酸素濃度を外部より低く保持することが可能な第3の容器内に配置されている、前記電離性放射線照射部が配置された容器と前記化学修飾部が配置された容器とを接続し且つ前記基材が移動可能な接続部;とを有し、
前記電離性放射線照射部が配置されている第1の容器、前記化学修飾部が配置されている第2の容器、及び前記接続部が配置されている第3の容器のいずれかの内部に、容器内に不活性気体を供給する1つ以上の不活性気体供給口と、容器の内部気体を排気する1つ以上の排気口とを備え、前記電離性放射線照射部が配置されている第1の容器の内部気体の酸素濃度を1ppm以上200ppm以下に保持し、及び/又は、前記化学修飾部が配置されている第2の容器の内部気体の酸素濃度を0.1ppm以上100ppm以下に保持する機能を有することを特徴とする有機高分子材料の化学修飾装置。
The present invention also relates to an apparatus for producing a chemically modified organic polymer material by performing the above-described method of the present invention.
That is, another aspect of the present invention is an apparatus for producing a film-like organic polymer material obtained by chemically modifying a base material made of an organic polymer material,
An ionizing radiation irradiating unit for generating radicals in a base material made of an organic polymer material, which is disposed in a first container capable of isolating the base material from the external environment and maintaining an oxygen concentration lower than the outside. ;
A chemical modification portion that is chemically modified by a reaction induced by the radical, disposed in a second container that can isolate the substrate from the external environment and keep the oxygen concentration lower than the outside;
A container in which the ionizing radiation irradiation unit is disposed and a chemical modification unit are disposed in a third container that can isolate the substrate from the external environment and keep the oxygen concentration lower than the outside. A connecting portion for connecting the container to which the base material is moved and the base material is movable;
In any one of the first container in which the ionizing radiation irradiation unit is disposed, the second container in which the chemical modification unit is disposed, and the third container in which the connection unit is disposed, 1st or more inert gas supply port which supplies an inert gas in a container, One or more exhaust port which exhausts the internal gas of a container, The 1st which the said ionizing radiation irradiation part is arrange | positioned The oxygen concentration of the internal gas of the container is maintained at 1 ppm or more and 200 ppm or less, and / or the oxygen concentration of the internal gas of the second container in which the chemical modification unit is disposed is maintained at 0.1 ppm or more and 100 ppm or less. An organic polymer material chemical modification device characterized by having a function.

化学修飾部を含浸部と反応部とに分けて、それぞれを別々の容器内に配置して、両者を接続部で接続することもできる。この場合、含浸部が配置された容器と反応部が配置された容器の両方が、内部気体の酸素濃度を1ppm以上100ppm以下に保持する機構を有する。   It is also possible to divide the chemical modification part into an impregnation part and a reaction part, arrange them in separate containers, and connect them with a connection part. In this case, both the container in which the impregnation part is arranged and the container in which the reaction part is arranged have a mechanism for maintaining the oxygen concentration of the internal gas at 1 ppm or more and 100 ppm or less.

また、電離性放射線照射部、化学修飾部、搬送部を一つの容器内に配置することもできる。すなわち、本発明の他の態様は、有機高分子材料からなる基材に化学修飾が施された膜状有機高分子材料を製造する装置であって、基材を外部環境から隔離しかつ酸素濃度を外部より低く保持することが可能な容器と;該容器内に配置されている、有機高分子材料からなる基材にラジカルを発生させる電離性放射線照射部と;該容器内に配置されている、前記基材に前記ラジカルに誘起される反応によって化学修飾させる化学修飾部と;該容器内に配置されている、前記基材を前記電離性放射線照射部から前記化学修飾部へ搬送する搬送部と;を有し、前記容器の内部に不活性気体を供給する不活性気体供給口及び前記容器の内部気体を排気する排気口とを備え、前記容器の内部気体の酸素濃度を0.1ppm以上100ppm以下に保持する機構を有することを特徴とする有機高分子材料の化学修飾装置にも関する。   Moreover, an ionizing radiation irradiation part, a chemical modification part, and a conveyance part can also be arrange | positioned in one container. That is, another aspect of the present invention is an apparatus for producing a film-like organic polymer material obtained by chemically modifying a substrate made of an organic polymer material, isolating the substrate from the external environment and oxygen concentration A container capable of holding the substrate lower than the outside; an ionizing radiation irradiating unit disposed in the container for generating radicals on a substrate made of an organic polymer material; disposed in the container A chemical modification unit that chemically modifies the base material by a reaction induced by the radical; a transport unit that is disposed in the container and transports the base material from the ionizing radiation irradiation unit to the chemical modification unit And an inert gas supply port for supplying an inert gas to the inside of the container and an exhaust port for exhausting the internal gas of the container, and the oxygen concentration of the internal gas of the container is 0.1 ppm or more Hold at 100 ppm or less The present invention also relates to an apparatus for chemically modifying an organic polymer material characterized by having a mechanism.

上記の装置において、容器の内部気体の酸素濃度を所定範囲未満に保持する機構としては、例えば、それぞれの容器に、内部気体の酸素濃度を連続的にモニターする酸素濃度計を取り付けて容器内の酸素濃度を連続的にモニタリングし、容器内の酸素濃度が任意の設定値(所定の濃度範囲の上限値)付近へ近づいた際に、その近づき方に応じて、容器内へ導入する不活性ガス流量を電磁弁の開閉などを用いて増加させるという機構を採用することができる。   In the above apparatus, as a mechanism for maintaining the oxygen concentration of the internal gas of the container below a predetermined range, for example, an oxygen concentration meter that continuously monitors the oxygen concentration of the internal gas is attached to each container. Inert gas to be introduced into the container according to the approach of oxygen concentration continuously monitored, when the oxygen concentration in the container approaches the set value (upper limit value of the predetermined concentration range) It is possible to employ a mechanism that increases the flow rate by opening and closing the electromagnetic valve.

上記の有機高分子材料の化学修飾装置においては、前記電離放射線照射部及び/又は前記化学修飾部の内部気体の酸素濃度を連続的にモニターする酸素濃度計を備え、該酸素濃度が所定濃度範囲から逸脱した際に警報を発する機能をさらに具備することができる。更には、該装置は、前記電離放射線照射部及び/又は前記化学修飾部の内部気体の酸素濃度を連続的にモニターする酸素濃度計を備え、該酸素濃度が所定濃度範囲から逸脱した際に電離性放射線照射の停止及び/又は化学修飾反応の停止機能をさらに有することができる。更に、該装置は、前記電離放射線照射部及び前記化学修飾部の内部気体の酸素濃度をモニターする酸素濃度計を備え、化学修飾装置の運転を開始する際に前記電離放射線照射部及び前記化学修飾部の内部気体の酸素濃度がそれぞれ所定濃度範囲にあるときに始動可能とする制御機能をさらに有することができる。   The organic polymer material chemical modification apparatus includes an oxygen concentration meter that continuously monitors the oxygen concentration of the internal gas of the ionizing radiation irradiation unit and / or the chemical modification unit, and the oxygen concentration is within a predetermined concentration range. It is possible to further provide a function of issuing an alarm when deviating from. Further, the apparatus includes an oxygen concentration meter that continuously monitors the oxygen concentration of the internal gas of the ionizing radiation irradiation unit and / or the chemical modification unit, and is ionized when the oxygen concentration deviates from a predetermined concentration range. It may further have a function of stopping the actinic radiation and / or stopping the chemical modification reaction. Furthermore, the apparatus includes an oxygen concentration meter that monitors the oxygen concentration of the internal gas of the ionizing radiation irradiation unit and the chemical modification unit, and the ionizing radiation irradiation unit and the chemical modification when the operation of the chemical modification device is started. It is possible to further have a control function that can be started when the oxygen concentration of the internal gas of each part is in a predetermined concentration range.

本発明は、上述の装置を運転するためのプログラムにも関する。即ち、本発明の他の態様は、上記の有機高分子材料の化学修飾装置のコンピュータ読み取り可能な運転プログラムであって、前記電離放射線照射部、前記化学修飾部及び接続部の各内部気体を酸素濃度が所定濃度範囲の不活性気体で置換させることにより該各内部気体の酸素濃度を所定濃度範囲以下とし、基材供給部から搬入された基材を電離放射線照射部に移動させて照射源と照射時間の調整により所定量の電離性放射線を照射させ、基材にラジカルを発生させ、ラジカルが発生した基材を化学修飾部に移動させラジカルによって誘起される化学修飾に必要な化学種を含む所定の反応液と接触させ所定の反応温度及び時間によって化学修飾を行い、化学修飾された製造物を製造し、化学修飾された製造物を製造物搬送部によって搬出する、各工程を実行するためのコンピュータ読み取り可能な装置運転プログラムに関する。上記プログラムにおいては、更に、酸素濃度が所定濃度範囲から逸脱した際に警報を発する工程を実行するためのプログラムを組み込むことができる。更に、酸素濃度が所定濃度範囲から逸脱した際に電離性放射線の停止及び/又は化学修飾装置の停止を行う工程を実行するためのプログラムを組み込むこともできる。更には、化学修飾装置の運転を開始する際に前記電離放射線照射部及び前記化学修飾部の内部気体の酸素濃度がそれぞれ所定濃度範囲にあるときに始動可能とするためのプログラムを組み込むこともできる。   The invention also relates to a program for operating the device described above. That is, another aspect of the present invention is a computer-readable operation program of the above-described organic polymer material chemical modification device, wherein the internal gas in the ionizing radiation irradiation unit, the chemical modification unit, and the connection unit is oxygenated. By substituting with an inert gas whose concentration is within a predetermined concentration range, the oxygen concentration of each internal gas is set to a predetermined concentration range or less, and the substrate carried from the substrate supply unit is moved to the ionizing radiation irradiation unit to It contains chemical species necessary for chemical modification induced by radicals by irradiating a predetermined amount of ionizing radiation by adjusting the irradiation time, generating radicals on the base material, moving the base material where the radicals were generated to the chemical modification part Contact with a predetermined reaction solution, perform chemical modification according to a predetermined reaction temperature and time, manufacture a chemically modified product, and carry out the chemically modified product by a product transport unit. A computer-readable device operation program for executing the process. In the above program, a program for executing a step of issuing an alarm when the oxygen concentration deviates from the predetermined concentration range can be incorporated. Furthermore, a program for executing a process of stopping ionizing radiation and / or stopping the chemical modification device when the oxygen concentration deviates from a predetermined concentration range may be incorporated. Furthermore, when starting the operation of the chemical modification device, a program for enabling start-up when the oxygen concentration of the internal gas of the ionizing radiation irradiation unit and the chemical modification unit is within a predetermined concentration range can be incorporated. .

ラジカルに誘起される化学反応工程で利用される反応時間としては、有機高分子基材と化学物質との組み合わせ方によって異なるが、5分から24時間がよく、望ましくは10分から6時間であり、さらに望ましくは15分から2時間である。また当該工程で利用される反応温度としては、−20℃から該化学物質の分解温度まで利用できるが、20℃から120℃がよく、望ましくは30℃から80℃であり、さらに望ましくは40℃から70℃である。   The reaction time used in the radical-induced chemical reaction step varies depending on the combination of the organic polymer substrate and the chemical substance, but is preferably 5 minutes to 24 hours, preferably 10 minutes to 6 hours, Desirably 15 minutes to 2 hours. The reaction temperature used in this step can be from -20 ° C to the decomposition temperature of the chemical substance, but it is preferably 20 ° C to 120 ° C, preferably 30 ° C to 80 ° C, more preferably 40 ° C. To 70 ° C.

本発明において使用する酸素濃度測定手段としては、市販のいずれの酸素濃度計でもよいが、100ppm以下の酸素濃度範囲を測定できる必要がある。形式としては磁気式(ジャパン・エア・ガシズPOM6E、富士電気インスツルメンツZKGなど)、ジルコニア式(東レエンジニアリングLC−750、飯島電子工業IS−700など)、ガルバニ式(飯島電子工業MC−7G、ジャパン・エア・ガシズMKI−50など)などがある。しかしながら、本発明において必要な酸素濃度測定範囲からすると磁気式では感度が不足している。また、化学反応工程からのサンプルガス内には可燃性ガスが混入することがあり、その場合にはジルコニア式では正確に酸素濃度を測定することができない。したがって、本発明においては、酸素濃度測定範囲が充分であり、かつサンプルガス内に可燃性ガスが混入することがあっても測定に支障を来すことのないガルバニ式が好適である。さらに、化学反応装置の監視を行う場合には、化学物質の蒸発や飛散による汚染を防ぐため、ガスサンプリング配管の途中に、コールドトラップやミストセパレータなどを設置すると、酸素濃度計の寿命を延長することができる。   The oxygen concentration measuring means used in the present invention may be any commercially available oxygen concentration meter, but it must be able to measure an oxygen concentration range of 100 ppm or less. Formats include magnetic (Japan Air Gases POM6E, Fuji Electric Instruments ZKG, etc.), zirconia (Toray Engineering LC-750, Iijima Electronics IS-700, etc.), galvanic (Iijima Electronics MC-7G, Japan Air Gases MKI-50 etc.). However, from the oxygen concentration measurement range required in the present invention, the magnetic type has insufficient sensitivity. In addition, a flammable gas may be mixed in the sample gas from the chemical reaction step, and in this case, the oxygen concentration cannot be accurately measured by the zirconia method. Therefore, in the present invention, a galvanic system that has a sufficient oxygen concentration measurement range and that does not hinder measurement even when a flammable gas is mixed in the sample gas is preferable. In addition, when monitoring chemical reactors, installing a cold trap or mist separator in the middle of the gas sampling pipe extends the life of the oximeter to prevent contamination due to evaporation and scattering of chemical substances. be able to.

本発明に使用する反応溶液は、使用前に溶媒の不活性ガスによる曝気を実施して溶媒中の溶存酸素濃度を低くすることが必要であり、酸素濃度測定手段で溶存酸素濃度の測定を行うことが望ましい。本発明において用いられる反応溶媒の溶存酸素は、濃度として0.1〜8ppmが望ましく、0.1〜4ppmが好適であり、さらに望ましくは0.1〜1ppmである。また、反応溶液を保管して大気から遮断する機能を持つ容器から反応を行う装置内へ反応溶液を移送する際の配管内から装置内への酸素混入を防ぐため、当該配管内に不活性ガス曝気済の反応溶液を送り込むことによって配管内に滞留するガスを追い出し、配管内から装置内への酸素の混入を防ぐことができる。さらに望ましくは、当該配管内を不活性ガスによってガス置換し、しかる後に反応溶液を送液する方法を採用することもできる。   The reaction solution used in the present invention needs to be aerated with an inert gas of the solvent before use to reduce the dissolved oxygen concentration in the solvent, and the dissolved oxygen concentration is measured by the oxygen concentration measuring means. It is desirable. The concentration of dissolved oxygen in the reaction solvent used in the present invention is preferably 0.1 to 8 ppm, preferably 0.1 to 4 ppm, and more preferably 0.1 to 1 ppm. In addition, in order to prevent oxygen from being mixed into the apparatus from inside the pipe when transferring the reaction solution from the container having the function of storing the reaction solution and blocking from the atmosphere to the apparatus performing the reaction, an inert gas is put in the pipe. By sending the aerated reaction solution, the gas staying in the pipe is driven out, and oxygen can be prevented from being mixed into the apparatus from the pipe. More preferably, it is possible to employ a method in which the inside of the pipe is replaced with an inert gas and then the reaction solution is fed.

本発明に使用することのできる有機高分子基材としては、ラジカルを発生することができるいかなる有機高分子材料を使用することもできるが、例えば、形状を加工しやすく、一般に多く流通されているポリオレフィン系樹脂、ハロゲン化ポリオレフィン系樹脂などが好適であり、汎用プラスチックであるポリエチレン、ポリプロピレンやエンジニアリングプラスチックであるフッ素系樹脂(三井・デュポンフロロケミカル製テフロン(登録商標)、ダイキン製ネオフロンシリーズなど)が用いやすい。また、ポリビニルアルコール樹脂(日本合成化学製ボブロンなど)、ポリビニルアルコール−エチレン共重合体樹脂(クラレ製エバール等など)、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ナイロン系樹脂なども同様に用いることができる。形状としては、粒状、棒状、織布・不織布状、フィルム・シート状、繊維・ヤーン状、中空糸状、ストロー状、発泡体状などいかなる形状のものも用いることができるが、前述の連続搬送式プロセスを採用する場合には、ロール状にできる形状が最適である。   As the organic polymer base material that can be used in the present invention, any organic polymer material capable of generating radicals can be used. For example, it is easy to process the shape and is generally widely distributed. Polyolefin resins, halogenated polyolefin resins, etc. are suitable. General-purpose plastics such as polyethylene, polypropylene and engineering plastics such as fluororesins (Teflon (registered trademark) made by Mitsui / DuPont Fluorochemical, Daikin neoflon series, etc.) Is easy to use. Also, polyvinyl alcohol resins (Nippon Synthetic Chemical's Boblon, etc.), polyvinyl alcohol-ethylene copolymer resins (Kuraray's Eval, etc.), polyvinyl chloride resins, polyester resins, nylon resins, etc. may be used in the same manner. it can. The shape can be any shape such as granular, rod-like, woven / non-woven, film / sheet, fiber / yarn, hollow fiber, straw, foam, etc. When the process is adopted, a shape that can be formed into a roll is optimal.

本発明において使用される、ラジカルに誘起される有機高分子基材との化学反応を行うことのできる化学物質としては、例えば、炭素−炭素二重結合を有する任意の重合性単量体を用いることができる。例えば、イオン交換基や親水基などの機能性原子団を有する重合性単量体である、(メタ)アクリル酸、スチレンスルホン酸ナトリウム、ビニルスルホン酸ナトリウム、ビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロリド、ジエチルアミノエチルメタクリレート、アクリルアミド、ヒドロキシエチルメタクリレート、N−ビニルアセトアミド、N−ビニルピロリドンなどを挙げることができる。これらの化学物質を用いた場合には化学反応工程のみで目的物質を有機高分子基材に導入することができる。また、それ自体は目的の機能性原子団を有しないが、後工程を追加することにより目的物質へ変換させることのできる前駆体としての原子団を有する重合性単量体を用いて、本発明に係るラジカルに誘起される化学反応を行い、次に所定の薬剤を作用させることによって、目的物質を有する製品を形成することができる。この方法を用いることのできる重合性単量体としては、例えば、メタクリル酸グリシジル、スチレン、クロロメチルスチレン、酢酸ビニルなどを挙げることができる。例えば、ラジカルに誘起される化学反応によってメタクリル酸グリシジルを有機高分子基材に重合体側鎖として導入した後、例えば、ジメチルアミンやイミノジエタノールを反応させることによって、弱塩基性のアミノ基を重合体側鎖上に有する製品を形成することができる。同様にスチレンを有機高分子基材に重合体側鎖として導入した後、クロロ硫酸溶液等でスルホン化反応をすることによってカチオン交換基を導入することができる。さらにクロロメチルスチレンを有機高分子基材に重合体側鎖として導入した後、トリメチルアミン等で4級化することによってアニオン交換基を導入させることができる。また、ラジカルに誘起される化学反応を行った後にイミノジ酢酸などのキレート化剤を作用させるとイミノジ酢酸基などのキレート基を導入することができる。また前記重合性単量体を重合して得られる高分子を溶液状もしくは固体状態で有機高分子基材に塗布法によって接触させ、同時照射法でラジカルを発生することにより基材の表面に化学物質もしくは目的物質を導入することもできる。   As the chemical substance that can perform a chemical reaction with the radical-induced organic polymer substrate used in the present invention, for example, any polymerizable monomer having a carbon-carbon double bond is used. be able to. For example, (meth) acrylic acid, sodium styrenesulfonate, sodium vinylsulfonate, vinylbenzyltrimethylammonium chloride, diethylaminoethyl methacrylate, which is a polymerizable monomer having a functional atomic group such as an ion exchange group or a hydrophilic group, Examples include acrylamide, hydroxyethyl methacrylate, N-vinylacetamide, and N-vinylpyrrolidone. When these chemical substances are used, the target substance can be introduced into the organic polymer substrate only by the chemical reaction step. In addition, the present invention uses a polymerizable monomer having an atomic group as a precursor that does not itself have a target functional atomic group but can be converted into a target substance by adding a post-process. A product having the target substance can be formed by performing a chemical reaction induced by the radical and then causing a predetermined drug to act. Examples of the polymerizable monomer that can be used in this method include glycidyl methacrylate, styrene, chloromethylstyrene, and vinyl acetate. For example, after introducing glycidyl methacrylate as a polymer side chain into an organic polymer substrate by a radical-induced chemical reaction, for example, by reacting with dimethylamine or iminodiethanol, a weakly basic amino group is introduced on the polymer side. The product you have on the chain can be formed. Similarly, after introducing styrene as a polymer side chain into an organic polymer base material, a cation exchange group can be introduced by sulfonation with a chlorosulfuric acid solution or the like. Furthermore, after introducing chloromethylstyrene into the organic polymer base material as a polymer side chain, an anion exchange group can be introduced by quaternization with trimethylamine or the like. Further, when a chelating agent such as iminodiacetic acid is allowed to act after a radical-induced chemical reaction, a chelating group such as an iminodiacetic acid group can be introduced. In addition, the polymer obtained by polymerizing the polymerizable monomer is brought into contact with the organic polymer base material in a solution or solid state by a coating method, and radicals are generated by the simultaneous irradiation method to generate chemicals on the surface of the base material. Substances or target substances can also be introduced.

本発明に係る方法を連続搬送式反応プロセスに適用するための酸素濃度測定値を用いた運転制御の方法としては、例えば、フローチャートとして図2に、適用例として概念図を図3に示す方法を挙げることができる。図2および図3に示す例は、維持したい酸素濃度範囲の任意の限界値を設定値として酸素濃度計本体に入力し、酸素濃度が当該設定値以上を示したときに信号を出力させ、放射線照射装置および反応装置の制御盤で信号を受け取り、警報を発報したり、あるいは装置の運転を停止するというものである。また、本方法においては、酸素濃度計からは酸素濃度の実測値だけを制御盤に送り、制御盤内へ予め入力された任意の設定値と比較して、設定値を越えた際に警報を発報あるいは運転停止を行うという手法を採用してもよく、いずれの形式も選択できる。運転停止する際には、照射を停止し、放射線照射が停止したことを確認してから、反応装置の運転を停止した方がよい。これは、電離性放射線の過剰照射による有機高分子基材の変形又は切断を防ぐためである。さらに、酸素濃度が任意の設定値を下回るときに限って装置の運転開始ができるように設定すると、操作ミスを防止することができる。また、酸素濃度実測値を用いて、装置内の酸素濃度を一定に保持する事もできる。酸素濃度範囲が任意の設定値付近へ近づいた際に、その近づき方に応じて、各々の装置内へ導入する不活性ガス流量を電磁弁の開閉などを用いて予め設定した流量へ変化させることにより、酸素濃度範囲を任意の設定値内に保つことができる。   As a method of operation control using measured oxygen concentration values for applying the method according to the present invention to a continuous transport reaction process, for example, the method shown in FIG. 2 as a flowchart and the conceptual diagram as an application example in FIG. Can be mentioned. In the example shown in FIG. 2 and FIG. 3, an arbitrary limit value of the oxygen concentration range to be maintained is input to the oximeter main body as a set value, and a signal is output when the oxygen concentration exceeds the set value. The control panel of the irradiation device and the reaction device receives signals and issues an alarm or stops the operation of the device. In this method, only the actual measured value of oxygen concentration is sent from the oximeter to the control panel, and compared with an arbitrary set value input in advance into the control panel, an alarm is issued when the set value is exceeded. A method of issuing a notification or stopping the operation may be adopted, and any format can be selected. When stopping the operation, it is better to stop the operation of the reaction apparatus after stopping the irradiation and confirming that the radiation irradiation has stopped. This is to prevent deformation or cutting of the organic polymer substrate due to excessive irradiation with ionizing radiation. Furthermore, if it is set so that the operation of the apparatus can be started only when the oxygen concentration falls below an arbitrary set value, an operation error can be prevented. Further, the oxygen concentration in the apparatus can be kept constant by using the actually measured oxygen concentration value. When the oxygen concentration range approaches the vicinity of an arbitrary set value, the flow rate of the inert gas introduced into each device is changed to a preset flow rate using an electromagnetic valve, etc., depending on the approach. Thus, the oxygen concentration range can be kept within an arbitrary set value.

本発明の方法によって得ることができる化学修飾が施された有機高分子材料は以下の態様を含む。
1.有機高分子材料からなる基材に化学修飾が施された有機高分子材料であって、基材の表面層においてX線光電子分光法(XPS)による前記化学修飾に基づく応答が検出されることを特徴とする有機高分子材料。
2.基材の表面層の深さ方向で1nm以上100nm以下の領域が化学修飾されていることを特徴とする、前記1に記載の有機高分子材料。
3.前記基材は、ポリオレフィン及び/又はハロゲン化ポリオレフィンを含むものであることを特徴とする前記1又は2に記載の有機高分子材料。
4.前記有機高分子材料は、有機高分子材料からなる膜状基材に化学修飾が施された膜状の有機高分子材料であることを特徴とする前記1〜3のいずれかに記載の有機高分子材料。
5.有機高分子材料からなる膜状基材に化学修飾が施された膜状の有機高分子材料であって、基材の表面層の深さ方向で膜厚の0.02%以上0.5%以下の領域が化学修飾されていることを特徴とする、前記4に記載の有機高分子材料。
6.前記表面層は、両表面の層であることを特徴とする前記4又は5に記載の有機高分子材料。
7.前記膜状基材は、ポリオレフィン及び/又はハロゲン化ポリオレフィンを含むものであることを特徴とする前記4〜6のいずれかに記載の有機高分子材料。
8.繊維又は繊維の集合体状の有機高分子材料からなる基材に化学修飾が施された繊維又は繊維の集合体の有機高分子材料であって、基材の表面層においてX線光電子分光法(XPS)による前記化学修飾に基づく応答が検出されることを特徴とする有機高分子材料。
9.繊維基材表面層の深さ方向で1nm以上100nm以下の領域が化学修飾されていることを特徴とする前記8に記載の有機高分子材料。
10.繊維又は繊維の集合体状の有機高分子材料からなる基材に化学修飾が施された繊維又は繊維の集合体の有機高分子材料であって、繊維基材表面層の深さ方向で繊維径の0.02%以上0.5%以下が化学修飾されていることを特徴とする、前記8又は9に記載の有機高分子材料。
11.前記基材が、ポリオレフィン及び/又はハロゲン化ポリオレフィンを含むことを特徴とする前記8〜10のいずれかに記載の有機高分子材料。
12.前記化学修飾が施された有機高分子材料において、該化学修飾がラジカルによって誘起される化学反応を含むものであることを特徴とする前記1〜11のいずれかに記載の有機高分子材料。
13.前記ラジカルを発生させる手段が、電離性放射線の照射であることを特徴とする前記12に記載の有機高分子材料。
14.前記ラジカルによって誘起される化学反応が、グラフト重合であることを特徴とする前記12又は13に記載の有機高分子材料。
15.グラフト重合によって基材に導入されたグラフト側鎖に化学修飾が施されていることを特徴とする前記14に記載の有機高分子材料。
16.前記化学修飾が施された有機高分子材料において、該化学修飾がイオン交換基の導入を含むことを特徴とする、前記1〜15のいずれかに記載の有機高分子材料。
17.前記化学修飾が施された有機高分子材料において、該化学修飾が配位子の導入を含むことを特徴とする、前記1〜15のいずれかに記載の有機高分子材料。
18.有機高分子材料からなる基材にイオン交換基が導入されている前記1〜16のいずれかに記載の有機高分子材料からなる電解質膜であって、前記イオン交換基がラジカルによって誘起される化学反応を含む反応により導入されている、前記電解質膜。
19.有機高分子材料からなる基材にイオン交換基が導入されている電解質膜であって、基材の表面層において、X線光電子分光法(XPS)による前記イオン交換基導入に基づく応答が検出されることを特徴とする電解質膜。
20.基材の表面層の深さ方向で1nm以上10nm以下の領域にイオン交換基が導入されていることを特徴とする前記19に記載の電解質膜。
21.有機高分子材料からなる基材にイオン交換基が導入されている電解質膜であって、基材の表面層の深さ方向で膜厚の0.003%以上0.05%以下の領域にイオン交換基が導入されていることを特徴とする前記19又は20に記載の電解質膜。
22.前記表面層は、両表面の層であることを特徴とする前記19〜21のいずれかに記載の電解質膜。
23.前記有機高分子からなる基材は、ポリオレフィン及び/又はハロゲン化ポリオレフィンを含むものであることを特徴とする前記19〜22のいずれかに記載の電解質膜。
24.有機高分子材料からなる基材にイオン交換基が導入されている前記1〜16のいずれかに記載の有機高分子材料からなる2次電池用セパレータであって、前記イオン交換基がラジカルによって誘起される化学反応を含む反応により導入されている、前記2次電池用セパレータ。
25.有機高分子材料からなる基材にイオン交換基が導入されている2次電池用セパレータであって、基材の表面層において、X線光電子分光法(XPS)による前記イオン交換基導入に基づく応答が検出されることを特徴とする2次電池用セパレータ。
26.基材の表面層の深さ方向で1nm以上50nm以下の領域においてイオン交換基が導入されていることを特徴とする前記25に記載の2次電池用セパレータ。
27.基材の表面層の深さ方向で膜厚の0.003%以上0.25%以下の領域にイオン交換基が導入されていることを特徴とする前記25に記載の2次電池用セパレータ。
28.前記表面層は、両表面の層であることを特徴とする前記25〜27のいずれかに記載の2次電池用セパレータ。
29.前記基材は、ポリオレフィン及び/又はハロゲン化ポリオレフィンを含むものであることを特徴とする前記25〜28のいずれかに記載の2次電池用セパレータ。
The organic polymer material subjected to chemical modification that can be obtained by the method of the present invention includes the following embodiments.
1. It is an organic polymer material obtained by chemically modifying a base material made of an organic polymer material, and a response based on the chemical modification by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) is detected in a surface layer of the base material. A characteristic organic polymer material.
2. 2. The organic polymer material as described in 1 above, wherein a region of 1 nm to 100 nm is chemically modified in the depth direction of the surface layer of the substrate.
3. 3. The organic polymer material as described in 1 or 2 above, wherein the substrate contains polyolefin and / or halogenated polyolefin.
4). 4. The organic polymer material according to any one of 1 to 3, wherein the organic polymer material is a film-shaped organic polymer material obtained by chemically modifying a film-shaped substrate made of an organic polymer material. Molecular material.
5. A film-like organic polymer material obtained by chemically modifying a film-like substrate made of an organic polymer material, and having a thickness of 0.02% to 0.5% in the depth direction of the surface layer of the substrate 5. The organic polymer material as described in 4 above, wherein the following region is chemically modified.
6). 6. The organic polymer material as described in 4 or 5 above, wherein the surface layer is a layer on both surfaces.
7). 7. The organic polymer material as described in any one of 4 to 6 above, wherein the film-like substrate contains polyolefin and / or halogenated polyolefin.
8). An organic polymer material of a fiber or an aggregate of fibers obtained by chemically modifying a substrate made of an organic polymer material in the form of a fiber or an aggregate of fibers, wherein X-ray photoelectron spectroscopy ( An organic polymer material, wherein a response based on the chemical modification by XPS is detected.
9. 9. The organic polymer material as described in 8 above, wherein a region of 1 nm to 100 nm is chemically modified in the depth direction of the fiber substrate surface layer.
10. A fiber or fiber aggregate organic polymer material obtained by chemically modifying a substrate made of an organic polymer material in the form of fibers or fibers, and the fiber diameter in the depth direction of the fiber substrate surface layer The organic polymer material as described in 8 or 9 above, wherein 0.02% to 0.5% is chemically modified.
11. 11. The organic polymer material as described in any one of 8 to 10 above, wherein the substrate contains a polyolefin and / or a halogenated polyolefin.
12 12. The organic polymer material according to any one of 1 to 11, wherein the organic polymer material subjected to the chemical modification includes a chemical reaction induced by radicals.
13. 13. The organic polymer material as described in 12 above, wherein the means for generating radicals is irradiation with ionizing radiation.
14 14. The organic polymer material as described in 12 or 13 above, wherein the chemical reaction induced by the radical is graft polymerization.
15. 15. The organic polymer material as described in 14 above, wherein the graft side chain introduced into the substrate by graft polymerization is chemically modified.
16. 16. The organic polymer material according to any one of 1 to 15 above, wherein the chemical modification includes introduction of an ion exchange group in the chemically modified organic polymer material.
17. 16. The organic polymer material according to any one of 1 to 15 above, wherein in the organic polymer material subjected to the chemical modification, the chemical modification includes introduction of a ligand.
18. 17. The electrolyte membrane comprising the organic polymer material according to any one of 1 to 16, wherein an ion exchange group is introduced into a base material comprising an organic polymer material, wherein the ion exchange group is induced by radicals. The electrolyte membrane introduced by a reaction including a reaction.
19. An electrolyte membrane in which an ion exchange group is introduced into a base material made of an organic polymer material, and a response based on the introduction of the ion exchange group by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) is detected in the surface layer of the base material An electrolyte membrane characterized by that.
20. 20. The electrolyte membrane as described in 19 above, wherein an ion exchange group is introduced in a region of 1 nm to 10 nm in the depth direction of the surface layer of the substrate.
21. An electrolyte membrane in which an ion exchange group is introduced into a base material made of an organic polymer material, and ions are present in a region of 0.003% to 0.05% of the film thickness in the depth direction of the surface layer of the base material. 21. The electrolyte membrane as described in 19 or 20 above, wherein an exchange group is introduced.
22. The electrolyte membrane according to any one of 19 to 21, wherein the surface layer is a layer on both surfaces.
23. 23. The electrolyte membrane according to any one of 19 to 22, wherein the base material made of the organic polymer contains polyolefin and / or halogenated polyolefin.
24. 17. A secondary battery separator comprising the organic polymer material according to any one of 1 to 16, wherein an ion exchange group is introduced into a base material comprising an organic polymer material, wherein the ion exchange group is induced by a radical. The separator for a secondary battery introduced by a reaction including a chemical reaction to be performed.
25. A separator for a secondary battery in which an ion exchange group is introduced into a base material made of an organic polymer material, and a response based on the introduction of the ion exchange group by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) in the surface layer of the base material Is detected, a separator for a secondary battery.
26. 26. The separator for a secondary battery as described in 25 above, wherein an ion exchange group is introduced in a region of 1 nm to 50 nm in the depth direction of the surface layer of the substrate.
27. 26. The secondary battery separator as described in 25 above, wherein an ion exchange group is introduced in a region of 0.003% to 0.25% of the film thickness in the depth direction of the surface layer of the substrate.
28. The secondary battery separator according to any one of 25 to 27, wherein the surface layer is a layer on both surfaces.
29. 29. The separator for a secondary battery according to any one of 25 to 28, wherein the base material contains polyolefin and / or halogenated polyolefin.

基材が織布又は不織布のような繊維の集合体状の場合、「基材の表面層」は、基材を形成する繊維の表面層を意味する。
本発明において、基材に対してラジカル発生ならびにラジカルに誘起される化学反応を施して作製した製品について、導入された目的物質を構成する原子団もしくは一部の原子を表面から内部方向に向かって深さ方向に対して測定する手段としては、例えば、フーリエ変換赤外線分光法の全反射測定法において、赤外線の入射角度を変化させて測定を行う方法、透過型電子顕微鏡を用いる方法、X線光電子分光法による方法などがあるが、目的物質を構成する一部の原子の分布について、本発明にかかる製品の表面から内部に向かって深さ方向に1〜100nmの範囲において分析するためには、X線光電子分光法が好適である。X線光電子分光法は、例えば、有機高分子などの測定において、Arイオンなどを用いたエッチングを施し、表面から切削しながら切削位置近傍に存在する原子の定性的あるいは定量的な情報を得ることができる方法である。例えば、スルホン酸基を機能性原子団として導入した場合には、スルホン酸基に含まれる硫黄原子の存在量に関する測定を、製品の表面から内部へ深さ方向に向かってX線を照射し、励起されて飛び出した二次電子のエネルギーおよびエネルギー毎の個数を測定することによって、表面から内部に至る当該範囲の硫黄原子の存在量あるいは他の原子との結合状態を得ることができる。このようにして測定した結果を、目的用途に応じた機能性原子団の必要量と比較し、製品の品質管理に用いることができる。
When the substrate is an aggregate of fibers such as a woven fabric or a non-woven fabric, the “surface layer of the substrate” means a surface layer of fibers forming the substrate.
In the present invention, for a product produced by subjecting a base material to radical generation and radical-induced chemical reaction, an atomic group or a part of atoms constituting the introduced target substance is directed inward from the surface. As a means for measuring in the depth direction, for example, in the total reflection measurement method of Fourier transform infrared spectroscopy, a method of measuring by changing the incident angle of infrared rays, a method using a transmission electron microscope, and X-ray photoelectron In order to analyze the distribution of some atoms constituting the target substance in the depth direction from 1 to 100 nm in the depth direction from the surface to the inside of the product according to the present invention, there is a method by a spectroscopic method, X-ray photoelectron spectroscopy is preferred. In X-ray photoelectron spectroscopy, for example, in measurement of organic polymers, etching using Ar ions or the like is performed, and qualitative or quantitative information of atoms existing near the cutting position is obtained while cutting from the surface. It is a method that can be. For example, when a sulfonic acid group is introduced as a functional atomic group, measurement regarding the abundance of sulfur atoms contained in the sulfonic acid group is performed by irradiating X-rays in the depth direction from the surface of the product to the inside, By measuring the energy of the excited secondary electrons and the number of each secondary energy, the abundance of sulfur atoms in the range from the surface to the inside or the bonding state with other atoms can be obtained. The results measured in this way can be used for quality control of products by comparing with the required amount of functional atomic groups according to the intended use.

以下の実施例により本発明を更に具体的に説明する。以下の記載は本発明の具体例を示すものであり、本発明はこれらの記載によって限定されるものではない。
実施例1
図4に示すグローブボックス内を窒素雰囲気下とし、酸素濃度測定手段としてガルバニ電池式酸素濃度計(飯島電子工業製、型番:MC7G−L)を用いて連続測定を行い酸素濃度5〜30ppmに保持したまま、ポリ(クロロトリフロロエチレン)樹脂からなるフィルム(ダイキン製ネオフロン、平均膜厚25μm、平均目付55g/m)0.87g(100mm×150mm)をポリエチレン袋に入れた。次に、フィルムをポリエチレン袋に入れたまま、グローブボックスから取り出し、電子線を200kGy照射した。スチレンモノマー(70ml)及びトルエン(30ml)の混合液に対して、上記グローブボックス内で酸素濃度10ppmにおいて窒素ガスによる曝気を30分間実施した。この照射済フィルムと曝気済み混合液を、グローブボックス内で酸素濃度5〜10ppmにおいてガラス容器内に入れて封緘し、60℃で2時間グラフト重合を行った。しかる後に、グラフト反応済フィルムを取り出し、アセトンを抽出溶媒としてソックスレー抽出器によって2時間ホモポリマーの除去を行った後、70℃で30分間乾燥することによって、スチレングラフトフィルム1.15gを得た。重量変化量から求めたグラフト率は32.2%であった。
The following examples further illustrate the present invention. The following description shows specific examples of the present invention, and the present invention is not limited to these descriptions.
Example 1
The inside of the glove box shown in FIG. 4 is placed in a nitrogen atmosphere, and continuous measurement is performed using a galvanic cell type oxygen concentration meter (manufactured by Iijima Electronics Co., Ltd., model number: MC7G-L) as an oxygen concentration measuring means, and the oxygen concentration is maintained at 5 to 30 ppm. As it was, 0.87 g (100 mm × 150 mm) of a film made of poly (chlorotrifluoroethylene) resin (Daikin NEOFLON, average film thickness 25 μm, average weight 55 g / m 2 ) was put in a polyethylene bag. Next, the film was taken out from the glove box while being put in a polyethylene bag and irradiated with an electron beam at 200 kGy. The mixture of styrene monomer (70 ml) and toluene (30 ml) was aerated with nitrogen gas for 30 minutes at an oxygen concentration of 10 ppm in the glove box. The irradiated film and the aerated mixture were sealed in a glass container in a glove box at an oxygen concentration of 5 to 10 ppm, and graft polymerization was performed at 60 ° C. for 2 hours. Thereafter, the graft-reacted film was taken out, and after removing the homopolymer for 2 hours with a Soxhlet extractor using acetone as an extraction solvent, it was dried at 70 ° C. for 30 minutes to obtain 1.15 g of a styrene graft film. The graft ratio determined from the change in weight was 32.2%.

得られたグラフト反応済フィルムを、クロロスルホン酸/ジクロロメタン=2/98(重量%)の混合液に浸漬し、5℃で2時間スルホン化反応を行った。フィルムを取り出し、メタノール/ジクロロメタン=10/90(重量%)の混合液、メタノール、純水で順次洗浄し、乾燥することによりイオン交換容量170meq/mのスルホン酸型フィルムAを得た。 The obtained graft-reacted film was immersed in a mixed solution of chlorosulfonic acid / dichloromethane = 2/98 (wt%) and subjected to sulfonation reaction at 5 ° C. for 2 hours. The film was taken out, washed successively with a mixed solution of methanol / dichloromethane = 10/90 (% by weight), methanol and pure water, and dried to obtain a sulfonic acid type film A having an ion exchange capacity of 170 meq / m 2 .

比較例1
上記実施例1と同様にグローブボックス内で、窒素雰囲気下、酸素濃度10〜25ppmにおいて、実施例1で用いたものと同じポリ(クロロトリフロロエチレン)樹脂からなるフィルム0.88g(100mm×150mm)をポリエチレン袋に入れ、袋に入れたままで、グローブボックスから取り出して電子線を200kGy照射した。この照射済フィルムと窒素ガスによる曝気を30分間実施したスチレンモノマー(70ml)及びトルエン(30ml)の混合液を、上記実施例1のグローブボックス内で、酸素濃度100〜110ppmにおいてガラス容器内に入れて封緘した後、60℃で2時間グラフト重合を行った。グラフト反応済フィルムを取り出し、アセトンを抽出溶媒としてソックスレー抽出器において2時間ホモポリマーの除去を行った後、70℃で30分間乾燥することによって、スチレングラフトフィルム1.12gを得た。重量変化量から得たグラフト率は27.3%であった。
Comparative Example 1
As in Example 1 above, 0.88 g (100 mm × 150 mm) of a film made of the same poly (chlorotrifluoroethylene) resin as used in Example 1 in a glove box in an atmosphere of nitrogen at an oxygen concentration of 10 to 25 ppm. ) Was put in a polyethylene bag, taken out of the glove box while being put in the bag, and irradiated with an electron beam at 200 kGy. The mixed solution of styrene monomer (70 ml) and toluene (30 ml) subjected to aeration with this irradiated film and nitrogen gas for 30 minutes is put in a glass container at an oxygen concentration of 100 to 110 ppm in the glove box of Example 1 above. After sealing, graft polymerization was performed at 60 ° C. for 2 hours. The graft-reacted film was taken out, the homopolymer was removed for 2 hours in a Soxhlet extractor using acetone as an extraction solvent, and then dried at 70 ° C. for 30 minutes to obtain 1.12 g of a styrene graft film. The graft ratio obtained from the weight change was 27.3%.

得られたグラフト反応済フィルムを、クロロスルホン酸/ジクロロメタン=2/98(重量%)の混合液に浸漬し、5℃で2時間スルホン化反応を行った。フィルムを取り出し、メタノール/ジクロロメタン=10/90(重量%)の混合液、メタノール、純水で順次洗浄し、乾燥することによりイオン交換容量168meq/mのスルホン酸型フィルムBを得た。 The obtained graft-reacted film was immersed in a mixed solution of chlorosulfonic acid / dichloromethane = 2/98 (wt%) and subjected to sulfonation reaction at 5 ° C. for 2 hours. The film was taken out, washed successively with a mixed solution of methanol / dichloromethane = 10/90 (% by weight), methanol and pure water, and dried to obtain a sulfonic acid type film B having an ion exchange capacity of 168 meq / m 2 .

実施例2
ポリエチレン繊維からなる不織布(旭・デュポンフラッシュスパンプロダクツ社製、商品名タイベック:平均繊維径0.5〜10μm、目付65g/m、厚さ0.17mm、300mm幅×200m長さのロール状)に、図1で示す連続搬送式反応装置を用いて、含浸気相グラフト重合反応を実施した。放射線照射室内を窒素雰囲気下とし、酸素濃度測定手段としてガルバニ電池式酸素濃度計(ジャパン・エア・ガシズ製、型番:MKI−50)を用いて連続測定を行い、酸素濃度を25〜50ppmに保持したまま、不織布に電子線を150kGy照射した。クロロメチルスチレン(セイミケミカル製CMS−AM)を塩基性アルミナで処理することにより重合禁止剤を吸着除去させた後、トルエンを加えてクロロメチルスチレン/トルエン=80/20(重量%)の溶液を調製し、30分間窒素曝気後に含浸装置内へ導入した。含浸装置および反応装置内の酸素濃度を酸素濃度計(飯島電子工業製MC7G−L)で連続測定しながら、含浸装置内の酸素濃度を5〜15ppm、反応装置内の酸素濃度を15〜25ppmに保持したまま、上記で得られた照射済不織布を、0.6m/minの搬送速度で含浸装置内に搬送して不織布に溶液を含浸させ、続いて反応装置内に搬送して60℃で40分間グラフト重合を行った。製造されたグラフト済不織布(製品長=162m)の長さ方向に、80m間隔で3点、製品幅×300mmの大きさのサンプルを切り出し、トルエン中60℃で3時間処理してホモポリマーの除去を行った。更に不織布をアセトンで洗浄した後、60℃で2時間乾燥することにより、クロロメチルスチレングラフト不織布を得た。得られたサンプルの目付重量の変化によるグラフト率を表1に示す。グラフト率は平均47.6%であった。
Example 2
Non-woven fabric made of polyethylene fibers (Asahi DuPont Flash Spun Products Co., Ltd., trade name Tyvek: average fiber diameter 0.5 to 10 μm, basis weight 65 g / m 2 , thickness 0.17 mm, 300 mm width × 200 m length roll) In addition, the impregnation gas phase graft polymerization reaction was carried out using the continuous transport reactor shown in FIG. Performs continuous measurement using a galvanic cell type oxygen concentration meter (manufactured by Japan Air Gases, model number: MKI-50) as the oxygen concentration measuring means under a nitrogen atmosphere in the radiation irradiation chamber, and maintains the oxygen concentration at 25 to 50 ppm. As it was, the nonwoven fabric was irradiated with an electron beam at 150 kGy. After the polymerization inhibitor was adsorbed and removed by treating chloromethylstyrene (CMS-AM made by Seimi Chemical) with basic alumina, toluene was added and a solution of chloromethylstyrene / toluene = 80/20 (wt%) was added. Prepared and introduced into impregnation apparatus after nitrogen aeration for 30 minutes. While continuously measuring the oxygen concentration in the impregnation apparatus and the reaction apparatus with an oxygen concentration meter (MC7G-L manufactured by Iijima Electronics Co., Ltd.), the oxygen concentration in the impregnation apparatus is 5 to 15 ppm, and the oxygen concentration in the reaction apparatus is 15 to 25 ppm. While being held, the irradiated nonwoven fabric obtained above was transported into the impregnation apparatus at a transport speed of 0.6 m / min to impregnate the nonwoven fabric with the solution, and subsequently transported into the reaction apparatus at 40 ° C. at 40 ° C. Graft polymerization was performed for a minute. In the length direction of the manufactured grafted non-woven fabric (product length = 162 m), three samples at 80 m intervals and a product width x 300 mm size were cut out and treated in toluene at 60 ° C for 3 hours to remove the homopolymer. Went. The nonwoven fabric was further washed with acetone and then dried at 60 ° C. for 2 hours to obtain a chloromethylstyrene graft nonwoven fabric. Table 1 shows the graft ratio according to the change in the weight per unit area of the obtained sample. The average graft ratio was 47.6%.

Figure 2008525566
Figure 2008525566

得られたクロロメチルスチレングラフト不織布を、イソプロパノール/30%トリメチルアミン水溶液/純水=30/30/40(体積%)の混合液に浸漬し、60℃で6時間4級アンモニウム化反応を行った。不織布を取り出し、40℃の純水で3回洗浄し、50℃で1時間乾燥することによりアニオン交換型不織布Cを得た。得られた不織布Cのイオン交換容量を表2に示す。平均イオン交換容量は184meq/mであった。 The obtained chloromethylstyrene grafted nonwoven fabric was immersed in a mixed solution of isopropanol / 30% trimethylamine aqueous solution / pure water = 30/30/40 (volume%), and subjected to quaternary ammonium reaction at 60 ° C. for 6 hours. The nonwoven fabric was taken out, washed three times with pure water at 40 ° C., and dried at 50 ° C. for 1 hour to obtain an anion exchange type nonwoven fabric C. Table 2 shows the ion exchange capacity of the obtained non-woven fabric C. The average ion exchange capacity was 184 meq / m 2 .

Figure 2008525566
Figure 2008525566

比較例2
実施例2で用いたものと同じポリエチレン繊維からなる不織布に、実施例2と同様の含浸気相グラフト重合反応を実施した。放射線照射装置酸素濃度を250ppmに保持したまま、不織布に電子線を150kGy照射した。精製クロロメチルスチレン(セイミケミカル製CMS−AM)/トルエン=80/20(重量%)溶液を30分間窒素曝気した後に含浸装置内へ導入した。含浸装置内酸素濃度を5〜14ppm、反応装置内酸素濃度を9〜37ppmに保持した状態で、上記の照射済不織布を0.6m/minで含浸装置内に搬送して溶液を不織布に含浸させ、引き続き反応装置に搬送して60℃で40分間グラフト重合を行った。製造されたグラフト済不織布の長さ方向に、80m間隔で3点、製品幅×300mmの大きさのサンプルを切り出し、トルエン中60℃で3時間処理してホモポリマーの除去を行った。更に不織布をアセトンで洗浄した後、60℃で2時間乾燥することによって、クロロメチルスチレングラフト不織布を得た。表3に得られたグラフト不織布の目付重量の変化によるグラフト率を示す。グラフト率は平均45.6%であった。
Comparative Example 2
The same impregnation gas phase graft polymerization reaction as in Example 2 was performed on the nonwoven fabric made of the same polyethylene fiber as that used in Example 2. The nonwoven fabric was irradiated with 150 kGy of an electron beam while maintaining the oxygen concentration of the radiation irradiation apparatus at 250 ppm. A purified chloromethylstyrene (CMS-AM manufactured by Seimi Chemical) / toluene = 80/20 (wt%) solution was aerated with nitrogen for 30 minutes and then introduced into the impregnation apparatus. While maintaining the oxygen concentration in the impregnation apparatus at 5 to 14 ppm and the oxygen concentration in the reaction apparatus at 9 to 37 ppm, the irradiated nonwoven fabric is conveyed into the impregnation apparatus at 0.6 m / min to impregnate the nonwoven fabric with the solution. Subsequently, it was conveyed to a reactor and graft polymerization was carried out at 60 ° C. for 40 minutes. In the length direction of the produced grafted nonwoven fabric, samples having a size of 3 points and a product width × 300 mm were cut out at intervals of 80 m, and the homopolymer was removed by treatment in toluene at 60 ° C. for 3 hours. Further, the nonwoven fabric was washed with acetone and then dried at 60 ° C. for 2 hours to obtain a chloromethylstyrene graft nonwoven fabric. Table 3 shows the graft ratio according to the change in the weight per unit area of the graft nonwoven fabric obtained. The average graft ratio was 45.6%.

Figure 2008525566
Figure 2008525566

得られたクロロメチルスチレングラフト不織布を、実施例2と同様にイソプロパノール/30%トリメチルアミン水溶液/純水=30/30/40(体積%)の混合液に浸漬し、60℃で6時間、4級アンモニウム化反応を行った。不織布を取り出し、40℃の純水で3回洗浄し、50℃で1時間乾燥することによりアニオン交換型不織布Dを得た。得られた不織布Dのイオン交換容量を表4に示す。平均イオン交換容量は176meq/mであった。 The obtained chloromethylstyrene-grafted nonwoven fabric was immersed in a mixed solution of isopropanol / 30% trimethylamine aqueous solution / pure water = 30/30/40 (volume%) in the same manner as in Example 2, and grade 4 at 60 ° C. for 6 hours. An ammoniumation reaction was performed. The nonwoven fabric was taken out, washed three times with pure water at 40 ° C., and dried at 50 ° C. for 1 hour to obtain an anion exchange type nonwoven fabric D. Table 4 shows the ion exchange capacity of the obtained non-woven fabric D. The average ion exchange capacity was 176 meq / m 2 .

Figure 2008525566
Figure 2008525566

実施例3
図4に示すグローブボックス内を窒素雰囲気下とし、酸素濃度測定手段としてガルバニ電池式酸素濃度計(飯島電子工業製、型番:MC7G−L)を用いて連続測定を行い酸素濃度5〜30ppmに保持したまま、ポリエチレン繊維からなる不織布(旭・デュポンフラッシュスパンプロダクツ社製、商品名タイベック:平均繊維径0.5〜10μm、目付65g/m、厚さ0.17mm)3.94g(200mm×300mm)をポリエチレン袋に入れた。不織布をポリエチレン袋に入れたまま、グローブボックスから取り出し、電子線を150kGy照射した。p−スチレンスルホン酸リチウム(東ソー社製、商品名LiSS)のエタノール溶液(重量比:1/19)に対し、上記グローブボックス内で、酸素濃度10ppmにおいて窒素ガスによる曝気を30分間実施した。この曝気済みの溶液に、上記で得られた照射済不織布を浸漬した後、不織布から液を拭取って総重量を7.80gとし、該グローブボックス内で、酸素濃度5〜10ppmにおいてガラス容器内に入れて封緘し、60℃で3時間グラフト重合を行った。しかる後に、グラフト反応済不織布を取り出し、60℃の純水で洗浄することによりホモポリマーの除去を行い、水を拭取った後、50℃で1時間乾燥することによって、スチレンスルホン酸リチウムグラフト不織布4.22gを得た。重量変化量から求めたグラフト率は7.1%であった。
Example 3
The inside of the glove box shown in FIG. 4 is placed in a nitrogen atmosphere, and continuous measurement is performed using a galvanic cell type oxygen concentration meter (manufactured by Iijima Electronics Co., Ltd., model number: MC7G-L) as an oxygen concentration measuring means, and the oxygen concentration is maintained at 5 to 30 ppm. As it is, non-woven fabric made of polyethylene fiber (Asahi DuPont Flash Spun Products Co., Ltd., trade name Tyvek: average fiber diameter 0.5 to 10 μm, basis weight 65 g / m 2 , thickness 0.17 mm) 3.94 g (200 mm × 300 mm) ) In a polyethylene bag. The nonwoven fabric was taken out from the glove box while being put in a polyethylene bag, and irradiated with an electron beam at 150 kGy. The ethanol solution (weight ratio: 1/19) of lithium p-styrenesulfonate (trade name LiSS, manufactured by Tosoh Corporation) was subjected to aeration with nitrogen gas at an oxygen concentration of 10 ppm for 30 minutes in the glove box. After immersing the irradiated nonwoven fabric obtained above in this aerated solution, the liquid is wiped off from the nonwoven fabric to a total weight of 7.80 g. In the glove box, the oxygen concentration is 5 to 10 ppm in the glass container. The mixture was sealed in and graft-polymerized at 60 ° C. for 3 hours. Thereafter, the graft-reacted non-woven fabric is taken out, washed with pure water at 60 ° C. to remove the homopolymer, wiped off the water, and then dried at 50 ° C. for 1 hour to obtain a lithium styrene sulfonate grafted non-woven fabric. 4.22 g was obtained. The graft ratio determined from the change in weight was 7.1%.

得られたグラフト反応済不織布を、0.5mol/Lの塩酸(500ml)で2回洗浄し、さらに60℃の純水(500ml)で2回洗浄して拭取った後、50℃で1時間乾燥することによって、4.19gのカチオン交換型不織布Eを得た。得られた不織布Eのイオン交換容量は10.1meq/mであった。 The obtained graft-reacted nonwoven fabric was washed twice with 0.5 mol / L hydrochloric acid (500 ml), further washed twice with pure water (500 ml) at 60 ° C. and then wiped off, and then at 50 ° C. for 1 hour. By drying, 4.19 g of a cation exchange nonwoven fabric E was obtained. The resulting nonwoven fabric E had an ion exchange capacity of 10.1 meq / m 2 .

比較例3
上記実施例1と同様に、グローブボックス内で、窒素雰囲気下、酸素濃度10〜25ppmにおいて、ポリエチレン繊維からなる不織布(旭・デュポンフラッシュスパンプロダクツ社製、商品名タイベック:平均繊維径0.5〜10μm、目付65g/m、厚さ0.17mm)3.89g(200mm×300mm)をポリエチレン袋に導入し、当該袋に入れたまま、電子線を150kGy照射した。この照射済不織布を、窒素ガスによる曝気を30分間実施したp−スチレンスルホン酸リチウムのエタノール溶液(重量比:1/19)に浸漬した後、拭取って総重量を7.80gとし、上記実施例1で使用したものと同じグローブボックス内で、酸素濃度100〜110ppmにおいてガラス容器内に入れて封緘した後、60℃で3時間グラフト重合を行った。グラフト反応済不織布を取り出し、60℃の純水で洗浄することによりホモポリマーの除去を行い拭取った後、50℃で1時間乾燥することによって、スチレンスルホン酸リチウムグラフト不織布4.16gを得た。重量変化量から求めたグラフト率は6.9%であった。
Comparative Example 3
As in Example 1 above, a non-woven fabric made of polyethylene fibers (trade name Tyvek: manufactured by Asahi DuPont Flash Spun Products Co., Ltd., average fiber diameter of 0.5- 10 μm, basis weight 65 g / m 2 , thickness 0.17 mm) 3.89 g (200 mm × 300 mm) was introduced into a polyethylene bag, and an electron beam was irradiated with 150 kGy while still in the bag. The irradiated nonwoven fabric was immersed in an ethanol solution of lithium p-styrenesulfonate (weight ratio: 1/19) that was aerated with nitrogen gas for 30 minutes, and then wiped to a total weight of 7.80 g. In the same glove box as used in Example 1, after sealing in a glass container at an oxygen concentration of 100 to 110 ppm, graft polymerization was performed at 60 ° C. for 3 hours. The graft-reacted nonwoven fabric was taken out, washed with pure water at 60 ° C. to remove the homopolymer, wiped, and then dried at 50 ° C. for 1 hour to obtain 4.16 g of a lithium styrenesulfonate grafted nonwoven fabric. . The graft ratio determined from the amount of change in weight was 6.9%.

得られたグラフト反応済不織布を、0.5mol/Lの塩酸(500ml)で2回洗浄しさらに60℃の純水(500ml)で2回洗浄して拭取った後、50℃で1時間乾燥することによって、4.13gのカチオン交換型不織布Fを得た。得られた不織布Fのイオン交換容量は9.8meq/mであった。 The obtained graft-reacted nonwoven fabric was washed twice with 0.5 mol / L hydrochloric acid (500 ml), further washed twice with pure water (500 ml) at 60 ° C., and then dried at 50 ° C. for 1 hour. By doing this, 4.13 g of the cation exchange nonwoven fabric F was obtained. The obtained nonwoven fabric F had an ion exchange capacity of 9.8 meq / m 2 .

実施例4
実施例1により作られたスルホン酸型フィルムAと、比較例1により作られたスルホン酸型フィルムBについてXPSにより表面の元素分布を測定した。
Example 4
The elemental distribution on the surface of the sulfonic acid type film A produced in Example 1 and the sulfonic acid type film B produced in Comparative Example 1 were measured by XPS.

フィルム表面をアセトンにより洗浄後、入射X線としてAlのKα線(1,486.6eV)を、およそ長径200μm、幅20〜30μmの楕円形状で照射した。これにより発生する光電子をワイドスキャンにより測定し、表面から深さ10nmの範囲に存在する元素の原子%を求めたところ、スルホン酸型フィルムAでSの存在割合が1〜2原子%であった。一方、スルホン酸型フィルムBでは、Sに基づく応答は検出されなかった。   After the film surface was washed with acetone, Al Kα rays (1,486.6 eV) were irradiated as incident X-rays in an elliptical shape having a major axis of 200 μm and a width of 20 to 30 μm. The photoelectrons generated thereby were measured by a wide scan, and when the atomic% of the element existing in a range of 10 nm from the surface was determined, the abundance of S in the sulfonic acid type film A was 1 to 2 atomic%. . On the other hand, in the sulfonic acid type film B, no response based on S was detected.

実施例5
実施例1ならびに比較例1で得られたスルホン酸型フィルムA、B及びデュポン社製ナフィオンN115に対し、図5で示すイオン透過性測定装置を用いて、定電流化での電圧を測定することにより、イオン透過性を測定した。結果について横軸を電流、縦軸にイオン透過性を示す定電流下での必要電圧をとり、グラフ化したものを図6に示す。この結果より、反応時の酸素濃度が低い方が、イオン透過性がよい結果が得られた。
Example 5
For the sulfonic acid type films A and B obtained in Example 1 and Comparative Example 1 and Nafion N115 manufactured by DuPont, the voltage at constant current is measured using the ion permeability measuring device shown in FIG. Was used to measure the ion permeability. FIG. 6 shows a graph of the results, in which the horizontal axis represents current and the vertical axis represents the required voltage under constant current indicating ion permeability. From this result, it was found that the ion permeability was better when the oxygen concentration during the reaction was lower.

実施例6
実施例2ならびに比較例2で得られたアニオン交換型不織布C及びD、また実施例3ならびに比較例3で得られたカチオン交換型不織布E及びFを、それぞれ4mm×25mmの短冊状に8枚ずつ切出した。次に、これらを純水に浸漬して洗浄し拭取った後、温風乾燥機中、50℃で2時間乾燥させた。図7に示す吸水速度の測定方法により、深さ1mmの溝に純水を入れ、乾燥機から取り出したサンプルを、長辺を縦にして、下端が溝に配置されるようにしてすばやく立てかけ、純水が到達した高さの経時変化を測定した。なお、このときの室温は25℃、相対湿度は55%であった。結果の平均値を表5に示す。なお、アニオン交換型不織布Dの中に純水を10mm以上吸液したサンプルは1つもなかった。以上のことから、電子線照射時の酸素濃度を低く制御することにより、純水の吸液速度が高いイオン交換型不織布が得られることが確認された。
Example 6
Eight of the anion exchange nonwoven fabrics C and D obtained in Example 2 and Comparative Example 2 and the cation exchange nonwoven fabrics E and F obtained in Example 3 and Comparative Example 3 in a strip shape of 4 mm × 25 mm, respectively. Cut out one by one. Next, these were immersed in pure water, washed and wiped, and then dried in a hot air dryer at 50 ° C. for 2 hours. By the method of measuring the water absorption speed shown in FIG. 7, pure water was put into a groove having a depth of 1 mm, and the sample taken out from the dryer was quickly stood so that the long side was vertical and the lower end was placed in the groove, The change with time of the height at which pure water reached was measured. At this time, the room temperature was 25 ° C. and the relative humidity was 55%. The average value of the results is shown in Table 5. In addition, there was no sample which absorbed pure water 10 mm or more in the anion exchange type nonwoven fabric D. From the above, it was confirmed that an ion-exchange nonwoven fabric having a high liquid absorption rate can be obtained by controlling the oxygen concentration during electron beam irradiation to be low.

Figure 2008525566
Figure 2008525566

実施例7
図2に示した酸素濃度の制御方法フローチャートに基づいて設置した連続搬送式グラフト反応装置への適用例概念図を図3に示す。当該装置を用いて、酸素濃度設定値を、放射線照射装置側200ppm、反応装置側50ppmとして運転試験を行ったところ、設定値以上では運転開始できず、設定値以下になった後に模擬運転を開始し、酸素濃度を上昇させたところブザーならびにパトライト(登録商標)点灯による警報が発報し、制御盤内タッチパネル上には警告メッセージが表示された。その際に放射線照射を停止し、しかる後に搬送が停止することを確認した。
Example 7
FIG. 3 shows a conceptual diagram of an application example to the continuous transfer type graft reactor installed based on the oxygen concentration control method flowchart shown in FIG. Using this device, when the operation test was performed with the oxygen concentration set value set to 200 ppm on the radiation irradiation device side and 50 ppm on the reaction device side, the operation could not be started above the set value, and the simulated operation started after the set value was reached When the oxygen concentration was increased, a buzzer and Patlite (Registered Trademark) lighting alarm were issued, and a warning message was displayed on the touch panel in the control panel. At that time, the irradiation was stopped, and it was confirmed that the conveyance stopped after that.

図1は、連続搬送方式によるグラフト反応装置の構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a graft reaction apparatus using a continuous conveyance method. 図2は、本発明に係る方法を連続搬送式反応プロセスに適用するための酸素濃度測定値を用いた運転制御方法のフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart of an operation control method using oxygen concentration measurement values for applying the method according to the present invention to a continuous transport reaction process. 図3は、本発明に係る方法を連続搬送式反応プロセスに適用するための酸素濃度測定値を用いた運転制御方法の概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram of an operation control method using an oxygen concentration measurement value for applying the method according to the present invention to a continuous transport reaction process. 図4は、実施例で用いたグローブボックスの形態を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a form of the glove box used in the example. 図5は、実施例で用いたイオン透過性測定装置の構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the ion permeability measuring apparatus used in the examples. 図6は、実施例5のイオン透過性試験結果を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the results of the ion permeability test of Example 5. 図7は、実施例で用いた吸水速度測定方法の概要を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an outline of the water absorption rate measuring method used in the examples.

Claims (49)

有機高分子材料からなる基材に化学修飾が施された有機高分子材料であって、基材の表面層においてX線光電子分光法(XPS)による前記化学修飾に基づく応答が検出されることを特徴とする有機高分子材料。   It is an organic polymer material obtained by chemically modifying a base material made of an organic polymer material, and a response based on the chemical modification by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) is detected in a surface layer of the base material. A characteristic organic polymer material. 基材の表面層の深さ方向で1ppm以上100nm以下の領域が化学修飾されていることを特徴とする、請求項1に記載の有機高分子材料。   2. The organic polymer material according to claim 1, wherein a region of 1 ppm to 100 nm in the depth direction of the surface layer of the substrate is chemically modified. 前記基材は、ポリオレフィン及び/又はハロゲン化ポリオレフィンを含むものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の有機高分子材料。   The organic polymer material according to claim 1, wherein the base material contains a polyolefin and / or a halogenated polyolefin. 前記有機高分子材料は、有機高分子材料からなる膜状基材に化学修飾が施された膜状の有機高分子材料であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の有機高分子材料。   The organic polymer material according to any one of claims 1 to 3, wherein the organic polymer material is a film-shaped organic polymer material obtained by chemically modifying a film-shaped substrate made of an organic polymer material. Polymer material. 有機高分子材料からなる膜状基材に化学修飾が施された膜状の有機高分子材料であって、基材の表面層の深さ方向で膜厚の0.02%以上0.5%以下の領域が化学修飾されていることを特徴とする、請求項4に記載の有機高分子材料。   A film-like organic polymer material obtained by chemically modifying a film-like substrate made of an organic polymer material, and having a thickness of 0.02% to 0.5% in the depth direction of the surface layer of the substrate The organic polymer material according to claim 4, wherein the following region is chemically modified. 前記表面層は、両表面の層であることを特徴とする請求項4又は5に記載の有機高分子材料。   The organic polymer material according to claim 4, wherein the surface layer is a layer on both surfaces. 前記膜状基材は、ポリオレフィン及び/又はハロゲン化ポリオレフィンを含むものであることを特徴とする請求項4〜6のいずれかに記載の有機高分子材料。   The organic polymer material according to any one of claims 4 to 6, wherein the film-like substrate contains polyolefin and / or halogenated polyolefin. 繊維又は繊維の集合体状の有機高分子材料からなる基材に化学修飾が施された繊維又は繊維の集合体の有機高分子材料であって、基材の表面層においてX線光電子分光法(XPS)による前記化学修飾に基づく応答が検出されることを特徴とする有機高分子材料。   An organic polymer material of a fiber or an aggregate of fibers obtained by chemically modifying a substrate made of an organic polymer material in the form of a fiber or an aggregate of fibers, wherein X-ray photoelectron spectroscopy ( An organic polymer material, wherein a response based on the chemical modification by XPS is detected. 繊維基材表面層の深さ方向で1nm以上100nm以下の領域が化学修飾されていることを特徴とする請求項8に記載の有機高分子材料。   The organic polymer material according to claim 8, wherein a region of 1 nm to 100 nm is chemically modified in the depth direction of the fiber base material surface layer. 繊維又は繊維の集合体状の有機高分子材料からなる基材に化学修飾が施された繊維又は繊維の集合体の有機高分子材料であって、繊維基材表面層の深さ方向で繊維径の0.02%以上0.5%以下が化学修飾されていることを特徴とする、請求項8又は9に記載の有機高分子材料。   A fiber or fiber aggregate organic polymer material obtained by chemically modifying a substrate made of an organic polymer material in the form of fibers or fibers, and the fiber diameter in the depth direction of the fiber substrate surface layer The organic polymer material according to claim 8 or 9, wherein 0.02% to 0.5% is chemically modified. 前記基材が、ポリオレフィン及び/又はハロゲン化ポリオレフィンを含むことを特徴とする請求項8〜10のいずれかに記載の有機高分子材料。   The organic polymer material according to claim 8, wherein the substrate contains a polyolefin and / or a halogenated polyolefin. 前記化学修飾が施された有機高分子材料において、該化学修飾がラジカルによって誘起される化学反応を含むものであることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の有機高分子材料。   The organic polymer material according to any one of claims 1 to 11, wherein the chemically modified organic polymer material includes a chemical reaction induced by radicals. 前記ラジカルを発生させる手段が、電離性放射線の照射であることを特徴とする請求項12に記載の有機高分子材料。   The organic polymer material according to claim 12, wherein the means for generating radicals is irradiation with ionizing radiation. 前記ラジカルによって誘起される化学反応が、グラフト重合であることを特徴とする請求項12又は13に記載の有機高分子材料。   The organic polymer material according to claim 12 or 13, wherein the chemical reaction induced by the radical is graft polymerization. グラフト重合によって基材に導入されたグラフト側鎖に化学修飾が施されていることを特徴とする請求項14に記載の有機高分子材料。   The organic polymer material according to claim 14, wherein a chemical modification is applied to a graft side chain introduced into the base material by graft polymerization. 前記化学修飾が施された有機高分子材料において、該化学修飾がイオン交換基の導入を含むことを特徴とする、請求項1〜15のいずれかに記載の有機高分子材料。   The organic polymer material according to claim 1, wherein the chemical modification includes introduction of an ion exchange group in the chemically modified organic polymer material. 前記化学修飾が施された有機高分子材料において、該化学修飾が配位子の導入を含むことを特徴とする、請求項1〜15のいずれかに記載の有機高分子材料。   The organic polymer material according to claim 1, wherein the chemical modification includes introduction of a ligand in the organic polymer material subjected to the chemical modification. 有機高分子材料からなる基材にイオン交換基が導入されている請求項1〜16のいずれかに記載の有機高分子材料からなる電解質膜であって、前記イオン交換基がラジカルによって誘起される化学反応を含む反応により導入されている、前記電解質膜。   The electrolyte membrane made of an organic polymer material according to any one of claims 1 to 16, wherein an ion exchange group is introduced into a base material made of the organic polymer material, wherein the ion exchange group is induced by a radical. The electrolyte membrane introduced by a reaction including a chemical reaction. 有機高分子材料からなる基材にイオン交換基が導入されている電解質膜であって、基材の表面層において、X線光電子分光法(XPS)による前記イオン交換基導入に基づく応答が検出されることを特徴とする電解質膜。   An electrolyte membrane in which an ion exchange group is introduced into a base material made of an organic polymer material, and a response based on the introduction of the ion exchange group by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) is detected in the surface layer of the base material An electrolyte membrane characterized by that. 基材の表面層の深さ方向で1nm以上10nm以下の領域にイオン交換基が導入されていることを特徴とする請求項19に記載の電解質膜。   20. The electrolyte membrane according to claim 19, wherein an ion exchange group is introduced in a region of 1 nm to 10 nm in the depth direction of the surface layer of the substrate. 有機高分子材料からなる基材にイオン交換基が導入されている電解質膜であって、基材の表面層の深さ方向で膜厚の0.003%以上0.05%以下の領域にイオン交換基が導入されていることを特徴とする請求項19又は20に記載の電解質膜。   An electrolyte membrane in which an ion exchange group is introduced into a base material made of an organic polymer material, and ions are present in a region of 0.003% to 0.05% of the film thickness in the depth direction of the surface layer of the base material. 21. The electrolyte membrane according to claim 19 or 20, wherein an exchange group is introduced. 前記表面層は、両表面の層であることを特徴とする請求項19〜21のいずれかに記載の電解質膜。   The electrolyte membrane according to any one of claims 19 to 21, wherein the surface layer is a layer on both surfaces. 前記有機高分子からなる基材は、ポリオレフィン及び/又はハロゲン化ポリオレフィンを含むものであることを特徴とする請求項19〜22のいずれかに記載の電解質膜。   The electrolyte membrane according to any one of claims 19 to 22, wherein the base material made of the organic polymer contains polyolefin and / or halogenated polyolefin. 有機高分子材料からなる基材にイオン交換基が導入されている請求項1〜16のいずれかに記載の有機高分子材料からなる2次電池用セパレータであって、前記イオン交換基がラジカルによって誘起される化学反応を含む反応により導入されている、前記2次電池用セパレータ。   The secondary battery separator made of an organic polymer material according to any one of claims 1 to 16, wherein an ion exchange group is introduced into a base material made of an organic polymer material, wherein the ion exchange group is a radical. The separator for a secondary battery introduced by a reaction including an induced chemical reaction. 有機高分子材料からなる基材にイオン交換基が導入されている2次電池用セパレータであって、基材の表面層において、X線光電子分光法(XPS)による前記イオン交換基導入に基づく応答が検出されることを特徴とする2次電池用セパレータ。   A separator for a secondary battery in which an ion exchange group is introduced into a base material made of an organic polymer material, and a response based on the introduction of the ion exchange group by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) in the surface layer of the base material Is detected, a separator for a secondary battery. 基材の表面層の深さ方向で1nm以上50nm以下の領域においてイオン交換基が導入されていることを特徴とする請求項25に記載の2次電池用セパレータ。   26. The separator for a secondary battery according to claim 25, wherein an ion exchange group is introduced in a region of 1 nm to 50 nm in the depth direction of the surface layer of the substrate. 基材の表面層の深さ方向で膜厚の0.003%以上0.25%以下の領域にイオン交換基が導入されていることを特徴とする請求項25に記載の2次電池用セパレータ。   26. The separator for a secondary battery according to claim 25, wherein an ion exchange group is introduced in a region of 0.003% to 0.25% of the film thickness in the depth direction of the surface layer of the substrate. . 前記表面層は、両表面の層であることを特徴とする請求項25〜27のいずれかに記載の2次電池用セパレータ。   The secondary battery separator according to any one of claims 25 to 27, wherein the surface layer is a layer on both surfaces. 前記基材は、ポリオレフィン及び/又はハロゲン化ポリオレフィンを含むものであることを特徴とする請求項25〜28のいずれかに記載の2次電池用セパレータ。   The secondary battery separator according to any one of claims 25 to 28, wherein the base material contains polyolefin and / or halogenated polyolefin. 有機高分子材料からなる基材に化学修飾を施すことによって有機高分子材料を製造する方法であって、基材を外部環境から隔離し且つ酸素濃度を外部より低く保持することが可能な容器に入れ、該容器内の一部で前記基材にラジカルを発生させた後、前記基材を前記容器内の別の一部に移動させてラジカルによって誘起される反応によって化学修飾させることを含み、該化学修飾させる雰囲気の酸素濃度を1ppm以上100ppm以下にすることを特徴とする有機高分子材料の製造方法。   A method for producing an organic polymer material by chemically modifying a substrate made of an organic polymer material, the container being capable of isolating the substrate from the external environment and maintaining an oxygen concentration lower than the outside And after generating radicals in the base material in a part of the container, the base material is moved to another part in the container and chemically modified by a reaction induced by the radical, A method for producing an organic polymer material, characterized in that the oxygen concentration of the atmosphere to be chemically modified is 1 ppm or more and 100 ppm or less. 有機高分子材料からなる基材に化学修飾を施すことによって有機高分子材料を製造する方法であって、基材を外部環境から隔離しかつ酸素濃度を外部より低く保持することが可能な容器に入れ、該容器内の一部で前記基材にラジカルを発生させた後、前記基材を前記容器内の別の一部に移動させてラジカルによって誘起される反応によって化学修飾させることを含み、前記ラジカルを発生させる雰囲気の酸素濃度を1ppm以上200ppm以下にすることを特徴とする有機高分子材料の製造方法。   A method for producing an organic polymer material by chemically modifying a substrate made of an organic polymer material, the container being capable of isolating the substrate from the external environment and keeping the oxygen concentration lower than the outside And after generating radicals in the base material in a part of the container, the base material is moved to another part in the container and chemically modified by a reaction induced by the radical, A method for producing an organic polymer material, wherein an oxygen concentration in an atmosphere for generating radicals is 1 ppm or more and 200 ppm or less. 有機高分子材料からなる基材に化学修飾を施すことによって有機高分子材料を製造する方法であって、基材を外部環境から隔離しかつ酸素濃度を外部より低く保持することが可能な容器に入れ、該容器内の一部で前記基材にラジカルを発生させた後、前記基材を前記容器内の別の一部に移動させてラジカルによって誘起される反応によって化学修飾させることを含み、該化学修飾させる雰囲気の酸素濃度を1ppm以上100ppm以下にし、かつ前記ラジカルを発生させる雰囲気の酸素濃度を1ppm以上200ppm以下にすることを特徴とする有機高分子材料の製造方法。   A method for producing an organic polymer material by chemically modifying a substrate made of an organic polymer material, the container being capable of isolating the substrate from the external environment and keeping the oxygen concentration lower than the outside And after generating radicals in the base material in a part of the container, the base material is moved to another part in the container and chemically modified by a reaction induced by the radical, A method for producing an organic polymer material, characterized in that the oxygen concentration of the atmosphere for chemical modification is 1 ppm to 100 ppm, and the oxygen concentration of the atmosphere for generating radicals is 1 ppm to 200 ppm. 前記容器は、基材にラジカルを発生させる部分と化学修飾させる部分が区画されていることを特徴とする請求項30〜32のいずれかに記載の有機高分子材料の製造方法。   The method for producing an organic polymer material according to any one of claims 30 to 32, wherein the container is divided into a portion that generates radicals on the substrate and a portion that is chemically modified. 前記容器が、基材にラジカルを発生させる容器及び化学修飾させる別個の容器を含み、且つ、基材を、外部環境から隔離し雰囲気中の酸素濃度を1ppm以上100ppm以下に保持したまま移動させることが可能な接続部を通って、基材をラジカルを発生させる容器から化学修飾させる容器に移動させることをさらに含むことを特徴とする請求項30〜32のいずれかに記載の有機高分子材料の製造方法。   The container includes a container for generating radicals on the base material and a separate container for chemically modifying the base material, and the base material is moved away from the external environment while maintaining the oxygen concentration in the atmosphere at 1 ppm or more and 100 ppm or less. The organic polymer material according to any one of claims 30 to 32, further comprising moving the base material from a container for generating radicals to a container for chemical modification through a connecting portion capable of Production method. 有機高分子材料からなる基材に化学修飾を施すことによって有機高分子材料を製造する方法であって、基材を外部環境から隔離しかつ酸素濃度を外部より低く保持することが可能な容器に入れ、該容器の一部で基材と化学修飾用反応物質とを接触させながら基材にラジカルを発生させることを含み、該化学修飾させる雰囲気の酸素濃度を1ppm以上100ppm以下にすることを特徴とする有機高分子材料の製造方法。   A method for producing an organic polymer material by chemically modifying a substrate made of an organic polymer material, the container being capable of isolating the substrate from the external environment and keeping the oxygen concentration lower than the outside And generating radicals on the base material while contacting the base material and the chemical modification reactant in a part of the container, and the oxygen concentration of the atmosphere to be chemically modified is 1 ppm or more and 100 ppm or less A method for producing an organic polymer material. 前記ラジカルを発生させる手段は、電離性放射線の照射であることを特徴とする請求項30〜35のいずれかに記載の有機高分子材料の製造方法。   36. The method for producing an organic polymer material according to any one of claims 30 to 35, wherein the means for generating radicals is irradiation with ionizing radiation. 前記化学修飾はグラフト重合を含むものであることを特徴とする請求項30〜36のいずれかに記載の有機高分子材料の製造方法。   37. The method for producing an organic polymer material according to any one of claims 30 to 36, wherein the chemical modification includes graft polymerization. 前記基材がポリオレフィン及び/又はハロゲン化ポリオレフィンを含むことを特徴とする請求項30〜37のいずれかに記載の有機高分子材料の製造方法。   The said base material contains polyolefin and / or halogenated polyolefin, The manufacturing method of the organic polymer material in any one of Claims 30-37 characterized by the above-mentioned. 前記基材は膜状又は繊維の集合体のシート状材料であって、前記反応を行う空間へ基材を供給する工程、ラジカルを発生させる工程、化学修飾させる工程、及び製造物を排出する工程から選択される少なくとも1つ以上が連続的に行われることを特徴とする、請求項30〜38のいずれかに記載の有機高分子材料の製造方法。   The base material is a sheet-like material in the form of a film or an aggregate of fibers, and the step of supplying the base material to the reaction space, the step of generating radicals, the step of chemical modification, and the step of discharging the product The method for producing an organic polymer material according to any one of claims 30 to 38, wherein at least one selected from the above is continuously performed. 前記反応を行う空間に酸素濃度が1ppb以上100ppm以下の不活性ガスを供給して反応空間の内部気体を置換することによって反応を行う空間の酸素濃度を外部より低く保持する請求項30〜39のいずれかに記載の有機高分子材料の製造方法。   40. The oxygen concentration in the space for performing the reaction is kept lower than the outside by supplying an inert gas having an oxygen concentration of 1 ppb or more and 100 ppm or less to the space in which the reaction is performed to replace the internal gas in the reaction space. The manufacturing method of the organic polymer material in any one. 前記反応を行う空間に酸素濃度が0.1ppm以上100ppm以下の不活性ガスを供給し、反応空間の内部気体を排出して脱酸素化処理を行った後、前記反応空間に戻すことにより、内部気体を循環置換することによって反応を行う空間の酸素濃度を外部より低く保持する請求項30〜40のいずれかに記載の有機高分子材料の製造方法。   An inert gas having an oxygen concentration of 0.1 ppm or more and 100 ppm or less is supplied to the space in which the reaction is performed, the internal gas in the reaction space is discharged, deoxygenation treatment is performed, and then the reaction space is returned to the internal space. The method for producing an organic polymer material according to any one of claims 30 to 40, wherein the oxygen concentration in the space in which the reaction is performed is maintained lower than the outside by circulating and replacing the gas. 前記不活性ガスは、純度が99.99%以上の窒素ガスであることを特徴とする請求項
40又は41に記載の有機高分子材料の製造方法。
The method for producing an organic polymer material according to claim 40 or 41, wherein the inert gas is a nitrogen gas having a purity of 99.99% or more.
有機高分子材料からなる基材に化学修飾が施されている膜状有機高分子材料の検査方法であって、製造された膜状有機高分子材料の表面層において深さ方向で1nm以上100nm以下の領域が化学修飾されていることをX線光電子分光法(XPS)によって測定することを特徴とする膜状有機高分子材料の検査方法。   A method for inspecting a film-like organic polymer material in which a base material made of an organic polymer material is chemically modified, wherein the surface layer of the produced film-like organic polymer material has a depth direction of 1 nm to 100 nm. A method for inspecting a film-like organic polymer material, wherein the region is chemically modified by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). 有機高分子材料からなる基材に化学修飾が施された膜状有機高分子材料を製造する装置であって、基材を外部環境から隔離しかつ酸素濃度を外部より低く保持することが可能な第1の容器内に配置されている、有機高分子材料からなる基材にラジカルを発生させる電離性放射線照射部;基材を外部環境から隔離しかつ酸素濃度を外部より低く保持することが可能な第2の容器内に配置されている、前記ラジカルに誘起される反応によって化学修飾させる化学修飾部;基材を外部環境から隔離しかつ酸素濃度を外部より低く保持することが可能な第3の容器内に配置されている、前記電離性放射線照射部が配置された容器と前記化学修飾部が配置された容器とを接続し且つ前記基材が移動可能な接続部;とを有し、前記電離性放射線照射部が配置されている第1の容器、前記化学修飾部が配置されている第2の容器、及び前記接続部が配置されている第3の容器のいずれかの内部に、容器内に不活性気体を供給する1つ以上の不活性気体供給口と、容器の内部気体を排気する1つ以上の排気口とを備え、前記電離性放射線照射部が配置されている第1の容器の内部気体の酸素濃度を0.1ppm以上200ppm以下に保持し、及び/又は、前記化学修飾部が配置されている第2の容器の内部気体の酸素濃度を0.1ppm以上100ppm以下に保持する機能を有することを特徴とする有機高分子材料の化学修飾装置。   An apparatus for producing a film-like organic polymer material in which a base material made of an organic polymer material is chemically modified, and can isolate the base material from the external environment and keep the oxygen concentration lower than the outside. An ionizing radiation irradiation unit that generates radicals on a base material made of an organic polymer material, which is disposed in the first container; can isolate the base material from the external environment and keep the oxygen concentration lower than the outside A chemical modification portion disposed in the second container and chemically modified by the radical-induced reaction; a third capable of isolating the substrate from the external environment and maintaining the oxygen concentration lower than the outside; Connecting the container in which the ionizing radiation irradiating part is disposed and the container in which the chemical modification part is disposed and the base material is movable; The ionizing radiation irradiation unit is arranged. An inert gas is supplied to the inside of any of the first container, the second container in which the chemical modification unit is disposed, and the third container in which the connection unit is disposed. One or more inert gas supply ports to perform and one or more exhaust ports for exhausting the internal gas of the container, and the oxygen concentration of the internal gas of the first container in which the ionizing radiation irradiation unit is disposed Is maintained at 0.1 ppm or more and 200 ppm or less, and / or has a function of maintaining the oxygen concentration of the internal gas of the second container in which the chemical modification unit is disposed at 0.1 ppm or more and 100 ppm or less. Chemical modification equipment for organic polymer materials. 有機高分子材料からなる基材に化学修飾が施された膜状有機高分子材料を製造する装置であって、基材を外部環境から隔離しかつ酸素濃度を外部より低く保持することが可能な容器と;該容器内に配置されている、有機高分子材料からなる基材にラジカルを発生させる電離性放射線照射部と;該容器内に配置されている、前記基材に前記ラジカルに誘起される反応によって化学修飾させる化学修飾部と;該容器内に配置されている、前記基材を前記電離性放射線照射部から前記化学修飾部へ搬送する搬送部と;を有し、前記容器の内部に不活性気体を供給する不活性気体供給口及び前記容器の内部気体を排気する排気口とを備え、前記容器の内部気体の酸素濃度を0.1ppm以上100ppm以下に保持する
機能を有することを特徴とする有機高分子材料の化学修飾装置。
An apparatus for producing a film-like organic polymer material in which a base material made of an organic polymer material is chemically modified, and can isolate the base material from the external environment and keep the oxygen concentration lower than the outside. A container; and an ionizing radiation irradiating part for generating radicals in a base material made of an organic polymer material, disposed in the container; and the radicals induced in the base material, disposed in the container A chemical modification part that is chemically modified by a reaction, and a transport part that is disposed in the container and transports the base material from the ionizing radiation irradiation part to the chemical modification part. And an inert gas supply port for supplying an inert gas and an exhaust port for exhausting the internal gas of the container, and has a function of maintaining the oxygen concentration of the internal gas of the container at 0.1 ppm or more and 100 ppm or less. Characteristic existence Chemical modification equipment for polymer materials.
前記電離放射線照射部及び/又は前記化学修飾部の内部気体の酸素濃度を連続的にモニターする酸素濃度計を備え、該酸素濃度が所定濃度範囲から逸脱した際に警報を発する機能をさらに有する請求項44又は45に記載の有機高分子材料の化学修飾装置。   An oxygen concentration meter that continuously monitors the oxygen concentration of the internal gas of the ionizing radiation irradiation unit and / or the chemical modification unit, and further has a function of issuing an alarm when the oxygen concentration deviates from a predetermined concentration range. Item 44. The chemical modification device for an organic polymer material according to Item 44 or 45. 前記電離放射線照射部及び/又は前記化学修飾部の内部気体の酸素濃度を連続的にモニターする酸素濃度計を備え、該酸素濃度が所定濃度範囲から逸脱した際に電離性放射線照射の停止及び/又は化学修飾反応の停止機能をさらに有する請求項44〜46のいずれかに記載の有機高分子材料の化学修飾装置。   An oxygen concentration meter for continuously monitoring the oxygen concentration of the internal gas of the ionizing radiation irradiation unit and / or the chemical modification unit, and stopping the ionizing radiation irradiation when the oxygen concentration deviates from a predetermined concentration range; The chemical modification apparatus for organic polymer materials according to any one of claims 44 to 46, further having a function of stopping the chemical modification reaction. 前記電離放射線照射部及び/又は前記化学修飾部の内部気体の酸素濃度をモニターする酸素濃度計を備え、化学修飾装置の運転を開始する際に前記電離放射線照射部及び前記化学修飾部の内部気体の酸素濃度がそれぞれ所定濃度範囲にあるときに始動可能とする制御機能をさらに有することを特徴とする請求項44〜47のいずれかに記載の有機高分子材料の化学修飾装置。   An oxygen concentration meter that monitors the oxygen concentration of the internal gas of the ionizing radiation irradiation unit and / or the chemical modification unit, and the internal gas of the ionizing radiation irradiation unit and the chemical modification unit when starting the operation of the chemical modification device 48. The organic polymer material chemical modification device according to any one of claims 44 to 47, further comprising a control function capable of being started when each of the oxygen concentrations is in a predetermined concentration range. 請求項44〜48のいずれかに記載の有機高分子材料の化学修飾装置において、前記電離放射線照射部、前記化学修飾部及び接続部の各内部気体を酸素濃度が所定濃度範囲の不活性気体で置換させることにより該各内部気体の酸素濃度を所定濃度範囲以下とし、基材供給部から搬入された基材を電離放射線照射部に移動させて照射源と照射時間の調整により所定量の電離性放射線を照射させ、基材上にラジカルを発生させ、ラジカルが発生した基材を化学修飾部に移動させラジカルによって誘起される化学修飾に必要な化学種を含む所定の反応液と接触させ所定の反応温度及び時間によって化学修飾を行い、化学修飾された製造物を製造し、化学修飾された製造物を製造物搬送部によって搬出する各工程を実行するためのコンピュータ読み取り可能な装置運転プログラム。   49. The chemical modification device for an organic polymer material according to claim 44, wherein each internal gas of the ionizing radiation irradiation unit, the chemical modification unit, and the connection unit is an inert gas having an oxygen concentration in a predetermined concentration range. By substituting the oxygen concentration of each internal gas to a predetermined concentration range or less, the substrate carried in from the substrate supply unit is moved to the ionizing radiation irradiation unit, and a predetermined amount of ionizing property is adjusted by adjusting the irradiation source and irradiation time. Radiation is generated, radicals are generated on the base material, the base material where the radicals are generated is moved to the chemical modification part, and contacted with a predetermined reaction solution containing chemical species necessary for chemical modification induced by the radicals. Computer reading for performing each step of chemically modifying the reaction temperature and time, producing a chemically modified product, and carrying out the chemically modified product by the product transport unit. A device capable operation program.
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