JP2009144041A - 陰イオン交換膜およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ポリオレフィンからなる多孔性基材の細孔内に、第4級アンモニウム基を導入可能な官能基を有するクロロメチルスチレンおよびジビニルベンゼンを含有する重合性混合物を充填して、熱重合をおこなうことにより得られるポリオレフィンからなる多孔性基材の細孔内に第4級アンモニウム基を有する共重体が充填されている製塩用陰イオン交換膜。
【選択図】図1
Description
(1) ポリオレフィンからなる多孔性基材の細孔内に、クロロメチルスチレンとジビニルベンゼンとを少なくとも共重合成分とし、かつ第4級アンモニウム基を有する共重合体が充填された製塩用陰イオン交換膜。
(2) ポリオレフィンからなる多孔性基材の細孔内に、第4級アンモニウム基を導入可能な官能基を有するクロロメチルスチレン及びジビニルベンゼンを含有する重合性混合物を充填して、熱重合を行うことにより得られた前記(1)記載の製塩用陰イオン交換膜。
(3) 前記ポリオレフィンがポリエチレンであることを特徴とする前記(1)または(2)記載の製塩用陰イオン交換膜。
(4) 前記ポリオレフィンが超高分子量ポリエチレンであることを特徴とする前記(1)または(2)記載の製塩用陰イオン交換膜。
(5) 前記第4級アンモニウム基を導入可能な官能基自体が第4級アンモニウム基でない場合には、熱重合の後に、第4級アンモニウム基を付与できる化合物で処理した前記(2)〜(4)のいずれか1項に記載の製塩用陰イオン交換膜。
(6) 前記第4級アンモニウム基を導入可能な官能基自体が第4級アンモニウム基である前記(2)〜(4)のいずれか1項に記載の製塩用陰イオン交換膜。
(7) 前記重合性混合物にゴムを含む前記(2)〜(6)のいずれか1項の製塩用陰イオン交換膜。
(8) ポリオレフィンからなる多孔性基材の細孔内に、第4級アンモニウム基を導入可能な官能基を有するクロロメチルスチレン及びジビニルベンゼンを含有する重合性混合物を充填して、熱重合を行う工程を含む製塩用陰イオン交換膜の製造方法。
(9) 前記重合性混合物にゴムを含む前記(8)の製塩用陰イオン交換膜の製造方法。
(1) ポリオレフィンからなる多孔性基材の細孔内に、クロロメチルスチレンとジビニルベンゼンとを少なくとも共重合成分とし、かつ第4級アンモニウム基を有する共重合体が充填された製塩用陰イオン交換膜。
(2) ポリオレフィンからなる多孔性基材の細孔内に、第4級アンモニウム基を導入可能な官能基を有するクロロメチルスチレン及びジビニルベンゼンを含有する重合性混合物を充填して、熱重合を行うことにより得られた前記(1)に記載の製塩用陰イオン交換膜。
(3) ポリオレフィンからなる多孔性基材の細孔内に、第4級アンモニウム基を導入可能な官能基を有するクロロメチルスチレン及びジビニルベンゼンを含有する重合性混合物を充填して、熱重合を行う工程を含む製塩用陰イオン交換膜の製造方法。
より具体的には、ポリエチレンや超高分子量ポリエチレンからなる多孔性基材の細孔内に、クロロメチルスチレン及びジビニルベンゼン等の単量体を充填して熱重合をおこない、得られた共重合体に第4級アンモニウム基を導入することを特徴とするものである。
本発明においてポリオレフィンとは、分子中に二重結合を有する化合物の重合体である。具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリブタジエン等の脂肪族オレフィンの重合体、ポリスチレン、ポリα−メチルスチレン、ポリジビニルベンゼン等の芳香族オレフィンの重合体、ポリメタクリル酸メチル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール等の含酸素オレフィンの重合体、ポリアクリロニトリル、ポリN−メチルピロリドン等の含窒素オレフィンの重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等の含ハロゲンオレフィンの重合体等が挙げられる。これらのポリオレフィンを単独で使用してもよいし、複数のポリオレフィンを混合してもよい。また、上記の2個以上のオレフィンの共重合体、あるいはグラフト共重合体でもよい。2個以上の二重結合を有する化合物との共重合あるいは電子線照射、プラズマ照射、紫外線照射、化学反応等により架橋構造を有するものでもよい。その中でも化学的安定性やコストの面等からポリエチレンが好ましく、特に分子量が100万以上の超高分子量ポリエチレンが好適である。また、本発明においてポリオレフィンには、その望ましい特性を損なわない範囲において、酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤等の種々の添加剤を含んでいてもよい。
空孔率(%)=(1−ρa/ρt)×100
(1)ハロゲン化アルキル基を有する単量体。例えば、クロロメチルスチレン、ブロモメチルスチレン、α−メチル(クロロメチル)スチレン、ビニル(クロロメチル)ナフタレン、(2−クロロエチル)スチレン、(6−クロロヘキシル)スチレン等。
(2)芳香環を有する単量体。例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、p−メトキシスチレン、p−エチルスチレン、m−エチルスチレン、ビニルナフタレン等。
(3)エポキシ基を有する単量体。例えば、グリシジルメタクリレート、エポキシスチレン、ブタジエンモノオキシド等。
(4)窒素を含む単量体。例えば、ビニルベンジル(ジメチル)アミン、ビニルピリジン、2−メチル−5−ビニルピリジン、エチルビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニルカルバゾール、ビニルイミダゾール、アミノスチレン、(メチルアミノ)スチレン、(ジメチルアミノ)スチレン等。
(5)第4級アンモニウム基を有する単量体。例えば、ビニルベンジル(トリメチル)アンモニウムハイドロオキサイド、トリメチルビニルアンモニウムクロライド、トリメチルアリルアンモニウムクロライド等。
また、重合性混合物において、クロロメチルスチレンとジビニルベンゼンとの使用割合(重量割合)は、前者を1としたとき、後者は0.05〜1の範囲が好ましく、0.07〜0.55の範囲が特に好ましい。クロロメチルスチレンに対してジビニルベンゼンの使用割合が小さ過ぎると陰イオン交換膜にした時に第4級アンモニウム基を有する共重合体が剥がれることがあり、また、大き過ぎると膜抵抗が高くなり過ぎる。
ガラス容器にクロロメチルスチレン(AGCセイミケミカル株式会社製クロロメチルスチレンCMS−P(製品名))80部、ジビニルベンゼン(和光純薬工業株式会社製55%ジビニルベンゼン(異性体混合物)(製品名))20部、NBR5部、AIBN1部からなる混合物を入れ、超高分子量ポリエチレンからなる多孔性基材である東燃化学那須株式会社製セティーラE30MMS(膜厚31μm、孔径0.051μm、空孔率38%)を室温で3時間浸漬した。浸漬後、セティーラE30MMSを取り出し、ガラス板に挟んで、乾燥機に入れて60℃で16時間、90℃で3時間熱重合をおこなった。
表2及び図1に示したとおり本発明に従って合成したいずれの膜も、市販されている製塩用陰イオン交換膜と比較し、高い濃縮性能を示した。なお、図1中に示した直線は、市販イオン交換膜と同等の濃縮性能を示す直線であり、直線より上部に示される膜性能はすべて市販膜より高い濃縮性能であるといえる。
Claims (9)
- ポリオレフィンからなる多孔性基材の細孔内に、クロロメチルスチレンとジビニルベンゼンとを少なくとも共重合成分とし、かつ第4級アンモニウム基を有する共重合体が充填された製塩用陰イオン交換膜。
- ポリオレフィンからなる多孔性基材の細孔内に、第4級アンモニウム基を導入可能な官能基を有するクロロメチルスチレン及びジビニルベンゼンを含有する重合性混合物を充填して、熱重合を行うことにより得られた請求項1に記載の製塩用陰イオン交換膜。
- 前記ポリオレフィンがポリエチレンであることを特徴とする請求項1または2記載の製塩用陰イオン交換膜。
- 前記ポリオレフィンが超高分子量ポリエチレンであることを特徴とする請求項1または2記載の製塩用陰イオン交換膜。
- 前記第4級アンモニウム基を導入可能な官能基自体が第4級アンモニウム基でない場合には、熱重合の後に、第4級アンモニウム基を付与できる化合物で処理した請求項2〜4のいずれか1項に記載の製塩用陰イオン交換膜。
- 前記第4級アンモニウム基を導入可能な官能基自体が第4級アンモニウム基である請求項2〜4のいずれか1項に記載の製塩用陰イオン交換膜。
- 前記重合性混合物にゴムを含む請求項2〜6のいずれか1項の製塩用陰イオン交換膜。
- ポリオレフィンからなる多孔性基材の細孔内に、第4級アンモニウム基を導入可能な官能基を有するクロロメチルスチレン及びジビニルベンゼンを含有する重合性混合物を充填して、熱重合を行う工程を含む製塩用陰イオン交換膜の製造方法。
- 前記重合性混合物にゴムを含む請求項8の製塩用陰イオン交換膜の製造方法。
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