JP2010009912A - Electrode electrolyte for solid polymer fuel cell, and electrode varnish, electrode paste and membrane electrode assembly using the same - Google Patents

Electrode electrolyte for solid polymer fuel cell, and electrode varnish, electrode paste and membrane electrode assembly using the same Download PDF

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Teruhiko Umehara
輝彦 梅原
Toshiaki Kadota
敏明 門田
Yoshitaka Yamakawa
芳孝 山川
Shigeo Nakagawa
薫生 中川
Ryuhei Ishimaru
竜平 石丸
Masaru Iguchi
勝 井口
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Honda Motor Co Ltd
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  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrode electrolyte excellent in heat resistance and mechanical characteristics for a solid polymer fuel cell. <P>SOLUTION: The electrode electrolyte for a fuel cell contains a polyarylene copolymer containing a condensed aromatic ring unit represented by formula (1) and a unit having a polyphenylene structure for its main chain and having in its side chain a nitrogen-containing heterocyclic ring represented by the below formula (A). In the formula (1): A and D are direct bonds, -O-, -S-, -CO- or the like; Ph is a condensed aromatic ring; R<SB>1</SB>-R<SB>20</SB>are each a hydrogen atom, a fluorine atom, a hydrocarbon group, an alkyl halide group, a nitro group, a nitryl group and the like; (l) and (m) are each an integer of 0-4, (q) an integer of 2 or more, and (t) an integer of 0-4; (n) and (p) are each a composition ratio of the respective unit; and (n)+(p)=1. In the formula (A), Z is a direct bond, -O-, -S- or the like; Y is -CO-, -SO<SB>2</SB>-, -SO-, -CONH- or the like; R<SB>21</SB>is a nitrogen-containing heterocyclic group; (b) is an integer of 1-5; and (a) is an integer of 0-4. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、特定の構成単位を有するポリアリーレンを含む固体高分子型燃料電池用電極電解質、該電解質を含む電極ワニス、電極ペースト、該電極ペーストから形成される固体高分子型燃料電池用電極および該電極を有する膜−電極接合体に関する。   The present invention relates to an electrode electrolyte for a polymer electrolyte fuel cell containing polyarylene having a specific structural unit, an electrode varnish containing the electrolyte, an electrode paste, an electrode for a polymer electrolyte fuel cell formed from the electrode paste, and The present invention relates to a membrane-electrode assembly having the electrode.

固体高分子型燃料電池は、高出力密度が得られ、低温で作動可能であることから小型軽量化が可能であり、自動車用動力源、定置用発電電源、携帯機器用発電電源などとして実用化が期待されている。   Solid polymer fuel cells have high power density and can be operated at low temperatures, so they can be reduced in size and weight, and put into practical use as power sources for automobiles, stationary power sources, and portable devices. Is expected.

固体高分子型燃料電池はプロトン伝導性の固体高分子電解質膜の両面に一対の電極を設け、純水素あるいは改質水素を燃料ガスとして一方の電極(燃料極)へ供給し、酸素ガスあるいは空気を酸化剤としてもう一方の電極(空気極)へ供給し、発電を行うものである。   A polymer electrolyte fuel cell is provided with a pair of electrodes on both sides of a proton conductive solid polymer electrolyte membrane, and supplies pure hydrogen or reformed hydrogen as a fuel gas to one electrode (fuel electrode), oxygen gas or air Is supplied as an oxidant to the other electrode (air electrode) to generate electricity.

かかる燃料電池の電極は触媒成分が分散した電極電解質から構成され(このため電極は
、電極触媒層ということもある)、燃料極側の電極触媒層は、燃料ガスからプロトンと電
子を発生させ、空気極側の電極触媒層で酸素とプロトンと電子とから水を生成し、固体高分子電解質膜はプロトンをイオン伝導させる。そして、かかる電極触媒層を通して電力が取り出される。
The electrode of such a fuel cell is composed of an electrode electrolyte in which a catalyst component is dispersed (for this reason, the electrode is sometimes referred to as an electrode catalyst layer), and the electrode catalyst layer on the fuel electrode side generates protons and electrons from the fuel gas, Water is generated from oxygen, protons and electrons in the electrode catalyst layer on the air electrode side, and the solid polymer electrolyte membrane conducts protons in ionic conduction. And electric power is taken out through this electrode catalyst layer.

また、かかる燃料電池では、従来、電極触媒層の電解質としてプロトン伝導膜と同様にNafion(商標)に代表されるパーフルオロアルキルスルホン酸系高分子が使用されてきた。この材料は優れたプロトン伝導性を有しているが、非常に高価であり、また分子内にフッ素原子を大量に有していることから、燃焼性が小さく、電極触媒に用いられる白金などの高価な貴金属の回収再利用を非常に困難にしている問題がある。   In such fuel cells, conventionally, perfluoroalkylsulfonic acid polymers represented by Nafion (trademark) have been used as the electrolyte of the electrode catalyst layer as well as the proton conducting membrane. Although this material has excellent proton conductivity, it is very expensive and has a large amount of fluorine atoms in the molecule, so that it has low combustibility and is used for the electrode catalyst such as platinum. There is a problem that makes it very difficult to recover and reuse expensive precious metals.

一方これにかわる材料として、種々の非パーフルオロアルキルスルホン酸系高分子の検討も行われている。特に発電効率の高い、高温条件で用いることを狙い、耐熱性の高い芳香族スルホン酸系高分子を電解質として用いることが試みられている。   On the other hand, various non-perfluoroalkylsulfonic acid polymers have been studied as alternative materials. In particular, an attempt has been made to use an aromatic sulfonic acid polymer having a high heat resistance as an electrolyte with the aim of using it under high temperature conditions with high power generation efficiency.

たとえば、特開2005−50726号公報(特許文献1)には、スルホン化ポリアリーレン重合体を電極電解質として用いることが開示されており、さらに、特開2004−253267号公報(特許文献2)、特開2006−121051(特許文献3)には、特定のスルホン化ポリアリーレンを用いることが開示されている。
特開2005−50726号公報 特開2004−253267号公報 特開2006−121051号公報
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-50726 (Patent Document 1) discloses that a sulfonated polyarylene polymer is used as an electrode electrolyte, and further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-253267 (Patent Document 2), JP 2006-121051 (Patent Document 3) discloses the use of a specific sulfonated polyarylene.
Japanese Patent Laying-Open No. 2005-50726 JP 2004-253267 A JP 2006-121051 A

これらのポリアリーレン系(芳香族スルホン酸系)の電解質材料は、前述のような価格的な問題や、触媒金属の回収に関する問題を解決するとともに、その化学構造から高い耐熱性、耐溶剤性、熱水耐性を付与することができるために、Nafionと比較して高い温度・湿度領域での使用、優れたプロトン伝導性、寸法安定性、機械的特性に優れた固体高分子型燃料電池用電極電解質を提供することができる。   These polyarylene-based (aromatic sulfonic acid-based) electrolyte materials solve the above-mentioned cost problems and problems related to the recovery of catalytic metals, as well as high heat resistance, solvent resistance, Electrode for polymer electrolyte fuel cell, which is superior in use in high temperature and humidity range, excellent proton conductivity, dimensional stability and mechanical properties compared to Nafion because it can be given hydrothermal resistance An electrolyte can be provided.

燃料電池自体、特に高温下でさらに高い発電出力を有するものが望まれていた。かかる燃料電池では、発電中にセル内で燃料の酸化によって過酸化水素が発生、それによりヒドロキシラジカルなどの活性種が生成するため、それにより電極電解質の分解を引き起こし性能低下の原因となることが知られている。そのため電極電解質の化学劣化に対する耐久性の向上も求められていた。   It has been desired that the fuel cell itself has a higher power generation output, particularly at high temperatures. In such a fuel cell, hydrogen peroxide is generated by oxidation of the fuel in the cell during power generation, thereby generating active species such as hydroxy radicals, which may cause degradation of the electrode electrolyte and cause performance degradation. Are known. Therefore, improvement in durability against chemical deterioration of the electrode electrolyte has also been demanded.

また、このような燃料電池に用いられていたスルホン酸基を有するポリマーからなる電極電解電解質では、高温下ではスルホン酸基の可逆的な脱離反応やスルホン酸が関与する架橋反応が発生することがあった。これにより、プロトン伝導性が低下したり、電極電解質の脆化等が生じたりして、燃料電池の発電出力の低下や、発電不能に至る問題があった。また、このような問題をできるだけ回避するために、現状、燃料電池発電時の上限温度を限定し使用しており、発電出力に制限があった。   In addition, in an electrode electrolyte made of a polymer having a sulfonic acid group used in such a fuel cell, a reversible elimination reaction of the sulfonic acid group and a crosslinking reaction involving the sulfonic acid occur at a high temperature. was there. As a result, there is a problem that the proton conductivity is reduced or the electrode electrolyte is embrittled, resulting in a decrease in the power generation output of the fuel cell and the inability to generate power. In order to avoid such problems as much as possible, the upper limit temperature at the time of fuel cell power generation is limited and used, and the power generation output is limited.

すなわち、本発明の課題は、前述のような、価格的な問題や、触媒金属の回収に関する問題を解決するとともに、プロトン伝導性や寸法安定性、機械的特性に優れ、しかも高温下でも優れた熱水耐性および耐熱性を有するとともに、高い発電出力を有し、かつ、MEA
作製時の加工適正性を付与した固体高分子型燃料電池用電極電解質を提供し、さらに該電解質を含む、電極ワニス、電極ペースト、電極、膜-電極接合体を提供するものである。
That is, the problem of the present invention is to solve the above-mentioned problem of cost and the problem of recovery of the catalytic metal, and is excellent in proton conductivity, dimensional stability and mechanical properties, and also excellent at high temperature. It has hot water resistance and heat resistance, high power output, and MEA
The present invention provides an electrode electrolyte for a polymer electrolyte fuel cell imparted with processing suitability at the time of production, and further provides an electrode varnish, an electrode paste, an electrode, and a membrane-electrode assembly containing the electrolyte.

本発明者らは、上記の問題点を解決すべく、鋭意研究した。その結果、縮合芳香族環ユニットを有するポリアリーレンに含窒素複素環基を有するユニットを導入することによって、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
[1]式(1)で表されることを特徴とする縮合芳香族環ユニットと、
主鎖がポリフェニレン構造であり、側鎖に下記式(A)で表される含窒素複素環基を有
するユニットとを含むポリアリーレン系共重合体を含むことを特徴とする固体高分子型燃料電池用電極電解質。
The present inventors have intensively studied to solve the above problems. As a result, it has been found that the above problem can be solved by introducing a unit having a nitrogen-containing heterocyclic group into polyarylene having a condensed aromatic ring unit, and the present invention has been completed.
[1] A condensed aromatic ring unit represented by the formula (1):
A solid polymer fuel cell comprising a polyarylene copolymer having a main chain having a polyphenylene structure and a side chain having a nitrogen-containing heterocyclic group represented by the following formula (A): Electrode electrolyte for use.

Figure 2010009912
Figure 2010009912

[式(1)中、A、Dは直接結合、−O−、−S−、−CO−、−SO2−、−SO−、−CONH−、−COO−、−(CF2i−(iは1〜10の整数である)、−(CH2j−(jは1〜10の整数である)、−CR’2−(R’は脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水
素基またはハロゲン化炭化水素基を示す)、シクロヘキシリデン基およびフルオレニリデン基からなる群より選ばれた少なくとも1種の構造を示し、Bは酸素原子または硫黄原子を示し、Phは縮合芳香族環を示し、R1〜R20は、互いに同一であっても異なっていてもよく、水素原子、フッ素原子、アルキル基、一部またはすべてがハロゲン化されたハロゲン化アルキル基、アリル基、アリール基、ニトロ基およびニトリル基からなる群より選ばれる少なくとも1種の原子または基を示す。l、mは0〜4の整数を示し、qは2以上の整数を示す。tは0〜4の整数を示す。n、pは各ユニットの組成比を示し、pは0から1の値のうち0以外の値をとり、n+p=1である。
Wherein (1), A, D is a direct bond, -O -, - S -, - CO -, - SO 2 -, - SO -, - CONH -, - COO -, - (CF 2) i - (I is an integer of 1 to 10), — (CH 2 ) j — (j is an integer of 1 to 10), —CR ′ 2 — (R ′ is an aliphatic hydrocarbon group, aromatic hydrocarbon) Group or a halogenated hydrocarbon group), at least one structure selected from the group consisting of a cyclohexylidene group and a fluorenylidene group, B represents an oxygen atom or a sulfur atom, and Ph represents a condensed aromatic ring. shown, R 1 to R 20 may be the being the same or different, a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group, a part or all of halogenated halogenated alkyl group, an allyl group, an aryl group, At least one atom selected from the group consisting of a nitro group and a nitrile group The other represents a group. l and m represent an integer of 0 to 4, and q represents an integer of 2 or more. t shows the integer of 0-4. n and p indicate the composition ratio of each unit, and p is a value other than 0 among 0 to 1, and n + p = 1.

式(A)中、Zは直接結合または、−O−、−S−からなる群より選ばれた少なくとも1
種の構造を示し、Yは、−CO−、−SO2−、−SO−、−CONH−、−COO−、
−(CF2)l'−(l'は1〜10の整数である)、−C(CF3)2−からなる群より選ばれた少なくとも1種の構造を示し、R21は含窒素複素環基を示す。bは1〜5の整数を示し、aは0〜4の整数を示す。
In the formula (A), Z is a direct bond or at least one selected from the group consisting of —O— and —S—.
Indicates the type of structure, Y is, -CO -, - SO 2 - , - SO -, - CONH -, - COO-,
- (CF 2) l '- (l' is an integer of 1 to 10), - C (CF 3) 2 - represents at least one structure selected from the group consisting of, R 21 is a nitrogen-containing heterocyclic A ring group is shown. b shows the integer of 1-5, a shows the integer of 0-4.

構成単位の端部における単線のうち、一方に置換基が表示されていないものは隣り合う構成単位との接続を意味する。]
[2]前記式(1)中、Phはナフタレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセンからなる
群から選ばれる芳香族環からなる2価の基であることを特徴とする、[1]の固体高分子型
燃料電池用電極電解質。
[3]前記縮合芳香族環ユニットが、下記式(2)で表されるものであることを特徴とする
、[1]の固体高分子型燃料電池用電極電解質;
Among the single lines at the end of the structural unit, those not having a substituent displayed on one side mean connection with the adjacent structural unit. ]
[2] In the above formula (1), Ph is a divalent group consisting of an aromatic ring selected from the group consisting of naphthalene, anthracene, tetracene and pentacene, [1] Fuel cell electrode electrolyte.
[3] The polymer electrolyte fuel cell electrode electrolyte according to [1], wherein the condensed aromatic ring unit is represented by the following formula (2):

Figure 2010009912
Figure 2010009912

[式(2)中、Aは直接結合、−O−、−CO−、−SO2−、−SO−、−(CF2i
−(iは1〜10の整数である)、−(CH2j−(jは1〜10の整数である)、−CR’2−(R’は脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基またはハロゲン化炭化水素基を示
す)、シクロヘキシリデン基およびフルオレニリデン基からなる群より選ばれた少なくとも1種の構造を示し、
Dは直接結合、−O−、−CO−、−(CH2j−(jは1〜10の整数である)および−CR’2−(R’は脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基またはハロゲン化炭化水素
基を示す)からなる群より選ばれた少なくとも1種の構造を示し、
Phは縮合芳香族環を示し、R1〜R20は互いに同一であっても異なっていてもよく、水素原子、フッ素原子、アルキル基、一部またはすべてがハロゲン化されたハロゲン化アルキル基、アリル基、アリール基、ニトロ基およびニトリル基からなる群より選ばれる少なくとも1種の原子または基を示す。
[In the formula (2), A represents a direct bond, —O—, —CO—, —SO 2 —, —SO—, — (CF 2 ) i.
- (i is an integer of 1 to 10), - (CH 2) j - (j is an integer of 1 to 10), - CR '2 - ( R' represents an aliphatic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon A hydrogen group or a halogenated hydrocarbon group), at least one structure selected from the group consisting of a cyclohexylidene group and a fluorenylidene group,
D is a direct bond, —O—, —CO—, — (CH 2 ) j — (j is an integer of 1 to 10) and —CR ′ 2 — (R ′ is an aliphatic hydrocarbon group, aromatic carbonization. Represents at least one structure selected from the group consisting of a hydrogen group or a halogenated hydrocarbon group),
Ph represents a condensed aromatic ring, R 1 to R 20 may be the same or different from each other, and may be a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group, a halogenated alkyl group in which some or all are halogenated, At least one atom or group selected from the group consisting of allyl group, aryl group, nitro group and nitrile group is shown.

lは0〜4の整数を示し、qは2以上の整数を示す。tは0〜4の整数を示す。
n、pは各ユニットの組成比を示し、pは0から1の値のうち0以外の値をとり、n+p=1である。
l represents an integer of 0 to 4, and q represents an integer of 2 or more. t shows the integer of 0-4.
n and p indicate the composition ratio of each unit, and p is a value other than 0 among 0 to 1, and n + p = 1.

構成単位の端部における単線のうち、一方に置換基が表示されていないものは隣り合う構成単位との接続を意味する。]
[4]前記縮合芳香族環ユニットが式(3)で表されるものであることを特徴とする[3]の固体高分子型燃料電池用電極電解質;
Among the single lines at the end of the structural unit, those not having a substituent displayed on one side mean connection with the adjacent structural unit. ]
[4] The polymer electrolyte fuel cell electrode electrolyte according to [3], wherein the condensed aromatic ring unit is represented by the formula (3);

Figure 2010009912
Figure 2010009912

[式(3)中、Dは、−O−、−CR’2−(R’は脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素
基またはハロゲン化炭化水素基を示す)からなる群より選ばれた少なくとも1種の構造を示す。
[In the formula (3), D is selected from the group consisting of —O—, —CR ′ 2 — (R ′ represents an aliphatic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group or a halogenated hydrocarbon group). At least one structure is shown.

Pは下記式(4−1)〜(4−3)で表される構造から選ばれる少なくとも1種の構造であり、
Phは下記式(5−1)で表される構造である。
P is at least one structure selected from structures represented by the following formulas (4-1) to (4-3);
Ph is a structure represented by the following formula (5-1).

qは2以上の整数を示す。tは0〜4の整数を示す。
n、pは各ユニットの組成比を示し、pは0から1の値のうち0以外の値をとり、n+p=1である。
q represents an integer of 2 or more. t shows the integer of 0-4.
n and p indicate the composition ratio of each unit, and p is a value other than 0 among 0 to 1, and n + p = 1.

構成単位の端部における単線のうち、一方に置換基が表示されていないものは隣り合う構成単位との接続を意味する。]   Among the single lines at the end of the structural unit, those not having a substituent displayed on one side mean connection with the adjacent structural unit. ]

Figure 2010009912
Figure 2010009912

[5]前記式(3)において、pが0.01〜1の範囲にあることを特徴とする[4]の固体高
分子型燃料電池用電極電解質。
[6]前記含窒素複素環基がピロール、チアゾール、イソチアゾール、オキサゾール、イソ
オキサゾール、ピリジン、イミダゾール、イミダゾリン、ピラゾール、1,3,5−トリアジン、ピリミジン、ピリタジン、ピラジン、インドール、キノリン、イソキノリン、ブリン、ベンズイミダゾール、ベンズオキサゾール、ベンズチアゾール、テトラゾール、テトラジン、トリアゾール、カルバゾール、アクリジン、キノキサリン、キナゾリンからなる含窒素複素環化合物およびこれらの誘導体からなる群から選ばれる化合物から誘導される少なくとも1種の基である[1]〜[5]の固体高分子型燃料電池用電極電解質。
[7]側鎖に含窒素複素環基を有するユニットが、下記一般式(B)で表される構成単位であることを特徴とする[1]の固体高分子型燃料電池用電極電解質。
[5] The electrode electrolyte for a polymer electrolyte fuel cell according to [4], wherein in the formula (3), p is in the range of 0.01 to 1.
[6] The nitrogen-containing heterocyclic group is pyrrole, thiazole, isothiazole, oxazole, isoxazole, pyridine, imidazole, imidazoline, pyrazole, 1,3,5-triazine, pyrimidine, pyritazine, pyrazine, indole, quinoline, isoquinoline, At least one compound derived from a nitrogen-containing heterocyclic compound consisting of bryne, benzimidazole, benzoxazole, benzthiazole, tetrazole, tetrazine, triazole, carbazole, acridine, quinoxaline, quinazoline and a compound selected from the group consisting of these derivatives [1] to [5], which are basic polymer electrolyte fuel cell electrode electrolytes.
[7] The electrode electrolyte for a polymer electrolyte fuel cell according to [1], wherein the unit having a nitrogen-containing heterocyclic group in the side chain is a structural unit represented by the following general formula (B).

Figure 2010009912
Figure 2010009912

(式(B)中、Y、Z、R21、a、bは式(A)と同じである。構成単位の端部における単線の
うち、一方に置換基が表示されていないものは隣り合う構成単位との接続を意味する。)[8]前記ポリアリーレン系共重合体が、さらに、下記一般式(E)で表されるスルホン酸
基を有する側鎖を含むことを特徴とする[1]〜[7]の固体高分子型燃料電池用電極電解質。
(In the formula (B), Y, Z, R 21 , a, and b are the same as those in the formula (A). Of the single wires at the end of the structural unit, those not having a substituent on one side are adjacent to each other. (8) The polyarylene-based copolymer further includes a side chain having a sulfonic acid group represented by the following general formula (E) [1] ] Electrode electrolyte for polymer electrolyte fuel cell of [7]-[7].

Figure 2010009912
Figure 2010009912

(式(E)中、Zは直接結合または、−O−、−S−からなる群より選ばれた少なくとも1
種の構造を示し、Yは、−CO−、−SO2−、−SO−、−CONH−、−COO−、
−(CF2)l'−(l'は1〜10の整数である)、−C(CF3)2−からなる群より選ばれた少なくとも1種の構造を示す。Arは−SO3H、−O(CH2)hSO3Hまたは−O(CF2)hSO3H(hは1〜12の整数を示す)で表される置換基を有する芳香族基を示す。c
は0〜10の整数を示し、dは0〜10の整数を示し、kは1〜4の整数を示す。)
[9]スルホン酸基を有する側鎖が、下記一般式(F)で表される構成単位であることを特徴とする[8]のポリアリーレン系共重合体。
(In the formula (E), Z is a direct bond or at least one selected from the group consisting of -O- and -S-.
Indicates the type of structure, Y is, -CO -, - SO 2 - , - SO -, - CONH -, - COO-,
- (CF 2) l '- (l' is an integer of 1 to 10), - indicating at least one structure selected from the group consisting of - C (CF 3) 2. Ar is an aromatic group having a substituent represented by —SO 3 H, —O (CH 2 ) h SO 3 H or —O (CF 2 ) h SO 3 H (h represents an integer of 1 to 12). Indicates. c
Represents an integer of 0 to 10, d represents an integer of 0 to 10, and k represents an integer of 1 to 4. )
[9] The polyarylene copolymer according to [8], wherein the side chain having a sulfonic acid group is a structural unit represented by the following general formula (F).

Figure 2010009912
Figure 2010009912

(式(F)中、Y、Z、Ar、c、d、kは式(E)と同じである。構成単位の端部における単
線のうち、一方に置換基が表示されていないものは隣り合う構成単位との接続を意味する。)
[10]前記[1]〜[9]の固体高分子型燃料電池用電極電解質を含むことを特徴とする電極ワニス。
[11]前記[1]〜[9]の固体高分子型燃料電池用電極電解質と触媒粒子を含むことを特徴とする電極ペースト。
[12]ペーストを構成する溶媒が水と少なくとも1種類以上の有機溶剤との混合溶媒であり、その混合溶媒がプロトン伝導膜の貧溶媒であることを特徴とする[11]の電極ペースト。[13]前記[1]〜[9]の固体高分子型燃料電池用電極電解質と触媒粒子とを含むことを特徴とする固体高分子型燃料電池用電極。
[14]前記[13]の固体高分子型燃料電池用電極を、高分子電解質膜の少なくとも片面に備える膜−電極接合体。
(In the formula (F), Y, Z, Ar, c, d, and k are the same as those in the formula (E). Of the single lines at the end of the structural unit, those that do not have a substituent on one side are adjacent. (It means connection with a matching unit.)
[10] An electrode varnish comprising the polymer electrolyte fuel cell electrode electrolyte of [1] to [9].
[11] An electrode paste comprising the polymer electrolyte fuel cell electrode electrolyte of [1] to [9] and catalyst particles.
[12] The electrode paste according to [11], wherein the solvent constituting the paste is a mixed solvent of water and at least one organic solvent, and the mixed solvent is a poor solvent for the proton conductive membrane. [13] A polymer electrolyte fuel cell electrode comprising the polymer electrolyte fuel cell electrode electrolyte of [1] to [9] and catalyst particles.
[14] A membrane-electrode assembly comprising the polymer electrolyte fuel cell electrode according to [13] on at least one surface of a polymer electrolyte membrane.

本発明によれば、安価で、触媒金属の回収が容易であり、プロトン伝導性、寸法安定性、機械的特性、機械的特性、および加工性(プロトン伝導膜・ガス拡散層と電極層の接合
性)に優れ、化学劣化に対する耐久性も改良され、しかも縮合芳香族環ユニットと含窒素
複素環基を有するユニットとを有するスルホン化ポリマーを含んでいるので、熱水耐性が高く、浸漬条件での電極電解質を含む電極の膨潤が少なく、高温条件下でのスルホン酸基の安定性も向上され、発電性能と発電耐久性にも優れた固体高分子型燃料電池用電極電解質、該電解質を含む電極ワニス、電極ペースト、固体高分子型燃料電池用電極、膜−電極接合体が提供され、固体高分子型燃料電池の発電性能向上に寄与する。
According to the present invention, it is inexpensive and easy to recover catalytic metal, and proton conductivity, dimensional stability, mechanical properties, mechanical properties, and workability (bonding of proton conducting membrane / gas diffusion layer and electrode layer) ), Improved durability against chemical degradation, and includes a sulfonated polymer having a condensed aromatic ring unit and a unit having a nitrogen-containing heterocyclic group. Electrode for a polymer electrolyte fuel cell, which is less swelled with an electrode electrolyte, has improved sulfonic acid group stability under high temperature conditions, and has excellent power generation performance and power generation durability, including the electrolyte An electrode varnish, an electrode paste, an electrode for a polymer electrolyte fuel cell, and a membrane-electrode assembly are provided, which contributes to an improvement in power generation performance of the polymer electrolyte fuel cell.

以下、本発明に係る電極電解質、電極ワニス、電極ペースト、電極および膜−電極接合体(MEA)について詳細に説明する。
〔固体高分子型燃料電池用電極電解質〕
本発明の固体高分子型燃料電池用電極電解質は、スルホン酸基を有するポリアリーレン系共重合体(以後、スルホン化ポリアリーレンという)に、縮合芳香族環ユニットと、含窒素複素環基を有する構造を含むポリアリーレンを含むことを特徴としている。
Hereinafter, the electrode electrolyte, electrode varnish, electrode paste, electrode and membrane-electrode assembly (MEA) according to the present invention will be described in detail.
[Electrode electrolyte for polymer electrolyte fuel cells]
The electrode electrolyte for a polymer electrolyte fuel cell of the present invention has a polyarylene copolymer having a sulfonic acid group (hereinafter referred to as a sulfonated polyarylene), a condensed aromatic ring unit, and a nitrogen-containing heterocyclic group. It is characterized by containing polyarylene containing a structure.

なお、本発明の電極電解質は、このようなスルホン化ポリアリーレン単独で含むものであっても、従来より電極電解質として公知のものを含んでいても良い。
このような構造を有するスルホン化ポリアリーレンは、縮合芳香族環を含むユニットを含んでいるので、熱水耐性が高く、浸漬状態での電極電解質の膨潤が抑えられる。また含窒素複素環基の窒素原子は、塩基性を有するため、スルホン酸基との間でイオン的な相互作用を形成する。これによって、スルホン酸基の安定性を高め、高温条件下でのスルホン酸基の脱離が抑制される。また、同様に高温条件下でスルホン酸基に由来するポリマー分子間の架橋反応をも抑制することができる。含窒素複素環基は、プロトン伝導性を損なわず、これらの効果を発現できる適度な強さの塩基性基である。
The electrode electrolyte of the present invention may include such a sulfonated polyarylene alone, or may include a conventionally known electrode electrolyte.
Since the sulfonated polyarylene having such a structure includes a unit containing a condensed aromatic ring, it has high hot water resistance and suppresses swelling of the electrode electrolyte in the immersed state. Moreover, since the nitrogen atom of a nitrogen-containing heterocyclic group has basicity, it forms an ionic interaction with a sulfonic acid group. This enhances the stability of the sulfonic acid group and suppresses the elimination of the sulfonic acid group under high temperature conditions. Similarly, the cross-linking reaction between polymer molecules derived from sulfonic acid groups can be suppressed under high temperature conditions. The nitrogen-containing heterocyclic group is a basic group having an appropriate strength that can exhibit these effects without impairing proton conductivity.

このため、かかるスルホン化ポリアリーレンを含む電極電解質は、広範囲な温度、湿度、特に高温下でも発電可能になり、発電出力を向上することができる。また、高温下で使用しても、スルホン酸基が高い安定性を有することから、電池寿命を大幅に向上させた燃料電池を得ることができる。
スルホン化ポリアリーレン
本発明で使用されるスルホン化ポリアリーレンは、縮合芳香族環ユニットと、含窒素複素環基を有するユニットとを含む。
[縮合芳香族環ユニット]
縮合芳香族環ユニットとしては、下記式(1)で表されるモノマー単位(構成単位)であ
る。かかるユニットを含むことにより、重合体に疎水部を付与することができる。また、縮合芳香族環を有するので、前記重合体の熱水耐性を向上させることができる。
For this reason, the electrode electrolyte containing the sulfonated polyarylene can generate power even in a wide range of temperatures and humidity, particularly at high temperatures, and can improve the power generation output. In addition, even when used at high temperatures, the sulfonic acid group has high stability, so that a fuel cell with greatly improved battery life can be obtained.
Sulfonated polyarylene The sulfonated polyarylene used in the present invention includes a condensed aromatic ring unit and a unit having a nitrogen-containing heterocyclic group.
[Condensed aromatic ring unit]
The condensed aromatic ring unit is a monomer unit (constituent unit) represented by the following formula (1). By including such a unit, a hydrophobic portion can be imparted to the polymer. Moreover, since it has a condensed aromatic ring, the hot water resistance of the polymer can be improved.

Figure 2010009912
Figure 2010009912

式(1)中、l、mは0〜4の整数を示し、qは2以上の整数を示す。n、pは各ユニッ
トの組成比を示し、pは0から1の値のうち0以外の値をとり、n+p=1である。これらのうち、mは0か1が好ましく、lは0か1が好ましい。また、pは0.01〜1の値をとることが好ましく、より好ましくは0.1〜1、特に好ましくは0.05〜1である。tは0〜4の整数を示し、好ましくは0〜2、より好ましくは0または1である。
In formula (1), l and m represent an integer of 0 to 4, and q represents an integer of 2 or more. n and p indicate the composition ratio of each unit, and p is a value other than 0 among 0 to 1, and n + p = 1. Of these, m is preferably 0 or 1, and l is preferably 0 or 1. Further, p preferably takes a value of 0.01 to 1, more preferably 0.1 to 1, and particularly preferably 0.05 to 1. t represents an integer of 0 to 4, preferably 0 to 2, more preferably 0 or 1.

Aは直接結合、−O−、−S−、−CO−、−SO2−、−SO−、−CONH−、−
COO−、−(CF2)i−(iは1〜10の整数である)、−(CH2)j−(jは1〜10の整
数である)、−CR’2−(R’は脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基またはハロゲン化
炭化水素基を示す)、シクロヘキシリデン基およびフルオレニリデン基からなる群より選
ばれた少なくとも1種の構造を示す。
A is a direct bond, -O -, - S -, - CO -, - SO 2 -, - SO -, - CONH -, -
COO—, — (CF 2 ) i — (i is an integer of 1 to 10), — (CH 2 ) j — (j is an integer of 1 to 10), —CR ′ 2 — (R ′ is It represents at least one structure selected from the group consisting of an aliphatic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group or a halogenated hydrocarbon group), a cyclohexylidene group and a fluorenylidene group.

ここで、−CR’2−のR'の具体的な例として、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、プロピル基、オクチル基、デシル基、オクタデシル基、フェニル基、トリフルオロメチル基などが挙げられる。これらのうち、直接結合、−O−、−CR’2−(R’は脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基また
はハロゲン化炭化水素基を示す)が好ましい。
Here, as specific examples of R ′ of —CR ′ 2 —, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, t-butyl group, propyl group, octyl group, decyl group, An octadecyl group, a phenyl group, a trifluoromethyl group, etc. are mentioned. Of these, a direct bond, —O—, and —CR ′ 2 — (R ′ represents an aliphatic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, or a halogenated hydrocarbon group) are preferable.

Bは酸素原子または硫黄原子を示し、酸素原子が好ましい。
Phは芳香族環からなる2価の基を示し、例えばナフタレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセンなどの芳香族環からなる2価の基が挙げられ、なかでもナフタレン環からな
る2価の基が好ましい。これらを含有することによって、式(1)で表される縮合芳香族環
ユニットを含むスルホン化ポリアリーレンに耐水性を付与することができる。
B represents an oxygen atom or a sulfur atom, preferably an oxygen atom.
Ph represents a divalent group composed of an aromatic ring, and examples thereof include a divalent group composed of an aromatic ring such as naphthalene, anthracene, tetracene, and pentacene. Among them, a divalent group composed of a naphthalene ring is preferable. By containing these, water resistance can be imparted to the sulfonated polyarylene containing the condensed aromatic ring unit represented by the formula (1).

Dは、直接結合、−O−、−S−、−CO−、−SO2−、−SO−、−CONH−、
−COO−、−(CF2)i−(iは1〜10の整数である)、−(CH2)j−(jは1〜10の
整数である)、−CR’2−(R’は脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基またはハロゲン
化炭化水素基を示す)、シクロヘキシリデン基およびフルオレニリデン基からなる群より
選ばれた少なくとも1種の構造を示す。
D is a direct bond, —O—, —S—, —CO—, —SO 2 —, —SO—, —CONH—,
—COO—, — (CF 2 ) i — (i is an integer of 1 to 10), — (CH 2 ) j — (j is an integer of 1 to 10), —CR ′ 2 — (R ′ Represents an aliphatic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group or a halogenated hydrocarbon group), and represents at least one structure selected from the group consisting of a cyclohexylidene group and a fluorenylidene group.

各構成単位の端部における単線のうち、一方に置換基が表示されていないものは隣り合う構成単位との接続を意味する。
ここで、−CR’2−のR’の具体的な例として、メチル基、エチル基、プロピル基、
イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、プロピル基、オクチル基、デシル基、オクタデシル基、フェニル基、トリフルオロメチル基などが挙げられる。これらのうち、直接結合、−O−、−CR’2−(R’は脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基またはハロゲン化炭化水素基を示す)が好ましい。
Of the single wires at the end of each structural unit, one not having a substituent displayed on one side means connection with an adjacent structural unit.
Here, as specific examples of R ′ in —CR ′ 2 —, a methyl group, an ethyl group, a propyl group,
Examples include isopropyl group, butyl group, isobutyl group, t-butyl group, propyl group, octyl group, decyl group, octadecyl group, phenyl group and trifluoromethyl group. Among these, a direct bond, -O -, - CR '2 - (R' represents an aliphatic hydrocarbon group, aromatic hydrocarbon group or a halogenated hydrocarbon group).

前記縮合芳香族環ユニットが、式(2)で表されるものであることが好ましい。   It is preferable that the condensed aromatic ring unit is represented by the formula (2).

Figure 2010009912
Figure 2010009912

[式(2)中、Aは直接結合、−O−、−CO−、−SO2−、−SO−、−(CF2i
−(iは1〜10の整数である)、−(CH2j−(jは1〜10の整数である)、−CR’2−(R’は脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基またはハロゲン化炭化水素基を示
す)、シクロヘキシリデン基およびフルオレニリデン基からなる群より選ばれた少なくとも1種の構造を示し、
Dは直接結合、−O−、−CO−、−(CH2j−(jは1〜10の整数である)および−CR’2−(R’は脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基またはハロゲン化炭化水素
基を示す)−からなる群より選ばれた少なくとも1種の構造を示し、
Phは縮合芳香族環を示し、R1〜R20は互いに同一であっても異なっていてもよく、水素原子、フッ素原子、アルキル基、一部またはすべてがハロゲン化されたハロゲン化アルキル基、アリル基、アリール基、ニトロ基およびニトリル基からなる群より選ばれる少なくとも1種の原子または基を示す。
[In the formula (2), A represents a direct bond, —O—, —CO—, —SO 2 —, —SO—, — (CF 2 ) i.
- (i is an integer of 1 to 10), - (CH 2) j - (j is an integer of 1 to 10), - CR '2 - ( R' is an aliphatic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon A hydrogen group or a halogenated hydrocarbon group), at least one structure selected from the group consisting of a cyclohexylidene group and a fluorenylidene group,
D is a direct bond, -O -, - CO -, - (CH 2) j - (j is an integer of 1 to 10) and -CR '2 - (R' is an aliphatic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon Represents a hydrogen group or a halogenated hydrocarbon group), and represents at least one structure selected from the group consisting of:
Ph represents a condensed aromatic ring, R 1 to R 20 may be the being the same or different, a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group, a halogenated alkyl group in which a part or wholly halogenated, At least one atom or group selected from the group consisting of allyl group, aryl group, nitro group and nitrile group is shown.

l、mは0〜4の整数を示し、qは2以上の整数を示す。tは0〜4の整数を示す。
n、pは各ユニットの組成比を示し、pは0から1の値のうち0以外の値をとり、n+p=1である。]。
l and m represent an integer of 0 to 4, and q represents an integer of 2 or more. t shows the integer of 0-4.
n and p indicate the composition ratio of each unit, and p is a value other than 0 among 0 to 1, and n + p = 1. ].

さらに、かかる縮合芳香族環ユニットとして、下記式(3)で表されるものがより好ましい。   Furthermore, what is represented by following formula (3) as this condensed aromatic ring unit is more preferable.

Figure 2010009912
Figure 2010009912

[式(3)中、Dは、−O−、−CR’’2−(R’’は脂肪族炭化水素基または芳香族
炭化水素基を示す)からなる群より選ばれた少なくとも1種の構造を示す。
Pは下記式(4−1)〜(4−3)で表される構造から選ばれる少なくとも1種の構造であり、
Phは下記式(5−1)で表される構造である。
[In Formula (3), D is at least one selected from the group consisting of —O— and —CR ″ 2 — (R ″ represents an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group). The structure is shown.
P is at least one structure selected from structures represented by the following formulas (4-1) to (4-3);
Ph is a structure represented by the following formula (5-1).

qは2以上の整数を示す。tは0〜4の整数を示す。
n、pは各ユニットの組成比を示し、pは0から1の値のうち0以外の値をとり、n+p=1である。]。
耐水性を向上させるためには、より多くの縮合芳香族環ユニットを導入すること(上記pの値が大きいほど)が望ましい。しかし、より多くの縮環ユニットを導入すると、生成物の溶解性が著しく低下し、取り扱いが困難になる場合がある。そのような場合、2種類以
上の異なる縮合芳香族環ユニットを用いて疎水ユニットを合成することにより、より多くの縮合芳香族環ユニットを導入することが可能になる。pが0.01〜1の範囲にあるこ
とが好ましい。
q represents an integer of 2 or more. t shows the integer of 0-4.
n and p indicate the composition ratio of each unit, and p is a value other than 0 among 0 to 1, and n + p = 1. ].
In order to improve water resistance, it is desirable to introduce more condensed aromatic ring units (as the value of p is larger). However, when more condensed ring units are introduced, the solubility of the product is remarkably lowered and handling may be difficult. In such a case, it is possible to introduce more condensed aromatic ring units by synthesizing a hydrophobic unit using two or more different condensed aromatic ring units. It is preferable that p is in the range of 0.01 to 1.

Figure 2010009912
Figure 2010009912

このようなユニットとして具体的には、以下のものが例示される。   Specific examples of such units include the following.

Figure 2010009912
Figure 2010009912

Figure 2010009912
Figure 2010009912

Figure 2010009912
Figure 2010009912

このような縮合芳香族環を含むユニットを含有していると、疎水性が著しく向上する。このため、従来と同様のプロトン伝導性を具備しながら、優れた熱水耐性を付与することができる。
[含窒素複素環基を有するユニット]
本発明で使用されるスルホン化ポリアリーレンは、主鎖がポリフェニレン構造であり、側鎖に含窒素複素環基を有するユニットを含む。
When the unit containing such a condensed aromatic ring is contained, the hydrophobicity is remarkably improved. For this reason, the outstanding hot water tolerance can be provided, providing the proton conductivity similar to the past.
[Unit having nitrogen-containing heterocyclic group]
The sulfonated polyarylene used in the present invention includes a unit having a main chain of a polyphenylene structure and a nitrogen-containing heterocyclic group in the side chain.

主鎖となるポリフェニレン構造とは、下記のような構造中、置換基R2を除いたものであり、側鎖とは、下記構造式における置換基R2を示すものである。 The polyphenylene structure serving as the main chain is obtained by removing the substituent R 2 in the following structure, and the side chain represents the substituent R 2 in the following structural formula.

Figure 2010009912
Figure 2010009912

本発明においては、含窒素複素環基を有する側鎖であるR2は下記一般式(A)で表され
る。
In the present invention, R 2 which is a side chain having a nitrogen-containing heterocyclic group is represented by the following general formula (A).

Figure 2010009912
Figure 2010009912

式(2)中、Zは、直接結合または、−O−、−S−からなる群より選ばれた少なくとも
1種の構造を示し、
Yは、−CO−、−SO2−、−SO−、−CONH−、−COO−、−(CF2)l'−(l'は1〜10の整数である)、−C(CF3)2−からなる群より選ばれた少なくとも1種
の構造を示し、好ましくは−CO−である。
In formula (2), Z represents a direct bond or at least one structure selected from the group consisting of —O— and —S—,
Y is, -CO -, - SO 2 - , - SO -, - CONH -, - COO -, - (CF 2) l '- (l' is an integer of 1 to 10), - C (CF 3 ) 2 - represents at least one structure selected from the group consisting of, preferably -CO-.

R21は含窒素複素環基を示す。含窒素複素環基としては、ピロール、チアゾール、イソ
チアゾール、オキサゾール、イソオキサゾール、ピリジン、イミダゾール、イミダゾリン、ピラゾール、1,3,5−トリアジン、ピリミジン、ピリタジン、ピラジン、インドール、キノリン、イソキノリン、ブリン、ベンズイミダゾール、ベンズオキサゾール、ベンズチアゾール、テトラゾール、テトラジン、トリアゾール、カルバゾール、アクリジン、キノキサリン、キナゾリンからなる含窒素複素環化合物およびこれらの誘導体の炭素または窒素に結合する水素原子が引き抜かれてなる構造の基である。これらの含窒素複素環基は、置換基を有していてもよく、置換基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基などのアルキル基、フェニル基、トルイル基、ナフチル基等のアリール基、シアノ基、フッ素原子などがあげられる。
R 21 represents a nitrogen-containing heterocyclic group. Examples of the nitrogen-containing heterocyclic group include pyrrole, thiazole, isothiazole, oxazole, isoxazole, pyridine, imidazole, imidazoline, pyrazole, 1,3,5-triazine, pyrimidine, pyritadine, pyrazine, indole, quinoline, isoquinoline, brine, Nitrogen-containing heterocyclic compounds composed of benzimidazole, benzoxazole, benzthiazole, tetrazole, tetrazine, triazole, carbazole, acridine, quinoxaline and quinazoline and groups having a structure in which a hydrogen atom bonded to carbon or nitrogen of these derivatives is extracted It is. These nitrogen-containing heterocyclic groups may have a substituent. Examples of the substituent include alkyl groups such as a methyl group, an ethyl group, and a propyl group, and aryl groups such as a phenyl group, a toluyl group, and a naphthyl group. Group, cyano group, fluorine atom and the like.

bは1〜5の整数を示し、好ましくは、1または2である。
aは0〜4の整数を示し、好ましくは、0または1である。
このような側鎖に含窒素複素環基を有するユニットは、下記一般式(B)で表される構
成単位が挙げられる。
b shows the integer of 1-5, Preferably it is 1 or 2.
a represents an integer of 0 to 4, and is preferably 0 or 1.
Examples of the unit having a nitrogen-containing heterocyclic group in the side chain include a structural unit represented by the following general formula (B).

Figure 2010009912
Figure 2010009912

式(B)中のY、Z、R21、a、bは式(A)と同じである。なお、構成単位の端部における単
線のうち、一方に置換基が表示されていないものは隣り合う構成単位との接続を意味する。
Y, Z, R 21 , a, and b in the formula (B) are the same as in the formula (A). In addition, among the single lines at the ends of the structural units, those in which no substituent is displayed on one side mean connection with adjacent structural units.

含窒素複素環基を側鎖に含んでいると、プロトン伝導性を損なうことなく、高温下で高いスルホン酸の安定性を有する高分子固体電解質を得ることができる。
[スルホン酸基を有する側鎖を含むユニット]
本発明で使用されるスルホン化ポリアリーレンは、スルホン酸基を有するものであるが、かかるスルホン酸基は、ポリアリーレン中のいずれかに置換されていればよく、前記した側鎖に置換されていてもよく、スルホン酸基を有する構成単位を含むものであってもよい。本発明では、スルホン化ポリアリーレンが下記一般式(E)で表されるスルホン酸基を有する側鎖を含むものが好ましい。
When a nitrogen-containing heterocyclic group is contained in the side chain, a polymer solid electrolyte having high sulfonic acid stability at high temperatures can be obtained without impairing proton conductivity.
[Units containing side chains having sulfonic acid groups]
The sulfonated polyarylene used in the present invention has a sulfonic acid group, and such a sulfonic acid group may be substituted on any of the polyarylenes, and is substituted on the above-mentioned side chain. It may include a structural unit having a sulfonic acid group. In the present invention, the sulfonated polyarylene preferably contains a side chain having a sulfonic acid group represented by the following general formula (E).

Figure 2010009912
Figure 2010009912

式(E)中、Yは−CO−、−SO2−、−SO−、−CONH−、−COO−、−(CF2)l'−(l'は1〜10の整数である)、−C(CF3)2−からなる群より選ばれた少なくとも1種の構造を示す。このうち、−CO−、−SO2−が好ましい
Zは直接結合または、−O−、−S−からなる群より選ばれた少なくとも1種の構造を示す。このうち直接結合、−O−が好ましい。
In the formula (E), Y represents —CO—, —SO 2 —, —SO—, —CONH—, —COO—, — (CF 2 ) 1 ′ — (wherein 1 ′ is an integer of 1 to 10), -C (CF 3) 2 - represents at least one structure selected from the group consisting of. Of these, —CO— and —SO 2 — are preferable. Z represents a direct bond or at least one structure selected from the group consisting of —O— and —S—. Among these, a direct bond and -O- are preferable.

Arは−SO3Hまたは−O(CH2)hSO3Hまたは−O(CF2)hSO3Hで表される置
換基(hは1〜12の整数を示す)を有する芳香族基を示す。
芳香族基として具体的には、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基などが挙げられる。これらの基のうち、フェニル基、ナフチル基が好ましい。芳香族基は前記した−SO3Hまたは−O(CH2)hSO3Hまたは−O(CF2)hSO3Hで表される
置換基で、少なくとも1個置換されていることが必要であり、ナフチル基である場合には2個以上置換していることが好ましい。
Ar is an aromatic group having a substituent represented by —SO 3 H or —O (CH 2 ) h SO 3 H or —O (CF 2 ) h SO 3 H (h represents an integer of 1 to 12). Indicates.
Specific examples of the aromatic group include a phenyl group, a naphthyl group, an anthryl group, and a phenanthryl group. Of these groups, a phenyl group and a naphthyl group are preferable. Aromatic group is a substituent represented by -SO 3 H or -O (CH 2) h SO 3 H or -O (CF 2) h SO 3 H described above, must have at least one substituent In the case of a naphthyl group, it is preferable that two or more are substituted.

cは0〜10、好ましくは0〜2の整数であり、dは0〜10、好ましくは0〜2の整数であり、kは1〜4の整数を示す。
c、dの値とY、Z、Arの構造についての好ましい組み合わせとして、
(1)c=0、d=0であり、Yは−CO−であり、Arが置換基として−SO3Hを有
するフェニル基である構造、
(2)c=1、d=0であり、Yは−CO−であり、Zは−O−であり、Arが置換基として−SO3Hを有するフェニル基である構造、
(3)c=1、d=1、k=1であり、Yは−CO−であり、Zは−O−であり、Arが置換基として−SO3Hを有するフェニル基である構造、
(4)c=1、d=0であり、Yは−CO−であり、Arが置換基として2個の−SO3
Hを有するナフチル基である構造、
(5)c=1、d=0であり、Yは−CO−であり、Zは−O−であり、Arが置換基として−O(CH2)4SO3Hを有するフェニル基である構造などを挙げることができる。
c is an integer of 0 to 10, preferably 0 to 2, d is an integer of 0 to 10, preferably 0 to 2, and k is an integer of 1 to 4.
As a preferable combination of the values of c and d and the structures of Y, Z and Ar,
(1) a structure in which c = 0, d = 0, Y is —CO—, and Ar is a phenyl group having —SO 3 H as a substituent;
(2) a structure in which c = 1, d = 0, Y is —CO—, Z is —O—, and Ar is a phenyl group having —SO 3 H as a substituent;
(3) c = 1, a d = 1, k = 1, Y is -CO-, Z is -O-, and the structure Ar is a phenyl group having a -SO 3 H as a substituent,
(4) a c = 1, d = 0, Y is -CO-, 2 pieces of -SO 3 as Ar is a substituted group
A structure which is a naphthyl group having H,
(5) c = 1, d = 0, Y is —CO—, Z is —O—, and Ar is a phenyl group having —O (CH 2 ) 4 SO 3 H as a substituent. Examples include structures.

このようなスルホン酸基を有する構成単位は、下記式(F)で表される。   The structural unit having such a sulfonic acid group is represented by the following formula (F).

Figure 2010009912
Figure 2010009912

一般式(F)において、Y、Z、Ar、c、d、kについては前記式(E)と同一であ
る。なお、各構成単位の端部における単線のうち、一方に置換基が表示されていないものは隣り合う構成単位との接続を意味する。
In general formula (F), Y, Z, Ar, c, d, and k are the same as those in formula (E). In addition, among the single lines at the end of each structural unit, those in which no substituent is displayed on one side mean connection with adjacent structural units.

なお、側鎖を構成する前記式(A)および(E)のYおよびZは、同一のものであって
異なるものであってもよい。
スルホン化ポリアリーレン
本発明で使用されるスルホン化ポリアリーレンは、前記一般式(1)、(B)で表される構成単位を含む。具体的には本発明に使用されるスルホン化ポリアリーレンは、上記一般式(F)で表されるスルホン酸基を有する構成単位(スルホン酸ユニット)と、上記一般式(1)で表されるスルホン酸基を有さない構成単位(疎水性ユニット)と、上記一般式(B)で表される含窒素複素環基(含窒素複素環芳香族ユニット)を含むことが特徴であり、下記一般式(G)で表される重合体である。各構成単位の端部における単線のうち、一方に置換基が
表示されていないものは隣り合う構成単位との接続を意味する。
In addition, Y and Z of the said formula (A) and (E) which comprise a side chain may be the same, and may differ.
Sulfonated polyarylene The sulfonated polyarylene used in the present invention includes structural units represented by the general formulas (1) and (B). Specifically, the sulfonated polyarylene used in the present invention is represented by the structural unit (sulfonic acid unit) having a sulfonic acid group represented by the general formula (F) and the general formula (1). It is characterized by containing a structural unit (hydrophobic unit) having no sulfonic acid group and a nitrogen-containing heterocyclic group (nitrogen-containing heterocyclic aromatic unit) represented by the above general formula (B). It is a polymer represented by the formula (G). Of the single wires at the end of each structural unit, one not having a substituent displayed on one side means connection with an adjacent structural unit.

Figure 2010009912
Figure 2010009912

一般式(G)において、A、B、D、Y、Z、Ph、Ar、a、b、c、d、k、l、m
、n、p、q、t、およびR1〜R21は、それぞれ上記一般式(1)、(B)、(F)中の
A、B、D、Y、Z、Ph、Ar、a、b、c、d、k、l、m、n、p、q、s、t、およびR1〜R21と同義である。x、y、zはx+y+z=100モル%とした場合のモル
比を示す。各構成単位の端部における単線のうち、一方に置換基が表示されていないものは隣り合う構成単位との接続を意味する。
In the general formula (G), A, B, D, Y, Z, Ph, Ar, a, b, c, d, k, l, m
, N, p, q, t, and R 1 to R 21 are A, B, D, Y, Z, Ph, Ar, a, and R in the general formulas (1), (B), and (F), respectively. b, synonymous c, d, k, l, m, n, p, q, s, t, and the R 1 to R 21. x, y, and z indicate molar ratios when x + y + z = 100 mol%. Of the single wires at the end of each structural unit, one not having a substituent displayed on one side means connection with an adjacent structural unit.

かかるスルホン化ポリアリーレンは、式(F)で表される構成単位すなわちxのユニッ
ト(スルホン酸基を有する側鎖を含むユニット)を0.5〜99.9モル%、好ましくは10〜99.5モル%の割合で、式(B)で表される構成単位すなわちzのユニット(含窒
素複素環基を含むユニット)を0.1〜99.5モル%、好ましくは0.5〜89.5モル%を含有している。式(B)で表される構成単位すなわちyのユニット(縮合芳香族環ユニット)は、99.4〜0.01モル%、好ましくは89.5〜0.5モル%の割合であることが望ましい。
Such a sulfonated polyarylene contains 0.5 to 99.9 mol%, preferably 10 to 99.% of the structural unit represented by the formula (F), that is, the unit of x (unit containing a side chain having a sulfonic acid group). The structural unit represented by the formula (B), that is, the unit of z (a unit containing a nitrogen-containing heterocyclic group) is 0.1 to 99.5 mol%, preferably 0.5 to 89.% in a proportion of 5 mol%. 5 mol% is contained. The structural unit represented by the formula (B), that is, the unit of y (condensed aromatic ring unit) is 99.4 to 0.01 mol%, preferably 89.5 to 0.5 mol%. desirable.

また、式(F)で表される構成単位すなわちxのユニットに対する、式(B)で表される構成単位すなわちzのユニットの割合は、0.001モル%〜50モル%であり、好ましくは、0.1モル%〜30モル%であり、さらに好ましくは、1モル%〜25モル%である。   The ratio of the structural unit represented by the formula (B), that is, the z unit to the structural unit represented by the formula (F), that is, the unit of x is 0.001 mol% to 50 mol%, preferably 0.1 mol% to 30 mol%, more preferably 1 mol% to 25 mol%.

本発明で使用されるスルホン化ポリアリーレンのイオン交換容量は通常0.3〜5meq/g、好ましくは0.5〜3meq/g、さらに好ましくは0.8〜2.8meq/gである。0.3meq/g以上であると、プロトン伝導度が高く発電性能が高い。一方、5meq/g以下であると、耐水性の低下を抑制できるため好ましい。   The ion exchange capacity of the sulfonated polyarylene used in the present invention is usually 0.3 to 5 meq / g, preferably 0.5 to 3 meq / g, and more preferably 0.8 to 2.8 meq / g. When it is 0.3 meq / g or more, proton conductivity is high and power generation performance is high. On the other hand, when it is 5 meq / g or less, a decrease in water resistance can be suppressed, which is preferable.

上記のイオン交換容量は、構成単位(1)、構成単位(B)および構成単位(F)の種類、使用割合、組み合わせを変えることにより、調整することができる。したがって重合時に各構成単位(1)、(B)、(F)を誘導する前駆体(モノマー・オリゴマー)の仕込み量比、
種類を変えれば調整することができる。
The above-mentioned ion exchange capacity can be adjusted by changing the types, usage ratios, and combinations of the structural unit (1), the structural unit (B), and the structural unit (F). Therefore, the charge ratio of the precursor (monomer / oligomer) that induces each structural unit (1), (B), (F) during polymerization,
It can be adjusted by changing the type.

概して構成単位(F)が多くなるとイオン交換容量が増え、プロトン伝導性が高くなる
が、耐水性が低下する。一方、構成単位(F)が少なくなると、イオン交換容量が小さく
なり、耐水性が高まるが、プロトン伝導性が低下する。
Generally, when the structural unit (F) is increased, the ion exchange capacity is increased and the proton conductivity is increased, but the water resistance is decreased. On the other hand, when the structural unit (F) decreases, the ion exchange capacity decreases and the water resistance increases, but the proton conductivity decreases.

構成単位(B)を含んでいると、高温条件下でのスルホン酸基の安定性が向上し、その
結果耐熱性が向上する。含窒素複素環式芳香族化合物の窒素原子は、塩基性を有するため、スルホン酸基との間でイオン的な相互作用を形成する。これによって、スルホン酸基の安定性を高め、高温条件下でのスルホン酸基の脱離が抑制される。また、同様に高温条件下でスルホン酸基に由来するポリマー分子間の架橋反応をも抑制することができる。
When the structural unit (B) is contained, the stability of the sulfonic acid group under high temperature conditions is improved, and as a result, the heat resistance is improved. Since the nitrogen atom of the nitrogen-containing heterocyclic aromatic compound has basicity, it forms an ionic interaction with the sulfonic acid group. This enhances the stability of the sulfonic acid group and suppresses the elimination of the sulfonic acid group under high temperature conditions. Similarly, the cross-linking reaction between polymer molecules derived from sulfonic acid groups can be suppressed under high temperature conditions.

重合体中の(B)および(F)成分を除いた残りが構成単位(1)の量に相当する。この
構成単位(1)を含んでいると、分子量の調整や、上記各構成単位の含有量の調整などを行いやすくなるとともに、熱的、化学的に安定な重合体を得ることができる。この構成単位(1)を含むことにより、重合体に疎水部を付与することができるとともに、縮合芳香族環を有するので、前記重合体にメタノール耐性を付与することができる。
The remainder excluding the components (B) and (F) in the polymer corresponds to the amount of the structural unit (1). When this structural unit (1) is contained, it becomes easy to adjust the molecular weight and the content of each structural unit, and a thermally and chemically stable polymer can be obtained. By including this structural unit (1), a hydrophobic portion can be imparted to the polymer, and since it has a condensed aromatic ring, methanol resistance can be imparted to the polymer.

本発明で使用されるスルホン化ポリアリーレンの分子量は、ゲルパーミエションクロマトグラフィ(GPC)によるポリスチレン換算重量平均分子量で、1万〜100万、好ましくは2万〜80万である。
<スルホン化ポリアリーレンの製造方法>
本発明で使用されるスルホン化ポリアリーレンの製造には、例えば下記に示すA法、B法、C法の3通りの方法を用いることができる。
The molecular weight of the sulfonated polyarylene used in the present invention is 10,000 to 1,000,000, preferably 20,000 to 800,000 in terms of polystyrene-equivalent weight average molecular weight by gel permeation chromatography (GPC).
<Method for producing sulfonated polyarylene>
For the production of the sulfonated polyarylene used in the present invention, for example, the following three methods, Method A, Method B and Method C, can be used.

(A法)
例えば、特開2004−137444号公報に記載の方法と同様に、下記一般式(F’
)で表されるモノマー、下記一般式(B')で表されるモノマーおよび下記一般式(1')で表されるモノマーを共重合させ、スルホン酸エステル基を有する重合体を製造し、このスルホン酸エステル基を脱エステル化して、スルホン酸エステル基をスルホン酸基に変換することにより合成することができる。
(Method A)
For example, in the same manner as the method described in JP-A-2004-137444, the following general formula (F ′
), A monomer represented by the following general formula (B ′) and a monomer represented by the following general formula (1 ′) are copolymerized to produce a polymer having a sulfonate group, It can be synthesized by deesterifying the sulfonic acid ester group and converting the sulfonic acid ester group to a sulfonic acid group.

モノマー(F’)Monomer (F ’)

Figure 2010009912
Figure 2010009912

式(F')中、Xは塩素原子、臭素原子および−OSO2Rb(ここで、Rbはアルキル基
、フッ素置換アルキル基またはアリール基を示す)から選ばれる原子または基を示す。
Y,Z,c,d、kは一般式(F)と同じであり、Rは炭素数4〜12のアルキル基を示す。
In the formula (F ′), X represents an atom or group selected from a chlorine atom, a bromine atom and —OSO 2 Rb (where Rb represents an alkyl group, a fluorine-substituted alkyl group or an aryl group).
Y, Z, c, d and k are the same as those in formula (F), and R represents an alkyl group having 4 to 12 carbon atoms.

Ar'は−SO3Rまたは−O(CH2)hSO3Rまたは−O(CF2)hSO3Rで表される置換基(hは1〜12の整数を示す)を有する芳香族基を示す。
一般式(F’)で表される化合物の具体的な例としては、下記一般式で表される化合物
、特開2004−137444号公報、特開2004−345997号公報、特開200
4−346163号公報に記載されているスルホン酸エステル類を挙げることができる。
Ar 'is an aromatic having a -SO 3 R or -O (CH 2) h SO 3 R , or -O (CF 2) h SO 3 substituents represented by R (h is an integer of 1 to 12) Indicates a group.
Specific examples of the compound represented by the general formula (F ′) include compounds represented by the following general formula, JP-A Nos. 2004-137444, 2004-345997, and JP-A-200.
Examples thereof include sulfonic acid esters described in Japanese Patent No. 4-346163.

Figure 2010009912
Figure 2010009912

Figure 2010009912
Figure 2010009912

一般式(F’)で表される化合物において、スルホン酸エステル構造は、通常、芳香族
環のメタ位に結合している。
モノマー(1’)
モノマー(1')は、下記式(1')で表される。
In the compound represented by the general formula (F ′), the sulfonate structure is usually bonded to the meta position of the aromatic ring.
Monomer (1 ')
The monomer (1 ′) is represented by the following formula (1 ′).

Figure 2010009912
Figure 2010009912

式(1')中、A、B、D、Ph、R1〜R20、l、m、n、p、q、tは式(1)と同様である。
Xはフッ素を除くハロゲン原子、−SO2CH3および−SO2CF3から選ばれる原子または基を示し、
Phはナフタレン基、アントラセン基、テトラセン基、ペンタセン基から選ばれる基が好ましくい。
In the formula (1 ′), A, B, D, Ph, R 1 to R 20 , l, m, n, p, q, and t are the same as those in the formula (1).
X represents a halogen atom excluding fluorine, an atom or group selected from —SO 2 CH 3 and —SO 2 CF 3 ;
Ph is preferably a group selected from a naphthalene group, an anthracene group, a tetracene group, and a pentacene group.

式(1')で表される化合物は、さらには、下記式(2')で表される化合物が好ましい。   The compound represented by the formula (1 ′) is more preferably a compound represented by the following formula (2 ′).

Figure 2010009912
Figure 2010009912

[式(2')中、A、D、Ph、R1〜R20、l、m、q、t、n、pは式(2)と同様であ
る。Xは、フッ素を除くハロゲン原子から選ばれる原子を示す。
さらに、このような化合物として、下記式(3')で表されるものが好ましい。
[In the formula (2 ′), A, D, Ph, R 1 to R 20 , l, m, q, t, n, and p are the same as those in the formula (2). X represents an atom selected from halogen atoms excluding fluorine.
Furthermore, as such a compound, a compound represented by the following formula (3 ′) is preferable.

Figure 2010009912
Figure 2010009912

式(3')中、Xはフッ素を除くハロゲン原子から選ばれる原子を示す。D、P、Ph、q、t、n、pは式(3)と同様である。pが0.01〜1の範囲にあることが好ましい。
上記式(1')で表される化合物は、例えば、次のような反応により合成することができ
る。
In formula (3 ′), X represents an atom selected from halogen atoms excluding fluorine. D, P, Ph, q, t, n, and p are the same as in equation (3). It is preferable that p is in the range of 0.01 to 1.
The compound represented by the above formula (1 ′) can be synthesized, for example, by the following reaction.

まず、下記式(1−1)および(1−2)で表されるビスフェノール類をアルカリ金属塩とする。   First, bisphenols represented by the following formulas (1-1) and (1-2) are used as alkali metal salts.

Figure 2010009912
Figure 2010009912

このとき、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、スルホラン
、ジフェニルスルホン、ジメチルスルホキサイドなどの誘電率の高い極性溶媒に溶解した後、リチウム、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属、水素化アルカリ金属、水酸化アルカリ金属、アルカリ金属炭酸塩などを加える。アルカリ金属はフェノールの水酸基に対し、過剰気味で反応させ、通常、1.1〜2倍当量、好ましくは1.2〜1.5倍当量で使用する。このとき、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、アニソールなどの水と共沸する溶媒を共存させて、反応の進行を促進させることが好ましい。
At this time, after dissolving in a polar solvent having a high dielectric constant such as N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, sulfolane, diphenylsulfone, dimethylsulfoxide, an alkali metal such as lithium, sodium, potassium, Add alkali metal hydride, alkali metal hydroxide, alkali metal carbonate, etc. The alkali metal is reacted in excess with respect to the hydroxyl group of phenol, and is usually used in an amount of 1.1 to 2 times equivalent, preferably 1.2 to 1.5 times equivalent. At this time, it is preferable to promote the progress of the reaction by coexisting a solvent azeotropic with water such as benzene, toluene, xylene, chlorobenzene, and anisole.

次いで、上記ビスフェノール類のアルカリ金属塩を下記式(1−3)で表されるジハロゲン化物と反応させる。   Next, the alkali metal salt of the bisphenol is reacted with a dihalide represented by the following formula (1-3).

Figure 2010009912
Figure 2010009912

式(1−3)中、Halはハロゲン原子を示し、特にフッ素原子または塩素原子が好ましい。
式(1−1)で表されるビスフェノール類として、例えば、1,3−ビス[1−メチル−
1−(4−ヒドロキシフェニル)エチル]ベンゼン(Bis−M)、1,4−ビス[1−メチル−1−(4−ヒドロキシフェニル)エチル]ベンゼン、1,3−(4−ヒドロキシベンゾイル
ベンゼン)、1,4−(4−ヒドロキシベンゾイルベンゼン)、1,3−ビス(4−ヒドロキシフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−ヒドロキシフェノキシ)ベンゼン、1,4−
ビス(4−ヒドロキシフェニル)ベンゼン、1,3−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ベンゼン、4,4’−イソプロピリデンビフェノール(Bis−A)、2,2−ビス(4−ヒドロ
キシフェニル)-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン(Bis−AF)、4,
4’−ビスヒドロキシベンゾフェノン(4,4’−DHBP)、4,4’−ビスヒドロキシジフェニルスルホン(4,4’−DHDS)、4,4’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、4,4’−ジヒドロキシビフェニル(4,4’−DHBP)、ビス(4―ヒドロキシフェ
ニル)メタン、レゾルシノール(RES)、ヒドロキノン(HQ)、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン(BPFL)、9,9−ビス(4−ヒドロキシ-3-メチルフェニル)フルオレン(BCFL)、4,4’−イソプロピリデンビス(2−フェニルフェノール)、4,4’−シクロヘキシリデンビス(2−シクロヘキシルフェノール)などが挙げられる。なかでも1,3−ビス[1−メチル−1−(4−ヒドロキシフェニル)エチル]ベンゼン(Bi
s−M)、1,4−ビス[1−メチル−1−(4−ヒドロキシフェニル)エチル]ベンゼン、
2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン(Bis−AF)、レゾルシノール(RES)、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン(BPFL)が好ましい。
In formula (1-3), Hal represents a halogen atom, and a fluorine atom or a chlorine atom is particularly preferable.
Examples of bisphenols represented by the formula (1-1) include 1,3-bis [1-methyl-
1- (4-hydroxyphenyl) ethyl] benzene (Bis-M), 1,4-bis [1-methyl-1- (4-hydroxyphenyl) ethyl] benzene, 1,3- (4-hydroxybenzoylbenzene) 1,4- (4-hydroxybenzoylbenzene), 1,3-bis (4-hydroxyphenoxy) benzene, 1,4-bis (4-hydroxyphenoxy) benzene, 1,4-
Bis (4-hydroxyphenyl) benzene, 1,3-bis (4-hydroxyphenyl) benzene, 4,4′-isopropylidenebiphenol (Bis-A), 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) -1, 1,1,3,3,3-hexafluoropropane (Bis-AF), 4,
4′-bishydroxybenzophenone (4,4′-DHBP), 4,4′-bishydroxydiphenyl sulfone (4,4′-DHDS), 4,4′-dihydroxydiphenyl ether, 4,4′-dihydroxybiphenyl (4 , 4′-DHBP), bis (4-hydroxyphenyl) methane, resorcinol (RES), hydroquinone (HQ), 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene (BPFL), 9,9-bis (4- Hydroxy-3-methylphenyl) fluorene (BCFL), 4,4′-isopropylidenebis (2-phenylphenol), 4,4′-cyclohexylidenebis (2-cyclohexylphenol) and the like. Among them, 1,3-bis [1-methyl-1- (4-hydroxyphenyl) ethyl] benzene (Bi
sm), 1,4-bis [1-methyl-1- (4-hydroxyphenyl) ethyl] benzene,
2,2-bis (4-hydroxyphenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane (Bis-AF), resorcinol (RES), 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene (BPFL) is preferred.

また、式(1−2)で表されるビスフェノール類として、例えば、1,5−ジヒドロキシナフタレン(1,5−NAP)、1,6−ジヒドロキシナフタレン(1,6−NAP)、1,7−ジヒドロキシナフタレン(1,7−NAP)、2,6−ジヒドロキシナフタレン(2,
6−NAP)、2,7−ジヒドロキシナフタレン(2,7−NAP)、2,3−ジヒドロキ
シナフタレン(2,3−NAP)などが挙げられる。なかでも、2,7−ジヒドロキシナフタレン(2,7−NAP)、1,5−ジヒドロキシナフタレン(1,5−NAP)、1,6−ジヒドロキシナフタレン(1,6−NAP)、1,7−ジヒドロキシナフタレン(1,7−
NAP)が好ましい。
Examples of the bisphenols represented by the formula (1-2) include 1,5-dihydroxynaphthalene (1,5-NAP), 1,6-dihydroxynaphthalene (1,6-NAP), 1,7- Dihydroxynaphthalene (1,7-NAP), 2,6-dihydroxynaphthalene (2,
6-NAP), 2,7-dihydroxynaphthalene (2,7-NAP), 2,3-dihydroxynaphthalene (2,3-NAP) and the like. Among them, 2,7-dihydroxynaphthalene (2,7-NAP), 1,5-dihydroxynaphthalene (1,5-NAP), 1,6-dihydroxynaphthalene (1,6-NAP), 1,7-dihydroxy Naphthalene (1,7-
NAP) is preferred.

式(1−3)で表されるジハロゲン化物として、例えば、4,4’−ジクロロベンゾフェノン(4,4’−DCBP)、4,4’−ジフルオロベンゾフェノン(4,4’−DFBP)、4−クロロ−4’−フルオロベンゾフェノン、2−クロロ−4’−フルオロベンゾフェノン、4,4’−ジクロロジフェニルスルホン(4,4’−DCDS)、4,4’−ジフルオロジフェニルスルホン(4,4’−DFDS)、2,6−ジニトロベンゾニトリル、2,5−ジニトロベンゾニトリル、2,4−ジニトロベンゾニトリル、2,6−ジクロロベンゾニトリル(2,6−DCBN)、2,5−ジクロロベンゾニトリル(2,5−DCBN)、2,4−ジクロロベンゾニトリル(2,4−DBN)、2,6−ジフルオロベンゾニトリル(
2,6−DFBN)、2,5−ジフルオロベンゾニトリル(2,5−DFBN)、2,4−
ジフルオロベンゾニトリル(2,4−DFBN)などが挙げられる。
Examples of the dihalide represented by the formula (1-3) include 4,4′-dichlorobenzophenone (4,4′-DCBP), 4,4′-difluorobenzophenone (4,4′-DFBP), 4- Chloro-4′-fluorobenzophenone, 2-chloro-4′-fluorobenzophenone, 4,4′-dichlorodiphenylsulfone (4,4′-DCDS), 4,4′-difluorodiphenylsulfone (4,4′-DFDS) ), 2,6-dinitrobenzonitrile, 2,5-dinitrobenzonitrile, 2,4-dinitrobenzonitrile, 2,6-dichlorobenzonitrile (2,6-DCBN), 2,5-dichlorobenzonitrile (2 , 5-DCBN), 2,4-dichlorobenzonitrile (2,4-DBN), 2,6-difluorobenzonitrile (
2,6-DFBN), 2,5-difluorobenzonitrile (2,5-DFBN), 2,4-
And difluorobenzonitrile (2,4-DFBN).

上記ジハロゲン化物は、ビスフェノールに対し1.0001〜3倍モル、好ましくは1.001〜2倍モルの量で用いられる。また両末端が塩素原子となるように、反応終了後に、例えば、ジクロロ化合物を過剰に加えてさらに反応させてもよい。ジフルオロ化合物やジニトロ化合物を用いた場合には、両末端が塩素原子となるよう、反応後半時にジクロロ化合物を添加する方法などを用いる工夫が必要である。   The dihalide is used in an amount of 1.0001 to 1 mol, preferably 1.001 to 2 mol based on bisphenol. Further, after the completion of the reaction, for example, an excess of a dichloro compound may be further reacted so that both ends are chlorine atoms. When a difluoro compound or a dinitro compound is used, it is necessary to devise a method of adding a dichloro compound in the latter half of the reaction so that both ends are chlorine atoms.

これらの反応は、反応温度が60℃〜300℃、好ましくは80℃〜250℃の範囲で、反応時間が15分〜100時間、好ましくは1時間〜24時間の範囲で行われる。
得られた化合物はオリゴマーないしポリマーであるが、これらはポリマーの一般的な精製方法、例えば、溶解−沈殿の操作によって精製することができる。分子量の調整は、過剰の芳香族ジクロライドとビスフェノールとの反応モル比によって行う。芳香族ジクロライドが過剰にあるため、得られる化合物の分子末端は、芳香族クロライドになっている。
In these reactions, the reaction temperature is 60 ° C to 300 ° C, preferably 80 ° C to 250 ° C, and the reaction time is 15 minutes to 100 hours, preferably 1 hour to 24 hours.
The obtained compound is an oligomer or a polymer, and these can be purified by a general purification method of a polymer, for example, a dissolution-precipitation operation. The molecular weight is adjusted by the reaction molar ratio of excess aromatic dichloride and bisphenol. Since the aromatic dichloride is in excess, the molecular end of the resulting compound is an aromatic chloride.

上記の方法で合成される芳香族化合物の具体的な構造として、例えば以下のものを挙げることができる。   Specific examples of the aromatic compound synthesized by the above method include the following.

Figure 2010009912
Figure 2010009912

Figure 2010009912
Figure 2010009912

以下は、n=0であり、P、Phが2種類以上の異なるものから構成される芳香族化合物の具体例を示す。   The following are specific examples of aromatic compounds in which n = 0 and P and Ph are composed of two or more different types.

Figure 2010009912
Figure 2010009912

Figure 2010009912
Figure 2010009912

(上記式中、p1、p2は各ユニットの組成比を示し、p1は0から1の値のうち0以外の
値をとり、p1+p2=1である。)
以下は、n=0であり、P、Phが1種類のものから構成される芳香族化合物の具体例を示す。
(In the above formulas, p 1 and p 2 indicate the composition ratio of each unit, and p 1 takes a value other than 0 from 0 to 1, and p 1 + p 2 = 1.)
The following is a specific example of an aromatic compound in which n = 0 and P and Ph are composed of one type.

Figure 2010009912
Figure 2010009912

Figure 2010009912
Figure 2010009912

これらの芳香族化合物のなかでも、(1−2)の化合物として、2,7−ジヒドロキシナフタレン(2,7−NAP)、1,5−ジヒドロキシナフタレン(1,5−NAP)、1,6−ジヒドロキシナフタレン(1,6−NAP)、(1−1)の化合物として、1,3−ビス[
1−メチル−1−(4−ヒドロキシフェニル)エチル]ベンゼン(Bis−M)、1,4−ビ
ス[1−メチル−1−(4−ヒドロキシフェニル)エチル]ベンゼン、2,2−ビス(4−ヒ
ドロキシフェニル)-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン(Bis−AF)、
レゾルシノール(RES)から合成される該化合物が好ましい。
Among these aromatic compounds, the compound (1-2) includes 2,7-dihydroxynaphthalene (2,7-NAP), 1,5-dihydroxynaphthalene (1,5-NAP), 1,6- As a compound of dihydroxynaphthalene (1,6-NAP) and (1-1), 1,3-bis [
1-methyl-1- (4-hydroxyphenyl) ethyl] benzene (Bis-M), 1,4-bis [1-methyl-1- (4-hydroxyphenyl) ethyl] benzene, 2,2-bis (4 -Hydroxyphenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane (Bis-AF),
The compound synthesized from resorcinol (RES) is preferred.

各ユニットの組成比を表すn、pの比を変えることにより、ポリマーのガラス転移温度
を調整することができる。なかでもポリマー加工性の観点から、p= 0.1〜1の値をとる化合物が好ましい。
By changing the ratio of n and p representing the composition ratio of each unit, the glass transition temperature of the polymer can be adjusted. Among these, from the viewpoint of polymer processability, a compound having a value of p = 0.1 to 1 is preferable.

モノマー(B’)Monomer (B ’)

Figure 2010009912
Figure 2010009912

Xは塩素原子または臭素原子、−OSO2Rb(ここで、Rbはアルキル基、フッ素置
換アルキル基またはアリール基を示す)から選ばれる原子または基を示す。
Y、Z、R21、aおよびbは前記一般式(B)と同じである。
X represents an atom or group selected from a chlorine atom or a bromine atom, and -OSO 2 Rb (wherein Rb represents an alkyl group, a fluorine-substituted alkyl group or an aryl group).
Y, Z, R 21, a and b are as defined in the general formula (B).

モノマー(B')の具体例として、下記の化合物を挙げることができる。   Specific examples of the monomer (B ′) include the following compounds.

Figure 2010009912
Figure 2010009912

Figure 2010009912
Figure 2010009912

さらに、塩素原子が臭素原子に置き換わった化合物、塩素原子や臭素原子の結合位置の異なる異性体を挙げることができる。また−CO−結合が、−SO2−結合に置き換わっ
た化合物を挙げることができる。これらの化合物は、単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
Furthermore, compounds in which a chlorine atom is replaced with a bromine atom, and isomers having different bonding positions of chlorine and bromine atoms can be exemplified. In addition, a compound in which a —CO— bond is replaced with a —SO 2 — bond can be exemplified. These compounds may be used alone or in combination of two or more.

モノマー(B')を合成する方法としては、例えば下記一般式(B2)で表される化合物と、含窒素複素環化合物とを、求核置換反応させる方法を挙げることができる。   Examples of the method for synthesizing the monomer (B ′) include a method in which a compound represented by the following general formula (B2) and a nitrogen-containing heterocyclic compound are subjected to a nucleophilic substitution reaction.

Figure 2010009912
Figure 2010009912

式中、X、Y、aおよびbは、一般式(B’)で示した定義と同一である。
X’はハロゲン原子を示し、具体的にはフッ素原子または塩素原子であることが好ましく、フッ素原子がより好ましい。
In the formula, X, Y, a and b are the same as those defined in the general formula (B ′).
X ′ represents a halogen atom, specifically, preferably a fluorine atom or a chlorine atom, more preferably a fluorine atom.

一般式(2)で表される化合物の具体例としては、2,4−ジクロロ−4’−フルオロベンゾフェノン、2,5−ジクロロ−4’−フルオロベンゾフェノン、2,6−ジクロロ−4’−フルオロベンゾフェノン、2,4−ジクロロ−2’−フルオロベンゾフェノン、2,5−ジクロロ−2’−フルオロベンゾフェノン、2,6−ジクロロ−2’−フルオロベンゾフェノン、2,4−ジクロロフェニル−4’−フルオロフェニルスルホン、2,5−ジクロロフェニル−4’−フルオロフェニルスルホン、2,6−ジクロロフェニル−4’−フルオロフェニルスルホン、2,4−ジクロロフェニル−2’−フルオロフェニルスルホン、2,4−ジクロロフェニル−2’−フルオロフェニルスルホン、2,4−ジクロロフェニル−2’−フルオロフェニルスルホン。
これらの化合物のうち2,5−ジクロロ−4’−フルオロベンゾフェノンが好ましい。
Specific examples of the compound represented by the general formula (2) include 2,4-dichloro-4′-fluorobenzophenone, 2,5-dichloro-4′-fluorobenzophenone, and 2,6-dichloro-4′-fluoro. Benzophenone, 2,4-dichloro-2'-fluorobenzophenone, 2,5-dichloro-2'-fluorobenzophenone, 2,6-dichloro-2'-fluorobenzophenone, 2,4-dichlorophenyl-4'-fluorophenylsulfone 2,5-dichlorophenyl-4'-fluorophenylsulfone, 2,6-dichlorophenyl-4'-fluorophenylsulfone, 2,4-dichlorophenyl-2'-fluorophenylsulfone, 2,4-dichlorophenyl-2'-fluoro Phenylsulfone, 2,4-dichlorophenyl-2′-fluorophenylsulfone.
Of these compounds, 2,5-dichloro-4'-fluorobenzophenone is preferred.

含窒素複素環化合物は、活性水素を有するものであり、この活性水素と一般式(2)で表される化合物のX’で表される基を置換反応させる。
活性水素を有する含窒素複素環化合物としては、ピロール、チアゾール、イソチアゾール、オキサゾール、イソオキサゾール、ピリジン、イミダゾール、イミダゾリン、ピラゾール、1,3,5−トリアジン、ピリミジン、ピリタジン、ピラジン、インドール、キノリン、イソキノリン、ブリン、ベンズイミダゾール、ベンズオキサゾール、ベンズチアゾール、テトラゾール、テトラジン、トリアゾール、カルバゾール、アクリジン、キノキサリン、キナゾリン、2−ヒドロキシピリジン、3−ヒドロキシピリジン、4−ヒドロキシピリジン、3−ヒドロキシキノリン、8−ヒドロキシキノリン、2−ヒドロキシピリミジン、2−メルカプトピリジン、3−メルカプトピリジン、4−メルカプトピリジン、2−メルカプトピリミジン、2−メルカプトベンズチアゾールなどを挙げることができる。
The nitrogen-containing heterocyclic compound has active hydrogen, and this active hydrogen is subjected to a substitution reaction with the group represented by X ′ of the compound represented by the general formula (2).
Examples of nitrogen-containing heterocyclic compounds having active hydrogen include pyrrole, thiazole, isothiazole, oxazole, isoxazole, pyridine, imidazole, imidazoline, pyrazole, 1,3,5-triazine, pyrimidine, pyritazine, pyrazine, indole, quinoline, Isoquinoline, bromine, benzimidazole, benzoxazole, benzthiazole, tetrazole, tetrazine, triazole, carbazole, acridine, quinoxaline, quinazoline, 2-hydroxypyridine, 3-hydroxypyridine, 4-hydroxypyridine, 3-hydroxyquinoline, 8-hydroxy Quinoline, 2-hydroxypyrimidine, 2-mercaptopyridine, 3-mercaptopyridine, 4-mercaptopyridine, 2-mercaptopyrimidine, 2-me , And the like mercapto benzthiazole.

これらの化合物のうち、ピロール、イミダゾール、インドール、カルバゾール、ベンズオキサゾール、ベンズイミダゾールが好ましい。
一般式(2)で表される化合物と活性水素を有する含窒素複素環化合物との反応は、有機溶媒中で行うことが好ましい。N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、スルホラン、ジフェニルスルホン、ジメチルスルホキシドなどの極性溶媒を用いる。反応を促進するために、アルカリ金属、水素化アルカリ金属、水酸化アルカリ金属、アルカリ金属炭酸塩などを用いる。一般式(2)で表される化合物と、活性水素を有する含窒素複素環化合物との比率は、等モルもしくは活性水素を有する含窒素複素環化合物を過剰に加えて反応させる。具体的には、活性水素を有する含窒素複素環化合物は一般式(2)で表される化合物の1〜3倍モル、特に1〜1.5倍モル使用することが好ましい。
Of these compounds, pyrrole, imidazole, indole, carbazole, benzoxazole, and benzimidazole are preferable.
The reaction between the compound represented by the general formula (2) and the nitrogen-containing heterocyclic compound having active hydrogen is preferably performed in an organic solvent. A polar solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, sulfolane, diphenylsulfone, dimethylsulfoxide is used. In order to accelerate the reaction, alkali metal, alkali metal hydride, alkali metal hydroxide, alkali metal carbonate, or the like is used. The ratio of the compound represented by the general formula (2) to the nitrogen-containing heterocyclic compound having active hydrogen is such that the nitrogen-containing heterocyclic compound having equimolar or active hydrogen is added in excess. Specifically, the nitrogen-containing heterocyclic compound having active hydrogen is preferably used in an amount of 1 to 3 times mol, particularly 1 to 1.5 times mol of the compound represented by the general formula (2).

反応温度は0℃〜300℃で、10℃〜200℃が好ましい。反応時間は15分〜100時間、好ましくは1時間〜24時間である。生成物は再結晶などの方法で精製して用いることが好ましい。
重合方法
上記スルホン化ポリアリーレン製造する場合、上記モノマー(1')、モノマー(B')
およびモノマー(F')を共重合させ、前駆体を得る。
The reaction temperature is 0 ° C to 300 ° C, preferably 10 ° C to 200 ° C. The reaction time is 15 minutes to 100 hours, preferably 1 hour to 24 hours. The product is preferably used after being purified by a method such as recrystallization.
Polymerization method When producing the sulfonated polyarylene, the monomer (1 ′) and the monomer (B ′)
And a monomer (F ′) are copolymerized to obtain a precursor.

この共重合は、触媒の存在下に行われるが、この際使用される触媒は、遷移金属化合物を含む触媒系であり、この触媒系としては、(1)遷移金属塩および配位子となる化合物(
以下、「配位子成分」という。)、または配位子が配位された遷移金属錯体(銅塩を含む)
、ならびに(2)還元剤を必須成分とし、さらに、重合速度を上げるために、「塩」を添加
してもよい。
This copolymerization is carried out in the presence of a catalyst. The catalyst used at this time is a catalyst system containing a transition metal compound, and this catalyst system is (1) a transition metal salt and a ligand. Compound(
Hereinafter, it is referred to as “ligand component”. ), Or transition metal complexes with ligands coordinated (including copper salts)
As well as (2) a reducing agent as an essential component, and in order to further increase the polymerization rate, a “salt” may be added.

これらの触媒成分の具体例、各成分の使用割合、反応溶媒、濃度、温度、時間等の重合条件としては、特開2001−342241号公報に記載の化合物および条件を採用することができる。   As specific examples of these catalyst components, the use ratio of each component, reaction solvent, concentration, temperature, time, and other polymerization conditions, the compounds and conditions described in JP-A No. 2001-342241 can be employed.

たとえば、遷移金属塩としては、塩化ニッケル、臭化ニッケルなどが好適に使用され、また、配位子となる化合物としては、トリフェニルホスフィン、トリ−o−トリルホスフ
ィン、トリ−m−トリルホスフィン、トリ−p−トリルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリ−tert−ブチルホスフィン、トリオクチルホスフィン、2,2′−ビピリジンなどが好適に使用される。さらに、あらかじめ配位子が配位された遷移金属(塩)としては、塩化ニッケルビス(トリフェニルホスフィン)、塩化ニッケル(2,2′ビピリジン)が好適に使用される。還元剤としては、例えば、鉄、亜鉛、マンガン、アルミニウム、マグネシウム、ナトリウム、カルシウムなどを挙げることできるが、亜鉛、マグネシウム、マンガンが好ましい。「塩」としては、臭化ナトリウム、ヨウ化ナトリウム、臭化カリウム、臭化テトラエチルアンモニウム、ヨウ化テトラエチルアンモニウムが好ましい。反応には重合溶媒を使用してもよく、具体的には、テトラヒドロフラン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、1-メチル-2-ピロリドンなどが好適に使用される。
For example, as the transition metal salt, nickel chloride, nickel bromide and the like are preferably used, and as the compound serving as a ligand, triphenylphosphine, tri-o-tolylphosphine, tri-m-tolylphosphine, Tri-p-tolylphosphine, tributylphosphine, tri-tert-butylphosphine, trioctylphosphine, 2,2'-bipyridine and the like are preferably used. Furthermore, nickel chloride bis (triphenylphosphine) and nickel chloride (2,2′bipyridine) are preferably used as the transition metal (salt) in which the ligand is coordinated in advance. Examples of the reducing agent include iron, zinc, manganese, aluminum, magnesium, sodium, and calcium, and zinc, magnesium, and manganese are preferable. As the “salt”, sodium bromide, sodium iodide, potassium bromide, tetraethylammonium bromide, and tetraethylammonium iodide are preferable. A polymerization solvent may be used for the reaction, and specifically, tetrahydrofuran, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, 1-methyl-2-pyrrolidone and the like are preferably used.

触媒系における各成分の使用割合は、遷移金属塩または配位子が配位された遷移金属(塩)が、モノマーの総計1モルに対し、通常、0.0001〜10モル、好ましくは0.01〜0.5モルである。この範囲にあれば、触媒活性が高く、また分子量も高く重合することが可能である。触媒系に「塩」を使用する場合、その使用割合は、モノマーの総計1モルに対し、通常、0.001〜100モル、好ましくは0.01〜1モルである。かかる範囲であれば、重合速度を上げる効果が充分となる。重合溶媒中におけるモノマーの総計の濃度は、通常、1〜90重量%、好ましくは5〜40重量%である。また、本発明の重合体を重合する際の重合温度は、通常、0〜200℃、好ましくは50〜100℃である。また、重合時間は、通常、0.5〜100時間、好ましくは1〜40時間である。   The proportion of each component used in the catalyst system is usually from 0.0001 to 10 mol, preferably from 0.0001 to 10 mol, based on 1 mol of the total amount of monomers of the transition metal salt or the transition metal (salt) coordinated with the ligand. 01-0.5 mol. If it exists in this range, it can polymerize with high catalyst activity and high molecular weight. When “salt” is used in the catalyst system, the amount used is generally 0.001 to 100 mol, preferably 0.01 to 1 mol, per 1 mol of the total amount of monomers. Within such a range, the effect of increasing the polymerization rate is sufficient. The total concentration of monomers in the polymerization solvent is usually 1 to 90% by weight, preferably 5 to 40% by weight. Moreover, the polymerization temperature at the time of superposing | polymerizing the polymer of this invention is 0-200 degreeC normally, Preferably it is 50-100 degreeC. The polymerization time is usually 0.5 to 100 hours, preferably 1 to 40 hours.

次いで、得られた重合体を加水分解して、構成単位中のスルホン酸エステル基(−SO3R)をスルホン酸基(−SO3H)に転換する。
加水分解は、(1)少量の塩酸を含む過剰量の水またはアルコールに、上記スルホン酸エステル基を有する重合体を投入し、5分間以上撹拌する方法、(2)トリフルオロ酢酸中で上記スルホン酸エステル基を有する重合体を80〜120℃程度の温度で5〜10時間程度反応させる方法、(3)重合体中のスルホン酸エステル基(−SO3R)1モルに
対して1〜3倍モルのリチウムブロマイドを含む溶液、例えばN−メチルピロリドンなどの溶液中で上記スルホン酸エステル基を有する重合体を80〜150℃程度の温度で3〜10時間程度反応させた後、塩酸を添加する方法などにより行うことができる。
Next, the obtained polymer is hydrolyzed to convert the sulfonic acid ester group (—SO 3 R) in the structural unit into a sulfonic acid group (—SO 3 H).
Hydrolysis includes (1) a method in which the polymer having a sulfonic acid ester group is added to an excess amount of water or alcohol containing a small amount of hydrochloric acid, and the mixture is stirred for 5 minutes or longer. (2) the sulfone is added in trifluoroacetic acid. a method of reacting about 5 to 10 hours at a temperature of about 80 to 120 ° C. the polymer having an ester group, (3) sulfonic acid ester group in the polymer (-SO 3 R) 1 to 3 relative to 1 mole of After the polymer having a sulfonic acid ester group is reacted at a temperature of about 80 to 150 ° C. for about 3 to 10 hours in a solution containing double moles of lithium bromide, such as N-methylpyrrolidone, hydrochloric acid is added. It can be performed by the method of doing.

上記方法以外にも、例えば、特開2001−342241号公報に記載の方法と同様に、上記一般式(F')で表される骨格を有し、かつスルホン酸基、スルホン酸エステル基を有しないモノマーと、上記モノマー(1')と、上記モノマー(B')を共重合させ、この重
合体を、スルホン化剤を用いて、スルホン化することにより合成することもできる(これをB法という)。
In addition to the above method, for example, similarly to the method described in JP-A No. 2001-342241, it has a skeleton represented by the above general formula (F ′) and has a sulfonic acid group and a sulfonic acid ester group. The monomer (1 ′) and the monomer (B ′) are copolymerized, and the polymer can be synthesized by sulfonation using a sulfonating agent (this is Method B). Called).

B法において用いることのできる、上記一般式(F')で表される構成単位となりうるスルホン酸基、またはスルホン酸エステル基を有しないモノマーの具体的な例として、特開2001−342241号公報、特開2002−293889号公報に記載されているジハロゲン化物を挙げることができる。   As a specific example of a monomer having no sulfonic acid group or sulfonic acid ester group that can be a structural unit represented by the above general formula (F ′) that can be used in Method B, JP-A-2001-342241 And dihalides described in JP-A-2002-29389.

また上記方法以外に、一般式(F')において、Arが−O(CH2)hSO3Hまたは−O(CF2)hSO3Hで表される置換基を有する芳香族基である場合には、例えば、特開2005−606254号公報に記載の方法と同様に、上記一般式(F')で表される構成単位となりうる前駆体のモノマーと、上記一般式(1)で表される構成単位となりうるモノマーまたは
オリゴマー(式(1')のモノマー、オリゴマー)と、上記一般式(B)で表される構成単位と
なるモノマー(式(B')のモノマー)を共重合させ、次にアルキルスルホン酸またはフッ素置換されたアルキルスルホン酸を導入する方法で合成することもできる(これをC法という
)。
In addition to the above method, in the general formula (F ′), Ar is an aromatic group having a substituent represented by —O (CH 2 ) h SO 3 H or —O (CF 2 ) h SO 3 H. In this case, for example, as in the method described in JP-A-2005-606254, a precursor monomer that can be a structural unit represented by the general formula (F ′) and the general formula (1) A monomer or oligomer that can be a structural unit (monomer or oligomer of formula (1 ′)) and a monomer that is a structural unit represented by general formula (B) (monomer of formula (B ′)) Then, it can also be synthesized by introducing an alkyl sulfonic acid or a fluorine-substituted alkyl sulfonic acid (this is called C method).

(C法)において用いることのできる、上記一般式(F')で表される構成単位となりうる前駆体のモノマーの具体的な例として、特開2005−36125号公報に記載されているジハロゲン化物を挙げることができる。具体的には、2,5−ジクロロ−4’−ヒドロキシベンゾフェノン、2,4−ジクロロ−4’−ヒドロキシベンゾフェノン、2,6−ジクロロ−4’−ヒドロキシベンゾフェノン、2,5−ジクロロ−2’,4’−ジヒドロキシベンゾフェノン、2,4−ジクロロ−2’,4’−ジヒドロキシベンゾフェノンをあげることができる。またこれらの化合物のヒドロキシル基をテトラヒドロピラニル基などで保護した化合物をあげることができる。またヒドロキシル基がチオール基にかわったもの、塩素原子が、臭素原子、ヨウ素原子におきかわったものもあげることができる。   As specific examples of precursor monomers that can be used in (Method C) and can be structural units represented by the above general formula (F ′), dihalides described in JP-A-2005-36125 Can be mentioned. Specifically, 2,5-dichloro-4′-hydroxybenzophenone, 2,4-dichloro-4′-hydroxybenzophenone, 2,6-dichloro-4′-hydroxybenzophenone, 2,5-dichloro-2 ′, Examples thereof include 4′-dihydroxybenzophenone and 2,4-dichloro-2 ′, 4′-dihydroxybenzophenone. Moreover, the compound which protected the hydroxyl group of these compounds by the tetrahydropyranyl group etc. can be mention | raise | lifted. Further, those in which a hydroxyl group is replaced with a thiol group and those in which a chlorine atom is replaced with a bromine atom or an iodine atom can also be mentioned.

(C法)では、重合体(スルホン酸基を有さない)に、特開2005-60625号公報に
記載の方法で、アルキルスルホン酸基を導入する。例えば、前駆体の重合体のヒドロキシル基と、プロパンスルトン、ブタンスルトンなどを反応させることで導入することができる。
<添加剤>
本発明の固体高分子型燃料電池用電極電解質は、上記スルホン化ポリアリーレン以外に、酸化防止剤、硫酸、リン酸などの無機酸、リン酸ガラス、タングステン酸、リン酸塩水和物、β-アルミナプロトン置換体、プロトン導入酸化物等の無機プロトン伝導体粒子、
カルボン酸を含む有機酸、スルホン酸を含む有機酸、ホスホン酸を含む有機酸、適量の水などを添加されていてもよい。
In (Method C), an alkylsulfonic acid group is introduced into a polymer (having no sulfonic acid group) by the method described in JP-A-2005-60625. For example, it can be introduced by reacting the hydroxyl group of the precursor polymer with propane sultone, butane sultone, or the like.
<Additives>
In addition to the sulfonated polyarylene, the electrode electrolyte for a polymer electrolyte fuel cell of the present invention includes an antioxidant, an inorganic acid such as sulfuric acid and phosphoric acid, phosphate glass, tungstic acid, phosphate hydrate, β- Inorganic proton conductor particles such as alumina proton substitution products, proton-introduced oxides,
An organic acid containing a carboxylic acid, an organic acid containing a sulfonic acid, an organic acid containing a phosphonic acid, an appropriate amount of water, or the like may be added.

上記酸化防止剤としては、分子量500以上のヒンダードフェノール系化合物が好ましい。このような酸化防止剤を含有することにより、電解質としての耐久性をより向上させることができる。   As the antioxidant, a hindered phenol compound having a molecular weight of 500 or more is preferable. By containing such an antioxidant, durability as an electrolyte can be further improved.

上記ヒンダードフェノール系化合物としては、トリエチレングリコール−ビス[3−(
3−t−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート](商品名:IRGANOX 245)、1,6−ヘキサンジオール−ビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロ
キシフェニル)プロピオネート](商品名:IRGANOX 259)、2,4−ビス−(n−オクチルチオ)−6−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチルアニリノ)−3,5−トリアジン(商品名:IRGANOX 565)、ペンタエリスリチルーテトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート](商品名:IRGANOX 1010)、2,2−チオ−ジエチレンビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート](商品名:IRGANOX 1035)、オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフ
ェニル)プロピオネート)(商品名:IRGANOX 1076)、N,N−ヘキサメチレンビス(3,5−
ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシ−ヒドロシンナマミド)(IRGAONOX 1098)、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼ
ン(商品名:IRGANOX 1330)、トリス−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジ
ル)−イソシアヌレイト(商品名:IRGANOX 3114)、3,9−ビス[2−〔3−(3−t−ブ
チル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ〕−1,1−ジメチルエチル]−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン(商品名:Sumilizer G
A-80)などを挙げることができる。
Examples of the hindered phenol compound include triethylene glycol-bis [3- (
3-tert-butyl-5-methyl-4-hydroxyphenyl) propionate] (trade name: IRGANOX 245), 1,6-hexanediol-bis [3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxy) Phenyl) propionate] (trade name: IRGANOX 259), 2,4-bis- (n-octylthio) -6- (4-hydroxy-3,5-di-t-butylanilino) -3,5-triazine (trade name) : IRGANOX 565), pentaerythrityl-tetrakis [3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate] (trade name: IRGANOX 1010), 2,2-thio-diethylenebis [3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate] (trade name: IRGANOX 1035), octadecyl-3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate) Name: IRGANOX 1076), N, N-hexamethyl Nbisu (3,5
Di-t-butyl-4-hydroxy-hydrocinnamamide) (IRGAONOX 1098) 1,3,5-trimethyl-2,4,6-tris (3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl) ) Benzene (trade name: IRGANOX 1330), tris- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl) -isocyanurate (trade name: IRGANOX 3114), 3,9-bis [2- [3 -(3-t-butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl) propionyloxy] -1,1-dimethylethyl] -2,4,8,10-tetraoxaspiro [5.5] undecane (trade name: Sumilizer G
A-80).

本発明の固体高分子型燃料電池用電極電解質に添加される添加剤の量は、特に限定されず、固体高分子型燃料電池用電極電解質に要求される酸化耐性、プロトン伝導性、強度および弾性率などに応じて、最適な量を用いればよい。たとえば、上記スルホン化ポリアリーレン100重量部に対して、添加剤の全重量が0.001〜30重量部、好ましくは0.01〜10重量部の範囲で添加することが望ましい。また、添加剤は単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。   The amount of the additive added to the polymer electrolyte fuel cell electrode electrolyte of the present invention is not particularly limited, and the oxidation resistance, proton conductivity, strength and elasticity required for the polymer electrolyte fuel cell electrode electrolyte are not limited. An optimal amount may be used depending on the rate. For example, it is desirable that the total weight of the additive is 0.001 to 30 parts by weight, preferably 0.01 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the sulfonated polyarylene. Moreover, an additive may be used independently or may use 2 or more types together.

〔電極ペーストおよび電極ワニス〕
本発明の電極ワニスは上記固体高分子型燃料電池用電極電解質が溶媒中に分散ないし溶解したものであり、電極ペーストは、上記電極電解質、触媒粒子および溶媒を含むペーストであり、これらには必要に応じて分散剤、炭素繊維などの他の成分を含んでいてもよい。
[Electrode paste and electrode varnish]
The electrode varnish of the present invention is obtained by dispersing or dissolving the above-mentioned polymer electrolyte fuel cell electrode electrolyte in a solvent, and the electrode paste is a paste containing the above-mentioned electrode electrolyte, catalyst particles and solvent, and is necessary for these. Depending on the case, other components such as a dispersant and carbon fiber may be included.

<触媒粒子>
触媒粒子は、触媒が、カーボン、金属酸化物の担体に担持されたもの、または、触媒の単体からなる。
<Catalyst particles>
The catalyst particles consist of a catalyst supported on carbon or a metal oxide carrier, or a single catalyst.

触媒としては、白金または白金合金が用いられる。白金合金を使用すると、電極触媒としての安定性や活性をさらに付与させることもできる。このような白金合金としては、白金以外の白金族の金属(ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム)、鉄、コバルト、チタン、金、銀、クロム、マンガン、モリブデン、タングステン、アルミニウム、ケイ素、レニウム、亜鉛およびスズから選ばれる1種以上と白金との合金が好ましく、該白金合金には白金と合金化される金属との金属間化合物が含有されていてもよい。   Platinum or a platinum alloy is used as the catalyst. When a platinum alloy is used, stability and activity as an electrode catalyst can be further imparted. Such platinum alloys include platinum group metals other than platinum (ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium), iron, cobalt, titanium, gold, silver, chromium, manganese, molybdenum, tungsten, aluminum, silicon, rhenium. An alloy of platinum and one or more selected from zinc and tin is preferable, and the platinum alloy may contain an intermetallic compound of a metal alloyed with platinum.

触媒は、単体でも、担体に担持された状態でも、触媒粒子を形成している。上記触媒を担持する担体としては、オイルファーネスブラック、チャネルブラック、ランプブラック、サーマルブラック、アセチレンブラックなどのカーボンブラックが、電子伝導性と比表面積の大きさから好ましく用いられる。また、天然の黒鉛、ピッチ、コークス、ポリアクリロニトリル、フェノール樹脂、フラン樹脂などの有機化合物から得られる人工黒鉛や炭素などを用いてもよい。   The catalyst forms catalyst particles, either alone or supported on a carrier. As the carrier for supporting the catalyst, carbon black such as oil furnace black, channel black, lamp black, thermal black and acetylene black is preferably used in view of the electron conductivity and the specific surface area. Further, artificial graphite or carbon obtained from organic compounds such as natural graphite, pitch, coke, polyacrylonitrile, phenol resin, furan resin, and the like may be used.

上記オイルファーネスブラックとしては、キャボット社製「バルカンXC−72」、「バルカンP」、「ブラックパールズ880」、「ブラックパールズ1100」、「ブラックパールズ1300」、「ブラックパールズ2000」、「リーガル400」、ライオン社製「ケッチェンブラックEC」、三菱化学社製「#3150、#3250」などが挙げられる。また、上記アセチレンブラックとしては電気化学工業社製「デンカブラック」などが挙げられる。   Examples of the oil furnace black include “Vulcan XC-72”, “Vulcan P”, “Black Pearls 880”, “Black Pearls 1100”, “Black Pearls 1300”, “Black Pearls 2000”, and “Regal 400” manufactured by Cabot Corporation. “Ketjen Black EC” manufactured by Lion Corporation, “# 3150, # 3250” manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, and the like. Examples of the acetylene black include “DENKA BLACK” manufactured by Denki Kagaku Kogyo.

これらのカーボンの形態としては、粒子状のほか、繊維状も用いることができる。また、カーボンに担持される触媒の量としては、有効に触媒活性が発揮できる量であれば特に制限されるものではないが、担持量がカーボン重量に対して、0.1〜9.0g-metal/g-carbon、好ましくは0.25〜2.4g-metal/g-carbonの範囲である。   As the form of these carbons, in addition to particles, fibers can also be used. Further, the amount of the catalyst supported on the carbon is not particularly limited as long as the catalyst activity can be effectively exhibited, but the supported amount is 0.1 to 9.0 g- with respect to the carbon weight. Metal / g-carbon, preferably in the range of 0.25 to 2.4 g-metal / g-carbon.

また、担体としては、カーボンの他に、金属酸化物、たとえば、チタニア、酸化亜鉛、シリカ、セリア、アルミナ、アルミナスピネル、マグネシア、ジルコニアなどであってもよい。   In addition to carbon, the carrier may be a metal oxide such as titania, zinc oxide, silica, ceria, alumina, alumina spinel, magnesia, zirconia, and the like.

<溶媒>
本発明の電極ワニス、電極ペーストに用いられる溶媒としては、上記固体高分子型燃料電池用電極電解質を溶解または分散する溶媒であればよく、特に限定されるものではない。また、1種類単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。触媒等の電極材料と混合してペーストを作製する前に、前記固体高分子型燃料電池用電極電解質を下記溶媒に溶解したワニスを調製しておくとハンドリングが容易になる。
<Solvent>
The solvent used in the electrode varnish and electrode paste of the present invention is not particularly limited as long as it is a solvent that dissolves or disperses the above-described polymer electrolyte fuel cell electrode electrolyte. Moreover, you may use individually by 1 type or in combination of 2 or more types. If a varnish prepared by dissolving the electrode electrolyte for a polymer electrolyte fuel cell in the following solvent is prepared before mixing with an electrode material such as a catalyst to prepare a paste, handling becomes easy.

具体的には、水;メタノール、エタノール、n−プロピルアルコール、2−プロパノール、2−メチル−2−プロパノール、2−ブタノール、n−ブチルアルコール、2−メチル−1−プロパノール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、3−ペンタノール、2−メチル−1−ブタノール、3−メチル−1−ブタノール、2−メチル−2−ブタノール、3−メチル−2−ブタノール、2,2−ジメチル1−プロパノール、シクロヘキサノール
、1−ヘキサノール、2−メチル−1−ペンタノール、2−メチル−2−ペンタノール、4−メチル−2−ペンタノール、2−エチル−1−ブタノール、1−メチルシクロヘキサノール、2−メチルシクロヘキサノール、3−メチルシクロヘキサノール、4−メチルシクロヘキサノール、1−オクタノール、2−オクタノール、2−エチル−1−ヘキサノール、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、2−(メトキシメトキシ)エタノール、2−イソプロポキシエタノール、1−メトキシ−2−プロパノール、1−エトキシ−2−プロパノールなどのアルコール類;エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセロールなどの多価アルコール類;ジオキサン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジ−n−プロピルエーテル、ブチルエーテル、フェニルエーテル、イソペンチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、ビス(2−メトキシエチル)エーテル、ビス(2−エトキシエチル)エーテル、シネオール、ベンジルエチルエーテル、アニソール、フェネトール、アセタールなどのエーテル類;アセトン、メチルエチルケトン、2−ペンタノン、3−ペンタノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、2−ヘキサノン、4−メチル−2−ペンタノン、2−ヘプタノン、2,4−ジメチル−3−ペンタノン、2−オクタノンなどのケトン類;γー
ブチロラクトン、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸−n−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸sec-ブチル、酢酸ペンチル、酢酸イソペンチル、3−メトキシプロピルアセテート、3−メトキシブチルアセテート、酪酸メチル、酪酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチルなどのエステル類;ジメチルスルホキシド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメ
チルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、テトラメチル尿素などの非プロトン性極性溶媒;トルエン、キシレン、ヘプタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタンなどの炭化水素系溶媒などが挙げられる。
Specifically, water; methanol, ethanol, n-propyl alcohol, 2-propanol, 2-methyl-2-propanol, 2-butanol, n-butyl alcohol, 2-methyl-1-propanol, 1-pentanol, 2-pentanol, 3-pentanol, 2-methyl-1-butanol, 3-methyl-1-butanol, 2-methyl-2-butanol, 3-methyl-2-butanol, 2,2-dimethyl 1-propanol , Cyclohexanol, 1-hexanol, 2-methyl-1-pentanol, 2-methyl-2-pentanol, 4-methyl-2-pentanol, 2-ethyl-1-butanol, 1-methylcyclohexanol, 2 -Methylcyclohexanol, 3-methylcyclohexanol, 4-methylcyclohexanol, 1-octano , 2-octanol, 2-ethyl-1-hexanol, 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, 2- (methoxymethoxy) ethanol, 2-isopropoxyethanol, 1-methoxy-2-propanol, 1-ethoxy Alcohols such as 2-propanol; polyhydric alcohols such as ethylene glycol, propylene glycol and glycerol; dioxane, tetrahydrofuran, tetrahydropyran, diethyl ether, diisopropyl ether, di-n-propyl ether, butyl ether, phenyl ether, isopentyl Ether, 1,2-dimethoxyethane, diethoxyethane, bis (2-methoxyethyl) ether, bis (2-ethoxyethyl) ether, cineol, benzylethylether, anisole, phene Ethers such as alcohol and acetal; acetone, methyl ethyl ketone, 2-pentanone, 3-pentanone, cyclopentanone, cyclohexanone, 2-hexanone, 4-methyl-2-pentanone, 2-heptanone, 2,4-dimethyl-3 Ketones such as pentanone and 2-octanone; γ-butyrolactone, ethyl acetate, propyl acetate, n-butyl acetate, isobutyl acetate, sec-butyl acetate, pentyl acetate, isopentyl acetate, 3-methoxypropyl acetate, 3-methoxy Esters such as butyl acetate, methyl butyrate, ethyl butyrate, methyl lactate, ethyl lactate, butyl lactate; dimethyl sulfoxide, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, N, N-dimethylacetamide N-methyl-2 Pyrrolidone, aprotic polar solvents such as tetramethylurea; toluene, xylene, heptane, hexane, heptane, etc. hydrocarbon solvents such as octane.

上記溶媒のうち、特に水の混合溶媒系でプロトン伝導膜の貧溶媒であるものが望ましい。上記電極電解質と溶媒系の組み合わせではプロトン伝導膜への電極ペーストが塗工可能なためMEAの大量生産に好適である。水と併用する好ましい溶媒としては、メタノール、エタノール、n−プロピルアルコール、2−プロパノール、ジオキサン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、ジイソプロピルエーテル、ジ−n−プロピルエーテル、メチルエチルケトン、2−ペンタノン、3−ペンタノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、2−ヘキサノン、4−メチル−2−ペンタノン、2−ヘプタノン、γーブチロラクトン、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸−n−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸sec-ブチル、3−メトキシプロピルアセテート、3−メトキシブチルアセテート、ジメチルスルホキシド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドンなどが好適に使用
できる。混合溶媒は、1種の溶媒と水、もしくは複数の溶媒と水を混合しても良い。
Of the above solvents, those which are poor solvents for the proton conducting membrane in a mixed solvent system of water are particularly desirable. The combination of the electrode electrolyte and the solvent system is suitable for mass production of MEAs because the electrode paste can be applied to the proton conducting membrane. Preferred solvents for use with water include methanol, ethanol, n-propyl alcohol, 2-propanol, dioxane, tetrahydrofuran, tetrahydropyran, diisopropyl ether, di-n-propyl ether, methyl ethyl ketone, 2-pentanone, 3-pentanone, cyclohexane. Pentanone, cyclohexanone, 2-hexanone, 4-methyl-2-pentanone, 2-heptanone, γ-butyrolactone, ethyl acetate, propyl acetate, n-butyl acetate, isobutyl acetate, sec-butyl acetate, 3-methoxypropyl acetate 3-methoxybutyl acetate, dimethyl sulfoxide, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone It can be suitably used. The mixed solvent may be a mixture of one kind of solvent and water, or a plurality of solvents and water.

<分散剤>
本発明の電極ペーストやワニスには、必要に応じてさらに分散剤を添加してもよい。このような分散剤としては、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、非イオン界面活性剤などの界面活性剤が挙げられる。
<Dispersant>
You may add a dispersing agent to the electrode paste and varnish of this invention as needed. Examples of such a dispersant include surfactants such as an anionic surfactant, a cationic surfactant, an amphoteric surfactant, and a nonionic surfactant.

上記アニオン界面活性剤としては、たとえば、オレイン酸・N−メチルタウリン、オレイン酸カリウム・ジエタノールアミン塩、アルキルエーテルサルフェート・トリエタノールアミン塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルサルフェート・トリエタノールアミン塩、特殊変成ポリエーテルエステル酸のアミン塩、高級脂肪酸誘導体のアミン塩、特殊変成ポリエステル酸のアミン塩、高分子量ポリエーテルエステル酸のアミン塩、特殊変成燐酸エステルのアミン塩、高分子量ポリエステル酸アミドアミン塩、特殊脂肪酸誘導体のアミドアミン塩、高級脂肪酸のアルキルアミン塩、高分子量ポリカルボン酸のアミドアミン塩、ラウリン酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウムラウリル硫酸エステルナトリウム塩、セチル硫酸エステルナトリウム塩、ステアリル硫酸エステルナトリウム塩、オレイル硫酸エステルナトリウム塩、ラウリルエーテル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、油溶性アルキルベンゼンスルホン酸塩、αーオレフィンスルホン酸塩、高級アルコールリン酸モノエステルジナトリウム塩、高級アルコールリン酸ジエステルジナトリウム塩、ジアルキルジチオリン酸亜鉛などが挙げられる。   Examples of the anionic surfactant include oleic acid / N-methyltaurine, potassium oleate / diethanolamine salt, alkyl ether sulfate / triethanolamine salt, polyoxyethylene alkyl ether sulfate / triethanolamine salt, special modified polyether Amine salt of ester acid, amine salt of higher fatty acid derivative, amine salt of special modified polyester acid, amine salt of high molecular weight polyether ester acid, amine salt of special modified phosphoric ester, high molecular weight polyester acid amide amine salt, special fatty acid derivative Amidoamine salt, alkylamine salt of higher fatty acid, amidoamine salt of high molecular weight polycarboxylic acid, sodium laurate, sodium stearate, sodium oleyl sulfate sodium salt, cetyl Sulfate sodium salt, stearyl sulfate sodium salt, oleyl sulfate sodium salt, lauryl ether sulfate sodium salt, alkylbenzene sulfonate sodium, oil-soluble alkylbenzene sulfonate, α-olefin sulfonate, higher alcohol phosphate monoester disodium Salt, higher alcohol phosphoric acid diester disodium salt, zinc dialkyldithiophosphate and the like.

上記カチオン界面活性剤としては、たとえば、ベンジルジメチル{2−[2−(P−1,1,3,3−テトラメチルブチルフェノオキシ)エトオキシ]エチル}アンモニウムクロライド、オクタデシルアミン酢酸塩、テトラデシルアミン酢酸塩、オクタデシルトリメチルアンモニウムクロライド、牛脂トリメチルアンモニウムクロライド、ドデシルトリメチルアンモニウムクロライド、ヤシトリメチルアンモニウムクロライド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロライド、ベヘニルトリメチルアンモニウムクロライド、ヤシジメチルベンジルアンモニウムクロライド、テトラデシルジメチルベンジルアンモニウムクロライド、オクタデシルジメチルベンジルアンモニウムクロライド、ジオレイルジメチルアンモニウムクロライド、1−ヒドロキシエチル−2−牛脂イミダゾリン4級塩、2−ヘプタデセニルーヒドロキシエチルイミダゾリン、ステアラミドエチルジエチルアミン酢酸塩、ステアラミドエチルジエチルアミン塩酸塩、トリエタノールアミンモノステアレートギ酸塩、アルキルピリジウム塩、高級アルキルアミンエチレンオキサイド付加物、ポリアクリルアミドアミン塩、変成ポリアクリルアミドアミン塩、パーフルオロアルキル第4級アンモニウムヨウ化物などが挙げられる。   Examples of the cationic surfactant include benzyldimethyl {2- [2- (P-1,1,3,3-tetramethylbutylphenoxy) ethoxy] ethyl} ammonium chloride, octadecylamine acetate, tetradecylamine. Acetate, octadecyltrimethylammonium chloride, tallow trimethylammonium chloride, dodecyltrimethylammonium chloride, coconut trimethylammonium chloride, hexadecyltrimethylammonium chloride, behenyltrimethylammonium chloride, coconut dimethylbenzylammonium chloride, tetradecyldimethylbenzylammonium chloride, octadecyldimethylbenzyl Ammonium chloride, dioleyldimethylammonium chloride, 1-hydro Xyethyl-2-tallow imidazoline quaternary salt, 2-heptadecenyl-hydroxyethyl imidazoline, stearamide ethyl diethylamine acetate, stearamide ethyl diethylamine hydrochloride, triethanolamine monostearate formate, alkyl pyridium salt, higher alkyl Examples include amine ethylene oxide adducts, polyacrylamide amine salts, modified polyacrylamide amine salts, and perfluoroalkyl quaternary ammonium iodides.

上記両性界面活性剤としては、たとえば、ジメチルヤシベタイン、ジメチルラウリルベタイン、ラウリルアミノエチルグリシンナトリウム、ラウリルアミノプロピオン酸ナトリウム、ステアリルジメチルベタイン、ラウリルジヒドロキシエチルベタイン、アミドベタイン、イミダゾリニウムベタイン、レシチン、3−[ω−フルオロアクカノイル−N−エ
チルアミノ]−1−プロパンスルホン酸ナトリウム、N−[3−(パーフルオロオクタンス
ルホンアミド)プロピル]−N,N−ジメチル−N−カルボキシメチレンアンモニウムベタインなどが挙げられる。
Examples of the amphoteric surfactant include dimethyl coconut betaine, dimethyl lauryl betaine, sodium laurylaminoethylglycine, sodium laurylaminopropionate, stearyl dimethyl betaine, lauryl dihydroxyethyl betaine, amide betaine, imidazolinium betaine, lecithin, 3 -[Ω-fluoroaccanoyl-N-ethylamino] -1-propanesulfonic acid sodium, N- [3- (perfluorooctanesulfonamido) propyl] -N, N-dimethyl-N-carboxymethyleneammonium betaine, etc. Can be mentioned.

上記非イオン界面活性剤としては、たとえば、ヤシ脂肪酸ジエタノールアミド(1:2
型)、ヤシ脂肪酸ジエタノールアミド(1:1型)、牛脂肪酸ジエタノールアミド(1:2型)、牛脂肪酸ジエタノールアミド(1:1型)、オレイン酸ジエタノールアミド(1:1型)
、ヒドロキシエチルラウリルアミン、ポリエチレングリコールラウリルアミン、ポリエチレングリコールヤシアミン、ポリエチレングリコールステアリルアミン、ポリエチレングリコール牛脂アミン、ポリエチレングリコール牛脂プロピレンジアミン、ポリエチレングリコールジオレイルアミン、ジメチルラウリルアミンオキサイド、ジメチルステアリルアミンオキサイド、ジヒドロキシエチルラウリルアミンオキサイド、パーフルオロアルキルアミンオキサイド、ポリビニルピロリドン、高級アルコールエチレンオキサイド付加物、
アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物、脂肪酸エチレンオキサイド付加物、ポリプロピレングリコールエチレンオキサイド付加物、グリセリンの脂肪酸エステル、ペンタエリスリットの脂肪酸エステル、ソルビットの脂肪酸エステル、ソルビタンの脂肪酸エステル、砂糖の脂肪酸エステルなどが挙げられる。
Examples of the nonionic surfactant include coconut fatty acid diethanolamide (1: 2).
Type), coconut fatty acid diethanolamide (1: 1 type), bovine fatty acid diethanolamide (1: 2 type), bovine fatty acid diethanolamide (1: 1 type), oleic acid diethanolamide (1: 1 type)
, Hydroxyethyl lauryl amine, polyethylene glycol lauryl amine, polyethylene glycol coconut amine, polyethylene glycol stearyl amine, polyethylene glycol beef tallow amine, polyethylene glycol beef tallow propylene diamine, polyethylene glycol dioleyl amine, dimethyl lauryl amine oxide, dimethyl stearyl amine oxide, dihydroxyethyl lauryl Amine oxide, perfluoroalkylamine oxide, polyvinylpyrrolidone, higher alcohol ethylene oxide adduct,
Examples include alkylphenol ethylene oxide adduct, fatty acid ethylene oxide adduct, polypropylene glycol ethylene oxide adduct, fatty acid ester of glycerin, fatty acid ester of pentaerythrit, fatty acid ester of sorbit, fatty acid ester of sorbitan, fatty acid ester of sugar, and the like.

上記界面活性剤は、1種単独で用いても2種類以上を組み合わせて用いてもよい。上記界面活性剤の中では、好ましくは塩基性基を有する界面活性剤、より好ましくはアニオン性もしくはカチオン性の界面活性剤、さらに好ましくは、分子量5千〜3万の界面活性剤である。   The above surfactants may be used singly or in combination of two or more. Among the above surfactants, a surfactant having a basic group is preferable, an anionic or cationic surfactant is more preferable, and a surfactant having a molecular weight of 5,000 to 30,000 is more preferable.

本発明の電極ペーストやワニスに上記分散剤を添加すると、発電特性、保存安定性および流動性に優れ、塗工時の生産性が向上する。
<炭素繊維>
本発明の電極ペーストには、必要に応じてさらに炭素繊維を添加することができる。このような炭素繊維しては、レーヨン系炭素繊維、PAN系炭素繊維、リグニンポバー系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、気相成長炭素繊維等を用いることができ、好ましくは、気相成長炭素繊維である。
When the above dispersant is added to the electrode paste or varnish of the present invention, the power generation characteristics, storage stability and fluidity are excellent, and the productivity during coating is improved.
<Carbon fiber>
Carbon fiber can be further added to the electrode paste of the present invention as necessary. As such carbon fiber, rayon-based carbon fiber, PAN-based carbon fiber, lignin pover-based carbon fiber, pitch-based carbon fiber, vapor-grown carbon fiber, etc. can be used, preferably vapor-grown carbon fiber. is there.

電極ペーストに炭素繊維を添加すると、電極中の細孔容積が増加することにより、燃料ガスや酸素ガスの拡散性が向上し、また、生成する水によるフラッディング等を改善でき、発電性能が向上する。   When carbon fiber is added to the electrode paste, the pore volume in the electrode increases, thereby improving the diffusibility of fuel gas and oxygen gas, and improving the flooding caused by the generated water, thereby improving the power generation performance. .

<その他の添加物>
本発明の電極ペーストやワニスには、必要に応じてさらに他の成分を添加することができる。たとえば、フッ素系ポリマーやシリコン系ポリマーなどの撥水剤を添加してもよい。撥水剤は生成する水を効率よく排出する効果を奏し、発電性能の向上に寄与する。
<Other additives>
Other components can be added to the electrode paste or varnish of the present invention as required. For example, a water repellent such as a fluorine polymer or a silicon polymer may be added. The water repellent has an effect of efficiently discharging generated water and contributes to improvement of power generation performance.

<組成>
本発明の電極ペースト全量に対して、触媒粒子の含有量は1〜20重量%、好ましくは3〜15重量%であり、固体高分子型燃料電池用電極電解質の含有量は0.5〜30重量%、好ましくは1〜15重量%であり、溶媒の含有量は50〜95重量%、好ましくは70〜90重量%である。また、必要に応じて用いられる分散剤の含有量は0〜10重量%、好ましくは0〜2重量%であり、炭素繊維の含有量は0〜20重量%、好ましくは1〜10重量%である。なお、上記成分の含有量の合計が、100重量%を超えることはない。
<Composition>
The content of the catalyst particles is 1 to 20% by weight, preferably 3 to 15% by weight with respect to the total amount of the electrode paste of the present invention, and the content of the polymer electrolyte fuel cell electrode electrolyte is 0.5 to 30%. % By weight, preferably 1-15% by weight, and the solvent content is 50-95% by weight, preferably 70-90% by weight. The content of the dispersant used as necessary is 0 to 10% by weight, preferably 0 to 2% by weight, and the content of carbon fiber is 0 to 20% by weight, preferably 1 to 10% by weight. is there. The total content of the above components does not exceed 100% by weight.

上記触媒粒子の含有量が、1重量%以上であれば電極反応率を高くでき、20重量%以下であれば電極ペーストの粘度が高すぎることもないので、塗工時に塗りむらも抑制される。   If the content of the catalyst particles is 1% by weight or more, the electrode reaction rate can be increased, and if the content is 20% by weight or less, the viscosity of the electrode paste is not too high, so that uneven coating is also suppressed during coating. .

上記電極電解質の含有量が、0.5重量%以上であると、プロトン伝導度が高いものが得
られ、かつ、電極電解質自体がバインダーとしての役割を果たすために、電極を容易に作製できる。また、30重量%以下であると、電極中の細孔容積を高く維持できる。
When the content of the electrode electrolyte is 0.5% by weight or more, a material having high proton conductivity is obtained, and the electrode electrolyte itself serves as a binder, so that the electrode can be easily produced. Moreover, the pore volume in an electrode can be maintained high as it is 30 weight% or less.

上記溶媒の含有量が、50〜95重量%の範囲内にあると、発電に必要な電極中の細孔容積が十分確保できるとともに、ペーストやワニスとしてのハンドリングに好適である。
上記分散剤の含有量が、0〜10重量%の範囲内にあると保存安定性に優れた電極ペース
トや電極ペーストが得られる。
When the content of the solvent is in the range of 50 to 95% by weight, a sufficient pore volume in the electrode necessary for power generation can be secured, and it is suitable for handling as a paste or varnish.
When the content of the dispersant is in the range of 0 to 10% by weight, an electrode paste or an electrode paste having excellent storage stability can be obtained.

上記炭素繊維の含有量が、0〜20重量%の範囲内にあると、電極反応率の低下を抑制で
きる。
<ペーストおよびワニスの調製>
本発明の電極ペースト及び電極ワニスは、たとえば、上記各成分を上記含有量となるように混合し、従来公知の方法で混練することにより調製することができる。
When the content of the carbon fiber is in the range of 0 to 20% by weight, a decrease in the electrode reaction rate can be suppressed.
<Preparation of paste and varnish>
The electrode paste and electrode varnish of the present invention can be prepared, for example, by mixing the above components so as to have the above contents and kneading them by a conventionally known method.

各成分の混合順序は特に限定されないが、たとえば、全ての成分を混合して一定時間攪拌を行うか、分散剤以外の成分を混合して一定時間攪拌を行った後、必要に応じて分散剤を添加してさらに一定時間攪拌を行うことが好ましい。また、必要に応じて、溶媒の量を調整して、ペーストの粘度を調整してもよい。   The order of mixing the components is not particularly limited. For example, all the components are mixed and stirred for a certain period of time, or components other than the dispersant are mixed and stirred for a certain period of time, and then the dispersant is added as necessary. It is preferable to stir for a certain period of time. Moreover, you may adjust the quantity of a solvent as needed and may adjust the viscosity of a paste.

〔燃料電池用電極〕
本発明に係る固体高分子型燃料電池用電極は、上記電極ペーストを転写基材上に塗布し、溶媒を除去することにより得られる。すなわち、本発明の電極は、上記本発明の固体高分子型燃料電池用電極電解質および上記触媒粒子を含む。
[Fuel cell electrode]
The electrode for a polymer electrolyte fuel cell according to the present invention is obtained by applying the electrode paste on a transfer substrate and removing the solvent. That is, the electrode of the present invention includes the above-mentioned electrode electrolyte for a polymer electrolyte fuel cell of the present invention and the above catalyst particles.

上記転写基材としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などのフッ素系ポリマーからなるシート、または、表面を離型剤処理したガラス板、金属板、ポリエチレンテレフタレート(PET)のシートなども用いることができる。   As the transfer substrate, a sheet made of a fluorine-based polymer such as polytetrafluoroethylene (PTFE), a glass plate treated with a release agent, a metal plate, a sheet of polyethylene terephthalate (PET) or the like may be used. it can.

電極ペーストを転写基材上に塗布する方法としては、刷毛塗り、筆塗り、バーコーター塗布、ナイフコーター塗布、ドクターブレード法、スクリーン印刷、スプレー塗布などがある。   Examples of methods for applying the electrode paste onto the transfer substrate include brush coating, brush coating, bar coater coating, knife coater coating, doctor blade method, screen printing, and spray coating.

また、上記固体高分子型燃料電池用電極電解質を含む電極ペーストを直接、プロトン伝導膜もしくはガス拡散層、カーボンペーパーに塗工してもよい。
〔膜−電極接合体〕
本発明の膜−電極接合体(以下「MEA」ともいう)では、上記電極が固体高分子電解質膜の少なくとも片面に備えられており、上記転写基材上に形成された電極層を、該電解質膜の少なくとも片面、好ましくは両面に転写することにより得られる。
In addition, an electrode paste containing the above polymer electrolyte fuel cell electrode electrolyte may be directly applied to a proton conductive membrane, a gas diffusion layer, or carbon paper.
[Membrane-electrode assembly]
In the membrane-electrode assembly (hereinafter also referred to as “MEA”) of the present invention, the electrode is provided on at least one surface of a solid polymer electrolyte membrane, and the electrode layer formed on the transfer substrate is used as the electrolyte. It is obtained by transferring to at least one side, preferably both sides, of the film.

上記固体高分子電解質膜としては、プロトン伝導性の固体高分子膜であれば、特に限定されることなく用いることができる。たとえば、Nafion(DuPont社製)、Flemion(旭硝子製)、Aciplex(旭化成製)などのパーフルオロアルキルスルホン酸ポリマーからなる電解質膜;パーフルオロアルキルスルホン酸ポリマーに、ポリテトラフルオロエチレンの繊維や多孔質膜と複合化した補強型電解質膜;ポリテトラフルオロエチレングラフトスルホン化ポリスチレンなどの部分フッ素化スルホン化ポリマーからなる電解質膜;スルホン化ポリアリーレン、スルホン化ポリフェニレン、スルホン化ポリエーテルケトン、スルホン化ポリエーテルスルホン、スルホン化ポリエーテルニトリル、スルホン化ポリフェニレンエーテル、スルホン化ポリフェニレンスルフィド、スルホン化ポリベンズイミダゾール、スルホン化ポリベンズオキサゾール、スルホン化ポリベンズチアゾールなどの芳香族スルホン化ポリマーからなる電解質膜;スルホン化ポリスチレン、スルホン酸含有アクリル系ポリマーなどの脂肪族スルホン化ポリマーからなる電解質膜;これらを多孔質膜と複合化した細孔フィリング型電解質膜;ポリベンズオキサゾール、ポリベンズイミダゾール、ポリベンズチアゾールなどのポリマーにリン酸や硫酸などを含浸させた酸含浸型ポリマーからなる電解質膜などが挙げられる。これらの中では、芳香族スルホン化ポリマーからなる電解質膜が好ましい。   The solid polymer electrolyte membrane is not particularly limited as long as it is a proton conductive solid polymer membrane. For example, electrolyte membrane made of perfluoroalkyl sulfonic acid polymer such as Nafion (DuPont), Flemion (Asahi Glass), Aciplex (Asahi Kasei), etc .; perfluoroalkyl sulfonic acid polymer, polytetrafluoroethylene fiber and porous Reinforced electrolyte membrane combined with membrane; electrolyte membrane made of partially fluorinated sulfonated polymer such as polytetrafluoroethylene graft sulfonated polystyrene; sulfonated polyarylene, sulfonated polyphenylene, sulfonated polyetherketone, sulfonated polyether Aromatics such as sulfone, sulfonated polyether nitrile, sulfonated polyphenylene ether, sulfonated polyphenylene sulfide, sulfonated polybenzimidazole, sulfonated polybenzoxazole, sulfonated polybenzthiazole Electrolyte membranes made of sulfonated polymers; electrolyte membranes made of aliphatic sulfonated polymers such as sulfonated polystyrene and sulfonic acid-containing acrylic polymers; pore filling type electrolyte membranes made by combining these with porous membranes; polybenzoxazole, Examples thereof include an electrolyte membrane made of an acid-impregnated polymer obtained by impregnating a polymer such as polybenzimidazole or polybenzthiazole with phosphoric acid or sulfuric acid. Among these, an electrolyte membrane made of an aromatic sulfonated polymer is preferable.

また、固体高分子型燃料電池を製造する場合には、優れたプロトン伝導性と熱水耐性、加工性とを有するため、上述した構成単位(1)、(B)および(F)を含むスルホン化ポリアリーレンから得られる固体高分子型燃料電池用電極電解質と上記固体高分子電解質膜とが
好適に用いられる。
In the case of producing a polymer electrolyte fuel cell, the sulfone containing the structural units (1), (B) and (F) described above has excellent proton conductivity, hot water resistance and processability. The polymer electrolyte fuel cell electrode electrolyte obtained from the modified polyarylene and the solid polymer electrolyte membrane are preferably used.

上記電極層の電解質膜への転写は、ホットプレス法により行うことができる。ホットプレス法は、カーボンペーパーまたは離型シートに電極ペーストを塗布し、電極ペースト塗布面と電解質膜とを圧着する方法である。ホットプレスは、通常、50〜250℃の温度範囲で1〜180分間、10〜500kg/cm2の圧力をかけて行う。 Transfer of the electrode layer to the electrolyte membrane can be performed by a hot press method. The hot press method is a method in which an electrode paste is applied to carbon paper or a release sheet, and the electrode paste application surface and the electrolyte membrane are pressure-bonded. Hot pressing is usually performed at a temperature range of 50 to 250 ° C. and a pressure of 10 to 500 kg / cm 2 for 1 to 180 minutes.

本発明のMEAを得るための別の方法として、プロトン伝導膜もしくはガス拡散層、カーボンペーパー上に直接、電極層を形成した後、MEAを作製してよい。このとき、塗布や乾燥の順序に特に制限はない。   As another method for obtaining the MEA of the present invention, the MEA may be produced after forming the electrode layer directly on the proton conducting membrane, the gas diffusion layer, or the carbon paper. At this time, there is no restriction | limiting in particular in the order of application | coating and drying.

たとえば、PETフィルム等の基材上に、高分子電解質溶液を塗布して乾燥することにより電解質膜を形成した後、該電解質膜上に上記電極ペーストを塗布し、乾燥して溶媒を除去することにより電極層を形成する。次に、上記基材をはがして、電解質膜のもう一方の面に電極ペーストを塗布し、溶媒を除去することにより、電解質膜の両面に電極層が形成されたMEAが得られる。   For example, after forming an electrolyte membrane by applying a polymer electrolyte solution on a substrate such as a PET film and drying, the electrode paste is applied on the electrolyte membrane and dried to remove the solvent To form an electrode layer. Next, the MEA in which the electrode layers are formed on both surfaces of the electrolyte membrane is obtained by removing the base material, applying the electrode paste to the other surface of the electrolyte membrane, and removing the solvent.

電極層の厚さは、特に制限されるものではないが、触媒として担持された金属が、単位面積あたり、0.05〜4.0mg/cm2、好ましくは0.1〜3.0mg/cm2の範囲で電極層中に存在することが望ましい。0.05〜4.0mg/cm2の範囲にあれば
、十分に高い触媒活性が発揮され、また効率的にプロトンを伝導することができる。
The thickness of the electrode layer is not particularly limited, but the metal supported as a catalyst is 0.05 to 4.0 mg / cm 2 , preferably 0.1 to 3.0 mg / cm 2 per unit area. It is desirable to exist in the electrode layer in the range of 2 . If it is in the range of 0.05 to 4.0 mg / cm 2 , sufficiently high catalytic activity is exhibited, and protons can be efficiently conducted.

電極層の細孔容積は、0.05〜4.0ml/g、好ましくは0.1〜3.0ml/gの範囲にあることが望ましい。
[実施例]
以下に実施例を挙げ、本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、評価用の膜の調製、スルホン酸当量、分子量およびプロトン伝導度の測定は以下の記載にして行った。
<膜の調製>
実施例中に記載の含窒素複素環芳香族化合物とスルホン化重合体からなるプロトン伝導膜の調製の際は、所定量の含窒素複素環芳香族化合物と得られたスルホン化アリーレンが溶液中15重量%になるように、メタノール/NMP=1/3(容量比)で溶解させ、ワニスを調製した。これを上記と同様にキャスト法により、キャスト膜を調製し、大量の蒸留水への浸漬により、膜中の残存NMPを希釈により除去し、目的の膜を得た(膜厚30μm)。
<スルホン酸当量>
得られたスルホン酸基を有する重合体の水洗水が中性になるまで洗浄し、フリーに残存している酸を除いて充分に水洗し、乾燥後、所定量を秤量し、THF/水の混合溶剤に溶解したフェノールフタレインを指示薬とし、NaOHの標準液を用いて滴定を行い、中和点から、スルホン酸当量を求めた。
<分子量の測定>
スルホン酸基を有しない重合体重量平均分子量は、溶剤としてテトラヒドロフラン(T
HF)を用い、GPCによって、ポリスチレン換算の分子量を求めた。
The pore volume of the electrode layer is desirably in the range of 0.05 to 4.0 ml / g, preferably 0.1 to 3.0 ml / g.
[Example]
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples. The preparation of the membrane for evaluation and the measurement of the sulfonic acid equivalent, the molecular weight and the proton conductivity were carried out as follows.
<Preparation of membrane>
When preparing a proton conducting membrane composed of the nitrogen-containing heterocyclic aromatic compound and the sulfonated polymer described in the examples, a predetermined amount of the nitrogen-containing heterocyclic aromatic compound and the resulting sulfonated arylene were in solution. A varnish was prepared by dissolving in methanol / NMP = 1/3 (volume ratio) so as to be weight%. A cast film was prepared by a casting method in the same manner as described above, and the remaining NMP in the film was removed by dilution by immersion in a large amount of distilled water to obtain the desired film (film thickness 30 μm).
<Sulphonic acid equivalent>
The obtained polymer having a sulfonic acid group is washed until the washing water becomes neutral, and the acid remaining free is sufficiently washed with water. After drying, a predetermined amount is weighed, and THF / water Titration was performed using a standard solution of NaOH using phenolphthalein dissolved in a mixed solvent as an indicator, and the sulfonic acid equivalent was determined from the neutralization point.
<Measurement of molecular weight>
A polymer having no sulfonic acid group has a weight average molecular weight of tetrahydrofuran (T
The molecular weight in terms of polystyrene was determined by GPC using HF).

スルホン酸基を有する重合体の分子量、または耐熱試験後のスルホン酸基を有する重合体の分子量を、臭化リチウム7.83gとリン酸3.3mlとN−メチル−2−ピロリドン(NMP)2Lからなる混合溶液を溶離液として用い、GPCによって、ポリスチレン換算の分子量を求めた。
<プロトン伝導度の測定>
交流抵抗は、5mm幅の短冊状膜試料の表面に、白金線(φ=0.5mm)を押し当て、
恒温恒湿装置中に試料を保持し、白金線間の交流インピーダンス測定から求めた。すなわち、85℃、相対湿度90%の環境下で交流10kHzにおけるインピーダンスを測定した。抵抗測定装置として、(株)NF回路設計ブロック製のケミカルインピーダンス測定システムを用い、恒温恒湿装置には、(株)ヤマト科学製のJW241を使用した。白金線は、5mm間隔に5本押し当てて、線間距離を5〜20mmに変化させ、交流インピーダンスを測定した。交流インピーダンスから、各抵抗線間勾配を測定し、線間距離と抵抗線間勾配から膜の比抵抗を算出し、比抵抗の逆数および膜厚から、プロトン伝導率を算出した。
The molecular weight of a polymer having a sulfonic acid group, or the molecular weight of a polymer having a sulfonic acid group after a heat resistance test, is 7.83 g of lithium bromide, 3.3 ml of phosphoric acid, and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) 2 L. The molecular weight in terms of polystyrene was determined by GPC using a mixed solution consisting of
<Measurement of proton conductivity>
The AC resistance is a platinum wire (φ = 0.5 mm) pressed against the surface of a strip-shaped film sample with a width of 5 mm,
The sample was held in a constant temperature and humidity apparatus, and obtained from AC impedance measurement between platinum wires. That is, the impedance at AC 10 kHz was measured in an environment of 85 ° C. and relative humidity 90%. A chemical impedance measurement system manufactured by NF Circuit Design Block Co., Ltd. was used as the resistance measurement device, and JW241 manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd. was used as the constant temperature and humidity device. Five platinum wires were pressed at intervals of 5 mm, the distance between the wires was changed to 5 to 20 mm, and the AC impedance was measured. The slope between each resistance line was measured from the AC impedance, the specific resistance of the membrane was calculated from the distance between the lines and the slope between the resistance lines, and the proton conductivity was calculated from the reciprocal of the specific resistance and the film thickness.

比抵抗R(Ω・cm)=0.5(cm)×膜厚(cm)×抵抗線間勾配(Ω/cm)
<耐熱性の評価>
膜厚約40μmの各フィルムを、160℃オーブン中に24時間入れた。耐熱試験前後のサンプルを、上記のNMP系のGPC溶離液99.8重量部に対し、0.2重量部のプロ
トン伝導膜を浸漬、溶解後、不溶分を除去し、GPC測定を行った。耐熱試験前後のGPCの溶出面積の比から不溶分含量を求めた。
<熱水耐性試験>
厚さ30μmのスルホン化ポリマーのフィルムを、縦3cm、横4cmに切断し重量(A)を測定する。プレッシャークッカー中で、カットしたサンプルを純水中に浸漬し120℃で24
時間加熱する。加熱終了後放冷した後サンプルを取り出し、表面に付着した水滴をベンコットン(旭化成製)で取り除く。水滴を取り除いた後の重量(B)を測定し、下記式に従
い含水率を算出する。
Specific resistance R (Ω · cm) = 0.5 (cm) × film thickness (cm) × resistance-to-resistance gradient (Ω / cm)
<Evaluation of heat resistance>
Each film having a thickness of about 40 μm was placed in a 160 ° C. oven for 24 hours. The sample before and after the heat resistance test was immersed in and dissolved in 99.8 parts by weight of the above-described NMP-based GPC eluent, and then the insoluble matter was removed and GPC measurement was performed. The insoluble content was determined from the ratio of the elution area of GPC before and after the heat test.
<Hot water resistance test>
A sulfonated polymer film having a thickness of 30 μm is cut into a length of 3 cm and a width of 4 cm, and the weight (A) is measured. In a pressure cooker, immerse the cut sample in pure water at 120 ° C for 24 hours.
Heat for hours. After cooling, after cooling, the sample is taken out, and water droplets adhering to the surface are removed with Ben Cotton (manufactured by Asahi Kasei). The weight (B) after removing the water droplets is measured, and the water content is calculated according to the following formula.

(含水率 %) = (B−A) / A × 100
[合成例1]
(1)疎水ユニットの合成
撹拌羽根、温度計、窒素導入管、Dean-Stark管、冷却管を取り付けた3Lセ
パラブル3口フラスコに2,7−ジヒドロキシナフタレン(2,7−NAP) 30.8g
(192mmol)、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン (Bis−AF) 96.8g (288mmol)、2,6
−ジクロロベンゾニトリル (2、6−DBN) 92.9g (540mmol)、炭酸カリ
ウム 86.2g (624mol)をはかりとった。減圧下で真空乾燥を行った後、スルホラン 675mL、トルエン 270mLを加え、窒素雰囲気下、130℃で加熱還流した。反応によって生成する水をトルエンとの共沸により、Dean-Stark管から
取り除いた。3時間後に水の生成が認められなくなったところで、トルエンを系外に取り除き、180℃で7時間撹拌した後、2,6−ジクロロベンゾニトリル (2、6−DBN) 31.0g (180mmol)を加え、さらに3時間撹拌した。
(Moisture content%) = (B−A) / A × 100
[Synthesis Example 1]
(1) Synthesis of hydrophobic unit 30.8 g of 2,7-dihydroxynaphthalene (2,7-NAP) in a 3 L separable three-necked flask equipped with a stirring blade, thermometer, nitrogen introduction tube, Dean-Stark tube, and cooling tube
(192 mmol), 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane (Bis-AF) 96.8 g (288 mmol), 2,6
-92.9 g (540 mmol) of dichlorobenzonitrile (2,6-DBN) and 86.2 g (624 mol) of potassium carbonate were weighed. After vacuum drying under reduced pressure, 675 mL of sulfolane and 270 mL of toluene were added, and the mixture was heated to reflux at 130 ° C. in a nitrogen atmosphere. The water produced by the reaction was removed from the Dean-Stark tube by azeotroping with toluene. When no more water was observed after 3 hours, toluene was removed from the system and stirred at 180 ° C. for 7 hours, and then 31.0 g (180 mmol) of 2,6-dichlorobenzonitrile (2,6-DBN) was added. The mixture was further stirred for 3 hours.

放冷後、反応溶液に不溶の無機物を、ろ過助剤にセライトを用いたろ過によって除いた。ろ液をメタノール/塩酸水溶液 3.0L/0.3Lに注ぎ、反応物を凝固させた。沈
殿した凝固物をろ過し、少量のメタノールで洗浄し、真空乾燥した。乾燥した生成物を、テトラヒドロフラン 0.4kgに再溶解した。この溶液をメタノール 3.0Lに注ぎ
、再沈殿した。凝固物をろ過し、真空乾燥して、144g(収率80%)の目的物を得た。GPCで求めたポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)は5600、重量平均分子量(Mw)は7400であった。得られた化合物は式(1−a)で表されるオリゴマーであることを確認した。
After standing to cool, inorganic substances insoluble in the reaction solution were removed by filtration using Celite as a filter aid. The filtrate was poured into methanol / hydrochloric acid aqueous solution 3.0 L / 0.3 L to solidify the reaction product. The precipitated coagulum was filtered, washed with a small amount of methanol, and vacuum dried. The dried product was redissolved in 0.4 kg of tetrahydrofuran. This solution was poured into 3.0 L of methanol and reprecipitated. The coagulated product was filtered and dried under vacuum to obtain 144 g (yield 80%) of the desired product. The number average molecular weight (Mn) in terms of polystyrene determined by GPC was 5600, and the weight average molecular weight (Mw) was 7400. It was confirmed that the obtained compound was an oligomer represented by the formula (1-a).

Figure 2010009912
Figure 2010009912

(2)共重合体の合成
攪拌機、温度計、窒素導入管をとりつけた500mLの三口フラスコに、3−(2,5
−ジクロロベンゾイル)ベンゼンスルホン酸ネオペンチル37.67g(93.9mmol)、2,5−ジクロロー4’―(1−イミダゾリル)ベンゾフェノン 1.49g(4.
7mmol、 合成例1−(1)で得られた疎水性ユニット(1−a )11.5g(1.
4mmol)、ビス(トリフェニルホスフィン)ニッケルジクロリド2.62g(4.0mmol)、ヨウ化ナトリウム0.45g(3.0mmol)、トリフェニルホスフィン10.
49g(40mmol)、亜鉛15.69g(240mmol)をはかりとり、乾燥窒素で置換した。ここにN,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)152mLを加え、反応温度を80℃に保持しながら3時間攪拌し続けた後、DMAc349mLを加えて希釈し、不溶物をろ過した。
(2) Synthesis of copolymer In a 500 mL three-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a nitrogen introduction tube, 3- (2,5
-Dichlorobenzoyl) benzenesulfonic acid neopentyl 37.67 g (93.9 mmol), 2,5-dichloro-4 '-(1-imidazolyl) benzophenone 1.49 g (4.
7 mmol, 11.5 g of the hydrophobic unit (1-a) obtained in Synthesis Example 1- (1) (1.
4 mmol), bis (triphenylphosphine) nickel dichloride 2.62 g (4.0 mmol), sodium iodide 0.45 g (3.0 mmol), triphenylphosphine 10.
49 g (40 mmol) and 15.69 g (240 mmol) of zinc were weighed and replaced with dry nitrogen. To this was added 152 mL of N, N-dimethylacetamide (DMAc), and stirring was continued for 3 hours while maintaining the reaction temperature at 80 ° C. Then, 349 mL of DMAc was added for dilution, and insoluble matter was filtered off.

得られた溶液を攪拌機、温度計、窒素導入管を取り付けた2Lの三口フラスコに入れた。115℃に加熱攪拌し、臭化リチウム32.6g(375.5mmol)を加えた。該溶液を7時間攪拌した後、アセトン2.0Lに注いで生成物を沈殿させた。ついで、1N塩酸、純水の順で洗浄した後、乾燥して目的の重合体48gを得た。得られた重合体の重量平均分子量(Mw)は163,000であった。得られた化合物は式(1−b)で表されるポリマーであることを確認した。   The obtained solution was put into a 2 L three-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a nitrogen introduction tube. The mixture was heated and stirred at 115 ° C., and 32.6 g (375.5 mmol) of lithium bromide was added. The solution was stirred for 7 hours and then poured into 2.0 L of acetone to precipitate the product. Subsequently, after washing in order of 1N hydrochloric acid and pure water, it was dried to obtain 48 g of the desired polymer. The weight average molecular weight (Mw) of the obtained polymer was 163,000. It was confirmed that the obtained compound was a polymer represented by the formula (1-b).

Figure 2010009912
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得られたスルホン化ポリマーの20重量%N−メチルピロリドン(NMP)/メタノール溶液(3/1重量比)を、ガラス板上にキャストして製膜し、膜厚30μmのフィルムを得た。イオン交換容量は、2.38(meq/g)であった。得られた疎水ユニット、ポリマー、フィルムの物性を表1、表2に示す。
[合成例2]
合成例1の2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン (Bis−AF) 96.8g (288mmol)を1,3−ビス[1−メチル−1−(4−ヒドロキシフェニル)エチル]ベンゼン(Bis−M)99.8g (2
88mmol)に変更した以外は、合成例1と同様の方法で疎水性ユニット(2−a)を合
成し、得られた疎水性ユニットを用いて合成例1と同様の方法で合成を行い、式(2−b)のポリマーを得た。得られたポリマーを合成例1と同様の方法でNMP/メタノールから製
膜することによって、膜厚30μmのフィルムを得た。得られた疎水ユニット、ポリマー、フィルムの物性を表1、表2に示す。
A 20 wt% N-methylpyrrolidone (NMP) / methanol solution (3/1 weight ratio) of the obtained sulfonated polymer was cast on a glass plate to form a film having a thickness of 30 μm. The ion exchange capacity was 2.38 (meq / g). Tables 1 and 2 show the physical properties of the obtained hydrophobic unit, polymer, and film.
[Synthesis Example 2]
96.8 g (288 mmol) of 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane (Bis-AF) of Synthesis Example 1 was added to 1,3-bis [1 -Methyl-1- (4-hydroxyphenyl) ethyl] benzene (Bis-M) 99.8 g (2
88 mmol) except that the hydrophobic unit (2-a) was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 1, and the resulting hydrophobic unit was used to synthesize in the same manner as in Synthesis Example 1, A polymer of (2-b) was obtained. A film having a thickness of 30 μm was obtained by forming the obtained polymer from NMP / methanol in the same manner as in Synthesis Example 1. Tables 1 and 2 show the physical properties of the obtained hydrophobic unit, polymer, and film.

Figure 2010009912
Figure 2010009912

[合成例3]
合成例1の2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン (Bis−AF) 96.8g (288mmol)をレゾルシノール(
Res)31.7g (288mmol)に変更した以外は、合成例1と同様の方法で疎水
性ユニット(3−a)を合成し、得られた疎水性ユニットを用いて合成例1と同様の方法で合成を行い、式(3−b)のポリマーを得た。得られたポリマーを合成例1と同様の方法でNMP/メタノールから製膜することによって、膜厚30μmのフィルムを得た。得られた
疎水ユニット、ポリマー、フィルムの物性を表1、表2に示す。
[Synthesis Example 3]
96.8 g (288 mmol) of 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane (Bis-AF) of Synthesis Example 1 was resorcinol (
Res) A hydrophobic unit (3-a) was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 1 except that the amount was changed to 31.7 g (288 mmol), and the same method as in Synthesis Example 1 was performed using the obtained hydrophobic unit. And a polymer of the formula (3-b) was obtained. A film having a thickness of 30 μm was obtained by forming the obtained polymer from NMP / methanol in the same manner as in Synthesis Example 1. Tables 1 and 2 show the physical properties of the obtained hydrophobic unit, polymer, and film.

Figure 2010009912
Figure 2010009912

[合成例4]
合成例1の2,7−ジヒドロキシナフタレン(2,7−NAP) 30.8g (192mmol)を1,5−ジヒドロキシナフタレン(1,5−NAP) 30.8g (192mm
ol)に変更した以外は、合成例1と同様の方法で疎水性ユニット(4−a)を合成し、得
られた疎水性ユニットを用いて合成例1と同様の方法で合成を行い、式(4−b)のポリマーを得た。得られたポリマーを合成例1と同様の方法でNMP/メタノールから製膜するこ
とによって、膜厚30μmのフィルムを得た。得られた疎水ユニット、ポリマー、フィルムの物性を表1、表2に示す。
[Synthesis Example 4]
30.8 g (192 mmol) of 2,7-dihydroxynaphthalene (2,7-NAP) of Synthesis Example 1 was replaced with 30.8 g (192 mm) of 1,5-dihydroxynaphthalene (1,5-NAP)
ol) except that the hydrophobic unit (4-a) was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 1, and the resulting hydrophobic unit was used to synthesize in the same manner as in Synthesis Example 1, A polymer of (4-b) was obtained. A film having a thickness of 30 μm was obtained by forming the obtained polymer from NMP / methanol in the same manner as in Synthesis Example 1. Tables 1 and 2 show the physical properties of the obtained hydrophobic unit, polymer, and film.

Figure 2010009912
Figure 2010009912

[合成例5]
合成例1の2,7−ジヒドロキシナフタレン(2,7−NAP) 30.8g (192mmol)を1,5−ジヒドロキシナフタレン(1,5−NAP) 30.8g (192mm
ol)に、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサ
フルオロプロパン (Bis−AF) 96.8g (288mmol)を1,3−ビス[1−メチル−1−(4−ヒドロキシフェニル)エチル]ベンゼン(Bis−M)99.8g (28
8mmol)変更した以外は、合成例1と同様の方法で疎水性ユニット(5−a)を合成し
、得られた疎水性ユニットを用いて合成例1と同様の方法で合成を行い、式(5−b)のポリマーを得た。得られたポリマーを合成例1と同様の方法でNMP/メタノールから製膜す
ることによって、膜厚30μmのフィルムを得た。得られた疎水ユニット、ポリマー、フィルムの物性を表1、表2に示す。
[Synthesis Example 5]
30.8 g (192 mmol) of 2,7-dihydroxynaphthalene (2,7-NAP) of Synthesis Example 1 was replaced with 30.8 g (192 mm) of 1,5-dihydroxynaphthalene (1,5-NAP)
ol), 96.8 g (288 mmol) of 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane (Bis-AF) and 1,3-bis [1 -Methyl-1- (4-hydroxyphenyl) ethyl] benzene (Bis-M) 99.8 g (28
Except for the change, the hydrophobic unit (5-a) was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 1, and the resulting hydrophobic unit was used to synthesize in the same manner as in Synthesis Example 1 to obtain the formula ( A polymer of 5-b) was obtained. A film having a thickness of 30 μm was obtained by forming the obtained polymer from NMP / methanol in the same manner as in Synthesis Example 1. Tables 1 and 2 show the physical properties of the obtained hydrophobic unit, polymer, and film.

Figure 2010009912
Figure 2010009912

[合成例6]
合成例1の2,7−ジヒドロキシナフタレン(2,7−NAP) 30.8g (192mmol)を1,6−ジヒドロキシナフタレン(1,6−NAP) 30.8g (192mm
ol)に変更した以外は、合成例1と同様の方法で疎水性ユニット(6−a)を合成し、得
られた疎水性ユニットを用いて合成例1と同様の方法で合成を行い、式(6−b)のポリマーを得た。得られたポリマーを合成例1と同様の方法でNMP/メタノールから製膜するこ
とによって、膜厚30μmのフィルムを得た。得られた疎水ユニット、ポリマー、フィルムの物性を表1、表2に示す。
[Synthesis Example 6]
30.8 g (192 mmol) of 2,7-dihydroxynaphthalene (2,7-NAP) of Synthesis Example 1 was replaced with 30.8 g (192 mm) of 1,6-dihydroxynaphthalene (1,6-NAP)
ol) except that the hydrophobic unit (6-a) was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 1, and the resulting hydrophobic unit was used to synthesize in the same manner as in Synthesis Example 1. A polymer (6-b) was obtained. A film having a thickness of 30 μm was obtained by forming the obtained polymer from NMP / methanol in the same manner as in Synthesis Example 1. Tables 1 and 2 show the physical properties of the obtained hydrophobic unit, polymer, and film.

Figure 2010009912
Figure 2010009912

[合成例7]
合成例1の2,7−ジヒドロキシナフタレン(2,7−NAP) 30.8g (192mmol)を1,6−ジヒドロキシナフタレン(1,6−NAP) 30.8g (192mm
ol)に、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサ
フルオロプロパン (Bis−AF) 96.8g (288mmol)を1,3−ビス[1−メチル−1−(4−ヒドロキシフェニル)エチル]ベンゼン(Bis−M)99.8g (28
8mmol)変更した以外は、合成例1と同様の方法で疎水性ユニット(7−a)を合成し
、得られた疎水性ユニットを用いて合成例1と同様の方法で合成を行い、式(7−b)のポリマーを得た。得られたポリマーを合成例1と同様の方法でNMP/メタノールから製膜す
ることによって、膜厚30μmのフィルムを得た。得られた疎水ユニット、ポリマー、フィルムの物性を表1、表2に示す。
[Synthesis Example 7]
30.8 g (192 mmol) of 2,7-dihydroxynaphthalene (2,7-NAP) of Synthesis Example 1 was replaced with 30.8 g (192 mm) of 1,6-dihydroxynaphthalene (1,6-NAP)
ol), 96.8 g (288 mmol) of 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane (Bis-AF) and 1,3-bis [1 -Methyl-1- (4-hydroxyphenyl) ethyl] benzene (Bis-M) 99.8 g (28
Except for the change, the hydrophobic unit (7-a) was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 1, and the resulting hydrophobic unit was used to synthesize in the same manner as in Synthesis Example 1 to obtain the formula ( The polymer of 7-b) was obtained. A film having a thickness of 30 μm was obtained by forming the obtained polymer from NMP / methanol in the same manner as in Synthesis Example 1. Tables 1 and 2 show the physical properties of the obtained hydrophobic unit, polymer, and film.

Figure 2010009912
Figure 2010009912

[合成例8]
合成例1の2,6−ジクロロベンゾニトリル (2、6−DBN) 92.9g (540mmol)を4,4’―ジクロロベンゾフェノン(4,4’−DBP)135.6g(540
mmol)に、また追加で添加する2,6−ジクロロベンゾニトリル (2、6−DBN) 31.0g (180mmol)を4,4’―ジクロロベンゾフェノン(4,4’−DBP
)45.2g(180mmol)に変更した以外は、合成例1と同様の方法で疎水性ユニット(8−a)を合成し、得られた疎水性ユニットを用いて合成例1と同様の方法で合成を行い、式(8−b)のポリマーを得た。得られたポリマーを合成例1と同様の方法でNMP/
メタノールから製膜することによって、膜厚30μmのフィルムを得た。得られた疎水ユニット、ポリマー、フィルムの物性を表1、表2に示す。
[Synthesis Example 8]
92.9 g (540 mmol) of 2,6-dichlorobenzonitrile (2,6-DBN) of Synthesis Example 1 was converted to 135.6 g (540) of 4,4′-dichlorobenzophenone (4,4′-DBP).
In addition, 31.0 g (180 mmol) of 2,6-dichlorobenzonitrile (2,6-DBN) to be added additionally was added to 4,4′-dichlorobenzophenone (4,4′-DBP).
) The hydrophobic unit (8-a) was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 1 except that the amount was changed to 45.2 g (180 mmol), and the obtained hydrophobic unit was used in the same manner as in Synthesis Example 1. Synthesis was performed to obtain a polymer of formula (8-b). The obtained polymer was treated in the same manner as in Synthesis Example 1 with NMP /
A film having a thickness of 30 μm was obtained by forming a film from methanol. Tables 1 and 2 show the physical properties of the obtained hydrophobic unit, polymer, and film.

Figure 2010009912
Figure 2010009912

[合成例9]
合成例1の2,7−ジヒドロキシナフタレン(2,7−NAP) 30.8g (192mmol)を1,5−ジヒドロキシナフタレン(1,5−NAP) 30.8g (192mm
ol)に、2,6−ジクロロベンゾニトリル (2、6−DBN) 92.9g (540mm
ol)を4,4’―ジクロロベンゾフェノン(4,4’−DBP)135.6g(540
mmol)に、また追加で添加する2,6−ジクロロベンゾニトリル (2、6−DBN) 31.0g (180mmol)を4,4’―ジクロロベンゾフェノン(4,4’−DBP
)45.2g(180mmol)に変更した以外は、合成例1と同様の方法で疎水性ユニット(9−a)を合成し、得られた疎水性ユニットを用いて合成例1と同様の方法で合成を行い、式(9−b)のポリマーを得た。得られたポリマーを合成例1と同様の方法でNMP/
メタノールから製膜することによって、膜厚30μmのフィルムを得た。得られた疎水ユニット、ポリマー、フィルムの物性を表1、表2に示す。
[Synthesis Example 9]
30.8 g (192 mmol) of 2,7-dihydroxynaphthalene (2,7-NAP) of Synthesis Example 1 was replaced with 30.8 g (192 mm) of 1,5-dihydroxynaphthalene (1,5-NAP)
ol), 92.9 g (540 mm) of 2,6-dichlorobenzonitrile (2,6-DBN).
ol) 135.6 g (540) of 4,4′-dichlorobenzophenone (4,4′-DBP)
In addition, 31.0 g (180 mmol) of 2,6-dichlorobenzonitrile (2,6-DBN) to be added additionally was added to 4,4′-dichlorobenzophenone (4,4′-DBP).
) A hydrophobic unit (9-a) was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 1 except that the amount was changed to 45.2 g (180 mmol), and the obtained hydrophobic unit was used in the same manner as in Synthesis Example 1. Synthesis was performed to obtain a polymer of formula (9-b). The obtained polymer was treated in the same manner as in Synthesis Example 1 with NMP /
A film having a thickness of 30 μm was obtained by forming a film from methanol. Tables 1 and 2 show the physical properties of the obtained hydrophobic unit, polymer, and film.

Figure 2010009912
Figure 2010009912

[合成例10]
合成例1の2,7−ジヒドロキシナフタレン(2,7−NAP) 30.8g (192mmol)を1,6−ジヒドロキシナフタレン(1,6−NAP) 30.8g (192mm
ol)に、2,6−ジクロロベンゾニトリル (2、6−DBN) 92.9g (540mm
ol)を4,4’―ジクロロベンゾフェノン(4,4’−DBP)135.6g(540
mmol)に、また追加で添加する2,6−ジクロロベンゾニトリル (2、6−DBN) 31.0g (180mmol)を4,4’―ジクロロベンゾフェノン(4,4’−DBP
)45.2g(180mmol)に変更した以外は、合成例1と同様の方法で疎水性ユニット(10−a)を合成し、得られた疎水性ユニットを用いて合成例1と同様の方法で合成を行い、式(10−b)のポリマーを得た。得られたポリマーを合成例1と同様の方法でNMP/メタノールから製膜することによって、膜厚30μmのフィルムを得た。得られた疎
水ユニット、ポリマー、フィルムの物性を表1、表2に示す。
[Synthesis Example 10]
30.8 g (192 mmol) of 2,7-dihydroxynaphthalene (2,7-NAP) of Synthesis Example 1 was replaced with 30.8 g (192 mm) of 1,6-dihydroxynaphthalene (1,6-NAP)
ol), 92.9 g (540 mm) of 2,6-dichlorobenzonitrile (2,6-DBN).
ol) 135.6 g (540) of 4,4′-dichlorobenzophenone (4,4′-DBP)
In addition, 31.0 g (180 mmol) of 2,6-dichlorobenzonitrile (2,6-DBN) to be added additionally was added to 4,4′-dichlorobenzophenone (4,4′-DBP).
) A hydrophobic unit (10-a) was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 1 except that the amount was changed to 45.2 g (180 mmol), and the obtained hydrophobic unit was used in the same manner as in Synthesis Example 1. Synthesis was performed to obtain a polymer of formula (10-b). A film having a thickness of 30 μm was obtained by forming the obtained polymer from NMP / methanol in the same manner as in Synthesis Example 1. Tables 1 and 2 show the physical properties of the obtained hydrophobic unit, polymer, and film.

Figure 2010009912
Figure 2010009912

[合成例11]
合成例1の2,7−ジヒドロキシナフタレン(2,7−NAP) 30.8g (192mmol)と2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサ
フルオロプロパン (Bis−AF) 96.8g (288mmol)を用いる代わりに、
2,7−ジヒドロキシナフタレン(2,7−NAP) 23.1g (144mmol)、1
,5−ジヒドロキシナフタレン(1,5−NAP) 23.1g (144mmol)、2,
2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン (Bis−AF) 64.6g (192mmol)を用いた以外は、合成例1と同様の
方法で疎水性ユニット(11−a)を合成し、得られた疎水性ユニットを用いて合成例1と同様の方法で合成を行い、式(11−b)のポリマーを得た。得られたポリマーを合成例1と同様の方法でNMP/メタノールから製膜することによって、膜厚30μmのフィルムを
得た。得られた疎水ユニット、ポリマー、フィルムの物性を表1、表2に示す。
[Synthesis Example 11]
30.8 g (192 mmol) of 2,7-dihydroxynaphthalene (2,7-NAP) of Synthesis Example 1 and 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoro Instead of using 96.8 g (288 mmol) of propane (Bis-AF),
2,7-dihydroxynaphthalene (2,7-NAP) 23.1 g (144 mmol), 1
, 5-Dihydroxynaphthalene (1,5-NAP) 23.1 g (144 mmol), 2,
In the same manner as in Synthesis Example 1, except that 64.6 g (192 mmol) of 2-bis (4-hydroxyphenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane (Bis-AF) was used. Hydrophobic unit (11-a) was synthesized and synthesized using the obtained hydrophobic unit in the same manner as in Synthesis Example 1 to obtain a polymer of formula (11-b). A film having a thickness of 30 μm was obtained by forming the obtained polymer from NMP / methanol in the same manner as in Synthesis Example 1. Tables 1 and 2 show the physical properties of the obtained hydrophobic unit, polymer, and film.

Figure 2010009912
Figure 2010009912

[合成例12]
合成例11の2,7−ジヒドロキシナフタレン(2,7−NAP) 23.1g (144mmol)の代わりに、1,6−ジヒドロキシナフタレン(1,6−NAP) 23.1g
(144mmol)用いた以外は、合成例11と同様の方法で疎水性ユニット(12−a)を合成し、得られた疎水性ユニットを用いて合成例1と同様の方法で合成を行い、式(12
−b)のポリマーを得た。得られたポリマーを合成例1と同様の方法でNMP/メタノールから製膜することによって、膜厚30μmのフィルムを得た。得られた疎水ユニット、ポリマー、フィルムの物性を表1、表2に示す。
[Synthesis Example 12]
Instead of 23.1 g (144 mmol) of 2,7-dihydroxynaphthalene (2,7-NAP) in Synthesis Example 11, 23.1 g of 1,6-dihydroxynaphthalene (1,6-NAP)
(144 mmol) except that it was used, the hydrophobic unit (12-a) was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 11, and the resulting hydrophobic unit was used to synthesize in the same manner as in Synthesis Example 1 to obtain the formula (12
A polymer of -b) was obtained. A film having a thickness of 30 μm was obtained by forming the obtained polymer from NMP / methanol in the same manner as in Synthesis Example 1. Tables 1 and 2 show the physical properties of the obtained hydrophobic unit, polymer, and film.

Figure 2010009912
Figure 2010009912

[合成例13]
合成例1で合成した疎水ユニット(1−a)を用い、合成例1の、2,5−ジクロロー4’―(1−イミダゾリル)ベンゾフェノン 1.49g(4.7mmol)の代わりに2,5―ジクロロー4’―(ピリジン−4−オキシ)ベンゾフェノン 1.62g(4.7mmol)を用いる以外は、合成例1と同様の方法で合成を行い、式(13−b)のポリマーを得た。得られたポリマーを合成例1と同様の方法でNMP/メタノールから製膜するこ
とによって、膜厚30μmのフィルムを得た。得られた疎水ユニット、ポリマー、フィルムの物性を表1、表2に示す。
[Synthesis Example 13]
Using the hydrophobic unit (1-a) synthesized in Synthesis Example 1, instead of 1.49 g (4.7 mmol) of 2,5-dichloro-4 ′-(1-imidazolyl) benzophenone of Synthesis Example 1, 2,5- Synthesis was performed in the same manner as in Synthesis Example 1 except that 1.62 g (4.7 mmol) of dichloro-4 ′-(pyridine-4-oxy) benzophenone was used, and a polymer of the formula (13-b) was obtained. A film having a thickness of 30 μm was obtained by forming the obtained polymer from NMP / methanol in the same manner as in Synthesis Example 1. Tables 1 and 2 show the physical properties of the obtained hydrophobic unit, polymer, and film.

Figure 2010009912
Figure 2010009912

[合成例14]
合成例4で合成した疎水ユニット(4−a)を用い、合成例1の、2,5−ジクロロー4’―(1−イミダゾリル)ベンゾフェノン 1.49g(4.7mmol)の代わりに2,5―ジクロロー4’―(ピリジン−4−オキシ)ベンゾフェノン 1.62g(4.7mmol)を用いる以外は、合成例1と同様の方法で合成を行い、式(13−b)のポリマーを得た。得られたポリマーを合成例1と同様の方法でNMP/メタノールから製膜すること
によって、膜厚30μmのフィルムを得た。得られた疎水ユニット、ポリマー、フィルムの物性を表1、表2に示す。
[Synthesis Example 14]
Using the hydrophobic unit (4-a) synthesized in Synthesis Example 4, instead of 1.49 g (4.7 mmol) of 2,5-dichloro-4 ′-(1-imidazolyl) benzophenone of Synthesis Example 1, 2,5- Synthesis was performed in the same manner as in Synthesis Example 1 except that 1.62 g (4.7 mmol) of dichloro-4 ′-(pyridine-4-oxy) benzophenone was used, and a polymer of the formula (13-b) was obtained. A film having a thickness of 30 μm was obtained by forming the obtained polymer from NMP / methanol in the same manner as in Synthesis Example 1. Tables 1 and 2 show the physical properties of the obtained hydrophobic unit, polymer, and film.

Figure 2010009912
Figure 2010009912

[合成例15]
合成例6で合成した疎水ユニット(6−a)を用い、合成例1の、2,5−ジクロロー4’―(1−イミダゾリル)ベンゾフェノン 1.49g(4.7mmol)の代わりに2,5―ジクロロー4’―(ピリジンー4−オキシ)ベンゾフェノン 1.62g(4.7mmol)を用いる以外は、合成例1と同様の方法で合成を行い、式(15−b)のポリマーを得た。得られたポリマーを合成例1と同様の方法でNMP/メタノールから製膜するこ
とによって、膜厚30μmのフィルムを得た。得られた疎水ユニット、ポリマー、フィルムの物性を表1、表2に示す。
[Synthesis Example 15]
Using the hydrophobic unit (6-a) synthesized in Synthesis Example 6, instead of 1.49 g (4.7 mmol) of 2,5-dichloro-4 ′-(1-imidazolyl) benzophenone of Synthesis Example 1, 2,5- Synthesis was performed in the same manner as in Synthesis Example 1 except that 1.62 g (4.7 mmol) of dichloro-4 ′-(pyridine-4-oxy) benzophenone was used, and a polymer of formula (15-b) was obtained. A film having a thickness of 30 μm was obtained by forming the obtained polymer from NMP / methanol in the same manner as in Synthesis Example 1. Tables 1 and 2 show the physical properties of the obtained hydrophobic unit, polymer, and film.

Figure 2010009912
Figure 2010009912

[合成例16]
3−(2,5−ジクロロベンゾイル)ベンゼンスルホン酸ネオペンチル37.65g(9
3.9mmol)、4−(2,5−ジクロロベンゾイル)ピリジン 1.18g(4.7m
mol)、 合成例1−(1)で得られた疎水性ユニット(1−a )11.8g(1.5
mmol)を原料に用いる以外は、合成例1と同様の方法で合成を行い、式(16−b)の
ポリマーを得た。得られたポリマーを合成例1と同様の方法でNMP/メタノールから製膜
することによって、膜厚30μmのフィルムを得た。得られた疎水ユニット、ポリマー、フィルムの物性を表1、表2に示す。
[Synthesis Example 16]
37.65 g of neopentyl 3- (2,5-dichlorobenzoyl) benzenesulfonate (9
3.9 mmol), 4- (2,5-dichlorobenzoyl) pyridine 1.18 g (4.7 m)
mol), 11.8 g (1.5 of the hydrophobic unit (1-a) obtained in Synthesis Example 1- (1)
Synthesis was performed in the same manner as in Synthesis Example 1 except that (mmol) was used as a raw material, to obtain a polymer of the formula (16-b). A film having a thickness of 30 μm was obtained by forming the obtained polymer from NMP / methanol in the same manner as in Synthesis Example 1. Tables 1 and 2 show the physical properties of the obtained hydrophobic unit, polymer, and film.

Figure 2010009912
Figure 2010009912

[合成例17]
合成例4で合成した疎水ユニット(4−a)を用い、合成例16の、2,5−ジクロロー4’―(1−イミダゾリル)ベンゾフェノン 1.49g(4.7mmol)の代わりに4−(2,5−ジクロロベンゾイル)ピリジン 1.18g(4.7mmol)を用いる以外は、合成例1と同様の方法で合成を行い、式(17−b)のポリマーを得た。得られたポリマーを合成例1と同様の方法でNMP/メタノールから製膜することによって、膜厚30
μmのフィルムを得た。得られた疎水ユニット、ポリマー、フィルムの物性を表1に示す。
[Synthesis Example 17]
Using the hydrophobic unit (4-a) synthesized in Synthesis Example 4, instead of 1.49 g (4.7 mmol) of 2,5-dichloro-4 ′-(1-imidazolyl) benzophenone in Synthesis Example 16, 4- (2 , 5-dichlorobenzoyl) pyridine was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 1 except that 1.18 g (4.7 mmol) was used, to obtain a polymer of the formula (17-b). By forming the obtained polymer from NMP / methanol in the same manner as in Synthesis Example 1, a film thickness of 30
A film of μm was obtained. Table 1 shows the physical properties of the obtained hydrophobic unit, polymer, and film.

Figure 2010009912
Figure 2010009912

[合成例18]
合成例6で合成した疎水ユニット(6−a)を用い、合成例16の、2,5−ジクロロー4’―(1−イミダゾリル)ベンゾフェノン 1.49g(4.7mmol)の代わりに4−(2,5−ジクロロベンゾイル)ピリジン 1.18g(4.7mmol)を用いる以外は、合成例1と同様の方法で合成を行い、式(18−b)のポリマーを得た。得られたポリマーを合成例1と同様の方法でNMP/メタノールから製膜することによって、膜厚30
μmのフィルムを得た。得られた疎水ユニット、ポリマー、フィルムの物性を表1、表2に示す。
[Synthesis Example 18]
Using the hydrophobic unit (6-a) synthesized in Synthesis Example 6, instead of 1.49 g (4.7 mmol) of 2,5-dichloro-4 ′-(1-imidazolyl) benzophenone in Synthesis Example 16, 4- (2 , 5-dichlorobenzoyl) pyridine was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 1 except that 1.18 g (4.7 mmol) was used, and a polymer of formula (18-b) was obtained. By forming the obtained polymer from NMP / methanol in the same manner as in Synthesis Example 1, a film thickness of 30
A film of μm was obtained. Tables 1 and 2 show the physical properties of the obtained hydrophobic unit, polymer, and film.

Figure 2010009912
Figure 2010009912

[比較合成例1]
合成例1の2,7−ジヒドロキシナフタレン(2,7−NAP) 30.8g (192mmol)、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサ
フルオロプロパン (Bis−AF) 96.8g (288mmol)を用いる代わりに、
2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン (Bis−AF) 161.4g (480mmol)を用いた以外は、合成例1と
同様の方法で疎水性ユニット(19−a)を合成し、得られた疎水性ユニットを用いて合成例1と同様の方法で合成を行い、式(19−b)のポリマーを得た。得られたポリマーを合成例1と同様の方法でNMP/メタノールから製膜することによって、膜厚30μmのフィ
ルムを得た。得られた疎水ユニット、ポリマー、フィルムの物性を表1、表2に示す。
[Comparative Synthesis Example 1]
30.8 g (192 mmol) of 2,7-dihydroxynaphthalene (2,7-NAP) of Synthesis Example 1 and 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoro Instead of using 96.8 g (288 mmol) of propane (Bis-AF),
The same as Synthesis Example 1 except that 161.4 g (480 mmol) of 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane (Bis-AF) was used. The hydrophobic unit (19-a) was synthesized by the method, and the resulting hydrophobic unit was used for synthesis in the same manner as in Synthesis Example 1 to obtain a polymer of the formula (19-b). A film having a thickness of 30 μm was obtained by forming the obtained polymer from NMP / methanol in the same manner as in Synthesis Example 1. Tables 1 and 2 show the physical properties of the obtained hydrophobic unit, polymer, and film.

Figure 2010009912
Figure 2010009912

[比較合成例2]
3−(2,5−ジクロロベンゾイル)ベンゼンスルホン酸ネオペンチル39.46g(9
8.3mmol)、 合成例1−(1)で得られた疎水性ユニット(1−a )13.3g(1.7mmol)、ビス(トリフェニルホスフィン)ニッケルジクロリド2.62g(4.0mmol)、ヨウ化ナトリウム0.45g(3.0mmol)、トリフェニルホスフィン1
0.49g(40mmol)、亜鉛15.69g(240mmol)を原料に用いる以外は、合成例1と同様の方法で合成を行い、式(20−b)のポリマーを得た。得られたポリマーを合成例1と同様の方法でNMP/メタノールから製膜することによって、膜厚30μmの
フィルムを得た。得られた疎水ユニット、ポリマー、フィルムの物性を表1、表2に示す
[Comparative Synthesis Example 2]
39.46 g of neopentyl 3- (2,5-dichlorobenzoyl) benzenesulfonate (9
8.3 mmol), 13.3 g (1.7 mmol) of the hydrophobic unit (1-a) obtained in Synthesis Example 1- (1), 2.62 g (4.0 mmol) of bis (triphenylphosphine) nickel dichloride, Sodium iodide 0.45 g (3.0 mmol), triphenylphosphine 1
Synthesis was performed in the same manner as in Synthesis Example 1, except that 0.49 g (40 mmol) and 15.69 g (240 mmol) of zinc were used as raw materials, and a polymer of formula (20-b) was obtained. A film having a thickness of 30 μm was obtained by forming the obtained polymer from NMP / methanol in the same manner as in Synthesis Example 1. Tables 1 and 2 show the physical properties of the obtained hydrophobic unit, polymer, and film.

Figure 2010009912
Figure 2010009912

[比較合成例3]
比較合成例1で合成した疎水ユニット(19−a)を用いる以外は、比較合成例2と同様の方法で合成を行い、式(21−b)のポリマーを得た。得られたポリマーを合成例1と同様の方法でNMP/メタノールから製膜することによって、膜厚30μmのフィルムを得た
。得られた疎水ユニット、ポリマー、フィルムの物性を表1、表2に示す。
[Comparative Synthesis Example 3]
Synthesis was performed in the same manner as in Comparative Synthesis Example 2 except that the hydrophobic unit (19-a) synthesized in Comparative Synthesis Example 1 was used to obtain a polymer of the formula (21-b). A film having a thickness of 30 μm was obtained by forming the obtained polymer from NMP / methanol in the same manner as in Synthesis Example 1. Tables 1 and 2 show the physical properties of the obtained hydrophobic unit, polymer, and film.

Figure 2010009912
Figure 2010009912

Figure 2010009912
Figure 2010009912

Figure 2010009912
Figure 2010009912

[実施例1]
[ペーストAの調製]
50mlのガラス瓶に直径10mmのジルコニアボール(商品名:YTZボール、株式会社ニッカトー製)25gを入れ、白金担持カーボン粒子(Pt:46重量%担持、(田中貴金属工業株式会社製:TEC10E50E)1.51g、蒸留水0.88g、合成例1で得ら
れたスルホン化ポリアリーレンを用いて作成した15%水−1,2ジメトキシエタン溶液(重量比10:90)3.23g、1,2−ジメトキシエタン13.97gを加え、ウエーブローターで60分間攪拌し、粘度50cp(25℃)のペーストAを得た。
〔ガス拡散層の作製〕
カーボンブラックとポリテトラフルオロエチレン(PTFE)粒子とを、カーボンブラック:PTFE粒子=4:6の重量比で混合し、得られた混合物をエチレングリコールに
均一に分散させたスラリーをカーボンペーパーの片面に塗布し、乾燥させて下地層とし、該下地層とカーボンペーパーとからなる拡散層3を二つ作製した。
[ガス拡散電極の作製]
上記で作製した拡散層上に、ペーストAを白金塗布量が0.5mg/cm2になるよう
にドクターブレードを用いて塗布した。これを95℃で10分間加熱乾燥し、ガス拡散電極層を形成させた。
[膜−電極接合体の作製]
合成例1で作製した電解質膜(膜厚30μm)の電解質膜を1枚用意し、上記で作製し
た一対のガス拡散電極層で挟み、圧力100kg/cm2下で、160℃×15minの
条件でホットプレス成形して、膜−電極接合体を作成した。
〔発電評価〕
上記で得た膜―電極接合体の両側にガス流路を兼ねるセパレータを積層することにより、固体高分子型燃料電池を構成させた。これを単セルとして、一方を酸素極として空気を供給し、一方は燃料極として純水素を供給して発電させた。発電条件は、セル温度95℃、空気極側相対湿度75%、燃料極側相対湿度40%で行い、初期と500時間後の電流密度1A/cm2でのセル電圧を測定した。結果を表3に示す。
[実施例2]
合成例2で作成したスルホン化ポリマーを用いた以外は、実施例1と同様の方法で膜−電極接続体を作成し、発電評価を行った。結果を表3に示す。
[実施例3]
合成例3で作成したスルホン化ポリマーを用いた以外は、実施例1と同様の方法で膜−電極接続体を作成し、発電評価を行った。結果を表3に示す。
[実施例4]
合成例4で作成したスルホン化ポリマーを用いた以外は、実施例1と同様の方法で膜−電極接続体を作成し、発電評価を行った。結果を表3に示す。
[実施例5]
合成例5で作成したスルホン化ポリマーを用いた以外は、実施例1と同様の方法で膜−電極接続体を作成し、発電評価を行った。結果を表3に示す。
[実施例6]
合成例6で作成したスルホン化ポリマーを用いた以外は、実施例1と同様の方法で膜−電極接続体を作成し、発電評価を行った。結果を表3に示す。
[実施例7]
合成例7で作成したスルホン化ポリマーを用いた以外は、実施例1と同様の方法で膜−電極接続体を作成し、発電評価を行った。結果を表3に示す。
[実施例8]
合成例8で作成したスルホン化ポリマーを用いた以外は、実施例1と同様の方法で膜−電極接続体を作成し、発電評価を行った。結果を表3に示す。
[実施例9]
合成例9で作成したスルホン化ポリマーを用いた以外は、実施例1と同様の方法で膜−電極接続体を作成し、発電評価を行った。結果を表3に示す。
[実施例10]
合成例10で作成したスルホン化ポリマーを用いた以外は、実施例1と同様の方法で膜−電極接続体を作成し、発電評価を行った。結果を表3に示す。
[実施例11]
合成例11で作成したスルホン化ポリマーを用いた以外は、実施例1と同様の方法で膜−電極接続体を作成し、発電評価を行った。結果を表3に示す。
[実施例12]
合成例12で作成したスルホン化ポリマーを用いた以外は、実施例1と同様の方法で膜−電極接続体を作成し、発電評価を行った。結果を表3に示す。
[実施例13]
合成例13で作成したスルホン化ポリマーを用いた以外は、実施例1と同様の方法で膜−電極接続体を作成し、発電評価を行った。結果を表3に示す。
[実施例14]
合成例14で作成したスルホン化ポリマーを用いた以外は、実施例1と同様の方法で膜−電極接続体を作成し、発電評価を行った。結果を表3に示す。
[実施例15]
合成例15で作成したスルホン化ポリマーを用いた以外は、実施例1と同様の方法で膜−電極接続体を作成し、発電評価を行った。結果を表3に示す。
[実施例16]
合成例16で作成したスルホン化ポリマーを用いた以外は、実施例1と同様の方法で膜−電極接続体を作成し、発電評価を行った。結果を表3に示す。
[実施例17]
合成例17で作成したスルホン化ポリマーを用いた以外は、実施例1と同様の方法で膜−電極接続体を作成し、発電評価を行った。結果を表3に示す。
[実施例18]
合成例18で作成したスルホン化ポリマーを用いた以外は、実施例1と同様の方法で膜−電極接続体を作成し、発電評価を行った。結果を表3に示す。
[比較例1]
比較合成例1で作成したスルホン化ポリマーを用いた以外は、実施例1と同様の方法で膜−電極接続体を作成し、発電評価を行った。結果を表3に示す。
[比較例2]
比較合成例2で作成したスルホン化ポリマーを用いた以外は、実施例1と同様の方法で膜−電極接続体を作成し、発電評価を行った。結果を表3に示す。
[比較例3]
比較合成例3で作成したスルホン化ポリマーを用いた以外は、実施例1と同様の方法で膜−電極接続体を作成し、発電評価を行った。結果を表3に示す。
[発電評価結果]
実施例1−18ならびに比較例1−3の発電評価結果を表3に示す。本発明に示す耐熱性、及び機械特性に優れた高分子電解質を用いることにより、いずれの膜−電極複合体においても高温で高出力の発電が可能であり、かつ、長期発電耐久性能にも優れることがわかった。
[Example 1]
[Preparation of paste A]
Place 50 g of zirconia balls (trade name: YTZ ball, manufactured by Nikkato Co., Ltd.) 25 g in a 50 ml glass bottle, and carry platinum-supported carbon particles (Pt: 46 wt%, (Tanaka Kikinzoku Kogyo Co., Ltd .: TEC10E50E) 1.51 g. 0.88 g of distilled water, 3.23 g of 15% water-1,2 dimethoxyethane solution (weight ratio 10:90) prepared using the sulfonated polyarylene obtained in Synthesis Example 1, and 1,2-dimethoxyethane 13.97 g was added, and the mixture was stirred for 60 minutes with a wafer blower to obtain paste A having a viscosity of 50 cp (25 ° C.).
[Production of gas diffusion layer]
Carbon black and polytetrafluoroethylene (PTFE) particles are mixed at a weight ratio of carbon black: PTFE particles = 4: 6, and a slurry in which the resulting mixture is uniformly dispersed in ethylene glycol is mixed on one side of carbon paper. The base layer was applied and dried to prepare two diffusion layers 3 composed of the base layer and carbon paper.
[Production of gas diffusion electrode]
On the diffusion layer produced above, paste A was applied using a doctor blade so that the amount of platinum applied was 0.5 mg / cm 2 . This was heated and dried at 95 ° C. for 10 minutes to form a gas diffusion electrode layer.
[Production of membrane-electrode assembly]
One electrolyte membrane (thickness 30 μm) prepared in Synthesis Example 1 is prepared, sandwiched between the pair of gas diffusion electrode layers prepared above, and under the condition of 160 ° C. × 15 min under a pressure of 100 kg / cm 2. The membrane-electrode assembly was prepared by hot press molding.
[Power generation evaluation]
A polymer electrolyte fuel cell was constructed by laminating a separator also serving as a gas flow path on both sides of the membrane-electrode assembly obtained above. Using this as a single cell, one was supplied with air as an oxygen electrode, and the other was supplied with pure hydrogen as a fuel electrode to generate electricity. The power generation conditions were a cell temperature of 95 ° C., an air electrode side relative humidity of 75%, and a fuel electrode side relative humidity of 40%, and the cell voltage was measured at an initial current density of 1 A / cm 2 after 500 hours. The results are shown in Table 3.
[Example 2]
A membrane-electrode assembly was prepared in the same manner as in Example 1 except that the sulfonated polymer prepared in Synthesis Example 2 was used, and power generation was evaluated. The results are shown in Table 3.
[Example 3]
A membrane-electrode assembly was prepared in the same manner as in Example 1 except that the sulfonated polymer prepared in Synthesis Example 3 was used, and power generation was evaluated. The results are shown in Table 3.
[Example 4]
A membrane-electrode assembly was prepared in the same manner as in Example 1 except that the sulfonated polymer prepared in Synthesis Example 4 was used, and power generation was evaluated. The results are shown in Table 3.
[Example 5]
A membrane-electrode assembly was prepared in the same manner as in Example 1 except that the sulfonated polymer prepared in Synthesis Example 5 was used, and power generation was evaluated. The results are shown in Table 3.
[Example 6]
A membrane-electrode assembly was prepared in the same manner as in Example 1 except that the sulfonated polymer prepared in Synthesis Example 6 was used, and power generation was evaluated. The results are shown in Table 3.
[Example 7]
A membrane-electrode assembly was prepared in the same manner as in Example 1 except that the sulfonated polymer prepared in Synthesis Example 7 was used, and power generation was evaluated. The results are shown in Table 3.
[Example 8]
A membrane-electrode assembly was prepared in the same manner as in Example 1 except that the sulfonated polymer prepared in Synthesis Example 8 was used, and power generation was evaluated. The results are shown in Table 3.
[Example 9]
A membrane-electrode assembly was prepared in the same manner as in Example 1 except that the sulfonated polymer prepared in Synthesis Example 9 was used, and power generation was evaluated. The results are shown in Table 3.
[Example 10]
A membrane-electrode assembly was prepared in the same manner as in Example 1 except that the sulfonated polymer prepared in Synthesis Example 10 was used, and power generation was evaluated. The results are shown in Table 3.
[Example 11]
A membrane-electrode assembly was prepared in the same manner as in Example 1 except that the sulfonated polymer prepared in Synthesis Example 11 was used, and power generation was evaluated. The results are shown in Table 3.
[Example 12]
A membrane-electrode assembly was prepared in the same manner as in Example 1 except that the sulfonated polymer prepared in Synthesis Example 12 was used, and power generation was evaluated. The results are shown in Table 3.
[Example 13]
A membrane-electrode assembly was prepared in the same manner as in Example 1 except that the sulfonated polymer prepared in Synthesis Example 13 was used, and power generation was evaluated. The results are shown in Table 3.
[Example 14]
A membrane-electrode assembly was prepared in the same manner as in Example 1 except that the sulfonated polymer prepared in Synthesis Example 14 was used, and power generation was evaluated. The results are shown in Table 3.
[Example 15]
A membrane-electrode assembly was prepared in the same manner as in Example 1 except that the sulfonated polymer prepared in Synthesis Example 15 was used, and power generation was evaluated. The results are shown in Table 3.
[Example 16]
A membrane-electrode assembly was prepared in the same manner as in Example 1 except that the sulfonated polymer prepared in Synthesis Example 16 was used, and power generation was evaluated. The results are shown in Table 3.
[Example 17]
A membrane-electrode assembly was prepared in the same manner as in Example 1 except that the sulfonated polymer prepared in Synthesis Example 17 was used, and power generation was evaluated. The results are shown in Table 3.
[Example 18]
A membrane-electrode assembly was prepared in the same manner as in Example 1 except that the sulfonated polymer prepared in Synthesis Example 18 was used, and power generation was evaluated. The results are shown in Table 3.
[Comparative Example 1]
A membrane-electrode assembly was prepared in the same manner as in Example 1 except that the sulfonated polymer prepared in Comparative Synthesis Example 1 was used, and power generation was evaluated. The results are shown in Table 3.
[Comparative Example 2]
A membrane-electrode assembly was prepared in the same manner as in Example 1 except that the sulfonated polymer prepared in Comparative Synthesis Example 2 was used, and power generation was evaluated. The results are shown in Table 3.
[Comparative Example 3]
A membrane-electrode assembly was prepared in the same manner as in Example 1 except that the sulfonated polymer prepared in Comparative Synthesis Example 3 was used, and power generation was evaluated. The results are shown in Table 3.
[Power generation evaluation results]
Table 3 shows the power generation evaluation results of Example 1-18 and Comparative Example 1-3. By using the polymer electrolyte excellent in heat resistance and mechanical properties shown in the present invention, any membrane-electrode composite can generate high output at high temperature and has excellent long-term power generation durability. I understood it.

Figure 2010009912
Figure 2010009912

Claims (14)

式(1)で表されることを特徴とする縮合芳香族環ユニットと、
主鎖がポリフェニレン構造であり、側鎖に下記式(A)で表される含窒素複素環基を有
するユニットとを含むポリアリーレン系共重合体を含むことを特徴とする固体高分子型燃料電池用電極電解質。
Figure 2010009912
[式(1)中、A、Dは直接結合、−O−、−S−、−CO−、−SO2−、−SO−、−CONH−、−COO−、−(CF2i−(iは1〜10の整数である)、−(CH2j−(jは1〜10の整数である)、−CR’2−(R’は脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水
素基またはハロゲン化炭化水素基を示す)、シクロヘキシリデン基およびフルオレニリデン基からなる群より選ばれた少なくとも1種の構造を示し、Bは酸素原子または硫黄原子を示し、Phは縮合芳香族環を示し、R1〜R20は、互いに同一であっても異なっていてもよく、水素原子、フッ素原子、アルキル基、一部またはすべてがハロゲン化されたハロゲン化アルキル基、アリル基、アリール基、ニトロ基およびニトリル基からなる群より選ばれる少なくとも1種の原子または基を示す。l、mは0〜4の整数を示し、qは2以上の整数を示す。tは0〜4の整数を示す。n、pは各ユニットの組成比を示し、pは0から1の値のうち0以外の値をとり、n+p=1である。
式(A)中、Zは直接結合または、−O−、−S−からなる群より選ばれた少なくとも1
種の構造を示し、Yは、−CO−、−SO2−、−SO−、−CONH−、−COO−、
−(CF2)l'−(l'は1〜10の整数である)、−C(CF3)2−からなる群より選ばれた少なくとも1種の構造を示し、R21は含窒素複素環基を示す。bは1〜5の整数を示し、aは0〜4の整数を示す。
構成単位の端部における単線のうち、一方に置換基が表示されていないものは隣り合う構成単位との接続を意味する。]
A condensed aromatic ring unit represented by the formula (1):
A solid polymer fuel cell comprising a polyarylene copolymer having a main chain having a polyphenylene structure and a side chain having a nitrogen-containing heterocyclic group represented by the following formula (A): Electrode electrolyte for use.
Figure 2010009912
Wherein (1), A, D is a direct bond, -O -, - S -, - CO -, - SO 2 -, - SO -, - CONH -, - COO -, - (CF 2) i - (I is an integer of 1 to 10), — (CH 2 ) j — (j is an integer of 1 to 10), —CR ′ 2 — (R ′ is an aliphatic hydrocarbon group, aromatic hydrocarbon) Group or a halogenated hydrocarbon group), at least one structure selected from the group consisting of a cyclohexylidene group and a fluorenylidene group, B represents an oxygen atom or a sulfur atom, and Ph represents a condensed aromatic ring. shown, R 1 to R 20 may be the being the same or different, a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group, a part or all of halogenated halogenated alkyl group, an allyl group, an aryl group, At least one atom selected from the group consisting of a nitro group and a nitrile group The other represents a group. l and m represent an integer of 0 to 4, and q represents an integer of 2 or more. t shows the integer of 0-4. n and p indicate the composition ratio of each unit, and p is a value other than 0 among 0 to 1, and n + p = 1.
In the formula (A), Z is a direct bond or at least one selected from the group consisting of —O— and —S—.
Indicates the type of structure, Y is, -CO -, - SO 2 - , - SO -, - CONH -, - COO-,
- (CF 2) l '- (l' is an integer of 1 to 10), - C (CF 3) 2 - represents at least one structure selected from the group consisting of, R 21 is a nitrogen-containing heterocyclic A ring group is shown. b shows the integer of 1-5, a shows the integer of 0-4.
Among the single lines at the end of the structural unit, those not having a substituent displayed on one side mean connection with the adjacent structural unit. ]
前記式(1)中、Phはナフタレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセンからなる群から選ばれる芳香族環からなる2価の基であることを特徴とする、請求項1に記載の固体高分子型燃料電池用電極電解質。   2. The polymer electrolyte fuel according to claim 1, wherein in the formula (1), Ph is a divalent group consisting of an aromatic ring selected from the group consisting of naphthalene, anthracene, tetracene, and pentacene. Battery electrode electrolyte. 前記縮合芳香族環ユニットが、下記式(2)で表されるものであることを特徴とする、請求項1に記載の固体高分子型燃料電池用電極電解質;
Figure 2010009912
[式(2)中、Aは直接結合、−O−、−CO−、−SO2−、−SO−、−(CF2i
−(iは1〜10の整数である)、−(CH2j−(jは1〜10の整数である)、−CR’2−(R’は脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基またはハロゲン化炭化水素基を示
す)、シクロヘキシリデン基およびフルオレニリデン基からなる群より選ばれた少なくと
も1種の構造を示し、
Dは直接結合、−O−、−CO−、−(CH2j−(jは1〜10の整数である)および−CR’2−(R’は脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基またはハロゲン化炭化水素
基を示す)からなる群より選ばれた少なくとも1種の構造を示し、
Phは縮合芳香族環を示し、R1〜R20は互いに同一であっても異なっていてもよく、水素原子、フッ素原子、アルキル基、一部またはすべてがハロゲン化されたハロゲン化アルキル基、アリル基、アリール基、ニトロ基およびニトリル基からなる群より選ばれる少なくとも1種の原子または基を示す。
lは0〜4の整数を示し、qは2以上の整数を示す。tは0〜4の整数を示す。
n、pは各ユニットの組成比を示し、pは0から1の値のうち0以外の値をとり、n+p=1である。
構成単位の端部における単線のうち、一方に置換基が表示されていないものは隣り合う構成単位との接続を意味する。]
2. The electrode electrolyte for a polymer electrolyte fuel cell according to claim 1, wherein the condensed aromatic ring unit is represented by the following formula (2):
Figure 2010009912
[In the formula (2), A represents a direct bond, —O—, —CO—, —SO 2 —, —SO—, — (CF 2 ) i.
- (i is an integer of 1 to 10), - (CH 2) j - (j is an integer of 1 to 10), - CR '2 - ( R' represents an aliphatic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon A hydrogen group or a halogenated hydrocarbon group), at least one structure selected from the group consisting of a cyclohexylidene group and a fluorenylidene group,
D is a direct bond, —O—, —CO—, — (CH 2 ) j — (j is an integer of 1 to 10) and —CR ′ 2 — (R ′ is an aliphatic hydrocarbon group, aromatic carbonization. Represents at least one structure selected from the group consisting of a hydrogen group or a halogenated hydrocarbon group),
Ph represents a condensed aromatic ring, R 1 to R 20 may be the same or different from each other, and may be a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group, a halogenated alkyl group in which some or all are halogenated, At least one atom or group selected from the group consisting of allyl group, aryl group, nitro group and nitrile group is shown.
l represents an integer of 0 to 4, and q represents an integer of 2 or more. t shows the integer of 0-4.
n and p indicate the composition ratio of each unit, and p is a value other than 0 among 0 to 1, and n + p = 1.
Among the single lines at the end of the structural unit, those not having a substituent displayed on one side mean connection with the adjacent structural unit. ]
前記縮合芳香族環ユニットが式(3)で表されるものであることを特徴とする請求項3に記載の固体高分子型燃料電池用電極電解質;
Figure 2010009912
[式(3)中、Dは、−O−、−CR’2−(R’は脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素
基またはハロゲン化炭化水素基を示す)からなる群より選ばれた少なくとも1種の構造を示す。
Pは下記式(4−1)〜(4−3)で表される構造から選ばれる少なくとも1種の構造であり、
Phは下記式(5−1)で表される構造である。
qは2以上の整数を示す。tは0〜4の整数を示す。
n、pは各ユニットの組成比を示し、pは0から1の値のうち0以外の値をとり、n+p=1である。
構成単位の端部における単線のうち、一方に置換基が表示されていないものは隣り合う構成単位との接続を意味する。]
Figure 2010009912
The electrode polymer electrolyte for a polymer electrolyte fuel cell according to claim 3, wherein the condensed aromatic ring unit is represented by the formula (3);
Figure 2010009912
[In the formula (3), D is selected from the group consisting of —O—, —CR ′ 2 — (R ′ represents an aliphatic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group or a halogenated hydrocarbon group). At least one structure is shown.
P is at least one structure selected from structures represented by the following formulas (4-1) to (4-3);
Ph is a structure represented by the following formula (5-1).
q represents an integer of 2 or more. t shows the integer of 0-4.
n and p indicate the composition ratio of each unit, and p is a value other than 0 among 0 to 1, and n + p = 1.
Among the single lines at the end of the structural unit, those not having a substituent displayed on one side mean connection with the adjacent structural unit. ]
Figure 2010009912
前記式(3)において、pが0.01〜1の範囲にあることを特徴とする請求項4に記
載の固体高分子型燃料電池用電極電解質。
In the said Formula (3), p exists in the range of 0.01-1, The polymer electrolyte fuel cell electrode electrolyte of Claim 4 characterized by the above-mentioned.
前記含窒素複素環基がピロール、チアゾール、イソチアゾール、オキサゾール、イソオキサゾール、ピリジン、イミダゾール、イミダゾリン、ピラゾール、1,3,5−トリアジン、ピリミジン、ピリタジン、ピラジン、インドール、キノリン、イソキノリン、ブリン、ベンズイミダゾール、ベンズオキサゾール、ベンズチアゾール、テトラゾール、テトラジン、トリアゾール、カルバゾール、アクリジン、キノキサリン、キナゾリンからなる含窒素複素環化合物およびこれらの誘導体からなる群から選ばれる化合物から誘導される少なくとも1種の基であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の固体高分子
型燃料電池用電極電解質。
The nitrogen-containing heterocyclic group is pyrrole, thiazole, isothiazole, oxazole, isoxazole, pyridine, imidazole, imidazoline, pyrazole, 1,3,5-triazine, pyrimidine, pyritazine, pyrazine, indole, quinoline, isoquinoline, bromine, benz It is at least one group derived from a compound selected from the group consisting of nitrogen-containing heterocyclic compounds consisting of imidazole, benzoxazole, benzthiazole, tetrazole, tetrazine, triazole, carbazole, acridine, quinoxaline, quinazoline and derivatives thereof. An electrode electrolyte for a polymer electrolyte fuel cell according to any one of claims 1 to 5.
側鎖に含窒素複素環基を有するユニットが、下記一般式(B)で表される構成単位であ
ることを特徴とする請求項1に記載の固体高分子型燃料電池用電極電解質。
Figure 2010009912
(式(B)中、Y、Z、R21、a、bは式(A)と同じである。構成単位の端部における単線の
うち、一方に置換基が表示されていないものは隣り合う構成単位との接続を意味する。)
2. The electrode electrolyte for a polymer electrolyte fuel cell according to claim 1, wherein the unit having a nitrogen-containing heterocyclic group in the side chain is a structural unit represented by the following general formula (B).
Figure 2010009912
(In the formula (B), Y, Z, R 21, a, b are of the single lines at the ends of. The structural unit is the same as formula (A), those wherein a substituent does not appear in the one hand adjacent (This means connection with the structural unit.)
前記ポリアリーレン系共重合体が、さらに、下記一般式(E)で表されるスルホン酸基を有する側鎖を含むことを特徴とする請求項1〜7に記載の固体高分子型燃料電池用電極電解質。
Figure 2010009912
(式(E)中、Zは直接結合または、−O−、−S−からなる群より選ばれた少なくとも1
種の構造を示し、Yは、−CO−、−SO2−、−SO−、−CONH−、−COO−、
−(CF2)l'−(l'は1〜10の整数である)、−C(CF3)2−からなる群より選ばれた少なくとも1種の構造を示す。Arは−SO3H、−O(CH2)hSO3Hまたは−O(CF2)hSO3H(hは1〜12の整数を示す)で表される置換基を有する芳香族基を示す。c
は0〜10の整数を示し、dは0〜10の整数を示し、kは1〜4の整数を示す。)
8. The polymer electrolyte fuel cell according to claim 1, wherein the polyarylene-based copolymer further includes a side chain having a sulfonic acid group represented by the following general formula (E). Electrode electrolyte.
Figure 2010009912
(In the formula (E), Z is a direct bond or at least one selected from the group consisting of -O- and -S-.
Indicates the type of structure, Y is, -CO -, - SO 2 - , - SO -, - CONH -, - COO-,
- (CF 2) l '- (l' is an integer of 1 to 10), - indicating at least one structure selected from the group consisting of - C (CF 3) 2. Ar is an aromatic group having a substituent represented by —SO 3 H, —O (CH 2 ) h SO 3 H or —O (CF 2 ) h SO 3 H (h represents an integer of 1 to 12). Indicates. c
Represents an integer of 0 to 10, d represents an integer of 0 to 10, and k represents an integer of 1 to 4. )
スルホン酸基を有する側鎖が、下記一般式(F)で表される構成単位であることを特徴
とする請求項8に記載のポリアリーレン系共重合体。
Figure 2010009912
(式(F)中、Y、Z、Ar、c、d、kは式(E)と同じである。構成単位の端部における単
線のうち、一方に置換基が表示されていないものは隣り合う構成単位との接続を意味する。)
The polyarylene copolymer according to claim 8, wherein the side chain having a sulfonic acid group is a structural unit represented by the following general formula (F).
Figure 2010009912
(In the formula (F), Y, Z, Ar, c, d, and k are the same as those in the formula (E). Of the single lines at the end of the structural unit, those that do not have a substituent on one side are adjacent. (It means connection with a matching unit.)
請求項1〜9のいずれか1項に記載の固体高分子型燃料電池用電極電解質を含むことを
特徴とする電極ワニス。
An electrode varnish comprising the electrode electrolyte for a polymer electrolyte fuel cell according to any one of claims 1 to 9.
請求項1〜9のいずれか1項に記載の固体高分子型燃料電池用電極電解質と触媒粒子を
含むことを特徴とする電極ペースト。
An electrode paste comprising the electrode electrolyte for a polymer electrolyte fuel cell according to any one of claims 1 to 9 and catalyst particles.
ペーストを構成する溶媒が水と少なくとも1種類以上の有機溶剤との混合溶媒であり、その混合溶媒がプロトン伝導膜の貧溶媒であることを特徴とする請求項11に記載の電極ペースト。   12. The electrode paste according to claim 11, wherein the solvent constituting the paste is a mixed solvent of water and at least one organic solvent, and the mixed solvent is a poor solvent for the proton conductive membrane. 請求項1〜9のいずれか1項に記載の固体高分子型燃料電池用電極電解質と触媒粒子と
を含むことを特徴とする固体高分子型燃料電池用電極。
A polymer electrolyte fuel cell electrode comprising the polymer electrolyte fuel cell electrode electrolyte according to any one of claims 1 to 9 and catalyst particles.
請求項13に記載の固体高分子型燃料電池用電極を、高分子電解質膜の少なくとも片面に備える膜−電極接合体。   A membrane-electrode assembly comprising the polymer electrolyte fuel cell electrode according to claim 13 on at least one surface of a polymer electrolyte membrane.
JP2008167201A 2008-06-26 2008-06-26 Electrode electrolyte for solid polymer fuel cell, and electrode varnish, electrode paste and membrane electrode assembly using the same Pending JP2010009912A (en)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011258461A (en) * 2010-06-10 2011-12-22 Jsr Corp Electrode electrolyte for solid polymer fuel cell, and electrode varnish, electrode paste and membrane-electrode assembly using the same
WO2013018677A1 (en) * 2011-07-29 2013-02-07 Jsr株式会社 Aromatic copolymer having proton conductive group and application thereof
JP2017122195A (en) * 2016-01-08 2017-07-13 デンカ株式会社 Process for producing sulfonated cross-copolymer
JP2018154129A (en) * 2017-03-17 2018-10-04 三菱ケミカル株式会社 Polyimide laminate
JP2021061219A (en) * 2019-10-09 2021-04-15 旭化成株式会社 Fluorine-containing polyelectrolyte

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011258461A (en) * 2010-06-10 2011-12-22 Jsr Corp Electrode electrolyte for solid polymer fuel cell, and electrode varnish, electrode paste and membrane-electrode assembly using the same
WO2013018677A1 (en) * 2011-07-29 2013-02-07 Jsr株式会社 Aromatic copolymer having proton conductive group and application thereof
JPWO2013018677A1 (en) * 2011-07-29 2015-03-05 Jsr株式会社 Aromatic copolymer having proton conductive group and use thereof
EP2738194A4 (en) * 2011-07-29 2015-09-09 Jsr Corp Aromatic copolymer having proton conductive group and application thereof
JP2017122195A (en) * 2016-01-08 2017-07-13 デンカ株式会社 Process for producing sulfonated cross-copolymer
JP2018154129A (en) * 2017-03-17 2018-10-04 三菱ケミカル株式会社 Polyimide laminate
JP2021061219A (en) * 2019-10-09 2021-04-15 旭化成株式会社 Fluorine-containing polyelectrolyte
JP7306950B2 (en) 2019-10-09 2023-07-11 旭化成株式会社 Fluorine-containing polymer electrolyte

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