JP2011190292A - Ionic liquid-containing gel, manufacturing method of the same, and ionic conductor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ionic liquid-containing gel having excellent ion conductivity. <P>SOLUTION: The ionic liquid-containing gel comprises a fluoroalkyl group-bearing oligomer particle obtained by hydrolysis of a compound of general formula (1), and an ionic liquid. In the formula, R<SP>1</SP>and R<SP>2</SP>are each a -(CF<SB>2</SB>)p-Y group or a -CF(CF<SB>3</SB>)-[OCF<SB>2</SB>CF(CF<SB>3</SB>)]q-OC<SB>3</SB>F<SB>7</SB>group; R<SP>1</SP>and R<SP>2</SP>are the same group or a different group; Y's in R<SP>1</SP>and R<SP>2</SP>are each a hydrogen atom, a fluorine atom or a chlorine atom; p and q are each an integer of 0-10; R<SP>3</SP>, R<SP>4</SP>and R<SP>5</SP>are the same group or a different group and are each a 1-5C linear or branched alkyl group; and m is an integer of 2-3. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、イオン性液体を含有するゲル、その製造方法及び該ゲルを用いたイオン伝導体に関するものである。   The present invention relates to a gel containing an ionic liquid, a method for producing the gel, and an ionic conductor using the gel.

イオン性液体は、カチオンとアニオンとの塩であり、常温、常圧では液体であり、沸点を持たない物質であるが、そのうちのいくつかは、20世紀初頭から電気化学の分野では、研究されてきた。しかし、他の用途については、研究されていなかった。   An ionic liquid is a salt of a cation and an anion, which is a liquid at normal temperature and pressure, and has no boiling point. Some of them have been studied in the field of electrochemistry since the early 20th century. I came. However, other uses have not been studied.

ところが、1990年代になり、グリーンケミストリーが叫ばれるようになると、イオン性液体は、不燃性、不揮発性等の興味深い性質を示すことから、注目を集め始めた。そのため、種々のイオン性液体が開発されるようになった。そして、近年、イオン性液体を、不燃性、不揮発性かつ極性の高い溶媒として利用することについて研究が進められている。   However, in the 1990s, when green chemistry began to be screamed, ionic liquids began to attract attention because they showed interesting properties such as non-flammability and non-volatility. Therefore, various ionic liquids have been developed. In recent years, research has been conducted on the use of ionic liquids as nonflammable, non-volatile and highly polar solvents.

しかし、溶媒としての用途以外については、イオン性液体の利用方法については、未だ開発されておらず、今後、イオン性液体の新規な用途が期待される。   However, the use method of the ionic liquid has not been developed except for the use as a solvent, and a new use of the ionic liquid is expected in the future.

イオン性液体の新規な用途の1つとして、イオン性液体を含有する機能性材料が考えられる。このため、本発明者らは、先に溶媒や樹脂に均一に分散させることができる粒子表面にイオン性液体を固定化した粉末状のシリカコンポジット粒子を提案した(特許文献1参照)。   One of the new uses of the ionic liquid is a functional material containing the ionic liquid. For this reason, the present inventors previously proposed powdery silica composite particles in which an ionic liquid is immobilized on the surface of particles that can be uniformly dispersed in a solvent or resin (see Patent Document 1).

近年、イオン伝導性の高い高分子材料が注目され、固体状態でイオン伝導性の高い高分子材料は、次世代のリチウムイオン二次電池用電解質として、特に注目されている。   In recent years, a polymer material having high ion conductivity has attracted attention, and a polymer material having high ion conductivity in a solid state has attracted particular attention as an electrolyte for a next-generation lithium ion secondary battery.

下記非特許文献1には、ナノシリカ粒子によりイオン性液体をゲル化させることが開示されている。   Non-Patent Document 1 below discloses gelling an ionic liquid with nanosilica particles.

特開2007−270124号公報(特許請求の範囲)JP 2007-270124 A (Claims)

J.Phys.Chem.B 2008,112,9013−9019J. et al. Phys. Chem. B 2008, 112, 9013-9019

非特許文献1によれば、ホモジナイザー等の強力な混合手段を用い、更に24時間70℃で真空乾燥を行わないと均一なゲルが得られにくいという問題がある。
本発明者らは、更にイオン性液体を含有する機能材料の開発を進める中で、アルコキシシリル基を有する特定のフルオロアルキル基含有オリゴマーを用い、溶媒中で該アルコキシシリル基の加水分解を行うことにより得られるフルオロアルキル基含有オリゴマー粒子はイオン性液体に対して優れた分散性を示すこと。また、該フルオロアルキル基含有オリゴマー粒子と、イオン性液体を混合処理すると、該フルオロアルキル基含有オリゴマー粒子が媒体となって容易に超音波処理等の混合処理によりイオン性液体が含有されたゲルが得られ、該フルオロアルキル基含有オリゴマー粒子はイオン性液体に対して高いゲル形成能を有すること。また、該ゲルは優れたイオン伝導性を有するものであることを知見し、本発明を完成するに到った。
According to Non-Patent Document 1, there is a problem that it is difficult to obtain a uniform gel unless a strong mixing means such as a homogenizer is used and vacuum drying is performed at 70 ° C. for 24 hours.
In the course of further developing a functional material containing an ionic liquid, the present inventors use a specific fluoroalkyl group-containing oligomer having an alkoxysilyl group and hydrolyze the alkoxysilyl group in a solvent. The fluoroalkyl group-containing oligomer particles obtained by the above method exhibit excellent dispersibility in ionic liquids. Further, when the fluoroalkyl group-containing oligomer particles and the ionic liquid are mixed, a gel containing the ionic liquid is easily obtained by mixing treatment such as ultrasonic treatment using the fluoroalkyl group-containing oligomer particles as a medium. The obtained fluoroalkyl group-containing oligomer particles have a high gel-forming ability with respect to an ionic liquid. Further, the inventors have found that the gel has excellent ionic conductivity, and have completed the present invention.

したがって、本発明の課題は、イオン性液体を含有し、優れたイオン伝導性を有するイオン性液体含有ゲルを提供することにある。また、本発明の課題は、該ゲルを工業的に有利な方法で製造することができる方法を提供することにある。   Therefore, the subject of this invention is providing the ionic liquid containing gel which contains an ionic liquid and has the outstanding ionic conductivity. Moreover, the subject of this invention is providing the method which can manufacture this gel by an industrially advantageous method.

すなわち、本発明の第1の発明は、下記一般式(1)で表されるアルコキシシリル基を有するフルオロアルキル基含有オリゴマー及び反応溶媒を含む反応原料溶液に、アルカリを加えて該アルコキシシリル基の加水分解反応を行い得られるフルオロアルキル基含有オリゴマー粒子と、イオン性液体とを接触させることにより生成されたものであることを特徴とするイオン性液体含有ゲルである。   That is, according to the first aspect of the present invention, an alkali is added to a reaction raw material solution containing a fluoroalkyl group-containing oligomer having an alkoxysilyl group represented by the following general formula (1) and a reaction solvent to An ionic liquid-containing gel produced by bringing a fluoroalkyl group-containing oligomer particle obtained by a hydrolysis reaction into contact with an ionic liquid.


(式中、R及びRは、−(CF)p−Y基、又は−CF(CF)−[OCFCF(CF)]q−OC基を示し、R及びRは、同一の基であっても異なる基であってもよく、R及びR中のYは水素原子、フッ素原子又は塩素原子を示し、p及びqは0〜10の整数である。R、R及びRは同一の基であっても異なる基であってもよく、R、R及びRは炭素数1〜5の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基を示す。mは2〜3の整数である。)
また、本発明が提供しようとする第2の発明は、下記一般式(1)で表されるアルコキシシリル基を有するフルオロアルキル基含有オリゴマー及び反応溶媒を含む反応原料溶液に、アルカリを加えて該アルコキシシリル基の加水分解反応を行ってフルオロアルキル基含有オリゴマー粒子を得る工程、次いで該フルオロアルキル基含有オリゴマー粒子とイオン性液体とを混合処理する工程を有することを特徴とするイオン性液体含有ゲルの製造方法である。

Wherein R 1 and R 2 represent a — (CF 2 ) p—Y group or a —CF (CF 3 ) — [OCF 2 CF (CF 3 )] q—OC 3 F 7 group, and R 1 And R 2 may be the same group or different groups, Y in R 1 and R 2 represents a hydrogen atom, a fluorine atom or a chlorine atom, and p and q are integers of 0 to 10. R 3 , R 4 and R 5 may be the same group or different groups, and R 3 , R 4 and R 5 are linear or branched alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms. M is an integer of 2 to 3.)
In addition, the second invention to be provided by the present invention is the addition of an alkali to a reaction raw material solution containing a fluoroalkyl group-containing oligomer having an alkoxysilyl group represented by the following general formula (1) and a reaction solvent. An ionic liquid-containing gel comprising a step of obtaining a fluoroalkyl group-containing oligomer particle by performing a hydrolysis reaction of an alkoxysilyl group, and then a step of mixing the fluoroalkyl group-containing oligomer particle and an ionic liquid It is a manufacturing method.


(式中、R及びRは、−(CF)p−Y基、又は−CF(CF)−[OCFCF(CF)]q−OC基を示し、R及びRは、同一の基であっても異なる基であってもよく、R及びR中のYは水素原子、フッ素原子又は塩素原子を示し、p及びqは0〜10の整数である。R、R及びRは同一の基であっても異なる基であってもよく、R、R及びRは炭素数1〜5の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基を示す。mは2〜3の整数である。)
また、本発明が提供しようとする第3の発明は、前記第1の発明のイオン性液体含有ゲルを含有することを特徴とするイオン伝導体である。

Wherein R 1 and R 2 represent a — (CF 2 ) p—Y group or a —CF (CF 3 ) — [OCF 2 CF (CF 3 )] q—OC 3 F 7 group, and R 1 And R 2 may be the same group or different groups, Y in R 1 and R 2 represents a hydrogen atom, a fluorine atom or a chlorine atom, and p and q are integers of 0 to 10. R 3 , R 4 and R 5 may be the same group or different groups, and R 3 , R 4 and R 5 are linear or branched alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms. M is an integer of 2 to 3.)
A third invention to be provided by the present invention is an ionic conductor characterized by containing the ionic liquid-containing gel of the first invention.

本発明のゲルは、イオン性液体が固定化された新規な機能性材料であり、イオン伝導性に優れ、イオン性液体本来の優れたイオン伝導性を保持する。該イオン性液体含有ゲルは、例えば、リチウム二次電池、キャパシタ、光電変換素子等の高分子電解質として用いることが出来る。また、該ゲルは、フルオロアルキル基含有オリゴマー粒子と、イオン性液体とを超音波処理等の簡易的な混合手段により、工業的に有利に製造することができる。   The gel of the present invention is a novel functional material in which an ionic liquid is immobilized, is excellent in ionic conductivity, and retains the excellent ionic conductivity inherent in the ionic liquid. The ionic liquid-containing gel can be used, for example, as a polymer electrolyte for lithium secondary batteries, capacitors, photoelectric conversion elements and the like. The gel can be produced industrially advantageously by simple mixing means such as ultrasonic treatment of the fluoroalkyl group-containing oligomer particles and the ionic liquid.

イオン性液体(化合物(B))をそれぞれ1質量%、3質量%及び5質量%添加して得られたゲルの表面状態を示す走査型電子顕微鏡写真(SEM)。The scanning electron micrograph (SEM) which shows the surface state of the gel obtained by adding 1 mass%, 3 mass%, and 5 mass% of an ionic liquid (compound (B)), respectively. 実施例3で得られたイオン性液体含有ゲルのおける温度と粘度の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the temperature in the ionic liquid containing gel obtained in Example 3, and a viscosity.

以下、本発明をその好ましい実施形態に基づき説明する。
本発明のイオン性液体含有ゲルは、フルオロアルキル基含有オリゴマー粒子とイオン性液体とを接触させて得られるものである。
Hereinafter, the present invention will be described based on preferred embodiments thereof.
The ionic liquid-containing gel of the present invention is obtained by bringing fluoroalkyl group-containing oligomer particles into contact with an ionic liquid.

前記フルオロアルキル基含有オリゴマー粒子は、下記一般式(1)

(式中、R及びRは、−(CF)p−Y基、又は−CF(CF)−[OCFCF(CF)]q−OC基を示し、R及びRは、同一の基であっても異なる基であってもよく、R及びR中のYは水素原子、フッ素原子又は塩素原子を示し、p及びqは0〜10の整数である。R、R及びRは同一の基であっても異なる基であってもよく、R、R及びRは炭素数1〜5の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基を示す。mは2〜3の整数である。)
で表されるアルコキシシリル基を有するフルオロアルキル基含有オリゴマー及び反応溶媒を含む反応原料溶液に、アルカリを加えて、前記アルコキシシリル基を加水分解することにより、得られるものである。
The fluoroalkyl group-containing oligomer particles have the following general formula (1)

Wherein R 1 and R 2 represent a — (CF 2 ) p—Y group or a —CF (CF 3 ) — [OCF 2 CF (CF 3 )] q—OC 3 F 7 group, and R 1 And R 2 may be the same group or different groups, Y in R 1 and R 2 represents a hydrogen atom, a fluorine atom or a chlorine atom, and p and q are integers of 0 to 10. R 3 , R 4 and R 5 may be the same group or different groups, and R 3 , R 4 and R 5 are linear or branched alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms. M is an integer of 2 to 3.)
It is obtained by hydrolyzing the alkoxysilyl group by adding an alkali to a reaction raw material solution containing a fluoroalkyl group-containing oligomer having an alkoxysilyl group and a reaction solvent.

前記一般式(1)で表されるアルコキシシリル基を有するフルオロアルキル基含有オリゴマーは、例えば、トリメトキシビニルシラン等のトリアルコキシシランを過酸化フルオロアルカノイルと反応さることにより、製造することができる(例えば、特開2002−338691号公報参照)。   The fluoroalkyl group-containing oligomer having an alkoxysilyl group represented by the general formula (1) can be produced, for example, by reacting a trialkoxysilane such as trimethoxyvinylsilane with a fluoroalkanoyl peroxide (for example, JP 2002-338691 A).

反応原料溶液に加えるアルカリは、アルコキシシリル基の加水分解を行うことができるものであれば、特に制限されず、例えば、水酸化アンモニウム、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウム等が挙げれ、この中、水酸化アンモニウムが反応性に優れ、また、高純度で目的物を得ることができることから特に好ましく用いられる。反応原料溶液に加えるアルカリの混合量は、特に制限されず、適宜選択される。   The alkali added to the reaction raw material solution is not particularly limited as long as it can hydrolyze the alkoxysilyl group, and examples thereof include ammonium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, and the like. Ammonium oxide is particularly preferably used because it is excellent in reactivity and can obtain the target product with high purity. The mixing amount of the alkali added to the reaction raw material solution is not particularly limited and is appropriately selected.

前記反応溶媒としては、一般式(1)で表されるアルコキシシリル基を有するフルオロアルキル基含有オリゴマーを溶解するものが用いられ、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等の低級アルコールが挙げられ、この中で、メタノールが特に反応効率を高めることができる観点から好ましい。
アルコキシシリル基を加水分解する際の温度は、−5〜50℃、好ましくは0〜30℃である。反応温度が、−50℃未満だとアルコキシシリル基の加水分解速度が遅くなり過ぎるので、反応効率が悪く、また、50℃を超えると、得られるフルオロアルキル基含有オリゴマー粒子の分散安定性が低くなり易い。また、反応原料溶液に、アルカリを混合して、アルコキシシリル基の加水分解を行う際の反応時間は、特に制限されず、適宜選択されるが、好ましくは1〜72時間、特に好ましくは1〜24時間である。
As the reaction solvent, one that dissolves the fluoroalkyl group-containing oligomer having an alkoxysilyl group represented by the general formula (1) is used, and examples thereof include lower alcohols such as methanol, ethanol, and isopropyl alcohol. Among these, methanol is particularly preferable from the viewpoint of improving the reaction efficiency.
The temperature at which the alkoxysilyl group is hydrolyzed is -5 to 50 ° C, preferably 0 to 30 ° C. If the reaction temperature is less than −50 ° C., the hydrolysis rate of the alkoxysilyl group becomes too slow, so that the reaction efficiency is poor, and if it exceeds 50 ° C., the dispersion stability of the resulting fluoroalkyl group-containing oligomer particles is low. Easy to be. The reaction time when the reaction raw material solution is mixed with an alkali to hydrolyze the alkoxysilyl group is not particularly limited and is appropriately selected, but is preferably 1 to 72 hours, and particularly preferably 1 to 72 hours. 24 hours.

本発明では、反応液から、反応溶媒を蒸発させ除去して、フルオロアルキル基含有オリゴマー粒子を得る溶媒蒸発除去工程を行い、該反応液からフルオロアルキル基含有オリゴマー粒子を回収することができる。溶媒蒸発除去工程では、常圧又は減圧下で反応溶媒が蒸発する温度に加熱して、反応溶媒の蒸発除去を行う。また、必要により更に乾燥を行ってフルオロアルキル基含有オリゴマー粒子を得ることができる。   In the present invention, it is possible to recover the fluoroalkyl group-containing oligomer particles from the reaction solution by performing a solvent evaporation removal step of obtaining the fluoroalkyl group-containing oligomer particles by evaporating and removing the reaction solvent from the reaction solution. In the solvent evaporation removing step, the reaction solvent is evaporated and removed by heating to a temperature at which the reaction solvent evaporates under normal pressure or reduced pressure. Further, if necessary, it can be further dried to obtain fluoroalkyl group-containing oligomer particles.

前記フルオロアルキル基含有オリゴマー粒子の好ましい物性としては、平均粒径が10〜1000nm、好ましくは100〜300nmである。平均粒径が前記範囲内にあると、イオン性液体への分散性が良好である点で好ましい。   As a preferable physical property of the fluoroalkyl group-containing oligomer particles, the average particle size is 10 to 1000 nm, preferably 100 to 300 nm. When the average particle size is within the above range, it is preferable in terms of good dispersibility in the ionic liquid.

本発明のイオン性液体含有ゲルは、前記フルオロアルキル基含有オリゴマー粒子とイオン性液体とを混合処理して接触させることで得られる。   The ionic liquid-containing gel of the present invention can be obtained by mixing and contacting the fluoroalkyl group-containing oligomer particles and the ionic liquid.

用いることができるイオン性液体は、カチオンとアニオンとの塩であり、常温(25℃)、常圧(0.1MPa)で液体であり、且つ沸点を持たない物質であれば、特に制限されない。例えば、イオン性液体を構成するカチオンとしては、アミジニウムカチオン、グアニジニウムカチオン及び3級アンモニウムカチオン、4級アンモニウムカチオン、ホスホニウムカチオン等が挙げられる。   The ionic liquid that can be used is not particularly limited as long as it is a salt of a cation and an anion, is a liquid at normal temperature (25 ° C.) and normal pressure (0.1 MPa), and has no boiling point. For example, examples of the cation constituting the ionic liquid include an amidinium cation, a guanidinium cation, a tertiary ammonium cation, a quaternary ammonium cation, and a phosphonium cation.

前記アミジニウムカチオンとしては、例えばイミダゾリニウムカチオン、イミダゾリウムカチオン、テトラヒドロピリミジウムカチオン、ジヒドロピリミジウムカチオン等が挙げられる。   Examples of the amidinium cation include an imidazolinium cation, an imidazolium cation, a tetrahydropyrimidinium cation, and a dihydropyrimidinium cation.

前記グアニジニウムカチオンとしては、例えばイミダゾリニウム骨格を有するグアニジニウムカチオン、イミダゾリウム骨格を有するグアニジニウムカチオン、テトラヒドロピリミジニウム骨格を有するグアニジニウムカチオン、ジヒドロピリミジニウム骨格を有するグアニジニウムカチオン等が挙げられる。   Examples of the guanidinium cation include a guanidinium cation having an imidazolinium skeleton, a guanidinium cation having an imidazolium skeleton, a guanidinium cation having a tetrahydropyrimidinium skeleton, and a guanidinium cation having a dihydropyrimidinium skeleton. Nizinium cation and the like can be mentioned.

3級アンモニウムカチオンとしては、例えばメチルジラウリルアンモニウム等が挙げられる。   Examples of the tertiary ammonium cation include methyl dilauryl ammonium.

4級アンモニウムカチオン又はホスホニウムカチオンとしては、下記一般式(2)で表されるものを用いることができる。   As the quaternary ammonium cation or phosphonium cation, those represented by the following general formula (2) can be used.


(式中、QはP原子又はN原子を示す。)
前記一般式(2)の式中、R、R、R及びRは、炭素数1〜18の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基、シクロアルキル基、アリル基、又はフェニル基を示す。また、R、R、R及びRはシリカ原子を含む基であってもよい。R、R、R及びRが、シクロアルキル基又はフェニル基の場合、例えば、4−メチルシクロヘキシル基、4−メチルフェニル基のように、シクロアルキル環又はベンゼン環の水素原子の一部が、アルキル基で置換されていてもよい。また、R、R、R及びRは、同一の基であっても異なる基であってもよい。また、R、R、R及びRは、炭素数1〜18の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基、シクロアルキル基、アリル基又はフェニル基の水素原子の一部が、ヒドロキシル基、アミノ基、アルコキシ基等の置換基で置換されている基であってもよい。

(In the formula, Q represents a P atom or an N atom.)
In the general formula (2), R 6 , R 7 , R 8 and R 9 are each a linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, a cycloalkyl group, an allyl group, or a phenyl group. Indicates. R 6 , R 7 , R 8 and R 9 may be a group containing a silica atom. When R 6 , R 7 , R 8 and R 9 are a cycloalkyl group or a phenyl group, for example, one of hydrogen atoms of a cycloalkyl ring or a benzene ring such as a 4-methylcyclohexyl group and a 4-methylphenyl group. Part may be substituted with an alkyl group. R 6 , R 7 , R 8 and R 9 may be the same group or different groups. R 6 , R 7 , R 8, and R 9 are each a linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, a cycloalkyl group, an allyl group, or a phenyl group in which a part of hydrogen atoms are hydroxyl groups. It may be a group substituted with a substituent such as a group, an amino group, or an alkoxy group.

式中のnは、アニオン(Y)の価数(Yn−)により定まり、アニオン(Y)の価数(Yn−)が1価の場合(nが1の場合)、4級アンモニウムカチオン又はホスホニウムカチオンの式中のnの数は1であり、アニオン(Y)の価数(Yn−)2価の場合(nが2の場合)、4級アンモニウムカチオン又はホスホニウムカチオンの式中のnの数は2である。そして、nは、1〜2の整数である。 Wherein n, Sadamari the valence of the anion (Y) (Y n-), ( If n 1) when the valence of the anion (Y) (Y n-) is monovalent, quaternary ammonium cation Or the number of n in the formula of the phosphonium cation is 1, and the valence (Y n− ) of the anion (Y) is divalent (when n is 2), the quaternary ammonium cation or the phosphonium cation in the formula The number of n is 2. And n is an integer of 1-2.

また、イオン性液体を構成するアニオンとしては、例えば、ベンゾトリアゾールイオン、フッ素イオン、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオン、BF 、PF 、PO(OMe) 、PS(OEt) 、(COMe)PhSO 、CFSO、HSO 、(CFSO等の1価のアニオン;SO 2−等の2価のアニオンが挙げられ、ここに例示したアニオンが、製造が易いという点で好ましい。 Examples of the anion constituting the ionic liquid include benzotriazole ion, fluorine ion, chlorine ion, bromine ion, iodine ion, BF 4 , PF 6 , PO 2 (OMe) 2 , PS 2 (OEt). is SO 4 2-2-valent anion such as;) 2 -, (CO 2 Me) 2 PhSO 3 -, CF 3 SO 3, HSO 4 - -, (CF 3 SO 2) 2 N 1 monovalent anion such as The anions exemplified here are preferred because they are easy to produce.

本発明において、好ましいイオン性液体は、カチオンがトリ−n−ブチル−アリルアンモニウム塩、トリ−n−ブチルメチルアンモニウム塩、トリエチルドデシルアンモニウム塩、トリ−n−ブチル{3−(トリメトキシシリル)プロピル}アンモニウム塩、1−ブチル−3−メチルイミダゾニウム塩、1−エチル−3−メチルイミダゾリウム塩、エチルイミダゾリウム塩、トリ−n−ブチル−アリルホスホニウム塩、トリ−n−ブチルメチルホスホニウム塩、トリエチルドデシルホスホニウム塩、トリ−n−ブチル{3−(トリメトキシシリル)プロピル}ホスホニウム塩、トリ−n−オクチル{3−(トリメトキシシリル)プロピル}ホスホニウム塩、トリ−n−ブチル(2−ヒドロキシエチル)ホスホニウム塩であり、アニオンが(CFSO、PF 、HSO 、CFSO、塩素イオン、又はヨウ素イオンであるとイオン伝導性が高いものが得られる点で好ましい。 In the present invention, a preferable ionic liquid has a cation of tri-n-butyl-allylammonium salt, tri-n-butylmethylammonium salt, triethyldodecylammonium salt, tri-n-butyl {3- (trimethoxysilyl) propyl. } Ammonium salt, 1-butyl-3-methylimidazolium salt, 1-ethyl-3-methylimidazolium salt, ethylimidazolium salt, tri-n-butyl-allylphosphonium salt, tri-n-butylmethylphosphonium salt, Triethyldodecylphosphonium salt, tri-n-butyl {3- (trimethoxysilyl) propyl} phosphonium salt, tri-n-octyl {3- (trimethoxysilyl) propyl} phosphonium salt, tri-n-butyl (2-hydroxy) Ethyl) phosphonium salt and the anion is (C 3 SO 2) 2 N -, PF 6 -, HSO 4 -, CF 3 SO 3, a chloride ion, or is an iodide ion preferable because the resulting high ion conductivity.

前記フルオロアルキル基含有オリゴマー粒子とイオン性液体との混合処理は、前記イオン性液体に前記フルオロアルキル基含有オリゴマー粒子を添加して行うことが望ましい。該フルオロアルキル基含有オリゴマー粒子のイオン性液体への添加量は、該フルオロアルキル基含有オリゴマー粒子の添加によりゲル化を起こす範囲であれば特に制限はなく、多くの場合、イオン性液体100重量部に対して、フルオロアルキル基含有オリゴマー粒子を1〜50重量部、好ましくは1〜15重量部、特に好ましくは5〜10重量部添加する。特に、イオン性液体を20〜99.9質量%、好ましくは85〜99質量%、いっそ好ましくは90〜95質量%含有するゲルは優れたイオン伝導性を示すイオン伝導体として好適に用いることができ、かかるイオン伝導体は、高分子電解質として好適に用いることができる。   The mixing treatment of the fluoroalkyl group-containing oligomer particles and the ionic liquid is preferably performed by adding the fluoroalkyl group-containing oligomer particles to the ionic liquid. The amount of the fluoroalkyl group-containing oligomer particles added to the ionic liquid is not particularly limited as long as gelation is caused by the addition of the fluoroalkyl group-containing oligomer particles, and in many cases, 100 parts by weight of the ionic liquid 1-50 parts by weight, preferably 1-15 parts by weight, particularly preferably 5-10 parts by weight of fluoroalkyl group-containing oligomer particles. In particular, a gel containing 20 to 99.9% by mass, preferably 85 to 99% by mass, more preferably 90 to 95% by mass of an ionic liquid is preferably used as an ion conductor exhibiting excellent ion conductivity. Such an ionic conductor can be suitably used as a polymer electrolyte.

混合処理方法は、ミキサー等の強力なせん断力が作用する機械的手段で行ってよいが、本発明では超音波照射を行っても容易に目的とするイオン性液体含有ゲルを得ることができる。   The mixing treatment method may be carried out by a mechanical means such as a mixer that exerts a strong shearing force. However, in the present invention, the intended ionic liquid-containing gel can be easily obtained even by performing ultrasonic irradiation.

超音波処理の条件等は、用いるイオン性液体やフルオロアルキル基含有オリゴマー粒子の添加量等により異なるが、多くの場合、超音波の出力が50〜500W、好ましくは100〜200Wで、1時間以上、好ましくは2〜24時間である。   The conditions for ultrasonic treatment vary depending on the amount of ionic liquid and fluoroalkyl group-containing oligomer particles used, etc., but in many cases, the ultrasonic power is 50 to 500 W, preferably 100 to 200 W, preferably 1 hour or more. , Preferably 2 to 24 hours.

本発明のイオン性液体含有ゲルは、フルオロアルキル基に起因する撥水性を有していることから、撥水性を材料に付与する添加剤としての用途にも期待できる他、優れたイオン伝導性を有することから、特にイオン伝導体として有用であり、例えば、リチウム二次電池、キャパシタ、光電変換素子等の高分子電解質として用いることもできる。   Since the ionic liquid-containing gel of the present invention has water repellency attributable to the fluoroalkyl group, it can be expected to be used as an additive for imparting water repellency to materials, and has excellent ionic conductivity. Therefore, it is particularly useful as an ionic conductor, and can be used as a polymer electrolyte such as a lithium secondary battery, a capacitor, and a photoelectric conversion element.

次いで、本発明のイオン伝導体を用いた高分子電解質について説明する。   Next, a polymer electrolyte using the ionic conductor of the present invention will be described.

本発明の高分子電解質は、該イオン性液体含有ゲルを含有するものであり、該高分子電解質はゲル状の形態を有するものである。   The polymer electrolyte of the present invention contains the ionic liquid-containing gel, and the polymer electrolyte has a gel-like form.

本発明において高分子電解質は、その形態がゲル状である限りにおいて、水又は非プロトン性溶媒を含有させることができる。   In the present invention, the polymer electrolyte can contain water or an aprotic solvent as long as the form thereof is a gel.

前記非プロトン性溶媒としては、例えば、N−メチル−2−ピロリジノン、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロキシフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、1,3−ジオキソラン、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジオキソラン、アセトニトリル、ニトロメタン、蟻酸メチル、酢酸メチル、リン酸トリエステル、トリメトキシメタン、ジオキソラン誘導体、スルホラン、3−メチル−2−オキサゾリジノン、プロピレンカーボネート誘導体、テトラヒドロフラン誘導体、ジエチルエーテル、1,3−プロパンサルトン、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル等の非プロトン性有機溶媒の1種または2種以上を混合した溶媒が挙げられる。   Examples of the aprotic solvent include N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, γ-butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydroxyfuran, 2- Methyltetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, dioxolane, acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, phosphoric acid triester, trimethoxymethane, dioxolane derivative, sulfolane, 3-methyl-2-oxazolidinone , Propylene carbonate derivative, tetrahydrofuran derivative, diethyl ether, 1,3-propane sultone, methyl propionate, propionic acid A mixed solvent of one or more aprotic organic solvents chill and the like.

更に、本発明の高分子電解質は、他の電解質と併用することが出来る。他の電解質としては、水叉は非プロトン性溶媒に溶解するものであれば特に限定されないが、例えば、LiClO4 、LiCl、LiBr、LiI、LiBF4 、LiPF6 、LiCF3 SO3 、LiAsF6 、LiAlCl4、LiB(C664、CF3 SO3 Li、LiSbF6 、LiB10Cl10、LiSiF6、LiN(SO2CF32、LiC(SO2CF32、LiN(CF3SO32、低級脂肪酸カルボン酸リチウム、クロロボランリチウム及び4フェニルホウ酸リチウム等が挙げられ、これらのリチウム塩は、1種又は2種以上で用いられる。これらのリチウム塩のうち、LiN(CF3SO32、CF3 SO3 Li、LiPF6が電解質のイオン伝導性の点から好ましく、LiN(CF3SO32が特に好ましい。これらのリチウム塩の好ましい添加量は、本発明の効果を損なわない範囲であれば特に制限されるものではない。 Furthermore, the polymer electrolyte of the present invention can be used in combination with other electrolytes. Other electrolytes are not particularly limited as long as they are soluble in aprotic solvents, but for example, LiClO 4 , LiCl, LiBr, LiI, LiBF 4 , LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiAsF 6 , LiAlCl 4 , LiB (C 6 H 6 ) 4 , CF 3 SO 3 Li, LiSbF 6 , LiB 10 Cl 10 , LiSiF 6 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiC (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (CF 3 SO 3 ) 2 , lithium lower fatty acid carboxylate, lithium chloroborane, lithium 4-phenylborate and the like, and these lithium salts are used alone or in combination. Of these lithium salts, LiN (CF 3 SO 3 ) 2 , CF 3 SO 3 Li, and LiPF 6 are preferable from the viewpoint of ionic conductivity of the electrolyte, and LiN (CF 3 SO 3 ) 2 is particularly preferable. A preferable addition amount of these lithium salts is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired.

本発明の高分子電解質は、特にリチウム二次電池、キャパシタ、光電変換素子等の高分子電解質として好適に用いることが出来る。   The polymer electrolyte of the present invention can be suitably used as a polymer electrolyte for lithium secondary batteries, capacitors, photoelectric conversion elements and the like.

以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(アルコキシシリル基を有するフルオロアルキル基含有オリゴマーの調製)
トリメトキシビニルシラン(2.3g)を過酸化ペルフルオロ−2−メチル−3−オキサヘキサノイル(5.1g)を含むAK−225溶液150gに加え、窒素雰囲気下で45Cにて5時間反応を行った。反応終了後、反応溶液を除去し、次いで蒸留を行うことにより、目的とする一般式(1)に包含されるフルオロアルキル基含有オリゴマー(略称;RF−VMオリゴマー)3.0gを得た。その結果を表1に示す。なお、AK−225は、旭硝子社製の不燃性フッ素系溶剤であり、その構造式はCFCFCHCl/CClFCFCHClFで表される。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited to these.
(Preparation of fluoroalkyl group-containing oligomer having alkoxysilyl group)
Trimethoxyvinylsilane (2.3 g) is added to 150 g of AK-225 solution containing perfluoro-2-methyl-3-oxahexanoyl peroxide (5.1 g), and the reaction is performed at 45 ° C. for 5 hours under a nitrogen atmosphere. went. After completion of the reaction, the reaction solution was removed, followed by distillation to obtain 3.0 g of a fluoroalkyl group-containing oligomer (abbreviation: RF-VM oligomer) included in the target general formula (1). The results are shown in Table 1. AK-225 is an incombustible fluorine-based solvent manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., and its structural formula is represented by CF 3 CF 2 CHCl 2 / CClF 2 CF 2 CHClF.


*表1中、分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC、ポリスチレン換算)による数平均分子量である。

* In Table 1, the molecular weight is a number average molecular weight determined by gel permeation chromatography (GPC, polystyrene conversion).

{実施例1〜4}
(フルオロアルキル基含有オリゴマー粒子の調製)
50mlのサンプル瓶に、メタノール20mlを入れ、次いでRF−VMオリゴマー0.1g及びNH(25wt%)5mlを加え、5時間室温下でマグネチックスターラーにて攪拌し、エバポレーターにより溶媒除去を行った。次いで、真空乾燥を1日行って、フルオロアルキル基含有オリゴマー粒子(収率78%)を得た。
{Examples 1 to 4}
(Preparation of fluoroalkyl group-containing oligomer particles)
20 ml of methanol was put into a 50 ml sample bottle, then 0.1 g of RF-VM oligomer and 5 ml of NH 3 (25 wt%) were added, and the mixture was stirred with a magnetic stirrer at room temperature for 5 hours, and the solvent was removed by an evaporator. . Subsequently, vacuum drying was performed for 1 day to obtain fluoroalkyl group-containing oligomer particles (yield 78%).

得られたフルオロアルキル基含有オリゴマー粒子の平均粒径を、メタノールに再分散させて光散乱光度計(大塚電子製のDLS−6000HL)を用いて測定した結果、平均粒径は180nmであった。   The average particle diameter of the obtained fluoroalkyl group-containing oligomer particles was measured by using a light scattering photometer (DLS-6000HL manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.) after being redispersed in methanol.

(ゲルの調製)
イオン性液体にフルオロアルキル基含有オリゴマー粒子を添加することにより、ゲルを形成するのに必要なフルオロアルキル基含有オリゴマー粒子の最小添加量(以下、「最小ゲル化濃度」という)を求めた。なお、実験方法は以下のとおりである。
(Preparation of gel)
By adding the fluoroalkyl group-containing oligomer particles to the ionic liquid, the minimum amount of fluoroalkyl group-containing oligomer particles necessary for forming a gel (hereinafter referred to as “minimum gelation concentration”) was determined. The experimental method is as follows.

前記で調製したフルオロアルキル基含有オリゴマー粒子を、各種のイオン性液体0.5gに添加し、120Wで12時間超音波をかけることによりゲルが形成(25℃)されるどうか確認した。また、形成されたゲルの状態を目視で観察した。
また、用いたイオン性液体は、以下の化学式(A)〜(D)のものを使用した。
The fluoroalkyl group-containing oligomer particles prepared above were added to 0.5 g of various ionic liquids, and it was confirmed whether a gel was formed (25 ° C.) by applying ultrasonic waves at 120 W for 12 hours. Moreover, the state of the formed gel was visually observed.
Moreover, the used ionic liquid used the following chemical formula (A)-(D).


(式中、allylはアリル基を、n−Buはn−ブチル基、Meはメチル基、n−Doはn−ドデシル基を示す。)
また、イオン性液体(化合物(B))をそれぞれ1質量%、3質量%及び5質量%添加して得られたゲルの表面状態を示す走査型電子顕微鏡写真(SEM)を図1に示す。
図1の結果より、フルオロアルキル基含有オリゴマー粒子を1質量%〜3質量%添加させた系では、繊維状会合体が十分に形成しておらず、フルオロアルキル基含有オリゴマー粒子がところどころ観察される。これに対して最小ゲル化濃度の5質量%添加したものは、繊維状会合体が完全に形成していることが確認された。

(In the formula, allyl represents an allyl group, n-Bu represents an n-butyl group, Me represents a methyl group, and n-Do represents an n-dodecyl group.)
Moreover, the scanning electron micrograph (SEM) which shows the surface state of the gel obtained by adding 1 mass%, 3 mass%, and 5 mass% of an ionic liquid (compound (B)), respectively is shown in FIG.
From the results of FIG. 1, in the system in which 1% by mass to 3% by mass of fluoroalkyl group-containing oligomer particles are added, fibrous aggregates are not sufficiently formed, and fluoroalkyl group-containing oligomer particles are observed in some places. . On the other hand, it was confirmed that the fibrous aggregate was completely formed when 5% by mass of the minimum gelation concentration was added.

{比較例1}
30wt%シリカナノ粒子(メタノール分散、平均粒子経11nm)を蒸留してメタノールを除去してシリカナノ粒子(平均粒径10nm)を得た。
前記で調製したシリカナノ粒子を、イオン性液体(化学式(C))0.5gに10wt%まで1wt%ずつ添加し、120Wで12時間超音波をかけたところゲルが形成(25℃)されなかった。
{Comparative Example 1}
30 wt% silica nanoparticles (methanol dispersion, average particle diameter 11 nm) were distilled to remove methanol to obtain silica nanoparticles (average particle diameter 10 nm).
The silica nanoparticles prepared above were added to 0.5 g of an ionic liquid (chemical formula (C)) in an amount of 1 wt% up to 10 wt% and subjected to ultrasonic waves at 120 W for 12 hours. No gel was formed (25 ° C.). .

{比較例2〜3}
(シリカコンポジット粒子の調製)
50mlのサンプル瓶に、メタノール20mlを入れ、次いで市販のカップリング剤;C13Si(OEt)0.10g、テトラエトキシシラン(TEOS)2.3mmol、NH(25wt%)5mlを加え、5時間室温下でマグネチックスターラーにて攪拌し、エバポレーターにより溶媒除去を行った。次いで、真空乾燥を1日行って、シリカコンポジット粒子を得た。
得られたシリカコンポジット粒子の平均粒径を、メタノールに再分散させて光散乱光度計(大塚電子製のDLS−6000HL)を用いて測定した結果、平均粒子径は216±42nmであった。
また、得られたシリカコンポジット粒子中のカップリング剤の含有量は71質量%で、Si含有量はSiOとして29質量%であった。
なお、カップリング剤の含有量は、Fを元素分析して求めた。SiO含有量は、熱重量分析により求めた。
{Comparative Examples 2-3}
(Preparation of silica composite particles)
A 50 ml sample bottle is filled with 20 ml of methanol, then a commercial coupling agent; 0.10 g of C 6 F 13 C 2 H 4 Si (OEt) 3 , 2.3 mmol of tetraethoxysilane (TEOS), NH 3 (25 wt% 5 ml was added, and the mixture was stirred with a magnetic stirrer at room temperature for 5 hours, and the solvent was removed with an evaporator. Subsequently, vacuum drying was performed for 1 day to obtain silica composite particles.
The average particle size of the obtained silica composite particles was redispersed in methanol and measured using a light scattering photometer (DLS-6000HL manufactured by Otsuka Electronics). As a result, the average particle size was 216 ± 42 nm.
The content of coupling agent in the resulting silica composite particles is 71 wt%, Si content was 29 wt% as SiO 2.
The content of the coupling agent was determined by elemental analysis of F. The SiO 2 content was determined by thermogravimetric analysis.

(ゲルの調製)
実施例1〜4と同様な操作方法にてイオン性液体にシリカコンポジット粒子を添加して、最小ゲル化濃度を求めた。また、形成されたゲルの状態を目視で観察した。
(Preparation of gel)
Silica composite particles were added to the ionic liquid by the same operation method as in Examples 1 to 4, and the minimum gelation concentration was determined. Moreover, the state of the formed gel was visually observed.

{参考例1〜3}
(シリカコンポジット粒子の調製)
50mlのサンプル瓶に、メタノール20mlを入れ、次いでRF−VMオリゴマー0.1g、30wt%シリカナノ粒子(メタノール分散、平均粒子経11nm)3.33g、テトラエトキシシラン(TEOS)2.3mmol、NH(25wt%)5mlを加え、5時間室温下でマグネチックスターラーにて攪拌し、エバポレーターにより溶媒除去を行った。次いで、真空乾燥を1日行って、シリカコンポジット粒子を得た。
得られたシリカコンポジット粉末状粒子の平均粒径を、メタノールに再分散させて光散乱光度計(大塚電子製のDLS−6000HL)を用いて測定した結果、平均粒子径は133±33nmであった。
また、得られたシリカコンポジット粒子中のフルオロアルキル基含有オリゴマーの含有量は5質量%で、Si含有量はSiOとして95質量%であった。
なお、フルオロアルキル基含有オリゴマーの含有量は、Fを元素分析して求めた。SiO含有量は、熱重量分析により求めた。
{Reference Examples 1-3}
(Preparation of silica composite particles)
20 ml of methanol is put into a 50 ml sample bottle, then 0.1 g of RF-VM oligomer, 3.3 wt g of 30 wt% silica nanoparticles (methanol dispersion, average particle diameter 11 nm), 2.3 mmol of tetraethoxysilane (TEOS), NH 3 ( 25 wt%) 5 ml was added, and the mixture was stirred with a magnetic stirrer at room temperature for 5 hours, and the solvent was removed with an evaporator. Subsequently, vacuum drying was performed for 1 day to obtain silica composite particles.
The average particle size of the obtained silica composite powdery particles was redispersed in methanol and measured using a light scattering photometer (DLS-6000HL manufactured by Otsuka Electronics). As a result, the average particle size was 133 ± 33 nm. .
Further, the content of the fluoroalkyl group-containing oligomer in the obtained silica composite particles 5 wt%, Si content was 95 wt% as SiO 2.
The content of the fluoroalkyl group-containing oligomer was determined by elemental analysis of F. The SiO 2 content was determined by thermogravimetric analysis.

(ゲルの調製)
実施例1〜4と同様な操作方法にてイオン性液体にシリカコンポジット粒子を添加して、最小ゲル化濃度を求めた。また、形成されたゲルの状態を目視で観察した。
(Preparation of gel)
Silica composite particles were added to the ionic liquid by the same operation method as in Examples 1 to 4, and the minimum gelation concentration was determined. Moreover, the state of the formed gel was visually observed.


表2の結果から参考例1〜3のイオン性液体の最小ゲル化濃度は35〜40質量%でああったが、本発明のフルオロアルキル基含有オリゴマー粒子を用いることにより、イオン性液体のゲル化は5〜10質量%と比較的低い濃度において、均一なゲル化が得られることが分かる。

From the results in Table 2, the minimum gelation concentration of the ionic liquids of Reference Examples 1 to 3 was 35 to 40% by mass. By using the fluoroalkyl group-containing oligomer particles of the present invention, the ionic liquid was gelled. It can be seen that uniform gelation is obtained at a relatively low concentration of 5 to 10% by mass.

(イオン伝導度の評価)
実施例1〜4及び参考例1〜3で得られたイオン性液体含有ゲルをパイレックス(登録商標)ガラスセルに入れ、真鍮で作成した上部電極を下部電極で挟み込み、導電率を室温(25℃)にて測定した。また、マイクロヘッドを用いてゲルの厚さを測定した。これらの測定値から、イオン伝導度(σ)を算出した。また、イオン性液体を単独で用いた場合のイオン伝導度を表3に併記した
(Evaluation of ionic conductivity)
The ionic liquid-containing gels obtained in Examples 1 to 4 and Reference Examples 1 to 3 were placed in a Pyrex (registered trademark) glass cell, the upper electrode made of brass was sandwiched between the lower electrodes, and the conductivity was room temperature (25 ° C. ). Moreover, the thickness of the gel was measured using the micro head. From these measured values, ionic conductivity (σ) was calculated. Table 3 also shows the ionic conductivity when the ionic liquid is used alone.


表3の結果、本発明のイオン性含有ゲルは参考例のイオン性液体含有ゲルと、導電率がほぼ同等で、また、イオン性液体単独で用いた場合と比べても導電率がほぼ同等のあることが分かる。

As a result of Table 3, the ionic-containing gel of the present invention has substantially the same conductivity as the ionic liquid-containing gel of the reference example, and the electric conductivity is substantially the same as compared with the case of using the ionic liquid alone. I understand that there is.

(温度依存性)
実施例3で得られたイオン性液体含有ゲルについて、温度毎の粘度を測定し、その結果を図2に示す。なお、イオン性液体(化合物(C))単独での温度毎の粘度も測定し、合わせて図2に併記した。
(Temperature dependence)
About the ionic liquid containing gel obtained in Example 3, the viscosity for every temperature was measured and the result is shown in FIG. The viscosity at each temperature of the ionic liquid (compound (C)) alone was also measured and collectively shown in FIG.

図2の結果より、温度上昇に伴い粘度が減少していることが観察された。低温度条件下においてはイオン性液体単独と比較して高粘度であるが、高温度条件下においてはほぼ同等の値となることが観察された。これは、低温度では繊維状会合体によりイオン性液体が束縛されているが、高温度では会合体がほぐれ、コロイド分散溶液になっているためと推測される。   From the results in FIG. 2, it was observed that the viscosity decreased with increasing temperature. It was observed that the viscosity was higher than that of the ionic liquid alone under the low temperature condition, but almost the same value was observed under the high temperature condition. This is presumably because the ionic liquid is bound by the fibrous aggregate at a low temperature, but the aggregate is loosened at a high temperature to form a colloidal dispersion solution.

本発明のゲルは、イオン性液体が固定化された新規な機能性材料であり、イオン伝導性に優れ、イオン性液体本来の優れたイオン伝導性を保持する。該イオン性液体含有ゲルは、例えば、リチウム二次電池、キャパシタ、光電変換素子等の高分子電解質として用いることが出来る。また、該ゲルは、フルオロアルキル基含有オリゴマー粒子と、イオン性液体とを超音波処理等の簡易的な混合手段により、工業的に有利に製造することができる。   The gel of the present invention is a novel functional material in which an ionic liquid is immobilized, is excellent in ionic conductivity, and retains the excellent ionic conductivity inherent in the ionic liquid. The ionic liquid-containing gel can be used, for example, as a polymer electrolyte for lithium secondary batteries, capacitors, photoelectric conversion elements and the like. The gel can be produced industrially advantageously by simple mixing means such as ultrasonic treatment of the fluoroalkyl group-containing oligomer particles and the ionic liquid.

Claims (7)

下記一般式(1)で表されるアルコキシシリル基を有するフルオロアルキル基含有オリゴマー及び反応溶媒を含む反応原料溶液に、アルカリを加えて該アルコキシシリル基の加水分解反応を行い得られるフルオロアルキル基含有オリゴマー粒子と、イオン性液体とを接触させることにより生成されたものであることを特徴とするイオン性液体含有ゲル。

(式中、R及びRは、−(CF)p−Y基、又は−CF(CF)−[OCFCF(CF)]q−OC基を示し、R及びRは、同一の基であっても異なる基であってもよく、R及びR中のYは水素原子、フッ素原子又は塩素原子を示し、p及びqは0〜10の整数である。R、R及びRは同一の基であっても異なる基であってもよく、R、R及びRは炭素数1〜5の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基を示す。mは2〜3の整数である。)
A fluoroalkyl group-containing product obtained by adding an alkali to a reaction raw material solution containing a fluoroalkyl group-containing oligomer having an alkoxysilyl group represented by the following general formula (1) and a reaction solvent and hydrolyzing the alkoxysilyl group An ionic liquid-containing gel, which is produced by bringing oligomer particles into contact with an ionic liquid.

Wherein R 1 and R 2 represent a — (CF 2 ) p—Y group or a —CF (CF 3 ) — [OCF 2 CF (CF 3 )] q—OC 3 F 7 group, and R 1 And R 2 may be the same group or different groups, Y in R 1 and R 2 represents a hydrogen atom, a fluorine atom or a chlorine atom, and p and q are integers of 0 to 10. R 3 , R 4 and R 5 may be the same group or different groups, and R 3 , R 4 and R 5 are linear or branched alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms. M is an integer of 2 to 3.)
イオン性液体を20〜99.9質量%含有することを特徴とする請求項1記載のイオン性液体含有ゲル。   The ionic liquid-containing gel according to claim 1, wherein the ionic liquid contains 20 to 99.9% by mass. 下記一般式(1)で表されるアルコキシシリル基を有するフルオロアルキル基含有オリゴマー及び反応溶媒を含む反応原料溶液に、アルカリを加えて該アルコキシシリル基の加水分解反応を行ってフルオロアルキル基含有オリゴマー粒子を得る工程、次いで該フルオロアルキル基含有オリゴマー粒子とイオン性液体とを混合処理する工程を有することを特徴とするイオン性液体含有ゲルの製造方法。

(式中、R及びRは、−(CF)p−Y基、又は−CF(CF)−[OCFCF(CF)]q−OC基を示し、R及びRは、同一の基であっても異なる基であってもよく、R及びR中のYは水素原子、フッ素原子又は塩素原子を示し、p及びqは0〜10の整数である。R、R及びRは同一の基であっても異なる基であってもよく、R、R及びRは炭素数1〜5の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基を示す。mは2〜3の整数である。)
A fluoroalkyl group-containing oligomer obtained by adding an alkali to a reaction raw material solution containing a fluoroalkyl group-containing oligomer having an alkoxysilyl group represented by the following general formula (1) and a reaction solvent and hydrolyzing the alkoxysilyl group A method for producing an ionic liquid-containing gel, comprising a step of obtaining particles, and then a step of mixing the fluoroalkyl group-containing oligomer particles and the ionic liquid.

Wherein R 1 and R 2 represent a — (CF 2 ) p—Y group or a —CF (CF 3 ) — [OCF 2 CF (CF 3 )] q—OC 3 F 7 group, and R 1 And R 2 may be the same group or different groups, Y in R 1 and R 2 represents a hydrogen atom, a fluorine atom or a chlorine atom, and p and q are integers of 0 to 10. R 3 , R 4 and R 5 may be the same group or different groups, and R 3 , R 4 and R 5 are linear or branched alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms. M is an integer of 2 to 3.)
前記反応溶媒がメタノールであることを特徴とする請求項3記載のイオン性液体含有ゲルの製造方法。   The method for producing an ionic liquid-containing gel according to claim 3, wherein the reaction solvent is methanol. 前記混合処理は超音波照射により行うことを特徴とする請求項3記載のイオン性液体含有ゲルの製造方法。   The said mixing process is performed by ultrasonic irradiation, The manufacturing method of the ionic liquid containing gel of Claim 3 characterized by the above-mentioned. 請求項1又は2の何れか1項に記載のイオン性液体含有ゲルを含有することを特徴とするイオン伝導体。   An ionic conductor comprising the ionic liquid-containing gel according to claim 1. 高分子固体電解質として用いられる請求項6記載のイオン伝導体。

The ionic conductor according to claim 6, which is used as a polymer solid electrolyte.

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