JP2015047537A - Polymer functional film and production method of the same - Google Patents

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啓祐 小玉
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polymer functional film where production cost is suppressed to be low by light irradiation at a low exposure amount in a short time and any of homogeneity, water permeability and film resistance is superior in a good balance.SOLUTION: A polymer functional film produced by the photocuring reaction of a composition containing a styrene monomer expressed by general formula (HSM), a styrene crosslinking agent and a photoacid generator, and a production method of the same are provided. In the general formula (HSM), R represents a halogen atom or -N(R)(R)(R)(X); n represents an integer of 1-10; Rto Rrepresents an alkyl group or an aryl group; Rand Ror R, Rand Rmay be bonded to each other to form an aliphatic heterocycle; and Xrepresents an organic or inorganic anion.

Description

本発明は、イオン交換膜、逆浸透膜、正浸透膜またはガス分離膜等に有用な高分子機能性膜及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a polymer functional membrane useful for an ion exchange membrane, a reverse osmosis membrane, a forward osmosis membrane, a gas separation membrane, and the like, and a production method thereof.

高分子機能性膜として、各種の機能を有する膜として、イオン交換膜、逆浸透膜、正浸透膜またはガス分離膜等が知られている。
例えば、イオン交換膜は、電気脱塩(EDI:Electrodeionization)、連続的な電気脱塩(CEDI:Continuous Electrodeionization)、電気透析(ED:Electrodialysis)、逆電気透析(EDR:Electrodialysis reversal)等に用いられる。
電気脱塩(EDI)は、イオン輸送を達成するために薄膜と電位を使用して、水性液体からイオンが取り除かれる水処理プロセスである。従来のイオン交換のような他の浄水技術と異なり、酸または苛性ソーダのような化学薬品の使用を要求せず、超純水を生産するために使用することができる。電気透析(ED)および逆電気透析(EDR)は、水および他の流体からイオン等を取り除く電気化学の分離プロセスである。
As a polymer functional membrane, an ion exchange membrane, a reverse osmosis membrane, a forward osmosis membrane, a gas separation membrane, or the like is known as a membrane having various functions.
For example, ion exchange membranes are used for electrodeionization (EDI), continuous electrodeionization (CEDI), electrodialysis (ED), reverse electrodialysis (EDR), and the like. .
Electrodesalting (EDI) is a water treatment process in which ions are removed from an aqueous liquid using thin films and electrical potentials to achieve ionic transport. Unlike other water purification techniques such as conventional ion exchange, it does not require the use of chemicals such as acid or caustic soda and can be used to produce ultrapure water. Electrodialysis (ED) and reverse electrodialysis (EDR) are electrochemical separation processes that remove ions and the like from water and other fluids.

イオン交換膜のうち、スチレン系アニオン交換膜は、一般的に非イオン性モノマー(例えば、クロロメチルスチレン)と非イオン性架橋剤(例えば、ジビニルベンゼン)とを熱硬化し、さらにイオン化することで製造される(例えば、特許文献1及び2を参照)。   Among ion exchange membranes, styrene-based anion exchange membranes are generally obtained by thermally curing a nonionic monomer (for example, chloromethylstyrene) and a nonionic crosslinking agent (for example, divinylbenzene) and further ionizing the ionic anion exchange membrane. Manufactured (for example, see Patent Documents 1 and 2).

特開2000−212306号公報JP 2000-212306 A 特開2007−103372号公報JP 2007-103372 A

本発明者らの研究によれば、特に、特許文献1、2に記載の方法では、(i)2つのステップ(熱硬化、イオン化)はいずれも反応が遅く、特に熱硬化反応では非常に長い時間を要するため製造コストが高い。(ii)製膜後のイオン化プロセスの反応性は、反応試薬が熱硬化された硬化膜中で反応するため、反応試薬の膜中への拡散性に依存するため、膜中に均一に拡散しないと電荷密度が不十分であったり、電荷密度に分布が生じたりする。従って、これまで一般的に用いられてきた方法で得られたアニオン交換膜は、膜抵抗が非常に高い。(iii)熱硬化に多用されているアゾ系開始剤がラジカルを発生して窒素ガスを放出することにより、該窒素ガスにより膜欠陥を生じやすい。また、イオン化工程を省略するためにイオン性スチレンモノマーを用いると、非イオン性架橋剤との相溶性が悪く、従来の有機過酸化物による熱硬化では、架橋度が不均一になるという問題がある。
このような問題点の解決を中心にさらに検討した。
一方、特許文献1、2に記載の方法とは異なるアプローチとして、本発明者らによる検討でも、イオン性モノマー、イオン性架橋剤(チャージドクロスリンカー)および光ラジカル開始剤を用いた光ラジカル硬化プロセスでは、短時間で高電荷密度、低膜抵抗のイオン交換膜が得られることを見出している。しかし、この方法では、酸素阻害を受けるため、高露光量のUVによって短時間で硬化する必要がある。このため、反応条件の管理を厳密に行わないと、要求されるイオン交換膜の均質性が得られない場合がある。
According to the studies by the present inventors, in particular, in the methods described in Patent Documents 1 and 2, (i) the two steps (thermosetting and ionization) are slow in reaction, and particularly in thermosetting reactions, they are very long. The manufacturing cost is high because time is required. (Ii) Since the reactivity of the ionization process after film formation depends on the diffusivity of the reaction reagent into the film because the reaction reagent reacts in the cured film that has been thermally cured, it does not diffuse uniformly in the film. The charge density is insufficient or the charge density is distributed. Therefore, an anion exchange membrane obtained by a method generally used so far has a very high membrane resistance. (Iii) The azo initiator, which is frequently used for thermosetting, generates radicals and releases nitrogen gas, so that film defects are easily caused by the nitrogen gas. In addition, if an ionic styrene monomer is used to omit the ionization step, the compatibility with the nonionic crosslinking agent is poor, and the degree of crosslinking becomes non-uniform in conventional thermosetting with an organic peroxide. is there.
Further investigations focused on solving these problems.
On the other hand, as an approach different from the methods described in Patent Documents 1 and 2, the photo radical curing process using an ionic monomer, an ionic crosslinker (charged crosslinker) and a photoradical initiator is also studied by the present inventors. Has found that an ion exchange membrane having a high charge density and a low membrane resistance can be obtained in a short time. However, since this method is subject to oxygen inhibition, it needs to be cured in a short time with a high exposure UV. For this reason, unless the reaction conditions are strictly managed, the required homogeneity of the ion exchange membrane may not be obtained.

本発明は、短時間で低露光量の光照射により、製造コストを低く抑え、均質性、透水率及び膜抵抗がいずれもバランス良く優れた高分子機能性膜及びその製造方法を提供することを課題とする。   The present invention provides a functional polymer film having a good balance of homogeneity, water permeability and membrane resistance, and a method for producing the same, by suppressing the production cost by light irradiation with a low exposure amount in a short time. Let it be an issue.

本発明者らはさらに研究を重ねたところ、スチレン系イオン交換膜の製造では、単官能のスチレン系モノマーにスチレン系架橋剤を組み合わせた場合、モノマーがイオン性であるなしに係らず、光重合開始剤に光酸発生剤を用いると低い露光量の光を短時間照射することで、膜の均質性に優れ、高電荷密度、低膜抵抗、低透水率のイオン交換膜が得られることを見出した。本発明はこの知見に基づき完成された。   As a result of further research, the inventors of the present invention have made it possible to produce a styrene ion exchange membrane by combining photopolymerization with a monofunctional styrene monomer combined with a styrene crosslinking agent, regardless of whether the monomer is ionic or not. When a photoacid generator is used as an initiator, it is possible to obtain an ion exchange membrane with excellent film homogeneity, high charge density, low membrane resistance, and low water permeability by irradiating light with a low exposure amount for a short time. I found it. The present invention has been completed based on this finding.

すなわち、本発明の上記課題は下記の手段により解決された。
<1>(A)下記一般式(HSM)で表されるスチレン系モノマー、(B)スチレン系架橋剤および(C)光酸発生剤を含有する組成物を光硬化反応させてなる高分子機能性膜。
That is, the said subject of this invention was solved by the following means.
<1> (A) A polymer function obtained by photocuring a composition containing a styrene monomer represented by the following general formula (HSM), (B) a styrene crosslinking agent, and (C) a photoacid generator. Sex membrane.

Figure 2015047537
Figure 2015047537

[一般式(HSM)において、Rはハロゲン原子または−N(R)(R)(R)(X )を表す。nは1〜10の整数を表す。ここで、R〜Rは各々独立に、直鎖若しくは分岐のアルキル基またはアリール基を表す。RとR、またはR、RおよびRが互いに結合して脂肪族ヘテロ環を形成してもよい。X は有機または無機のアニオンを表す。]
<2>−(CH)n−Rが下記一般式(ALX)で表される基であり、組成物を光硬化反応させた後、4級アンモニウム化剤である3級アミン化合物を反応させてなる<1>に記載の高分子機能性膜。
[In General Formula (HSM), R represents a halogen atom or —N + (R 1 ) (R 2 ) (R 3 ) (X 2 ). n represents an integer of 1 to 10. Here, R 1 to R 3 each independently represents a linear or branched alkyl group or aryl group. R 1 and R 2 , or R 1 , R 2 and R 3 may be bonded to each other to form an aliphatic heterocycle. X 2 represents an organic or inorganic anion. ]
<2>-(CH 2 ) n—R is a group represented by the following general formula (ALX), and after the composition is photocured, a tertiary amine compound that is a quaternary ammonium agent is reacted. The polymer functional film according to <1>.

Figure 2015047537
Figure 2015047537

[一般式(ALX)において、Xはハロゲン原子を表す。n1は一般式(HSM)におけるnと同義である。]
<3>(B)スチレン系架橋剤が下記一般式(CL)で表される<1>または<2>に記載の高分子機能性膜。
[In General Formula (ALX), X 1 represents a halogen atom. n1 is synonymous with n in the general formula (HSM). ]
<3> (B) The functional polymer film according to <1> or <2>, wherein the styrene-based crosslinking agent is represented by the following general formula (CL).

Figure 2015047537
Figure 2015047537

[一般式(CL)において、Lはアルキレン基またはアルケニレン基を表す。Ra、Rb、RcおよびRdは各々独立にアルキル基またはアリール基を表し、RaとRb、または/およびRcとRdが互いに結合して環を形成してもよい。n3は1〜10の整数を表す。X およびX は各々独立に、有機または無機のアニオンを表す。]
<4>(C)光酸発生剤が下記一般式(PAG1)または(PAG2)で表される<1>〜<3>のいずれかに記載の高分子機能性膜。
[In General Formula (CL), L 1 represents an alkylene group or an alkenylene group. Ra, Rb, Rc and Rd each independently represents an alkyl group or an aryl group, and Ra and Rb or / and Rc and Rd may be bonded to each other to form a ring. n3 represents an integer of 1 to 10. X 3 and X 4 each independently represents an organic or inorganic anion. ]
<4> (C) The polymeric functional film according to any one of <1> to <3>, wherein the photoacid generator is represented by the following general formula (PAG1) or (PAG2).

Figure 2015047537
Figure 2015047537

[一般式(PAG1)又は(PAG2)において、Ar〜Arは各々独立に、置換若しくは無置換のアリール基を表す。X およびX は各々独立に、有機または無機のアニオンを表す。]
<5>組成物が、さらに(D)下記一般式(AI)で表される重合開始剤を含有する<1>〜<4>のいずれかに記載の高分子機能性膜。
[In General Formula (PAG1) or (PAG2), Ar 1 to Ar 5 each independently represents a substituted or unsubstituted aryl group. X 5 - and X 6 - are each independently represents an organic or inorganic anion. ]
<5> The polymer functional film according to any one of <1> to <4>, wherein the composition further comprises (D) a polymerization initiator represented by the following general formula (AI).

Figure 2015047537
Figure 2015047537

[一般式(AI)において、R〜Rは各々独立に、アルキル基を表し、Yは=Oまたは=N−Riを表す。Re〜Riは各々独立に水素原子またはアルキル基を表す。ReとRf、RgとRh、ReとRi、RgとRiは、各々互いに結合して環を形成してもよい。]
<6>組成物の全固形分100質量部に対し、Rがハロゲン原子または−N(R)(R)(R)(X )で表されるスチレン系モノマーであって、かつこのスチレン系モノマーの含有量が、1〜85質量部である<1>、<3>〜<5>のいずれかに記載の高分子機能性膜。
<7>組成物の全固形分100質量部に対し、(B)スチレン系架橋剤含有量が10〜100質量部である<2>〜<6>のいずれかに記載の高分子機能性膜。
<8>組成物の全固形分100質量部に対し、(C)光酸発生剤含有量が0.1〜20質量部である<1>〜<7>のいずれかに記載の高分子機能性膜。
<9>組成物が(E)溶媒を含有する<1>〜<8>のいずれかに記載の高分子機能性膜。
<10>(E)溶媒が、水または水溶性溶媒である<9>に記載の高分子機能性膜。
<11>支持体を有する<1>〜<10>のいずれかに記載の高分子機能性膜。
<12>支持体が合成織布もしくは合成不織布、スポンジ状フィルムまたは微細な貫通孔を有するフィルムである<11>に記載の高分子機能性膜。
<13>支持体がポリオレフィンである<11>または<12>に記載の高分子機能性膜。
<14>高分子機能性膜が、イオン交換膜、逆浸透膜、正浸透膜またはガス分離膜である<1>〜<13>のいずれかに記載の高分子機能性膜。
<15>(A)下記一般式(HSM)で表されるスチレン系モノマー、(B)スチレン系架橋剤および(C)光酸発生剤を含有する組成物を光硬化反応させる高分子機能性膜の製造方法。
[In General Formula (AI), R 5 to R 8 each independently represents an alkyl group, and Y represents ═O or ═N—Ri. Re to Ri each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group. Re and Rf, Rg and Rh, Re and Ri, and Rg and Ri may be bonded to each other to form a ring. ]
<6> the total solid content 100 parts by weight of the composition, R is + a halogen atom or -N (R 1) (R 2 ) (R 3) - a styrene-based monomer represented by (X 2) And the polymer functional film in any one of <1> and <3>-<5> whose content of this styrene-type monomer is 1-85 mass parts.
<7> The polymer functional film according to any one of <2> to <6>, wherein the content of the styrene-based crosslinking agent is 10 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total solid content of the composition. .
<8> The polymer function according to any one of <1> to <7>, wherein the content of (C) the photoacid generator is 0.1 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total solid content of the composition. Sex membrane.
<9> The polymer functional film according to any one of <1> to <8>, wherein the composition contains a solvent (E).
<10> (E) The polymer functional film according to <9>, wherein the solvent is water or a water-soluble solvent.
<11> The polymer functional membrane according to any one of <1> to <10>, which has a support.
<12> The polymer functional membrane according to <11>, wherein the support is a synthetic woven fabric or synthetic nonwoven fabric, a sponge film, or a film having fine through holes.
<13> The polymer functional film according to <11> or <12>, wherein the support is a polyolefin.
<14> The polymer functional membrane according to any one of <1> to <13>, wherein the polymer functional membrane is an ion exchange membrane, a reverse osmosis membrane, a forward osmosis membrane, or a gas separation membrane.
<15> (A) A polymer functional film for photocuring a composition containing a styrene monomer represented by the following general formula (HSM), (B) a styrene crosslinking agent, and (C) a photoacid generator Manufacturing method.

Figure 2015047537
Figure 2015047537

[一般式(HSM)において、Rはハロゲン原子または−N(R)(R)(R)(X )を表す。nは1〜10の整数を表す。ここで、R〜Rは各々独立に、直鎖若しくは分岐のアルキル基またはアリール基を表す。RとR、またはR、RおよびRが互いに結合して脂肪族ヘテロ環を形成してもよい。X は有機または無機のアニオンを表す。]
<16>−(CH)n−Rが下記一般式(ALX)で表される基であり、組成物を光硬化反応させた後、4級アンモニウム化剤である3級アミン化合物を反応させる<15>に記載の高分子機能性膜の製造方法。
[In General Formula (HSM), R represents a halogen atom or —N + (R 1 ) (R 2 ) (R 3 ) (X 2 ). n represents an integer of 1 to 10. Here, R 1 to R 3 each independently represents a linear or branched alkyl group or aryl group. R 1 and R 2 , or R 1 , R 2 and R 3 may be bonded to each other to form an aliphatic heterocycle. X 2 represents an organic or inorganic anion. ]
<16>-(CH 2 ) n—R is a group represented by the following general formula (ALX), and after the composition is photocured, a tertiary amine compound that is a quaternary ammonium agent is reacted. <15> The method for producing a functional polymer film according to <15>.

Figure 2015047537
Figure 2015047537

[一般式(ALX)において、Xはハロゲン原子を表す。n1は一般式(HSM)におけるnと同義である。]
<17>(B)スチレン系架橋剤が下記一般式(CL)で表される<15>または<16>に記載の高分子機能性膜の製造方法。
[In General Formula (ALX), X 1 represents a halogen atom. n1 is synonymous with n in the general formula (HSM). ]
<17> (B) The method for producing a functional polymer film according to <15> or <16>, wherein the styrene-based crosslinking agent is represented by the following general formula (CL).

Figure 2015047537
Figure 2015047537

[一般式(CL)において、Lはアルキレン基またはアルケニレン基を表す。Ra、Rb、RcおよびRdは各々独立にアルキル基またはアリール基を表し、RaとRb、または/およびRcとRdが互いに結合して環を形成してもよい。n3は1〜10の整数を表す。X およびX は各々独立に、有機または無機のアニオンを表す。]
<18>(C)光酸発生剤が下記一般式(PAG1)または(PAG2)で表される<15>〜<18>のいずれかに記載の高分子機能性膜の製造方法。
[In General Formula (CL), L 1 represents an alkylene group or an alkenylene group. Ra, Rb, Rc and Rd each independently represents an alkyl group or an aryl group, and Ra and Rb or / and Rc and Rd may be bonded to each other to form a ring. n3 represents an integer of 1 to 10. X 3 and X 4 each independently represents an organic or inorganic anion. ]
<18> (C) The method for producing a functional polymer film according to any one of <15> to <18>, wherein the photoacid generator is represented by the following general formula (PAG1) or (PAG2).

Figure 2015047537
Figure 2015047537

[一般式(PAG1)又は(PAG2)において、Ar〜Arは各々独立に、置換若しくは無置換のアリール基を表す。X およびX は各々独立に、有機または無機のアニオンを表す。]
<19>組成物が、さらに(D)下記一般式(AI)で表される重合開始剤を含有する<15>〜<18>のいずれかに記載の高分子機能性膜の製造方法。
[In General Formula (PAG1) or (PAG2), Ar 1 to Ar 5 each independently represents a substituted or unsubstituted aryl group. X 5 - and X 6 - are each independently represents an organic or inorganic anion. ]
<19> The method for producing a functional polymer film according to any one of <15> to <18>, wherein the composition further comprises (D) a polymerization initiator represented by the following general formula (AI).

Figure 2015047537
Figure 2015047537

[一般式(AI)において、R〜Rは各々独立に、アルキル基を表し、Yは=Oまたは=N−Riを表す。Re〜Riは各々独立に水素原子またはアルキル基を表す。ReとRf、RgとRh、ReとRi、RgとRiは、各々互いに結合して環を形成してもよい。]
<20>組成物が(D)溶媒を含有する<15>〜<19>のいずれかに記載の高分子機能性膜の製造方法。
<21>(D)溶媒が、水または水溶性溶媒である<20>に記載の高分子機能性膜の製造方法。
<22>組成物を支持体に塗布および/または含浸させた後に硬化反応させる<15>〜<21>のいずれかに記載の高分子機能性膜の製造方法。
<23>硬化反応が、組成物にエネルギー線照射および加熱して重合する硬化反応である<15>〜<22>のいずれかに記載の高分子機能性膜の製造方法。
<24>硬化反応が、組成物にエネルギー線照射した後に加熱して重合する硬化反応である<15>〜<23>いずれかに記載の高分子機能性膜の製造方法。
[In General Formula (AI), R 5 to R 8 each independently represents an alkyl group, and Y represents ═O or ═N—Ri. Re to Ri each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group. Re and Rf, Rg and Rh, Re and Ri, and Rg and Ri may be bonded to each other to form a ring. ]
<20> The method for producing a functional polymer film according to any one of <15> to <19>, wherein the composition contains (D) a solvent.
<21> (D) The method for producing a functional polymer film according to <20>, wherein the solvent is water or a water-soluble solvent.
<22> The method for producing a functional polymer film according to any one of <15> to <21>, wherein the composition is applied to and / or impregnated on a support and then cured.
<23> The method for producing a functional polymer film according to any one of <15> to <22>, wherein the curing reaction is a curing reaction in which the composition is polymerized by irradiation with energy rays and heating.
<24> The method for producing a functional polymer film according to any one of <15> to <23>, wherein the curing reaction is a curing reaction in which the composition is heated and polymerized after being irradiated with energy rays.

本明細書において、後述の「空孔体積分率」とは、5つの異なる濃度のNaCl溶液で高分子機能性膜(以下、単に「膜」と称することもある。)の電気抵抗を測定し、各濃度のNaCl溶液に浸漬させた際の膜の導電率をA(S/cm)、各NaCl濃度溶液の単位膜厚あたりの導電率をB(S/cm)とし、Aをy軸に、Bをx軸とした時のy切片をCとした時、下記式(b)により算出される値をいう。 In the present specification, the “hole volume fraction” described later refers to the measurement of the electrical resistance of a polymer functional film (hereinafter sometimes simply referred to as “film”) using five NaCl solutions having different concentrations. , The conductivity of the film when immersed in NaCl solution of each concentration is A (S / cm 2 ), the conductivity per unit film thickness of each NaCl concentration solution is B (S / cm 2 ), and A is y The value calculated by the following formula (b) when the y intercept when B is the x axis and C is the axis.

空孔体積分率=(A−C)/B (b)       Void volume fraction = (AC) / B (b)

本発明における空孔は、標準的な走査型電子顕微鏡(SEM)の検出限界より小さく、検出限界が5nmのJeol JSM−6335F電界放射型SEMを用いても検出できないことから、平均空孔サイズは5nm未満であると考えられる。
なお、SEMの検出限界よりも小さいことから、この空孔は原子間の隙間であることも考えられる。本明細書において、「空孔」とは、原子間の隙間をも含む意味である。
この空孔は高分子機能性膜形成用組成物硬化時の組成物中の溶媒、中和水、塩または組成物硬化時の収縮により形成されたものであると考えられる。
Since the vacancies in the present invention are smaller than the detection limit of a standard scanning electron microscope (SEM) and cannot be detected using a Jeol JSM-6335F field emission SEM having a detection limit of 5 nm, the average vacancy size is It is considered to be less than 5 nm.
In addition, since it is smaller than the detection limit of SEM, it is considered that this vacancy is a gap between atoms. In the present specification, “vacancy” means to include a gap between atoms.
It is considered that the pores are formed by shrinkage at the time of curing the solvent, neutralized water, salt, or composition in the composition when the composition for forming a functional polymer film is cured.

この空孔は、高分子機能性膜の内部に存在する任意の形状の空隙部分であり、独立孔及び連続孔の両方を含む。「独立孔」とは、互いに独立した空孔のことをいい、膜の任意の表面と接していても良い。一方、「連続孔」とは、独立孔がつらなった空孔のことをいう。この連続孔は、膜の任意の表面から細孔が通路状に他の表面まで連続していてもよい。   The pores are void portions having an arbitrary shape existing inside the polymer functional film, and include both independent holes and continuous holes. “Independent holes” refer to holes that are independent of each other, and may be in contact with any surface of the film. On the other hand, “continuous hole” means a hole in which independent holes are formed. The continuous pores may be continuous from any surface of the membrane to other surfaces in the form of passages.

さらに、本明細書において「〜」とは、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。
また、各一般式において、特に断りがない限り、複数存在する同一符号の基がある場合、これらは互いに同一であっても異なってもよく、同じく、複数の部分構造の繰り返しがある場合は、これらの繰り返しが同一の繰り返しでも、また規定する範囲で異なった繰り返しの混合の両方を意味するものである。
さらに、各一般式における二重結合の置換様式である幾何異性体は、表示の都合上、異性体の一方を記載したとしても、特段の断りがない限り、E体であってもZ体であっても、これらの混合物であっても構わない。
Further, in the present specification, “to” is used in the sense of including numerical values described before and after it as a lower limit value and an upper limit value.
In each general formula, unless otherwise specified, when there are a plurality of groups having the same sign, these may be the same or different from each other, and similarly, when there are repetitions of a plurality of partial structures, These repetitions mean both the same repetition and a mixture of different repetitions within the specified range.
Furthermore, the geometrical isomer which is the substitution mode of the double bond in each general formula is not limited to the E-form or the Z-form unless otherwise specified, even if one of the isomers is described for convenience of display. Or a mixture thereof.

また、本明細書において「化合物」という語を末尾に付して呼ぶとき、あるいは特定の化合物をその名称や式で示すときには、当該化合物そのものに加え、その化学構造式中に解離性の部分構造有するのであれば、その塩、そのイオンを含む意味に用いる。また、本明細書において置換基に関して「基」という語を末尾に付して呼ぶとき、あるいは特定の化合物をその名称で呼ぶときには、その基もしくは化合物に任意の置換基を有していてもよい意味である。   In addition, when the term “compound” is used at the end in this specification, or when a specific compound is indicated by its name or formula, in addition to the compound itself, a dissociative partial structure in the chemical structural formula If it has, it is used in the meaning including its salt and its ion. Further, in this specification, when the term “group” is added to the end of the description, or when a specific compound is referred to by its name, the group or compound may have an arbitrary substituent. Meaning.

本発明の高分子機能性膜は、均質性、透水率及び膜抵抗がいずれもバランス良く優れる。さらに、本発明の高分子機能性膜の製造方法によれば、短時間のエネルギー照射等で、均質性、透水率及び膜抵抗がいずれもバランス良く優れた高分子機能性膜を低い製造コストで製造することができる。   The polymer functional membrane of the present invention is excellent in uniformity, water permeability, and membrane resistance. Furthermore, according to the method for producing a polymer functional membrane of the present invention, a polymer functional membrane having a good balance of homogeneity, water permeability and membrane resistance can be obtained at a low production cost by short-time energy irradiation or the like. Can be manufactured.

膜の透水率を測定するための装置の流路の模式図である。It is a schematic diagram of the flow path of the apparatus for measuring the water permeability of a membrane.

本発明の高分子機能性膜は、イオン交換、逆浸透、正浸透、ガス分離等を行うために用いることができる。以下、本発明の好ましい実施形態について、前記高分子機能性膜がイオン交換膜としての機能を有する場合を例に挙げて説明する。   The polymer functional membrane of the present invention can be used for ion exchange, reverse osmosis, forward osmosis, gas separation and the like. Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described by taking as an example the case where the polymer functional membrane has a function as an ion exchange membrane.

本発明の高分子機能性膜は、アニオン交換膜であることが好ましい。
本発明の膜の厚さは、支持体を有する場合は支持体を含めて、30〜250μmが好ましく、40〜200μmがより好ましく、50〜150μmが特に好ましい。
The polymer functional membrane of the present invention is preferably an anion exchange membrane.
When it has a support body, the thickness of the film | membrane of this invention is 30-250 micrometers including a support body, 40-200 micrometers is more preferable, 50-150 micrometers is especially preferable.

本発明の高分子機能性膜は、膜または、支持体を有する場合は膜と多孔質支持体などの任意の多孔質補強材料の全乾燥質量に基づき、好ましくは1.5meq/g以上、より好ましくは2.0meq/g以上、特に好ましくは2.5meq/g以上のイオン交換容量を有する。イオン交換容量の上限に特に制限はないが、7.0meq/g以下であることが実際的である。ここで、meqはミリ当量である。   The polymer functional membrane of the present invention is preferably 1.5 meq / g or more based on the total dry mass of the membrane or any porous reinforcing material such as a membrane and a porous support when having a support. The ion exchange capacity is preferably 2.0 meq / g or more, particularly preferably 2.5 meq / g or more. The upper limit of the ion exchange capacity is not particularly limited, but is practically 7.0 meq / g or less. Here, meq is milliequivalent.

本発明の膜は、乾燥膜の面積に基づき、好ましくは45meq/m以上、より好ましくは60meq/m以上、特に好ましくは75meq/m以上の電荷密度を有する。電荷密度の上限に特に制限はないが、1,750meq/m以下であることが実際的である。 Film of the present invention is based on the area of the dry film, preferably 45meq / m 2 or more, more preferably 60 meq / m 2 or more, particularly preferably a 75 mEq / m 2 or more charge density. The upper limit of the charge density is not particularly limited, but it is practical that it is 1,750 meq / m 2 or less.

本発明の高分子機能性膜(アニオン交換膜)のClなどのアニオンに対する選択透過性は、好ましくは0.90を超え、より好ましくは0.93を超え、0.95を超え、理論値の1.0に近づくことが特に好ましい。 Cl polymeric functional film of the present invention (anion exchange membrane) - selective permeability to anions, such as, preferably greater than 0.90, more preferably greater than 0.93, greater than 0.95, the theoretical value It is particularly preferable that the value approaches 1.0.

本発明の高分子機能性膜の電気抵抗(膜抵抗)は、2Ω・cm未満が好ましく、1.5Ω・cm未満がより好ましく、1.3Ω・cm未満が特に好ましい。電気抵抗は低いほど好ましく、実現できる範囲で最も低い値とすることが本発明の効果を奏する上で好ましい。電気抵抗の下限に特に制限はないが、0.1Ω・cm以上であることが実際的である。
本発明の高分子機能性膜の水中での膨潤率(膨潤による寸法変化率)は、好ましくは30%未満、より好ましくは15%未満、特に好ましくは8%未満である。膨潤率は、硬化段階で硬化条件を選択することにより制御することができる。
The electrical resistance of the polymer functional film of the present invention (film resistor) is preferably less than 2 [Omega · cm 2, more preferably less than 1.5 [Omega · cm 2, less than 1.3Ω · cm 2 is particularly preferred. The lower the electrical resistance, the better, and the lowest value in the realizable range is preferable for achieving the effects of the present invention. Although there is no restriction | limiting in particular in the minimum of electrical resistance, it is practical that it is 0.1 ohm * cm < 2 > or more.
The swelling ratio (rate of dimensional change due to swelling) of the functional polymer film of the present invention in water is preferably less than 30%, more preferably less than 15%, and particularly preferably less than 8%. The swelling rate can be controlled by selecting curing conditions in the curing stage.

電気抵抗、選択透過性および水中での膨潤率%は、Membrane Science,319,217〜218(2008)、中垣正幸著,膜学実験法,193〜195頁(1984)に記載されている方法により測定することができる。   The electrical resistance, permselectivity and% swelling in water are determined by the method described in Membrane Science, 319, 217-218 (2008), Masayuki Nakagaki, Membrane Experimental Method, pages 193-195 (1984). Can be measured.

本発明の高分子機能性膜の透水率は、15×10−5ml/m/Pa/hr以下が好ましく、10×10−5ml/m/Pa/hr以下がより好ましく、8×10−5ml/m/Pa/hr以下が特に好ましい。透水率の下限に特に制限はないが、1×10−5ml/m/Pa/hr以上であることが実際的である。 The water permeability of the polymer functional membrane of the present invention is preferably 15 × 10 −5 ml / m 2 / Pa / hr or less, more preferably 10 × 10 −5 ml / m 2 / Pa / hr or less, and 8 × 10 −5 ml / m 2 / Pa / hr or less is particularly preferable. Although there is no restriction | limiting in particular in the minimum of a water permeability, it is practical that it is 1 * 10 < -5 > ml / m < 2 > / Pa / hr or more.

本発明の高分子機能性膜を構成するポリマーの質量平均分子量は、三次元架橋が形成されているため数十万以上であり、実質的に測定できない。一般的には無限大とみなされる。   The mass average molecular weight of the polymer constituting the polymer functional film of the present invention is several hundred thousand or more because three-dimensional crosslinking is formed, and cannot be measured substantially. Generally considered as infinite.

本発明の高分子機能性膜は、(A)一般式(HSM)で表されるスチレン系モノマー、(B)スチレン系架橋剤および(C)光酸発生剤を必須成分として含有し、必要に応じて更に、(D)一般式(AI)で表される重合開始剤、(E)溶媒および(F)重合禁止剤等を含有する組成物を硬化反応して形成される。   The polymer functional film of the present invention contains (A) a styrene monomer represented by the general formula (HSM), (B) a styrene crosslinking agent, and (C) a photoacid generator as essential components. Accordingly, it is formed by a curing reaction of a composition containing (D) a polymerization initiator represented by the general formula (AI), (E) a solvent and (F) a polymerization inhibitor.

<(A)一般式(HSM)で表されるスチレン系モノマー>
本発明における組成物に用いられる(A)スチレン系モノマーは、下記一般式(HSM)で表される。
<(A) Styrenic monomer represented by general formula (HSM)>
The (A) styrenic monomer used in the composition in the present invention is represented by the following general formula (HSM).

Figure 2015047537
Figure 2015047537

一般式(HSM)において、Rはハロゲン原子または−N(R)(R)(R)(X )を表す。nは1〜10の整数を表す。ここで、R〜Rは各々独立に、直鎖若しくは分岐のアルキル基、又はアリール基を表す。RとR、またはR、RおよびRが互いに結合して脂肪族ヘテロ環を形成してもよい。X は有機または無機のアニオンを表す。 In the general formula (HSM), R represents a halogen atom or —N + (R 1 ) (R 2 ) (R 3 ) (X 2 ). n represents an integer of 1 to 10. Here, R 1 to R 3 each independently represent a linear or branched alkyl group or an aryl group. R 1 and R 2 , or R 1 , R 2 and R 3 may be bonded to each other to form an aliphatic heterocycle. X 2 represents an organic or inorganic anion.

ここで、−(CH)n−Rは、下記一般式(ALX)で表される基と下記一般式(ALA)で表される基に分けることができる。 Here, - (CH 2) n- R can be divided into groups represented by the following general formula based on the following formula represented by (ALX) (ALA).

Figure 2015047537
Figure 2015047537

一般式(ALX)、(ALA)において、Xはハロゲン原子を表し、R〜RおよびX は一般式(HSM)におけるR〜RおよびX と同義であり、好ましい範囲も同じである。n1およびn2はいずれも一般式(HSM)におけるnと同義であり好ましい範囲も同じである。 Formula (ALX), in (ALA), X 1 represents a halogen atom, R 1 to R 3 and X 2 - is R 1 to R in the general formula (HSM) 3 and X 2 - in the above formula, preferred The range is the same. n1 and n2 are both synonymous with n in the general formula (HSM), and the preferred range is also the same.

一般式(ALX)において、Xは、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子が挙げられ、フッ素原子、塩素原子、臭素原子が好ましく、塩素原子、臭素原子がより好ましく、塩素原子が特に好ましい。
一般式(HMS)におけるn、一般式(ALX)におけるn1、一般式(ALA)におけるn2は、いずれも1または2が好ましく、1が特に好ましい。
In the general formula (ALX), X 1 includes a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom, preferably a fluorine atom, a chlorine atom and a bromine atom, more preferably a chlorine atom and a bromine atom, and particularly preferably a chlorine atom. preferable.
As for n in general formula (HMS), n1 in general formula (ALX), and n2 in general formula (ALA), 1 or 2 is preferable, and 1 is particularly preferable.

一般式(HMS)、(ALA)において、R〜Rにおけるアルキル基は、炭素数は1〜8が好ましく、1〜4がより好ましく、1または2がさらに好ましい。アルキル基としては、例えば、メチル、エチル、イソプロピル、n−ブチル、2−エチルヘキシルが挙げられる。アルキル基は置換基を有してもよく、該置換基としては、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、ヒドロキシ基等が挙げられる。
〜Rにおけるアリール基は、炭素数は6〜12が好ましく、6〜10がより好ましく、6〜8がさらに好ましい。アリール基は置換基を有してもよく、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、ヒドロキシ基等が挙げられる。アリール基は、フェニル基が好ましい。
〜Rは、なかでもアルキル基が好ましい。
In general formulas (HMS) and (ALA), the alkyl group in R 1 to R 3 preferably has 1 to 8 carbon atoms, more preferably 1 to 4 carbon atoms, and still more preferably 1 or 2. Examples of the alkyl group include methyl, ethyl, isopropyl, n-butyl, and 2-ethylhexyl. The alkyl group may have a substituent, and examples of the substituent include a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, an alkoxy group, and a hydroxy group.
Aryl group in R 1 to R 3 has a carbon number of preferably 6 to 12, more preferably 6 to 10, 6 to 8 is more preferred. The aryl group may have a substituent, and examples thereof include a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, an alkoxy group, and a hydroxy group. The aryl group is preferably a phenyl group.
Of these, R 1 to R 3 are preferably alkyl groups.

とRが互いに結合して形成する環は5または6員環が好ましく、例えば、ピロリジン環、ピペリジン環、モルホリン環、チオモルホリン環、ピペラジン環等が挙げられる。
、RおよびRが互いに結合して形成する環としては、キヌクリジン環、トリエチレンジアミン環(1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン環)が挙げられる。
The ring formed by combining R 1 and R 2 with each other is preferably a 5- or 6-membered ring, and examples thereof include a pyrrolidine ring, a piperidine ring, a morpholine ring, a thiomorpholine ring, and a piperazine ring.
Examples of the ring formed by combining R 1 , R 2, and R 3 with each other include a quinuclidine ring and a triethylenediamine ring (1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane ring).

一般式(HMS)、(ALA)において、X は有機または無機のアニオンを表すが、無機アニオンが好ましい。
有機アニオンとしては、アルキルスルホン酸アニオン、アリールスルホン酸アニオン、アルキルもしくはアリールカルボン酸アニオンが挙げられ、例えば、メタンスルホン酸アニオン、ベンゼンスルホン酸アニオン、トルエンスルホン酸アニオン、酢酸アニオンが挙げられる。
無機アニオンとしてはハロゲンアニオン、硫酸ジアニオン、リン酸アニオンが挙げられ、ハロゲンアニオンが好ましい。ハロゲンアニオンのなかでも塩素アニオン、臭素アニオンが好ましく、塩素アニオンが特に好ましい。
In general formulas (HMS) and (ALA), X 2 represents an organic or inorganic anion, and an inorganic anion is preferred.
Examples of the organic anion include an alkyl sulfonate anion, an aryl sulfonate anion, an alkyl or aryl carboxylate anion, and examples thereof include a methane sulfonate anion, a benzene sulfonate anion, a toluene sulfonate anion, and an acetate anion.
Examples of inorganic anions include halogen anions, sulfate dianions, and phosphate anions, with halogen anions being preferred. Among the halogen anions, a chlorine anion and a bromine anion are preferable, and a chlorine anion is particularly preferable.

前記一般式(ALX)または(ALA)で表される基のうち、一般式(ALX)で表される基が好ましい。   Of the groups represented by the general formula (ALX) or (ALA), the group represented by the general formula (ALX) is preferable.

以下、一般式(HSM)において、−(CH)n−Rが一般式(ALA)で表される基の場合のスチレン系モノマーをスチレン系モノマー(SM)と称することもある。ここで、スチレン系モノマー(SM)の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, in the general formula (HSM), the styrene monomer in the case where — (CH 2 ) n—R is a group represented by the general formula (ALA) may be referred to as a styrene monomer (SM). Here, although the specific example of a styrene-type monomer (SM) is shown, this invention is not limited to these.

Figure 2015047537
Figure 2015047537

スチレン系モノマー(SM)の化合物は、特開2000−229917号公報、特開2000−212306号公報に記載の方法もしくはこれに準じた方法で合成できる。また、シグマ−アルドリッチ社等から市販品として入手することも可能である。   The styrene monomer (SM) compound can be synthesized by the method described in JP 2000-229917 A or JP 2000-212306 A or a method analogous thereto. Moreover, it is also possible to obtain as a commercial item from Sigma-Aldrich.

本実施形態の高分子機能性膜には、スチレン系モノマー(SM)を2種以上組み合わせて用いてもよい。   In the polymer functional film of the present embodiment, a combination of two or more styrene monomers (SM) may be used.

本発明において、膜を形成するための組成物の全固形分100質量部に対し、スチレン系モノマー(SM)含有量は、1〜85質量部が好ましく、10〜80質量部がより好ましく、20〜75質量部が特に好ましい。   In the present invention, the styrene monomer (SM) content is preferably 1 to 85 parts by mass, more preferably 10 to 80 parts by mass, with respect to 100 parts by mass of the total solid content of the composition for forming a film. -75 mass parts is particularly preferred.

一般式(HSM)において、−(CH)n−Rが一般式(ALX)で表される基を表す場合、光硬化反応させた後、4級アンモニウム化剤である3級アミン化合物を反応させて高分子機能性膜をアニオン交換膜とすることが好ましい。 In the general formula (HSM), when — (CH 2 ) n—R represents a group represented by the general formula (ALX), after the photocuring reaction, a tertiary amine compound which is a quaternary ammonium agent is reacted. The polymer functional membrane is preferably an anion exchange membrane.

本明細書において、以下、一般式(HSM)において、−(CH)n−Rが式(ALX)で表される基を表す場合、スチレン系モノマーをスチレン系モノマー(HSM)と称する。ここで、スチレン系モノマー(HSM)の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。 In the present specification, the following, in the general formula (HSM), - (CH 2 ) if n-R represents a group represented by the formula (ALX), referred to as styrene monomer and styrene monomer (HSM). Here, although the specific example of a styrene-type monomer (HSM) is shown, this invention is not limited to these.

Figure 2015047537
Figure 2015047537

本発明において、膜を形成するための組成物の全固形分100質量部に対し、スチレン系モノマー(HSM)含有量は、1〜95質量部が好ましく、10〜95質量部がより好ましく、20〜95質量部が特に好ましい。   In the present invention, the styrene monomer (HSM) content is preferably 1 to 95 parts by mass, more preferably 10 to 95 parts by mass, with respect to 100 parts by mass of the total solid content of the composition for forming a film. -95 mass parts is especially preferable.

次に、4級アンモニウム化剤である3級アミン化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Next, although the specific example of the tertiary amine compound which is a quaternary ammonium agent is shown, this invention is not limited to these.

Figure 2015047537
Figure 2015047537

硬化後の膜に4級アンモニウム化剤である3級アミン化合物を反応させる際の反応条件に特に制限はないが、通常硬化膜を3級アミン化合物溶液に浸漬させることで反応を行う。このときのアミン化合物溶液濃度は0.01モル/L〜5.00モル/Lが好ましく、0.05モル/L〜3.00モル/Lがより好ましく、0.10モル/L〜1.00モル/Lが特に好ましい。
硬化した膜を3級アミン化合物溶液に浸漬させる際の温度は、0〜100℃が好ましく、10〜80℃がより好ましく、20〜60℃が特に好ましい。
硬化した膜を3級アミン化合物溶液に浸漬させる時間は、0.5〜24時間が好ましく、1〜18時間がより好ましく、2〜12時間が特に好ましい。
Although there is no restriction | limiting in particular in the reaction conditions at the time of making the tertiary amine compound which is a quaternary ammonium agent react with the film | membrane after hardening, Usually, it reacts by immersing a cured film in a tertiary amine compound solution. The amine compound solution concentration at this time is preferably 0.01 mol / L to 5.00 mol / L, more preferably 0.05 mol / L to 3.00 mol / L, and 0.10 mol / L to 1. 00 mol / L is particularly preferred.
The temperature at which the cured film is immersed in the tertiary amine compound solution is preferably 0 to 100 ° C, more preferably 10 to 80 ° C, and particularly preferably 20 to 60 ° C.
The time for immersing the cured film in the tertiary amine compound solution is preferably 0.5 to 24 hours, more preferably 1 to 18 hours, and particularly preferably 2 to 12 hours.

(B)スチレン系架橋剤
本発明の高分子機能性膜に用いられる(B)スチレン系架橋剤は特に制限されない。本発明において、ジビニルスチレン等の一般的な架橋剤や下記一般式(CL)で表される化合物が好ましく用いられる。
(B) Styrenic crosslinking agent (B) The styrene crosslinking agent used for the polymer functional film of the present invention is not particularly limited. In the present invention, a general crosslinking agent such as divinylstyrene or a compound represented by the following general formula (CL) is preferably used.

Figure 2015047537
Figure 2015047537

一般式(CL)において、Lはアルキレン基またはアルケニレン基を表す。Ra、Rb、RcおよびRdは各々独立にアルキル基またはアリール基を表し、RaとRb、または/およびRcとRdが互いに結合して環を形成してもよい。n3は1〜10の整数を表す。X およびX は各々独立に、有機または無機のアニオンを表す。 In the general formula (CL), L 1 represents an alkylene group or an alkenylene group. Ra, Rb, Rc and Rd each independently represents an alkyl group or an aryl group, and Ra and Rb or / and Rc and Rd may be bonded to each other to form a ring. n3 represents an integer of 1 to 10. X 3 and X 4 each independently represents an organic or inorganic anion.

におけるアルキレン基は、炭素数2または3が好ましく、エチレン、プロピレンが挙げられる。アルキレン基は置換基を有してもよく、該置換基としては、アルキル基が挙げられる。
におけるアルケニレン基は炭素数2または3が好ましく、2がより好ましく、なかでもエテニレン基が好ましい。
で形成される環は、ピペラジン環が好ましい。
Ra、Rb、RcおよびRdにおけるアルキル基、アリール基はR〜Rにおけるアルキル基、アリール基の好ましい範囲が好ましい。
The alkylene group for L 1 preferably has 2 or 3 carbon atoms, and examples thereof include ethylene and propylene. The alkylene group may have a substituent, and examples of the substituent include an alkyl group.
The alkenylene group in L 1 preferably has 2 or 3 carbon atoms, more preferably 2, particularly an ethenylene group.
The ring formed by L 1 is preferably a piperazine ring.
The alkyl group and aryl group in Ra, Rb, Rc and Rd are preferably in the preferred range of the alkyl group and aryl group in R 2 to R 4 .

Ra、Rb、RcおよびRdはなかでもアルキル基が好ましく、メチルが特に好ましい。
RaおよびRb、RcおよびRdは各々互いに結合して環を形成してもよく、トリエチレンジアミン環(1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン環)が特に好ましい。
Of these, Ra, Rb, Rc and Rd are preferably alkyl groups, and methyl is particularly preferred.
Ra and Rb, Rc and Rd may be bonded to each other to form a ring, and a triethylenediamine ring (1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane ring) is particularly preferable.

n3は1または2が好ましく、1が特に好ましい。
およびX はX と同義であり、好ましい範囲も同じである。
n3 is preferably 1 or 2, and 1 is particularly preferable.
X 3 - and X 4 - is X 2 - in the above formula, the preferred range is also the same.

以下に、一般式(CL)で表される架橋剤の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Specific examples of the crosslinking agent represented by the general formula (CL) are shown below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2015047537
Figure 2015047537

Figure 2015047537
Figure 2015047537

一般式(CL)で表される架橋剤は、特開2000−229917号公報に記載の方法もしくはこれに準じた方法で合成できる。   The crosslinking agent represented by the general formula (CL) can be synthesized by the method described in JP-A No. 2000-229917 or a method analogous thereto.

本実施形態の高分子機能性膜には、(B)一般式(CL)で表される架橋剤を2種以上組み合わせて用いてもよい。   In the polymer functional film of the present embodiment, (B) two or more kinds of crosslinking agents represented by the general formula (CL) may be used in combination.

本発明において、膜を形成するための組成物の全固形分100質量部に対し、前記(B)一般式(CL)で表される架橋剤含有量は、10〜100質量部が好ましく、15〜90質量部がより好ましく、20〜80質量部が特に好ましい。   In this invention, 10-100 mass parts is preferable, as for crosslinking agent content represented by the said (B) general formula (CL) with respect to 100 mass parts of total solid of the composition for forming a film | membrane, 15 -90 mass parts is more preferable, and 20-80 mass parts is especially preferable.

本発明の膜を形成するための組成物において、(A)一般式(HSM)で表されるスチレン系モノマーと(B)一般式(CL)で表される架橋剤とのモル比は、1/0.1〜1/55が好ましく、1/0.14〜1/55がより好ましく、1/0.3〜1/55が特に好ましい。   In the composition for forming a film of the present invention, the molar ratio of (A) the styrenic monomer represented by the general formula (HSM) and (B) the crosslinking agent represented by the general formula (CL) is 1 /0.1 to 1/55 is preferable, 1 / 0.14 to 1/55 is more preferable, and 1 / 0.3 to 1/55 is particularly preferable.

本発明において、(A)一般式(HSM)で表されるスチレン系モノマーと(B)一般式(CL)で表される架橋剤が反応して形成されるポリマーの架橋密度は、0.4〜2mmol/gが好ましく、0.5〜2mmol/gがより好ましく、1.0〜2mmol/gが特に好ましい。
架橋密度が前記範囲内にあると、膜含水率が低下し透水率が下がり、且つ膜抵抗も小さいという点で好ましい。
In the present invention, the crosslink density of the polymer formed by reacting the styrene monomer represented by (A) the general formula (HSM) and the crosslinker represented by (B) the general formula (CL) is 0.4. ˜2 mmol / g is preferable, 0.5 to 2 mmol / g is more preferable, and 1.0 to 2 mmol / g is particularly preferable.
When the crosslinking density is within the above range, the membrane water content is decreased, the water permeability is decreased, and the membrane resistance is also small.

本発明の高分子機能性膜に用いられる(C)光酸発生剤は特に制限されないが、下記一般式(PAG1)又は一般式(PAG2)で表される化合物が好ましい。   The photoacid generator (C) used in the polymer functional film of the present invention is not particularly limited, but a compound represented by the following general formula (PAG1) or general formula (PAG2) is preferable.

Figure 2015047537
Figure 2015047537

一般式(PAG1)、一般式(PAG2)において、Ar〜Arは各々独立に、置換若しくは無置換のアリール基を表す。X およびX は有機または無機のアニオンを表す。X およびX はX と同義であり、好ましい範囲も同じである。
Ar〜Arにおけるアリール基は、炭素数は6〜12が好ましく、6〜10がより好ましく、6〜8がさらに好ましい。アリール基は置換基を有してもよく、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、ヒドロキシ基等が挙げられる。アリール基は、フェニル基が好ましい。
In General Formula (PAG1) and General Formula (PAG2), Ar 1 to Ar 5 each independently represents a substituted or unsubstituted aryl group. X 5 - and X 6 - represent an organic or inorganic anion. X 5 - and X 6 - is X 2 - in the above formula, the preferred range is also the same.
Aryl group for Ar 1 to Ar 5 has a carbon number of preferably 6 to 12, more preferably 6 to 10, 6 to 8 is more preferred. The aryl group may have a substituent, and examples thereof include a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, an alkoxy group, and a hydroxy group. The aryl group is preferably a phenyl group.

以下、一般式(PAG1)又は一般式(PAG2)で表される光酸発生剤の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。   Hereinafter, although the specific example of a photo-acid generator represented by general formula (PAG1) or general formula (PAG2) is shown, this invention is not limited to these.

Figure 2015047537
Figure 2015047537

Figure 2015047537
Figure 2015047537

本発明の組成物において、一般式(PAG1)又は一般式(PAG2)で表される光酸発生剤と下記一般式(PAG3)で表される光酸発生剤を併用することもできる。   In the composition of the present invention, a photoacid generator represented by the general formula (PAG1) or the general formula (PAG2) and a photoacid generator represented by the following general formula (PAG3) may be used in combination.

Figure 2015047537
Figure 2015047537

一般式(PAG3)において、Ar及びArは各々独立に、置換若しくは無置換アルキル基又はアリール基を表す。
Ar及びArにおけるアルキル基は、炭素数1〜10が好ましく、1〜8が好ましく、1〜6がさらに好ましい。アルキル基の具体例としては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシルが挙げられる。これらのアルキル基は鎖状でも環状でもよく、鎖状の場合には、直鎖でも分岐していてもよい。また、置換基を有してもよく、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、ヒドロキシ基等が挙げられる。
Ar及びArにおけるアリール基は、炭素数は6〜12が好ましく、6〜10がより好ましく、6〜8がさらに好ましい。アリール基は置換基を有してもよく、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、ヒドロキシ基等が挙げられる。アリール基は、フェニル基が好ましい。
In General Formula (PAG3), Ar 6 and Ar 7 each independently represent a substituted or unsubstituted alkyl group or an aryl group.
The alkyl group in Ar 6 and Ar 7 preferably has 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 8 and more preferably 1 to 6. Specific examples of the alkyl group include methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl and hexyl. These alkyl groups may be linear or cyclic, and in the case of linear, they may be linear or branched. Moreover, you may have a substituent and a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, an alkoxy group, a hydroxy group etc. are mentioned.
Aryl group for Ar 6 and Ar 7 has a carbon number of preferably 6 to 12, more preferably 6 to 10, 6 to 8 is more preferred. The aryl group may have a substituent, and examples thereof include a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, an alkoxy group, and a hydroxy group. The aryl group is preferably a phenyl group.

以下、一般式(PAG3)で表される光酸発生剤の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。   Hereinafter, although the specific example of a photo-acid generator represented by general formula (PAG3) is shown, this invention is not limited to these.

Figure 2015047537
Figure 2015047537

また、本発明において、下記一般式(PAG4)で表される光酸発生剤を単独又は一般式(PAG1)〜一般式(PAG3)で表される光酸発生剤と併用することもできる。   Moreover, in this invention, the photo-acid generator represented by the following general formula (PAG4) can also be used together with the photo-acid generator represented by general formula (PAG1)-general formula (PAG3).

Figure 2015047537
Figure 2015047537

一般式(PAG4)において、Ar及びArは各々独立に、置換若しくは無置換のアリール基を表す。
Ar及びArにおけるアリール基は、炭素数は4〜12が好ましく、4〜10がより好ましく、4〜8がさらに好ましい。アリール基は置換基を有してもよく、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、ヒドロキシ基等が挙げられる。アリール基は、フェニル基が好ましい。
In General Formula (PAG4), Ar 8 and Ar 9 each independently represent a substituted or unsubstituted aryl group.
The aryl group in Ar 8 and Ar 9 preferably has 4 to 12 carbon atoms, more preferably 4 to 10 carbon atoms, and still more preferably 4 to 8 carbon atoms. The aryl group may have a substituent, and examples thereof include a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, an alkoxy group, and a hydroxy group. The aryl group is preferably a phenyl group.

以下、一般式(PAG4)で表される光酸発生剤の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。   Hereinafter, although the specific example of the photo-acid generator represented by general formula (PAG4) is shown, this invention is not limited to these.

Figure 2015047537
Figure 2015047537

その他、本発明において、下記構造を有する光酸発生剤も用いることができる。   In addition, in this invention, the photo-acid generator which has the following structure can also be used.

Figure 2015047537
Figure 2015047537

本発明において、膜を形成するための組成物の全固形分100質量部に対し、光発生剤含有量は、0.1〜20質量部が好ましく、0.1〜10質量部がより好ましく、0.5〜5質量部が特に好ましい。   In the present invention, the photogenerator content is preferably from 0.1 to 20 parts by weight, more preferably from 0.1 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total solid content of the composition for forming a film. 0.5-5 mass parts is especially preferable.

本発明における組成物は、さらに(D)下記一般式(AI)で表される重合開始剤を含有すうことが好ましい。   The composition in the present invention preferably further contains (D) a polymerization initiator represented by the following general formula (AI).

Figure 2015047537
Figure 2015047537

一般式(AI)において、R〜Rは各々独立に、アルキル基を表し、Yは=Oまたは=N−Riを表す。Re〜Riは各々独立に水素原子またはアルキル基を表す。ReとRf、RgとRh、ReとRi、RgとRiは、各々互いに結合して環を形成してもよい。 In General Formula (AI), R 5 to R 8 each independently represents an alkyl group, and Y represents ═O or ═N—Ri. Re to Ri each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group. Re and Rf, Rg and Rh, Re and Ri, and Rg and Ri may be bonded to each other to form a ring.

〜Rにおけるアルキル基は、炭素数1〜8が好ましく、1〜4がより好ましく、メチルが特に好ましい。
Re〜Riは水素原子、炭素数1〜8のアルキル基が好ましい。
ReとRf、RgとRh、ReとRi、RgとRiが互いに結合して形成される環は、5または6員環が好ましい。
ReとRi、RgとRiが互いに結合して形成される環は、なかでもイミダゾリン環が好ましく、ReとRf、RgとRhが互いに結合して形成される環は、なかでもピロリジン環、ピペリジン環、ピペラジン環、モルホリン環、チオモルホリン環が好ましい。
The alkyl group for R 5 to R 8 preferably has 1 to 8 carbon atoms, more preferably 1 to 4 carbon atoms, and particularly preferably methyl.
Re to Ri are preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms.
The ring formed by combining Re and Rf, Rg and Rh, Re and Ri, and Rg and Ri is preferably a 5- or 6-membered ring.
The ring formed by combining Re and Ri and Rg and Ri with each other is preferably an imidazoline ring, and the ring formed by combining Re and Rf and Rg and Rh with each other includes a pyrrolidine ring and a piperidine ring. Piperazine ring, morpholine ring, and thiomorpholine ring are preferable.

Yは=N−Riが好ましい。   Y is preferably ═N—Ri.

以下に、一般式(AI)で表される重合開始剤の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Specific examples of the polymerization initiator represented by the general formula (AI) are shown below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2015047537
Figure 2015047537

一般式(AI)で表される重合開始剤は、和光純薬工業株式会社より入手することができ、例示化合物(AI−1)はVA−061、例示化合物(AI−2)はVA−044、例示化合物(AI−3)はVA−046B、例示化合物(AI−4)はV−50、例示化合物(AI−5)はVA−067、例示化合物(AI−6)はVA−057、例示化合物(AI−7)はVA086(いずれも商品名)として市販されている。   The polymerization initiator represented by the general formula (AI) can be obtained from Wako Pure Chemical Industries, Ltd., the exemplary compound (AI-1) is VA-061, and the exemplary compound (AI-2) is VA-044. The exemplified compound (AI-3) is VA-046B, the exemplified compound (AI-4) is V-50, the exemplified compound (AI-5) is VA-067, the exemplified compound (AI-6) is VA-057, Compound (AI-7) is commercially available as VA086 (both trade names).

本発明において、膜を形成するための組成物の全固形分100質量部に対し、(D)一般式(AI)で表される重合開始剤含有量は、0.1〜20質量部が好ましく、0.1〜10質量部がより好ましく、0.5〜5質量部が特に好ましい。   In the present invention, the polymerization initiator content represented by (D) general formula (AI) is preferably 0.1 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total solid content of the composition for forming a film. 0.1-10 mass parts is more preferable, and 0.5-5 mass parts is especially preferable.

(E)溶媒
本発明の膜を形成するための組成物は(E)溶媒を含有していてもよい。
本発明において、前記組成物中の(E)溶媒の含有量は、全組成物100質量部に対し、5〜60質量部が好ましく、10〜40質量部がより好ましい。
溶媒の含有量をこの範囲にすることで、組成物の粘度が上昇することなく、均一な膜を製造できる。また、ピンホール(微小な欠陥穴)の発生が抑えられる。
(E) Solvent The composition for forming the film of the present invention may contain (E) a solvent.
In this invention, 5-60 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of all compositions, and, as for content of the (E) solvent in the said composition, 10-40 mass parts is more preferable.
By setting the content of the solvent within this range, a uniform film can be produced without increasing the viscosity of the composition. In addition, the occurrence of pinholes (fine defect holes) can be suppressed.

(E)溶媒は、水に対する溶解度が5質量%以上であるものが好ましく用いられ、さらには水に対して自由に混合するものが好ましい。このため、水および水溶性溶媒から選択される溶媒が好ましい。水溶性溶媒としては、特に、アルコール系溶媒、非プロトン性極性溶媒であるエーテル系溶媒、アミド系溶媒、ケトン系溶媒、スルホキシド系溶媒、スルホン系溶媒、二トリル系溶媒、有機リン系溶媒が好ましい。水およびアルコール系溶媒が好ましく、アルコール系溶媒としては例えばメタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコールなどが挙げられる。アルコール系溶媒の中では、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、エチレングリコールがより好ましく、イソプロパノールが特に好ましい。これらは1種類単独または2種類以上を併用して用いることができる。水単独または水と水溶性溶媒の併用が好ましく、水単独または水と少なくとも一つのアルコール系溶媒の併用がより好ましい。水と水溶性溶媒の併用においては、水100質量%に対し、イソプロパノール0.1〜10%が好ましく、0.5〜5%がより好ましく、1.0〜2.0%がさらに好ましい。
また、非プロトン性極性溶媒としては、ジメチルスルホキシド、ジメチルイミダゾリジノン、スルホラン、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、アセトン、ジオキサン、テトラメチル尿素、ヘキサメチルホスホロトリアミド、ピリジン、プロピオニトリル、ブタノン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、エチレングリコールジアセテート、γ−ブチロラクトン等が好ましい溶媒として挙げられ、中でもジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルイミダゾリジノン、スルホラン、アセトン又はアセトニトリル、テトラヒドロフランが好ましい。これらは1種類単独または2種類以上を併用して用いることができる。
(E) As the solvent, a solvent having a solubility in water of 5% by mass or more is preferably used, and a solvent that is freely mixed with water is preferable. For this reason, a solvent selected from water and a water-soluble solvent is preferred. As the water-soluble solvent, alcohol solvents, ether solvents that are aprotic polar solvents, amide solvents, ketone solvents, sulfoxide solvents, sulfone solvents, nitrile solvents, and organic phosphorus solvents are particularly preferable. . Water and alcohol solvents are preferred. Examples of alcohol solvents include methanol, ethanol, isopropanol, n-butanol, ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol and the like. Among alcohol solvents, ethanol, isopropanol, n-butanol, and ethylene glycol are more preferable, and isopropanol is particularly preferable. These can be used alone or in combination of two or more. Water alone or a combination of water and a water-soluble solvent is preferred, and water alone or a combination of water and at least one alcohol solvent is more preferred. In the combined use of water and a water-soluble solvent, 0.1 to 10% of isopropanol is preferable with respect to 100% by mass of water, more preferably 0.5 to 5%, and still more preferably 1.0 to 2.0%.
Examples of aprotic polar solvents include dimethyl sulfoxide, dimethyl imidazolidinone, sulfolane, N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, acetonitrile, acetone, dioxane, tetramethylurea, hexamethylphosphorotriamide, pyridine, propionitrile, Preferred examples of the solvent include butanone, cyclohexanone, tetrahydrofuran, tetrahydropyran, ethylene glycol diacetate, and γ-butyrolactone. Among them, dimethylsulfoxide, N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethylimidazolidinone, sulfolane, acetone or acetonitrile, and tetrahydrofuran are preferable. preferable. These can be used alone or in combination of two or more.

(F)重合禁止剤
本発明の膜を形成するための組成物は、膜を形成する際の塗布液に安定性を付与するために、重合禁止剤を含むことも好ましい。
重合禁止剤としては、公知の重合禁剤が使用でき、フェノール化合物、ハイドロキノン化合物、アミン化合物、メルカプト化合物などが挙げられる。
フェノール化合物としては、ヒンダードフェノール(オルト位にt−ブチル基を有するフェノールで、代表的には、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノールが挙げられる)、ビスフェノールが挙げられる。ハイドロキノン化合物の具体例としては、モノメチルエーテルハイドロキノンが挙げられる。また、アミン化合物の具体例としては、N−ニトロソ―N−フェニルヒドロキシルアミン、N,N−ジエチルヒドロキシルアミン等が挙げられる。
なお、これらの重合禁止剤は、1種単独または2種以上を組み合わせて使用しても良い。
重合禁止剤の含有量は、組成物中の全固形分質量100質量部に対し、0.01〜5質量部か好ましく、0.01〜1質量部がより好ましく、0.01〜0.5質量部がさらに好ましい。
(F) Polymerization inhibitor The composition for forming a film of the present invention preferably contains a polymerization inhibitor in order to impart stability to the coating solution used to form the film.
As the polymerization inhibitor, a known polymerization inhibitor can be used, and examples thereof include a phenol compound, a hydroquinone compound, an amine compound, and a mercapto compound.
Examples of the phenol compound include hindered phenols (phenols having a t-butyl group in the ortho position, typically 2,6-di-t-butyl-4-methylphenol) and bisphenols. Specific examples of the hydroquinone compound include monomethyl ether hydroquinone. Specific examples of the amine compound include N-nitroso-N-phenylhydroxylamine and N, N-diethylhydroxylamine.
These polymerization inhibitors may be used singly or in combination of two or more.
The content of the polymerization inhibitor is preferably 0.01 to 5 parts by mass, more preferably 0.01 to 1 part by mass, and more preferably 0.01 to 0.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total solid content in the composition. Part by mass is more preferable.

〔その他の成分等〕
本発明の膜を形成するための組成物は、前記成分(A)〜(F)の他に、界面活性剤、高分子分散剤およびクレーター防止剤等を含んでいてもよい。
[Other ingredients]
The composition for forming the film of the present invention may contain a surfactant, a polymer dispersant, an anti-crater agent and the like in addition to the components (A) to (F).

[界面活性剤]
本発明の膜を形成するための組成物には、膜物性を調整するため、各種高分子化合物を添加することもできる。高分子化合物としては、アクリル系重合体、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、シェラック、ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、ゴム系樹脂、ワックス類、その他の天然樹脂等が使用できる。また、これらは2種以上併用してもかまわない。
また、液物性調整のためにノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤や、有機フルオロ化合物などを添加することもできる。
[Surfactant]
Various polymer compounds can be added to the composition for forming the film of the present invention in order to adjust film properties. High molecular compounds include acrylic polymers, polyurethane resins, polyamide resins, polyester resins, epoxy resins, phenol resins, polycarbonate resins, polyvinyl butyral resins, polyvinyl formal resins, shellac, vinyl resins, acrylic resins, rubber resins. Waxes and other natural resins can be used. Two or more of these may be used in combination.
Further, nonionic surfactants, cationic surfactants, organic fluoro compounds, and the like can be added to adjust liquid properties.

界面活性剤の具体例としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、高級脂肪酸塩、高級脂肪酸エステルのスルホン酸塩、高級アルコールエーテルの硫酸エステル塩、高級アルコールエーテルのスルホン酸塩、高級アルキルスルホンアミドのアルキルカルボン酸塩、アルキルリン酸塩などのアニオン界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、アセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物、グリセリンのエチレンオキサイド付加物、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルなどの非イオン性界面活性剤、また、この他にもアルキルベタインやアミドベタインなどの両性界面活性剤、シリコン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤などを含めて、従来公知である界面活性剤及びその誘導体から適宜選ぶことができる。   Specific examples of the surfactant include alkylbenzene sulfonate, alkylnaphthalene sulfonate, higher fatty acid salt, sulfonate of higher fatty acid ester, sulfate ester of higher alcohol ether, sulfonate of higher alcohol ether, higher alkyl Anionic surfactants such as alkyl carboxylates of sulfonamides, alkyl phosphates, polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkyl phenyl ethers, polyoxyethylene fatty acid esters, sorbitan fatty acid esters, ethylene oxide adducts of acetylene glycol, Nonionic surfactants such as ethylene oxide adducts of glycerin and polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, and other amphoteric interfaces such as alkyl betaines and amide betaines Sexual agents, silicone surface active agent, including a fluorine-based surfactant, can be appropriately selected from surfactants and derivatives thereof are known.

[高分子分散剤]
本発明の膜を形成するための組成物は高分子分散剤を含んでいてもよい。
高分子分散剤として、具体的にはポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリビニルメチルエーテル、ポリエチレンオキシド、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリアクリルアミド等が挙げられ、中でもポリビニルピロリドンを用いることも好ましい。
[Polymer dispersant]
The composition for forming the film of the present invention may contain a polymer dispersant.
Specific examples of the polymer dispersant include polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl alcohol, polyvinyl methyl ether, polyethylene oxide, polyethylene glycol, polypropylene glycol, and polyacrylamide. Among them, polyvinyl pyrrolidone is also preferably used.

[クレーター防止剤]
クレーター防止剤とは、表面調整剤、レベリング剤またはスリップ剤とも称し、膜表面の凹凸を防止するものであり、例えば、有機変性ポリシロキサン(ポリエーテルシロキサンとポリエーテルの混合物)、ポリエーテル変性ポリシロキサンコポリマー、シリコン変性コポリマーの構造の化合物が挙げられる。
市販品としては、例えば、Evonik industries社製のTego Glide 432、同110、同110、同130、同406、同410、同411、同415、同420、同435、同440、同450、同482、同A115、同B1484、同ZG400(いずれも商品名)が挙げられる。
クレーター防止剤は、組成物中の全固形分質量100質量部に対し、0〜10質量部が好ましく、0〜5質量部がより好ましく、1〜2質量部がさらに好ましい。
[Anti-crater]
Anti-crater agent is also called surface conditioner, leveling agent or slip agent, and prevents unevenness on the film surface. For example, organic modified polysiloxane (mixture of polyether siloxane and polyether), polyether modified poly Examples thereof include compounds having a structure of siloxane copolymer or silicon-modified copolymer.
Examples of commercially available products include, for example, Tego Glide 432, 110, 110, 130, 406, 410, 411, 415, 420, 435, 440, 450, and the like manufactured by Evonik Industries. 482, A115, B1484, and ZG400 (all are trade names).
The crater inhibitor is preferably 0 to 10 parts by mass, more preferably 0 to 5 parts by mass, and still more preferably 1 to 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total solid content in the composition.

上記以外に、本発明の膜を形成するための組成物は必要により、例えば、粘度向上剤、防腐剤を含有してもよい。   In addition to the above, the composition for forming the film of the present invention may contain, for example, a viscosity improver and a preservative, if necessary.

<支持体>
とりわけ良好な機械的強度を有する本実施形態の膜を提供するために、多くの技術を用いることができる。例えば、膜の補強材料として支持体を用いることができ、好ましくは多孔質支持体を使用することができる。この多孔質支持体は、前記組成物を塗布およびまたは含浸させた後硬化反応させることにより膜の一部を構成することができる。
補強材料としての多孔質支持体としては、例えば、合成織布または合成不織布、スポンジ状フィルム、微細な貫通孔を有するフィルム等が挙げられる。本発明の多孔質支持体を形成する素材は、例えば、ポリオレフィン(ポリエチレン、ポリプロピレンなど)、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリアミドおよびそれらのコポリマーであるか、あるいは、例えばポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリイミド、ポリエーテルミド(polyethermide)、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアクリロニトリル、ポリカーボネート、ポリアクリレート、酢酸セルロース、ポリプロピレン、ポリ(4−メチル−1−ペンテン)、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリクロロトリフルオロエチレンおよびそれらのコポリマーに基づく多孔質膜であることができる。これらのうち、本発明では、ポリオレフィンが好ましい。
市販の多孔質支持体および補強材料は、例えば、日本バイリーンやFreudenbergFiltration Technologies(Novatexx材料)およびSefar AGから市販されている。硬化前に多孔質補強材料を硬化性組成物に施用する態様では、多孔質補強材料が、硬化に用いられる波長の照射を通過させることができるものであり、および/または、硬化性組成物が、後述の段階(ii)で硬化されるように、多孔質補強材料に浸透することができるものであることが好ましい。
<Support>
Many techniques can be used to provide the membrane of this embodiment having particularly good mechanical strength. For example, a support can be used as the membrane reinforcing material, and a porous support can be preferably used. This porous support can form a part of a membrane by applying and / or impregnating the composition and then curing.
Examples of the porous support as the reinforcing material include a synthetic woven fabric or synthetic nonwoven fabric, a sponge film, a film having fine through holes, and the like. The material forming the porous support of the present invention is, for example, polyolefin (polyethylene, polypropylene, etc.), polyacrylonitrile, polyvinyl chloride, polyester, polyamide and copolymers thereof, or, for example, polysulfone, polyethersulfone, Polyphenylene sulfone, polyphenylene sulfide, polyimide, polyetherimide, polyamide, polyamideimide, polyacrylonitrile, polycarbonate, polyacrylate, cellulose acetate, polypropylene, poly (4-methyl-1-pentene), polyvinylidene fluoride, polytetra A porous membrane based on fluoroethylene, polyhexafluoropropylene, polychlorotrifluoroethylene and their copolymers Door can be. Of these, polyolefins are preferred in the present invention.
Commercially available porous supports and reinforcement materials are commercially available from, for example, Japan Vilene, Freudenberg Filtration Technologies (Novatex material) and Separ AG. In an embodiment in which the porous reinforcing material is applied to the curable composition before curing, the porous reinforcing material is capable of passing irradiation of the wavelength used for curing and / or the curable composition is It is preferable that the material can penetrate into the porous reinforcing material so as to be cured in the step (ii) described later.

多孔質支持体は親水性を有することが好ましい。支持体に親水性を付与するための手法として、コロナ処理、オゾン処理、硫酸処理、シランカップリング剤処理などの一般的な方法を使用することができる。   The porous support preferably has hydrophilicity. As a method for imparting hydrophilicity to the support, general methods such as corona treatment, ozone treatment, sulfuric acid treatment, and silane coupling agent treatment can be used.

[高分子機能性膜の製造方法]
次に、本実施形態の高分子機能性膜の製造方法を説明する。
本発明の高分子機能性膜の製造方法は、((A)一般式(HSM)で表されるスチレン系モノマー、(B)スチレン系架橋剤および(C)光酸発生剤を含有する組成物を硬化反応させ膜を形成する。
[Method for producing polymer functional film]
Next, the manufacturing method of the polymeric functional film of this embodiment is demonstrated.
The method for producing a polymer functional film of the present invention comprises ((A) a styrene monomer represented by the general formula (HSM), (B) a styrene crosslinking agent, and (C) a photoacid generator. Is cured to form a film.

本発明において、膜の空孔体積分率が好ましくは3%以下、より好ましくは2%以下、特に好ましくは1.5%以下となるように膜を製造することが好ましい。
膜の空孔体積分率は架橋剤量および固形分濃度により調整することができる。
膜の空孔体積分率が前記範囲内にあることにより、膜の含水率が低下するという作用が生じ、塩漏れが抑制されるため好ましい。
In the present invention, it is preferable to produce the membrane such that the pore volume fraction of the membrane is preferably 3% or less, more preferably 2% or less, and particularly preferably 1.5% or less.
The pore volume fraction of the membrane can be adjusted by the amount of the crosslinking agent and the solid content concentration.
When the pore volume fraction of the membrane is within the above range, an effect that the moisture content of the membrane is lowered occurs, and salt leakage is suppressed, which is preferable.

前記組成物はさらに、(D)一般式(AI)で表される重合開始剤を含有することが好ましい。
前記組成物中に、さらに(E)溶媒を含み、該組成物の全質量100質量部に対し、該溶媒の含有量が5〜50質量部であることが好ましい。
また、前記(E)溶媒は、水または水溶性溶媒が好ましく、前記組成物を支持体に塗布および/または含浸させた後に硬化反応させることが好ましい。さらに、前記硬化反応が、前記組成物にエネルギー線照射および加熱して重合する硬化反応が好ましい。さらに、加熱はエネルギー線照射により形成した膜に行なうことが好ましい。
本発明において加熱温度は40〜120℃が好ましく、60〜100℃がより好ましく、75〜90℃が特に好ましい。また、エネルギー線照射後に加熱する場合の加熱時間は、1分〜12時間が好ましく、1分〜8時間がより好ましく、1分〜6時間が特に好ましい。
The composition preferably further contains (D) a polymerization initiator represented by the general formula (AI).
The composition further contains (E) a solvent, and the content of the solvent is preferably 5 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total mass of the composition.
Further, the solvent (E) is preferably water or a water-soluble solvent, and is preferably subjected to a curing reaction after the composition is applied to and / or impregnated on a support. Further, the curing reaction is preferably a curing reaction in which the composition is polymerized by irradiation and heating with energy rays. Furthermore, heating is preferably performed on a film formed by energy beam irradiation.
In the present invention, the heating temperature is preferably 40 to 120 ° C, more preferably 60 to 100 ° C, and particularly preferably 75 to 90 ° C. In addition, the heating time when heating after irradiation with energy rays is preferably 1 minute to 12 hours, more preferably 1 minute to 8 hours, and particularly preferably 1 minute to 6 hours.

以下、本発明の高分子機能性膜の製造方法の一例を詳細に説明する。
本実施形態の高分子機能性膜は、固定された支持体を用いてバッチ式で調製することが可能であるが、移動する支持体を用いて連続式で膜を調製することもできる。支持体は、連続的に巻き戻されるロール形状でもよい。なお、連続式で膜を調製する場合、連続的に動かされるベルト上に支持体を載せ、膜を調製することができる(または、これらの方法の組み合わせ)。そのような技術を用いると、本発明の上記組成物を連続式で支持体に塗布することができ、または、それを大規模なバッチ式で施用することができる。
なお、支持体と別に、組成物を多孔質支持体に浸漬させ硬化反応が終わるまでの間、仮支持体(硬化反応終了後、仮支持体から膜を剥がす)を用いてもよい。
このような仮支持体は、物質透過を考慮する必要がなく、例えば、PETフィルムやアルミ板等の金属板を含め、膜形成のために固定できるものであれば、どのようなものでも構わない。
また、組成物を多孔質支持体に浸漬させ、多孔質支持体以外の支持体を用いずに硬化させることもできる。
Hereinafter, an example of the manufacturing method of the polymeric functional film of this invention is demonstrated in detail.
The polymer functional membrane of the present embodiment can be prepared batchwise using a fixed support, but the membrane can also be prepared continuously using a moving support. The support may be in the form of a roll that is continuously rewound. In addition, when preparing a film | membrane by a continuous type, a support body can be mounted on the belt moved continuously, and a film | membrane can be prepared (or combination of these methods). Using such techniques, the composition of the present invention can be applied to the support in a continuous manner or it can be applied in a large batch.
In addition, you may use a temporary support body (it peels a film | membrane from a temporary support body after completion | finish of hardening reaction) until a hardening reaction is completed by immersing a composition in a porous support body separately from a support body.
Such a temporary support does not need to consider material permeation, and may be any material as long as it can be fixed for film formation including a metal plate such as a PET film or an aluminum plate. .
Alternatively, the composition can be immersed in a porous support and cured without using a support other than the porous support.

上記組成物は、任意の適した方法、例えば、カーテンコーティング、押し出しコーティング、エアナイフコーティング、スライドコーティング、ニップロールコーティング、フォワードロールコーティング、リバースロールコーティング、浸漬コーティング、キスコーティング、ロッドバーコーティングまたは噴霧コーティングにより、多孔質支持体層に施用することができる。多層のコーティングは、同時または連続して行うことができる。多層の同時コーティングには、カーテンコーティング、スライドコーティング、スロットダイコーティングおよび押し出しコーティングが好ましい。   The composition can be applied by any suitable method such as curtain coating, extrusion coating, air knife coating, slide coating, nip roll coating, forward roll coating, reverse roll coating, dip coating, kiss coating, rod bar coating or spray coating. It can be applied to the porous support layer. Multi-layer coating can be performed simultaneously or sequentially. For multilayer simultaneous coating, curtain coating, slide coating, slot die coating and extrusion coating are preferred.

従って、好ましい方法では、上記組成物を、移動している支持体に連続的に、より好ましくは、組成物塗布部と、該組成物を硬化するための照射源と、膜収集部と、支持体を前記組成物塗布部から照射源および膜収集部に移動させるための手段とを含む製造ユニットにより製造する。   Therefore, in a preferred method, the composition is continuously applied to a moving support, more preferably, a composition application section, an irradiation source for curing the composition, a film collection section, and a support. And a means for moving the body from the composition application section to the irradiation source and the film collection section.

本製造例では、(i)本発明の膜を形成するための組成物を多孔質支持体に塗布およびまたは含浸し(ii)当該組成物を光照射、必要な場合これに加えてさらに加熱により硬化反応し、(iii)所望により膜を支持体から取り外す、という過程を経て本実施形態の高分子機能性膜が作成される。
なお、前記(ii)において、加熱は光照射と同時に行ってもよく、また、光照射により形成後の膜に対して行なってもよい。
In this production example, (i) a composition for forming a film of the present invention is applied and / or impregnated on a porous support, and (ii) the composition is irradiated with light, and if necessary, further heated. The polymer functional film of the present embodiment is produced through a process of curing reaction and (iii) removing the film from the support if desired.
In (ii), heating may be performed simultaneously with light irradiation, or may be performed on a film formed by light irradiation.

[エネルギー線照射]
前記組成物塗布部は照射源に対し上流の位置に置くことができ、照射源は複合膜収集ステーションに対し上流の位置に置かれる。
高速コーティング機で塗布する際に十分な流動性を有するために、本発明の組成物の35℃での粘度は、4000mPa・s未満が好ましく、1〜1000mPa・sがより好ましく、1〜500mPa.sが最も好ましい。スライドビードコーティングの場合に35℃での粘度は1〜100mPa・sが好ましい。
[Energy beam irradiation]
The composition application unit can be placed upstream of the irradiation source, and the irradiation source is placed upstream of the composite film collection station.
In order to have sufficient fluidity when applied with a high-speed coating machine, the viscosity at 35 ° C. of the composition of the present invention is preferably less than 4000 mPa · s, more preferably 1 to 1000 mPa · s, and more preferably 1 to 500 mPa · s. s is most preferred. In the case of slide bead coating, the viscosity at 35 ° C. is preferably 1 to 100 mPa · s.

適したコーティング技術を用いると、本発明の組成物を、15m/minを超える速度、例えば、20m/minを超える速度で移動する支持体に塗布することができ、または、さらに高速、例えば、60m/min、120m/min、もしくは最高400m/minに達することができる。   With suitable coating techniques, the composition of the invention can be applied to a support moving at a speed in excess of 15 m / min, such as a speed in excess of 20 m / min, or even at a higher speed, for example 60 m. / Min, 120 m / min, or up to 400 m / min.

特に機械的強度を高めるために支持体を使用する場合、本発明の組成物を支持体の表面に施用する前に、この支持体を、例えば支持体の湿潤性および付着力を改善するために、コロナ放電処理、グロー放電処理、火炎処理、紫外線照射処理などに付してもよい。   Especially when using a support to increase the mechanical strength, before applying the composition of the invention to the surface of the support, the support is used, for example, to improve the wettability and adhesion of the support. , Corona discharge treatment, glow discharge treatment, flame treatment, ultraviolet irradiation treatment, and the like.

硬化反応中に、(A)一般式(HSM)において、−(CH)n−Rが一般式(ALX)で表される基を有するスチレン系モノマーおよび(B)一般式(CL)で表される架橋剤が重合してポリマーを形成する。硬化反応は、30秒以内に膜を形成するのに十分な迅速さで硬化が起こるという条件で、光照射および加熱により行うことができる。 Table in (CH 2) a styrene-based monomer and having a group n-R is represented by the general formula (ALX) (B) the general formula (CL) - during the curing reaction, the (A) formula (HSM), The resulting crosslinking agent polymerizes to form a polymer. The curing reaction can be carried out by light irradiation and heating under the condition that the curing occurs quickly enough to form a film within 30 seconds.

本発明の組成物の硬化は、該組成物を支持体層に塗布して、好ましくは60秒以内、より好ましくは15秒以内、特に5秒以内、最も好ましくは3秒以内に開始する。
硬化の光照射は、好ましくは10秒未満、より好ましくは5秒未満、特に好ましくは3秒未満、最も好ましくは2秒未満である。連続法では照射を連続的に行い、組成物が照射ビームを通過して移動する速度を考慮して、硬化反応時間を決める。
Curing of the composition of the present invention is initiated within 60 seconds, more preferably within 15 seconds, especially within 5 seconds, and most preferably within 3 seconds after the composition is applied to the support layer.
The curing light irradiation is preferably less than 10 seconds, more preferably less than 5 seconds, particularly preferably less than 3 seconds, and most preferably less than 2 seconds. In the continuous method, irradiation is performed continuously, and the curing reaction time is determined in consideration of the speed at which the composition moves through the irradiation beam.

強度の高いUV光を硬化反応に用いる場合、かなりの量の熱が発生するため、過熱を防ぐために、冷却用空気を光源のランプおよび/または支持体/膜に施用してもよい。著しい線量のIR光がUVビームと一緒に照射される場合、IR反射性石英プレートをフィルターにしてUV光を照射する。   When high intensity UV light is used in the curing reaction, a significant amount of heat is generated and cooling air may be applied to the lamp and / or support / film of the light source to prevent overheating. When a significant dose of IR light is irradiated with the UV beam, the UV light is irradiated using an IR reflective quartz plate as a filter.

硬化では紫外線を用いることが好ましい。適した波長は、組成物中に包含される任意の光開始剤の吸収波長と波長が適合することが好ましく、例えばUV−A(400〜320nm)、UV−B(320〜280nm)、UV−C(280〜200nm)である。   It is preferable to use ultraviolet rays for curing. Suitable wavelengths are preferably compatible with the absorption wavelength and wavelength of any photoinitiator included in the composition, for example UV-A (400-320 nm), UV-B (320-280 nm), UV- C (280 to 200 nm).

適した紫外線源は、水銀アーク灯、炭素アーク灯、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、旋回流プラズマアーク灯、金属ハロゲン化物灯、キセノン灯、タングステン灯、ハロゲン灯、レーザーおよび紫外線発光ダイオードである。中圧または高圧水銀蒸気タイプの紫外線発光ランプがとりわけ好ましい。これに加えて、ランプの発光スペクトルを改変するために、金属ハロゲン化物などの添加剤が存在していてもよい。200〜450nmに発光極大を有するランプがとりわけ適している。   Suitable UV sources include mercury arc lamps, carbon arc lamps, low pressure mercury lamps, medium pressure mercury lamps, high pressure mercury lamps, swirling plasma arc lamps, metal halide lamps, xenon lamps, tungsten lamps, halogen lamps, lasers and UV light emitting diodes. is there. Medium pressure or high pressure mercury vapor type UV lamps are particularly preferred. In addition, additives such as metal halides may be present to modify the emission spectrum of the lamp. Particularly suitable are lamps having an emission maximum between 200 and 450 nm.

照射源のエネルギー出力は、好ましくは20〜1000W/cm、好ましくは40〜500W/cmであるが、所望の暴露線量を実現することができるならば、これより高くても低くても構わない。暴露強度により、膜の硬化を調整する。暴露線量は、High Energy UV Radiometer(EIT−Instrument Markets製のUV Power PuckTM)により、該装置で示されたUV−A範囲で測定して、好ましくは少なくとも40mJ/cm以上、より好ましくは100〜2,000mJ/cm、もっとも好ましくは150〜1,500mJ/cmである。暴露時間は自由に選ぶことができるが、短いことが好ましく、典型的には2秒未満である。 The energy output of the irradiation source is preferably 20 to 1000 W / cm, preferably 40 to 500 W / cm, but may be higher or lower as long as a desired exposure dose can be realized. The curing of the film is adjusted according to the exposure intensity. The exposure dose is preferably measured by the High Energy UV Radiometer (UV Power Pack manufactured by EIT-Instrument Markets) in the UV-A range indicated by the apparatus, and is preferably at least 40 mJ / cm 2 or more, more preferably 100 or more. ˜2,000 mJ / cm 2 , most preferably 150 to 1,500 mJ / cm 2 . The exposure time can be chosen freely but is preferably short, typically less than 2 seconds.

速いコーティング速度において所望の線量に到達させるためには、複数の光源を使用しても構わない。これらの光源は暴露強度が同じでも異なってもよい。   Multiple light sources may be used to reach the desired dose at high coating speeds. These light sources may have the same or different exposure intensity.

本実施形態の高分子機能性膜は、特にイオン交換で使用することを主として意図している。しかしながら、本発明の高分子機能性膜はイオン交換に限定されるものではなく、逆浸透及びガス分離にも好適に用いることができると考えられる。   The polymer functional membrane of this embodiment is mainly intended for use in ion exchange. However, it is considered that the polymer functional membrane of the present invention is not limited to ion exchange and can be suitably used for reverse osmosis and gas separation.

以下、本発明を実施例に基づき、さらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」及び「%」は質量基準である。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail based on an Example, this invention is not limited to these Examples. Unless otherwise specified, “part” and “%” are based on mass.

[(E)スチレン系架橋剤の合成]
(合成例1)
クロロメチルスチレン321g(2.10mol、セイミケミカル製CMS−P)、2,6−ジ−tertーブチル−4−メチルフェノール1.30g(和光純薬製)、アセトニトリル433gの混合溶液に対し、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(1.00mol、和光純薬製)を加え、80℃にて15時間加熱撹拌した。
生じた結晶を濾過し例示化合物(CL−1)の白色結晶405g(収率97%)を得た。
[(E) Synthesis of Styrenic Crosslinking Agent]
(Synthesis Example 1)
For a mixed solution of 321 g of chloromethylstyrene (2.10 mol, CMS-P manufactured by Seimi Chemical), 1.30 g of 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries), and 433 g of acetonitrile, 4-diazabicyclo [2.2.2] octane (1.00 mol, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added, and the mixture was heated and stirred at 80 ° C. for 15 hours.
The resulting crystals were filtered to obtain 405 g (yield 97%) of white crystals of the exemplified compound (CL-1).

(合成例2)
クロロメチルスチレン458g(3.00mol、セイミケミカル製CMS−P)、2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール1.85g(和光純薬製)、ニトロベンゼン1232gの混合溶液に対し、N,N,N’,N’−テトラメチル−1,3−ジアミノプロパン130g(1.00mol、東京化成製)を加え、80℃にて20時間加熱撹拌した。
生じた結晶を濾過し例示化合物(CL−8)の白色結晶218g(収率50%)を得た。
(Synthesis Example 2)
For a mixed solution of 458 g of chloromethylstyrene (3.00 mol, CMS-P manufactured by Seimi Chemical), 1.85 g of 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries), and 1232 g of nitrobenzene, N , N, N ′, N′-tetramethyl-1,3-diaminopropane (130 g, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was added, and the mixture was heated and stirred at 80 ° C. for 20 hours.
The resulting crystals were filtered to obtain 218 g (yield 50%) of white crystals of the exemplified compound (CL-8).

実施例において、下記化合物をそれぞれ使用した。
(A)一般式(SM)で表されるスチレン系モノマーは、例示モノマー(SM−1)(シグマ−アルドリッチ社製)
一般式(HSM−1)で表されるスチレン系モノマーは、クロロメチルスチレン(HSM−1−p)(セイミケミカル製、商品名;CMS−P)、または4−(4−ブロモブチル)スチレン(HSM−8−p)(特開2000−212306号公報の製造例1に記載の手法に従い合成)
(B)スチレン系架橋剤は、ジビニルベンゼン(HCL−1)(東京化成製、商品名;ジビニルベンゼン(m−,p−混合物)(エチルビニルベンゼン,ジエチルベンゼン含む))、合成した例示化合物(CL−1)、(CL−8)
(C)光酸発生剤は例示化合物(PAG1−1)(東京化成工業株式会社製、商品名:Diphenyliodonium hexafluorophosphate)、(PAG2−1)(サンアプロ株式会社製、商品名:CPI−100P)、または(PAG3−1)(和光純薬工業株式会社製、商品名:WPAG−145)
(D)一般式(AI)で表される重合開始剤は例示化合物(AI−3)(和光純薬工業株式会社製、商品名;VA−046B))
In the examples, the following compounds were used.
(A) The styrene monomer represented by the general formula (SM) is exemplified monomer (SM-1) (manufactured by Sigma-Aldrich).
The styrenic monomer represented by the general formula (HSM-1) is chloromethylstyrene (HSM-1-p) (manufactured by Seimi Chemical, trade name: CMS-P), or 4- (4-bromobutyl) styrene (HSM). -8-p) (synthesized according to the method described in Production Example 1 of JP-A-2000-212306)
(B) Styrenic crosslinking agent is divinylbenzene (HCL-1) (product name; divinylbenzene (m-, p-mixture) (including ethylvinylbenzene and diethylbenzene)), a synthesized exemplary compound (CL -1), (CL-8)
(C) The photoacid generator is exemplified compound (PAG1-1) (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., trade name: Diphenyliodonium hexafluorophosphate), (PAG2-1) (manufactured by San Apro Co., Ltd., trade name: CPI-100P), or (PAG3-1) (made by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., trade name: WPAG-145)
(D) The polymerization initiator represented by the general formula (AI) is exemplified compound (AI-3) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., trade name: VA-046B))

Figure 2015047537
Figure 2015047537

(実施例1)
(アニオン交換膜の作成)
下記表1に示す組成の組成物の塗布液をアルミ板に、150μmのワイヤ巻き棒を用いて、手動で約5m/minの速さで塗布し、続いて、不織布(Freudenberg社製 FO−2223−10、厚さ100μm)に塗布液を含浸させた。ワイヤの巻いていないロッドを用いて余分な塗布液を除去した。塗布時の塗布液の温度は約25℃(室温)であった。UV露光機(Fusion UV Systems社製、型式Light Hammer 10、D−バルブ、コンベア速度9.5m/min、60%強度)を用いて、前記塗布液含浸支持体を硬化反応することにより、アニオン交換膜を調製した。露光量は、UV−A領域にて1,000mJ/cmであった。得られた膜をアルミ板から取り外し、0.1M NaCl溶液中で少なくとも12時間保存した。
(Example 1)
(Creation of anion exchange membrane)
A coating solution of the composition shown in Table 1 below was manually applied to an aluminum plate at a speed of about 5 m / min using a 150 μm wire winding rod, followed by a non-woven fabric (FO-2223 manufactured by Freudenberg). −10, thickness 100 μm) was impregnated with the coating solution. Excess coating solution was removed using a rod around which no wire was wound. The temperature of the coating solution at the time of coating was about 25 ° C. (room temperature). Anion exchange is performed by curing reaction of the coating liquid-impregnated support using a UV exposure machine (Fusion UV Systems, Model Light Hammer 10, D-valve, conveyor speed 9.5 m / min, 60% strength). A membrane was prepared. The exposure amount was 1,000 mJ / cm 2 in the UV-A region. The resulting membrane was removed from the aluminum plate and stored in 0.1 M NaCl solution for at least 12 hours.

(実施例2〜13、16、比較例3、4)
実施例1のアニオン交換膜の作成において、組成を下記表1に記載の組成に変えた以外は、実施例1と同様にして実施例2〜10、12、比較例3、4のアニオン交換膜をそれぞれ作成した。
(Examples 2 to 13, 16 and Comparative Examples 3 and 4)
In the production of the anion exchange membrane of Example 1, the anion exchange membranes of Examples 2 to 10 and 12 and Comparative Examples 3 and 4 were the same as Example 1 except that the composition was changed to the composition described in Table 1 below. Was created respectively.

(実施例14、15、17、18)
実施例1のカチオン交換膜の作成において、組成を下記表1に記載の組成に変えた以外は、実施例1と同様にして製膜した。続いて、0.5モル/Lのトリメチルアミン塩酸塩水溶液(pH12に調製)に40℃6時間浸漬得られた膜をアルミ板から取り外し、さらに0.1M NaCl溶液中で少なくとも12時間保存した。
(Examples 14, 15, 17, 18)
In the preparation of the cation exchange membrane of Example 1, a film was formed in the same manner as in Example 1 except that the composition was changed to the composition shown in Table 1 below. Subsequently, the membrane obtained by immersion in a 0.5 mol / L trimethylamine hydrochloride aqueous solution (adjusted to pH 12) at 40 ° C. for 6 hours was removed from the aluminum plate, and further stored in a 0.1 M NaCl solution for at least 12 hours.

(比較例1)
組成を下記表1に記載の組成に変え、重合条件を下記表2に記載の条件にした以外は、実施例1と同様にして、比較例1〜3のアニオン交換膜をそれぞれ作成した。
(Comparative Example 1)
Anion exchange membranes of Comparative Examples 1 to 3 were respectively prepared in the same manner as in Example 1 except that the composition was changed to the composition shown in Table 1 below and the polymerization conditions were changed to those shown in Table 2 below.

(比較例2)
組成を下記表1に記載の組成に変え、重合条件を下記表2に記載の条件にした以外は、実施例1と同様にして製膜した。続いて、0.5モル/Lのトリメチルアミン塩酸塩水溶液(pH12に調製)に40℃6時間浸漬得られた膜をアルミ板から取り外し、さらに0.1M NaCl溶液中で少なくとも12時間保存した。
(Comparative Example 2)
A film was formed in the same manner as in Example 1 except that the composition was changed to the composition shown in Table 1 below and the polymerization conditions were changed to those shown in Table 2 below. Subsequently, the membrane obtained by immersion in a 0.5 mol / L trimethylamine hydrochloride aqueous solution (adjusted to pH 12) at 40 ° C. for 6 hours was removed from the aluminum plate, and further stored in a 0.1 M NaCl solution for at least 12 hours.

(比較例5)
特開2000−212306号公報の実施例1に記載の手法に従いアニオン交換膜を製膜した。
(Comparative Example 5)
An anion exchange membrane was formed according to the method described in Example 1 of JP-A No. 2000-212306.

(比較例6)
実施例1のカチオン交換膜の作成において、組成を下記表1に記載の組成に変え、UV露光機の強度を「60%強度」から「100%強度」に変えた以外は、実施例1と同様にして製膜した。
(Comparative Example 6)
In the preparation of the cation exchange membrane of Example 1, the composition was changed to the composition shown in Table 1 below, and the intensity of the UV exposure machine was changed from “60% intensity” to “100% intensity”. A film was formed in the same manner.

Figure 2015047537
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Figure 2015047537
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Figure 2015047537
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表2の結果から、本発明の規定を満たす実施例1〜18では、極めて短時間で製膜が行えたことが分かる。これに対し、本発明の規定を満たさない比較例1、2、5のアニオン交換膜は、製膜に長時間を要した。また、本発明の規定を満たさない比較例3、4は十分に硬化させることができなかった。   From the results in Table 2, it can be seen that in Examples 1 to 18 that satisfy the provisions of the present invention, film formation was performed in an extremely short time. On the other hand, the anion exchange membranes of Comparative Examples 1, 2, and 5 that did not satisfy the provisions of the present invention required a long time for membrane formation. Further, Comparative Examples 3 and 4 that did not satisfy the provisions of the present invention could not be cured sufficiently.

実施例1〜18及び比較例1、2、5で作成したアニオン交換膜について、下記項目を評価した。結果を下記表3に示す。   The following items were evaluated for the anion exchange membranes prepared in Examples 1 to 18 and Comparative Examples 1, 2, and 5. The results are shown in Table 3 below.

[含水率(%)]
下記式により膜の含水率を算出した。
{(25℃0.5M NaCl水溶液中に15時間浸漬後の膜質量)−(浸漬後60℃の真空オーブン中で15時間乾燥後の膜質量)}÷(25℃0.5M NaCl水溶液中に15時間浸漬後の膜質量)×100
[Moisture content (%)]
The water content of the membrane was calculated according to the following formula.
{(Membrane weight after 15 hours immersion in 25 ° C. 0.5M NaCl aqueous solution) − (Membrane weight after 15 hours drying in 60 ° C. vacuum oven after immersion)} ÷ (In 25 ° C. 0.5M NaCl aqueous solution) Film mass after 15 hours immersion) x 100

[膜の電気抵抗(Ω・cm)]
約2時間、0.6M NaCl水溶液中に浸漬した膜の両面を乾燥ろ紙で拭い、2室型セル(有効膜面積1cm、電極にはAg/AgCl参照電極(Metrohm社製を使用)に挟んだ。両室に同一濃度の NaClを100mL満たし、25℃の恒温水槽中に置いて平衡に達するまで放置し、セル中の液温が正しく25℃になってから、交流ブリッジ(周波数1,000Hz)により電気抵抗rを測定した。測定NaCl濃度は0.6M、0.7M、1.5M、3.5M、4.5Mとし、低濃度液から順番に測定した。次に膜を取り除き、0.6M NaCl水溶液のみとして両極間の電気抵抗rを測り、膜の電気抵抗rをr−rとして求めた。
[Electrical resistance of membrane (Ω · cm 2 )]
Wipe both sides of the membrane immersed in 0.6 M NaCl aqueous solution for about 2 hours with dry filter paper, and sandwich between two-chamber cell (effective membrane area 1 cm 2 , Ag / AgCl reference electrode (made by Metrohm) used as electrode) Both chambers are filled with 100 mL of the same concentration of NaCl, placed in a constant temperature water bath at 25 ° C. and allowed to reach equilibrium, and after the liquid temperature in the cell has reached 25 ° C. correctly, an AC bridge (frequency 1,000 Hz) ) To measure the electrical resistance r 1. The measured NaCl concentrations were 0.6M, 0.7M, 1.5M, 3.5M, and 4.5M, and measured in order from the low concentration solution. The electrical resistance r 2 between the two electrodes was measured using only a 0.6 M NaCl aqueous solution, and the electrical resistance r of the film was determined as r 1 -r 2 .

下記表3では、「膜の電気抵抗」を「膜抵抗」と省略して記載した。   In Table 3 below, “electrical resistance of the membrane” is abbreviated as “membrane resistance”.

[透水率(mL/m/Pa/hr)]
膜の透水率を図1に示す流路10を有する装置により測定した。図1において、符号1は膜を表し、符号3及び4は、それぞれ、フィード溶液(純水)及びドロー溶液(4M NaCl)の流路を表す。また、符号2の矢印はフィード溶液から分離された水の流れを示表す。
フィード溶液400mLとドロー溶液400mLとを、膜を介して接触させ(膜接触面積18cm)、各液はペリスタポンプを用いて符号5の矢印の向きに流速0.11cm/秒で流した。フィード溶液中の水が膜を介してドロー溶液に浸透する速度を、フィード液とドロー液の質量をリアルタイムで測定することによって解析し、透水率を求めた。
[Water permeability (mL / m 2 / Pa / hr)]
The water permeability of the membrane was measured by an apparatus having a flow path 10 shown in FIG. In FIG. 1, reference numeral 1 represents a membrane, and reference numerals 3 and 4 represent flow paths for a feed solution (pure water) and a draw solution (4M NaCl), respectively. The arrow 2 indicates the flow of water separated from the feed solution.
400 mL of the feed solution and 400 mL of the draw solution were brought into contact with each other through the membrane (membrane contact area 18 cm 2 ), and each solution was flowed at a flow rate of 0.11 cm / sec in the direction of the arrow 5 with a peristaltic pump. The rate at which the water in the feed solution penetrates the draw solution through the membrane was analyzed by measuring the mass of the feed solution and the draw solution in real time, and the water permeability was determined.

[ピンホール試験]
測定用の膜を厚さ1.5nmのPtでコーティングし、以下の条件でSEM測定した。
[Pinhole test]
The film for measurement was coated with 1.5 nm thick Pt, and SEM measurement was performed under the following conditions.

加速電圧:2kV
作動距離:4mm
絞り:4
倍率:×100,000倍
視野の傾斜:3°
Acceleration voltage: 2 kV
Working distance: 4mm
Aperture: 4
Magnification: × 100,000 times Field tilt: 3 °

SEM画像から、以下の観点でピンホール評価を行った。   From the SEM image, pinhole evaluation was performed from the following viewpoints.

A:欠陥、ピンホールが観測されなかった。
B:欠陥、ピンホールが1〜2個観測された。
C:欠陥、ピンホールが3個以上観測された。
A: Defects and pinholes were not observed.
B: One or two defects and pinholes were observed.
C: Three or more defects and pinholes were observed.

Figure 2015047537
Figure 2015047537

表3の結果から、本発明の規定を満たす実施例1〜18のアニオン交換膜は、膜抵抗と透水率の積がいずれも低い値を示しており、高性能なアニオン交換膜であることが分かる。これに対し、本発明の規定を満たさない比較例1、2、5のアニオン交換膜は、特に膜抵抗が大きく、膜抵抗と透水率の積はいずれも大きい値を示した。このことから、本発明記載のアニオン交換膜は、十分な優位性を有しているといえる。   From the results of Table 3, the anion exchange membranes of Examples 1 to 18 that satisfy the provisions of the present invention show that the product of the membrane resistance and the water permeability both show a low value and are high-performance anion exchange membranes. I understand. In contrast, the anion exchange membranes of Comparative Examples 1, 2, and 5 that do not satisfy the provisions of the present invention have particularly high membrane resistance, and the product of membrane resistance and water permeability showed a large value. From this, it can be said that the anion exchange membrane according to the present invention has a sufficient advantage.

また、アルカリ型燃料電池用のヒドロキシイオン伝導膜では、水の透過率(透水率)が大きいことで発電効率が低下してしまう。上述のように、本発明のイオン交換膜は膜抵抗と透水率の積が従来のイオン交換膜よりも低く燃料電池用途のイオン伝導膜としても好適に用いることができる。   Further, in a hydroxy ion conductive membrane for an alkaline fuel cell, the power generation efficiency is lowered due to the high water permeability (water permeability). As described above, the ion exchange membrane of the present invention has a product of membrane resistance and water permeability lower than that of conventional ion exchange membranes, and can be suitably used as an ion conductive membrane for fuel cell applications.

1 膜
2 フィード溶液中の水が膜を介してドロー溶液に浸透することを示す矢印
3 フィード溶液の流路
4 ドロー溶液の流路
5 液体の進行方向
10 透水率測定装置の流路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Membrane 2 The arrow which shows that the water in a feed solution osmose | permeates a draw solution through a film | membrane 3 The flow path of a feed solution 4 The flow path of a draw solution 10 The flow direction of a liquid 10 The flow path of a water permeability measuring apparatus

Claims (24)

(A)下記一般式(HSM)で表されるスチレン系モノマー、(B)スチレン系架橋剤および(C)光酸発生剤を含有する組成物を光硬化反応させてなる高分子機能性膜。
Figure 2015047537
[一般式(HSM)において、Rはハロゲン原子または−N(R)(R)(R)(X )を表す。nは1〜10の整数を表す。ここで、R〜Rは各々独立に、直鎖若しくは分岐のアルキル基またはアリール基を表す。RとR、またはR、RおよびRが互いに結合して脂肪族ヘテロ環を形成してもよい。X は有機または無機のアニオンを表す。]
(A) A polymer functional film obtained by photocuring a composition containing a styrene monomer represented by the following general formula (HSM), (B) a styrene crosslinker, and (C) a photoacid generator.
Figure 2015047537
[In General Formula (HSM), R represents a halogen atom or —N + (R 1 ) (R 2 ) (R 3 ) (X 2 ). n represents an integer of 1 to 10. Here, R 1 to R 3 each independently represents a linear or branched alkyl group or aryl group. R 1 and R 2 , or R 1 , R 2 and R 3 may be bonded to each other to form an aliphatic heterocycle. X 2 represents an organic or inorganic anion. ]
前記−(CH)n−Rが下記一般式(ALX)で表される基であり、前記組成物を光硬化反応させた後、4級アンモニウム化剤である3級アミン化合物を反応させてなる請求項1に記載の高分子機能性膜。
Figure 2015047537
[一般式(ALX)において、Xはハロゲン原子を表す。n1は前記一般式(HSM)におけるnと同義である。]
The — (CH 2 ) n—R is a group represented by the following general formula (ALX), and the composition is subjected to a photocuring reaction, followed by reaction with a tertiary amine compound that is a quaternary ammonium agent. The polymer functional film according to claim 1.
Figure 2015047537
[In General Formula (ALX), X 1 represents a halogen atom. n1 has the same meaning as n in the general formula (HSM). ]
前記(B)スチレン系架橋剤が下記一般式(CL)で表される請求項1または2に記載の高分子機能性膜。
Figure 2015047537
[一般式(CL)において、Lはアルキレン基またはアルケニレン基を表す。Ra、Rb、RcおよびRdは各々独立にアルキル基またはアリール基を表し、RaとRb、または/およびRcとRdが互いに結合して環を形成してもよい。n3は1〜10の整数を表す。X およびX は各々独立に、有機または無機のアニオンを表す。]
The polymer functional film according to claim 1 or 2, wherein the (B) styrenic crosslinking agent is represented by the following general formula (CL).
Figure 2015047537
[In General Formula (CL), L 1 represents an alkylene group or an alkenylene group. Ra, Rb, Rc and Rd each independently represents an alkyl group or an aryl group, and Ra and Rb or / and Rc and Rd may be bonded to each other to form a ring. n3 represents an integer of 1 to 10. X 3 and X 4 each independently represents an organic or inorganic anion. ]
前記(C)光酸発生剤が下記一般式(PAG1)または(PAG2)で表される請求項1〜3のいずれか1項に記載の高分子機能性膜。
Figure 2015047537
[一般式(PAG1)又は(PAG2)において、Ar〜Arは各々独立に、置換若しくは無置換のアリール基を表す。X およびX は各々独立に、有機または無機のアニオンを表す。]
The polymer functional film according to any one of claims 1 to 3, wherein the (C) photoacid generator is represented by the following general formula (PAG1) or (PAG2).
Figure 2015047537
[In General Formula (PAG1) or (PAG2), Ar 1 to Ar 5 each independently represents a substituted or unsubstituted aryl group. X 5 - and X 6 - are each independently represents an organic or inorganic anion. ]
前記組成物が、さらに(D)下記一般式(AI)で表される重合開始剤を含有する請求項1〜4のいずれか1項に記載の高分子機能性膜。
Figure 2015047537
[一般式(AI)において、R〜Rは各々独立に、アルキル基を表し、Yは=Oまたは=N−Riを表す。Re〜Riは各々独立に水素原子またはアルキル基を表す。ReとRf、RgとRh、ReとRi、RgとRiは、各々互いに結合して環を形成してもよい。]
The polymer functional film according to any one of claims 1 to 4, wherein the composition further comprises (D) a polymerization initiator represented by the following general formula (AI).
Figure 2015047537
[In General Formula (AI), R 5 to R 8 each independently represents an alkyl group, and Y represents ═O or ═N—Ri. Re to Ri each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group. Re and Rf, Rg and Rh, Re and Ri, and Rg and Ri may be bonded to each other to form a ring. ]
前記組成物の全固形分100質量部に対し、前記Rがハロゲン原子または−N(R)(R)(R)(X )で表されるスチレン系モノマーであって、かつ該スチレン系モノマーの含有量が、1〜85質量部である請求項1、3〜5のいずれか1項に記載の高分子機能性膜。 A styrene-based monomer represented by, - the total solid content 100 parts by weight of the composition, wherein R is a halogen atom or -N + (R 1) (R 2) (R 3) (X 2) And content of this styrene-type monomer is 1-85 mass parts, The polymeric functional film of any one of Claim 1, 3-5. 前記組成物の全固形分100質量部に対し、前記(B)スチレン系架橋剤含有量が10〜100質量部である請求項2〜6のいずれか1項に記載の高分子機能性膜。   The polymer functional film according to any one of claims 2 to 6, wherein the content of the (B) styrene-based crosslinking agent is 10 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total solid content of the composition. 前記組成物の全固形分100質量部に対し、前記(C)光酸発生剤含有量が0.1〜20質量部である請求項1〜7のいずれか1項に記載の高分子機能性膜。   The polymer functionality according to any one of claims 1 to 7, wherein the content of the (C) photoacid generator is 0.1 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total solid content of the composition. film. 前記組成物が(E)溶媒を含有する請求項1〜8のいずれか1項に記載の高分子機能性膜。   The polymeric functional film of any one of Claims 1-8 in which the said composition contains (E) solvent. 前記(E)溶媒が、水または水溶性溶媒である請求項9に記載の高分子機能性膜。   The polymer functional film according to claim 9, wherein the solvent (E) is water or a water-soluble solvent. 支持体を有する請求項1〜10のいずれか1項に記載の高分子機能性膜。   The polymeric functional film of any one of Claims 1-10 which has a support body. 前記支持体が合成織布もしくは合成不織布、スポンジ状フィルムまたは微細な貫通孔を有するフィルムである請求項11に記載の高分子機能性膜。   The polymer functional membrane according to claim 11, wherein the support is a synthetic woven fabric or synthetic nonwoven fabric, a sponge-like film, or a film having fine through holes. 前記支持体がポリオレフィンである請求項11または12に記載の高分子機能性膜。   The polymer functional film according to claim 11 or 12, wherein the support is a polyolefin. 前記高分子機能性膜が、イオン交換膜、逆浸透膜、正浸透膜またはガス分離膜である請求項1〜13のいずれか1項に記載の高分子機能性膜。   The polymer functional membrane according to any one of claims 1 to 13, wherein the polymer functional membrane is an ion exchange membrane, a reverse osmosis membrane, a forward osmosis membrane, or a gas separation membrane. (A)下記一般式(HSM)で表されるスチレン系モノマー、(B)スチレン系架橋剤および(C)光酸発生剤を含有する組成物を光硬化反応させる高分子機能性膜の製造方法。
Figure 2015047537
[一般式(HSM)において、Rはハロゲン原子または−N(R)(R)(R)(X )を表す。nは1〜10の整数を表す。ここで、R〜Rは各々独立に、直鎖若しくは分岐のアルキル基またはアリール基を表す。RとR、またはR、RおよびRが互いに結合して脂肪族ヘテロ環を形成してもよい。X は有機または無機のアニオンを表す。]
(A) A method for producing a polymer functional film, wherein a composition containing a styrene monomer represented by the following general formula (HSM), (B) a styrene crosslinking agent, and (C) a photoacid generator is photocured. .
Figure 2015047537
[In General Formula (HSM), R represents a halogen atom or —N + (R 1 ) (R 2 ) (R 3 ) (X 2 ). n represents an integer of 1 to 10. Here, R 1 to R 3 each independently represents a linear or branched alkyl group or aryl group. R 1 and R 2 , or R 1 , R 2 and R 3 may be bonded to each other to form an aliphatic heterocycle. X 2 represents an organic or inorganic anion. ]
前記−(CH)n−Rが下記一般式(ALX)で表される基であり、前記組成物を光硬化反応させた後、4級アンモニウム化剤である3級アミン化合物を反応させる請求項15に記載の高分子機能性膜の製造方法。
Figure 2015047537
[一般式(ALX)において、Xはハロゲン原子を表す。n1は前記一般式(HSM)におけるnと同義である。]
The - (CH 2) n-R is a group represented by the following general formula (ALX), after the composition was allowed to photocuring reaction, wherein the reaction of the tertiary amine compound is a quaternary ammonium agent Item 16. A method for producing a functional polymer membrane according to Item 15.
Figure 2015047537
[In General Formula (ALX), X 1 represents a halogen atom. n1 has the same meaning as n in the general formula (HSM). ]
前記(B)スチレン系架橋剤が下記一般式(CL)で表される請求項15または16に記載の高分子機能性膜の製造方法。
Figure 2015047537
[一般式(CL)において、Lはアルキレン基またはアルケニレン基を表す。Ra、Rb、RcおよびRdは各々独立にアルキル基またはアリール基を表し、RaとRb、または/およびRcとRdが互いに結合して環を形成してもよい。n3は1〜10の整数を表す。X およびX は各々独立に、有機または無機のアニオンを表す。]
The method for producing a functional polymer film according to claim 15 or 16, wherein the (B) styrene-based crosslinking agent is represented by the following general formula (CL).
Figure 2015047537
[In General Formula (CL), L 1 represents an alkylene group or an alkenylene group. Ra, Rb, Rc and Rd each independently represents an alkyl group or an aryl group, and Ra and Rb or / and Rc and Rd may be bonded to each other to form a ring. n3 represents an integer of 1 to 10. X 3 and X 4 each independently represents an organic or inorganic anion. ]
前記(C)光酸発生剤が下記一般式(PAG1)または(PAG2)で表される請求項15〜18のいずれか1項に記載の高分子機能性膜の製造方法。
Figure 2015047537
[一般式(PAG1)又は(PAG2)において、Ar〜Arは各々独立に、置換若しくは無置換のアリール基を表す。X およびX は各々独立に、有機または無機のアニオンを表す。]
The method for producing a polymer functional film according to any one of claims 15 to 18, wherein the (C) photoacid generator is represented by the following general formula (PAG1) or (PAG2).
Figure 2015047537
[In General Formula (PAG1) or (PAG2), Ar 1 to Ar 5 each independently represents a substituted or unsubstituted aryl group. X 5 - and X 6 - are each independently represents an organic or inorganic anion. ]
前記組成物が、さらに(D)下記一般式(AI)で表される重合開始剤を含有する請求項15〜18のいずれか1項に記載の高分子機能性膜の製造方法。
Figure 2015047537
[一般式(AI)において、R〜Rは各々独立に、アルキル基を表し、Yは=Oまたは=N−Riを表す。Re〜Riは各々独立に水素原子またはアルキル基を表す。ReとRf、RgとRh、ReとRi、RgとRiは、各々互いに結合して環を形成してもよい。]
The method for producing a polymer functional film according to any one of claims 15 to 18, wherein the composition further comprises (D) a polymerization initiator represented by the following general formula (AI).
Figure 2015047537
[In General Formula (AI), R 5 to R 8 each independently represents an alkyl group, and Y represents ═O or ═N—Ri. Re to Ri each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group. Re and Rf, Rg and Rh, Re and Ri, and Rg and Ri may be bonded to each other to form a ring. ]
前記組成物が(D)溶媒を含有する請求項15〜19のいずれか1項に記載の高分子機能性膜の製造方法。   The method for producing a functional polymer film according to any one of claims 15 to 19, wherein the composition contains (D) a solvent. 前記(D)溶媒が、水または水溶性溶媒である請求項20に記載の高分子機能性膜の製造方法。   The method for producing a functional polymer film according to claim 20, wherein the solvent (D) is water or a water-soluble solvent. 前記組成物を支持体に塗布および/または含浸させた後に硬化反応させる請求項15〜21のいずれか1項に記載の高分子機能性膜の製造方法。   The method for producing a functional polymer film according to any one of claims 15 to 21, wherein the composition is applied and / or impregnated on a support and then cured. 前記硬化反応が、前記組成物にエネルギー線照射および加熱して重合する硬化反応である請求項15〜22のいずれか1項に記載の高分子機能性膜の製造方法。   The method for producing a polymer functional film according to any one of claims 15 to 22, wherein the curing reaction is a curing reaction in which the composition is polymerized by irradiation with energy rays and heating. 前記硬化反応が、前記組成物にエネルギー線照射した後に加熱して重合する硬化反応である請求項15〜23いずれか1項に記載の高分子機能性膜の製造方法。   The method for producing a polymeric functional film according to any one of claims 15 to 23, wherein the curing reaction is a curing reaction in which the composition is heated and polymerized after irradiation with energy rays.
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