JP2019183175A - Release film - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、離型フィルムに関する。 The present invention relates to a release film.
フッ素系電解質膜は、耐酸化性や高イオン伝導性を生かし、食塩電解イオン交換膜、固体高分子型燃料電池用電解質膜などに用いられている。 Fluorine-based electrolyte membranes are used for salt electrolytic ion exchange membranes, polymer electrolyte fuel cell electrolyte membranes, etc., taking advantage of oxidation resistance and high ion conductivity.
工業的に実施されているフッ素系電解質膜の製造方法は、溶融押出製膜、アルカリによる加水分解、酸による中和、の各工程を含む。また、膜の強度を補うために、フッ素樹脂製の補強膜で補強することが行われており、その場合は、溶融押出製膜、熱ラミネート加工による補強膜との積層、アルカリによる加水分解、酸による中和、の各工程を含む。溶融押出製膜及び熱ラミネート加工と、アルカリによる加水分解及び酸による中和とは、別々のラインで行われることが通常であるが、コストを低減するために同じラインで実施できる方法が求められている。 The manufacturing method of the fluorine-type electrolyte membrane currently implemented industrially includes each process of melt extrusion film-forming, hydrolysis with an alkali, and neutralization with an acid. In addition, in order to supplement the strength of the membrane, it has been reinforced with a fluororesin reinforcement membrane, in which case melt extrusion membrane formation, lamination with a reinforcement membrane by thermal lamination, hydrolysis with alkali, Each step of neutralization with an acid is included. Melt extrusion film forming and thermal laminating, and alkali hydrolysis and acid neutralization are usually performed in separate lines, but a method that can be performed in the same line is required to reduce costs. ing.
特に燃料電池用途のフッ素系電解質膜は、発電効率アップのため、膜厚は薄い方が良い。膜厚が薄くなると、加水分解後に膜が破れやすくなり、加工時に離型フィルムを使う必要がある。上記離型フィルムに求められる特性は、熱ラミネート加工に耐える耐熱性と機械的強度、アルカリ及び酸に対する耐薬品性、及び、離型性である。 In particular, a fluorine-based electrolyte membrane for use in fuel cells should have a small thickness in order to increase power generation efficiency. When the film thickness is reduced, the film is easily broken after hydrolysis, and it is necessary to use a release film during processing. The properties required for the release film are heat resistance and mechanical strength that can withstand thermal lamination, chemical resistance to alkalis and acids, and release properties.
特許文献１では、離型フィルム（搬送用シート）としてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）シートを使用したことが記載されている。しかし、ＰＴＦＥは、耐薬品性と離型性には問題ないが、高温での機械的強度に劣り、熱ラミネート加工時に表面が変形して均一な膜を得ることができない。 Patent Document 1 describes that a polytetrafluoroethylene (PTFE) sheet is used as a release film (conveyance sheet). However, PTFE has no problem in chemical resistance and releasability, but is inferior in mechanical strength at high temperature, and the surface cannot be deformed at the time of heat laminating to obtain a uniform film.
耐熱性や機械的強度に優れた樹脂としては、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などが知られているが、いずれも離型性に劣る。 As resins having excellent heat resistance and mechanical strength, polyimide, polyetheretherketone (PEEK), polyphenylene sulfide (PPS), and the like are known, but all have poor release properties.
本発明は、上記現状に鑑み、耐熱性、機械的強度、耐アルカリ性、耐酸性及び離型性に優れた離型フィルムを提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the release film excellent in heat resistance, mechanical strength, alkali resistance, acid resistance, and mold release property in view of the said present condition.
すなわち、本発明は、融点またはガラス転移温度が２００℃以上の熱可塑性樹脂（Ｉ）（但し、フッ素樹脂（ＩＩ）を除く）及びフッ素樹脂（ＩＩ）からなることを特徴とする離型フィルムである。 That is, the present invention is a release film characterized by comprising a thermoplastic resin (I) (excluding the fluororesin (II)) having a melting point or glass transition temperature of 200 ° C. or higher and a fluororesin (II). is there.
熱可塑性樹脂（Ｉ）とフッ素樹脂（ＩＩ）との質量比（Ｉ）：（ＩＩ）が９９：１〜３０：７０であることが好ましく、９０：１０〜６０：４０であることがより好ましい。 The mass ratio (I) :( II) of the thermoplastic resin (I) to the fluororesin (II) is preferably 99: 1 to 30:70, more preferably 90:10 to 60:40. .
熱可塑性樹脂（Ｉ）とフッ素樹脂（ＩＩ）との溶融粘度比（Ｉ）／（ＩＩ）が０．３〜５．０であることが好ましい。 The melt viscosity ratio (I) / (II) between the thermoplastic resin (I) and the fluororesin (II) is preferably 0.3 to 5.0.
熱可塑性樹脂（Ｉ）及びフッ素樹脂（ＩＩ）を含む樹脂組成物から得られ、前記組成物中のナトリウムの量が前記組成物に対して１２０ｐｐｍ以下またはカルシウムの量が前記組成物に対して１５ｐｐｍ以下であることが好ましい。 It is obtained from a resin composition containing thermoplastic resin (I) and fluororesin (II), and the amount of sodium in the composition is 120 ppm or less with respect to the composition, or the amount of calcium is 15 ppm with respect to the composition. The following is preferable.
フッ素樹脂（ＩＩ）は、テトラフルオロエチレン及び下記の一般式（１）：
ＣＦ２＝ＣＦ−Ｒｆ１ （１）
（式中、Ｒｆ１は、−ＣＦ３又は−ＯＲｆ２を表す。Ｒｆ２は、炭素数１〜５のパーフルオロアルキル基を表す。）で表されるパーフルオロエチレン性不飽和化合物の共重合体であることが好ましい。
The fluororesin (II) is tetrafluoroethylene and the following general formula (1):
CF 2 = CF-Rf 1 (1)
(Wherein Rf 1 represents —CF 3 or —ORf 2 ; Rf 2 represents a perfluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms) It is preferably a coalescence.
上記離型フィルムは、熱ラミネート加工用離型フィルムであることが好ましい。 The release film is preferably a heat release laminate film.
上記離型フィルムは、フッ素系高分子電解質からなるフッ素系高分子電解質膜を製造するために使用されるものであることが好ましい。 The release film is preferably used for producing a fluorine-based polymer electrolyte membrane made of a fluorine-based polymer electrolyte.
上記フッ素系高分子電解質は、ＣＯＯＺ基又はＳＯ３Ｚ基（Ｚはアルカリ金属、アルカリ土類金属、水素、又は、ＮＲ１Ｒ２Ｒ３Ｒ４を表す。Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４はそれぞれ独立に炭素数１〜３のアルキル基又は水素を表す。）含有モノマー単位を有することが好ましい。 The fluorine-based polymer electrolyte includes a COOZ group or a SO 3 Z group (Z represents an alkali metal, an alkaline earth metal, hydrogen, or NR 1 R 2 R 3 R 4. R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or hydrogen.) It is preferable to have a monomer unit.
本発明の離型フィルムは、耐熱性、機械的強度、耐アルカリ性、耐酸性及び離型性に優れている。また、複数回の使用に耐えることができるので、本発明の離型フィルムを使用すれば、安価にフッ素系高分子電解質膜を製造できる。 The release film of the present invention is excellent in heat resistance, mechanical strength, alkali resistance, acid resistance and release properties. In addition, since it can withstand a plurality of uses, a fluorine-based polymer electrolyte membrane can be produced at low cost by using the release film of the present invention.
以下、本発明を具体的に説明する。 The present invention will be specifically described below.
本発明の離型フィルムは、融点またはガラス転移温度が２００℃以上の熱可塑性樹脂（Ｉ）（但し、フッ素樹脂（ＩＩ）を除く）及びフッ素樹脂（ＩＩ）からなることを特徴とする。 The release film of the present invention is characterized by comprising a thermoplastic resin (I) (excluding the fluororesin (II)) and a fluororesin (II) having a melting point or glass transition temperature of 200 ° C. or higher.
熱可塑性樹脂（Ｉ）としては、芳香族ポリエーテルケトン、ポリアリーレンサルファイド、ポリイミド、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルイミド等を挙げることができる。 Examples of the thermoplastic resin (I) include aromatic polyether ketone, polyarylene sulfide, polyimide, polyether sulfone, polyether imide and the like.
熱可塑性樹脂（Ｉ）は、芳香族ポリエーテルケトン、ポリアリーレンサルファイド、及び、ポリイミドからなる群より選択される少なくとも１種の樹脂である。樹脂（Ｉ）は、耐アルカリ性の観点から、芳香族ポリエーテルケトン、及び、ポリアリーレンサルファイドからなる群より選択される少なくとも１種の樹脂であることが好ましく、芳香族ポリエーテルケトンであることがより好ましい。 The thermoplastic resin (I) is at least one resin selected from the group consisting of aromatic polyether ketone, polyarylene sulfide, and polyimide. Resin (I) is preferably at least one resin selected from the group consisting of aromatic polyether ketone and polyarylene sulfide from the viewpoint of alkali resistance, and may be an aromatic polyether ketone. More preferred.
上記芳香族ポリエーテルケトンとしては、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン及びポリエーテルケトンエーテルケトンケトンからなる群より選択される少なくとも１種の樹脂であることが好ましく、ポリエーテルケトン及びポリエーテルエーテルケトンからなる群より選択される少なくとも１種の樹脂であることがより好ましく、ポリエーテルエーテルケトンであることが更に好ましい。 The aromatic polyether ketone is preferably at least one resin selected from the group consisting of polyether ketone, polyether ether ketone, polyether ketone ketone, and polyether ketone ether ketone ketone. And at least one resin selected from the group consisting of polyetheretherketone, more preferably polyetheretherketone.
上記芳香族ポリエーテルケトンは、６０ｓｅｃ−１、３９０℃における溶融粘度が０．２５〜１．５０ｋＮｓｍ−２であることが好ましい。溶融粘度が上記範囲内にあると、フッ素樹脂との複合化が容易になり、得られる樹脂組成物をフィルムに成形しやすくなり、得られるフィルムの機械強度は充分なものとなる。溶融粘度が低い方が加工はしやすいが、低すぎると機械強度が低下する。溶融粘度の好ましい下限は０．８０ｋＮｓｍ−２である。溶融粘度の好ましい上限は１．３０ｋＮｓｍ−２である。上記芳香族ポリエーテルケトンの溶融粘度は、ＡＳＴＭ Ｄ３８３５に準拠して測定する。 The aromatic polyether ketone preferably has a melt viscosity of 0.25 to 1.50 kNsm -2 at 60 sec -1 and 390 ° C. When the melt viscosity is within the above range, it is easy to form a composite with a fluororesin, and the resulting resin composition can be easily formed into a film, and the resulting film has sufficient mechanical strength. If the melt viscosity is lower, the processing is easier, but if it is too low, the mechanical strength decreases. The minimum with preferable melt viscosity is 0.80 kNsm- 2 . The upper limit with preferable melt viscosity is 1.30 kNsm- 2 . The melt viscosity of the aromatic polyether ketone is measured according to ASTM D3835.
上記芳香族ポリエーテルケトンは、ガラス転移温度が１３０℃以上であることが好ましい。より好ましくは、１３５℃以上であり、更に好ましくは、１４０℃以上である。ガラス転移温度が上記範囲内にあると、耐熱性に一層優れる。上記ガラス転移温度は、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）装置によって測定される。 The aromatic polyether ketone preferably has a glass transition temperature of 130 ° C. or higher. More preferably, it is 135 degreeC or more, More preferably, it is 140 degreeC or more. When the glass transition temperature is within the above range, the heat resistance is further improved. The glass transition temperature is measured by a differential scanning calorimetry (DSC) apparatus.
上記芳香族ポリエーテルケトンは、融点が３００℃以上であることが好ましい。より好ましくは、３２０℃以上である。融点が上記範囲内にあると、耐熱性に一層優れる。上記融点は、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）装置によって測定される。 The aromatic polyether ketone preferably has a melting point of 300 ° C. or higher. More preferably, it is 320 degreeC or more. When the melting point is within the above range, the heat resistance is further improved. The melting point is measured by a differential scanning calorimetry (DSC) apparatus.
上記ポリアリーレンサルファイドとしては、例えば、下記式：
−（Ａｒ−Ｓ）−
（式中、Ａｒはアリーレン基、Ｓは硫黄を示す）で表わされる繰り返し単位を有するものが挙げられ、樹脂中の前記繰り返し単位の含有割合は７０モル％以上が好ましい。
アリーレン基としては、ｐ−フェニレン、ｍ−フェニレン、ｏ−フェニレン、アルキル置換フェニレン、フェニル置換フェニレン、ハロゲン置換フェニレン、アミノ置換フェニレン、アミド置換フェニレン、ｐ，ｐ’−ジフェニレンスルホン、ｐ，ｐ’−ビフェニレン、ｐ，ｐ’−ビフェニレンエーテル等を挙げることができる。
なお、ポリアリーレンサルファイドは、架橋や分岐構造を有する樹脂（架橋型）、架橋や分岐構造が実質的に有さない樹脂（リニア型）に大別することができるが、本発明では架橋型、リニア型のいずれでも問題なく使用することができる。
Examples of the polyarylene sulfide include the following formula:
-(Ar-S)-
(Wherein Ar represents an arylene group and S represents sulfur), and the content of the repeating unit in the resin is preferably 70 mol% or more.
Arylene groups include p-phenylene, m-phenylene, o-phenylene, alkyl-substituted phenylene, phenyl-substituted phenylene, halogen-substituted phenylene, amino-substituted phenylene, amide-substituted phenylene, p, p'-diphenylenesulfone, p, p '. -Biphenylene, p, p'-biphenylene ether, etc. can be mentioned.
Polyarylene sulfide can be broadly classified into resins having a crosslinked or branched structure (crosslinked type) and resins having substantially no crosslinked or branched structure (linear type). Any of the linear types can be used without any problem.
上記ポリイミドとしては、例えば、芳香族ジアミンと芳香族テトラカルボン酸および／またはその無水物を重縮合反応して得られるポリイミド前駆体を主成分とするワニスを熱処理（焼き付け）することで得ることができる。また、成形加工性に優れることから、熱可塑性ポリイミドを好適に使用できる。 The polyimide can be obtained, for example, by heat-treating (baking) a varnish mainly composed of a polyimide precursor obtained by polycondensation reaction of aromatic diamine and aromatic tetracarboxylic acid and / or anhydride thereof. it can. Moreover, since it is excellent in moldability, a thermoplastic polyimide can be used conveniently.
フッ素樹脂（ＩＩ）は、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）及び下記の一般式（１）：
ＣＦ２＝ＣＦ−Ｒｆ１ （１）
（式中、Ｒｆ１は、−ＣＦ３又は−ＯＲｆ２を表す。Ｒｆ２は、炭素数１〜５のパーフルオロアルキル基を表す。）で表されるパーフルオロエチレン性不飽和化合物の共重合体であることが好ましい。
The fluororesin (II) is tetrafluoroethylene (TFE) and the following general formula (1):
CF 2 = CF-Rf 1 (1)
(Wherein Rf 1 represents —CF 3 or —ORf 2 ; Rf 2 represents a perfluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms) It is preferably a coalescence.
フッ素樹脂（ＩＩ）としては、１種を用いてもよいし、２種以上を用いてもよい。上記Ｒｆ１が、−ＯＲｆ２である場合、上記Ｒｆ２は炭素数が１〜３のパーフルオロアルキル基であることが好ましい。 As fluororesin (II), 1 type may be used and 2 or more types may be used. When Rf 1 is —ORf 2 , Rf 2 is preferably a perfluoroalkyl group having 1 to 3 carbon atoms.
上記離型フィルムは、上記フッ素樹脂（ＩＩ）を含むことによって、耐熱性、機械的強度、耐アルカリ性、耐酸性及び離型性を兼ね備える。例えば、離型フィルムが非溶融加工性のポリテトラフルオロエチレンを含む場合、フィルムの溶融加工温度においても溶融していないポリテトラフルオロエチレンが粗大粒子として存在するため、均一な薄膜フィルムを成形することは困難である。 By including the fluororesin (II), the release film has heat resistance, mechanical strength, alkali resistance, acid resistance, and release properties. For example, when the release film contains non-melt processable polytetrafluoroethylene, the polytetrafluoroethylene that is not melted even at the melt processing temperature of the film exists as coarse particles, so that a uniform thin film is formed. It is difficult.
一般式（１）で表されるパーフルオロエチレン性不飽和化合物としては、耐熱性、機械的強度、耐アルカリ性、耐酸性及び離型性の観点から、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロ（メチルビニルエーテル）、パーフルオロ（エチルビニルエーテル）及びパーフルオロ（プロピルビニルエーテル）からなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましく、ヘキサフルオロプロピレン及びパーフルオロ（プロピルビニルエーテル）からなる群より選択される少なくとも１種であることがより好ましい。 As the perfluoroethylenically unsaturated compound represented by the general formula (1), from the viewpoint of heat resistance, mechanical strength, alkali resistance, acid resistance and releasability, hexafluoropropylene, perfluoro (methyl vinyl ether), It is preferably at least one selected from the group consisting of perfluoro (ethyl vinyl ether) and perfluoro (propyl vinyl ether), and at least one selected from the group consisting of hexafluoropropylene and perfluoro (propyl vinyl ether). More preferably.
フッ素樹脂（ＩＩ）としては、耐熱性、耐アルカリ性、耐酸性及び離型性の観点から、パーフルオロポリマーが好ましい。 As the fluororesin (II), a perfluoropolymer is preferable from the viewpoints of heat resistance, alkali resistance, acid resistance and releasability.
上記フッ素樹脂（ＩＩ）は、８０〜９９モル％のＴＦＥ及び１〜２０モル％の上記一般式（１）で表されるパーフルオロエチレン性不飽和化合物から構成されることが好ましい。上記フッ素樹脂（ＩＩ）を構成するＴＦＥの含有量の下限は、８５モル％がより好ましく、８７モル％が更に好ましく、９０モル％が特に好ましく、９３モル％が殊更に好ましい。上記フッ素樹脂（ＩＩ）を構成するＴＦＥの含有量の上限は、９７モル％がより好ましく、９５モル％が更に好ましい。 The fluororesin (II) is preferably composed of 80 to 99 mol% of TFE and 1 to 20 mol% of a perfluoroethylenically unsaturated compound represented by the general formula (1). The lower limit of the content of TFE constituting the fluororesin (II) is more preferably 85 mol%, further preferably 87 mol%, particularly preferably 90 mol%, and particularly preferably 93 mol%. The upper limit of the content of TFE constituting the fluororesin (II) is more preferably 97 mol%, still more preferably 95 mol%.
また、上記フッ素樹脂（ＩＩ）を構成する上記一般式（１）で表されるパーフルオロエチレン性不飽和化合物の含有量の下限は、３モル％がより好ましく、５モル％が更に好ましい。上記フッ素樹脂（ＩＩ）を構成する上記一般式（１）で表されるパーフルオロエチレン性不飽和化合物の含有量の上限は、１５モル％がより好ましく、１３モル％が更に好ましく、１０モル％が特に好ましく、７モル％が殊更に好ましい。 Further, the lower limit of the content of the perfluoroethylenically unsaturated compound represented by the general formula (1) constituting the fluororesin (II) is more preferably 3 mol%, further preferably 5 mol%. The upper limit of the content of the perfluoroethylenically unsaturated compound represented by the general formula (1) constituting the fluororesin (II) is more preferably 15 mol%, further preferably 13 mol%, and more preferably 10 mol%. Is particularly preferred, with 7 mol% being even more preferred.
上記フッ素樹脂（ＩＩ）は、６０ｓｅｃ−１、３９０℃における溶融粘度が０．１〜３．０ｋＮｓｍ−２であることが好ましい。溶融粘度が上記範囲内にあると、熱可塑性樹脂（Ｉ）との複合化が容易になり、得られる樹脂組成物をフィルムに成形しやすくなり、得られるフィルムの機械強度は充分なものとなる。溶融粘度が低い方が加工はしやすいが、低すぎると機械強度が低下する。溶融粘度のより好ましい下限は、０．２ｋＮｓｍ−２である。溶融粘度のより好ましい上限は２．５ｋＮｓｍ−２であり、更に好ましくは２．０ｋＮｓｍ−２である。上記フッ素樹脂（ＩＩ）の溶融粘度は、ＡＳＴＭ Ｄ３８３５に準拠して測定する。 The fluororesin (II) preferably has a melt viscosity of 0.1 to 3.0 kNsm −2 at 60 sec −1 and 390 ° C. When the melt viscosity is within the above range, it becomes easy to form a composite with the thermoplastic resin (I), the resulting resin composition can be easily molded into a film, and the mechanical strength of the resulting film is sufficient. . If the melt viscosity is lower, the processing is easier, but if it is too low, the mechanical strength decreases. A more preferable lower limit of the melt viscosity is 0.2 kNsm- 2 . The upper limit with more preferable melt viscosity is 2.5 kNsm- 2 , More preferably, it is 2.0 kNsm- 2 . The melt viscosity of the fluororesin (II) is measured according to ASTM D3835.
上記フッ素樹脂（ＩＩ）は、３７２℃、５０００ｇ荷重の条件下で測定したメルトフローレート（ＭＦＲ）が０．１〜１００ｇ／１０分であることが好ましく、５〜４０ｇ／１０分であることがより好ましく、１０〜４０ｇ／１０分であることが更に好ましい。ＭＦＲが上記範囲内にあると、熱可塑性樹脂（Ｉ）との複合化が容易になり、得られる樹脂組成物をフィルムに成形しやすくなり、得られるフィルムの機械強度は充分なものとなる。溶融粘度が低い方が加工はしやすいが、低すぎると機械強度が低下する。ＭＦＲの更に好ましい下限は１２ｇ／１０分であり、特に好ましい下限は１５ｇ／１０分である。動摩擦係数の低減の観点から、ＭＦＲの更に好ましい上限は３８ｇ／１０分であり、特に好ましい上限は３５ｇ／１０分である。上記フッ素樹脂（ＩＩ）のＭＦＲは、ＡＳＴＭ Ｄ３３０７−０１に準拠し、メルトインデクサーを用いて測定する。 The fluororesin (II) preferably has a melt flow rate (MFR) measured under conditions of 372 ° C. and a load of 5000 g of 0.1 to 100 g / 10 minutes, and preferably 5 to 40 g / 10 minutes. More preferably, it is 10-40 g / 10min. When the MFR is within the above range, it becomes easy to form a composite with the thermoplastic resin (I), the resulting resin composition can be easily formed into a film, and the mechanical strength of the resulting film is sufficient. If the melt viscosity is lower, the processing is easier, but if it is too low, the mechanical strength decreases. The more preferable lower limit of MFR is 12 g / 10 minutes, and the particularly preferable lower limit is 15 g / 10 minutes. From the viewpoint of reducing the dynamic friction coefficient, the more preferable upper limit of MFR is 38 g / 10 minutes, and the particularly preferable upper limit is 35 g / 10 minutes. The MFR of the fluororesin (II) is measured using a melt indexer in accordance with ASTM D3307-01.
上記フッ素樹脂（ＩＩ）の融点は特に限定されないが、成形する際に用いる熱可塑性樹脂（Ｉ）が溶融する温度で既にフッ素樹脂（ＩＩ）が溶融していることが成形において好ましいため、上記熱可塑性樹脂（Ｉ）の融点以下の温度であることが好ましい。例えば、フッ素樹脂（ＩＩ）の融点は、２３０〜３５０℃であることが好ましい。フッ素樹脂（ＩＩ）の融点は、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）装置を用いて、１０℃／分の速度で昇温したときの融解熱曲線における極大値に対応する温度として求めたものである。 The melting point of the fluororesin (II) is not particularly limited, but it is preferable that the fluororesin (II) is already melted at the temperature at which the thermoplastic resin (I) used for molding is melted. The temperature is preferably equal to or lower than the melting point of the plastic resin (I). For example, the melting point of the fluororesin (II) is preferably 230 to 350 ° C. The melting point of the fluororesin (II) is determined as a temperature corresponding to the maximum value in the heat of fusion curve when the temperature is raised at a rate of 10 ° C./min using a differential scanning calorimetry (DSC) apparatus.
上記フッ素樹脂（ＩＩ）は、公知の方法によりフッ素ガス処理したものであってもよいし、アンモニア処理したものであってもよい。 The fluororesin (II) may be treated with fluorine gas by a known method or may be treated with ammonia.
上記離型フィルムにおいて、熱可塑性樹脂（Ｉ）とフッ素樹脂（ＩＩ）との質量比（Ｉ）：（ＩＩ）は、９９：１〜３０：７０であることが好ましく、９０：１０〜６０：４０であることがより好ましい。質量比が上記範囲内にあると、耐熱性、機械的強度、耐アルカリ性、耐酸性及び離型性に一層優れる。熱可塑性樹脂（Ｉ）が多すぎると、耐アルカリ性、耐酸性、離型性に劣るおそれがあり、熱可塑性樹脂（Ｉ）が少なすぎると、耐熱性、機械的強度に劣るおそれがある。 In the release film, the mass ratio (I) :( II) of the thermoplastic resin (I) to the fluororesin (II) is preferably 99: 1 to 30:70, and 90:10 to 60: More preferably, it is 40. When the mass ratio is within the above range, the heat resistance, mechanical strength, alkali resistance, acid resistance and mold release properties are further improved. If the thermoplastic resin (I) is too much, the alkali resistance, acid resistance, and releasability may be inferior. If the thermoplastic resin (I) is too little, the heat resistance and mechanical strength may be inferior.
熱可塑性樹脂（Ｉ）とフッ素樹脂（ＩＩ）との溶融粘度比（Ｉ）／（ＩＩ）は、０．０１〜５．０であることが好ましい。溶融粘度比（Ｉ）／（ＩＩ）の下限は、０．０２であることがより好ましく、０．０２５であることが更に好ましく、０．０３であることが特に好ましい。溶融粘度比（Ｉ）／（ＩＩ）の上限は、４．０であることがより好ましく、３．０であることが更に好ましく、２．５であることが特に好ましく、２．０であることが殊更に好ましく、１．８であることが最も好ましい。溶融粘度比（Ｉ）／（ＩＩ）が上記範囲内にあると、熱可塑性樹脂（Ｉ）との複合化が容易になる。 The melt viscosity ratio (I) / (II) between the thermoplastic resin (I) and the fluororesin (II) is preferably 0.01 to 5.0. The lower limit of the melt viscosity ratio (I) / (II) is more preferably 0.02, still more preferably 0.025, and particularly preferably 0.03. The upper limit of the melt viscosity ratio (I) / (II) is more preferably 4.0, still more preferably 3.0, particularly preferably 2.5, and 2.0. Is even more preferred, with 1.8 being most preferred. When the melt viscosity ratio (I) / (II) is within the above range, the composite with the thermoplastic resin (I) becomes easy.
上記離型フィルムにおいて、フッ素樹脂（ＩＩ）が熱可塑性樹脂（Ｉ）中に粒子状に分散していることが好ましい。上記離型フィルムが上記構成を有するものであると、耐熱性、機械的強度に一層優れる。 In the release film, it is preferable that the fluororesin (II) is dispersed in the form of particles in the thermoplastic resin (I). When the release film has the above-described configuration, it is further excellent in heat resistance and mechanical strength.
上記離型フィルムにおいて、フッ素樹脂（ＩＩ）が熱可塑性樹脂（Ｉ）中に粒子状に分散しており、フッ素樹脂（ＩＩ）の平均分散粒子径が３．０μｍ未満であることが好ましい。平均分散粒子径は、２．０μｍ以下であることがより好ましく、０．３μｍ以下であることが更に好ましい。平均分散粒子径が上記範囲内にあると、耐熱性、機械的強度及び離型性に一層優れる。 In the release film, the fluororesin (II) is preferably dispersed in the thermoplastic resin (I) in the form of particles, and the average dispersed particle size of the fluororesin (II) is preferably less than 3.0 μm. The average dispersed particle size is more preferably 2.0 μm or less, and further preferably 0.3 μm or less. When the average dispersed particle size is in the above range, the heat resistance, mechanical strength and releasability are further improved.
上記離型フィルムにおいて、フッ素樹脂（ＩＩ）が熱可塑性樹脂（Ｉ）中に粒子状に分散しており、最大分散粒子径が０．８μｍ以下であることが好ましい。最大分散粒子径は、０．７５μｍ以下であることがより好ましく、０．７０μｍ以下であることが更に好ましい。最大分散粒子径が上記範囲内にあると、機械的強度及び離型性に一層優れる。 In the release film, the fluororesin (II) is preferably dispersed in the form of particles in the thermoplastic resin (I), and the maximum dispersed particle diameter is preferably 0.8 μm or less. The maximum dispersed particle size is more preferably 0.75 μm or less, and further preferably 0.70 μm or less. When the maximum dispersed particle size is within the above range, the mechanical strength and the releasability are further improved.
フッ素樹脂（ＩＩ）の平均分散粒子径及び最大分散粒子径は、共焦点レーザー顕微鏡にて上記離型フィルムの顕微鏡観察を行ったり、上記離型フィルムから超薄切片を切り出し、当該超薄切片を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）にて顕微鏡観察を行ったりして、得られた画像を光学解析装置にて二値化処理することにより求めることができる。 The average dispersed particle size and maximum dispersed particle size of the fluororesin (II) can be determined by observing the release film with a confocal laser microscope, or by cutting out an ultrathin section from the release film. It can be obtained by performing microscopic observation with a transmission electron microscope (TEM) and binarizing the obtained image with an optical analyzer.
上記離型フィルムは、熱可塑性樹脂（Ｉ）及びフッ素樹脂（ＩＩ）からなるものであるが、必要に応じて他の成分を含んでいてもよい。上記他の成分としては特に限定されないが、チタン酸カリウム等のウィスカ、ガラス繊維、アスベスト繊維、カーボン繊維、セラミック繊維、チタン酸カリウム繊維、アラミド繊維、その他の高強度繊維等の繊維状の強化材；炭酸カルシウム、タルク、マイカ、クレイ、カーボン粉末、グラファイト、ガラスビーズ等の無機充填材；着色剤；難燃剤等通常使用される無機又は有機の充填材；ミネラル、フレーク等の安定剤；シリコーンオイル、二硫化モリブデン等の潤滑剤；顔料；カーボンブラック等の導電剤；ゴム等の耐衝撃性向上剤；その他の添加剤等を用いることができる。 The release film is made of thermoplastic resin (I) and fluororesin (II), but may contain other components as necessary. Although it does not specifically limit as said other component, Fibrous reinforcement materials, such as whisker, such as potassium titanate, glass fiber, asbestos fiber, carbon fiber, ceramic fiber, potassium titanate fiber, aramid fiber, and other high-strength fibers Inorganic fillers such as calcium carbonate, talc, mica, clay, carbon powder, graphite and glass beads; colorants; inorganic or organic fillers usually used such as flame retardants; stabilizers such as minerals and flakes; silicone oil Lubricants such as molybdenum disulfide; pigments; conductive agents such as carbon black; impact resistance improvers such as rubber; and other additives.
上記離型フィルムの厚みは、目的とする用途等により適宜設定すればよいが、通常、０．００１〜１ｍｍである。取扱いのしやすさや機械強度の観点から、フィルムの厚みは、０．０１ｍｍ以上であることが好ましく、０．０５ｍｍ以上であることがより好ましい。また、０．７ｍｍ以下であることが好ましく、０．５ｍｍ以下であることがより好ましい。 The thickness of the release film may be appropriately set depending on the intended use and the like, but is usually 0.001 to 1 mm. From the viewpoint of ease of handling and mechanical strength, the thickness of the film is preferably 0.01 mm or more, and more preferably 0.05 mm or more. Moreover, it is preferable that it is 0.7 mm or less, and it is more preferable that it is 0.5 mm or less.
上記離型フィルムは、熱可塑性樹脂（Ｉ）及びフッ素樹脂（ＩＩ）からなる樹脂組成物を調製する工程、及び上記樹脂組成物を成形してフィルムを得る成形工程を含む製造方法により製造することができる。 The release film is produced by a production method including a step of preparing a resin composition comprising a thermoplastic resin (I) and a fluororesin (II), and a molding step of forming the resin composition to obtain a film. Can do.
上記樹脂組成物は、成形用組成物を調製するために通常用いられる配合ミル、バンバリーミキサー、加圧ニーダー、押出機等の混合機を用いて、通常の条件により調製することができる。フッ素樹脂（ＩＩ）の平均分散粒子径を小さくすることができることから、混合機としては二軸押出機が好ましく、二軸押出機のスクリュー構成はＬ／Ｄ＝３５以上が好ましく、更に好ましくはＬ／Ｄ＝４０以上であり、特に好ましくはＬ／Ｄ＝４５以上である。なお、Ｌ／Ｄは、スクリューの有効長さ（Ｌ）／スクリュー直径（Ｄ）である。
上記のことから、上記樹脂組成物は、樹脂（Ｉ）及びフッ素樹脂（ＩＩ）を、Ｌ／Ｄが３５以上であるスクリュー構成の二軸押出機で混合することにより得られるものであることが好ましい。
The said resin composition can be prepared on normal conditions using mixers, such as a mixing mill, a Banbury mixer, a pressure kneader, an extruder, etc. which are normally used in order to prepare the molding composition. Since the average dispersed particle size of the fluororesin (II) can be reduced, the mixer is preferably a twin screw extruder, and the screw configuration of the twin screw extruder is preferably L / D = 35 or more, more preferably L / D = 40 or more, particularly preferably L / D = 45 or more. L / D is the effective length of the screw (L) / screw diameter (D).
From the above, the resin composition is obtained by mixing the resin (I) and the fluororesin (II) with a twin-screw extruder having a screw configuration having an L / D of 35 or more. preferable.
上記樹脂組成物を調製する方法としては、例えば、樹脂（Ｉ）及びフッ素樹脂（ＩＩ）を、溶融状態で混合する方法が挙げられる。熱可塑性樹脂（Ｉ）とフッ素樹脂（ＩＩ）とを充分に混練することによって、所望の分散状態を有する樹脂組成物を得ることができる。分散状態はフィルムの耐熱性、機械的強度、耐アルカリ性、耐酸性及び離型性に影響を与えるので、上記樹脂組成物から得られるフィルムにおいて所望の分散状態が得られるように、混練方法の選択は適切に行われるべきである。 Examples of the method for preparing the resin composition include a method in which the resin (I) and the fluororesin (II) are mixed in a molten state. A resin composition having a desired dispersed state can be obtained by sufficiently kneading the thermoplastic resin (I) and the fluororesin (II). Since the dispersion state affects the heat resistance, mechanical strength, alkali resistance, acid resistance and releasability of the film, the selection of the kneading method so that the desired dispersion state can be obtained in the film obtained from the above resin composition Should be done appropriately.
上記樹脂組成物を調製する方法としては、例えば、熱可塑性樹脂（Ｉ）及びフッ素樹脂（ＩＩ）を適切な割合で混合機に投入し、所望により上記他の成分を添加し、熱可塑性樹脂（Ｉ）及び（ＩＩ）の融点以上で溶融混練することにより製造する方法等が挙げられる。上記他の成分は、熱可塑性樹脂（Ｉ）及びフッ素樹脂（ＩＩ）に予め添加して混合しておいてもよいし、熱可塑性樹脂（Ｉ）及びフッ素樹脂（ＩＩ）を配合するときに添加してもよい。 As a method for preparing the resin composition, for example, the thermoplastic resin (I) and the fluororesin (II) are put into a mixer at an appropriate ratio, and the other components are added as desired. Examples thereof include a method of producing by melting and kneading at a melting point of I) and (II). The other components may be added and mixed in advance with the thermoplastic resin (I) and the fluororesin (II), or added when the thermoplastic resin (I) and the fluororesin (II) are blended. May be.
上記溶融混練時の温度としては、用いる熱可塑性樹脂（Ｉ）、フッ素樹脂（ＩＩ）の種類等によって適宜設定すればよいが、例えば、３４０〜４００℃であることが好ましい。混練時間としては、通常、１分〜３０分である。 The temperature at the time of the melt kneading may be appropriately set depending on the type of the thermoplastic resin (I) and the fluororesin (II) to be used, but is preferably 340 to 400 ° C, for example. The kneading time is usually 1 minute to 30 minutes.
上記成形工程において、上記樹脂組成物を成形する温度は３４０℃以上であることが好ましい。また、成形温度は、上記フッ素樹脂（ＩＩ）の分解温度と上記熱可塑性樹脂（Ｉ）の分解温度のうち低い方の温度未満の温度であることが好ましい。このような成形温度としては、例えば３４０〜４００℃であることが好ましく、３６０〜４００℃がより好ましい。上記成形工程は、３４０℃以上の温度で上記樹脂組成物を成形した後、成形されたフィルムを冷却するものであることが好ましい。上記冷却は、例えば、１５０℃未満の温度まで行ってよい。 In the molding step, the temperature at which the resin composition is molded is preferably 340 ° C. or higher. The molding temperature is preferably a temperature lower than the lower one of the decomposition temperature of the fluororesin (II) and the decomposition temperature of the thermoplastic resin (I). As such a molding temperature, it is preferable that it is 340-400 degreeC, for example, and 360-400 degreeC is more preferable. It is preferable that the said formation process cools the shape | molded film, after shape | molding the said resin composition at the temperature of 340 degreeC or more. The cooling may be performed, for example, to a temperature below 150 ° C.
上記樹脂組成物を成形する方法としては、溶融押出成形、カレンダー成形、プレス成形、流延成形等が挙げられる。均一な薄膜が得られる観点からは、溶融押出成形が好ましい。 Examples of the method for molding the resin composition include melt extrusion molding, calendar molding, press molding, casting molding, and the like. From the viewpoint of obtaining a uniform thin film, melt extrusion molding is preferred.
溶融押出成形は例えば、Ｔダイフィルム成形機を使用して、上記樹脂組成物を溶融させ、ダイから溶融したフィルムを吐出、その後、冷却ロールにて巻き取ることによって行うことができる。Ｔダイフィルム成形機のシリンダー温度は、上記樹脂組成物が溶融する範囲で設定できるが、例えば３４０〜４００℃で成形することができる。 The melt extrusion molding can be performed, for example, by using a T-die film molding machine to melt the resin composition, discharging the melted film from the die, and then winding it with a cooling roll. The cylinder temperature of the T-die film molding machine can be set within a range where the resin composition is melted, but can be molded at 340 to 400 ° C., for example.
上記離型フィルムは、熱可塑性樹脂（Ｉ）及びフッ素樹脂（ＩＩ）を含む樹脂組成物から得られるものであることが好ましく、上記組成物中のナトリウムの量が上記組成物に対して１２０ｐｐｍ以下またはカルシウムの量が上記組成物に対して１５ｐｐｍ以下であることが好ましい。上記樹脂組成物中のナトリウムの量またはカルシウムの量が上記の範囲内にあると、熱可塑性樹脂（Ｉ）とフッ素樹脂（ＩＩ）の複合化が容易になる。ナトリウム又はカルシウムの量を調整するには、上述した樹脂組成物を調製する工程において、ナトリウムの量が１２０ｐｐｍ以下、または、カルシウムの量が合計で１５ｐｐｍ以下となるように、熱可塑性樹脂（Ｉ）及びフッ素樹脂（ＩＩ）の組み合わせを選択すればよい。 The release film is preferably obtained from a resin composition containing thermoplastic resin (I) and fluororesin (II), and the amount of sodium in the composition is 120 ppm or less based on the composition. Or it is preferable that the quantity of calcium is 15 ppm or less with respect to the said composition. When the amount of sodium or calcium in the resin composition is within the above range, the thermoplastic resin (I) and the fluororesin (II) can be easily combined. In order to adjust the amount of sodium or calcium, in the step of preparing the resin composition described above, the amount of sodium is 120 ppm or less, or the total amount of calcium is 15 ppm or less, so that the thermoplastic resin (I) And a combination of fluororesin (II) may be selected.
上記樹脂組成物は、カルシウムの量が上記組成物に対して１５ｐｐｍ以下であることがより好ましい。また、上記樹脂組成物は、組成物中のナトリウムの量が上記組成物に対して１２０ｐｐｍ以下、かつカルシウムの量が上記組成物に対して１５ｐｐｍ以下であることも好ましい。 As for the said resin composition, it is more preferable that the quantity of calcium is 15 ppm or less with respect to the said composition. Moreover, the amount of sodium in the composition is preferably 120 ppm or less with respect to the composition, and the amount of calcium is preferably 15 ppm or less with respect to the composition.
上記ナトリウムの量は、上記組成物に対して１００ｐｐｍ以下であることが好ましく、８０ｐｐｍ以下であることがより好ましく、５０ｐｐｍ以下であることが更に好ましく、４０ｐｐｍであることが特に好ましく、３０ｐｐｍ以下であることが殊更に好ましく、２０ｐｐｍ以下であることが最も好ましい。下限は０ｐｐｍであってよいが、０．５ｐｐｍであってもよい。 The amount of sodium is preferably 100 ppm or less, more preferably 80 ppm or less, still more preferably 50 ppm or less, particularly preferably 40 ppm, and particularly preferably 30 ppm or less with respect to the composition. Particularly preferred is 20 ppm or less. The lower limit may be 0 ppm but may be 0.5 ppm.
上記カルシウムの量は、上記組成物に対して１０ｐｐｍ以下であることが好ましく、８ｐｐｍ以下であることがより好ましく、６ｐｐｍ以下であることが更に好ましく、５ｐｐｍ以下であることが特に好ましく、４ｐｐｍ以下であることが最も好ましい。下限は０ｐｐｍであってよいが、０．５ｐｐｍであってもよい。 The amount of calcium is preferably 10 ppm or less, more preferably 8 ppm or less, still more preferably 6 ppm or less, particularly preferably 5 ppm or less, and preferably 4 ppm or less with respect to the composition. Most preferably it is. The lower limit may be 0 ppm but may be 0.5 ppm.
上記樹脂組成物に含まれるナトリウム及びカルシウムの量は、試料１ｇを６００℃で灰化したのち、残渣を塩酸に溶解し、その溶液についてＩＣＰ発光分析を行うことにより測定することができる。 The amount of sodium and calcium contained in the resin composition can be measured by ashing 1 g of a sample at 600 ° C., dissolving the residue in hydrochloric acid, and performing ICP emission analysis on the solution.
上記離型フィルムは、更に、フッ素樹脂からなる層を含むものであってもよい。フッ素樹脂層を積層することによって、更に優れた離型性を実現できる。フッ素樹脂層からなる層は、熱可塑性樹脂（Ｉ）及びフッ素樹脂（ＩＩ）からなる層に、フッ素樹脂の分散液又は溶液を塗布して焼き付ける方法、フッ素樹脂シートをラミネートする方法等が挙げられる。フッ素樹脂としては、フッ素樹脂（ＩＩ）として上述したものが好適である。 The release film may further include a layer made of a fluororesin. By laminating the fluororesin layer, it is possible to realize further excellent release properties. Examples of the layer made of the fluororesin layer include a method in which a fluororesin dispersion or solution is applied to the layer made of the thermoplastic resin (I) and the fluororesin (II) and baked, and a method in which a fluororesin sheet is laminated. . As a fluororesin, what was mentioned above as fluororesin (II) is suitable.
上記離型フィルムは、耐熱性に優れることから、熱ラミネート加工用離型フィルムとして好適に利用することができる。上記離型フィルムは過酷な条件で実施される熱ラミネート加工にも耐えるが、例えば、１００〜３００℃で種類の異なる２つのポリマーシートを積層する際に使用する熱ラミネート加工用離型フィルムとして好適である。また、１００〜３００℃でフッ素系高分子電解質膜とフッ素樹脂製の補強膜とを積層する際に使用する熱ラミネート加工用離型フィルムとしても好適である。 Since the said release film is excellent in heat resistance, it can be utilized suitably as a release film for heat laminating processes. The release film can withstand heat laminating performed under harsh conditions, but is suitable as a release film for heat laminating, for example, when laminating two different types of polymer sheets at 100 to 300 ° C. It is. Moreover, it is also suitable as a release film for heat laminating used when laminating a fluorine-based polymer electrolyte membrane and a fluororesin reinforcing membrane at 100 to 300 ° C.
上記離型フィルムは、耐熱性、耐アルカリ性、耐酸性及び離型性を有することから、フッ素系高分子電解質からなるフッ素系高分子電解質膜を製造するために使用される離型フィルムとして好適に利用できる。 Since the release film has heat resistance, alkali resistance, acid resistance and release properties, it is suitable as a release film used for producing a fluorine polymer electrolyte membrane comprising a fluorine polymer electrolyte. Available.
上記フッ素系高分子電解質膜は、ＳＯ２Ｚ１基又はＣＯＺ２基（Ｚ１はハロゲン元素を表し、Ｚ２は炭素数１〜３のアルコキシ基、又はハロゲン元素を表す。）を有するフッ素系高分子電解質前駆体の膜を得る工程、上述の離型フィルム上に上記フッ素系高分子電解質前駆体膜を設置する工程、上記フッ素系高分子電解質前駆体膜と補強膜とを熱ラミネート加工により積層して積層体を得る工程、上記積層体を上記離型フィルム上に設置したままで、アルカリ又は酸により処理することによって、ＣＯＯＺ基又はＳＯ３Ｚ基（Ｚはアルカリ金属、アルカリ土類金属、水素、又は、ＮＲ１Ｒ２Ｒ３Ｒ４を表す。Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４はそれぞれ独立に炭素数１〜３のアルキル基又は水素を表す。）を有するフッ素系高分子電解質膜を得る工程、及び、上記フッ素系高分子電解質膜を上記離型フィルムから剥離する工程を含む製造方法により、好適に製造することができる。 The fluorine-based polymer electrolyte membrane has a SO 2 Z 1 group or a COZ 2 group (Z 1 represents a halogen element, Z 2 represents an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms or a halogen element). A step of obtaining a film of the polymer electrolyte precursor, a step of installing the fluorine-based polymer electrolyte precursor film on the release film, and a heat laminating process of the fluorine-based polymer electrolyte precursor film and the reinforcing film. A step of obtaining a laminated body by laminating, with the laminated body being placed on the release film and being treated with alkali or acid, COOZ group or SO 3 Z group (Z is an alkali metal, alkaline earth metal) , Hydrogen or NR 1 R 2 R 3 R 4 , R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or hydrogen. Molecular electricity Obtaining a Shitsumaku, and the fluorine-based polymer electrolyte membrane by a manufacturing method comprising a step of peeling from the release film can be suitably produced.
上記離型フィルムは、全ての工程で採用される製造条件に耐えることができる。上記製造方法は、上記離型フィルムを使用するものであることから、同じラインで全ての工程を連続して実施でき、生産性が高く、経済的にも有利である。 The said release film can endure the manufacturing conditions employ | adopted at all the processes. Since the said manufacturing method uses the said release film, all the processes can be implemented continuously in the same line, productivity is high, and it is economically advantageous.
上記製造方法により得られたフッ素系高分子電解質膜も有用である。上記離型フィルムは、全ての工程で採用される製造条件に耐えることができるので、上記離型フィルムを使用する上記製造方法により得られたフッ素系高分子電解質膜は、品質が優れている。 A fluorine-based polymer electrolyte membrane obtained by the above production method is also useful. Since the said release film can endure the manufacturing conditions employ | adopted at all the processes, the fluorine-type polymer electrolyte membrane obtained by the said manufacturing method using the said release film is excellent in quality.
上記フッ素系高分子電解質膜は、厚みが１μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは２μｍ以上１００μｍ以下、更により好ましくは５μｍ以上５０μｍ以下である。 The fluoropolymer electrolyte membrane preferably has a thickness of 1 μm to 500 μm, more preferably 2 μm to 100 μm, and even more preferably 5 μm to 50 μm.
上記フッ素系高分子電解質は、ＳＯ３Ｚ基又はＣＯＯＺ基（Ｚはアルカリ金属、アルカリ土類金属、水素、又は、ＮＲ１Ｒ２Ｒ３Ｒ４を表す。Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４はそれぞれ独立に炭素数１〜３のアルキル基又は水素を表す。）含有モノマー単位を有することが好ましい。 The fluorine-based polymer electrolyte includes an SO 3 Z group or a COOZ group (Z represents an alkali metal, an alkaline earth metal, hydrogen, or NR 1 R 2 R 3 R 4. R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or hydrogen.) It is preferable to have a monomer unit.
上記フッ素系高分子電解質において、ＳＯ３Ｚ基又はＣＯＯＺ基含有モノマー単位は、全単量体単位の１０〜９５モル％であることが好ましい。ここで「全単量体単位」とは、フッ素系高分子電解質の分子構造上、モノマーに由来する部分の全てを示す。 In the fluorine-based polymer electrolyte, the SO 3 Z group- or COOZ group-containing monomer unit is preferably 10 to 95 mol% of the total monomer units. Here, the “total monomer unit” indicates all the parts derived from the monomer in the molecular structure of the fluorine-based polymer electrolyte.
上記ＳＯ３Ｚ基又はＣＯＯＺ基含有モノマー単位は、一般に、下記一般式（Ｉ）
ＣＦ２＝ＣＦ（ＣＦ２）ｋ−Ｏｌ−（ＣＦ２ＣＦＹ１−Ｏ）ｎ−（ＣＦＹ２）ｍ−Ａ１ （Ｉ）
（式中、Ｙ１は、Ｆ、Ｃｌ又はパーフルオロアルキル基を表す。ｋは０〜２の整数、ｌは０又は１、ｎは、０〜８の整数を表し、ｎ個のＹ１は、同一でも異なっていてもよい。Ｙ２はＦ又はＣｌを表す。ｍは０〜６の整数を表す。ただし、ｍ＝０の場合は、ｌ＝０、ｎ＝０となる。ｍ個のＹ２は、同一でも異なっていてもよい。Ａ１はＳＯ３Ｚ又はＣＯＯＺ、Ｚはアルカリ金属、アルカリ土類金属、水素、又は、ＮＲ１Ｒ２Ｒ３Ｒ４を表す。Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４はそれぞれ独立に炭素数１〜３のアルキル基又は水素を表す。）で表されるＣＯＯＺ基又はＳＯ３Ｚ基含有モノマーに由来するものである。
The SO 3 Z group or COOZ group-containing monomer unit is generally represented by the following general formula (I):
CF 2 = CF (CF 2) k -O l - (CF 2 CFY 1 -O) n - (CFY 2) m -A 1 (I)
(In the formula, Y 1 represents F, Cl or a perfluoroalkyl group. K represents an integer of 0 to 2, l represents 0 or 1, n represents an integer of 0 to 8, and n Y 1 represents Y 2 represents F or Cl, m represents an integer of 0 to 6. However, when m = 0, l = 0 and n = 0. Y 2 may be the same or different, A 1 represents SO 3 Z or COOZ, Z represents an alkali metal, an alkaline earth metal, hydrogen, or NR 1 R 2 R 3 R 4 , R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or hydrogen.) Derived from a COOZ group or SO 3 Z group-containing monomer.
上記一般式（Ｉ）において、合成面及び操作性の観点から、ｋは０であることがより好ましく、ｌは１であることがより好ましく、ｎは０又は１であることがより好ましく、ｎは０であることが更に好ましく、また、Ｙ２はＦであり、ｍは２〜６の整数であることがより好ましく、Ｙ２はＦであり、ｍは２又は４であることが更に好ましく、Ｙ２はＦであり、ｍは２であることが特に好ましい。
上記ＳＯ３Ｚ基又はＣＯＯＺ基含有モノマー単位としては、ＣＦ２＝ＣＦ−（ＯＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３））−Ｏ−（ＣＦ２）２−ＳＯ３Ｈ、ＣＦ２＝ＣＦ−Ｏ−（ＣＦ２）２−ＳＯ３Ｈ等が挙げられる。
In the general formula (I), from the viewpoint of the synthesis surface and operability, k is more preferably 0, l is more preferably 1, n is more preferably 0 or 1, and n Is more preferably 0, Y 2 is F, m is more preferably an integer of 2 to 6, Y 2 is F, and m is more preferably 2 or 4. Y 2 is F and m is particularly preferably 2.
As the SO 3 Z group or COOZ group-containing monomer units, CF 2 = CF- (OCF 2 CF (CF 3)) - O- (CF 2) 2 -SO 3 H, CF 2 = CF-O- (CF 2) 2 -SO 3 H and the like.
上記フッ素系高分子電解質において、上記ＳＯ３Ｚ基又はＣＯＯＺ基含有モノマーは、１種又は２種以上を組み合わせて用いることができる。 In the fluorine-based polymer electrolyte, the SO 3 Z group- or COOZ group-containing monomer can be used alone or in combination of two or more.
本発明のフッ素系高分子電解質は、上記ＳＯ３Ｚ基又はＣＯＯＺ基含有モノマーに由来する繰り返し単位（α）と、ＳＯ３Ｚ基又はＣＯＯＺ基含有モノマーと共重合可能なエチレン性フルオロモノマーに由来する繰り返し単位（β）とを含む共重合体であることが好ましい。 Fluorine-based polymer electrolyte of the present invention, derived from the SO 3 Z group or the repeating unit (alpha) derived from a COOZ group-containing monomer, SO 3 Z group or COOZ group-containing monomer and copolymerizable ethylenic fluoromonomer It is preferable that the copolymer contains a repeating unit (β).
上記繰り返し単位（β）を構成することとなるエチレン性フルオロモノマーは、エーテル性酸素〔−Ｏ−〕を有さず、ビニル基を有するモノマーであるが、ビニル基はフッ素原子により水素原子の一部又は全部が置換されていてもよい。 The ethylenic fluoromonomer that constitutes the repeating unit (β) does not have etheric oxygen [—O—] and has a vinyl group. The vinyl group is a hydrogen atom by a fluorine atom. Part or all may be substituted.
本明細書において、「エーテル性酸素」とは、モノマー分子を構成する−Ｏ−構造を意味する。 In the present specification, “etheric oxygen” means an —O— structure constituting a monomer molecule.
上記エチレン性フルオロモノマーとしては、例えば、下記一般式（ＩＩ）
ＣＦ２＝ＣＦ−Ｒｆ１ （ＩＩ）
（式中、Ｒｆ１は、Ｆ、Ｃｌ又は炭素数１〜９の直鎖状又は分岐状のフルオロアルキル基を表す。）
で表されるハロエチレン性フルオロモノマー、あるいは下記一般式（ＩＩＩ）
ＣＨＹ３＝ＣＦＹ４ （ＩＩＩ）
（式中、Ｙ３はＨ又はＦを表し、Ｙ４はＨ、Ｆ、Ｃｌ又は炭素数１〜９の直鎖状又は分岐状のフルオロアルキル基を表す。）
で表される水素含有フルオロエチレン性フルオロモノマー等が挙げられる。
Examples of the ethylenic fluoromonomer include the following general formula (II)
CF 2 = CF-Rf 1 ( II)
(In the formula, Rf 1 represents F, Cl, or a linear or branched fluoroalkyl group having 1 to 9 carbon atoms.)
Or a haloethylenic fluoromonomer represented by the general formula (III)
CHY 3 = CFY 4 (III)
(In the formula, Y 3 represents H or F, and Y 4 represents H, F, Cl, or a linear or branched fluoroalkyl group having 1 to 9 carbon atoms.)
The hydrogen-containing fluoroethylenic fluoromonomer represented by these is mentioned.
上記エチレン性フルオロモノマーとしては、例えば、テトラフルオロエチレン〔ＴＦＥ〕、ヘキサフルオロプロピレン〔ＨＦＰ〕、クロロトリフルオロエチレン〔ＣＴＦＥ〕、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン〔ＶＤＦ〕、トリフルオロエチレン、ヘキサフルオロイソブチレン、パーフルオロブチルエチレン等が挙げられるが、ＴＦＥ、ＶＤＦ、ＣＴＦＥ、トリフルオロエチレン、フッ化ビニル、ＨＦＰであることが好ましく、ＴＦＥ、ＣＴＦＥ、ＨＦＰがより好ましく、ＴＦＥ、ＨＦＰが更に好ましく、ＴＦＥが特に好ましい。上記エチレン性フルオロモノマーとしては、１種又は２種以上を用いることができる。 Examples of the ethylenic fluoromonomer include tetrafluoroethylene [TFE], hexafluoropropylene [HFP], chlorotrifluoroethylene [CTFE], vinyl fluoride, vinylidene fluoride [VDF], trifluoroethylene, hexafluoroisobutylene. Perfluorobutylethylene and the like, TFE, VDF, CTFE, trifluoroethylene, vinyl fluoride and HFP are preferred, TFE, CTFE and HFP are more preferred, TFE and HFP are more preferred, and TFE is preferred. Particularly preferred. As said ethylenic fluoromonomer, 1 type (s) or 2 or more types can be used.
本発明のフッ素系高分子電解質は、ＣＯＯＺ基又はＳＯ３Ｚ基含有モノマーに由来する繰り返し単位（α）が１０〜９５モル％、エチレン性フルオロモノマーに由来する繰り返し単位（β）が５〜９０モル％、繰り返し単位（α）と繰り返し単位（β）との和が９５〜１００モル％である共重合体であることが好ましい。 In the fluoropolymer electrolyte of the present invention, the repeating unit (α) derived from a COOZ group or SO 3 Z group-containing monomer is 10 to 95 mol%, and the repeating unit (β) derived from an ethylenic fluoromonomer is 5 to 90. It is preferably a copolymer having a mol% of 95 to 100 mol% of the sum of the repeating unit (α) and the repeating unit (β).
上記ＣＯＯＺ基又はＳＯ３Ｚ基含有モノマーに由来する繰り返し単位（α）は、より好ましい下限が１５モル％、更に好ましい下限が２０モル％、より好ましい上限が６０モル％、更に好ましい上限が５０モル％である。 The repeating unit (α) derived from the COOZ group or SO 3 Z group-containing monomer has a more preferred lower limit of 15 mol%, a still more preferred lower limit of 20 mol%, a more preferred upper limit of 60 mol%, and a still more preferred upper limit of 50 mol. %.
上記エチレン性フルオロモノマーに由来する繰り返し単位（β）は、より好ましい下限が３５モル％、更に好ましい下限が４５モル％、より好ましい上限が８５モル％、更に好ましい上限が８０モル％である。 The repeating unit (β) derived from the ethylenic fluoromonomer has a more preferable lower limit of 35 mol%, a further preferable lower limit of 45 mol%, a more preferable upper limit of 85 mol%, and a further preferable upper limit of 80 mol%.
本発明におけるフッ素系高分子電解質は、上記以外の第３成分モノマーに由来する繰り返し単位として、ＳＯ３Ｚ基又はＣＯＯＺ基含有モノマー以外のビニルエーテルに由来する繰り返し単位（γ）を、好ましくは０〜５モル％、より好ましくは４モル％以下、更に好ましくは３モル％以下有するものであっても差し支えない。
なお、フッ素系高分子電解質のポリマー組成は、例えば、３００℃における溶融ＮＭＲの測定値から算出することができる。
In the fluoropolymer electrolyte in the present invention, as the repeating unit derived from the third component monomer other than the above, the repeating unit (γ) derived from vinyl ether other than the SO 3 Z group or COOZ group-containing monomer is preferably from 0 to It may be 5 mol%, more preferably 4 mol% or less, and even more preferably 3 mol% or less.
In addition, the polymer composition of the fluorine-based polymer electrolyte can be calculated from, for example, measured values of melt NMR at 300 ° C.
繰り返し単位（γ）を構成することとなるＳＯ３Ｚ基又はＣＯＯＺ基含有モノマー以外のビニルエーテルとしては、ＳＯ３Ｚ基又はＣＯＯＺ基を含有しないものであれば特に限定されず、例えば、下記一般式（ＩＶ）
ＣＦ２＝ＣＦ−Ｏ−Ｒｆ２ （ＩＶ）
（式中、Ｒｆ２は、炭素数１〜９のフルオロアルキル基又は炭素数１〜９のフルオロポリエーテル基を表す。）
で表されるフルオロビニルエーテル、より好ましくはパーフルオロビニルエーテル、あるいは下記一般式（Ｖ）
ＣＨＹ５＝ＣＦ−Ｏ−Ｒｆ３ （Ｖ）
（式中、Ｙ５は、Ｈ又はＦを表し、Ｒｆ３は、炭素数１〜９のエーテル基を有していてもよい直鎖状又は分岐状のフルオロアルキル基を表す。）
で表される水素含有ビニルエーテル等が挙げられる。上記ビニルエーテルとしては、１種又は２種以上を用いることができる。
The vinyl ether other than the SO 3 Z group or COOZ group-containing monomer constituting the repeating unit (γ) is not particularly limited as long as it does not contain an SO 3 Z group or a COOZ group. For example, the following general formula (IV)
CF 2 = CF-O-Rf 2 (IV)
(In the formula, Rf 2 represents a fluoroalkyl group having 1 to 9 carbon atoms or a fluoropolyether group having 1 to 9 carbon atoms.)
Or more preferably perfluorovinyl ether, or the following general formula (V)
CHY 5 = CF-O-Rf 3 (V)
(Wherein, Y 5 represents H or F, Rf 3 represents a fluoroalkyl group or a linear or branched ether group having 1 to 9 carbon atoms.)
The hydrogen-containing vinyl ether etc. which are represented by these are mentioned. As said vinyl ether, 1 type (s) or 2 or more types can be used.
上記製造方法は、ＳＯ２Ｚ１基又はＣＯＺ２基（Ｚ１はハロゲン元素を表し、Ｚ２は炭素数１〜３のアルコキシ基、又はハロゲン元素を表す。）を有するフッ素系高分子電解質前駆体の膜を得る工程を含むことが好ましい。 The above production method is a fluorine-based polymer electrolyte precursor having an SO 2 Z 1 group or a COZ 2 group (Z 1 represents a halogen element, and Z 2 represents an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms or a halogen element). It preferably includes a step of obtaining a body membrane.
上記フッ素系高分子電解質前駆体の膜を得る方法としては、フッ素系高分子電解質前駆体の粉末又はペレットを溶融させて上記離型フィルム上に押出す方法が挙げられる。また、フッ素系高分子電解質前駆体のディスパージョン又は溶液を上記離型フィルム上にキャストして成膜する方法も採用することができ、この場合は、フッ素系高分子電解質前駆体の膜を得る工程と、上記離型フィルム上に上記フッ素系高分子電解質前駆体膜を設置する工程とが同時に実施される。 Examples of a method for obtaining the film of the fluorine-based polymer electrolyte precursor include a method in which powder or pellets of the fluorine-based polymer electrolyte precursor are melted and extruded onto the release film. Also, a method of forming a film by casting a dispersion or solution of a fluorine-based polymer electrolyte precursor on the release film can be employed. In this case, a film of the fluorine-based polymer electrolyte precursor is obtained. A process and the process of installing the said fluorine-type polymer electrolyte precursor film | membrane on the said release film are implemented simultaneously.
上記フッ素系高分子電解質前駆体は、ＳＯ２Ｚ１基又はＣＯＺ２基（Ｚ１はハロゲン元素を表し、Ｚ２は炭素数１〜３のアルコキシ基、又はハロゲン元素を表す。）を有するモノマーと、上述したエチレン性フルオロモノマーと、必要に応じて、上述した第３成分モノマーとを重合することにより、製造することができる。 The fluorine-based polymer electrolyte precursor is a monomer having an SO 2 Z 1 group or a COZ 2 group (Z 1 represents a halogen element, and Z 2 represents an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms or a halogen element). And the above-described ethylenic fluoromonomer and, if necessary, the above-described third component monomer can be polymerized.
重合方法としては、乳化重合、懸濁重合、溶液重合、塊状重合等の公知の重合方法が挙げられる。 Examples of the polymerization method include known polymerization methods such as emulsion polymerization, suspension polymerization, solution polymerization, and bulk polymerization.
ＳＯ２Ｚ１基又はＣＯＺ２基を有するモノマーとしては、下記一般式（ＶＩ）
ＣＦ２＝ＣＦ（ＣＦ２）ｋ−Ｏｌ−（ＣＦ２ＣＦＹ１−Ｏ）ｎ−（ＣＦＹ２）ｍ−Ａ２ （ＶＩ）
（式中、Ｙ１は、Ｆ、Ｃｌ又はパーフルオロアルキル基を表す。ｋは０〜２の整数、ｌは０又は１、ｎは、０〜８の整数を表し、ｎ個のＹ１は、同一でも異なっていてもよい。Ｙ２はＦ又はＣｌを表す。ｍは０〜６の整数を表す。ただし、ｍ＝０の場合は、ｌ＝０、ｎ＝０となる。ｍ個のＹ２は、同一でも異なっていてもよい。Ａ２はＳＯ２Ｚ１又はＣＯＺ２を表し、Ｚ１はハロゲン元素を表し、Ｚ２は炭素数１〜３のアルコキシ基、又はハロゲン元素を表す。）で表されるフッ化ビニル化合物が好ましい。
As a monomer having an SO 2 Z 1 group or a COZ 2 group, the following general formula (VI)
CF 2 = CF (CF 2) k -O l - (CF 2 CFY 1 -O) n - (CFY 2) m -A 2 (VI)
(In the formula, Y 1 represents F, Cl or a perfluoroalkyl group. K represents an integer of 0 to 2, l represents 0 or 1, n represents an integer of 0 to 8, and n Y 1 represents Y 2 represents F or Cl, m represents an integer of 0 to 6. However, when m = 0, l = 0 and n = 0. Y 2 may be the same or different, A 2 represents SO 2 Z 1 or COZ 2 , Z 1 represents a halogen element, Z 2 represents an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, or a halogen element. .) Is preferred.
上記一般式（ＶＩ）において、合成面及び操作性の観点から、ｋは０であることが好ましく、ｌは１であることが好ましい。ｎは０又は１であることがより好ましく、ｎは０であることが更に好ましい。また、Ｙ２はＦであり、ｍは２〜６の整数であることがより好ましく、Ｙ２はＦであり、ｍは２又は４であることが更に好ましく、Ｙ２はＦであり、ｍは２であることが特に好ましい。 In the above general formula (VI), k is preferably 0 and l is preferably 1 from the viewpoint of the synthesis surface and operability. n is more preferably 0 or 1, and n is still more preferably 0. Further, Y 2 is an F, m is more preferably an integer from 2 to 6, Y 2 is an F, more preferably m is 2 or 4, Y 2 is an F, m Is particularly preferably 2.
上記一般式（ＶＩ）で表されるフッ化ビニル化合物の具体例としては、
ＣＦ２＝ＣＦＯ（ＣＦ２）Ｐ−ＳＯ２Ｆ、
ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３）Ｏ（ＣＦ２）Ｐ−ＳＯ２Ｆ、
ＣＦ２＝ＣＦ（ＣＦ２）Ｐ−１−ＳＯ２Ｆ、
ＣＦ２＝ＣＦ（ＯＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３））Ｐ−（ＣＦ２）Ｐ−１−ＳＯ２Ｆ、
ＣＦ２＝ＣＦＯ（ＣＦ２）Ｐ−ＣＯ２Ｒ、
ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３）Ｏ（ＣＦ２）Ｐ−ＣＯ２Ｒ、
ＣＦ２＝ＣＦ（ＣＦ２）Ｐ−ＣＯ２Ｒ、
ＣＦ２＝ＣＦ（ＯＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３））Ｐ−（ＣＦ２）２−ＣＯ２Ｒ
（式中、Ｐは１〜８の整数、Ｒは炭素数１〜３のアルキル基を表す。）等が挙げられる。
As specific examples of the vinyl fluoride compound represented by the general formula (VI),
CF 2 = CFO (CF 2) P -SO 2 F,
CF 2 = CFOCF 2 CF (CF 3) O (CF 2) P -SO 2 F,
CF 2 = CF (CF 2) P-1 -SO 2 F,
CF 2 = CF (OCF 2 CF (CF 3)) P - (CF 2) P-1 -SO 2 F,
CF 2 = CFO (CF 2) P -CO 2 R,
CF 2 = CFOCF 2 CF (CF 3) O (CF 2) P -CO 2 R,
CF 2 = CF (CF 2) P -CO 2 R,
CF 2 = CF (OCF 2 CF (CF 3)) P - (CF 2) 2 -CO 2 R
(Wherein P represents an integer of 1 to 8, and R represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms).
上記製造方法は、更に、上記離型フィルム上に上記フッ素系高分子電解質前駆体膜を設置する工程を含むことが好ましい。この工程において、上記離型フィルムのロールから上記離型フィルムを送り出しながら、上記フッ素系高分子電解質前駆体膜を上記離型フィルム上に設置すれば、連続して上記フッ素系高分子電解質膜を製造することができる。 It is preferable that the manufacturing method further includes a step of installing the fluorine-based polymer electrolyte precursor film on the release film. In this step, if the fluoropolymer electrolyte precursor film is placed on the release film while feeding the release film from the roll of the release film, the fluoropolymer electrolyte film is continuously formed. Can be manufactured.
上記製造方法は、更に、上記フッ素系高分子電解質前駆体膜と補強膜とを熱ラミネート加工により積層して積層体を得る工程を含むことが好ましい。この工程においても、連続して送り出される上記離型フィルム上に設置された上記フッ素系高分子電解質前駆体膜の上に、補強膜を設置して、熱ラミネート加工することにより、連続して上記フッ素系高分子電解質膜を製造することができる。上記熱ラミネート加工の温度条件は、上述したとおり、１００〜３００℃であってよい。 It is preferable that the manufacturing method further includes a step of obtaining a laminate by laminating the fluoropolymer electrolyte precursor film and the reinforcing film by a heat laminating process. Also in this step, the reinforcing film is placed on the fluorine-based polymer electrolyte precursor film placed on the release film that is continuously fed out, and the above-mentioned process is continuously performed by heat laminating. A fluorine-based polymer electrolyte membrane can be produced. As described above, the temperature condition of the heat laminating process may be 100 to 300 ° C.
上記補強膜としては、フッ素樹脂製の布又は多孔膜が挙げられ、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の多孔質膜も使用できる。ＰＴＦＥの多孔質膜を使用すると、多孔質膜の空孔に上記フッ素系高分子電解質前駆体が充填された積層体が得られる。 Examples of the reinforcing film include a cloth made of fluororesin or a porous film, and a porous film of polytetrafluoroethylene (PTFE) can also be used. When a porous membrane of PTFE is used, a laminate in which the pores of the porous membrane are filled with the fluorine polymer electrolyte precursor can be obtained.
上記製造方法は、更に、上記積層体を上記離型フィルム上に設置したままで、アルカリ又は酸により処理することによって、ＣＯＯＺ基又はＳＯ３Ｚ基（Ｚはアルカリ金属、アルカリ土類金属、水素、又は、ＮＲ１Ｒ２Ｒ３Ｒ４を表す。Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４はそれぞれ独立に炭素数１〜３のアルキル基又は水素を表す。）を有するフッ素系高分子電解質膜を得る工程を含むことが好ましい。 In the production method, a COOZ group or a SO 3 Z group (Z is an alkali metal, an alkaline earth metal, a hydrogen atom) is further obtained by treating with an alkali or an acid while the laminate is placed on the release film. Or NR 1 R 2 R 3 R 4 , wherein R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or hydrogen. It is preferable to include a step of obtaining a film.
上記工程では、高品質のフッ素系高分子電解質膜を得る観点から、アルカリにより処理し、引き続き酸で処理することも好ましい。上記アルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物の水溶液が挙げられる。上記酸としては、塩酸、硫酸、硝酸等の鉱酸類やシュウ酸、酢酸、ギ酸、トリフルオロ酢酸等の有機酸類が挙げられる。上記アルカリ又は上記酸により処理した後、水により洗浄することも好ましい。 In the above step, from the viewpoint of obtaining a high-quality fluorine-based polymer electrolyte membrane, it is also preferable to treat with an alkali and subsequently treat with an acid. Examples of the alkali include aqueous solutions of hydroxides of alkali metals or alkaline earth metals such as sodium hydroxide and potassium hydroxide. Examples of the acid include mineral acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid and nitric acid, and organic acids such as oxalic acid, acetic acid, formic acid and trifluoroacetic acid. It is also preferable to wash with water after treating with the alkali or acid.
上記アルカリ又は上記酸による処理は、２０〜１６０℃で行うことができる。上記離型フィルムは、高温のアルカリ又は酸に対しても耐久性を有するので、高温での処理を積極的に採用することが可能である。高温での処理は、処理時間を短縮できる点で有利である。 The treatment with the alkali or the acid can be performed at 20 to 160 ° C. Since the said release film has durability also to a high temperature alkali or acid, it is possible to employ | adopt actively the process at high temperature. The treatment at a high temperature is advantageous in that the treatment time can be shortened.
上記製造方法は、更に、上記フッ素系高分子電解質膜を上記離型フィルムから剥離する工程を含むことが好ましい。この好適により、所望のフッ素系高分子電解質膜を回収することができる。 It is preferable that the manufacturing method further includes a step of peeling the fluorine-based polymer electrolyte membrane from the release film. Due to this preference, the desired fluorine-based polymer electrolyte membrane can be recovered.
上述のフッ素系高分子電解質膜を備える膜電極接合体も有用である。電解質膜の両面にアノードとカソードの２種類の電極触媒層が接合したユニットは、膜電極接合体（以下「ＭＥＡ」と略称することがある）と呼ばれる。電極触媒層のさらに外側に一対のガス拡散層を対向するように接合したものについても、ＭＥＡと呼ばれる場合がある。 A membrane / electrode assembly provided with the above-mentioned fluoropolymer electrolyte membrane is also useful. A unit in which two types of electrode catalyst layers of an anode and a cathode are bonded to both surfaces of an electrolyte membrane is called a membrane electrode assembly (hereinafter sometimes abbreviated as “MEA”). A material in which a pair of gas diffusion layers are bonded to the outer side of the electrode catalyst layer so as to face each other is sometimes referred to as MEA.
電極触媒層は、触媒金属の微粒子とこれを担持した導電剤とから構成され、必要に応じて撥水剤が含まれる。電極に使用される触媒としては、水素の酸化反応及び酸素の還元反応を促進する金属であればよく、白金、金、銀、パラジウム、イリジウム、ロジウム、ルテニウム、鉄、コバルト、ニッケル、クロム、タングステン、マンガン、バナジウム、およびこれらの合金等が挙げられ、その中では、主として白金が用いられる。 The electrode catalyst layer is composed of fine particles of a catalytic metal and a conductive agent supporting the catalyst metal, and a water repellent is included as necessary. The catalyst used for the electrode may be any metal that promotes the oxidation reaction of hydrogen and the reduction reaction of oxygen. Platinum, gold, silver, palladium, iridium, rhodium, ruthenium, iron, cobalt, nickel, chromium, tungsten , Manganese, vanadium, and alloys thereof, among which platinum is mainly used.
電極面積に対する電極触媒の担持量としては、電極触媒層を形成した状態で、好ましくは０．００１〜１０ｍｇ／ｃｍ２、より好ましくは０．０１〜５ｍｇ／ｃｍ２、最も好ましくは０．１〜１ｍｇ／ｃｍ２である。 The supported amount of the electrode catalyst for the electrode area, in a state of forming the electrode catalyst layer, preferably 0.001 to 10 mg / cm 2, more preferably 0.01 to 5 mg / cm 2, most preferably 0.1 to 1 mg / cm 2 .
上記ＭＥＡ、場合によっては更に一対のガス拡散電極が対向した構造のＭＥＡは、更にバイポーラプレートやバッキングプレート等の一般的な固体高分子電解質型燃料電池に用いられる構成成分と組み合わされて、固体高分子電解質型燃料電池が構成される。 The MEA, and in some cases, the MEA having a structure in which a pair of gas diffusion electrodes are opposed to each other are combined with components used in a general solid polymer electrolyte fuel cell such as a bipolar plate or a backing plate, and thus a solid high A molecular electrolyte fuel cell is constructed.
バイポーラプレートとは、その表面に燃料や酸化剤等のガスを流すための溝を形成させたグラファイトと樹脂との複合材料、または金属製のプレート等を意味する。バイポーラプレートは、電子を外部負荷回路へ伝達する機能の他、燃料や酸化剤を電極触媒近傍に供給する流路としての機能を持っている。こうしたバイポーラプレートの間にＭＥＡを挿入して複数積み重ねることにより、燃料電池が製造される。 The bipolar plate means a composite material of graphite and resin having a groove for flowing a gas such as fuel or oxidant on its surface, or a metal plate. In addition to the function of transmitting electrons to an external load circuit, the bipolar plate has a function of a flow path for supplying fuel and oxidant to the vicinity of the electrode catalyst. A fuel cell is manufactured by inserting and stacking a plurality of MEAs between such bipolar plates.
つぎに本発明を実施例をあげて説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定されるものではない。 Next, the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited to such examples.
実施例の各数値は以下の方法により測定した。 Each numerical value of the examples was measured by the following method.
融点の測定
示差走査熱量測定（ＤＳＣ）装置を用いて、１０℃／分の速度で昇温したときの融解熱曲線における極大値に対応する温度として求めた。
Measurement of melting point Using a differential scanning calorimetry (DSC) apparatus, the melting point was determined as the temperature corresponding to the maximum value in the heat of fusion curve when the temperature was raised at a rate of 10 ° C / min.
ガラス転移温度の測定
示差走査熱量測定（ＤＳＣ）装置を用いて、１０℃／分の速度で昇温したときのベースラインの変曲点に対応する温度として求めた。
Measurement of glass transition temperature Using a differential scanning calorimetry (DSC) apparatus, the temperature was determined as the temperature corresponding to the inflection point of the baseline when the temperature was raised at a rate of 10 ° C / min.
ＭＦＲの測定
ＡＳＴＭ Ｄ３３０７−０１に従って、メルトインデクサー（（株）東洋精機製作所製）を用いて、３７２℃、５０００ｇ荷重下で内径２ｍｍ、長さ８ｍｍのノズルから１０分間あたりに流出するポリマーの質量（ｇ／１０分）を求めた。
Measurement of MFR According to ASTM D3307-01, using a melt indexer (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd.), the mass of polymer flowing out from a nozzle having an inner diameter of 2 mm and a length of 8 mm under a load of 372 ° C. and 5000 g per 10 minutes. (G / 10 min) was determined.
溶融粘度の測定
芳香族ポリエーテルケトン樹脂の溶融粘度は、６０ｓｅｃ−１、３９０℃において、ＡＳＴＭ Ｄ３８３５に準拠して測定した。
フッ素樹脂の溶融粘度は、６０ｓｅｃ−１、３９０℃において、ＡＳＴＭ Ｄ３８３５に準拠して測定した。
Measurement of Melt Viscosity The melt viscosity of the aromatic polyetherketone resin was measured at 60 sec −1 and 390 ° C. according to ASTM D3835.
The melt viscosity of the fluororesin was measured in accordance with ASTM D3835 at 60 sec −1 and 390 ° C.
弾性率の測定
ＡＳＴＭ Ｄ ６３８にしたがい、測定をおこなった。
Measurement of elastic modulus The measurement was performed in accordance with ASTM D638.
荷重たわみ温度の測定
ＪＩＳ Ｋ ７１９１およびＡＳＴＭ Ｄ ６４８に従い、測定をおこなった。
Measurement of deflection temperature under load Measured according to JIS K 7191 and ASTM D648.
表面エネルギーの測定
表面エネルギーは、水（表面張力：７２．８８ｍＮ／ｍ）とｎ−ヘキサデカン（表面張力：２７．４７ｍＮ／ｍ）をフィルムに滴下して、それぞれの接触角を測定し、得られた接触角のデータから、Ｚｉｓｍａｎの式により算出した。
接触角の測定において、液滴量は２μＬとした。
Measurement of surface energy Surface energy is obtained by dropping water (surface tension: 72.88 mN / m) and n-hexadecane (surface tension: 27.47 mN / m) onto the film and measuring the respective contact angles. From the contact angle data, it was calculated by the Zisman equation.
In the measurement of the contact angle, the droplet amount was 2 μL.
実施例１
以下の材料を用いた。
芳香族ポリエーテルケトン樹脂：ポリエーテルエーテルケトン（溶融粘度；０．７０ｋＮｓｍ−２、融点；３３４℃）
フッ素樹脂１：溶融粘度；０．２２ｋＮｓｍ−２、融点；３０５℃
Example 1
The following materials were used.
Aromatic polyetherketone resin: polyetheretherketone (melt viscosity; 0.70 kNsm −2 , melting point; 334 ° C.)
Fluororesin 1: Melt viscosity; 0.22 kNsm −2 , melting point: 305 ° C.
芳香族ポリエーテルケトン樹脂及びフッ素樹脂１を８０／２０（質量比）の割合で予備混合を行い、二軸押出機（φ１５ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝６０）を使用して、シリンダー温度３７５℃、スクリュー回転数５００ｒｐｍ（装置によって異なり、他社にヒントになるようなものではない。）の条件下で溶融混練し、樹脂組成物を製造した。
得られた樹脂組成物のペレットを、フィルム成形用Ｔダイ押出機（φ３０ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝２５、ダイス幅１５０ｍｍ、リップ幅０．４ｍｍ）に供給し、シリンダー温度３８０℃、ダイ温度３８０℃、スクリュー回転数７ｒｐｍの条件で、かつ１００℃の冷却ロールで厚み２５μｍの離型フィルムを成形した。この際、押出されたフィルムは冷却ロールに１〜１０秒接触する。
Aromatic polyetherketone resin and fluororesin 1 are premixed at a ratio of 80/20 (mass ratio), using a twin screw extruder (φ15 mm, L / D = 60), cylinder temperature 375 ° C., screw A resin composition was produced by melt-kneading under the condition of a rotational speed of 500 rpm (varies depending on the apparatus and is not a hint to other companies).
The obtained resin composition pellets are supplied to a T-die extruder for film forming (φ30 mm, L / D = 25, die width 150 mm, lip width 0.4 mm), cylinder temperature 380 ° C., die temperature 380 ° C., A release film having a thickness of 25 μm was molded with a cooling roll at 100 ° C. under the condition of a screw rotation speed of 7 rpm. At this time, the extruded film contacts the cooling roll for 1 to 10 seconds.
得られた離型フィルムの表面エネルギーを表１に示す。また、表１に、上記芳香族ポリエーテルケトン樹脂及び上記フッ素樹脂１の各表面エネルギーを示す。 Table 1 shows the surface energy of the obtained release film. Table 1 shows the surface energy of the aromatic polyether ketone resin and the fluororesin 1.
実施例１の離型フィルムの表面エネルギーは、芳香族ポリエーテルケトン樹脂及びフッ素樹脂の中間であり、離型性に優れることが分かる。
また、実施例１の離型フィルムの荷重たわみ温度は１５２℃であった。これは芳香族ポリエーテルケトン樹脂の荷重たわみ温度（１５３℃）と同等であり、高い耐熱性を有していることが分かる。
It can be seen that the surface energy of the release film of Example 1 is intermediate between the aromatic polyether ketone resin and the fluororesin, and is excellent in the release property.
Moreover, the deflection temperature under load of the release film of Example 1 was 152 ° C. This is equivalent to the deflection temperature under load (153 ° C.) of the aromatic polyether ketone resin, and it can be seen that it has high heat resistance.
Claims (8)
熱可塑性樹脂（Ｉ）は、芳香族ポリエーテルケトン、ポリアリーレンサルファイド、ポリイミド、ポリエーテルサルホン、及び、ポリエーテルイミドからなる群より選択される少なくとも１種の樹脂であり、
フッ素樹脂（ＩＩ）は、テトラフルオロエチレン及び下記の一般式（１）：
ＣＦ２＝ＣＦ−Ｒｆ１ （１）
（式中、Ｒｆ１は、−ＣＦ３又は−ＯＲｆ２を表す。Ｒｆ２は、炭素数１〜５のパーフルオロアルキル基を表す。）で表されるパーフルオロエチレン性不飽和化合物の共重合体であることを特徴とする離型フィルム。 It consists of a thermoplastic resin (I) (except for fluororesin (II)) and fluororesin (II) having a melting point or glass transition temperature of 200 ° C. or higher,
The thermoplastic resin (I) is at least one resin selected from the group consisting of aromatic polyether ketone, polyarylene sulfide, polyimide, polyether sulfone, and polyether imide,
The fluororesin (II) is tetrafluoroethylene and the following general formula (1):
CF 2 = CF-Rf 1 (1)
(Wherein Rf 1 represents —CF 3 or —ORf 2 ; Rf 2 represents a perfluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms) A release film characterized by being a coalescence.
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