JP2020111662A - Polymer composition - Google Patents

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Abstract

To provide a composition of an electron-donating polymer and an electron-attracting polymer, which can form a charge transfer complex.SOLUTION: A composition comprising an electron-donating polymer (D) and an electron-attracting polymer (A) is provided, in which the electron-donating polymer (D) comprises an electron-donating polymer (D1) having a structural unit represented by formula (1a): *-X1a-O-Y1a-O-Z1a-O-Y'1a-O-*, and the electron-attracting polymer (A) comprises an electron-attracting polymer (A1) having a structural unit represented by formula (4a) below. Symbols in the formulae are as described in the specification.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、電子供与性ポリマーおよび電子求引性ポリマーを含む組成物に関する。 The present invention relates to compositions comprising an electron donating polymer and an electron withdrawing polymer.

電荷移動錯体を形成する材料は多く報告されている。例えば、非特許文献1には、テトラチアフルバレン・p−クロラニルおよびその誘導体を用いた電荷移動錯体が報告されている。一方、高分子材料の電荷移動錯体としては、例えば、非特許文献2および3には、ポリマーであるポリイミドと、低分子化合物であるジヒドロキシナフタレンとの電荷移動錯体が報告されている。また、非特許文献4には、電子求引性ポリマーおよび電子供与性ポリマーの電荷移動錯体を含むポリマー組成物が報告されている。 Many materials that form a charge transfer complex have been reported. For example, Non-Patent Document 1 reports a charge transfer complex using tetrathiafulvalene.p-chloranil and a derivative thereof. On the other hand, as a charge transfer complex of a polymer material, for example, Non-Patent Documents 2 and 3 report a charge transfer complex of a polymer polyimide and a low-molecular compound dihydroxynaphthalene. Further, Non-Patent Document 4 reports a polymer composition containing a charge transfer complex of an electron-withdrawing polymer and an electron-donating polymer.

Phys. Rev. B 43 (1991) 8224Phys. Rev. B 43 (1991) 8224 Polymer Journal (2013) 45, 839-844Polymer Journal (2013) 45, 839-844 JOURNAL OF POLYMER SCIENCE, PART A POLYMER CHEMISTRY 2014, 52, 2991-2997JOURNAL OF POLYMER SCIENCE, PART A POLYMER CHEMISTRY 2014, 52, 2991-2997 JOURNAL OF MEMBRANE SCIENCE 2018, 548, 223-231JOURNAL OF MEMBRANE SCIENCE 2018, 548, 223-231

非特許文献4で報告されているように、電荷移動錯体を形成することができれば、電子供与性ポリマーおよび電子求引性ポリマーの相分離が抑制され、強度が向上した材料(ポリマー組成物)が得られることが期待される。本発明はこのような事情に着目してなされたものであって、その目的は、電荷移動錯体を形成することができる電子供与性ポリマーおよび電子求引性ポリマーの組成物を提供することにある。 As reported in Non-Patent Document 4, if a charge-transfer complex can be formed, a phase-separated electron-donating polymer and an electron-withdrawing polymer are suppressed, and a material (polymer composition) having improved strength is obtained. Expected to be obtained. The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a composition of an electron-donating polymer and an electron-withdrawing polymer capable of forming a charge transfer complex. ..

上記目的を達成し得る本発明は、以下の通りである。
[1] 電子供与性ポリマー(D)および電子求引性ポリマー(A)を含む組成物であり、
電子供与性ポリマー(D)が、式(1a):
*−X1a−O−Y1a−O−Z1a−O−Y’1a−O−* (1a)
[式中、X1aは、式(2a)〜式(2c):
The present invention that can achieve the above object is as follows.
[1] A composition containing an electron-donating polymer (D) and an electron-withdrawing polymer (A),
The electron-donating polymer (D) has the formula (1a):
*-X 1a -O-Y 1a -O-Z 1a -O-Y' 1a -O-* (1a)
[In the formula, X 1a represents the formula (2a) to the formula (2c):

Figure 2020111662
Figure 2020111662

[式中、*は、結合位置を示す。]
のいずれかで表される2価の基であり、
1aおよびY’1aは、それぞれ独立に、式(3a)または式(3b):
[In the formula, * represents a bonding position. ]
Is a divalent group represented by
Y 1a and Y′ 1a each independently represent formula (3a) or formula (3b):

Figure 2020111662
Figure 2020111662

[式中、*は、結合位置を示す。]
で表される2価の基であり、
1aは、式(3c):
[In the formula, * represents a bonding position. ]
Is a divalent group represented by
Z 1a has the formula (3c):

Figure 2020111662
Figure 2020111662

[式中、R〜Rは、それぞれ独立に、C1−3アルキル基であり、
およびRは、それぞれ独立に、C1−3アルキレン基であり、
*は、結合位置を示す。]
で表される2価の基であり、および
*は、結合位置を示す。]
で表される構成単位を有する電子供与性ポリマー(D1)を含み、
電子求引性ポリマー(A)が、式(4a):
[Wherein, R 1 to R 4 are each independently a C 1-3 alkyl group,
R 5 and R 6 are each independently a C 1-3 alkylene group,
* Indicates a binding position. ]
Is a divalent group represented by, and * indicates a bonding position. ]
An electron-donating polymer (D1) having a structural unit represented by
The electron-withdrawing polymer (A) has the formula (4a):

Figure 2020111662
Figure 2020111662

[式中、X2aは、式(5a)〜式(5c): [In Formula, X <2a > is Formula (5a)-Formula (5c):

Figure 2020111662
Figure 2020111662

[式中、*は、結合位置を示す。]
のいずれかで表される4価の基であり、
2aは、式(6a)〜式(9a):
[In the formula, * represents a bonding position. ]
Is a tetravalent group represented by
Y 2a is represented by formula (6a) to formula (9a):

Figure 2020111662
Figure 2020111662

[式中、n1は、1〜4の整数であり、
n2〜n10は、それぞれ独立に、0〜4の整数であり、
1a〜R10aは、それぞれ独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよいC1−10アルキル基、ハロゲン原子で置換されていてもよいC1−10アルコキシ基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、ホルミル基、シアノ基、スルホ基、W1aで置換されていてもよいフェニル基、W1aで置換されていてもよいチエニル基、またはW1aで置換されていてもよいフリル基であり、
1aは、ハロゲン原子で置換されていてもよいC1−10アルキル基、ハロゲン原子で置換されていてもよいC1−10アルコキシ基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、ホルミル基、シアノ基またはスルホ基であり、
n1〜n10が2〜4の整数である場合、複数のR1a〜R10aは、互いに、同じまたは異なるものでもよく、
n1個のR1aの少なくとも一つは、スルホ基であり、
n2個のR2aおよびn3個のR3aからなる群から選ばれる少なくとも一つは、スルホ基であり、
n4個のR4a、n5個のR5aおよびn6個のR6aからなる群から選ばれる少なくとも一つは、スルホ基であり、
n7個のR7a、n8個のR8a、n9個のR9aおよびn10個のR10aからなる群から選ばれる少なくとも一つは、スルホ基であり、
1a〜Z6aは、それぞれ独立に、単結合、ハロゲン原子で置換されていてもよいC1−2アルキレン基、C3−10アルキレン基、スルホニル基、カルボニル基、*−CONH−*、*−NHCO−*、*−C(R11a)(R12a)−*、またはオキシ基であり、
11aおよびR12aは、それぞれ独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよいC1−3アルキル基であるか、またはR11aおよびR12aは互いに結合して、それらが結合する炭素原子と共に、C3−6炭化水素環を形成する、および
*は、結合位置を示す。]
のいずれかで表される2価の基であり、および
*は、結合位置を示す。]
で表される構成単位を有する電子求引性ポリマー(A1)を含む組成物。
[In formula, n1 is an integer of 1-4,
n2 to n10 are each independently an integer of 0 to 4,
R 1a to R 10a are each independently a C 1-10 alkyl group optionally substituted with a halogen atom, a C 1-10 alkoxy group optionally substituted with a halogen atom, a hydroxy group, a halogen atom, or nitro. group, a formyl group, a cyano group, a sulfo group, a phenyl group which may be substituted with W 1a, thienyl group which may be substituted with W 1a or W 1a with an optionally substituted furyl group,
W 1a is a C 1-10 alkyl group optionally substituted with a halogen atom, a C 1-10 alkoxy group optionally substituted with a halogen atom, a hydroxy group, a halogen atom, a nitro group, a formyl group, a cyano group. Or a sulfo group,
When n1 to n10 are integers of 2 to 4, a plurality of R 1a to R 10a may be the same or different from each other,
At least one of n 1 R 1a is a sulfo group,
At least one selected from the group consisting of n2 R 2a and n3 R 3a is a sulfo group,
At least one selected from the group consisting of n4 R 4a , n5 R 5a and n6 R 6a is a sulfo group,
At least one selected from the group consisting of n7 R 7a , n8 R 8a , n9 R 9a and n10 R 10a is a sulfo group,
Z 1a to Z 6a each independently represent a single bond, a C 1-2 alkylene group which may be substituted with a halogen atom, a C 3-10 alkylene group, a sulfonyl group, a carbonyl group, *-CONH-*, *. -NHCO-*, *-C(R< 11a >)(R< 12a >)-*, or an oxy group,
R 11a and R 12a are each independently a C 1-3 alkyl group optionally substituted with a halogen atom, or R 11a and R 12a are bonded to each other, together with the carbon atom to which they are bonded, A C 3-6 hydrocarbon ring is formed, and * indicates a bonding position. ]
Is a divalent group represented by, and * indicates a bonding position. ]
A composition comprising an electron-withdrawing polymer (A1) having a structural unit represented by:

[2] X1aが、式(2a)で表される2価の基である前記[1]に記載の組成物。
[3] Y1aおよびY’1aが、共に式(3a)で表される2価の基である前記[1]または[2]に記載の組成物。
[4] 電子供与性ポリマー(D1)のガラス転移温度が110℃以下である前記[1]〜[3]のいずれか一つに記載の組成物。
[2] The composition according to the above [1], wherein X 1a is a divalent group represented by the formula (2a).
[3] The composition according to the above [1] or [2], wherein both Y 1a and Y′ 1a are a divalent group represented by the formula (3a).
[4] The composition according to any one of [1] to [3], wherein the electron-donating polymer (D1) has a glass transition temperature of 110° C. or lower.

[5] R1a〜R10aが、それぞれ独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよいC1−10アルキル基、ハロゲン原子で置換されていてもよいC1−10アルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、ホルミル基、シアノ基、スルホ基、W1aで置換されていてもよいフェニル基、W1aで置換されていてもよいチエニル基、またはW1aで置換されていてもよいフリル基であり、およびW1aが、ハロゲン原子で置換されていてもよいC1−10アルキル基、ハロゲン原子で置換されていてもよいC1−10アルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、ホルミル基、シアノ基またはスルホ基である前記[1]〜[4]のいずれか一つに記載の組成物。
[6] X2aが、式(5a)で表される4価の基である前記[1]〜[5]のいずれか一つに記載の組成物。
[7] Y2aが、式(7a)で表される2価の基である前記[1]〜[6]のいずれか一つに記載の組成物。
[5] R 1a to R 10a are each independently a C 1-10 alkyl group optionally substituted with a halogen atom, a C 1-10 alkoxy group optionally substituted with a halogen atom, a halogen atom, or nitro. group, a formyl group, a cyano group, a sulfo group, a phenyl group which may be substituted with W 1a, thienyl group which may be substituted with W 1a or W 1a with an optionally substituted furyl group, And W 1a is a C 1-10 alkyl group optionally substituted with a halogen atom, a C 1-10 alkoxy group optionally substituted with a halogen atom, a halogen atom, a nitro group, a formyl group, a cyano group or a sulfo group. The composition according to any one of the above [1] to [4], which is a group.
[6] The composition according to any one of the above [1] to [5], wherein X 2a is a tetravalent group represented by the formula (5a).
[7] The composition according to any one of the above [1] to [6], wherein Y 2a is a divalent group represented by the formula (7a).

[8] 式(4a)で表される構成単位が、式(4a−1): [8] The constitutional unit represented by the formula (4a) is represented by the formula (4a-1):

Figure 2020111662
Figure 2020111662

[式中、m1およびm2は、それぞれ独立に、0〜3の整数であり、および
*は、結合位置を示す。]
で表される構成単位である前記[1]〜[4]のいずれか一つに記載の組成物。
[Wherein, m1 and m2 are each independently an integer of 0 to 3, and * represents a bonding position. ]
The composition according to any one of the above [1] to [4], which is a structural unit represented by:

[9] 電子求引性ポリマー(A1)が、式(4a)で表される構成単位として式(4a−1): [9] The electron-withdrawing polymer (A1) has the formula (4a-1) as the structural unit represented by the formula (4a):

Figure 2020111662
Figure 2020111662

[式中、m1およびm2は、それぞれ独立に、0〜3の整数であり、および
*は、結合位置を示す。]
で表される構成単位を有し、且つ他の構成単位として式(4b−1):
[Wherein, m1 and m2 are each independently an integer of 0 to 3, and * represents a bonding position. ]
And a structural unit represented by the formula (4b-1):

Figure 2020111662
Figure 2020111662

[式中、r1およびr2は、それぞれ独立に、1〜4の整数であり、および
*は、結合位置を示す。]
で表される構成単位を有する前記[1]〜[4]のいずれか一つに記載の組成物。
[In the formula, r1 and r2 are each independently an integer of 1 to 4, and * represents a bonding position. ]
The composition according to any one of [1] to [4], which has a structural unit represented by:

[10] 電子供与性ポリマー(D)および電子求引性ポリマー(A)が、電荷移動錯体を形成している前記[1]〜[9]のいずれか一つに記載の組成物。 [10] The composition according to any one of the above [1] to [9], wherein the electron-donating polymer (D) and the electron-withdrawing polymer (A) form a charge transfer complex.

本発明によれば、電荷移動錯体を形成することができる電子供与性ポリマーおよび電子求引性ポリマーの組成物を得ることができる。 According to the present invention, a composition of an electron-donating polymer and an electron-withdrawing polymer capable of forming a charge transfer complex can be obtained.

合成例1で得られた電子供与性ポリマー(D1−1)のH NMRのチャートである。It is a 1 H NMR chart of the electron donating polymer (D1-1) obtained in Synthesis Example 1. 試験例1で測定された、組成物(I)の膜(実施例1)の紫外−可視分光法(UV−vis)による吸収スペクトルである。It is the absorption spectrum by the ultraviolet-visible spectroscopy (UV-vis) of the film (Example 1) of the composition (I) measured in Test Example 1. 試験例3で測定された、組成物(III)の膜(実施例3)の紫外−可視分光法(UV−vis)による吸収スペクトルである。It is the absorption spectrum by the ultraviolet-visible spectroscopy (UV-vis) of the film|membrane (Example 3) of the composition (III) measured in Test Example 3.

本発明の組成物は、電子供与性ポリマー(D)および電子求引性ポリマー(A)を含む。電子供与性ポリマー(D)は、1種のみを使用してもよく、2種以上を併用してもよい。同様に、電子求引性ポリマー(A)は、1種のみを使用してもよく、2種以上を併用してもよい。ここで、「電子供与性」とは、他の分子またはイオンに電子を容易に与え得る分子またはイオンの性質を意味する。また、「電子求引性」とは、他の分子またはイオンから電子を容易に受け取り得る分子またはイオンの性質を意味する。以下、本発明について順に説明する。なお、以下の例示、好ましい記載等は、これらが互いに矛盾しない限り、組み合わせることができる。 The composition of the present invention comprises an electron-donating polymer (D) and an electron-withdrawing polymer (A). The electron-donating polymer (D) may be used alone or in combination of two or more. Similarly, the electron-withdrawing polymer (A) may be used alone or in combination of two or more. Here, "electron-donating" means the property of a molecule or ion that can easily donate an electron to another molecule or ion. Further, "electron-withdrawing" means a property of a molecule or ion that can easily accept an electron from another molecule or ion. Hereinafter, the present invention will be described in order. The following examples and preferable descriptions can be combined as long as they do not contradict each other.

<化学式中の基>
まず、本明細書に記載する化学式中の基等について説明する。
本明細書中、ハロゲン原子としては、例えば、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素が挙げられる。
<Group in chemical formula>
First, the groups and the like in the chemical formulas described in this specification will be described.
In the present specification, examples of the halogen atom include fluorine, chlorine, bromine and iodine.

本明細書中、C1−3アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基が挙げられる。
本明細書中、C1−10アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert−ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基が挙げられる。
In the present specification, examples of the C 1-3 alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group and an isopropyl group.
In the present specification, examples of the C 1-10 alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, an isopentyl group, Examples include neopentyl group, tert-pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group and decyl group.

本明細書中、C1−10アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、イソペンチルオキシ基、ネオペンチルオキシ基、tert−ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基が挙げられる。 In the present specification, examples of the C 1-10 alkoxy group include, for example, a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an isopropoxy group, a butoxy group, an isobutoxy group, a sec-butoxy group, a tert-butoxy group, a pentyloxy group, an isobutyl group. Examples thereof include a pentyloxy group, neopentyloxy group, tert-pentyloxy group, hexyloxy group, heptyloxy group, octyloxy group, nonyloxy group and decyloxy group.

本明細書中、C1−2アルキレン基とは、メチレン基またはエチレン基である。
本明細書中、C1−3アルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、1−メチルエチレン基が挙げられる。
本明細書中、C3−10アルキレン基としては、例えば、トリメチレン基、1−メチルエチレン基、テトラメチレン基、1−メチルトリメチレン基、1,1−ジメチルエチレン基、ペンタメチレン基、1−メチルテトラメチレン基、2−メチルテトラメチレン基、1,1−ジメチルトリメチレン基、1,2−ジメチルトリメチレン基、2,2−ジメチルトリメチレン基、1−エチルトリメチレン基、ヘキサメチレン基、1−メチルペンタメチレン基、2−メチルペンタメチレン基、3−メチルペンタメチレン基、1,1−ジメチルテトラメチレン基、1,2−ジメチルテトラメチレン基、2,2−ジメチルテトラメチレン基、1−エチルテトラメチレン基、1,1,2−トリメチルトリメチレン基、1,2,2−トリメチルトリメチレン基、1−エチル−1−メチルトリメチレン基、1−エチル−2−メチルトリメチレン基が挙げられる。
In the present specification, the C 1-2 alkylene group is a methylene group or an ethylene group.
In the present specification, examples of the C 1-3 alkylene group include a methylene group, an ethylene group, a trimethylene group and a 1-methylethylene group.
In the present specification, examples of the C 3-10 alkylene group include a trimethylene group, 1-methylethylene group, tetramethylene group, 1-methyltrimethylene group, 1,1-dimethylethylene group, pentamethylene group, 1- Methyltetramethylene group, 2-methyltetramethylene group, 1,1-dimethyltrimethylene group, 1,2-dimethyltrimethylene group, 2,2-dimethyltrimethylene group, 1-ethyltrimethylene group, hexamethylene group, 1-methylpentamethylene group, 2-methylpentamethylene group, 3-methylpentamethylene group, 1,1-dimethyltetramethylene group, 1,2-dimethyltetramethylene group, 2,2-dimethyltetramethylene group, 1- Examples include an ethyltetramethylene group, a 1,1,2-trimethyltrimethylene group, a 1,2,2-trimethyltrimethylene group, a 1-ethyl-1-methyltrimethylene group, and a 1-ethyl-2-methyltrimethylene group. To be

本明細書中、C3−6炭化水素環としては、例えば、シクロプロパン環、シクロブタン環、シクロペンタン環、シクロヘキサン環が挙げられる。 In the present specification, examples of the C 3-6 hydrocarbon ring include a cyclopropane ring, a cyclobutane ring, a cyclopentane ring and a cyclohexane ring.

<電子供与性ポリマー(D)>
本発明の一態様において電子供与性ポリマー(D)は、式(1a):
*−X1a−O−Y1a−O−Z1a−O−Y’1a−O−* (1a)
[式中、X1aは、式(2a)〜式(2c):
<Electron donating polymer (D)>
In one embodiment of the present invention, the electron donating polymer (D) has the formula (1a):
*-X 1a -O-Y 1a -O-Z 1a -O-Y' 1a -O-* (1a)
[In the formula, X 1a represents the formula (2a) to the formula (2c):

Figure 2020111662
Figure 2020111662

[式中、*は、結合位置を示す。]
のいずれかで表される2価の基であり、
1aおよびY’1aは、それぞれ独立に、式(3a)または式(3b):
[In the formula, * represents a bonding position. ]
Is a divalent group represented by
Y 1a and Y′ 1a each independently represent formula (3a) or formula (3b):

Figure 2020111662
Figure 2020111662

[式中、*は、結合位置を示す。]
で表される2価の基であり、
1aは、式(3c)
[In the formula, * represents a bonding position. ]
Is a divalent group represented by
Z 1a is represented by the formula (3c)

Figure 2020111662
Figure 2020111662

[式中、R〜Rは、それぞれ独立に、C1−3アルキル基であり、
およびRは、それぞれ独立に、C1−3アルキレン基であり、
*は、結合位置を示す。]
で表される2価の基であり、および
*は、結合位置を示す。]
で表される構成単位を有する電子供与性ポリマー(D1)を含む。この態様において、電子供与性ポリマー(D)は、好ましくは電子供与性ポリマー(D1)からなる。
[Wherein, R 1 to R 4 are each independently a C 1-3 alkyl group,
R 5 and R 6 are each independently a C 1-3 alkylene group,
* Indicates a binding position. ]
Is a divalent group represented by, and * indicates a bonding position. ]
The electron-donating polymer (D1) having a structural unit represented by In this embodiment, the electron donating polymer (D) preferably consists of the electron donating polymer (D1).

上記「式(1a)で表される構成単位」を、以下では「構成単位(1a)」と略称することがある。他の式で表される構成単位および基も同様に略称することがある。酸素原子からX1aへと電子が供与されるため、この構成単位(1a)中の「−X1a−O−」との構造が、電子供与性ポリマー(D1)に電子供与性を付与すると考えられる。 The above "structural unit represented by formula (1a)" may be abbreviated as "structural unit (1a)" below. The structural units and groups represented by other formulas may be similarly abbreviated. Since an electron is donated from the oxygen atom to X 1a , it is considered that the structure of “—X 1a —O—” in the structural unit (1a) imparts an electron donating property to the electron donating polymer (D1). To be

電子供与性ポリマー(D1)中のX1aは、2価の基(2a)、2価の基(2b)および2価の基(2c)の少なくとも二つの組合せでもよく、これらの単独でもよい。X1aは、好ましくは2価の基(2a)である。 X 1a in the electron-donating polymer (D1) may be a combination of at least two of the divalent group (2a), the divalent group (2b) and the divalent group (2c), or may be a single of these. X 1a is preferably a divalent group (2a).

電子供与性ポリマー(D1)中のY1aおよびY’1aは、好ましくは、共に2価の基(3a)である。 Both Y 1a and Y′ 1a in the electron donating polymer (D1) are preferably a divalent group (3a).

1a(即ち、2価の基(3c))において、R〜Rは、互いに同じものでもよく、異なるものでもよい。R〜Rは、好ましくは、互いに同じものである。また、RおよびRは、互いに同じものでもよく、異なるものでもよい。RおよびRは、好ましくは、互いに同じものである。 In Z 1a (that is, the divalent group (3c)), R 1 to R 4 may be the same or different from each other. R 1 to R 4 are preferably the same as each other. In addition, R 5 and R 6 may be the same as or different from each other. R 5 and R 6 are preferably the same as each other.

〜Rは、それぞれ独立に、好ましくはメチル基、エチル基またはプロピル基であり、より好ましくはメチル基またはエチル基である。R〜Rが共にメチル基であることがさらに好ましい。 R 1 to R 4 are each independently preferably a methyl group, an ethyl group or a propyl group, and more preferably a methyl group or an ethyl group. It is further preferred that R 1 to R 4 are both methyl groups.

およびRは、それぞれ独立に、好ましくはメチレン基、エチレン基またはトリメチレン基である。RおよびRが共にトリメチレン基であることがより好ましい。 R 5 and R 6 are each independently preferably a methylene group, an ethylene group or a trimethylene group. More preferably, both R 5 and R 6 are trimethylene groups.

構成単位(1a)は、好ましくは、式(1a−1)〜式(1a−3): The structural unit (1a) is preferably the formula (1a-1) to the formula (1a-3):

Figure 2020111662
Figure 2020111662

Figure 2020111662
Figure 2020111662

Figure 2020111662
Figure 2020111662

[式中、*は、結合位置を示す。]
のいずれかで表される構成単位であり、より好ましくは式(1a−1)で表される構成単位である。
[In the formula, * represents a bonding position. ]
Or a structural unit represented by the formula (1a-1) is more preferable.

電子供与性ポリマー(D1)の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは1,000〜50,000、より好ましくは2,000〜40,000、さらに好ましくは2,500〜35,000である。このMwは、後述の実施例に記載するように、ポリスチレンを標準とするゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によって測定することができる。他のポリマーのMwも同様に測定することができる。 The weight average molecular weight (Mw) of the electron donating polymer (D1) is preferably 1,000 to 50,000, more preferably 2,000 to 40,000, and further preferably 2,500 to 35,000. This Mw can be measured by gel permeation chromatography (GPC) using polystyrene as a standard, as described in Examples below. Mw of other polymers can be measured similarly.

本発明の組成物中の電荷移動錯体の形成量の向上、および電荷移動錯体の形成による組成物中でのスルホ基の配向性の向上のために、電子供与性ポリマー(D1)のガラス転移温度(Tg)は、110℃以下であることが好ましい。このTgは、より好ましくは80℃以下、さらに好ましくは30℃以下である。このTgは、後述の実施例に記載するように、示差走査熱量計を用いて測定することができる。組成物中でスルホ基の配向性が向上することは、燃料電池材料のプロトン伝導性の向上、およびそれによる燃料電池の発電特性の向上につながる。 In order to improve the amount of charge transfer complex formed in the composition of the present invention and to improve the orientation of sulfo groups in the composition due to the formation of the charge transfer complex, the glass transition temperature of the electron donating polymer (D1). (Tg) is preferably 110° C. or lower. This Tg is more preferably 80°C or lower, and further preferably 30°C or lower. This Tg can be measured using a differential scanning calorimeter, as described in Examples below. The improvement of the orientation of the sulfo group in the composition leads to the improvement of the proton conductivity of the fuel cell material and the improvement of the power generation characteristics of the fuel cell.

電子供与性ポリマー(D1)は、出発原料として市販品を使用する公知の反応によって合成することができる。市販品は、例えば、信越化学工業社、東京化成工業社、富士フィルム和光純薬社等から入手できる。例えば、後述の合成例に記載するような、エポキシ基を有する2価の化合物(例えば、1,3−ビス(3−グリシドキシプロピル)テトラメチルジシロキサン)と、ヒドロキシ基を有する2価の化合物(例えば、2,6−ジヒドロキシナフタレン)との反応によって、X1aが2価の基(2a)であり、Y1aおよびY’1aがヒドロキシ基を有する2価の基(3a)であり、Z1aがシロキサン結合を有する2価の基(3c)である電子供与性ポリマー(D1)を製造することができる。 The electron donating polymer (D1) can be synthesized by a known reaction using a commercially available product as a starting material. Commercial products can be obtained from, for example, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd. For example, a divalent compound having an epoxy group (for example, 1,3-bis(3-glycidoxypropyl)tetramethyldisiloxane) and a divalent compound having a hydroxy group as described in Synthesis Examples below. By reacting with a compound (for example, 2,6-dihydroxynaphthalene), X 1a is a divalent group (2a), Y 1a and Y′ 1a are divalent groups having a hydroxy group (3a), An electron donating polymer (D1) in which Z 1a is a divalent group (3c) having a siloxane bond can be produced.

電子供与性ポリマー(D1)を製造するためのエポキシ基を有する2価の化合物とヒドロキシ基を有する2価の化合物との反応は、通常、溶媒中で行われる。溶媒としては、ケトン系溶媒が挙げられ、例えば、シクロヘキサノン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン等が挙げられる。好ましくは、シクロヘキサノン、アセトンが挙げられる。溶媒の量は、エポキシ基を有する2価の化合物1molに対して、好ましくは0.5〜50L、より好ましくは1〜10Lである。 The reaction between the divalent compound having an epoxy group and the divalent compound having a hydroxy group for producing the electron donating polymer (D1) is usually performed in a solvent. Examples of the solvent include ketone solvents, such as cyclohexanone, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and diisobutyl ketone. Preferred are cyclohexanone and acetone. The amount of the solvent is preferably 0.5 to 50 L, and more preferably 1 to 10 L with respect to 1 mol of the divalent compound having an epoxy group.

前記反応には、触媒を使用してもよい。触媒としては、例えば、ホスフィン類、イミダゾール類が挙げられる。ホスフィン類としては、例えば、トリフェニルホスフィン、トリス(2,6−ジメトキシフェニル)ホスフィン等が挙げられる。イミダゾール類としては、例えば、2−メチルイミダゾール等が挙げられる。これらの中で、トリス(2,6−ジメトキシフェニル)ホスフィンが好ましい。触媒を使用する場合、その量は、エポキシ基を有する2価の化合物1molに対して、好ましくは0.0001〜0.1mmol、より好ましくは0.001〜0.015mmolである。 A catalyst may be used in the reaction. Examples of the catalyst include phosphines and imidazoles. Examples of the phosphines include triphenylphosphine and tris(2,6-dimethoxyphenyl)phosphine. Examples of the imidazoles include 2-methylimidazole. Of these, tris(2,6-dimethoxyphenyl)phosphine is preferred. When a catalyst is used, the amount thereof is preferably 0.0001 to 0.1 mmol, more preferably 0.001 to 0.015 mmol, relative to 1 mol of the divalent compound having an epoxy group.

前記反応の反応温度は、好ましくは50〜200℃、より好ましくは100〜180℃である。反応温度が、溶媒沸点よりも高い場合は、封管にて反応を実施してもよい。反応時間は、好ましくは20〜250時間、より好ましくは30〜150時間である。 The reaction temperature of the reaction is preferably 50 to 200°C, more preferably 100 to 180°C. When the reaction temperature is higher than the boiling point of the solvent, the reaction may be carried out in a sealed tube. The reaction time is preferably 20 to 250 hours, more preferably 30 to 150 hours.

前記反応後、沈殿、ろ取および乾燥等の公知の手段によって、Y1aおよびY’1aがヒドロキシ基を有する2価の基(3a)である電子供与性ポリマー(D1)を得ることができる。 After the reaction, the electron donating polymer (D1) in which Y 1a and Y′ 1a are a divalent group (3a) having a hydroxy group can be obtained by a known means such as precipitation, filtration and drying.

また、上述のようにして得られた、Y1aおよびY’1aがヒドロキシ基(−OH)を有する2価の基(3a)である電子供与性ポリマー(D1)を酸化することによって、Y1aおよびY’1aの片方または両方がオキソ基(=O)を有する2価の基(3b)である電子供与性ポリマー(D1)を製造することができる。 Further, it obtained as described above, by Y 1a and Y '1a oxidizes a divalent group (3a) electron donating polymer (D1) having a hydroxy group (-OH), Y 1a and Y 'one or both of 1a can be manufactured a divalent group electron donating polymer is a (3b) (D1) having an oxo group (= O).

ヒドロキシ基の酸化は、三酸化硫黄と塩基との付加化合物を使用することによって行うことができる。前記化合物としては、例えば、ピリジン−三酸化硫黄コンプレックス、トリエチルアミン−三酸化硫黄コンプレックス等が挙げられる。ピリジン−三酸化硫黄コンプレックスおよびトリエチルアミン−三酸化硫黄コンプレックスのいずれも、例えば、東京化成工業社から市販されている。前記化合物の量は、Y1aおよびY’1aが2価の基(3a)である電子供与性ポリマー(D1)中のヒドロキシ基1molに対して、好ましくは0.5〜10mol、より好ましくは1〜3molである。 Oxidation of the hydroxy group can be carried out by using an addition compound of sulfur trioxide and a base. Examples of the compound include pyridine-sulfur trioxide complex and triethylamine-sulfur trioxide complex. Both the pyridine-sulfur trioxide complex and the triethylamine-sulfur trioxide complex are commercially available from, for example, Tokyo Chemical Industry. The amount of the compound is preferably 0.5 to 10 mol, and more preferably 1 to 1 mol of the hydroxy group in the electron-donating polymer (D1) in which Y 1a and Y′ 1a are divalent groups (3a). ~3 mol.

ピリジン−三酸化硫黄コンプレックスによるヒドロキシ基の酸化では、トリエチルアミンを使用することが好ましい。トリエチルアミンの量は、Y1aおよびY’1aが2価の基(3a)である電子供与性ポリマー(D1)中のヒドロキシ基1molに対して、好ましくは2〜10mol、より好ましくは4〜8molである。 For the oxidation of hydroxy groups with the pyridine-sulfur trioxide complex it is preferred to use triethylamine. The amount of triethylamine is preferably 2 to 10 mol, and more preferably 4 to 8 mol with respect to 1 mol of the hydroxy group in the electron donating polymer (D1) in which Y 1a and Y′ 1a are divalent groups (3a). is there.

前記酸化は、通常、溶媒中で行われる。溶媒としては、反応の進行を阻害しないものであれば特に制限はないが、例えば、ジメチルスルホキシド、ジクロロメタン、クロロホルム、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、ジエチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、1,4−ジオキサン等が挙げられる。なかでも、ジメチルスルホキシド、ジクロロメタンが好ましい。これら溶媒は、1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 The oxidation is usually performed in a solvent. The solvent is not particularly limited as long as it does not inhibit the progress of the reaction, for example, dimethyl sulfoxide, dichloromethane, chloroform, chlorobenzene, dichlorobenzene, diethyl ether, 1,2-dimethoxyethane, 1,4-dioxane and the like. Are listed. Of these, dimethyl sulfoxide and dichloromethane are preferable. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

前記酸化の温度は、好ましくは−30℃〜80℃、より好ましくは−10℃〜50℃であり、その時間は、好ましくは1〜24時間、より好ましくは6〜18時間である。 The oxidation temperature is preferably −30° C. to 80° C., more preferably −10° C. to 50° C., and the time is preferably 1 to 24 hours, more preferably 6 to 18 hours.

前記酸化後、沈殿、ろ取および乾燥等の公知の手段によって、Y1aおよびY’1aの片方または両方がオキソ基を有する2価の基(3b)である電子供与性ポリマー(D1)を得ることができる。 After the oxidation, the electron-donating polymer (D1) in which one or both of Y 1a and Y′ 1a is a divalent group (3b) having an oxo group is obtained by a known means such as precipitation, filtration and drying. be able to.

ヒドロキシ基の酸化は、2−アザアダマンタン−N−オキシル、1−メチル−2−アザアダマンタン−N−オキシルなどの高活性ニトロキシルラジカル型アルコール酸化触媒および酸化剤を使用することによって行うことができる。前記酸化触媒は、例えば、富士フィルム和光純薬社、シグマアルドリッチジャパン社から入手できる。前記酸化触媒の量は、Y1aおよびY’1aが2価の基(3a)である電子供与性ポリマー(D1)中のヒドロキシ基1molに対して、好ましくは0.001〜0.5mol、より好ましくは0.005〜0.1molである。 Oxidation of the hydroxy group can be carried out by using a highly active nitroxyl radical type alcohol oxidation catalyst such as 2-azaadamantane-N-oxyl, 1-methyl-2-azaadamantane-N-oxyl and an oxidizing agent. .. The oxidation catalyst can be obtained, for example, from Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd. or Sigma-Aldrich Japan. The amount of the oxidation catalyst is preferably 0.001 to 0.5 mol, based on 1 mol of the hydroxy group in the electron donating polymer (D1) in which Y 1a and Y′ 1a are divalent groups (3a). It is preferably 0.005 to 0.1 mol.

高活性ニトロキシルラジカル型アルコール酸化触媒と併用する酸化剤としては、例えば、次亜塩素酸ナトリウム、(ジアセトキシヨード)ベンゼンなどが挙げられる。前記酸化剤は、例えば、東京化成工業社、富士フィルム和光純薬社、シグマアルドリッチジャパン社から入手できる。次亜塩素酸ナトリウムを使用する場合は、例えば、J. Org. Chem. 1987, 52, 2559 2562.、J. Org. Chem. 1997, 62, 20, 6974-6977.などの公知の反応条件と手段によって、Y1aおよびY’1aの片方または両方がオキソ基を有する2価の基(3b)である電子供与性ポリマー(D1)を得ることができる。 Examples of the oxidant used in combination with the highly active nitroxyl radical type alcohol oxidation catalyst include sodium hypochlorite and (diacetoxyiodo)benzene. The oxidizing agent can be obtained from, for example, Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Sigma-Aldrich Japan Co. When using sodium hypochlorite, for example, known reaction conditions such as J. Org. Chem. 1987, 52, 2559 2562., J. Org. Chem. 1997, 62, 20, 6974-6977. By means of the means, an electron-donating polymer (D1) can be obtained in which one or both of Y 1a and Y′ 1a is a divalent group (3b) having an oxo group.

本発明の組成物中の電子供与性ポリマー(D)の量は、電子求引性ポリマー(A)100重量部に対して、好ましくは1〜10,000重量部、より好ましくは10〜1,500重量部、さらに好ましくは20〜900重量部、最も好ましくは50〜500重量部である。 The amount of the electron-donating polymer (D) in the composition of the present invention is preferably 1 to 10,000 parts by weight, more preferably 10 to 1, based on 100 parts by weight of the electron-withdrawing polymer (A). It is 500 parts by weight, more preferably 20 to 900 parts by weight, and most preferably 50 to 500 parts by weight.

<電子求引性ポリマー(A)>
電子求引性ポリマー(A)は、式(4a):
<Electron-withdrawing polymer (A)>
The electron-withdrawing polymer (A) has the formula (4a):

Figure 2020111662

[式中、X2aは、式(5a)〜式(5c):
Figure 2020111662

[In Formula, X <2a > is Formula (5a)-Formula (5c):

Figure 2020111662
Figure 2020111662

[式中、*は、結合位置を示す。]
のいずれかで表される4価の基であり、
2aは、式(6a)〜式(9a):
[In the formula, * represents a bonding position. ]
Is a tetravalent group represented by
Y 2a is represented by formula (6a) to formula (9a):

Figure 2020111662
Figure 2020111662

[式中、n1は、1〜4の整数であり、
n2〜n10は、それぞれ独立に、0〜4の整数であり、
1a〜R10aは、それぞれ独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよいC1−10アルキル基、ハロゲン原子で置換されていてもよいC1−10アルコキシ基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、ホルミル基、シアノ基、スルホ基、W1aで置換されていてもよいフェニル基、W1aで置換されていてもよいチエニル基、またはW1aで置換されていてもよいフリル基であり、
1aは、ハロゲン原子で置換されていてもよいC1−10アルキル基、ハロゲン原子で置換されていてもよいC1−10アルコキシ基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、ホルミル基、シアノ基またはスルホ基であり、
n1〜n10が2〜4の整数である場合、複数のR1a〜R10aは、互いに、同じまたは異なるものでもよく、
n1個のR1aの少なくとも一つは、スルホ基であり、
n2個のR2aおよびn3個のR3aからなる群から選ばれる少なくとも一つは、スルホ基であり、
n4個のR4a、n5個のR5aおよびn6個のR6aからなる群から選ばれる少なくとも一つは、スルホ基であり、
n7個のR7a、n8個のR8a、n9個のR9aおよびn10個のR10aからなる群から選ばれる少なくとも一つは、スルホ基であり、
1a〜Z6aは、それぞれ独立に、単結合、ハロゲン原子で置換されていてもよいC1−2アルキレン基、C3−10アルキレン基、スルホニル基、カルボニル基、*−CONH−*、*−NHCO−*、*−C(R11a)(R12a)−*、またはオキシ基であり、
11aおよびR12aは、それぞれ独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよいC1−3アルキル基であるか、またはR11aおよびR12aは互いに結合して、それらが結合する炭素原子と共に、C3−6炭化水素環を形成する、および
*は、結合位置を示す。]
のいずれかで表される2価の基であり、および
*は、結合位置を示す。]
で表される構成単位を有する電子求引性ポリマー(A1)を含む。電子求引性ポリマー(A)は、好ましくは電子求引性ポリマー(A1)からなる。構成単位(4a)中のイミド構造が、ポリマー(A)に電子求引性を付与すると考えられる。
[In formula, n1 is an integer of 1-4,
n2 to n10 are each independently an integer of 0 to 4,
R 1a to R 10a are each independently a C 1-10 alkyl group optionally substituted with a halogen atom, a C 1-10 alkoxy group optionally substituted with a halogen atom, a hydroxy group, a halogen atom, or nitro. group, a formyl group, a cyano group, a sulfo group, a phenyl group which may be substituted with W 1a, thienyl group which may be substituted with W 1a or W 1a with an optionally substituted furyl group,
W 1a is a C 1-10 alkyl group optionally substituted with a halogen atom, a C 1-10 alkoxy group optionally substituted with a halogen atom, a hydroxy group, a halogen atom, a nitro group, a formyl group, a cyano group. Or a sulfo group,
When n1 to n10 are integers of 2 to 4, a plurality of R 1a to R 10a may be the same or different from each other,
At least one of n 1 R 1a is a sulfo group,
At least one selected from the group consisting of n2 R 2a and n3 R 3a is a sulfo group,
At least one selected from the group consisting of n4 R 4a , n5 R 5a and n6 R 6a is a sulfo group,
At least one selected from the group consisting of n7 R 7a , n8 R 8a , n9 R 9a and n10 R 10a is a sulfo group,
Z 1a to Z 6a each independently represent a single bond, a C 1-2 alkylene group which may be substituted with a halogen atom, a C 3-10 alkylene group, a sulfonyl group, a carbonyl group, *-CONH-*, *. -NHCO-*, *-C(R< 11a >)(R< 12a >)-*, or an oxy group,
R 11a and R 12a are each independently a C 1-3 alkyl group optionally substituted with a halogen atom, or R 11a and R 12a are bonded to each other, together with the carbon atom to which they are bonded, A C 3-6 hydrocarbon ring is formed, and * indicates a bonding position. ]
Is a divalent group represented by, and * indicates a bonding position. ]
The electron-withdrawing polymer (A1) having a structural unit represented by The electron-withdrawing polymer (A) preferably consists of the electron-withdrawing polymer (A1). It is considered that the imide structure in the structural unit (4a) imparts electron withdrawing property to the polymer (A).

本発明の組成物は、電子求引性ポリマー(A)中のスルホ基に起因するイオン交換容量を有する。本発明では上述の電子供与性ポリマー(D)を使用することによって、熱処理しても、組成物のイオン交換容量の低減を抑制することができる。 The composition of the present invention has an ion exchange capacity due to the sulfo group in the electron-withdrawing polymer (A). In the present invention, by using the above-mentioned electron-donating polymer (D), it is possible to suppress the reduction of the ion exchange capacity of the composition even if it is heat treated.

上記式において、n2が0であるとは、R2aが存在しないことを意味する。また、n2が2〜4の整数である場合、複数のR2aは、互いに、同じものでもよく、異なるものでもよい。他の基についても同様である。 In the above formula, n2 being 0 means that R 2a does not exist. In addition, when n2 is an integer of 2 to 4, the plurality of R 2a may be the same or different from each other. The same applies to other groups.

2価の基(7a)において、n2およびn3が、それぞれ独立に、1〜4の整数であり、n2個のR2aの少なくとも一つがスルホ基であり、およびn3個のR3aの少なくとも一つがスルホ基であることが好ましい。 In the divalent group (7a), n2 and n3 are each independently an integer of 1 to 4, at least one of n2 R 2a is a sulfo group, and at least one of n3 R 3a is It is preferably a sulfo group.

2価の基(8a)において、n4〜n6が、それぞれ独立に、1〜4の整数であり、n4個のR4aの少なくとも一つがスルホ基であり、n5個のR5aの少なくとも一つがスルホ基であり、およびn6個のR6aの少なくとも一つがスルホ基であることが好ましい。 In the divalent group (8a), n4 to n6 are each independently an integer of 1 to 4 , at least one of n4 R 4a is a sulfo group, and at least one of n5 R 5a is a sulfo group. Group, and at least one of n6 R 6a 's is preferably a sulfo group.

2価の基(9a)において、n7〜n10が、それぞれ独立に、1〜4の整数であり、n7個のR7aの少なくとも一つがスルホ基であり、n8個のR8aの少なくとも一つがスルホ基であり、n9個のR9aの少なくとも一つがスルホ基であり、およびn10個のR10aの少なくとも一つがスルホ基であることが好ましい。 In the divalent group (9a), n7 to n10 are each independently an integer of 1 to 4, at least one of n7 R 7a is a sulfo group, and at least one of n8 R 8a is a sulfo group. It is preferable that at least one of n 9 R 9a is a sulfo group, and at least one of n 10 R 10a is a sulfo group.

1a〜R10aが、それぞれ独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよいC1−10アルキル基、ハロゲン原子で置換されていてもよいC1−10アルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、ホルミル基、シアノ基、スルホ基、W1aで置換されていてもよいフェニル基、W1aで置換されていてもよいチエニル基、またはW1aで置換されていてもよいフリル基であり、およびW1aが、ハロゲン原子で置換されていてもよいC1−10アルキル基、ハロゲン原子で置換されていてもよいC1−10アルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、ホルミル基、シアノ基またはスルホ基であることが好ましい。 R 1a to R 10a each independently represent a C 1-10 alkyl group optionally substituted with a halogen atom, a C 1-10 alkoxy group optionally substituted with a halogen atom, a halogen atom, a nitro group, or formyl. group, a cyano group, a sulfo group, a phenyl group which may be substituted with W 1a, thienyl group which may be substituted with W 1a or W 1a with an optionally substituted furyl group, and W 1a Is a C 1-10 alkyl group optionally substituted with a halogen atom, a C 1-10 alkoxy group optionally substituted with a halogen atom, a halogen atom, a nitro group, a formyl group, a cyano group or a sulfo group. It is preferable.

2aは、好ましくは4価の基(5a)である。Y2aは、好ましくは2価の基(7a)である。構成単位(4a)は、好ましくは式(4a−1): X 2a is preferably a tetravalent group (5a). Y 2a is preferably a divalent group (7a). The structural unit (4a) is preferably the formula (4a-1):

Figure 2020111662
Figure 2020111662

[式中、m1およびm2は、それぞれ独立に、0〜3の整数であり、および
*は、結合位置を示す。]
で表される構成単位である。
[Wherein, m1 and m2 are each independently an integer of 0 to 3, and * represents a bonding position. ]
Is a structural unit represented by.

m1およびm2は、好ましくは、共に0である。即ち、構成単位(4a−1)は、好ましくは式(4a−11): Both m1 and m2 are preferably 0. That is, the structural unit (4a-1) preferably has the formula (4a-11):

Figure 2020111662
Figure 2020111662

[式中、*は、結合位置を示す。]
で表される構成単位である。
[In the formula, * represents a bonding position. ]
Is a structural unit represented by.

電子求引性ポリマー(A1)は、1種の構成単位(4a)からなるポリマーでもよく、2種以上の構成単位(4a)からなるポリマーでもよい。また、電子求引性ポリマー(A1)は、1種またはそれ以上の構成単位(4a)と、1種またはそれ以上の他の構成単位(即ち、構成単位(4a)とは異なる構成単位)からなるポリマーでもよい。 The electron-withdrawing polymer (A1) may be a polymer composed of one type of structural unit (4a) or a polymer composed of two or more types of structural unit (4a). The electron-withdrawing polymer (A1) is composed of one or more structural units (4a) and one or more other structural units (that is, a structural unit different from the structural unit (4a)). The polymer may be

他の構成単位としては、例えば、式(4b): As another structural unit, for example, formula (4b):

Figure 2020111662

[式中、X2bは、式(5a)〜式(5c):
Figure 2020111662

[In Formula, X <2b > is Formula (5a)-Formula (5c):

Figure 2020111662

[式中、*は、結合位置を示す。]
のいずれかで表される4価の基であり、
2bは、式(6b)〜式(9b):
Figure 2020111662

[In the formula, * represents a bonding position. ]
Is a tetravalent group represented by
Y 2b is represented by formula (6b) to formula (9b):

Figure 2020111662
Figure 2020111662

[式中、p1〜p10は、それぞれ独立に、0〜4の整数であり、
1b〜R10bは、それぞれ独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよいC1−10アルキル基、ハロゲン原子で置換されていてもよいC1−10アルコキシ基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、ホルミル基、シアノ基、W1bで置換されていてもよいフェニル基、W1bで置換されていてもよいチエニル基、またはW1bで置換されていてもよいフリル基であり、
1bは、ハロゲン原子で置換されていてもよいC1−10アルキル基、ハロゲン原子で置換されていてもよいC1−10アルコキシ基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、ホルミル基またはシアノ基であり、
p1〜p10が2〜4の整数である場合、複数のR1b〜R10bは、互いに、同じまたは異なるものでもよく、
1b〜Z6bは、それぞれ独立に、単結合、ハロゲン原子で置換されていてもよいC1−2アルキレン基、C3−10アルキレン基、スルホニル基、カルボニル基、*−CONH−*、*−NHCO−*、*−C(R11b)(R12b)−*、またはオキシ基であり、
11bおよびR12bは、それぞれ独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよいC1−3アルキル基であるか、またはR11bおよびR12bは互いに結合して、それらが結合する炭素原子と共に、C3−6炭化水素環を形成する、および
*は、結合位置を示す。]
のいずれかで表される2価の基であり、および
*は、結合位置を示す。]
で表される構成単位が挙げられる。
[In the formula, p1 to p10 are each independently an integer of 0 to 4,
R 1b to R 10b are each independently a C 1-10 alkyl group optionally substituted with a halogen atom, a C 1-10 alkoxy group optionally substituted with a halogen atom, a hydroxy group, a halogen atom, or nitro. group, a formyl group, a cyano group, a phenyl group which may be substituted with W 1b, thienyl group which may be substituted with W 1b or W 1b with an optionally substituted furyl group,
W 1b is a C 1-10 alkyl group optionally substituted with a halogen atom, a C 1-10 alkoxy group optionally substituted with a halogen atom, a hydroxy group, a halogen atom, a nitro group, a formyl group or a cyano group. And
When p1 to p10 are integers of 2 to 4, a plurality of R 1b to R 10b may be the same or different from each other,
Z 1b to Z 6b each independently represent a single bond, a C 1-2 alkylene group which may be substituted with a halogen atom, a C 3-10 alkylene group, a sulfonyl group, a carbonyl group, *-CONH-*, *. -NHCO-*, *-C(R< 11b >)(R< 12b >)-*, or an oxy group,
R 11b and R 12b are each independently a C 1-3 alkyl group optionally substituted with a halogen atom, or R 11b and R 12b are bonded to each other, together with the carbon atom to which they are bonded, A C 3-6 hydrocarbon ring is formed, and * indicates a bonding position. ]
Is a divalent group represented by, and * indicates a bonding position. ]
The structural unit represented by

1b〜R10bが、それぞれ独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよいC1−10アルキル基、ハロゲン原子で置換されていてもよいC1−10アルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、ホルミル基、シアノ基、W1bで置換されていてもよいフェニル基、W1bで置換されていてもよいチエニル基、またはW1bで置換されていてもよいフリル基であり、およびW1bが、ハロゲン原子で置換されていてもよいC1−10アルキル基、ハロゲン原子で置換されていてもよいC1−10アルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、ホルミル基またはシアノ基であることが好ましい。 R 1b to R 10b each independently represent a C 1-10 alkyl group optionally substituted with a halogen atom, a C 1-10 alkoxy group optionally substituted with a halogen atom, a halogen atom, a nitro group, or formyl. group, a cyano group, a W phenyl group which may be substituted by 1b, thienyl group which may be substituted with W 1b or an optionally substituted furyl group in W 1b,, and W 1b is halogen It is preferably a C 1-10 alkyl group optionally substituted with an atom, a C 1-10 alkoxy group optionally substituted with a halogen atom, a halogen atom, a nitro group, a formyl group or a cyano group.

2bは、好ましくは4価の基(5a)である。Y2bは、好ましくは式(10)〜式(15): X 2b is preferably a tetravalent group (5a). Y 2b is preferably formula (10) to formula (15):

Figure 2020111662
Figure 2020111662

[式中、r1〜r3は、それぞれ独立に、1〜4の整数であり、
k1は、1〜4の整数であり、
1cは、フッ素原子またはトリフルオロメチル基であり、k1が2〜4の整数である場合、複数のR1cは、互いに、同じまたは異なるものでもよく、
k2〜k5は、それぞれ独立に、0〜4の整数であり、
2cは、ニトロ基またはトリフルオロメチル基であり、k2が2〜4の整数である場合、複数のR2cは、互いに、同じまたは異なるものでもよく、
3cおよびR4cは、共に塩素原子であり、
5cは、ニトロ基またはトリフルオロメチル基であり、k5が2〜4の整数である場合、複数のR5cは、互いに、同じまたは異なるものでもよく、
k6およびk7は、それぞれ独立に、0〜4の整数であり、
6cは、ハロゲン原子で置換されていてもよいC1−3アルキル基であり、k6が2〜4の整数である場合、複数のR6cは、互いに、同じまたは異なるものでもよく、
7cは、ハロゲン原子で置換されていてもよいC1−3アルキル基であり、k7が2〜4の整数である場合、複数のR7cは、互いに、同じまたは異なるものでもよく、
k8およびk9は、それぞれ独立に、0〜4の整数であり、
8cは、ハロゲン原子で置換されていてもよいC1−3アルキル基であり、k8が2〜4の整数である場合、複数のR8cは、互いに、同じまたは異なるものでもよく、
9cは、ハロゲン原子で置換されていてもよいC1−3アルキル基であり、k9が2〜4の整数である場合、複数のR9cは、互いに、同じまたは異なるものでもよく、および
*は、結合位置を示す。]
のいずれかで表される2価の基である。
[Wherein, r1 to r3 are each independently an integer of 1 to 4,
k1 is an integer of 1 to 4,
R 1c is a fluorine atom or a trifluoromethyl group, and when k1 is an integer of 2 to 4, a plurality of R 1c may be the same or different from each other,
k2-k5 are each independently an integer of 0-4,
R 2c is a nitro group or a trifluoromethyl group, and when k2 is an integer of 2 to 4, a plurality of R 2c may be the same or different from each other,
R 3c and R 4c are both chlorine atoms,
R 5c is a nitro group or a trifluoromethyl group, and when k 5 is an integer of 2 to 4, a plurality of R 5c's may be the same or different from each other,
k6 and k7 are each independently an integer of 0 to 4,
R 6c is a C 1-3 alkyl group optionally substituted with a halogen atom, and when k 6 is an integer of 2 to 4, a plurality of R 6c s may be the same or different from each other,
R 7c is a C 1-3 alkyl group optionally substituted with a halogen atom, and when k 7 is an integer of 2 to 4, a plurality of R 7c s may be the same or different from each other,
k8 and k9 are each independently an integer of 0 to 4,
R 8c is a C 1-3 alkyl group optionally substituted with a halogen atom, and when k 8 is an integer of 2 to 4, a plurality of R 8c's may be the same or different from each other,
R 9c is a C 1-3 alkyl group which may be substituted with a halogen atom, and when k 9 is an integer of 2 to 4, a plurality of R 9c may be the same or different from each other, and * Indicates a binding position. ]
Is a divalent group represented by any of the above.

好ましい構成単位(4b)としては、例えば、以下の式(4b−1)〜式(4b−7)のいずれかで表される構成単位が挙げられる(式中の基の定義は上述した通りである)。 Examples of preferable structural unit (4b) include structural units represented by any of the following formulas (4b-1) to (4b-7) (the definition of the group in the formula is as described above). is there).

Figure 2020111662
Figure 2020111662

Figure 2020111662
Figure 2020111662

Figure 2020111662
Figure 2020111662

Figure 2020111662
Figure 2020111662

Figure 2020111662
Figure 2020111662

Figure 2020111662
Figure 2020111662

Figure 2020111662
Figure 2020111662

上述のものの中でも、構成単位(4b−1)が好ましい。構成単位(4b−1)では、r1およびr2が共に4であることが好ましい。即ち、構成単位(4b−1)は、好ましくは式(4b−11): Among the above-mentioned ones, the structural unit (4b-1) is preferable. In the structural unit (4b-1), both r1 and r2 are preferably 4. That is, the structural unit (4b-1) preferably has the formula (4b-11):

Figure 2020111662
Figure 2020111662

[式中、*は、結合位置を示す。]
で表される構成単位である。
[In the formula, * represents a bonding position. ]
Is a structural unit represented by.

本発明の一態様において電子求引性ポリマー(A1)中の構成単位(4a)の量は、構成単位(4a)および他の構成単位(例えば構成単位(4b))の合計100モルあたり、80〜100モル、より好ましくは90〜100モルである。電子求引性ポリマー(A1)は、さらに好ましくは、1種またはそれ以上の構成単位(4a)からなるポリマーである。 In one embodiment of the present invention, the amount of the structural unit (4a) in the electron-withdrawing polymer (A1) is 80 per 100 mol of the total of the structural unit (4a) and the other structural unit (for example, the structural unit (4b)). -100 mol, more preferably 90-100 mol. The electron-withdrawing polymer (A1) is more preferably a polymer composed of one or more structural units (4a).

本発明の一態様において構成単位(4a)は、好ましくは構成単位(4a−1)である。この態様において、構成単位(4a−1)は、1種のみでもよく、2種以上でもよい。この態様において、構成単位(4a−1)は、1種であることが好ましく、構成単位(4a−11)であることがより好ましい。 In one aspect of the present invention, the structural unit (4a) is preferably the structural unit (4a-1). In this aspect, the structural unit (4a-1) may be only one type or two or more types. In this aspect, the structural unit (4a-1) is preferably one type, and more preferably the structural unit (4a-11).

本発明の一態様において電子求引性ポリマー(A1)は、好ましくは構成単位(4a)として構成単位(4a−1)を有し、且つ他の構成単位として構成単位(4b−1)を有する。この態様において、構成単位(4a−1)および構成単位(4b−1)は、いずれも、1種のみでもよく、2種以上でもよい。この態様において、構成単位(4a−1)は、1種であることが好ましく、構成単位(4a−11)であることがより好ましい。また、この態様において、構成単位(4b−1)は、1種であることが好ましく、構成単位(4b−11)であることがより好ましい。 In one embodiment of the present invention, the electron-withdrawing polymer (A1) preferably has the structural unit (4a-1) as the structural unit (4a) and the structural unit (4b-1) as another structural unit. .. In this aspect, the structural unit (4a-1) and the structural unit (4b-1) may each be only one kind or two or more kinds. In this aspect, the structural unit (4a-1) is preferably one type, and more preferably the structural unit (4a-11). In this aspect, the structural unit (4b-1) is preferably one type, and more preferably the structural unit (4b-11).

電子求引性ポリマー(A1)が構成単位(4a−1)および構成単位(4b−1)を有する場合、構成単位(4a−1)(好ましくは構成単位(4a−11))の数と構成単位(4b−1)(好ましくは構成単位(4b−11))の数との比(構成単位(4a−1)の数/構成単位(4b−1)の数)は、好ましくは0.1/99.9〜99.9/0.1、より好ましくは1/99〜99/1、さらに好ましくは30/70〜95/5である。 When the electron-withdrawing polymer (A1) has the structural unit (4a-1) and the structural unit (4b-1), the number and the constitution of the structural unit (4a-1) (preferably the structural unit (4a-11)). The ratio with the number of units (4b-1) (preferably the structural unit (4b-11)) (the number of structural units (4a-1)/the number of structural units (4b-1)) is preferably 0.1. /99.9 to 99.9/0.1, more preferably 1/99 to 99/1, and further preferably 30/70 to 95/5.

電子求引性ポリマー(A1)の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは5,000〜1,000,000、より好ましくは8,000〜900,000、さらに好ましくは10,000〜150,000である。 The weight average molecular weight (Mw) of the electron-withdrawing polymer (A1) is preferably 5,000 to 1,000,000, more preferably 8,000 to 900,000, and further preferably 10,000 to 150,000. Is.

電子求引性ポリマー(A1)は、出発原料として市販品を使用する公知の反応によって合成することができる。市販品は、例えば、東京化成工業社、和光純薬工業社等から入手できる。例えば、後述の合成例に記載するような、テトラカルボン酸二無水物(例えば、ナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物)と、ジアミン(例えば、4,4’−ジアミノ−2,2’−ビフェニルジスルホン酸)との反応によって、電子求引性ポリマー(A1)を製造することができる。また、市販品に公知の反応で置換基を導入した化合物を、出発原料として用いてもよい。 The electron-withdrawing polymer (A1) can be synthesized by a known reaction using a commercially available product as a starting material. Commercially available products can be obtained from, for example, Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., Wako Pure Chemical Industries, Ltd., and the like. For example, a tetracarboxylic dianhydride (for example, naphthalene-1,4,5,8-tetracarboxylic dianhydride) and a diamine (for example, 4,4′-diamino) as described in Synthesis Examples below. The electron-withdrawing polymer (A1) can be produced by the reaction with −2,2′-biphenyldisulfonic acid. In addition, a compound obtained by introducing a substituent into a commercially available product by a known reaction may be used as a starting material.

上述の電子求引性ポリマーは、例えば、Macromolecules, 2002, 35, 9022-9028、Macromol. Chem. Phys. 2016, 217, 654-663、またはJournal of Polymer Science: Part A: Polymer Chemistry, Vol. 41, 3901-3907 (2003) に記載の方法に準じて、合成することができる。 The electron-withdrawing polymer described above is, for example, Macromolecules, 2002, 35, 9022-9028, Macromol. Chem. Phys. 2016, 217, 654-663, or Journal of Polymer Science: Part A: Polymer Chemistry, Vol. 41. , 3901-3907 (2003).

前記反応におけるテトラカルボン酸二無水物の量は、ジアミン1molに対して、好ましくは0.98〜1.02mol、より好ましくは0.99〜1.01molである。 The amount of tetracarboxylic dianhydride in the above reaction is preferably 0.98 to 1.02 mol, and more preferably 0.99 to 1.01 mol, based on 1 mol of diamine.

電子求引性ポリマー(A1)の製造方法は、溶解工程、重合工程、および必要に応じて改質工程を含む。 The method for producing the electron-withdrawing polymer (A1) includes a dissolving step, a polymerizing step, and a modifying step as necessary.

溶解工程は、ジアミン(0.1mM〜5M)と、第三級アミン(0.1mM〜20M)と、有機溶媒との混合物を加熱して、ジアミンを有機溶媒に溶解させる工程である。第三級アミンは、酸性基を有するジアミンを有機溶媒に溶解させるために用いる。混合物を加熱する温度としては特に限定しないが、20〜160℃程度とすることでジアミンを容易に均一に溶媒中に溶解させることができる。 The dissolving step is a step of heating a mixture of diamine (0.1 mM to 5 M), a tertiary amine (0.1 mM to 20 M) and an organic solvent to dissolve the diamine in the organic solvent. The tertiary amine is used to dissolve a diamine having an acidic group in an organic solvent. The temperature for heating the mixture is not particularly limited, but by setting the temperature to about 20 to 160° C., the diamine can be easily and uniformly dissolved in the solvent.

第三級アミンとしては特に限定されず、例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、N−エチル−N−メチルブチルアミン、トリブチルアミン、N,N−ジメチルベンジルアミン、N,N−ジエチルベンジルアミン、トリベンジルアミン、ジアザビシクロウンデセン等が挙げられる。なかでも、トリエチルアミンが好ましい。これら第三級アミンは、1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 The tertiary amine is not particularly limited, and examples thereof include trimethylamine, triethylamine, tripropylamine, N-ethyl-N-methylbutylamine, tributylamine, N,N-dimethylbenzylamine, N,N-diethylbenzylamine, and triethylamine. Ribenzylamine, diazabicycloundecene and the like can be mentioned. Of these, triethylamine is preferable. These tertiary amines may be used alone or in combination of two or more.

有機溶媒としては、高沸点および高極性を有するものが好ましく、例えば、フェノール、m−クレゾール、m−クロロフェノール、p−クロロフェノール、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチル−2−ピロリジノン、N−シクロヘキシル−2−ピロリジノン等が挙げられる。なかでも、m−クレゾール、ジメチルスルホキシドおよびN−メチル−2ピロリジノンが好ましい。これら有機溶媒は、1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
なお、本明細書中、「m−」は「メタ」を表し、「p−」は「パラ」を表す。
As the organic solvent, those having a high boiling point and a high polarity are preferable, and for example, phenol, m-cresol, m-chlorophenol, p-chlorophenol, dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, N-methyl-2-pyrrolidinone. , N-cyclohexyl-2-pyrrolidinone and the like. Among them, m-cresol, dimethyl sulfoxide and N-methyl-2pyrrolidinone are preferable. These organic solvents may be used alone or in combination of two or more.
In addition, in this specification, "m-" represents "meta" and "p-" represents "para."

重合工程は、溶解工程で得られたジアミンの溶液にテトラカルボン酸二無水物(0.1mM〜5M)を加え、得られた混合物を、有機酸(0.01mM〜20M)の存在下で加熱して、重合させる工程である。有機酸は、重合および閉環反応の触媒として作用し、ポリアミック酸の生成およびこれの閉環によるイミド環形成を促進する。 In the polymerization step, tetracarboxylic acid dianhydride (0.1 mM to 5 M) was added to the solution of diamine obtained in the dissolution step, and the resulting mixture was heated in the presence of an organic acid (0.01 mM to 20 M). And then polymerize. The organic acid acts as a catalyst for polymerization and ring closure reaction, and promotes formation of polyamic acid and formation of imide ring by ring closure thereof.

有機酸としては、高沸点であり、かつ上記有機溶媒への溶解性が高い化合物が好ましく、例えば、安息香酸、メチル安息香酸、ジメチル安息香酸、サリチル酸等が挙げられる。なかでも、安息香酸が好ましい。有機酸は、重合工程で存在すればよく、上記溶解工程の段階で添加してもよい。有機酸を添加する量としては特に限定しないが、有機酸として安息香酸を使用する場合、その量は、テトラカルボン酸二無水物1モルに対して、1〜6モル程度が好ましい。また、反応混合物を加熱する温度は、少なくとも40℃以上である。この温度を、好ましくは100〜190℃、より好ましくは140〜180℃とすることで、効率よく重合反応が進行し、高分子量の電子求引性ポリマーであるポリイミドを得ることができる。 The organic acid is preferably a compound having a high boiling point and high solubility in the above organic solvent, and examples thereof include benzoic acid, methylbenzoic acid, dimethylbenzoic acid, salicylic acid and the like. Among them, benzoic acid is preferable. The organic acid has only to be present in the polymerization step and may be added in the stage of the dissolution step. The amount of the organic acid added is not particularly limited, but when benzoic acid is used as the organic acid, the amount thereof is preferably about 1 to 6 mol per 1 mol of tetracarboxylic acid dianhydride. The temperature for heating the reaction mixture is at least 40°C or higher. By setting this temperature to preferably 100 to 190° C., more preferably 140 to 180° C., the polymerization reaction proceeds efficiently, and a polyimide which is a high molecular weight electron-withdrawing polymer can be obtained.

改質工程は、重合工程で得られたポリイミド中の構造欠陥を是正する工程である。構造欠陥とは、ポリイミド中の未閉環部分(アミック酸)に基づく欠陥である。改質工程では、重合工程後の反応混合物を、重合工程の温度よりもさらに高い温度で加熱することで、脱水反応を行い、未閉環部分をイミド化させる。この温度は、少なくとも150℃以上が好ましく、190〜220℃がさらに好ましい。この改質工程で、閉環反応が効率よく進行し、構造欠陥のないポリイミドを得ることができる。 The modification step is a step of correcting structural defects in the polyimide obtained in the polymerization step. The structural defect is a defect based on an unclosed ring portion (amic acid) in polyimide. In the reforming step, the reaction mixture after the polymerization step is heated at a temperature higher than the temperature of the polymerization step to perform a dehydration reaction and imidize the unclosed ring portion. This temperature is preferably at least 150°C or higher, more preferably 190 to 220°C. In this modification step, the ring closure reaction proceeds efficiently, and a polyimide having no structural defect can be obtained.

前記工程後、沈殿、ろ取、透析および乾燥等の公知の手段によって、電子求引性ポリマー(A1)を得ることができる。 After the above step, the electron-withdrawing polymer (A1) can be obtained by a known means such as precipitation, filtration, dialysis and drying.

<電荷移動錯体>
本発明の組成物において、電子供与性ポリマー(D)および電子求引性ポリマー(A)が電荷移動錯体を形成していることが好ましい。その結果、電子供与性ポリマー(D)および電子求引性ポリマー(A)が充分に混合し、相分離が抑制された組成物を得ることができる。
<Charge transfer complex>
In the composition of the present invention, it is preferable that the electron-donating polymer (D) and the electron-withdrawing polymer (A) form a charge transfer complex. As a result, a composition in which the electron-donating polymer (D) and the electron-withdrawing polymer (A) are sufficiently mixed and phase separation is suppressed can be obtained.

ここで、「電荷移動錯体」とは、電荷移動力によって2種の中性分子の間にできる分子間化合物を意味する。電子供与性ポリマー(D)および電子求引性ポリマー(A)が電荷移動錯体を形成していることは、Nature, 375(6529), 303-305 (1995) および Polym. J.(2013), 45, 839-844に記載のように、組成物のUV−vis吸収スペクトルが530nm付近のピークまたはショルダーを有することで確認することができる。 Here, the "charge transfer complex" means an intermolecular compound formed between two types of neutral molecules by a charge transfer force. The fact that the electron-donating polymer (D) and the electron-withdrawing polymer (A) form a charge transfer complex means that Nature, 375(6529), 303-305 (1995) and Polym. J. (2013), As described in 45, 839-844, it can be confirmed that the UV-vis absorption spectrum of the composition has a peak or a shoulder near 530 nm.

<本発明の組成物から製造される膜>
本発明の組成物の溶液を調製し、次いでこの溶液から溶媒を留去することによって、膜を製造することができる。本発明の組成物の溶液の調製方法に特に限定はない。例えば、溶媒中に、電子供与性ポリマー(D)および電子求引性ポリマー(A)を順次または同時に添加し、適宜加熱することによって、組成物の溶液を調製してもよい。また、電子供与性ポリマー(D)の溶液および電子求引性ポリマー(A)の溶液を別々に調製し、得られた溶液を混合することによって、組成物の溶液を調製してもよい。
<Film produced from the composition of the present invention>
Membranes can be produced by preparing a solution of the composition of the invention and then evaporating the solvent from this solution. The method for preparing the solution of the composition of the present invention is not particularly limited. For example, the solution of the composition may be prepared by sequentially or simultaneously adding the electron-donating polymer (D) and the electron-withdrawing polymer (A) to the solvent and heating them appropriately. Alternatively, the solution of the composition may be prepared by separately preparing a solution of the electron-donating polymer (D) and a solution of the electron-withdrawing polymer (A), and mixing the obtained solutions.

組成物の溶液を調製するための溶媒としては、例えば、水、メタノール、エタノール、トリフルオロエタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、2−メチル−2−ブタノール、エチレングリコール、ベンジルアルコール、シクロヘキサン、ベンゼン、ニトロベンゼン、クロロホルム、四塩化炭素、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、イソオキサゾール、1,4−ジオキサン、シクロペンチルメチルエーテル、アセトン、アセトニトリル、ニトロメタン、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルホルムアミド、スルホラン、1,3−プロパンスルトンが挙げられる。これらの溶媒は、1種のみを使用してもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、エチレングリコール、ベンジルアルコール、シクロヘキサン、ベンゼン、ニトロベンゼン、クロロホルム、四塩化炭素、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、シクロペンチルメチルエーテル、アセトン、アセトニトリル、ニトロメタン、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルホルムアミド、スルホラン、1,3−プロパンスルトンが好ましく、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、エチレングリコール、ジメチルスルホキシドがより好ましく、ジメチルスルホキシドがさらに好ましい。 As a solvent for preparing a solution of the composition, for example, water, methanol, ethanol, trifluoroethanol, 1-propanol, 2-propanol, 2-methyl-2-butanol, ethylene glycol, benzyl alcohol, cyclohexane, benzene. , Nitrobenzene, chloroform, carbon tetrachloride, diethyl ether, tetrahydrofuran, isoxazole, 1,4-dioxane, cyclopentyl methyl ether, acetone, acetonitrile, nitromethane, dimethyl sulfoxide, N,N-dimethylformamide, sulfolane, 1,3-propane. Sulton is mentioned. These solvents may be used alone or in combination of two or more. Among these, methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, ethylene glycol, benzyl alcohol, cyclohexane, benzene, nitrobenzene, chloroform, carbon tetrachloride, diethyl ether, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, cyclopentyl methyl ether, acetone. , Acetonitrile, nitromethane, dimethylsulfoxide, N,N-dimethylformamide, sulfolane, and 1,3-propanesultone are preferable, methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, ethylene glycol, and dimethylsulfoxide are more preferable, and dimethylsulfoxide is More preferable.

電子供与性ポリマー(D)および電子求引性ポリマー(A)を含む溶液中、電子供与性ポリマー(D)および電子求引性ポリマー(A)の合計の濃度は、溶液全体を基準に、好ましくは0.1〜90重量%、より好ましくは0.5〜10重量%である。 In the solution containing the electron-donating polymer (D) and the electron-withdrawing polymer (A), the total concentration of the electron-donating polymer (D) and the electron-withdrawing polymer (A) is preferably based on the whole solution. Is 0.1 to 90% by weight, more preferably 0.5 to 10% by weight.

組成物の溶液から溶媒を留去する方法に特に限定はなく、公知の手段(例えば加熱乾燥、減圧乾燥等)で溶媒を留去すればよい。膜の厚さは、電子供与性ポリマー(D)および電子求引性ポリマー(A)の仕込み量と、溶媒を留去する際に使用するシャーレの面積で調整が可能である。本発明の組成物から製造される膜の厚さは、好ましくは0.01〜200μm、より好ましくは0.1〜100μm、さらに好ましくは0.3〜60μmである。 The method of distilling the solvent from the solution of the composition is not particularly limited, and the solvent may be distilled by a known means (for example, heat drying, vacuum drying, etc.). The thickness of the film can be adjusted by adjusting the charged amounts of the electron-donating polymer (D) and the electron-withdrawing polymer (A) and the area of the petri dish used when the solvent is distilled off. The thickness of the film produced from the composition of the present invention is preferably 0.01 to 200 μm, more preferably 0.1 to 100 μm, still more preferably 0.3 to 60 μm.

本発明の組成物の溶液からの溶媒留去は、大気雰囲気で行ってもよく、不活性ガス(例えば、窒素、アルゴン)雰囲気で行ってもよい。また、この溶媒留去は、常圧下で行ってもよく、真空乾燥機または減圧ポンプなどを用いて減圧下で行ってもよい。 Evaporation of the solvent from the solution of the composition of the present invention may be performed in an air atmosphere or an inert gas (for example, nitrogen, argon) atmosphere. Further, this solvent distillation may be carried out under normal pressure, or may be carried out under reduced pressure using a vacuum dryer or a vacuum pump.

溶媒留去の温度は、好ましくは−10〜200℃、より好ましくは40〜160℃、さらに好ましくは50〜130℃である。溶媒留去は、一定の温度で行ってもよく、温度を多段階的に変更して行ってもよい。溶媒留去の時間は、好ましくは0.5〜300時間、より好ましくは1〜160時間、さらに好ましくは2〜150時間である。 The temperature for distilling off the solvent is preferably -10 to 200°C, more preferably 40 to 160°C, and further preferably 50 to 130°C. The solvent may be distilled off at a constant temperature, or the temperature may be changed in multiple steps. The time for distilling off the solvent is preferably 0.5 to 300 hours, more preferably 1 to 160 hours, and further preferably 2 to 150 hours.

本発明の組成物から膜を製造する際の条件(例えば、上述の溶媒の種類、溶液中のポリマーの濃度、並びに溶媒留去の雰囲気、圧力、温度および時間)は、適宜選択することができる。 The conditions for producing a film from the composition of the present invention (for example, the type of the solvent described above, the concentration of the polymer in the solution, and the atmosphere, pressure, temperature and time for distilling the solvent) can be appropriately selected. ..

上述のようにして得られた本発明の組成物の膜を、熱処理することが好ましい。この熱処理によって、膜中の電荷移動錯体の形成量を増加させることができる。熱処理は、不活性ガス(例えば、窒素、アルゴン)雰囲気下で行うことが好ましい。熱処理の温度は、好ましくは40〜200℃、より好ましくは60〜180℃、さらに好ましくは70〜160℃であり、その時間は、好ましくは0.01〜200時間、より好ましくは0.5〜160時間、さらに好ましくは1〜80時間である。 It is preferable to heat-treat the film of the composition of the present invention obtained as described above. This heat treatment can increase the amount of charge transfer complex formed in the film. The heat treatment is preferably performed in an inert gas (for example, nitrogen, argon) atmosphere. The heat treatment temperature is preferably 40 to 200° C., more preferably 60 to 180° C., further preferably 70 to 160° C., and the time thereof is preferably 0.01 to 200 hours, more preferably 0.5 to It is 160 hours, more preferably 1 to 80 hours.

本発明の組成物から製造される膜(即ち、本発明の組成物を含む膜)は、様々な用途に使用することができる。本発明の組成物を含む膜の用途としては、例えば、燃料電池の電解質膜、触媒層中の電極触媒上の電解質被覆膜、ガス透過抑制膜等が挙げられる。これらの中で、燃料電池の電解質膜、および電極触媒上の電解質被覆膜が好ましく、燃料電池の電解質膜がより好ましい。本発明の組成物を含む燃料電池の電解質膜の厚さは、好ましくは0.1〜200μm、より好ましくは2〜50μm、さらに好ましくは5〜20μmである。本発明の組成物を含む燃料電池の触媒層中の電極触媒上の電解質被覆膜の厚さは、好ましくは1〜100nm、より好ましくは2〜50nm、さらに好ましくは5〜30nmである。 Membranes made from the compositions of the invention (ie, membranes containing the compositions of the invention) can be used in a variety of applications. Examples of uses of the membrane containing the composition of the present invention include an electrolyte membrane of a fuel cell, an electrolyte coating membrane on an electrode catalyst in a catalyst layer, a gas permeation suppression membrane, and the like. Among these, the electrolyte membrane of the fuel cell and the electrolyte coating membrane on the electrode catalyst are preferable, and the electrolyte membrane of the fuel cell is more preferable. The thickness of the electrolyte membrane of the fuel cell containing the composition of the present invention is preferably 0.1 to 200 μm, more preferably 2 to 50 μm, and further preferably 5 to 20 μm. The thickness of the electrolyte coating film on the electrode catalyst in the catalyst layer of the fuel cell containing the composition of the present invention is preferably 1 to 100 nm, more preferably 2 to 50 nm, further preferably 5 to 30 nm.

以下に、本発明の合成例および実施例を、より具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。合成例および実施例で用いた分析装置およびその条件は以下のとおりである。 The synthesis examples and examples of the present invention will be described more specifically below, but the present invention is not limited thereto. The analyzers and conditions used in the synthesis examples and examples are as follows.

H NMR:
ポリマーのプロトン核磁気共鳴(H NMR)の化学シフトの値は、Bruker社製AV-400(400MHz)またはBruker社製AVANCE III(600MHz)を測定機器として用いて、重溶媒としては重ジメチルスルホキシド(DMSO−d)または重クロロホルム(CDCl−d)を使用して、化学シフトはテトラメチルシランを内部標準(0.0ppm)としたときのδ値(ppm)で示した。
NMRスペクトルの記載において、「s」はシングレット、「brs」はブロードシングレット、「d」はダブレット、「t」はトリプレット、「dd」はダブルダブレット、「m」はマルチプレット、「br」はブロード、「J」はカップリング定数、「Hz」はヘルツを意味する。
「DMSO−d」は重ジメチルスルホキシドを意味し、「CDCl−d」は重クロロホルムを意味する。
測定する重溶媒にトリフルオロ酢酸を添加して、NMRのピークを鮮明にする方法を測定するサンプルに応じて実行した。
1 H NMR:
The chemical shift value of the proton nuclear magnetic resonance ( 1 H NMR) of the polymer was determined by using Bruker AV-400 (400 MHz) or Bruker AVANCE III (600 MHz) as a measuring instrument, and using heavy dimethyl sulfoxide as a heavy solvent. (DMSO-d 6 ) or deuterated chloroform (CDCl 3 -d) was used, and the chemical shift was shown as a δ value (ppm) when tetramethylsilane was used as an internal standard (0.0 ppm).
In the description of NMR spectrum, "s" is singlet, "brs" is broad singlet, "d" is doublet, "t" is triplet, "dd" is double doublet, "m" is multiplet, and "br" is broad. , "J" means coupling constant, and "Hz" means hertz.
“DMSO-d 6 ”means deuterated dimethyl sulfoxide and “CDCl 3 -d” means deuterated chloroform.
The method of adding trifluoroacetic acid to the heavy solvent to be measured and clarifying the peak of NMR was performed according to the sample to be measured.

ガラス転移温度:
ポリマーのガラス転移温度は、ネッチ社製の示差走査熱量計NETZSC DSC 204 Fi Phoenixを用いて、10mL/分の窒素フロー下、昇温速度10℃/分および分析範囲:−100〜200℃の条件にて測定した。
Glass-transition temperature:
The glass transition temperature of the polymer was measured using a differential scanning calorimeter NETZSC DSC 204 Fi Phoenix manufactured by Netti under a nitrogen flow of 10 mL/min, a heating rate of 10° C./min and an analytical range of −100 to 200° C. It was measured at.

GPC:
ポリマーの重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)で、分析条件Aにて測定し、標準ポリスチレンの較正曲線を用いて換算した。
<分析条件A>
カラム:東ソー社製ガードカラム(Tosoh TSK guard column Super AW-H)、東ソー社製カラム(Tosoh TSK gel super AW 3000)およびカラム(Tosoh TSK gel super AW 5000)を、この順に直列に連結して使用した。
カラム温度:40℃
検出器:日本分光社製の示差屈折率検出器RI-2031および紫外可視検出器UV-2075
溶離液:クロロホルム
流量:1.0mL/分
GPC:
The weight average molecular weight (Mw) and the number average molecular weight (Mn) of the polymer were measured by gel permeation chromatography (GPC) under analysis conditions A and converted using a calibration curve of standard polystyrene.
<Analysis condition A>
Column: Tosoh TSK guard column Super AW-H, Tosoh TSK gel super AW 3000 and Tosoh TSK gel super AW 5000 columns are connected in series in this order. did.
Column temperature: 40°C
Detector: JASCO's differential refractive index detector RI-2031 and UV-visible detector UV-2075
Eluent: chloroform Flow rate: 1.0 mL/min

UV−vis:
組成物の紫外−可視分光法(UV−vis)の測定は、日本分光社製の紫外可視近赤外分光光度計V-650に、日本分光社製の積分球ユニットISV-722および日本分光社製のサンプルホルダーSSH-506を搭載して行った。
UV-vis:
Ultraviolet-visible spectroscopy (UV-vis) of the composition is measured by UV-Vis near-infrared spectrophotometer V-650 manufactured by JASCO Corporation, integrating sphere unit ISV-722 manufactured by JASCO Corporation and JASCO Corporation. This was carried out by mounting a sample holder made by SSH-506.

イオン交換容量:
理論イオン交換容量(理論IEC)は、ポリマーまたは組成物(1g)あたりに含まれるスルホ基の量(mmol)として算出した。
滴定によるイオン交換容量(IEC)は、次のようにして算出した。まず、1×1cmの大きさに切り出したポリマーまたは組成物の膜を、10mLの塩化ナトリウム水溶液(濃度:15重量%)に1日間浸漬した後、指示薬としてフェノールフタレインと、水酸化ナトリウム水溶液(濃度:0.001mol/L)とを用いて、前記塩化ナトリウム水溶液のpHが7になるまで滴定した。pHが7になるまでに用いた水酸化ナトリウム水溶液の量から下記式:
滴定によるイオン交換容量(IEC)(mmol/g)
=〔pH7になるまでに用いた水酸化ナトリウム水溶液の量(L)〕×〔水酸化ナトリウム水溶液の濃度(mol/L)〕×〔1/1000〕/〔膜の乾燥重量(g)〕
によって、滴定によるイオン交換容量(IEC)を算出した。
Ion exchange capacity:
The theoretical ion exchange capacity (theoretical IEC) was calculated as the amount (mmol) of sulfo groups contained per polymer or composition (1 g).
The ion exchange capacity (IEC) by titration was calculated as follows. First, a polymer or composition film cut into a size of 1×1 cm 2 was immersed in 10 mL of a sodium chloride aqueous solution (concentration: 15% by weight) for 1 day, and then phenolphthalein as an indicator and a sodium hydroxide aqueous solution. (Concentration: 0.001 mol/L) was used for titration until the pH of the aqueous sodium chloride solution reached 7. From the amount of the aqueous sodium hydroxide solution used until the pH reaches 7, the following formula:
Ion exchange capacity (IEC) by titration (mmol/g)
= [Amount (L) of sodium hydroxide aqueous solution used until reaching pH 7] x [concentration of sodium hydroxide aqueous solution (mol/L)] x [1/1000]/[dry weight of membrane (g)]
The ion exchange capacity (IEC) by titration was calculated by.

燃料電池の発電試験:
膜電極接合体(Membrane Electrode Assembly、以下「MEA」と略称する)は、電解質膜、触媒インクおよびガス拡散層より作製した。
触媒インクは、白金担持カーボンの電極触媒(田中貴金属工業社製、白金含有量:46.2重量%、品名「TEC10E50E」)、エタノール(和光純薬工業社製)、脱イオン水、およびナフィオン分散溶液(和光純薬工業社製、品名「5% Nafion Dispersion Solution DE521 CS type」)を用いて調製した。
ガス拡散層は、疎水性カーボンペーパー(東レ社製、品名「EC−TP1−060T」)を用いた。
Fuel cell power generation test:
A membrane electrode assembly (Membrane Electrode Assembly, hereinafter abbreviated as "MEA") was prepared from an electrolyte membrane, a catalyst ink and a gas diffusion layer.
The catalyst ink is a platinum-supported carbon electrode catalyst (manufactured by Tanaka Kikinzoku Kogyo KK, platinum content: 46.2% by weight, product name "TEC10E50E"), ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), deionized water, and Nafion dispersion. It was prepared using a solution (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., product name “5% Nafion Dispersion Solution DE521 CS type”).
For the gas diffusion layer, hydrophobic carbon paper (manufactured by Toray Industries, Inc., product name “EC-TP1-060T”) was used.

エスエムテー社製のホモジナイザーUH−600で超音波を触媒インクに30分間照射した後、ノードソン社製のスプレー塗布装置V8Hを用いて、触媒インクを電解質膜の両面に塗布した。この試験では、電子供与性ポリマー(D)および電子求引性ポリマー(A)の組成物から製造した膜を電解質膜として用いた。塗布条件は、電解質膜1cmあたりの白金量を0.3mgとし、ナフィオン割合(重量%)(=[ナフィオン固形分(重量)/〔電極触媒(重量)+ナフィオン固形分(重量)〕]×100)を28重量%とした。 After irradiating the catalyst ink with ultrasonic waves for 30 minutes with a homogenizer UH-600 manufactured by SMT Co., Ltd., the catalyst ink was applied to both surfaces of the electrolyte membrane using a spray coating device V8H manufactured by Nordson. In this test, the membrane prepared from the composition of the electron-donating polymer (D) and the electron-withdrawing polymer (A) was used as the electrolyte membrane. The coating conditions were 0.3 mg of platinum per cm 2 of the electrolyte membrane, and Nafion ratio (wt %) (=[Nafion solid content (weight)/[electrode catalyst (weight) + Nafion solid content (weight)]]]× 100) was 28% by weight.

次に、触媒インクを塗布した電解質膜である触媒被覆膜(Catalyst Coated Membrane、以下「CCM」と略称する)の両面にガス拡散層(Gas Diffusion Layer、以下「GDL」と略称する)を配置した後、1cmの電極面積を有する単セル(エフシー開発社製、JARI標準セル)を組み、CCMとGDLとを圧着して、MEAを作製した。作製したMEAを、1cmの電極面積を有する単セル(エフシー開発社製、JARI標準セル)に配置した。 Next, a gas diffusion layer (hereinafter abbreviated as “GDL”) is arranged on both sides of a catalyst coating film (Catalyst Coated Membrane, hereinafter abbreviated as “CCM”) which is an electrolyte film coated with a catalyst ink. After that, a single cell having an electrode area of 1 cm 2 (JARI standard cell manufactured by FC Development Co., Ltd.) was assembled, and CCM and GDL were pressure-bonded to produce MEA. The produced MEA was placed in a single cell (JARI standard cell manufactured by FC Development Co., Ltd.) having an electrode area of 1 cm 2 .

燃料電池評価システム(東陽テクニカ社製,AutoPEM)にて、温度40℃、相対湿度100%、100mL/分の水素および大気圧の空気ガス流で評価を行い、電流密度と電圧とを測定した。ソーラトロン社製のSI 1287電気化学的インターフェースインピーダンスアナライザーを用いて4端子法にて、セル抵抗値および開回路電圧(以下「OCV」と略称する。)を測定した。なお、OCVは、単セルに電圧または電流を印加していない状態の電位である。 Using a fuel cell evaluation system (AutoPEM, manufactured by Toyo Technica), evaluation was performed at a temperature of 40° C., a relative humidity of 100%, hydrogen of 100 mL/min and an air gas flow at atmospheric pressure, and current density and voltage were measured. Cell resistance and open circuit voltage (hereinafter abbreviated as “OCV”) were measured by a four-terminal method using SI 1287 electrochemical interface impedance analyzer manufactured by Solartron. Note that OCV is a potential when no voltage or current is applied to the single cell.

合成例1:電子供与性ポリマー(D1−1)の合成
反応容器の内部を窒素で置換した後、1,3−ビス(3−グリシドキシプロピル)テトラメチルジシロキサン)(9.66g、26.64mmol)、2,6−ジヒドロキシナフタレン(4.27g、26.64mmol)、トリス(2,6−ジメトキシフェニル)ホスフィン(44.2mg、0.10mmol)およびシクロヘキサノン(24mL)を、順次、反応容器に加えた。次に反応混合物を150℃にて96時間撹拌した。反応終了後、反応混合物をメタノールに滴下して、黄色オイル状の粗生成物を得た。この粗生成物をクロロホルムに溶解させた後、この溶液をメタノールに滴下して、粗生成物を洗浄した後、溶媒を減圧乾燥して、式(1a−1):
Synthesis Example 1: Synthesis of electron donating polymer (D1-1) After replacing the inside of the reaction vessel with nitrogen, 1,3-bis(3-glycidoxypropyl)tetramethyldisiloxane) (9.66 g, 26) .64 mmol), 2,6-dihydroxynaphthalene (4.27 g, 26.64 mmol), tris(2,6-dimethoxyphenyl)phosphine (44.2 mg, 0.10 mmol) and cyclohexanone (24 mL), in that order, in a reaction vessel. Added to. The reaction mixture was then stirred at 150° C. for 96 hours. After completion of the reaction, the reaction mixture was added dropwise to methanol to obtain a yellow oily crude product. This crude product was dissolved in chloroform, this solution was added dropwise to methanol to wash the crude product, and then the solvent was dried under reduced pressure to obtain the compound of formula (1a-1):

Figure 2020111662
Figure 2020111662

で表される構成単位を有する電子供与性ポリマー(D1−1)を黄色のオイル状で得た(3.25g、収率23%)。 An electron-donating polymer (D1-1) having a structural unit represented by the following was obtained as a yellow oil (3.25 g, yield 23%).

H NMR(600MHz, DMSO−d+CFCOH)
δ:7.66(2H),7.21(2H),7.09(2H),4.02(2H),3.95(4H),3.45(4H),3.34(4H),1.48(4H),0,44(4H),−0.02(12H).
図1に電子供与性ポリマー(D1−1)のH NMRのチャートを示す。
1 H NMR (600 MHz, DMSO-d 6 +CF 3 CO 2 H)
δ: 7.66 (2H), 7.21 (2H), 7.09 (2H), 4.02 (2H), 3.95 (4H), 3.45 (4H), 3.34 (4H). , 1.48 (4H), 0,44 (4H), -0.02 (12H).
FIG. 1 shows a 1 H NMR chart of the electron donating polymer (D1-1).

GPC:
重量平均分子量(Mw)=2.8×10,000
数平均分子量(Mn)=1.8×10,000
分子量分布(Mw/Mn)=1.5
ガラス転移温度(℃)=12.5℃
GPC:
Weight average molecular weight (Mw)=2.8×10,000
Number average molecular weight (Mn)=1.8×10,000
Molecular weight distribution (Mw/Mn)=1.5
Glass transition temperature (°C) = 12.5°C

合成例2:電子求引性ポリマー(A1−1)の合成
反応容器の内部を窒素で置換した後、4,4’−ジアミノ−2,2’−ビフェニルジスルホン酸(10.33g、30.0mmol)、m−クレゾール(75mL)、およびトリエチルアミン(7.59g、75.0mmol)を、順次、反応容器に加えた。次に反応混合物を140〜145℃で撹拌して、固形物を溶解させた後、その中にナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物(8.21g、30.6mmol)、および安息香酸(7.33g、60.0mmol)を加え、180〜185℃にて20時間撹拌して、さらに190〜195℃にて5時間撹拌して反応を行った。反応終了後、メタノールおよび濃塩酸の混合溶媒(メタノール:濃塩酸=5:1(体積比))に反応混合物を滴下して、沈殿物を析出させ、沈殿物をろ取した。
Synthesis Example 2: Synthesis of electron-withdrawing polymer (A1-1) After replacing the inside of the reaction vessel with nitrogen, 4,4′-diamino-2,2′-biphenyldisulfonic acid (10.33 g, 30.0 mmol) ), m-cresol (75 mL), and triethylamine (7.59 g, 75.0 mmol) were sequentially added to the reaction vessel. The reaction mixture is then stirred at 140-145° C. to dissolve the solids and then naphthalene-1,4,5,8-tetracarboxylic dianhydride (8.21 g, 30.6 mmol) therein. , And benzoic acid (7.33 g, 60.0 mmol) were added, and the mixture was stirred at 180 to 185° C. for 20 hours and further stirred at 190 to 195° C. for 5 hours to carry out the reaction. After completion of the reaction, the reaction mixture was added dropwise to a mixed solvent of methanol and concentrated hydrochloric acid (methanol:concentrated hydrochloric acid=5:1 (volume ratio)) to deposit a precipitate, and the precipitate was collected by filtration.

得られた沈殿物にジメチルスルホキシドを加え、100〜110℃に加熱し、得られたジメチルスルホキシド溶液を、メタノールおよび濃塩酸の混合溶媒(メタノール:濃塩酸=5:1(体積比))に滴下して、沈殿物を析出させ、ろ取した。得られた沈殿物へのジメチルスルホキシドの添加、ジメチルスルホキシド溶液の調製、ジメチルスルホキシド溶液の前記混合溶媒への滴下、および析出した沈殿物のろ取の操作を再度行った。 Dimethyl sulfoxide was added to the obtained precipitate and heated to 100 to 110° C., and the obtained dimethyl sulfoxide solution was added dropwise to a mixed solvent of methanol and concentrated hydrochloric acid (methanol:concentrated hydrochloric acid=5:1 (volume ratio)). Then, a precipitate was deposited and collected by filtration. The operations of adding dimethyl sulfoxide to the obtained precipitate, preparing a dimethyl sulfoxide solution, dropping the dimethyl sulfoxide solution into the mixed solvent, and collecting the deposited precipitate by filtration were repeated.

得られた沈殿物にジメチルスルホキシドを添加し、100〜110℃に加熱し、得られたジメチルスルホキシド溶液を、分画分子量3,500の透析膜(Spectra/Por 7, MWCO(Daltons) 3500, スペクトラムラボラトリー社製)を用いて4日間透析した。透析終了後、溶液を乾燥して、式(4a−11)で表される構成単位: Dimethyl sulfoxide was added to the obtained precipitate and heated to 100 to 110° C., and the obtained dimethyl sulfoxide solution was treated with a dialysis membrane (Spectra/Por 7, MWCO(Daltons) 3500, Spectrum with a molecular weight cut off of 3,500). It dialyzed for 4 days using the laboratory company. After completion of dialysis, the solution is dried and the structural unit represented by formula (4a-11):

Figure 2020111662
Figure 2020111662

からなる電子求引性ポリマー(A1−1)を黒茶色の固体として得た(12.5g、収率70%)。 The electron-withdrawing polymer (A1-1) was obtained as a blackish brown solid (12.5 g, yield 70%).

H NMR(500MHz, DMSO−d
δ:9.09−8.51(br), 8.04(s), 7.76(brs), 7.62−7.25(m).
GPC:
重量平均分子量(Mw)=1.3×100,000
数平均分子量(Mn)=5.9×1,000
分子量分布(Mw/Mn)=21
イオン交換容量:
理論イオン交換容量(理論IEC)=3.47(mmol/g)
滴定によるイオン交換容量(IEC)=3.47(mmol/g)
1 H NMR (500 MHz, DMSO-d 6 ).
δ: 9.09-8.51 (br), 8.04 (s), 7.76 (brs), 7.62-7.25 (m).
GPC:
Weight average molecular weight (Mw)=1.3×100,000
Number average molecular weight (Mn)=5.9×1,000
Molecular weight distribution (Mw/Mn)=21
Ion exchange capacity:
Theoretical ion exchange capacity (theoretical IEC)=3.47 (mmol/g)
Ion exchange capacity (IEC) by titration=3.47 (mmol/g)

合成例3:電子求引性ポリマー(A1−2)の合成
反応容器の内部を窒素で置換した後、4,4’−ジアミノ−2,2’−ビフェニルジスルホン酸(4.14g、12.0mmol)、4,4’−ジアミノオクタフルオロビフェニル(0.44g、1.3mmol)、m−クレゾール(38g)、およびトリエチルアミン(3.38g、33.4mmol)を、順次、反応容器に加えた。次に反応混合物を140〜145℃で撹拌して、固形物を溶解させた後、その中にナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物(3.65g、13.6mmol)、および安息香酸(3.27g、26.8mol)を加えた。次に反応混合物を、170〜175℃にて27時間撹拌して、反応を行った。反応終了後、メタノールおよび濃塩酸の混合溶媒(メタノール:濃塩酸=5:1(体積比))に反応混合物を滴下して、沈殿物を析出させた後、沈殿物をろ取して、得られた沈殿物を、ジメチルスルホキシドに添加し、100〜110℃に加熱して、溶解させて、ジメチルスルホキシド溶液を得た。
Synthesis Example 3: Synthesis of electron-withdrawing polymer (A1-2) After replacing the inside of the reaction vessel with nitrogen, 4,4′-diamino-2,2′-biphenyldisulfonic acid (4.14 g, 12.0 mmol) ), 4,4′-Diaminooctafluorobiphenyl (0.44 g, 1.3 mmol), m-cresol (38 g), and triethylamine (3.38 g, 33.4 mmol) were sequentially added to the reaction vessel. The reaction mixture is then stirred at 140-145° C. to dissolve the solids, after which naphthalene-1,4,5,8-tetracarboxylic dianhydride (3.65 g, 13.6 mmol). , And benzoic acid (3.27 g, 26.8 mol) were added. Then, the reaction mixture was stirred at 170 to 175° C. for 27 hours to carry out the reaction. After the reaction was completed, the reaction mixture was added dropwise to a mixed solvent of methanol and concentrated hydrochloric acid (methanol:concentrated hydrochloric acid=5:1 (volume ratio)) to deposit a precipitate, which was then collected by filtration to obtain The obtained precipitate was added to dimethyl sulfoxide, heated to 100 to 110° C., and dissolved to obtain a dimethyl sulfoxide solution.

次に得られたジメチルスルホキシド溶液を、メタノールおよび濃塩酸の混合溶媒(メタノール:濃塩酸=5:1(体積比))に滴下して、沈殿物を析出させ、ろ取した。沈殿物にジメチルスルホキシドを添加し、100〜110℃に加熱して溶解させた後、ジメチルスルホキシド溶液を、メタノールに滴下して、沈殿物を析出させ、ろ取した。沈殿物にジメチルスルホキシドを添加し、100〜110℃に加熱して溶解させた後、得られたジメチルスルホキシド溶液を、分画分子量1,000の透析膜(Spectra/Por 6, MWCO(Daltons) 1000, スペクトラムラボラトリー社製)を用いて4日間透析した。透析終了後、溶液を凍結乾燥して、式(4a−11)で表される構成単位および式(4b−11)で表される構成単位: Next, the obtained dimethyl sulfoxide solution was added dropwise to a mixed solvent of methanol and concentrated hydrochloric acid (methanol:concentrated hydrochloric acid=5:1 (volume ratio)) to deposit a precipitate, which was collected by filtration. Dimethyl sulfoxide was added to the precipitate and heated to 100 to 110° C. to dissolve it, and then the dimethyl sulfoxide solution was added dropwise to methanol to precipitate the precipitate, which was collected by filtration. Dimethyl sulfoxide was added to the precipitate, and the precipitate was heated to 100 to 110° C. to dissolve it. , Manufactured by Spectrum Laboratory Co., Ltd.) and dialyzed for 4 days. After the completion of dialysis, the solution is freeze-dried and the structural unit represented by the formula (4a-11) and the structural unit represented by the formula (4b-11):

Figure 2020111662
Figure 2020111662

を有するランダム共重合体である電子求引性ポリマー(A1−2)を黒茶色の固体として得た(5.4g、収率70%)。原料の仕込み量から算出される電子求引性ポリマー(A1−2)中の構成単位(4a−11)の数/構成単位(4b−11)の数は、9/1である。 The electron-withdrawing polymer (A1-2), which is a random copolymer having ##STR3## was obtained as a black-brown solid (5.4 g, yield 70%). The number of structural units (4a-11)/the number of structural units (4b-11) in the electron-withdrawing polymer (A1-2) calculated from the charged amount of the raw materials was 9/1.

H NMR(400MHz, DMSO−d
δ:8.81(brs), 8.06(s), 7.78(brs), 7.43(brs).
GPC:
重量平均分子量(Mw)=7.5×10,000
数平均分子量(Mn)=1.6×10,000
分子量分布(Mw/Mn)=4.7
IEC:
理論イオン交換容量(IEC)=3.13(meq/g)
1 H NMR (400 MHz, DMSO-d 6 ).
δ: 8.81 (brs), 8.06 (s), 7.78 (brs), 7.43 (brs).
GPC:
Weight average molecular weight (Mw)=7.5×10,000
Number average molecular weight (Mn)=1.6×10,000
Molecular weight distribution (Mw/Mn)=4.7
IEC:
Theoretical ion exchange capacity (IEC)=3.13 (meq/g)

合成例4:電子供与性ポリマー(D1−2)の合成
原料の2,6−ジヒドロキシナフタレンを1,5−ジヒドロキシナフタレンに変更したこと以外は合成例1と同様にして、式(1a−2):
Synthetic Example 4: Synthesis of electron donating polymer (D1-2) In the same manner as in Synthetic Example 1 except that the raw material 2,6-dihydroxynaphthalene was changed to 1,5-dihydroxynaphthalene, the compound of formula (1a-2) :

Figure 2020111662
Figure 2020111662

で表される構成単位を有する電子供与性ポリマー(D1−2)を黄色のオイル状で得た(1.5g、収率11%)。 An electron-donating polymer (D1-2) having a structural unit represented by was obtained as a yellow oil (1.5 g, yield 11%).

GPC:
重量平均分子量(Mw)=2.3×10,000
数平均分子量(Mn)=1.1×10,000
分子量分布(Mw/Mn)=2.1
GPC:
Weight average molecular weight (Mw)=2.3×10,000
Number average molecular weight (Mn)=1.1×10,000
Molecular weight distribution (Mw/Mn)=2.1

合成例5:電子供与性ポリマー(D1−3)の合成
原料の2,6−ジヒドロキシナフタレンを2,3−ジヒドロキシナフタレンに変更したこと以外は合成例1と同様にして、式(1a−3):
Synthesis Example 5: Synthesis of electron donating polymer (D1-3) Formula (1a-3) was carried out in the same manner as in Synthesis Example 1 except that 2,6-dihydroxynaphthalene as a raw material was changed to 2,3-dihydroxynaphthalene. :

Figure 2020111662
Figure 2020111662

で表される構成単位を有する電子供与性ポリマー(D1−3)を合成した。その反応溶液をGPCにて分析することによって、電子供与性ポリマー(D1−3)が得られたことを確認した。 An electron donating polymer (D1-3) having a structural unit represented by was synthesized. It was confirmed that the electron-donating polymer (D1-3) was obtained by analyzing the reaction solution with GPC.

GPC:
重量平均分子量(Mw)=7.2×1,000
数平均分子量(Mn)=3.4×1,000
分子量分布(Mw/Mn)=2.1
GPC:
Weight average molecular weight (Mw)=7.2×1,000
Number average molecular weight (Mn)=3.4×1,000
Molecular weight distribution (Mw/Mn)=2.1

実施例1:電子供与性ポリマー(D1−1)および電子求引性ポリマー(A1−1)の組成物(I)の膜の製造
電子供与性ポリマー(D1−1)(95.1mg)、電子求引性ポリマー(A1−1)(104.9mg)およびジメチルスルホキシド(3mL)を順次、反応容器に入れ、前記ポリマーをジメチルスルホキシドに溶解させた後、得られた混合物を内径3cmのポリテトラフルオロエチレン製のシャーレに加えた。なお、使用した電子供与性ポリマー(D1−1)中の構成単位(1a−1)の量は182mmolであり、使用した電子求引性ポリマー(A1−1)中の構成単位(4a−11)の量は182mmolであった。
Example 1: Production of film of composition (I) of electron-donating polymer (D1-1) and electron-withdrawing polymer (A1-1) Electron-donating polymer (D1-1) (95.1 mg), electron The attracting polymer (A1-1) (104.9 mg) and dimethylsulfoxide (3 mL) were sequentially placed in a reaction vessel, the polymer was dissolved in dimethylsulfoxide, and the obtained mixture was mixed with polytetrafluoro having an inner diameter of 3 cm. It was added to an ethylene petri dish. The amount of the structural unit (1a-1) in the electron donating polymer (D1-1) used was 182 mmol, and the structural unit (4a-11) in the electron withdrawing polymer (A1-1) used. Was 182 mmol.

次に、混合物が入ったシャーレを真空乾燥器に設置して、50℃にて減圧度500hPaで12時間、次いで65℃にて減圧度0hPaで24時間減圧乾燥することによってジメチルスルホキシドを除去して、電子供与性ポリマー(D1−1)および電子求引性ポリマー(A1−1)の組成物(I)の膜を得た(濃茶色、膜厚:60μm)。 Next, the petri dish containing the mixture was placed in a vacuum drier, and dried at 50° C. under a reduced pressure of 500 hPa for 12 hours and then at 65° C. under a reduced pressure of 0 hPa for 24 hours to remove dimethyl sulfoxide. A film of the composition (I) of the electron-donating polymer (D1-1) and the electron-withdrawing polymer (A1-1) was obtained (dark brown, film thickness: 60 μm).

実施例2:電子供与性ポリマー(D1−1)および電子求引性ポリマー(A1−2)の組成物(II)の膜の製造
電子供与性ポリマー(D1−1)(49.2mg)、電子求引性ポリマー(A1−2)(107.6mg)およびジメチルスルホキシド(1.6mL)を順次、反応容器に入れ、前記ポリマーをジメチルスルホキシドに溶解させた後、得られた混合物を内径1.7cmのポリテトラフルオロエチレン製のシャーレに加えた。なお、使用した電子供与性ポリマー(D1−1)中の構成単位(1a−1)の量は94.1mmolであり、使用した電子求引性ポリマー(A1−2)中の構成単位(4a−11)と構成単位(4b−11)との合計量は187.2mmolであった。
Example 2: Production of film of composition (II) of electron-donating polymer (D1-1) and electron-withdrawing polymer (A1-2) Electron-donating polymer (D1-1) (49.2 mg), electron The attracting polymer (A1-2) (107.6 mg) and dimethylsulfoxide (1.6 mL) were sequentially placed in a reaction vessel, the polymer was dissolved in dimethylsulfoxide, and then the resulting mixture had an inner diameter of 1.7 cm. Was added to a petri dish made of polytetrafluoroethylene. The amount of the structural unit (1a-1) in the electron donating polymer (D1-1) used was 94.1 mmol, and the structural unit (4a- in the electron withdrawing polymer (A1-2) used. The total amount of 11) and the structural unit (4b-11) was 187.2 mmol.

次に、混合物が入ったシャーレを真空乾燥器に設置して、60℃にて減圧度を大気圧から800hPaまで30分間かけて減圧し、次いで60℃にて減圧度を800hPaから0hPaまで800分間かけて減圧し、更に60℃にて減圧度0hPaで24時間減圧乾燥することによってジメチルスルホキシドを除去して、電子供与性ポリマー(D1−1)および電子求引性ポリマー(A1−2)の組成物(II)の膜を得た(濃茶色、膜厚:43μm)。 Next, the petri dish containing the mixture was placed in a vacuum dryer, and the pressure reduction degree was reduced from atmospheric pressure to 800 hPa at 60° C. over 30 minutes, and then at 60° C., the pressure reduction degree was changed from 800 hPa to 0 hPa for 800 minutes. Then, the mixture is decompressed and further dried at 60° C. under a reduced pressure of 0 hPa for 24 hours to remove dimethyl sulfoxide, and thus the composition of the electron-donating polymer (D1-1) and the electron-withdrawing polymer (A1-2). A film of the product (II) was obtained (dark brown, film thickness: 43 μm).

実施例3:電子供与性ポリマー(D1−1)および電子求引性ポリマー(A1−2)の組成物(III)の膜の製造
電子供与性ポリマー(D1−1)(104.4mg)、電子求引性ポリマー(A1−2)(114.8mg)およびジメチルスルホキシド(4mL)を順次、反応容器に入れ、前記ポリマーをジメチルスルホキシドに溶解させた後、得られた混合物を内径1.7cmのポリテトラフルオロエチレン製のシャーレに加えた。なお、使用した電子供与性ポリマー(D1−1)中の構成単位(1a−1)の量は199.7mmolであり、使用した電子求引性ポリマー(A1−2)中の構成単位(4a−11)と構成単位(4b−11)との合計量は199.7mmolであった。
Example 3: Production of film of composition (III) of electron-donating polymer (D1-1) and electron-withdrawing polymer (A1-2) Electron-donating polymer (D1-1) (104.4 mg), electron The attracting polymer (A1-2) (114.8 mg) and dimethylsulfoxide (4 mL) were sequentially placed in a reaction vessel, the polymer was dissolved in dimethylsulfoxide, and the resulting mixture was mixed with a polymer having an inner diameter of 1.7 cm. It was added to a petri dish made of tetrafluoroethylene. The amount of the structural unit (1a-1) in the electron donating polymer (D1-1) used was 199.7 mmol, and the structural unit (4a- in the electron withdrawing polymer (A1-2) used. The total amount of 11) and the structural unit (4b-11) was 199.7 mmol.

次に、混合物が入ったシャーレを真空乾燥器に設置して、温度を25℃から60℃まで昇温しつつ、減圧度を大気圧から800hPaまで30分間かけて減圧し、次いで60℃にて減圧度を800hPaから0hPaまで150分間かけて減圧し、更に60℃にて減圧度0hPaで3時間減圧乾燥し、更に減圧度0hPaにて温度を60℃から100℃まで昇温することによってジメチルスルホキシドを除去して、電子供与性ポリマー(D1−1)および電子求引性ポリマー(A1−2)の組成物(III)の膜を得た(濃茶色、膜厚:25μm)。 Next, the petri dish containing the mixture was placed in a vacuum drier, the temperature was raised from 25° C. to 60° C., the pressure reduction degree was reduced from atmospheric pressure to 800 hPa over 30 minutes, and then at 60° C. Decompression degree was reduced from 800 hPa to 0 hPa over 150 minutes, further dried under reduced pressure at 0 °Pa at 60 °C for 3 hours, and further heated at 60 °C to 100 °C at reduced pressure of 0 hPa to obtain dimethyl sulfoxide. Was removed to obtain a film of the composition (III) of the electron-donating polymer (D1-1) and the electron-withdrawing polymer (A1-2) (dark brown, film thickness: 25 μm).

試験例1:電荷移動錯体の確認
紫外−可視分光法(UV−vis)にて、実施例1で得られた組成物(I)の膜の吸収スペクトルを測定した。この吸収スペクトルを図2に示す。
Test Example 1: Confirmation of Charge Transfer Complex The absorption spectrum of the film of the composition (I) obtained in Example 1 was measured by ultraviolet-visible spectroscopy (UV-vis). This absorption spectrum is shown in FIG.

図2に示されるように、組成物(I)の膜の吸収スペクトルは、530nm付近のショルダーを有していた。このショルダーは、電荷移動錯体による吸収である(Nature, 375(6529), 303-305 (1995) および Polym. J. (2013), 45,839-844 参照)。従って、この結果から、組成物(I)の膜は、電荷移動錯体を形成していることが確認された。 As shown in FIG. 2, the absorption spectrum of the film of the composition (I) had a shoulder near 530 nm. This shoulder is an absorption by a charge transfer complex (see Nature, 375(6529), 303-305 (1995) and Polym. J. (2013), 45, 839-844). Therefore, from this result, it was confirmed that the film of the composition (I) formed a charge transfer complex.

試験例2:燃料電池の発電試験
実施例1と同様にして製造した組成物(I)の膜(膜厚:60μm)を電解質膜として用いて、燃料電池の発電試験を上述のようにして行った。発電試験での電圧および電流密度の結果を表1に示す。組成物(I)の膜を電解質膜として作製した単セルのOCVは0.562Vであった。
Test Example 2: Fuel Cell Power Generation Test A fuel cell power generation test was performed as described above using the composition (I) film (film thickness: 60 μm) produced in the same manner as in Example 1 as an electrolyte membrane. It was Table 1 shows the results of the voltage and the current density in the power generation test. The OCV of the single cell produced by using the film of the composition (I) as an electrolyte film was 0.562V.

Figure 2020111662
Figure 2020111662

試験例3:電荷移動錯体の確認
紫外−可視分光法(UV−vis)にて、実施例3で得られた組成物(III)の膜の吸収スペクトルを測定した。この吸収スペクトルを図3に示す。
Test Example 3: Confirmation of charge transfer complex The absorption spectrum of the film of the composition (III) obtained in Example 3 was measured by ultraviolet-visible spectroscopy (UV-vis). This absorption spectrum is shown in FIG.

図3に示されるように、組成物(III)の膜の吸収スペクトルは、530nm付近のショルダーを有しており、組成物(I)の膜と同様に電荷移動錯体を形成していることが確認された。 As shown in FIG. 3, the absorption spectrum of the film of the composition (III) has a shoulder in the vicinity of 530 nm, and the film may form a charge transfer complex like the film of the composition (I). confirmed.

本発明の組成物は、例えば、燃料電池の電解質材料(例えば、電解質膜等)として有用である。 The composition of the present invention is useful, for example, as an electrolyte material (for example, an electrolyte membrane) of a fuel cell.

Claims (10)

電子供与性ポリマー(D)および電子求引性ポリマー(A)を含む組成物であり、
電子供与性ポリマー(D)が、式(1a):
*−X1a−O−Y1a−O−Z1a−O−Y’1a−O−* (1a)
[式中、X1aは、式(2a)〜式(2c):
Figure 2020111662

[式中、*は、結合位置を示す。]
のいずれかで表される2価の基であり、
1aおよびY’1aは、それぞれ独立に、式(3a)または式(3b):
Figure 2020111662

[式中、*は、結合位置を示す。]
で表される2価の基であり、
1aは、式(3c):
Figure 2020111662

[式中、R〜Rは、それぞれ独立に、C1−3アルキル基であり、
およびRは、それぞれ独立に、C1−3アルキレン基であり、
*は、結合位置を示す。]
で表される2価の基であり、および
*は、結合位置を示す。]
で表される構成単位を有する電子供与性ポリマー(D1)を含み、
電子求引性ポリマー(A)が、式(4a):
Figure 2020111662

[式中、X2aは、式(5a)〜式(5c):
Figure 2020111662

[式中、*は、結合位置を示す。]
のいずれかで表される4価の基であり、
2aは、式(6a)〜式(9a):
Figure 2020111662

[式中、n1は、1〜4の整数であり、
n2〜n10は、それぞれ独立に、0〜4の整数であり、
1a〜R10aは、それぞれ独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよいC1−10アルキル基、ハロゲン原子で置換されていてもよいC1−10アルコキシ基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、ホルミル基、シアノ基、スルホ基、W1aで置換されていてもよいフェニル基、W1aで置換されていてもよいチエニル基、またはW1aで置換されていてもよいフリル基であり、
1aは、ハロゲン原子で置換されていてもよいC1−10アルキル基、ハロゲン原子で置換されていてもよいC1−10アルコキシ基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、ホルミル基、シアノ基またはスルホ基であり、
n1〜n10が2〜4の整数である場合、複数のR1a〜R10aは、互いに、同じまたは異なるものでもよく、
n1個のR1aの少なくとも一つは、スルホ基であり、
n2個のR2aおよびn3個のR3aからなる群から選ばれる少なくとも一つは、スルホ基であり、
n4個のR4a、n5個のR5aおよびn6個のR6aからなる群から選ばれる少なくとも一つは、スルホ基であり、
n7個のR7a、n8個のR8a、n9個のR9aおよびn10個のR10aからなる群から選ばれる少なくとも一つは、スルホ基であり、
1a〜Z6aは、それぞれ独立に、単結合、ハロゲン原子で置換されていてもよいC1−2アルキレン基、C3−10アルキレン基、スルホニル基、カルボニル基、*−CONH−*、*−NHCO−*、*−C(R11a)(R12a)−*、またはオキシ基であり、
11aおよびR12aは、それぞれ独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよいC1−3アルキル基であるか、またはR11aおよびR12aは互いに結合して、それらが結合する炭素原子と共に、C3−6炭化水素環を形成する、および
*は、結合位置を示す。]
のいずれかで表される2価の基であり、および
*は、結合位置を示す。]
で表される構成単位を有する電子求引性ポリマー(A1)を含む組成物。
A composition comprising an electron-donating polymer (D) and an electron-withdrawing polymer (A),
The electron-donating polymer (D) has the formula (1a):
*-X 1a -O-Y 1a -O-Z 1a -O-Y' 1a -O-* (1a)
[In the formula, X 1a represents the formula (2a) to the formula (2c):
Figure 2020111662

[In the formula, * represents a bonding position. ]
Is a divalent group represented by
Y 1a and Y′ 1a each independently represent formula (3a) or formula (3b):
Figure 2020111662

[In the formula, * represents a bonding position. ]
Is a divalent group represented by
Z 1a has the formula (3c):
Figure 2020111662

[Wherein, R 1 to R 4 are each independently a C 1-3 alkyl group,
R 5 and R 6 are each independently a C 1-3 alkylene group,
* Indicates a binding position. ]
Is a divalent group represented by, and * indicates a bonding position. ]
An electron-donating polymer (D1) having a structural unit represented by
The electron-withdrawing polymer (A) has the formula (4a):
Figure 2020111662

[In Formula, X <2a > is Formula (5a)-Formula (5c):
Figure 2020111662

[In the formula, * represents a bonding position. ]
Is a tetravalent group represented by
Y 2a is represented by formula (6a) to formula (9a):
Figure 2020111662

[In formula, n1 is an integer of 1-4,
n2 to n10 are each independently an integer of 0 to 4,
R 1a to R 10a are each independently a C 1-10 alkyl group optionally substituted with a halogen atom, a C 1-10 alkoxy group optionally substituted with a halogen atom, a hydroxy group, a halogen atom, or nitro. group, a formyl group, a cyano group, a sulfo group, a phenyl group which may be substituted with W 1a, thienyl group which may be substituted with W 1a or W 1a with an optionally substituted furyl group,
W 1a is a C 1-10 alkyl group optionally substituted with a halogen atom, a C 1-10 alkoxy group optionally substituted with a halogen atom, a hydroxy group, a halogen atom, a nitro group, a formyl group, a cyano group. Or a sulfo group,
When n1 to n10 are integers of 2 to 4, a plurality of R 1a to R 10a may be the same or different from each other,
At least one of n 1 R 1a is a sulfo group,
At least one selected from the group consisting of n2 R 2a and n3 R 3a is a sulfo group,
At least one selected from the group consisting of n4 R 4a , n5 R 5a and n6 R 6a is a sulfo group,
At least one selected from the group consisting of n7 R 7a , n8 R 8a , n9 R 9a and n10 R 10a is a sulfo group,
Z 1a to Z 6a each independently represent a single bond, a C 1-2 alkylene group optionally substituted with a halogen atom, a C 3-10 alkylene group, a sulfonyl group, a carbonyl group, *-CONH-*, *. -NHCO-*, *-C(R< 11a >)(R< 12a >)-*, or an oxy group,
R 11a and R 12a are each independently a C 1-3 alkyl group optionally substituted with a halogen atom, or R 11a and R 12a are bonded to each other, together with the carbon atom to which they are bonded, A C 3-6 hydrocarbon ring is formed, and * indicates a bonding position. ]
Is a divalent group represented by, and * indicates a bonding position. ]
A composition comprising an electron-withdrawing polymer (A1) having a structural unit represented by:
1aが、式(2a)で表される2価の基である請求項1に記載の組成物。 The composition according to claim 1, wherein X 1a is a divalent group represented by formula (2a). 1aおよびY’1aが、共に式(3a)で表される2価の基である請求項1または2に記載の組成物。 The composition according to claim 1, wherein Y 1a and Y′ 1a are both divalent groups represented by the formula (3a). 電子供与性ポリマー(D1)のガラス転移温度が110℃以下である請求項1〜3のいずれか一項に記載の組成物。 The composition according to claim 1, wherein the electron-donating polymer (D1) has a glass transition temperature of 110° C. or lower. 1a〜R10aが、それぞれ独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよいC1−10アルキル基、ハロゲン原子で置換されていてもよいC1−10アルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、ホルミル基、シアノ基、スルホ基、W1aで置換されていてもよいフェニル基、W1aで置換されていてもよいチエニル基、またはW1aで置換されていてもよいフリル基であり、およびW1aが、ハロゲン原子で置換されていてもよいC1−10アルキル基、ハロゲン原子で置換されていてもよいC1−10アルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、ホルミル基、シアノ基またはスルホ基である請求項1〜4のいずれか一項に記載の組成物。 R 1a to R 10a each independently represent a C 1-10 alkyl group optionally substituted with a halogen atom, a C 1-10 alkoxy group optionally substituted with a halogen atom, a halogen atom, a nitro group, or formyl. group, a cyano group, a sulfo group, a phenyl group which may be substituted with W 1a, thienyl group which may be substituted with W 1a or W 1a with an optionally substituted furyl group, and W 1a Is a C 1-10 alkyl group optionally substituted with a halogen atom, a C 1-10 alkoxy group optionally substituted with a halogen atom, a halogen atom, a nitro group, a formyl group, a cyano group or a sulfo group. The composition according to any one of claims 1 to 4. 2aが、式(5a)で表される4価の基である請求項1〜5のいずれか一項に記載の組成物。 X 2a is a tetravalent group represented by formula (5a), The composition according to any one of claims 1 to 5. 2aが、式(7a)で表される2価の基である請求項1〜6のいずれか一項に記載の組成物。 The composition according to any one of claims 1 to 6, wherein Y 2a is a divalent group represented by formula (7a). 式(4a)で表される構成単位が、式(4a−1):
Figure 2020111662

[式中、m1およびm2は、それぞれ独立に、0〜3の整数であり、および
*は、結合位置を示す。]
で表される構成単位である請求項1〜4のいずれか一項に記載の組成物。
The structural unit represented by formula (4a) is represented by formula (4a-1):
Figure 2020111662

[Wherein, m1 and m2 are each independently an integer of 0 to 3, and * represents a bonding position. ]
The composition according to any one of claims 1 to 4, which is a structural unit represented by:
電子求引性ポリマー(A1)が、式(4a)で表される構成単位として式(4a−1):
Figure 2020111662

[式中、m1およびm2は、それぞれ独立に、0〜3の整数であり、および
*は、結合位置を示す。]
で表される構成単位を有し、且つ他の構成単位として式(4b−1):
Figure 2020111662

[式中、r1およびr2は、それぞれ独立に、1〜4の整数であり、および
*は、結合位置を示す。]
で表される構成単位を有する請求項1〜4のいずれか一項に記載の組成物。
The electron-withdrawing polymer (A1) has the formula (4a-1) as the constitutional unit represented by the formula (4a):
Figure 2020111662

[Wherein, m1 and m2 are each independently an integer of 0 to 3, and * represents a bonding position. ]
And a structural unit represented by the formula (4b-1):
Figure 2020111662

[In the formula, r1 and r2 are each independently an integer of 1 to 4, and * represents a bonding position. ]
The composition according to claim 1, which has a structural unit represented by:
電子供与性ポリマー(D)および電子求引性ポリマー(A)が、電荷移動錯体を形成している請求項1〜9のいずれか一項に記載の組成物。 The composition according to any one of claims 1 to 9, wherein the electron-donating polymer (D) and the electron-withdrawing polymer (A) form a charge transfer complex.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2015518649A (en) * 2012-03-22 2015-07-02 レイナジー テック インコーポレイテッド Polymer blends and related optoelectronic devices
WO2018066546A1 (en) * 2016-10-04 2018-04-12 日産化学工業株式会社 Polymer composition
WO2019156204A1 (en) * 2018-02-09 2019-08-15 日産化学株式会社 Polymer composition

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011068872A (en) * 2009-08-26 2011-04-07 Tokyo Metropolitan Univ Phosphoric acid-doped electrolyte membrane, method for producing the same, and fuel cell including the same
JP2015518649A (en) * 2012-03-22 2015-07-02 レイナジー テック インコーポレイテッド Polymer blends and related optoelectronic devices
WO2018066546A1 (en) * 2016-10-04 2018-04-12 日産化学工業株式会社 Polymer composition
WO2019156204A1 (en) * 2018-02-09 2019-08-15 日産化学株式会社 Polymer composition

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