JP3412762B2 - 複合高分子電解質膜及びその製造方法 - Google Patents
複合高分子電解質膜及びその製造方法Info
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- Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)
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Description
膜及び該複合高分子電解質膜の製造方法に関するもので
ある。
消費による地球温暖化等の環境問題が深刻化しており、
二酸化炭素の発生を伴わないクリーンな電動機用電力源
として燃料電池が注目され、広範に開発されていると共
に、一部では実用化され始めている。前記燃料電池を自
動車等に搭載する場合には、高電圧と大電流とが得やす
いことから、高分子電解質膜を用いる固体高分子型燃料
電池が好適に用いられる。
の間にイオン伝導可能な高分子電解質膜を挟持させた構
成となっており、前記高分子電解質膜としてパーフルオ
ロアルキルスルホン酸重合体からなりプロトン伝導性を
備えるものが用いられている。前記パーフルオロ炭化水
素系高分子化合物は、前記プロトン伝導性と、フッ素樹
脂としての耐薬品性とを併せ備えており、例えば、デュ
ポン社製ナフィオン(商品名)が広く利用されている。
より導入されるスルホン酸基の量が少ないとイオン交換
容量が小さく、十分なプロトン伝導性が得られないの
で、燃料電池の発電性能が低下してしまう。そこで、前
記燃料電池の発電性能を向上させるためには、前記高分
子電解質膜のスルホン酸基の量を増加させ、イオン交換
容量を大きくする必要がある。
交換容量が高くなるほど機械的強度(特に耐クリープ
性)が低下するとの問題がある。また、前記高分子電解
質膜は、膨張、収縮が大きいため、運転中の燃料電池の
ような高温、高圧下で膨張、収縮を繰り返したときにク
リープ変形しやすくなってしまうとの問題がある。
膜のイオン交換容量を低下させることなく、耐クリープ
性等の機械的強度等を向上させる試みが種々検討されて
いる。例えば、特開平6−29032号公報、特開平8
−259710号には、ポリテトラフルオロエチレン
(PTFE)からなる延伸高分子多孔質膜の孔内に、前
記スルホン化フッ素系高分子化合物等のイオン交換樹脂
を含浸させることにより、高分子電解質膜の機械的強度
を向上させる技術が開示されている。また、特開200
0−231928号公報には、スルホン酸基を含有する
パーフルオロ炭化水素重合体からなる高分子電解質膜に
ポリエチレン繊維からなる補強材を添加することによ
り、高分子電解質膜の機械的強度を向上させる技術が開
示されている。
に用いられるPTFEまたは繊維に用いられるポリエチ
レンは化学的に安定なポリマーであって温度及び湿度の
変化による膨張、収縮が小さいため、前記運転中の燃料
電池のような高温、高圧下では、膨張、収縮の大きな高
分子電解質が前記多孔質膜または繊維から剥離してしま
うという不都合がある。前記高分子電解質が前記多孔質
膜または繊維から剥離すると、高分子電解質膜の膜抵抗
が増大するので、燃料電池の発電性能は低下する。
合を解消して、固体高分子型燃料電池に用いたときに、
優れた機械的強度を備え、しかも温度及び湿度の変化に
関わらず優れた発電性能を得ることができる複合高分子
電解質膜を提供することを目的とする。
解質膜の製造方法を提供することにもある。
めに、本発明の複合高分子電解質膜は、主鎖に電子吸引
性基を有する芳香族化合物単位5〜70モル%と、主鎖
に電子吸引性基を有さない芳香族化合物単位30〜95
モル%とからなるポリアリーレン系重合体のスルホン化
物からなる複合高分子電解質膜であって、該ポリアリー
レン系重合体のスルホン化物から選択され1.5meq
/g以上3.0meq/g未満の範囲のイオン交換容量
を備えるスルホン化物からなる母材と、該ポリアリーレ
ン系重合体のスルホン化物から選択され0.5meq/
g以上1.5meq/g未満の範囲のイオン交換容量を
備えるスルホン化物からなる補強材とを含有することを
特徴とする。
及び補強材がいずれも前記ポリアリーレン系重合体のス
ルホン化物から選択されたものであり、その相違は前記
イオン交換容量の大小のみである。従って、前記母材及
び補強材は、化学的には相溶性が大きく、また物理的に
は膨張率が近似しており、運転中の燃料電池の高温、高
圧下で膨張収縮が繰り返されても、相互に剥離すること
がない。
子吸引性基を有する芳香族化合物単位に対してはスルホ
ン化反応が起きず、主鎖に電子吸引性基を有さない芳香
族化合物単位に対してのみスルホン化反応が起きる。従
って、前記各芳香族化合物単位のモル比を調整すること
により、前記ポリアリーレン系重合体に導入されるスル
ホン酸基の量を容易に制御することができる。
合物単位が70モル%を超え、主鎖に電子吸引性基を有
さない芳香族化合物単位30モル%未満であると、前記
ポリアリレーン系共重合体に導入されるスルホン酸基の
量が少なく、十分なイオン交換容量を備えるポリアリレ
ーン系共重合体のスルホン化物が得られない。また、前
記主鎖に電子吸引性基を有する芳香族化合物単位が5モ
ル%未満であり、主鎖に電子吸引性基を有さない芳香族
化合物単位95モル%を超えると、前記ポリアリーレン
系重合体に導入されるスルホン酸基の量が過剰になり、
十分な機械的強度を備えるポリアリーレン系重合体のス
ルホン化物が得られない。
前記ポリアリーレン系重合体のスルホン化物から固体高
分子型燃料電池の高分子電解質膜に適したイオン交換容
量を備えるスルホン化物を選択して母材とすると共に、
前記ポリアリーレン系重合体のスルホン化物から機械的
強度に優れたイオン交換容量を備えるスルホン化物を選
択して補強材とするものである。
子電解質膜として用いるために、1.5meq/g以上
3.0meq/g未満、好ましくは1.7meq/g以
上2.5meq/g未満の範囲のイオン交換容量を備え
る。前記母材となるスルホン化物のイオン交換容量が
1.5meq/g未満であるときには、前記高分子電解
質膜に必要とされるプロトン伝導率が得られず、3.0
meq/g以上になると前記補強材を用いたとしても十
分な機械的強度が得られない。また、十分な高温、高湿
耐久性が得られない。
前記高分子電解質膜に所要の機械的強度を付与するため
に、0.5meq/g以上1.5meq/g未満、好ま
しくは0.5meq/g以上1.3meq/g未満の範
囲のイオン交換容量を備える。前記補強材となるスルホ
ン化物のイオン交換容量が0.5meq/g未満である
ときには、前記高分子電解質膜のプロトン伝導率が必要
とされる値より小さくなり、また、母材との親和性も低
く、剥離の問題が解決できない。1.5meq/g以上
になると前記高分子電解質膜に所要の機械的強度を付与
することができない。
アリーレン系重合体のスルホン化率を調整して前記母材
または補強材に適したイオン交換容量を備えるスルホン
化物とするために、前記母材及び補強材を構成するポリ
アリーレン系重合体のスルホン化物は、前記各芳香族化
合物単位の異なるモル比で共重合させたスルホン化物で
あってもよく、同一の前記ポリアリーレン系重合体を異
なる条件でスルホン化したものであってもよい。
に電子吸引性基を有する芳香族化合物単位に用いる前記
電子吸引性基としては、−CO−、−CONH−、−
(CF 2)p−(pは1〜10の整数である)、−C(C
F3)2−、−COO−、−SO−、−SO2−からなる
群から選ばれた少なくとも1種の2価の電子吸引性基を
挙げることができる。
レン系重合体のスルホン化物としては、例えば、次式
(1)に示すベンゾフェノン−4,4’−ジイル構造の
芳香族化合物単位7〜35モル%と、次式(2)に示す
4’−フェノキシ−ベンゾフェノン−2,5−ジイル構
造の芳香族化合物単位65〜93モル%とからなるポリ
アリーレン系重合体のスルホン化物を挙げることができ
る。
ル構造の芳香族化合物単位は、2つのベンゼン環を電子
吸引性基である−CO−基で結合し、かつ4,4’−位
で隣接する芳香族単位が重合反応に関与するので、主鎖
に電子吸引性基を有する構成となる。また、前記4’−
フェノキシ−ベンゾフェノン−2,5−ジイル構造の芳
香族化合物単位は、ベンゾフェノン残基の2,5−位で
隣接する芳香族単位が重合反応に関与して主鎖を構成す
ることにより、主鎖に電子吸引性基を有さない構成とな
る。
物は、前記母材または補強材として用いるために、0.
5meq/g以上3.0meq/g未満の範囲のイオン
交換容量を有することが好ましい。
アリーレン系重合体のスルホン化物は、主鎖に電子吸引
性基を有する芳香族化合物が、該芳香族化合物間を少な
くとも1つ以上のエーテル結合で結合した芳香族化合物
単位0〜70モル%と、電子吸引性を有さない芳香族化
合物単位30〜100モル%とからなるポリアリーレン
系重合体のスルホン化物であってもよく、このようなス
ルホン化物として、例えば、次式(3)で示されるビス
(ベンゾイル)ジフェニルエーテル−4,4’−ジイル
構造の芳香族化合物単位3〜40モル%と、前式(2)
で示される4’−フェノキシ−ベンゾフェノン−2,5
−ジイル構造の芳香族化合物単位60〜97モル%とか
らなるポリアリーレン系重合体のスルホン化物を挙げる
ことができる。
ーテル−4,4’−ジイル構造の芳香族単位は、前記式
(3)に示すように、電子吸引性を有する2つのベンゾ
フェノン間をエーテル結合で結合した構成を備えてい
る。
物は、前記母材または補強材として用いるために、0.
5meq/g以上3.0meq/g未満の範囲のイオン
交換容量を有することが好ましい。
合体のスルホン化物は、前記高分子電解質膜に所要の機
械的強度を付与することを容易にするために、繊維状ま
たは多孔質膜状であることが好ましい。
子吸引性基を有する芳香族化合物単位5〜70モル%
と、主鎖に電子吸引性基を有さない芳香族化合物単位3
0〜95モル%とからなるポリアリーレン系重合体のス
ルホン化物から選択され、1.5meq/g以上3.0
meq/g未満の範囲のイオン交換容量を備えるスルホ
ン化物を母材とし、該母材を溶媒に溶解して均一な母材
溶液を調製する工程と、主鎖に電子吸引性基を有する芳
香族化合物単位5〜70モル%と、主鎖に電子吸引性基
を有さない芳香族化合物単位30〜95モル%とからな
るポリアリーレン系重合体のスルホン化物から選択さ
れ、0.5meq/g以上1.5meq/g未満の範囲
のイオン交換容量を備えるスルホン化物を繊維状の補強
材とし、該補強材を該母材溶液に分散して均一なスラリ
ーを調製する工程と、前記スラリーをシート状に乾燥さ
せる工程とからなる製造方法により有利に製造すること
ができる。前記スルホン化物を繊維状にするためには、
該スルホン化物を溶媒に溶解して均一な補強材溶液を調
製し、得られた補強材溶液を通常の紡糸法により紡糸す
る方法等を採用することができる。
主鎖に電子吸引性基を有する芳香族化合物単位5〜70
モル%と、主鎖に電子吸引性基を有さない芳香族化合物
単位30〜95モル%とからなるポリアリーレン系重合
体のスルホン化物から選択され、1.5meq/g以上
3.0meq/g未満の範囲のイオン交換容量を備える
スルホン化物を母材とし、該母材を溶媒に溶解して均一
な母材溶液を調製する工程と、主鎖に電子吸引性基を有
する芳香族化合物単位5〜70モル%と、主鎖に電子吸
引性基を有さない芳香族化合物単位30〜95モル%と
からなるポリアリーレン系重合体のスルホン化物から選
択され、0.5meq/g以上1.5meq/g未満の
範囲のイオン交換容量を備えるスルホン化物を溶媒に溶
解して均一な補強材溶液を調製する工程と、該補強材溶
液から多孔質膜状の補強材を調製する工程と、該多孔質
膜状の補強材に該母材溶液を含浸せしめる工程とからな
る製造方法により有利に製造することができる。前記補
強材溶液から前記多孔質膜を形成するには、該補強材溶
液に層状珪酸塩等の耐酸性の低い化合物の粒子を添加、
均一に混合して、得られた溶液を平坦な型にキャスト
し、加熱乾燥させて成膜した後、得られた膜を塩酸等の
酸で処理して前記耐酸性の低い化合物の粒子を除去する
方法等を採用することができる。または、前記補強材溶
液に所定の発泡剤を添加、均一に混合して、得られた溶
液を平坦な型にキャストし、乾燥させて成膜した後、得
られた膜に有機溶剤が僅かに残留する状態で加熱するこ
とにより発泡させ、多孔質化する方法を用いることもで
きる。
本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図
1は本実施形態の固体高分子型燃料電池の構成を示す説
明的断面図であり、図2は図1示の固体高分子型燃料電
池の電極における面積当たりの電荷量を測定する装置の
説明図、図3は図2の装置による電極の面積当たりの電
荷量の測定例を示すグラフである。
固体高分子型燃料電池は、図1示の構成を備えている。
前記固体高分子型燃料電池は、酸素極1と燃料極2との
間に複合高分子電解質膜3が挟持されており、酸素極1
と燃料極2とは、いずれも拡散層4と、拡散層4上に形
成された触媒層5とを備え、触媒層5側で高分子電解質
膜3に接している。また、拡散層4はカーボンペーパー
6と、下地層7とからなる。
層7は、例えば所定の重量比で混合したカーボンブラッ
クとポリテトラフルオロエチレン(PTFE)とをエチ
レングリコール等の有機溶媒に均一に分散したスラリー
を、カーボンペーパー6の片面に塗布、乾燥することに
より形成される。尚、カーボンペーパー6は、酸素極1
では空気等の酸素含有気体が流通される酸素通路1a
を、燃料極2では水素等の燃料ガスが流通される燃料通
路2aを、下地層7側に備えている。また、触媒層5
は、例えばカーボンブラックに所定の重量比で白金を担
持させた触媒粒子をイオン伝導性バインダーと均一に混
合した触媒ペーストを、下地層7上に塗布、乾燥するこ
とにより形成される。
燃料極2の触媒層5に挟持された状態でホットプレスす
ることにより、前記固体高分子型燃料電池が形成され
る。
高分子電解質膜3の構成について説明する。
る複合高分子電解質膜3は、主鎖に電子吸引性基を有す
る芳香族化合物単位(以下、「単位A」と略記する)
と、主鎖に電子吸引性基を有さない芳香族化合物単位
(以下、「単位B」と略記する)とからなるポリアリー
レン系重合体スルホン化物が用いられる。
ホン化物を構成する単位Aとしては、例えば、下記一般
式(4)で表わされる芳香族単位を挙げることができ
る。
−CO−、−CONH−、−(CF 2)p−、−C(CF
3)2−、−COO−、−SO−および−SO2−からな
る群から選ばれた少なくとも1種の2価の電子吸引性基
を挙げることができる。ここで、−(CF2)p−基のp
は、1〜10の整数、好ましくは2〜8の整数である。
尚、電子吸引性基とは、ハメット(Hammett)置
換基常数がフェニル基のm位の場合、0.06以上、p
位の場合、0.01以上の値となる基をいう。
ロゲン原子、アルキル基、ハロゲン化アルキル基、アリ
ール基、スルホン酸基、アリル基のいずれかである。ハ
ロゲン原子としてはフッ素原子等を挙げることができ、
アルキル基としては、メチル基、エチル基等を挙げるこ
とができ、ハロゲン化アルキル基としては、トリフルオ
ロメチル基、ペンタフルオロエチル基を挙げることがで
き、アリル基としては、プロペニル基を挙げることがで
きる。また、アリール基としてはフェニル基、ペンタフ
ルオロフェニル基などを挙げることができる。前記R1
〜R8は、フッ素原子自体またはフッ素原子を含む基で
あってもよいが、コストを低減するためにはフッ素原子
自体またはフッ素原子を含む基ではないことが好まし
い。
態様をとってもよく、例えば、−単位A−O−単位A
−、−単位A−O−単位A−O−単位A−のように、複
数の単位Aを少なくとも1つのエーテル結合で結合する
ようにしてもよい。エーテル結合を導入することによ
り、得られるポリマーの屈曲性を向上させることができ
る。
ン化物を構成する単位Bとしては、例えば、下記一般式
(5)〜(7)で表わされる芳香族単位の少なくとも1
種を挙げることができる。
水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、ハロゲン化アル
キル基、アリール基またはポリアリーレン生成の重合反
応を阻害しない官能基を含む1価の有機基である。
子、ヨウ素原子等を挙げることができ、アルキル基とし
ては、メチル基、エチル基等を挙げることができ、ハロ
ゲン化アルキル基としては、トリフルオロメチル基、パ
ーフルオロエチル基、パーフルオロプロピル基、パーフ
ルオロブチル基、パーフルオロペンチル基等を挙げるこ
とができ、アリル基としては、プロペニル基などが、ア
リール基としてはフェニル基、ペンタフルオロフェニル
基等を挙げることができ、アリール基としては、フェニ
ル基、ペンタフルオロフェニル基等を挙げることができ
る。
害しない官能基を含む1価の有機基としては、例えば、
アリールオキシ、アリールオキソ、アリールチオカルボ
ニル、アリールオキシカルボニル、アリールチオ、アリ
ールスルホン等を挙げることができる。前記有機基は、
2つ以上の官能基を含む1価の有機基であってもよく、
例えば、アリールオキシアリールオキソ、アリールオキ
シアリールスルホン、アリールチオアリールオキソ等を
挙げることができる。さらに、前記有機基は、アリール
基を、アルキル基、アルキルアリール基、アリールアル
キル基等に代えることもできる。
物において、単位Aの量は5〜70モル%、好ましくは
7〜60モル%、単位Bの量は30〜95モル%、好ま
しくは40〜93モル%である。単位Aの量が5モル%
未満で、単位Bの量が95モル%を超えると、前記ポリ
アリーレン系重合体に導入されるスルホン酸基の量が過
剰になり、十分な機械的強度を備えるポリアリーレン系
重合体のスルホン化物が得られない。一方、単位Aの量
が70モル%を超え、単位Bの量が30モル%未満であ
ると、前記ポリアリーレン系重合体に導入されるスルホ
ン酸基の量が少なく、十分なイオン交換容量を備えるポ
リアリレーン系共重合体のスルホン化物が得られない。
また、スルホン化条件によっても、導入されるスルホン
酸の量を制御することができる。
は、前記一般式(4)で表わされる繰り返し構造単位
(単位A)に対応するモノマー(以下、「モノマーA」
と略記する)と、前記一般式(5)〜(7)の群から選
ばれた少なくとも1種の繰り返し構造単位(単位B)に
対応するモノマー(以下、「モノマーB」と略記する)
とを、遷移金属化合物を含む触媒系の存在下に、溶媒中
で共重合し、次いでスルホン化剤を用いてスルホン化す
ることにより合成することができる。
(4)’で表わされる芳香族化合物を挙げることができ
る。
1〜R8は前記一般式(4)と同一である。また、R〜
R’は同一または異なり、フッ素原子を除くハロゲン原
子、または−OSO2Z−で表わされる基である。Z
は、アルキル基、ハロゲン化アルキル基もしくはアリー
ル基を示す。
子、ヨウ素原子等を挙げることができ、アルキル基とし
ては、メチル基、エチル基等を挙げることができ、ハロ
ゲン化アルキル基としては、トリフルオロメチル基等を
挙げることができ、、アリール基としては、フェニル
基、p−トリル基等を挙げることができる。
具体例としては、4,4’−ジクロロベンゾフェノン、
2,4’−ジクロロベンゾフェノン、3,3’−ジクロ
ロベンゾフェノン、4,4’−ジブロモベンゾフェノ
ン、2,4’−ジブロモベンゾフェノン、3,3’−ジ
ブロモベンゾフェノン、3,3’−ジクロロベンゾフェ
ノン、4,4’−ジヨードベンゾフェノン、2,4’−
ジヨードベンゾフェノン、3,3’−ジヨードベンゾフ
ェノン、ビス(4−トリフルオロメチルスルフォニロキ
シフェニル)ケトン、ビス(3−トリフルオロメチルス
ルフォニロキシフェニル)ケトン、4,4’−ジクロロ
ベンズアニリド、3,3’−ジクロロベンズアニリド、
3,4’−ジクロロベンズアニリド、4,4’−ジブロ
モベンズアニリド、3,3’−ジブロモベンズアニリ
ド、3,4’−ジブロモベンズアニリド、4,4’−ジ
ヨードベンズアニリド、3,3’−ジヨードベンズアニ
リド、3,4’−ジヨードベンズアニリド、ビス(クロ
ロフェニル)ジフルオロメタン、ビス(クロロフェニ
ル)テトラフルオロエタン、ビス(クロロフェニル)ヘ
キサフルオロプロパン、ビス(クロロフェニル)オクタ
フルオロブタン、ビス(クロロフェニル)デカフルオロ
ペンタン、ビス(クロロフェニル)ドデカフルオロヘキ
サン、ビス(クロロフェニル)テトラデカフルオロヘプ
タン、ビス(クロロフェニル)ヘキサデカフルオロオク
タン、ビス(クロロフェニル)オクタデカフルオロノナ
ン、ビス(クロロフェニル)エイコサフルオロデカン、
ビス(ブロモフェニル)ジフルオロメタン、ビス(ブロ
モフェニル)テトラフルオロエタン、ビス(ブロモフェ
ニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(ブロモフェニ
ル)オクタフルオロブタン、ビス(ブロモフェニル)デ
カフルオロペンタン、ビス(ブロモフェニル)ドデカフ
ルオロヘキサン、ビス(ブロモフェニル)テトラデカフ
ルオロヘプタン、ビス(ブロモフェニル)ヘキサデカフ
ルオロオクタン、ビス(ブロモフェニル)オクタデカフ
ルオロノナン、ビス(ブロモフェニル)エイコサフルオ
ロデカン、ビス(ヨードフェニル)ジフルオロメタン、
ビス(ヨードフェニル)テトラフルオロエタン、ビス
(ヨードフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(ヨ
ードフェニル)オクタフルオロブタン、ビス(ヨードフ
ェニル)デカフルオロペンタン、ビス(ヨードフェニ
ル)ドデカフルオロヘキサン、ビス(ヨードフェニル)
テトラデカフルオロヘプタン、ビス(ヨードフェニル)
ヘキサデカフルオロオクタン、ビス(ヨードフェニル)
オクタデカフルオロノナン、ビス(ヨードフェニル)エ
イコサフルオロデカン、2,2−ビス(4−クロロフェ
ニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(3−ク
ロロフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス
(4−ブロモフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,
2−ビス(3−ブロモフェニル)ヘキサフルオロプロパ
ン、2,2−ビス(4−ヨードフェニル)ヘキサフルオ
ロプロパン、2,2−ビス(3−ヨードフェニル)ヘキ
サフルオロプロパン、ビス(4−トリフルオロメチルス
ルフォニロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビ
ス(3−トリフルオロメチルスルフォニロキシフェニ
ル)ヘキサフルオロプロパン、4−クロロ安息香酸−4
−クロロフェニル、4−クロロ安息香酸−3−クロロフ
ェニル、3−クロロ安息香酸−3−クロロフェニル、3
−クロロ安息香酸−4−クロロフェニル、4−ブロモ安
息香酸−4−ブロモフェニル、4−ブロモ安息香酸−3
−ブロモフェニル、3−ブロモ安息香酸−3−ブロモフ
ェニル、3−ブロモ安息香酸−4−ブロモフェニル、ビ
ス(4−クロロフェニル)スルホキシド、ビス(3−ク
ロロフェニル)スルホキシド、ビス(4−ブロモフェニ
ル)スルホキシド、ビス(3−ブロモフェニル)スルホ
キシド、ビス(4−ヨードフェニル)スルホキシド、ビ
ス(3−ヨードフェニル)スルホキシド、ビス(4−ト
リフルオロメチルスルフォニロキシフェニル)スルホキ
シド、ビス(3−トリフルオロメチルスルフォニロキシ
フェニル)スルホキシド、ビス(4−クロロフェニル)
スルホン、ビス(3−クロロフェニル)スルホン、ビス
(4−ブロモフェニル)スルホン、ビス(3−ブロモフ
ェニル)スルホン、ビス(4−ヨードフェニル)スルホ
ン、ビス(3−ヨードフェニル)スルホン、ビス(4−
トリフルオロメチルスルフォニロキシフェニル)スルホ
ン、ビス(3−トリフルオロメチルスルフォニロキシフ
ェニル)スルホン等を挙げることができる。
くる場合のモノマーAの具体例としては、4,4’−ビ
ス(4−クロロベンゾイル)ジフェニルエーテル、4,
4’−ビス(3−クロロベンゾイル)ジフェニルエーテ
ル、4,4’−ビス(4−ブロモベンゾイル)ジフェニ
ルエーテル、4,4’−ビス(3−ブロモベンゾイル)
ジフェニルエーテル、4,4’−ビス(4−ヨードベン
ゾイル)ジフェニルエーテル、4,4’−ビス(3−ヨ
ードベンゾイル)ジフェニルエーテル、4,4’−ビス
(4−トリフルオロメチルスルフォニロキシフェニル)
ジフェニルエーテル、4,4’−ビス(3−トリフルオ
ロメチルスルフォニロキシフェニル)ジフェニルエーテ
ル、4,4’−ビス(4−メチルスルフォニロキシフェ
ニル)ジフェニルエーテル、4,4’−ビス(3−メチ
ルスルフォニロキシフェニル)ジフェニルエーテル、
4,4’−ビス(4−クロロベンゾイルアミノ)ジフェ
ニルエーテル、3,4’−ビス(4−クロロベンゾイル
アミノ)ジフェニルエーテル、4,4’−ビス(3−ク
ロロベンゾイルアミノ)ジフェニルエーテル、3,4’
−ビス(3−クロロベンゾイルアミノ)ジフェニルエー
テル、4,4’−ビス(4−ブロモベンゾイルアミノ)
ジフェニルエーテル、3,4’−ビス(4−ブロモベン
ゾイルアミノ)ジフェニルエーテル、4,4’−ビス
(3−ブロモベンゾイルアミノ)ジフェニルエーテル、
3,4’−ビス(3−ブロモベンゾイルアミノ)ジフェ
ニルエーテル、4,4’−ビス(4−ヨードベンゾイル
アミノ)ジフェニルエーテル、3,4’−ビス(4−ヨ
ードベンゾイルアミノ)ジフェニルエーテル、4,4’
−ビス(3−ヨードベンゾイルアミノ)ジフェニルエー
テル、3,4’−ビス(3−ヨードベンゾイルアミノ)
ジフェニルエーテル、4,4’−ビス(4−トリフルオ
ロメチルスルフォニロキシフェニル)ジフェニルエーテ
ル、3,4’−ビス(4−トリフルオロメチルスルフォ
ニロキシフェニル)ジフェニルエーテル、4,4’−ビ
ス(3−トリフルオロメチルスルフォニロキシフェニ
ル)ジフェニルエーテル、3,4’−ビス(3−トリフ
ルオロメチルスルフォニロキシフェニル)ジフェニルエ
ーテル、4,4’−ビス(4−メチルスルフォニロキシ
フェニル)ジフェニルエーテル、3,4’−ビス(4−
メチルスルフォニロキシフェニル)ジフェニルエーテ
ル、4,4’−ビス(3−メチルスルフォニロキシフェ
ニル)ジフェニルエーテル、3,4’−ビス(3−メチ
ルスルフォニロキシフェニル)ジフェニルエーテル、
4,4’−ビス(4−クロロフェニルスルホニル)ジフ
ェニルエーテル、3,4’−ビス(4−クロロフェニル
スルホニル)ジフェニルエーテル、4,4’−ビス(3
−クロロフェニルスルホニル)ジフェニルエーテル、
3,4’−ビス(3−クロロフェニルスルホニル)ジフ
ェニルエーテル、4,4’−ビス(4−ブロモフェニル
スルホニル)ジフェニルエーテル、3,4’−ビス(4
−ブロモフェニルスルホニル)ジフェニルエーテル、
4,4’−ビス(3−ブロモフェニルスルホニル)ジフ
ェニルエーテル、3,4’−ビス(3−ブロモフェニル
スルホニル)ジフェニルエーテル、4,4’−ビス(4
−ヨードフェニルスルホニル)ジフェニルエーテル、
3,4’−ビス(4−ヨードフェニルスルホニル)ジフ
ェニルエーテル、4,4’−ビス(3−ヨードフェニル
スルホニル)ジフェニルエーテル、3,4’−ビス(3
−ヨードフェニルスルホニル)ジフェニルエーテル、
4,4’−ビス(4−トリフルオロメチルスルフォニロ
キシフェニルスルホニル)ジフェニルエーテル、3,
4’−ビス(4−トリフルオロメチルスルフォニロキシ
フェニルスルホニル)ジフェニルエーテル、4,4’−
ビス(3−トリフルオロメチルスルフォニロキシフェニ
ルスルホニル)ジフェニルエーテル、3,4’−ビス
(3−トリフルオロメチルスルフォニロキシフェニルス
ルホニル)ジフェニルエーテル、4,4’−ビス(4−
メチルスルフォニロキシフェニルスルホニル)ジフェニ
ルエーテル、3,4’−ビス(4−メチルスルフォニロ
キシフェニルスルホニル)ジフェニルエーテル、4,
4’−ビス(3−メチルスルフォニロキシフェニルスル
ホニル)ジフェニルエーテル、3,4’−ビス(3−メ
チルスルフォニロキシフェニルスルホニル)ジフェニル
エーテル、4,4’−ビス(4−クロロフェニル)ジフ
ェニルエーテルジカルボキシレート、3,4’−ビス
(4−クロロフェニル)ジフェニルエーテルジカルボキ
シレート、4,4’−ビス(3−クロロフェニル)ジフ
ェニルエーテルジカルボキシレート、3,4’−ビス
(3−クロロフェニル)ジフェニルエーテルジカルボキ
シレート、4,4’−ビス(4−ブロモフェニル)ジフ
ェニルエーテルジカルボキシレート、3,4’−ビス
(4−ブロモフェニル)ジフェニルエーテルジカルボキ
シレート、4,4’−ビス(3−ブロモフェニル)ジフ
ェニルエーテルジカルボキシレート、3,4’−ビス
(3−ブロモフェニル)ジフェニルエーテルジカルボキ
シレート、4,4’−ビス(4−ヨードフェニル)ジフ
ェニルエーテルジカルボキシレート、3,4’−ビス
(4−ヨードフェニル)ジフェニルエーテルジカルボキ
シレート、4,4’−ビス(3−ヨードフェニル)ジフ
ェニルエーテルジカルボキシレート、3,4’−ビス
(3−ヨードフェニル)ジフェニルエーテルジカルボキ
シレート、4,4’−ビス(4−トリフルオロメチルス
ルフォニロキシフェニル)ジフェニルエーテルジカルボ
キシレート、3,4’−ビス(4−トリフルオロメチル
スルフォニロキシフェニル)ジフェニルエーテルジカル
ボキシレート、4,4’−ビス(3−トリフルオロメチ
ルスルフォニロキシフェニル)ジフェニルエーテルジカ
ルボキシレート、3,4’−ビス(3−トリフルオロメ
チルスルフォニロキシフェニル)ジフェニルエーテルジ
カルボキシレート、4,4’−ビス(4−オロメチルス
ルフォニロキシフェニル)ジフェニルエーテルジカルボ
キシレート、3,4’−ビス(4−オロメチルスルフォ
ニロキシフェニル)ジフェニルエーテルジカルボキシレ
ート、4,4’−ビス(3−メチルスルフォニロキシフ
ェニル)ジフェニルエーテルジカルボキシレート、3,
4’−ビス(3−メチルスルフォニロキシフェニル)ジ
フェニルエーテルジカルボキシレート、4,4’−ビス
[(4−クロロフェニル)−1,1,1,3,3,3−
ヘキサフルオロプロピル]ジフェニルエーテル、3,
4’−ビス[(4−クロロフェニル)−1,1,1,
3,3,3−ヘキサフルオロプロピル]ジフェニルエー
テル、4,4’−ビス[(3−クロロフェニル)−1,
1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロピル]ジフェ
ニルエーテル、3,4’−ビス[(3−クロロフェニ
ル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロピ
ル]ジフェニルエーテル、4,4’−ビス[(4−ブロモ
フェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ
プロピル]ジフェニルエーテル、3,4’−ビス[(4−
ブロモフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフ
ルオロプロピル]ジフェニルエーテル、4,4’−ビス
[(3−ブロモフェニル)−1,1,1,3,3,3−
ヘキサフルオロプロピル]ジフェニルエーテル、3,
4’−ビス[(3−ブロモフェニル)−1,1,1,
3,3,3−ヘキサフルオロプロピル]ジフェニルエー
テル、4,4’−ビス[(4−ヨードフェニル)−1,
1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロピル]ジフェ
ニルエーテル、3,4’−ビス[(4−ヨードフェニ
ル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロピ
ル]ジフェニルエーテル、4,4’−ビス[(3−ヨード
フェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ
プロピル]ジフェニルエーテル、3,4’−ビス[(3−
ヨードフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフ
ルオロプロピル]ジフェニルエーテル、4,4’−ビス
[(4−トリフルオロメチルスルフォニロキシフェニ
ル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロピ
ル]ジフェニルエーテル、3,4’−ビス[(4−トリフ
ルオロメチルスルフォニロキシフェニル)−1,1,
1,3,3,3−ヘキサフルオロプロピル]ジフェニル
エーテル、4,4’−ビス[(3−トリフルオロメチル
スルフォニロキシフェニル)−1,1,1,3,3,3
−ヘキサフルオロプロピル]ジフェニルエーテル、3,
4’−ビス[(3−トリフルオロメチルスルフォニロキ
シフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオ
ロプロピル]ジフェニルエーテル、4,4’−ビス[(4
−メチルスルフォニロキシフェニル)−1,1,1,
3,3,3−ヘキサフルオロプロピル]ジフェニルエー
テル、3,4’−ビス[(4−メチルスルフォニロキシ
フェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ
プロピル]ジフェニルエーテル、4,4’−ビス[(3−
メチルスルフォニロキシフェニル)−1,1,1,3,
3,3−ヘキサフルオロプロピル]ジフェニルエーテ
ル、3,4’−ビス[(3−メチルスルフォニロキシフ
ェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプ
ロピル]ジフェニルエーテル、4,4’−ビス[(4−
クロロフェニル)テトラフルオロエチル]ジフェニルエ
ーテル、4,4’−ビス[(3−クロロフェニル)テト
ラフルオロエチル]ジフェニルエーテル、4,4’−ビ
ス[(4−クロロフェニル)ヘキサフルオロプロピル]
ジフェニルエーテル、4,4’−ビス[(3−クロロフ
ェニル)ヘキサフルオロプロピル]ジフェニルエーテ
ル、4,4’−ビス[(4−クロロフェニル)オクタフ
ルオロブチル]ジフェニルエーテル、4,4’−ビス
[(3−クロロフェニル)オクタフルオロブチル]ジフ
ェニルエーテル、4,4’−ビス[(4−クロロフェニ
ル)デカフルオロペンチル]ジフェニルエーテル、4,
4’−ビス[(3−クロロフェニル)デカフルオロペン
チル]ジフェニルエーテル、4,4’−ビス[(4−ブ
チルフェニル)テトラフルオロエチル]ジフェニルエー
テル、4,4’−ビス[(3−ブチルフェニル)テトラ
フルオロエチル]ジフェニルエーテル、4,4’−ビス
[(4−ブチルフェニル)ヘキサフルオロプロピル]ジ
フェニルエーテル、4,4’−ビス[(3−ブチルフェ
ニル)ヘキサフルオロプロピル]ジフェニルエーテル、
4,4’−ビス[(4−ブチルフェニル)オクタフルオ
ロブチル]ジフェニルエーテル、4,4’−ビス[(3
−ブチルフェニル)オクタフルオロブチル]ジフェニル
エーテル、4,4’−ビス[(4−ブチルフェニル)デ
カフルオロペンチル]ジフェニルエーテル、4,4’−
ビス[(3−ブチルフェニル)デカフルオロペンチル]
ジフェニルエーテル、4,4’−ビス[(4−ヨードフ
ェニル)テトラフルオロエチル]ジフェニルエーテル、
4,4’−ビス[(3−ヨードフェニル)テトラフルオ
ロエチル]ジフェニルエーテル、4,4’−ビス[(4
−ヨードフェニル)ヘキサフルオロプロピル]ジフェニ
ルエーテル、4,4’−ビス[(3−ヨードフェニル)
ヘキサフルオロプロピル]ジフェニルエーテル、4,
4’−ビス[(4−ヨードフェニル)オクタフルオロブ
チル]ジフェニルエーテル、4,4’−ビス[(3−ヨ
ードフェニル)オクタフルオロブチル]ジフェニルエー
テル、4,4’−ビス[(4−ヨードフェニル)デカフ
ルオロペンチル]ジフェニルエーテル、4,4’−ビス
[(3−ヨードフェニル)デカフルオロペンチル]ジフ
ェニルエーテル、4,4’−ビス[(4−トリフルオロ
メチルスルフォニロキシフェニル)テトラフルオロエチ
ル]ジフェニルエーテル、4,4’−ビス[(3−トリ
フルオロメチルスルフォニロキシフェニル)テトラフル
オロエチル]ジフェニルエーテル、4,4’−ビス
[(4−トリフルオロメチルスルフォニロキシフェニ
ル)ヘキサフルオロプロピル]ジフェニルエーテル、
4,4’−ビス[(3−トリフルオロメチルスルフォニ
ロキシフェニル)ヘキサフルオロプロピル]ジフェニル
エーテル、4,4’−ビス[(4−トリフルオロメチル
スルフォニロキシフェニル)オクタフルオロブチル]ジ
フェニルエーテル、4,4’−ビス[(3−トリフルオ
ロメチルスルフォニロキシフェニル)オクタフルオロブ
チル]ジフェニルエーテル、4,4’−ビス[(4−ト
リフルオロメチルスルフォニロキシフェニル)デカフル
オロペンチル]ジフェニルエーテル、4,4’−ビス
[(3−トリフルオロメチルスルフォニロキシフェニ
ル)デカフルオロペンチル]ジフェニルエーテル、4,
4’−ビス[(4−メチルスルフォニロキシフェニル)
テトラフルオロエチル]ジフェニルエーテル、4,4’
−ビス[(3−メチルスルフォニロキシフェニル)テト
ラフルオロエチル]ジフェニルエーテル、4,4’−ビ
ス[(4−メチルスルフォニロキシフェニル)ヘキサフ
ルオロプロピル]ジフェニルエーテル、4,4’−ビス
[(3−メチルスルフォニロキシフェニル)ヘキサフル
オロプロピル]ジフェニルエーテル、4,4’−ビス
[(4−メチルスルフォニロキシフェニル)オクタフル
オロブチル]ジフェニルエーテル、4,4’−ビス
[(3−メチルスルフォニロキシフェニル)オクタフル
オロブチル]ジフェニルエーテル、4,4’−ビス
[(4−メチルスルフォニロキシフェニル)デカフルオ
ロペンチル]ジフェニルエーテル、4,4’−ビス
[(3−メチルスルフォニロキシフェニル)デカフルオ
ロペンチル]ジフェニルエーテル等を挙げることができ
る。
子を含む化合物であってもよいが、コストを低減するた
めには置換基としてフッ素原子を含む化合物ではないこ
とが好ましい。
(5)’〜(7)’で表わされる芳香族化合物を挙げる
ことができる。
およびR9〜R16は前記一般式(5)〜(7)と同一で
あり、R〜R’は一般式(4)’と同一である。
具体例としては、m−ジクロロベンゼン、m−ジブロモ
ベンゼン、m−ジヨードベンゼン、m−ジメチルスルフ
ォニロキシベンゼン、2,4−ジクロロトルエン、2,
4−ジブロモトルエン、2,4−ジヨードトルエン、
3,5−ジクロロトルエン、3,5−ジブロモトルエ
ン、3,5−ジヨードトルエン、2,6−ジクロロトル
エン、2,6−ジブロモトルエン、2,6−ジヨードト
ルエン、3,5−ジメチルスルフォニロキシトルエン、
2,6−ジメチルスルフォニロキシトルエン、2,4−
ジクロロベンゾトリフルオライド、2,4−ジブロモベ
ンゾトリフルオライド、2,4−ジヨードベンゾトリフ
ルオライド、3,5−ジクロロベンゾトリフルオライ
ド、3,5−ジブロモベンゾトリフルオライド、3,5
−ジヨードベンゾトリフルオライド、1,3−ジブロモ
−2,4,5,6−テトラフルオロベンゼン等を挙げる
ことができる。
ーBの具体例としては、4’−フェノキシ−2,4−ジ
クロロベンゾフェノン、2,5−ジクロロ−4’−フェ
ノキシベンゾフェノン、p−ジクロロベンゼン、p−ジ
ブロモベンゼン、p−ジヨードベンゼン、p−ジメチル
スルフォニロキシベンゼン、2,5−ジクロロトルエ
ン、2,5−ジブロモトルエン、2,5−ジヨードトル
エン、2,5−ジメチルスルフォニロキシベンゼン、
2,5−ジクロロ−p−キシレン、2,5−ジブロモ−
p−キシレン、2,5−ジヨード−p−キシレン、2,
5−ジクロロベンゾトリフルオライド、2,5−ジブロ
モベンゾトリフルオライド、2,5−ジヨードベンゾト
リフルオライド、1,4−ジクロロ−2,3,5,6−
テトラフルオロベンゼン、1,4−ジブロモ−2,3,
5,6−テトラフルオロベンゼン、1,4−ジヨード−
2,3,5,6−テトラフルオロベンゼン等を挙げるこ
とができる。
ーBの具体例としては、4,4’−ジブロモビフェニ
ル、4,4’−ジヨードビフェニル、4,4’−ジメチ
ルスルフォニロキシビフェニル、4,4’−ジメチルス
ルフォニロキシ−3,3’−ジプロペニルビフェニル、
4,4’−ジメチルスルフォニロキシ−3,3’−ジメ
チルビフェニル、4,4’−ジメチルスルフォニロキシ
−3,3’−ジフルオロビフェニル、4,4’−ジメチ
ルスルフォニロキシ−3,3’,5,5’−テトラフル
オロビフェニル、4,4’−ジブロモオクタフルオロビ
フェニル等を挙げることができる。
子を含む化合物であってもよいが、コストを低減するた
めには置換基としてフッ素原子を含む化合物ではないこ
とが好ましい。
れるモノマーBのうち、前記溶媒に対する溶解性に優
れ、高分子量化が可能であることから、4’−フェノキ
シ−2,5−ジクロロベンゾフェノン、4’−フェノキ
シ−2,4−ジクロロベンゾフェノン、4’−フェノキ
シフェニル−2,5−ジクロロベンゾエート、4’−フ
ェノキシフェニル−2,4−ジクロロベンゾエートなど
のジクロロ安息香酸誘導体が好ましく、特に一般式
(4)’で表わされるモノマーAと共重合したときに耐
クリープ性等の機械的強度に優れた高分子電解質が得ら
れることから4’−フェノキシ−2,5−ジクロロベン
ゾフェノンが最も好ましい。
Aの少なくとも1種と、前記一般式(5)’〜(7)’
で表わされる芳香族化合物の群から選ばれた少なくとも
1種のモノマーBとの共重合比は、前記単位Aと単位B
との割合と同様である。すなわち、モノマーAの使用量
は、5〜70モル%、好ましくは7〜60モル%、モノ
マーBの使用量は、30〜95重量%、好ましくは40
〜93重量%である。但し、単位Aをエーテル結合で結
合する場合、−単位A−O−単位A−の割合は、3〜4
0モル%、好ましくは5〜35モル%である。
表わされるものを用いる場合には、その割合は、モノマ
ーA,Bの総計に対し、好ましくは50モル%以下、さ
らに好ましくは30モル%以下の範囲とすることによ
り、モノマーA,Bの全体が前記溶媒に対する溶解性に
優れたものとなり、高分子量化が可能となる。
表わされるものを用いる場合には、その割合は、モノマ
ーA,Bの総計に対し、好ましくは10モル%以上、さ
らに好ましくは20モル%以上の範囲とすることによ
り、モノマーA,Bの全体が前記溶媒に対する溶解性に
優れたものとなり、高分子量化が可能となる。
表わされるものを用いる場合には、その割合は、モノマ
ーA,Bの総計に対し、好ましくは50モル%以下、さ
らに好ましくは30モル%以下の範囲とすることによ
り、モノマーA,Bの全体が前記溶媒に対する溶解性に
優れたものとなり、高分子量化が可能となる。
リーレン系重合体を製造する際に使用される触媒は、遷
移金属塩を含む触媒系であり、遷移金属塩と、配位子
と、還元剤とを必須成分とする。前記触媒系は、前記遷
移金属化合物と、配位子とに代えて、予め配位子が配位
された遷移金属またはその塩を用いてもよく、さらに重
合速度を上げるために、所定の「塩」を添加してもよ
い。
ッケル、臭化ニッケル、ヨウ化ニッケル、ニッケルアセ
チルアセトナート等のニッケル化合物、塩化パラジウ
ム、臭化パラジウム、ヨウ化パラジウム等のパラジウム
化合物、塩化鉄、臭化鉄、ヨウ化鉄等の鉄化合物、塩化
コバルト、臭化コバルト、ヨウ化コバルト等のコバルト
化合物等を挙げることができる。
ホスフィン、2,2’−ビピリジン、1,5−シクロオ
クタジエン、1,3−ビス(ジフェニルホスフィノ)プ
ロパン等を挙げることができる。
亜鉛、マンガン、アルミニウム、マグネシウム、ナトリ
ウム、カルシウム等を挙げることができる。これらの還
元剤は、有機酸などの酸に接触させることにより、より
活性化して用いることができる。
たはその塩としては、例えば、塩化ニッケルビス(トリ
フェニルホスフィン)、臭化ニッケルビス(トリフェニ
ルホスフィン)、ヨウ化ニッケルビス(トリフェニルホ
スフィン)、硝酸ニッケルビス(トリフェニルホスフィ
ン)、塩化ニッケル(2,2’ビピリジン)、臭化ニッ
ケル(2,2’ビピリジン)、ヨウ化ニッケル(2,
2’ビピリジン)、硝酸ニッケル(2,2’ビピリジ
ン)、ビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケル、
テトラキス(トリフェニルホスフィン)ニッケル、テト
ラキス(トリフェニルホスファイト)ニッケル、テトラ
キス(トリフェニルホスフィン)パラジウム等を挙げる
ことができる。
に添加する塩としては、フッ化ナトリウム、塩化ナトリ
ウム、臭化ナトリウム、ヨウ化ナトリウム、硫酸ナトリ
ウムなどのナトリウム化合物、フッ化カリウム、塩化カ
リウム、臭化カリウム、ヨウ化カリウム、硫酸カリウム
などのカリウム化合物、フッ化テトラエチルアンモニウ
ム、塩化テトラエチルアンモニウム、臭化テトラエチル
アンモニウム、ヨウ化テトラエチルアンモニウム、硫酸
テトラエチルアンモニウムなどのアンモニウム等を挙げ
ることができる。
配位子が配位された遷移金属またはその塩の量は、前記
一般式(4)’〜(7)’で表わされるモノマーA,B
の総計1モルに対し、通常は0.0001〜10モル、
好ましくは0.01〜0.5モルである。0.0001
モル未満では、重合反応が充分に進行せず、10モルを
超えると、得られたポリアリーレン系重合体の分子量が
十分に大きくならないことがある。
その塩に対する前記配位子の量は、前記遷移金属または
その塩1モルに対し、通常は0.1〜100モル、好ま
しくは1〜10モルである。0.1モル未満では、触媒
活性が不充分となり、100モルを超えると、得られた
ポリアリーレン系重合体の分子量が十分に大きくならな
いことがある。
般式(4)’〜(7)’で表わされるモノマーA,Bの
総計1モルに対し、通常は0.1〜100モル、好まし
くは1〜10モルである。0.1モル未満では、重合が
充分進行せず、100モルを超えると、得られたポリア
リーレン系重合体の精製が困難になることがある。
記塩を添加する場合、その添加量は、前記一般式
(4)’〜(7)’で表わされるモノマーA,Bの総計
1モルに対し、通常は0.001〜100モル、好まし
くは0.01〜1モルである。0.001モル未満で
は、重合速度を上げる効果が不充分であり、100モル
を超えると、得られたポリアリーレン系重合体の精製が
困難になることがある。
フラン、シクロヘキサノン、ジメチルスルホキシド、
N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセ
トアミド、N−メチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラ
クトン、γ−ブチロラクタム等を挙げることができる。
前記重合触媒は、充分に乾燥してから用いることが好ま
しい。重合触媒中における前記一般式(4)’〜
(7)’で表わされるモノマーA,Bの総計の濃度は、
通常、1〜90重量%、好ましくは5〜40重量%であ
る。重合温度は、通常は0〜200℃、好ましくは50
〜80℃であり、重合時間は、通常は0.5〜100時
間、好ましくは1〜40時間である。
ポリスチレン換算重量平均分子量で、1,000〜1,
000,000、好ましくは1,500〜200,00
0である。
えば、赤外線吸収スペクトルの1230〜1250cm
-1のC−O−C吸収、1640〜1660cm-1のC=
O吸収等により、或いは核磁気共鳴スペクトル(1H−
NMR)の6.8〜8.0ppmの芳香族プロトンのピ
ークにより確認することができる。
わされるモノマーAおよび一般式(6)’で表わされる
モノマーBを用いて、前記一般式(4)および一般式
(6)で表わされる繰り返し構造単位(但し、スルホン
酸基を有しない)からなる重合体を得る際の反応式は、
次式(8)で示すことができる。
溶剤下、あるいは溶剤存在下で、無水硫酸、発煙硫酸、
クロルスルホン酸、硫酸、亜硫酸水素ナトリウム等のス
ルホン化剤と、公知の条件で反応させることによりスル
ホン化物とすることができる。前記スルホン化に用いる
溶剤としては、例えば、n−ヘキサン等の炭化水素溶
剤、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶
剤、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジ
メチルスルホキシド等の非プロトン系極性溶媒のほか、
テトラクロロエタン、ジクロロエタン、クロロホルム、
塩化メチレン等のハロゲン化炭化水素等を挙げることが
できる。
いが、通常は−50〜200℃、好ましくは−10〜1
00℃である。また、前記スルホン化の反応時間は、通
常は0.5〜1000時間、好ましくは1〜200時間
である。
レン系重合体スルホン化物中のスルホン酸基量は、重合
体を構成する単位Bの1ユニットに対して、通常0.0
5〜2個、好ましくは0.3〜1.5個である。0.0
5個未満では、得られたポリアリーレン系重合体スルホ
ン化物のプロトン伝導性が不十分なものとなり、2個を
超えると、親水性が向上して水溶性ポリマーとなってし
まうか、また水溶性に至らずとも熱水耐久性が低下す
る。
ン化物としては、単位Aがベンゾフェノン−4,4’−
ジイル構造の芳香族化合物単位であって、単位Bが4’
−フェノキシ−2,5−ベンゾフェノン由来の芳香族化
合物単位であるものが最も固体高分子型燃料電池の高分
子電解質膜に適している。この場合、単位Aの割合が7
〜35モル%、単位Bの割合が65〜93モル%である
ことが好ましく、さらには単位Aの割合が8〜30モル
%、単位Bの割合が70〜92モル%であると最適であ
る。また、前記ポリアリーレン系重合体のスルホン化物
は、好ましくは1.5meq/g以上3.0meq/g
未満、さらに好ましくは1.7meq/g以上2.5m
eq/g未満のイオン交換容量を有するものが好まし
い。
り求めることができる。まず、前記ポリアリーレン系重
合体のスルホン化物を2モル/リットルの塩化ナトリウ
ム水溶液に5分間程度浸漬し、スルホン酸基のプロトン
をナトリウムに置換する。ナトリウム置換により溶液中
に遊離してきたプロトンに対し、濃度既知の水酸化ナト
リウムによる中和滴定を行う。そして、前記ポリアリー
レン系重合体のスルホン化物の乾燥重量(W)と中和滴
定に要した水酸化ナトリウムの容量(V)膜中に存在す
るプロトンの量(H+)を算出し、次式(9)によりイ
オン交換容量(meq/g)を求める。尚、次式(9)
は、0.05モル/リットルのNaOH水溶液で中和滴
定を行った場合の例を示している。
外線吸収スペクトルの1030〜1045cm-1、11
60〜1190cm-1のS=O吸収、1130〜125
0cm-1のC−O−C吸収、1640〜1660cm-1
のC=O吸収等により、或いは核磁気共鳴スペクトル
(1H−NMR)の6.8〜8.0ppmの芳香族プロ
トンのピークにより確認することができる。
記ポリアリーレン系重合体のスルホン化物から選択され
1.5meq/g以上3.0meq/g未満の範囲のイ
オン交換容量を備えるスルホン化物からなる母材と、該
ポリアリーレン系重合体のスルホン化物から選択され
0.5meq/g以上1.5meq/g未満の範囲のイ
オン交換容量を備えるスルホン化物からなる補強材とを
所定の割合で含有する。
容量が1.5meq/g未満であるときには、前記高分
子電解質膜に必要とされるプロトン伝導率が得られず、
3.0meq/g以上になると前記補強材を用いたとし
ても十分な機械的強度が得られない。前記母材となるス
ルホン化物のイオン交換容量は、好ましくは1.7me
q/g以上2.5meq/g未満の範囲である。
オン交換容量が0.5meq/g未満であるときには、
前記高分子電解質膜のプロトン伝導率が必要とされる値
より小さくなり、1.5meq/g以上になると前記高
分子電解質膜に所要の機械的強度を付与することができ
ない。前記補強材となるスルホン化物のイオン交換容量
は、好ましくは0.5meq/g以上1.3meq/g
未満の範囲である。
単位Aと単位Bとのモル比を変えて、前記ポリアリーレ
ン系重合体のスルホン化物に導入されるスルホン酸基の
量自体を変えることにより、それぞれ前記範囲となるよ
うに容易に調整することができる。或いは、前記母材と
補強材とのイオン交換容量は、同一のポリアリーレン系
重合体のスルホン化物に対し、発煙硫酸等のスルホン化
剤の濃度、反応時間等のスルホン化条件を変えることに
より、それぞれ前記範囲となるように調整するようにし
てもよい。
記母材と補強材とが共に前記ポリアリーレン系重合体の
スルホン化物からなることにより、化学的には相溶性が
向上し、物理的には膨張率が近似したものとなり、固体
高分子型燃料電池の運転時の高温、高圧下に膨張、収縮
を繰り返しても、前記母材と補強材とが剥離することが
なく、優れた発電性能を得ることができる。
要の機械的強度を付与することを容易にするために、繊
維状又は多孔質膜状であることが好ましい。
体のスルホン化物をN−メチルピロリドン等の有機溶媒
に均一に溶解し、得られた溶液を通常の紡糸法を用いて
紡糸することによって繊維状にすることができる。前記
補強材が繊維状である場合、長繊維でも短繊維でもよ
く、長繊維の場合には織布でも不織布でもよい。不織布
の場合にはカレンダー加工により繊維間を適当に融着す
るのが好ましい。いずれの場合も、補強材を構成する前
記ポリアリーレン系重合体のスルホン化物の繊維の直径
は1〜15μm程度が好ましい。直径が1μm未満であ
ると補強効果が不十分になることがあり、また15μm
を超えると複合高分子電解質膜3のプロトン伝導率が不
均一になることがある。
まず、前記ポリアリーレン系重合体のスルホン化物をN
−メチルピロリドン等の有機溶媒に均一に溶解し、得ら
れた補強材溶液に層状珪酸塩等の耐酸性の低い化合物の
粒子を添加、均一に混合する。次いで、前記混合溶液を
平坦な型にキャストし、加熱乾燥させて成膜した後、得
られた膜を塩酸等の酸で処理して前記耐酸性の低い化合
物の粒子を除去することにより、前記補強材の多孔質膜
を得ることができる。
50〜80%程度とすることが好ましく、平均孔径は
0.2〜3μm程度とすることが好ましい。前記空孔率
が50%未満かつ前記平均孔径が0.2μm未満である
と複合高分子電解質膜のプロトン伝導率が不十分となる
ことがある。また、前記空孔率が80%を超えかつ前記
平均孔径が3μmを超えると、複合高分子電解質膜3を
補強する効果が十分に得られないことがある。また膜厚
は、複合高分子電解質膜の機械的強度、プロトン伝導率
を規制するので、30〜100μm程度とすることが好
ましい。
ーレン系重合体のスルホン化物は、スルホン酸基の少な
くとも一部のH+がNa+で置換されていることが好まし
い。前記スルホン酸基のH+がNa+で置換されているこ
とにより、前記母材と前記補強材との密着性が向上し、
複合高分子電解質膜3の膜抵抗を低減することができ
る。
前記補強材との重量比は、母材:補強材=2.5:1〜
1:3の範囲とすることが好ましい。母材と補強材との
重量比が2.5:1未満であると補強材による補強硬化
が不十分になることがあり、1:3を超えると複合高分
子電解質膜3のプロトン伝導率が不十分になることがあ
る。前記母材と前記補強材との重量比は、母材:補強材
=2:1〜1:1.25の範囲とすることがより好まし
い。
ついて説明する。
交換容量が1.5meq/g以上3.0meq/g未
満、好ましくは1.7meq/g以上2.5meq/g
未満の範囲のポリアリーレン系重合体のスルホン化物を
合成し、該スルホン化物をN−メチルピロリドン等の有
機溶剤に溶解し、均一溶液とすることにより、母材溶液
を調製する。前記母材溶液において、前記スルホン化物
の濃度は、該母材溶液全体に対して、例えば5〜40重
量%の範囲とする。
以上1.5meq/g未満、好ましくは0.5meq/
g以上1.3meq/g未満の範囲のポリアリーレン系
重合体のスルホン化物を合成し、該スルホン化物をN−
メチルピロリドン等の有機溶剤に溶解し、均一溶液とす
ることにより、補強材溶液を調製し、該補強材溶液から
繊維状または多孔質膜状の補強材を製造する。
するには、該補強材溶液を通常の紡糸法により紡糸す
る。そして、得られた繊維状の補強材を塩化ナトリウム
水溶液等のNa+を含む水溶液に浸漬することにより、
前記スルホン化物の少なくとも一部のスルホン酸基のH
+をNa+に置換する。Na+を含む水溶液の濃度は0.
01〜2モル/リットルの範囲であればよく、また温度
は25℃程度とする。浸漬時間はH+のNa+による置換
度が5〜50程度になるように調節する。
製造した繊維状の補強材を添加して均一に分散させたス
ラリーを調製し、該スラリーを平坦な型にキャストし乾
燥することにより、繊維状の補強材を含有する複合高分
子電解質膜3を製造する。複合高分子電解質膜3におい
て、前記繊維状の補強材は複合高分子電解質膜3全体に
対して30〜70重量%の範囲であればよい。
強材を製造するには、該補強材溶液に層状珪酸塩等の耐
酸性の低い化合物の粒子を添加、均一に混合して、得ら
れた溶液を平坦な型にキャストし、加熱乾燥させて成膜
した後、得られた膜を塩酸等の酸で処理して前記耐酸性
の低い化合物の粒子を除去する。または、前記補強材溶
液に所定の発泡剤を添加、均一に混合して、得られた溶
液を平坦な型にキャストし、乾燥させて成膜した後、得
られた膜に有機溶剤が僅かに残留する状態で加熱するこ
とにより発泡させる。
前記繊維状の補強材の場合と同一条件で塩化ナトリウム
水溶液等のNa+を含む水溶液に浸漬することにより、
前記スルホン化物の少なくとも一部のスルホン酸基のH
+をNa+に置換する。
溶液を含浸せしめることにより、前記多孔質膜状の補強
材を含有する複合高分子電解質膜3を製造する。複合高
分子電解質膜3において、前記多孔質膜状の補強材は複
合高分子電解質膜3全体に対して30〜70重量%の範
囲であればよい。
化合物単位に対応するモノマーAとしての4,4’−ジ
クロロベンゾフェノンと、主鎖に電子吸引性基を有さな
い芳香族化合物単位に対応するモノマーBとしての2,
5−ジクロロ−4−フェノキシベンゾフェノンとを、
1:9のモル比で用意し、ヨウ化ナトリウム、ビストリ
フェニルホスフィンニッケルジクロライド、トリフェニ
ルホスフィン、亜鉛からなる触媒系と共に、N−メチル
ピロリドンを溶媒として、還流管及び三方コックを取り
付け窒素置換した三口フラスコ中、窒素雰囲気下に70
℃のオイルバスで加熱して重合させた。前記触媒系にお
いて、各組成物の前記モノマーA,Bの総計に対する割
合は、ヨウ化ナトリウム13モル%、ビストリフェニル
ホスフィンニッケルジクロライド3モル%、トリフェニ
ルホスフィン40モル%、亜鉛240モル%である。
N−メチルピロリドンで希釈した後、該重合反応液を
1:10塩酸/メタノール溶液に注ぎ、ポリマーを析出
させた。前記ポリマーを洗浄後、ろ過、真空乾燥して、
白色の粉末を得た。このポリマーの重量平均分子量は1
6万であった。
を加え、室温で24時間攪拌しスルホン化反応を行っ
た。反応後、反応溶液を大量の純水中に注ぎ、スルホン
化ポリマーを析出させた。pH5になるまでポリマーの
水洗浄を続け、ろ過後、スルホン化ポリマーを回収し、
90℃で熱風乾燥することにより高分子電解質を得た。
この高分子電解質は、赤外吸収スペクトル及び核磁気共
鳴スペクトルにより、次式(9)で示される(4’−フ
ェノキシベンゾフェノン−2,5’−ジイル)(ベンゾ
フェノン−4,4’−ジイル)スルホン化物であること
が確認された。
節することにより、イオン交換容量が1.5meq/g
の(4’−フェノキシベンゾフェノン−2,5’−ジイ
ル)(ベンゾフェノン−4,4’−ジイル)スルホン化
物と、イオン交換容量が1.0meq/gの(4’−フ
ェノキシベンゾフェノン−2,5’−ジイル)(ベンゾ
フェノン−4,4’−ジイル)スルホン化物とを得た。
の(4’−フェノキシベンゾフェノン−2,5’−ジイ
ル)(ベンゾフェノン−4,4’−ジイル)スルホン化
物とN−メチルピロリドンとを95:5の重量比で混合
し、母材溶液とした。前記母材溶液における(4’−フ
ェノキシベンゾフェノン−2,5’−ジイル)(ベンゾ
フェノン−4,4’−ジイル)スルホン化物の濃度は、
該母材溶液全体に対して10重量%である。
の(4’−フェノキシベンゾフェノン−2,5’−ジイ
ル)(ベンゾフェノン−4,4’−ジイル)スルホン化
物とN−メチルピロリドンとを10:90の重量比で混
合し、補強材溶液とした。前記補強材溶液における
(4’−フェノキシベンゾフェノン−2,5’−ジイ
ル)(ベンゾフェノン−4,4’−ジイル)スルホン化
物の濃度は、該補強材溶液全体に対して10重量%であ
る。
とにより、平均直径5μmの繊維状の補強材を得た。次
いで、前記繊維状の補強材を2モル/リットルの塩化ナ
トリウム水溶液(25℃)に30分間浸漬し、前記
(4’−フェノキシベンゾフェノン−2,5’−ジイ
ル)(ベンゾフェノン−4,4’−ジイル)スルホン化
物のスルホン酸基のH+を部分的にNa+に置換した。
に置換された繊維状補強材を、前記母材溶液に均一に分
散させて、スラリーを調製した。該スラリーにおいて、
母材溶液中の固形分と前記繊維状補強材とは、90:1
0の重量比となっている。
し乾燥することにより、前記繊維状補強材を含有する乾
燥膜厚50μmの複合高分子電解質膜3を製造した。
質膜3について、次のようにして、電位、電極構造体の
面積当たりの電荷量(Q値)、機械的強度を測定した。
冷水とに10分間ずつ浸漬する処理を30サイクル繰り
返した後、図1示のように、前記高分子電解質膜3を、
酸素極1及び燃料極2で挟持した構成を備える固体高分
子型燃料電池を製造する。次に、両極間に0.2A/c
m2の電流を通じたときの電位を測定する。
は、複合高分子電解質膜3の片面のみに図1示の酸素極
1及び燃料極2と同一の構成の電極11を設けたもの
を、水槽12の底部に配設し、水槽12に収容されたp
H1の硫酸水溶液13に、電極11の高分子電解質膜3
を接触させるようにしたものである。図2の装置は、硫
酸水溶液13中に浸漬された参照極14と対照極15と
を備え、参照極14、対照極15、電極11の拡散層4
はそれぞれポテンショスタッド16に接続されている。
また、電極11は、図1示の酸素極1の酸素通路1aま
たは燃料極2の燃料通路2aに対応してガス通路11a
を備えており、ガス通路11aに流通される窒素ガスと
接触自在に構成されている。
により拡散層4と硫酸水溶液13間に電圧をかけると、
硫酸水溶液13中のプロトンが高分子電解質膜3を透過
して電極11に達し、電子の授受を行う。すなわち、プ
ロトンが触媒層7中の白金表面に接触することにより白
金からプロトンに電子が渡される。尚、図2の装置で
は、電極11中の触媒層7における白金量を0.5g/
cm2としている。
素原子から電子が白金に渡されプロトンとして硫酸水溶
液中に拡散する。
キャンすると、図3示のように、プロトンの吸着側のピ
ーク面積からQ値を求めることができる。ここで、Q値
は電極11の面積当たりの電荷量(C/cm2)を示
し、この値が大きいほど、電極と高分子電解質膜との密
着性が高いことを示す指標となる。 (3)機械的強度の測定 JIS K7127に規定される方法により、複合高分
子電解質膜3の引張強度を測定し、機械的強度とする。
表1に示す。
に、耐酸性の低い層状珪酸塩の粒子を添加、均一に混合
して、得られた溶液を平坦な型にキャストし、加熱乾燥
させて成膜した後、得られた膜を塩酸等の酸で処理して
前記耐酸性の低い化合物の粒子を除去することにより多
孔質膜状補強材を製造し、該多孔質膜状補強材に実施例
1で用いたものと同一の母材溶液を含浸せしめて、前記
多孔質膜状補強材を含有する複合高分子電解質膜3とし
た以外は、実施例1と全く同一にして乾燥膜厚50μm
の複合高分子電解質膜3を製造した。
%、平均孔径10μmであり、膜厚は30μmであっ
た。
質膜3について、実施例1と全く同一にして、電位、Q
値、機械的強度を測定した。測定結果を表1に示す。
る(4’−フェノキシベンゾフェノン−2,5’−ジイ
ル)(ベンゾフェノン−4,4’−ジイル)スルホン化
物のスルホン酸基のH+をNa+に置換する操作を全く行
わない以外は、実施例1と全く同一にして、乾燥膜厚5
0μmの複合高分子電解質膜3を製造した。
質膜3について、実施例1と全く同一にして、電位、Q
値、機械的強度を測定した。測定結果を表1に示す。
成する(4’−フェノキシベンゾフェノン−2,5’−
ジイル)(ベンゾフェノン−4,4’−ジイル)スルホ
ン化物のスルホン酸基のH+をNa+に置換する操作を全
く行わない以外は、実施例2と全く同一にして、乾燥膜
厚50μmの複合高分子電解質膜3を製造した。
質膜3について、実施例1と全く同一にして、電位、Q
値、機械的強度を測定した。測定結果を表1に示す。
4’−ジクロロベンゾフェノンに代えて、4,4’−ビ
ス(4−クロロベンゾイル)ジフェニルエーテルを用い
た以外は、実施例1と全く同一にして、乾燥膜厚50μ
mの複合高分子電解質膜3を製造した。
質膜3について、実施例1と全く同一にして、電位、Q
値を測定した。尚、機械的強度の測定は省略した。測定
結果を表1に示す。
4’−ジクロロベンゾフェノンに代えて、4,4’−ビ
ス(4−クロロベンゾイル)ジフェニルエーテルを用い
た以外は、実施例2と全く同一にして、乾燥膜厚50μ
mの複合高分子電解質膜3を製造した。
質膜3について、実施例1と全く同一にして、電位、Q
値を測定した。尚、機械的強度の測定は省略した。測定
結果を表1に示す。
合した状態にある液体(スチレン:ジビニルベンゼン=
20:1)を母材溶液とし、該母材溶液に直径5μmの
ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)繊維を均一に
分散させて、スラリーを調製した。該スラリーにおい
て、母材溶液中の固形分と前記PTFE繊維とは、9
0:10の重量比となっている。尚、スチレンとジビニ
ルベンゼンの一部が共重合した状態にある前記液体は、
イオン交換樹脂の原料である。
し乾燥することにより、前記PTFE繊維を含有する乾
燥膜厚50μmの複合高分子電解質膜を製造した。
質膜について、実施例1と全く同一にして、電位、Q値
を測定した。測定結果を表1に示す。
膜厚15μm、空孔率70%)を2枚用意し、そのうち
1枚の中央部に6cm×6cmの窓部を設けた。前記延
伸多孔質膜を2枚のガラス板(8cm×8cm)にそれ
ぞれ貼付した後、該延伸多孔質膜同士を向かい合わせて
重ねた(ギャップ幅55μm)。次に、前記延伸多孔質
膜が前記ガラス板2枚に挟持された状態で、比較例1で
用いたものと同一のスチレンとジビニルベンゼンの一部
が共重合した状態にある液体を、該延伸多孔質膜の窓部
に注入し、この状態で共重合を完了させた。
より前記スチレンとジビニルベンゼンの共重合体からな
るイオン交換樹脂をスルホン化し、前記延伸多孔質膜の
孔中に前記イオン交換樹脂が保持されている乾燥膜厚5
0μmの複合高分子電解質膜を製造した。
質膜について、実施例1と全く同一にして、電位、Q値
を測定した。測定結果を表1に示す。
ゾフェノン−2,5’−ジイル)(ベンゾフェノン−
4,4’−ジイル)スルホン化物からなる繊維状補強材
に代えて、比較例1で用いたものと同一のPTFE繊維
を用いる以外は、実施例1と全く同一にして、前記PT
FE繊維を含有する乾燥膜厚50μmの複合高分子電解
質膜を製造した。
質膜について、実施例1と全く同一にして、電位、Q
値、機械的強度を測定した。測定結果を表1に示す。
(4’−フェノキシベンゾフェノン−2,5’−ジイ
ル)(ベンゾフェノン−4,4’−ジイル)スルホン化
物からなる複合高分子電解質膜(実施例1〜6)は、前
記母材(イオン交換樹脂)と補強材とが異なる材料から
なる複合高分子電解質膜(比較例1〜3)に比較して、
高温環境と低温環境との繰り返し後にも電位が高く、母
材と補強材との密着性に優れていることが明らかであ
る。また、実施例1〜6の複合高分子電解質膜は、比較
例1〜3の複合高分子電解質膜に比較して、Q値、引張
強度の値も高く、電極に対する密着性及び機械的強度に
も優れていることが明らかである。
す説明的断面図。
りの電荷量を測定する装置の構成を示す説明図。
測定例を示すグラフ。
Claims (15)
- 【請求項1】主鎖に電子吸引性基を有する芳香族化合物
単位5〜70モル%と、主鎖に電子吸引性基を有さない
芳香族化合物単位30〜95モル%とからなるポリアリ
ーレン系重合体のスルホン化物からなる複合高分子電解
質膜であって、 該ポリアリーレン系重合体のスルホン化物から選択され
1.5meq/g以上3.0meq/g未満の範囲のイ
オン交換容量を備えるスルホン化物からなる母材と、該
ポリアリーレン系重合体のスルホン化物から選択され
0.5meq/g以上1.5meq/g未満の範囲のイ
オン交換容量を備えるスルホン化物からなる補強材とを
含有することを特徴とする複合高分子電解質膜。 - 【請求項2】前記母材を構成するポリアリーレン系重合
体のスルホン化物のイオン交換容量は1.7meq/g
以上2.5meq/g未満の範囲であり、前記補強材を
構成するポリアリーレン系重合体のスルホン化物のイオ
ン交換容量は0.5meq/g以上1.3meq/g未
満の範囲であることを特徴とする請求項1記載の複合高
分子電解質膜。 - 【請求項3】前記母材を構成するポリアリーレン系重合
体のスルホン化物のポリアリーレン系重合体の各芳香族
単位のモル比と、前記補強材を構成するポリアリーレン
系重合体のスルホン化物のポリアリーレン系重合体の各
芳香族単位のモル比とが異なることを特徴とする請求項
1または請求項2記載の複合高分子電解質膜。 - 【請求項4】前記母材及び補強材を構成するポリアリー
レン系重合体のスルホン化物は、各芳香族単位のモル比
が同一である前記ポリアリーレン系重合体を異なる条件
でスルホン化したものであることを特徴とする請求項1
または請求項2記載の複合高分子電解質膜。 - 【請求項5】前記電子吸引性基は、−CO−、−CON
H−、−(CF2)p−(pは1〜10の整数である)、
−C(CF3)2−、−COO−、−SO−、−SO2−
からなる群から選ばれた少なくとも1種の2価の電子吸
引性基であることを特徴とする請求項1乃至請求項4の
いずれか1項記載の複合高分子電解質膜。 - 【請求項6】前記母材及び補強材を構成するポリアリー
レン系重合体のスルホン化物は、置換基または主鎖構造
の一部にパーフルオロアルキレンを備えるものを除くス
ルホン化物であることを特徴とする請求項1乃至請求項
5のいずれか1項記載の複合高分子電解質膜。 - 【請求項7】前記母材及び補強材を構成するポリアリー
レン系重合体のスルホン化物は、ベンゾフェノン−4,
4’−ジイル構造の芳香族化合物単位7〜35モル%
と、4’−フェノキシ−ベンゾフェノン−2,5−ジイ
ル構造の芳香族化合物単位65〜93モル%とからなる
ポリアリーレン系重合体のスルホン化物であることを特
徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項記載の複
合高分子電解質膜。 - 【請求項8】前記ポリアリーレン系重合体のスルホン化
物は、0.5meq/g以上3.0meq/g未満の範
囲のイオン交換容量を有することを特徴とする請求項7
記載の複合高分子電解質膜。 - 【請求項9】前記母材及び補強材を構成するポリアリー
レン系重合体のスルホン化物は、主鎖に電子吸引性基を
有する芳香族化合物が、該芳香族化合物間を少なくとも
1つ以上のエーテル結合で結合した芳香族化合物単位3
〜40モル%と、電子吸引性を有さない芳香族化合物単
位60〜97モル%とからなるポリアリーレン系重合体
のスルホン化物であることを特徴とする請求項1乃至請
求項6のいずれか1項記載の複合高分子電解質膜。 - 【請求項10】前記母材及び補強材を構成するポリアリ
ーレン系重合体のスルホン化物は、ビス(ベンゾイル)
ジフェニルエーテル−4,4’−ジイル構造の芳香族化
合物単位3〜40モル%と、4’−フェノキシ−ベンゾ
フェノン−2,5−ジイル構造の芳香族化合物単位60
〜97モル%とからなるポリアリーレン系重合体のスル
ホン化物であることを特徴とする請求項9記載の複合高
分子電解質膜。 - 【請求項11】前記ポリアリーレン系重合体のスルホン
化物は、0.5meq/g以上3.0meq/g未満の
範囲のイオン交換容量を有することを特徴とする請求項
10記載の複合高分子電解質膜。 - 【請求項12】前記補強材を構成するポリアリーレン系
重合体のスルホン化物は、繊維状であることを特徴とす
る請求項1乃至請求項11のいずれか1項記載の複合高
分子電解質膜。 - 【請求項13】前記補強材を構成するポリアリーレン系
重合体のスルホン化物は、多孔質膜状であることを特徴
とする請求項1乃至請求項11のいずれか1項記載の複
合高分子電解質膜。 - 【請求項14】主鎖に電子吸引性基を有する芳香族化合
物単位5〜70モル%と、主鎖に電子吸引性基を有さな
い芳香族化合物単位30〜95モル%とからなるポリア
リーレン系重合体のスルホン化物から選択され、1.5
meq/g以上3.0meq/g未満の範囲のイオン交
換容量を備えるスルホン化物を母材とし、該母材を溶媒
に溶解して均一な母材溶液を調製する工程と、 主鎖に電子吸引性基を有する芳香族化合物単位5〜70
モル%と、主鎖に電子吸引性基を有さない芳香族化合物
単位30〜95モル%とからなるポリアリーレン系重合
体のスルホン化物から選択され、0.5meq/g以上
1.5meq/g未満の範囲のイオン交換容量を備える
スルホン化物を繊維状の補強材とし、該補強材を該母材
溶液に分散して均一なスラリーを調製する工程と、 前記スラリーをシート状に乾燥させる工程とからなるこ
とを特徴とする複合高分子電解質膜の製造方法。 - 【請求項15】主鎖に電子吸引性基を有する芳香族化合
物単位5〜70モル%と、主鎖に電子吸引性基を有さな
い芳香族化合物単位30〜95モル%とからなるポリア
リーレン系重合体のスルホン化物から選択され、1.5
meq/g以上3.0meq/g未満の範囲のイオン交
換容量を備えるスルホン化物を母材とし、該母材を溶媒
に溶解して均一な母材溶液を調製する工程と、 主鎖に電子吸引性基を有する芳香族化合物単位5〜70
モル%と、主鎖に電子吸引性基を有さない芳香族化合物
単位30〜95モル%とからなるポリアリーレン系重合
体のスルホン化物から選択され、0.5meq/g以上
1.5meq/g未満の範囲のイオン交換容量を備える
スルホン化物を溶媒に溶解して均一な補強材溶液を調製
する工程と、 該補強材溶液から多孔質膜状の補強材を調製する工程
と、 該多孔質膜状の補強材に該母材溶液を含浸せしめる工程
とからなることを特徴とする複合高分子電解質膜の製造
方法。
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