JP4438953B2 - Proton conductive film forming composition, proton conductive film forming method, and proton conductive film - Google Patents
Proton conductive film forming composition, proton conductive film forming method, and proton conductive film Download PDFInfo
- Publication number
- JP4438953B2 JP4438953B2 JP2005085657A JP2005085657A JP4438953B2 JP 4438953 B2 JP4438953 B2 JP 4438953B2 JP 2005085657 A JP2005085657 A JP 2005085657A JP 2005085657 A JP2005085657 A JP 2005085657A JP 4438953 B2 JP4438953 B2 JP 4438953B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- conductive film
- film
- proton conductive
- composition
- group
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
- Polymerisation Methods In General (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
- Macromonomer-Based Addition Polymer (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Description
本発明は、高いイオン導電性の膜を形成することが可能なプロトン導電性膜形成用組成物及びプロトン導電性膜の形成方法並びに該組成物を用いて形成されたプロトン導電性膜に関する。 The present invention relates to a proton conductive film formed using a high ionic conductivity of the membrane proton conductive film forming composition capable of forming a and proton conductive film forming method and the composition of the.
近年、高分子電解質燃料電池(以下、燃料電池という)の応用展開が様々な分野において図られている。これは、燃料電池の発電原理が従来の内燃機関発電機の発電原理とは異なり、燃料を電気化学的に酸化することで燃料の化学エネルギーを直接的に電気エネルギーに変換することができるため、高効率、小型、静粛かつクリーンであるという特徴を有するためである。 In recent years, application development of polymer electrolyte fuel cells (hereinafter referred to as fuel cells) has been promoted in various fields. This is because the power generation principle of the fuel cell is different from the power generation principle of the conventional internal combustion engine generator, and the chemical energy of the fuel can be directly converted into electric energy by electrochemically oxidizing the fuel. This is because it has characteristics of high efficiency, small size, quietness and cleanness.
この基幹部品である高分子電解質として、様々な化合物が提案されており、代表的なものは、「ナフィオン(デュポン社製:商品名)」などの商品名で知られるパーフルオロスルホン酸系高分子である。この高分子は、エーテル結合を介して末端にスルホン酸基を有する側鎖が、四フッ化エチレンを骨格とする主鎖に結合した化学構造を有する。分子内に疎水性の四フッ化エチレン鎖部分と親水性のスルホン酸基側鎖部分とを有するため、疎水性の部分と親水性の部分とにミクロ相分離し、親水性部分である水和したスルホン酸基を介してプロトンのイオン導電が行われる。 Various compounds have been proposed as polymer electrolytes, which are the core parts, and typical ones are perfluorosulfonic acid polymers known by trade names such as “Nafion (DuPont: product name)”. It is. This polymer has a chemical structure in which a side chain having a sulfonic acid group at an end is bonded to a main chain having a tetrafluoroethylene skeleton through an ether bond. Since it has a hydrophobic tetrafluoroethylene chain part and a hydrophilic sulfonic acid group side chain part in the molecule, it is microphase-separated into a hydrophobic part and a hydrophilic part to hydrate the hydrophilic part Proton ion conduction is carried out via the sulfonic acid group.
こうしたパーフルオロスルホン酸系高分子を電解質として用いる場合には、この高分子のイオン導電率が含水率に依存し、高いイオン導電性を得るためには電解質の含水率を高く保つ必要がある。このため、燃料電池中に加湿機構を備える必要があり、反応温度も概ね60〜90℃の範囲に制約される。 When such a perfluorosulfonic acid polymer is used as an electrolyte, the ionic conductivity of the polymer depends on the water content, and the water content of the electrolyte needs to be kept high in order to obtain high ionic conductivity. For this reason, it is necessary to provide a humidification mechanism in the fuel cell, and the reaction temperature is generally limited to a range of 60 to 90 ° C.
現状の燃料電池は、発電運転時に、加湿機構によって燃料ガスや酸素ガスに添加される水分や発電反応によって生成する水分が凝集することでガス流路を閉塞してしまうことがあるため、性能が低下する問題が生じている。このため、電解質の水分を適度に保つ機構や運転条件の制御が重要であり、電極積層体の構造や運転条件に応じた適切な水分管理が要求される。このように、現状のパーフルオロスルホン酸系高分子は燃料電池の電解質として優れた特性を有する反面、運転時の管理が必要になるという問題がある。 Since current fuel cells may block gas flow paths due to the aggregation of moisture added to fuel gas and oxygen gas by the humidification mechanism and moisture generated by the power generation reaction during power generation operation, There is a deteriorating problem. For this reason, it is important to control the mechanism and operating conditions to keep the moisture of the electrolyte moderate, and appropriate moisture management according to the structure and operating conditions of the electrode stack is required. As described above, the current perfluorosulfonic acid polymer has excellent characteristics as an electrolyte of a fuel cell, but has a problem that management during operation is required.
この問題に対して、無加湿条件下でも高いイオン導電性を示す電解質の開発が進められている。例えば、パーフルオロスルホン酸系高分子にモレキュラーシーブス、シリカゲル、ポリエチレンオキサイド、低分子量のスルホン酸基含有化合物などの保湿剤を混合して保湿する手法、塩基性高分子にリン酸化合物などを混合した電解質を用いる手法、二酸化スズ水和物、二酸化亜鉛水和物、三酸化タングステン水和物などの導電材料を高分子に混合した電解質を用いる手法、ホスホシリケートゲル等の無機系の電解質を用いる手法などが提案されている。 In order to solve this problem, an electrolyte exhibiting high ionic conductivity even under non-humidified conditions has been developed. For example, a method of moisturizing a perfluorosulfonic acid polymer with a moisturizer such as molecular sieves, silica gel, polyethylene oxide, a low molecular weight sulfonic acid group-containing compound, a basic polymer with a phosphoric acid compound, etc. Method using electrolyte, method using electrolyte mixed with conductive material such as tin dioxide hydrate, zinc dioxide hydrate, tungsten trioxide hydrate, polymer, method using inorganic electrolyte such as phosphosilicate gel Etc. have been proposed.
これらの中でホスホシリケートゲル系の電解質は、リン酸とケイ素を用いた無機系の導電性材料であり、リン酸が導電性を担い、ケイ素が強度を担っており、乾燥条件でも比較的高いイオン導電性が得られる特徴があり、無加湿条件で使用できる電解質として注目されている。しかしながら、柔軟性や水分の透過性に乏しく、クラックが起こりやすいという問題があった。更に、十分な導電性を確保するために、リン酸成分を増やすと機械的強度が不十分で、リン酸成分がブリードアウトしやすく、経時で導電性が低下するという問題点があった。 Among these, the phosphosilicate gel electrolyte is an inorganic conductive material using phosphoric acid and silicon, phosphoric acid is responsible for conductivity, silicon is responsible for strength, and is relatively high even under dry conditions. It has the feature of obtaining ionic conductivity, and has attracted attention as an electrolyte that can be used under non-humidified conditions. However, there is a problem that cracks are liable to occur due to poor flexibility and moisture permeability. Furthermore, in order to ensure sufficient conductivity, when the phosphoric acid component is increased, the mechanical strength is insufficient, the phosphoric acid component is likely to bleed out, and there is a problem that the electrical conductivity decreases with time.
一方、一般に、ポリイミド樹脂は、耐熱性が高く、電気絶縁性に優れているので、プリント回線基板や耐熱性接着テープの材料や樹脂ワニスとして電気部品や半導体材料の表面保護膜、層間絶縁膜としても利用されている。これにリン酸化合物を組み合わせることで、固体電解質にする試みは行われていた(特許文献1:特開2004−95255号公報参照)。 On the other hand, in general, polyimide resin has high heat resistance and excellent electrical insulation, so that it is used as a surface protection film and interlayer insulation film for electrical parts and semiconductor materials as a material for printed circuit boards, heat-resistant adhesive tapes, and resin varnishes. Is also used. Attempts to obtain a solid electrolyte by combining a phosphoric acid compound with this have been made (see Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-95255).
しかしながら、ポリイミド樹脂は限られた溶剤にしか溶解せず、水分の透過性も悪く、混合したリン酸化合物がポリイミド樹脂と全く相溶性がなく、経時で分離してしまい、再現性のよいプロトン導電を担うための膜を製膜することが困難であり、電解質としての応用は限定されていた。 However, the polyimide resin is soluble only in a limited solvent, has poor moisture permeability, and the mixed phosphate compound is not compatible with the polyimide resin at all, so that it separates over time, and the proton conductivity has good reproducibility. Therefore, it is difficult to form a film for supporting the electrolyte, and its application as an electrolyte has been limited.
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、安定性や機械的強度に優れ、低湿度下でも高いイオン導電性を与え、固体電解質として有用な導電性膜を形成することが可能なプロトン導電性膜形成用組成物、プロトン導電性膜の形成方法及びプロトン導電性自立膜を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, excellent in stability and mechanical strength, low humidity giving a high ionic conductivity even at a solid proton conductor capable to form a useful conductive film as an electrolyte sex film forming composition, and to provide a forming method and a proton-conducting self-supporting film of the proton conductive membrane.
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、ポリイミドシリコーン樹脂と、メタクリロキシ基又はアクリロキシ基を含有する重合性酸性リン酸エステルと、ラジカル発生剤とを含むプロトン導電性膜形成用組成物が、イオン導電性と高強度を維持したままで、無加湿条件でも抵抗値の上昇が小さくなり、加工性や柔軟性や水分の透過性が付与され、取り扱いが良好で導電性が十分に発現することを見出した。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have determined that a proton conductive film comprising a polyimide silicone resin, a polymerizable acidic phosphate containing a methacryloxy group or an acryloxy group, and a radical generator. While the forming composition maintains ionic conductivity and high strength, the increase in resistance value is small even under non-humidified conditions, workability, flexibility and moisture permeability are imparted, handling is good, and conductivity Was found to be fully expressed.
即ち、本発明は、ポリイミド樹脂のリン酸化合物との相溶性を高め、溶剤への溶解性の向上、基材への密着力向上、可とう性や水分の透過性付与と同時にイオン導電性の安定な発現といった目的のために、ポリイミド骨格にシロキサン鎖を導入したものである。更に、ポリ酸を併用することにより、イオン導電性と高強度を維持したままで、無加湿条件でも抵抗値の上昇が小さくなり、導電性が十分に発現することを見出したものである。これにより、いかなる環境雰囲気下にあっても、膜強度と導電性が両立して向上し、かつ製膜の作業性も良好であることを見出したもので、この導電性膜形成用組成物によれば、長期の高温・高湿環境下であってもクラックが生成することなく、水分の透過性がある高イオン導電性の膜が形成されて、低湿度の環境下にあっても、高い導電性を保持できる膜を形成することが可能である。 That is, the present invention increases the compatibility of the polyimide resin with the phosphoric acid compound, improves the solubility in the solvent, improves the adhesion to the substrate, imparts flexibility and moisture permeability, and at the same time provides ionic conductivity. For the purpose of stable expression, a siloxane chain is introduced into the polyimide skeleton. Furthermore, it has been found that by using a polyacid in combination, the increase in resistance value is reduced even under non-humidified conditions while maintaining ionic conductivity and high strength, and the conductivity is sufficiently developed. As a result, it has been found that the film strength and conductivity are both improved and the workability of the film formation is good under any environmental atmosphere. According to the above, cracks are not generated even in a long-term high-temperature and high-humidity environment, and a highly ionic conductive film with moisture permeability is formed, which is high even in a low-humidity environment. A film that can maintain conductivity can be formed.
従って、本発明は、(i)下記一般式(1)で表される繰り返し単位を有するGPCによるポリスチレン換算重量平均分子量が5,000〜100,000のポリイミドシリコーン樹脂と、(ii)メタクリロキシ基又はアクリロキシ基を含有する重合性酸性リン酸エステルと、(iii)ラジカル発生剤とを含むことを特徴とするプロトン導電性膜形成用組成物を提供する。 Accordingly, the present invention provides (i) a polyimide silicone resin having a polystyrene-converted weight average molecular weight of 5,000 to 100,000 by GPC having a repeating unit represented by the following general formula (1), and (ii) a methacryloxy group or Provided is a composition for forming a proton conductive film comprising a polymerizable acidic phosphate ester containing an acryloxy group and (iii) a radical generator.
この場合、(ii)成分の重合性酸性リン酸エステルの含有量が、(i)成分と(ii)成分の合計の量に対し、5〜75質量%の範囲にあることが好ましい。
In this case, the content of the polymerizable acidic phosphate of component (ii) is preferably in the range of 5 to 75% by mass with respect to the total amount of component (i) and component (ii).
また、この導電性膜形成用組成物は、更にポリ酸を含有することが好ましく、その含有量は(i),(ii)成分の合計量に対し5〜50質量%が好ましい。なおまた、(i)成分のポリイミドシリコーン樹脂のZが、側鎖にビニル基を持つオルガノポリシロキサン基を有する二価の基であることが好ましい。 Moreover, it is preferable that this composition for electroconductive film formation contains a polyacid further, and the content is 5-50 mass% with respect to the total amount of (i) and (ii) component. In addition, it is preferable that Z of the polyimide silicone resin (i) is a divalent group having an organopolysiloxane group having a vinyl group in the side chain.
本発明は、更に、上記導電性膜形成用組成物を基材に塗布して形成した膜を、60℃以上220℃以下の温度で加熱するか、可視光線よりも波長の短い紫外線、電子線、X線、γ線などの電磁波を照射するか、又はこれらを併用して架橋・不溶化することを特徴とするプロトン導電性膜の形成方法、及びフッ素系膜で被覆した基材上に上記導電性膜形成用組成物を塗布して形成した膜を、架橋・不溶化して製膜し、これをフッ素系膜より剥離してなるプロトン導電性自立膜を提供する。 In the present invention, the film formed by applying the composition for forming a conductive film on a base material is further heated at a temperature of 60 ° C. or higher and 220 ° C. or lower, or an ultraviolet ray or electron beam having a shorter wavelength than visible light. A method of forming a proton conductive film characterized by irradiating electromagnetic waves such as X-rays, γ-rays or the like, or using these together to crosslink and insolubilize, and the conductive material on a substrate coated with a fluorine-based film. Provided is a proton conductive self-supporting film formed by coating a film formed by applying a composition for forming a conductive film, cross-linking and insolubilizing the film, and peeling the film from a fluorine-based film.
本発明の主剤となっているポリイミドシリコーン樹脂は、耐熱性の高い材料であり、シリコーン成分を加えることにより、材料に柔軟性や水分の透過性を付与する効果を有し、特に、導電性を担う重合性酸性リン酸エステルをモノマー段階で混合することができるので、均質な組成物を得ることができる。本発明によれば、該組成物からイオン導電性の膜
を容易に形成することができる。
The polyimide silicone resin that is the main component of the present invention is a highly heat-resistant material, and has the effect of imparting flexibility and moisture permeability to the material by adding a silicone component. Since the responsible acidic acidic phosphate ester can be mixed at the monomer stage, a homogeneous composition can be obtained. According to the present invention, an ion conductive film can be easily formed from the composition.
この膜は、長期の高温・多湿環境下でクラック生成がなく、低湿度においても特性の低下することのない導電性を発現できる。また、可とう性や水分の透過性、透明性に優れるので、燃料電池、二次電池、表示素子及び太陽電池等の電解質膜として用いた場合、水分管理の煩わしさをなくすことができる。所定の温度条件下において、従来のパーフルオロスルホン酸系高分子よりも高いイオン導電性を示す。 This film does not generate cracks in a long-term high-temperature and high-humidity environment, and can exhibit conductivity that does not deteriorate characteristics even at low humidity. Moreover, since it is excellent in flexibility, moisture permeability, and transparency, when used as an electrolyte membrane for fuel cells, secondary batteries, display elements, solar cells, etc., the troublesomeness of moisture management can be eliminated. Under a predetermined temperature condition, it exhibits higher ionic conductivity than a conventional perfluorosulfonic acid polymer.
また、本発明に係る導電性膜付基材は、燃料電池に必要な概ね10-2〜10-5S/cmの範囲の導電率を有し、このような導電性膜付基材を燃料電池用電解質として用いることができる。 Moreover, the base material with a conductive film according to the present invention has a conductivity in the range of approximately 10 −2 to 10 −5 S / cm, which is necessary for a fuel cell. It can be used as a battery electrolyte.
本発明に係るプロトン導電性膜形成用組成物は、(i)下記一般式(1)で表される繰り返し単位を有するポリイミドシリコーン樹脂と、(ii)メタクリロキシ基あるいはアクリロキシ基を含有する重合性酸性リン酸エステルと、(iii)ラジカル発生剤を含むことを特徴としている。 The composition for forming a proton conductive film according to the present invention comprises (i) a polyimide silicone resin having a repeating unit represented by the following general formula (1), and (ii) a polymerizable acidic group containing a methacryloxy group or an acryloxy group. It includes a phosphate ester and (iii) a radical generator.
ここで、(i)のポリイミドシリコーン樹脂は、下記一般式(1)で表される繰り返し単位を有するものである。 Here, the polyimide silicone resin (i) has a repeating unit represented by the following general formula (1).
この場合、Xとしては、例えば、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二水和物、4,4’−ヘキサフルオロプロピリデンビスフタル酸二無水物、3,3’,4,4’−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物等の芳香族酸二無水物に由来する四価の有機基が挙げられ、特に下記式(2),(3),(4),(5)に示されるものが用いられる。
=Ph−C(CF3)2−Ph= (2)
=Ph−SO2−Ph= (3)
=Ph−O−Ph= (4)
=Ph−CO−Ph= (5)
(但し、Phはベンゼン環を示す。)
In this case, as X, for example, 3,3 ′, 4,4′-diphenylsulfonetetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic acid dihydrate, 4,4 And tetravalent organic groups derived from aromatic acid dianhydrides such as '-hexafluoropropylidenebisphthalic dianhydride and 3,3', 4,4'-diphenyl ether tetracarboxylic dianhydride, In particular, the following formulas (2), (3), (4), and (5) are used.
= Ph-C (CF 3 ) 2 -Ph = (2)
= Ph-SO 2 -Ph = ( 3)
= Ph-O-Ph = (4)
= Ph-CO-Ph = (5)
(However, Ph represents a benzene ring.)
また、光ラジカル発生剤を用いる場合は、光吸収を妨げないという点では脂肪族テトラカルボン酸二無水物又は脂環式テトラカルボン酸二無水物に由来する四価の有機基が好ましい。脂肪族テトラカルボン酸二無水物としては、例えばブタン−1,2,3,4−テトラカルボン酸二無水物、ペンタン−1,2,4,5−テトラカルボン酸二無水物等が挙げられ、脂環式テトラカルボン酸二無水物としては、2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、シクロヘキサン−1,2,4,5−テトラカルボン酸二無水物、ジシクロヘキシル−3,4,3’,4’−テトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、2,3,4,5−テトラヒドロフランテトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[β,2,2]−オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。 Moreover, when using a photoradical generator, the tetravalent organic group derived from an aliphatic tetracarboxylic dianhydride or an alicyclic tetracarboxylic dianhydride is preferable at the point which does not prevent light absorption. Examples of the aliphatic tetracarboxylic dianhydride include butane-1,2,3,4-tetracarboxylic dianhydride, pentane-1,2,4,5-tetracarboxylic dianhydride, and the like. Examples of the alicyclic tetracarboxylic dianhydride include 2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, cyclohexane-1,2,4,5-tetracarboxylic dianhydride, dicyclohexyl-3,4,3. ', 4'-tetracarboxylic dianhydride, bicyclo [2.2.1] heptane-2,3,5,6-tetracarboxylic dianhydride, 2,3,4,5-tetrahydrofurantetracarboxylic dianhydride Anhydrides, bicyclo [β, 2,2] -oct-7-ene-2,3,5,6-tetracarboxylic dianhydride and the like can be mentioned.
また、1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−5−(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン、1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−5−メチル−5−(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン等の芳香環を有する脂肪族テトラカルボン酸二無水物を用いてもよい。更に、光ラジカル発生剤の光吸収を妨げない範囲で耐熱性に優れる芳香族テトラカルボン酸二無水物を用いてもよい。芳香族テトラカルボン酸二無水物としては、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、4,4’−ヘキサフルオロプロピリデンビスフタル酸二無水物、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。これらのテトラカルボン酸二無水物は、1種を単独で又は2種以上組み合わせて用いることができる。 1,3,3a, 4,5,9b-hexahydro-5- (tetrahydro-2,5-dioxo-3-furanyl) -naphtho [1,2-c] furan-1,3-dione, Fragrances such as 3,3a, 4,5,9b-hexahydro-5-methyl-5- (tetrahydro-2,5-dioxo-3-furanyl) -naphtho [1,2-c] furan-1,3-dione An aliphatic tetracarboxylic dianhydride having a ring may be used. Furthermore, you may use the aromatic tetracarboxylic dianhydride which is excellent in heat resistance in the range which does not prevent the light absorption of a photoradical generator. As aromatic tetracarboxylic dianhydride, pyromellitic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-diphenyl ether tetracarboxylic acid And dianhydrides, 4,4′-hexafluoropropylidenebisphthalic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-diphenylsulfonetetracarboxylic dianhydride, and the like. These tetracarboxylic dianhydrides can be used alone or in combination of two or more.
また、Yとしては、各種ジアミンに由来する二価の有機基が挙げられ、具体的には、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、2,2−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)プロパン等の芳香族ジアミンや、3,3’−ジヒドロキシ−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2−ビス(3−ヒドロキシ−4−アミノフェニル)プロパン、2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(3−カルボニル−4−アミノフェニル)メタン等のアミノ基以外の官能基を有するジアミンに由来するものを用いることもでき、これらの1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用することもできるが、特にYとしては、2,2−[2−ヒドロキシ−3−(3,5−メチル−4−アミノ)ベンジル−5−メチル−1−ジフェニルメタン、あるいは下記一般式(6)又は(11)で示されるものが好ましい。
−Ph−O−B−O−Ph− (6)
−Ph(OH)−(D)a−Ph(OH)− (11)
(式中、Bは下記式(7),(8),(9)又は(10)で表される基を示す。)
−Ph− (7)
−Ph−C(CH3)2−Ph− (8)
−Ph−C(CF3)2−Ph− (9)
−Ph−SO2−Ph− (10)
(式中、Phはベンゼン環を示す。Dは−CH2−、−(CH3)2C−又は−(CF3)2C−であり、aは0又は1である。)
Examples of Y include divalent organic groups derived from various diamines. Specifically, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane, 2,2-bis [4 -(4-aminophenoxy) phenyl] hexafluoropropane, bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] sulfone, bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] sulfone, 1,4-bis (4-amino) Phenoxy) benzene, 1,3-bis (4-aminophenoxy) benzene, 4,4′-bis (4-aminophenoxy) biphenyl, 2,2-bis (4-aminophenyl) hexafluoropropane, 2,2- Aromatic diamines such as bis (4-aminophenyl) propane, 3,3′-dihydroxy-4,4′-diaminobiphenyl, 2,2-bis (3-hydroxy-) Derived from diamines having functional groups other than amino groups, such as -aminophenyl) propane, 2,2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane, bis (3-carbonyl-4-aminophenyl) methane One of these may be used alone, or two or more may be used in combination. Particularly, as Y, 2,2- [2-hydroxy-3- (3,5- Methyl-4-amino) benzyl-5-methyl-1-diphenylmethane, or one represented by the following general formula (6) or (11) is preferred.
-Ph-O-B-O-Ph- (6)
-Ph (OH) - (D) a -Ph (OH) - (11)
(In the formula, B represents a group represented by the following formula (7), (8), (9) or (10)).
-Ph- (7)
-Ph-C (CH 3) 2 -Ph- (8)
-Ph-C (CF 3) 2 -Ph- (9)
-Ph-SO 2 -Ph- (10)
(In the formula, Ph represents a benzene ring. D is —CH 2 —, — (CH 3 ) 2 C— or — (CF 3 ) 2 C—, and a is 0 or 1).
更に、Zとしては、下記一般式(13)のジアミノシロキサンに由来する下記一般式(12)に示される二価のシロキサン残基であることが好ましく、これらの1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。 Furthermore, Z is preferably a divalent siloxane residue represented by the following general formula (12) derived from the diaminosiloxane of the following general formula (13), and one of these is used alone or two or more Can be used in combination.
ポリイミドシリコーン樹脂は、ビニル基を側鎖に持つことが架橋により膜の強度向上及び重合性リン酸化合物との反応によるリン酸成分のブリードアウト防止等の点より好ましい。 The polyimide silicone resin preferably has a vinyl group in the side chain from the viewpoints of improving the strength of the film by crosslinking and preventing bleeding out of the phosphoric acid component due to reaction with the polymerizable phosphoric acid compound.
本発明に係る式(1)の単位を有するポリイミドシリコーン樹脂は、上記酸二無水物とジアミン及びジアミノシロキサンとを反応させることにより得ることができるが、この場合、ポリイミドシリコーン樹脂中のオルガノシロキサン成分の割合は、30質量%以上が望ましく、更に好ましくは40質量%以上である。30質量%未満の場合、水の透過性、並びに得られる組成物の各成分の相溶性が悪くなる。また、その上限は適宜選定されるが、オルガノシロキサン成分の割合がポリイミドシリコーン樹脂中90質量%以下、特に80質量%以下であることが好ましい。従って、上記式(1)において、p、qは正の整数であるが、ポリイミドシリコーン樹脂中のオルガノシロキサン成分が上記範囲となるように選定することが好ましく、q/(p+q)が0.1〜0.95、特に0.2〜0.9であることが好ましい。 The polyimide silicone resin having the unit of the formula (1) according to the present invention can be obtained by reacting the acid dianhydride with diamine and diaminosiloxane. In this case, the organosiloxane component in the polyimide silicone resin Is preferably 30% by mass or more, and more preferably 40% by mass or more. When the amount is less than 30% by mass, water permeability and compatibility of each component of the resulting composition are deteriorated. Moreover, although the upper limit is selected suitably, it is preferable that the ratio of an organosiloxane component is 90 mass% or less in a polyimide silicone resin, especially 80 mass% or less. Accordingly, in the above formula (1), p and q are positive integers, but it is preferable to select the organosiloxane component in the polyimide silicone resin within the above range, and q / (p + q) is 0.1. It is preferable that it is -0.95, especially 0.2-0.9.
ポリイミドシリコーン樹脂のGPCによるポリスチレン換算重量平均分子量は、5,000〜100,000、特に10,000〜70,000が好ましい。分子量が5,000未満であると、ポリイミドシリコーン系樹脂組成物から得られる硬化皮膜がもろくなる場合があり、分子量が100,000を超えるとアクリル化合物との相溶性が悪くなる場合がある。 The weight average molecular weight in terms of polystyrene by GPC of the polyimide silicone resin is preferably 5,000 to 100,000, and particularly preferably 10,000 to 70,000. When the molecular weight is less than 5,000, the cured film obtained from the polyimide silicone resin composition may be fragile, and when the molecular weight exceeds 100,000, the compatibility with the acrylic compound may be deteriorated.
ポリイミドシリコーン樹脂の製造方法は公知の方法に従えばよく、まず、酸二無水物、ジアミン及びジアミノポリシロキサンを溶剤中に仕込み、20〜50℃の反応温度で反応させて、ポリイミド樹脂の前駆体であるポリアミック酸を製造する。得られたポリアミック酸の溶液は、好ましくは80〜200℃、特に好ましくは140〜180℃の温度に昇温し、ポリアミック酸の酸アミドを脱水閉環反応させることにより、ポリイミドシリコーン樹脂の溶液を得る。この溶液を水、メタノール、エタノール、アセトニトリルといった溶剤に投入することで生成ポリマーを沈澱させ、沈澱物を乾燥することにより、ポリイミドシリコーン樹脂を得ることができる。 The polyimide silicone resin may be produced by a known method. First, an acid dianhydride, a diamine and diaminopolysiloxane are charged in a solvent and reacted at a reaction temperature of 20 to 50 ° C. to obtain a polyimide resin precursor. A polyamic acid is produced. The obtained polyamic acid solution is preferably heated to a temperature of 80 to 200 ° C., particularly preferably 140 to 180 ° C., and a polyamic acid acid amide is subjected to a dehydration ring-closing reaction to obtain a polyimide silicone resin solution. . The solution is poured into a solvent such as water, methanol, ethanol, and acetonitrile to precipitate the produced polymer, and the precipitate is dried to obtain a polyimide silicone resin.
ここで、テトラカルボン酸二無水物に対するジアミン及びジアミノポリシロキサンの合計の割合は、製造するポリイミドシリコーン樹脂の分子量に応じて適宜決められるが、好ましくはモル比で0.95〜1.05、より好ましくは0.98〜1.02の範囲である。また、ポリイミドシリコーン樹脂を製造するときに使用される溶剤としては、N−メチル−2−ピロリドン、シクロヘキサノン、γ−ブチロラクトン、N,N−ジメチルアセトアミド等が挙げられる。 Here, the total ratio of the diamine and the diaminopolysiloxane to the tetracarboxylic dianhydride is appropriately determined according to the molecular weight of the polyimide silicone resin to be produced, but preferably 0.95 to 1.05 in terms of molar ratio. Preferably it is the range of 0.98-1.02. Moreover, as a solvent used when manufacturing a polyimide silicone resin, N-methyl-2-pyrrolidone, cyclohexanone, (gamma) -butyrolactone, N, N- dimethylacetamide, etc. are mentioned.
なお、ポリイミドシリコーン樹脂の分子量を調整するために、無水フタル酸、アニリン等の一官能基の原料を添加することも可能である。この場合の前記一官能基の原料の添加量は、ポリイミドシリコーン樹脂に対して2モル%以下が好ましい。また、無水酢酸/ピリジン混合溶液をポリアミック酸溶液に添加して得られた溶液を50℃前後に昇温して、イミド化を行うことも可能である。 In addition, in order to adjust the molecular weight of the polyimide silicone resin, it is also possible to add a raw material of a monofunctional group such as phthalic anhydride or aniline. In this case, the amount of the monofunctional raw material added is preferably 2 mol% or less with respect to the polyimide silicone resin. It is also possible to perform imidization by raising the temperature of a solution obtained by adding an acetic anhydride / pyridine mixed solution to a polyamic acid solution to around 50 ° C.
本発明に用いる(ii)成分のメタクリロキシ基あるいはアクリロキシ基を含有する重合性酸性リン酸エステルとしては、ユニケミカル社製のホスマーシリーズを挙げることができる。即ち、ホスマーM(アシッドホスホキシエチルメタクリレート)、ホスマーCL(3クロロ2アシッドホスホキシプロピルメタクリレート)、ホスマーP(アシッドホスホキシプロピルメタクリレート)、ホスマーA(アシッドホスホキシエチルアクリレート)、ホスマーPE(アシッドホスホキシポリオキシエチレングリコールモノメタクリレート)、ホスマーPP(アシッドホスホキシポリオキシプロピレングリコールモノメタクリレート)、ホスマーMH(メタクロイルオキシエチルアシッドホスヘートモノエタノールアミンハーフソルト)、ホスマーDM(メタクロイルオキシエチルアシッドホスヘートジメチルアミノエチルメタクリレートハーフソルト)、ホスマーDE(メタクロイルオキシエチルアシッドホスヘートジエチルアミノエチルメタクリレートハーフソルト)などが挙げられる。この具体な構造の例としては、CH2=CHCOOCH2CH2OP(O)(OH)2、CH2=C(CH3)COOCH2CH2OP(O)(OH)2、CH2=C(CH3)COOCH2CH(CH2Cl)OP(O)(OH)2、(CH2=CHCOOCH2CH2O)2P(O)OH、(CH2=C(CH3)COOCH2CH2O)2P(O)OH、CH2=C(CH3)CO(OCH2CH2)4OP(O)(OH)2、CH2=C(CH3)CO(OCH2CH2)5OP(O)(OH)2、CH2=C(CH3)CO(OCH2CH(CH3))5OP(O)(OH)2及びCH2=C(CH3)CO(OCH2CH(CH3))6OP(O)(OH)2等が挙げられ、これらは所望により2種類以上用いることができる。これらの中でも特に、CH2=C(CH3)COOCH2CH2OP(O)(OH)2及びCH2=CHCOOCH2CH2OP(O)(OH)2が相溶性及び硬度の面で好ましい。 Examples of the polymerizable acidic phosphoric acid ester containing the methacryloxy group or acryloxy group of the component (ii) used in the present invention include the phosmer series manufactured by Unichemical Co. That is, Phosmer M (acid phosphooxyethyl methacrylate), Phosmer CL (3 chloro 2-acid phosphoxypropyl methacrylate), Phosmer P (acid phosphoxypropyl methacrylate), Phosmer A (acid phosphoxyethyl acrylate), Phosmer PE (acid phospho) Xypolyoxyethylene glycol monomethacrylate), phosmer PP (acid phosphoxypolyoxypropylene glycol monomethacrylate), phosmer MH (methacryloyloxyethyl acid phosphate monoethanolamine half salt), phosmer DM (methacryloyloxyethyl acid phosphate) Dimethylaminoethyl methacrylate half salt), Phosmer DE (methacryloyloxyethyl acid phosphate diethyl ether) Roh ethyl methacrylate half salt), and the like. Examples of specific structure, CH 2 = CHCOOCH 2 CH 2 OP (O) (OH) 2, CH 2 = C (CH 3) COOCH 2 CH 2 OP (O) (OH) 2, CH 2 = C (CH 3 ) COOCH 2 CH (CH 2 Cl) OP (O) (OH) 2 , (CH 2 ═CHCOOCH 2 CH 2 O) 2 P (O) OH, (CH 2 ═C (CH 3 ) COOCH 2 CH 2 O) 2 P (O) OH, CH 2 = C (CH 3) CO (OCH 2 CH 2) 4 OP (O) (OH) 2, CH 2 = C (CH 3) CO (OCH 2 CH 2) 5 OP (O) (OH) 2 , CH 2 ═C (CH 3 ) CO (OCH 2 CH (CH 3 )) 5 OP (O) (OH) 2 and CH 2 ═C (CH 3 ) CO (OCH 2 CH (CH 3 )) 6 OP (O) (OH) 2 and the like, and two or more of them can be used as desired. Among these, CH 2 ═C (CH 3 ) COOCH 2 CH 2 OP (O) (OH) 2 and CH 2 ═CHCOOCH 2 CH 2 OP (O) (OH) 2 are preferable in terms of compatibility and hardness. .
本発明の組成物中の(i)成分と(ii)成分の合計量において、各成分の割合は、(i)成分が固形分として25〜95質量%、更には30〜80質量%の範囲にあることが好ましく、(ii)成分の割合が固形分として5〜75質量%、更には20〜70質量%の範囲にあることが好ましい。(i)成分の割合が25質量%未満では、硬度、耐熱性及び耐水性が低下する傾向にある。また、(ii)成分の割合が5質量%未満では、当該膜の導電性の機能が不足する傾向にあり、75質量%を超える量を添加すると、必然的に(i)成分の割合が25質量%未満となり、硬度、耐熱性及び耐水性が低下する傾向にある。 In the total amount of the component (i) and the component (ii) in the composition of the present invention, the ratio of each component is within the range of 25 to 95% by mass, further 30 to 80% by mass as the solid component (i). It is preferable that the ratio of the component (ii) is in the range of 5 to 75% by mass, further 20 to 70% by mass as the solid content. When the proportion of the component (i) is less than 25% by mass, the hardness, heat resistance and water resistance tend to decrease. Further, when the proportion of the component (ii) is less than 5% by mass, the conductive function of the film tends to be insufficient. When the amount exceeding 75% by mass is added, the proportion of the component (i) is necessarily 25. It becomes less than mass%, and there exists a tendency for hardness, heat resistance, and water resistance to fall.
更に、本発明の組成物には、低湿度環境下でのイオン導電性の向上を目的として、以下の「ポリ酸」を加えることが望ましい。
「ポリ酸」とは、V族、VI族の元素(V,Nb,Ta,Mo,W)の酸素酸が縮合して生成した縮合酸素酸(陰イオン性の金属多核酸素錯体)の化合物群を示す。このようなポリ酸は、基本的に、骨格・ヘテロ原子を中心に、酸素原子を頂点にもつ八面体と四面体の組み合わせからできている。これらの金属(骨格原子、addenda原子)の酸素酸からできているポリ酸を「イソポリ酸」と呼び、これ以外の、例えばケイ素のような元素(ヘテロ原子)の酸素酸も取り込んでできているものを「ヘテロポリ酸」と呼ばれている。特に、ヘテロポリ酸は、[XM12O40]n-で表されるKeggin型構造や、[X2M18O62]n-で表されるDawson型(又はWells−Dawson型)構造といった多くの異性体を持つことが知られている。
Furthermore, it is desirable to add the following “polyacid” to the composition of the present invention for the purpose of improving ionic conductivity in a low humidity environment.
“Polyacid” is a group of compounds of condensed oxygen acids (anionic metal polynuclear oxygen complexes) formed by condensation of oxygen acids of group V and group VI elements (V, Nb, Ta, Mo, W). Indicates. Such polyacids are basically composed of a combination of an octahedron and a tetrahedron with an oxygen atom at the apex centered on a skeleton / hetero atom. Polyacids made of oxyacids of these metals (skeleton atoms, addenda atoms) are called “isopolyacids”, and other oxygen acids of elements such as silicon (heteroatoms) are also incorporated. Things are called “heteropolyacids”. In particular, heteropolyacids have many Keggin-type structures represented by [XM 12 O 40 ] n- and Dawson-type (or Wells-Dawson-type) structures represented by [X 2 M 18 O 62 ] n- . It is known to have isomers.
より具体的には、リンモリブデン酸;H3[PMO12O40]・nH2O、ケイモリブデン酸;H4[SiMo12O40]・nH2O、リンタングステン酸;H3[PW12O40]・nH2O、ケイタングステン酸;H4[SiW12O40]・nH2Oなどが挙げられる(この場合、nは、24〜30の正の整数をとることが知られている。) More specifically, phosphomolybdic acid; H 3 [PMO 12 O 40 ] · nH 2 O, silicomolybdic acid; H 4 [SiMo 12 O 40 ] · nH 2 O, phosphotungstic acid; H 3 [PW 12 O 40 ] · nH 2 O, silicotungstic acid; H 4 [SiW 12 O 40 ] · nH 2 O and the like (in this case, n is known to take a positive integer of 24 to 30). )
こうしたポリ酸は、陰イオン(anion)として存在し、その負電荷を補償するため結晶中では対カチオンとしてプロトン(H+)などのカチオンが周囲を取り囲み、更に24〜30個という異常に多い水分子などの溶媒分子も格子中に存在し、固体の中で非常に速い運動をしていることがNMR等の研究から明らかにされている。また、この結晶水は、300℃に加熱すると一旦は全て脱水するが、室温で高湿度下に放置すると、速やかに復水することが知られている。こうしたプロトンを持った結晶水水素結合ネットワークともいうべき性質が、ケイ酸・リン酸骨格の中に取り込まれることにより、低湿度においても高導電性を示すものと推定している。 Such a polyacid exists as an anion, and in order to compensate for its negative charge, a cation such as proton (H + ) surrounds the periphery as a counter cation in the crystal, and an extraordinarily large amount of water of 24-30. It has been clarified from studies such as NMR that solvent molecules such as molecules are also present in the lattice and move very rapidly in the solid. Further, it is known that this crystal water once dehydrates once when heated to 300 ° C., but quickly condenses when left at room temperature under high humidity. It is presumed that such a property that should be called a crystal water hydrogen bond network with protons is incorporated into the silicic acid / phosphoric acid skeleton, and exhibits high conductivity even at low humidity.
組成物中のポリ酸の割合は、(i),(ii)成分の合計量に対し、固形分として5〜50質量%の範囲、更には10〜35質量%の範囲にあることが好ましい。5質量%より少ないと低湿度下での導電特性の発現が十分でなく、また50質量%を超えると、膜の強度が不十分となるおそれがある。 The ratio of the polyacid in the composition is preferably in the range of 5 to 50% by mass, more preferably in the range of 10 to 35% by mass as the solid content with respect to the total amount of the components (i) and (ii). If the amount is less than 5% by mass, the conductive properties under low humidity are not sufficiently expressed. If the amount exceeds 50% by mass, the strength of the film may be insufficient.
また、本発明の組成物には、架橋による膜の強度向上のために、トリメチロールプロパントリアクリレートやトリメチロールプロパントリメタクリレートのような多官能性のモノマーを加えてもよい。 In addition, a multifunctional monomer such as trimethylolpropane triacrylate or trimethylolpropane trimethacrylate may be added to the composition of the present invention in order to improve the strength of the film by crosslinking.
また、膜の強度や基板との密着性等の特性を向上させるため、必要に応じて、シランアルコキシド化合物、とりわけ官能基を含有したシランアルコキシド化合物であるシランカップリング剤、あるいはその加水分解物を組成物に加えることができる。シランアルコキシド化合物としては、テトラアルコキシシランとして、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシランなどが挙げられる。有機置換基を有するシランカップリング剤の具体的な例としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、p−スチリルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。 In addition, in order to improve characteristics such as film strength and adhesion to the substrate, a silane alkoxide compound, particularly a silane coupling agent which is a silane alkoxide compound containing a functional group, or a hydrolyzate thereof, as necessary. Can be added to the composition. Examples of the silane alkoxide compound include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, and tetrabutoxysilane as tetraalkoxysilane. Specific examples of the silane coupling agent having an organic substituent include vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3- Glycidoxypropyltriethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxy Silane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, N-β- (aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, N-β- (a And minoethyl) -3-aminopropyltriethoxysilane.
とりわけ、シランカップリング剤としては、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アクリロキシプロピルトリエトキシシラン等が好ましいシランカップリング剤として挙げられる。 In particular, silane coupling agents include γ-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, γ-methacryloxypropyltriethoxysilane, and γ-acryloxy. Propylmethyldimethoxysilane, γ-acryloxypropyltrimethoxysilane, γ-acryloxypropylmethyldiethoxysilane, γ-acryloxypropyltriethoxysilane, and the like are preferable silane coupling agents.
ここで、多官能性のモノマー、シランアルコキシド化合物の配合量は、共に(i),(ii)成分の合計量に対し30質量%以下、特に0.1〜30質量%であることが好ましい。配合量が多すぎるともろくなり、膜強度が低下する場合がある。 Here, the blending amount of the polyfunctional monomer and the silane alkoxide compound is preferably 30% by mass or less, particularly preferably 0.1 to 30% by mass, based on the total amount of the components (i) and (ii). If the amount is too large, it may become brittle and the film strength may decrease.
本発明に用いる(iii)成分のラジカル発生剤は、本発明の組成物を架橋硬化させて、不溶性の膜を形成させるために添加するものである。本発明で用いられるラジカル発生剤は、ビニル基や(メタ)アクリル系化合物に対して反応し、架橋能を付与するものであればよく、ラジカルを発生させる化合物を含む熱ラジカル発生剤や光ラジカル発生剤が挙げられるが、生産性及び速硬化といった点からアセトフェノン誘導体、ベンゾフェノン誘導体、ベンゾインエーテル誘導体、キサントン誘導体から選ばれる光ラジカル発生剤や有機過酸化物、アゾ化合物が利用でき、必要に応じてこれらのものを組み合わせて使用することができる。 The radical generator of component (iii) used in the present invention is added to form an insoluble film by crosslinking and curing the composition of the present invention. The radical generator used in the present invention is not limited as long as it reacts with a vinyl group or a (meth) acrylic compound and imparts crosslinking ability, and includes a thermal radical generator or a photoradical containing a compound that generates radicals. Examples of generators include photo radical generators, organic peroxides, and azo compounds selected from acetophenone derivatives, benzophenone derivatives, benzoin ether derivatives, and xanthone derivatives in terms of productivity and rapid curing. These can be used in combination.
有機過酸化物の具体例としては、ベンゾイルペルオキサイド、ジ−tert−ブチルペルオキシド、ジクミルペルオキシド、クメンヒドロペルオキシド、tert−ブチルペルオキシイソプロピルモノカーボネート等、アゾ化合物の具体例としては、アゾビスイソブチロニトリル、2,2−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)等が挙げられる。 Specific examples of organic peroxides include benzoyl peroxide, di-tert-butyl peroxide, dicumyl peroxide, cumene hydroperoxide, tert-butyl peroxyisopropyl monocarbonate, etc. Specific examples of azo compounds include azobisisobutyrate. Examples include rhonitrile, 2,2-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), and the like.
また、光ラジカル発生剤として、ジエトキシアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、1−ヒドロキシ−シクロヘキシルフェニルケトン、イソブチルベンゾインエーテル、ベンゾインメチルエーテル−1−チオキサントン、イソプロピルチオキサントン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1などが挙げられる。商品名では、BASF社製ルシリンTPO(アシルホスフィンオキサイド)、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ(株)製ヒドロキシケトン(ダルキュアー1173)、イルガキュアー907(アミノケトン)などが容易に入手できる。 Further, as a photo radical generator, diethoxyacetophenone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, 1-hydroxy-cyclohexyl phenyl ketone, isobutylbenzoin Ether, benzoin methyl ether-1-thioxanthone, isopropylthioxanthone, 2-methyl-1- [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- ( 4-morpholinophenyl) -butanone-1 and the like. Under the trade name, Lucilin TPO (acylphosphine oxide) manufactured by BASF, hydroxyketone (Dalcure 1173) manufactured by Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd., Irgacure 907 (aminoketone) and the like can be easily obtained.
このラジカル発生剤の割合は、得られる組成物が流動性を有していれば任意の割合で差し支えないが、好ましい割合は、(iii)成分の量が、全組成物の合計の量に対し、0.1〜10質量%の範囲にあればよい。(iii)成分の割合量が0.1質量%未満では、十分な硬化が行われず、硬度及び耐水性が低下するおそれがあり、10質量%を超える量を添加すると、分解残渣により膜の強度等の特性が低下する傾向にある。 The ratio of the radical generator may be any ratio as long as the resulting composition has fluidity, but the preferable ratio is that the amount of component (iii) is the total amount of all the compositions. If it is in the range of 0.1 to 10% by mass. If the proportion of component (iii) is less than 0.1% by mass, sufficient curing will not be performed, and the hardness and water resistance may be reduced. Etc. tend to be deteriorated.
本発明の導電性膜形成用組成物は、塗布性の改善、作業性の向上、保護膜の膜厚調整のため、必要に応じて溶媒で希釈し、保護膜の膜厚を調整することが可能である。特に、ポリイミドシリコーン樹脂、(メタ)アクリル化合物及びラジカル発生剤の均一化を容易にするために、溶剤を加え、均一に相溶した後に溶剤を留去することにより、本発明のポリイミドシリコーン系樹脂組成物を得ることもできる。 The composition for forming a conductive film of the present invention can be diluted with a solvent as necessary to adjust the film thickness of the protective film in order to improve coating properties, improve workability, and adjust the film thickness of the protective film. Is possible. In particular, in order to facilitate the homogenization of the polyimide silicone resin, the (meth) acrylic compound and the radical generator, a solvent is added, and the polyimide silicone resin of the present invention is removed by distilling off the solvent after being uniformly mixed. A composition can also be obtained.
このときに用いる溶剤としては、沸点の低い溶剤が好ましく、例えばアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル、エチルエーテル、テトラヒドロフラン等の溶剤が挙げられる。これらは単独で使用してもよく、また2種以上混合して使用してもよい。 The solvent used at this time is preferably a solvent having a low boiling point, and examples thereof include solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, ethyl acetate, ethyl ether, and tetrahydrofuran. These may be used singly or in combination of two or more.
本発明に係るポリイミドシリコーン系樹脂組成物の実際の使用にあたっては、その扱いやすさを考慮すると、25℃における粘度が10,000Pa・s以下であることが好ましく、より好ましくは0.01〜5,000Pa・s、更に好ましくは0.1〜1,000Pa・sであることが好ましい。 In practical use of the polyimide silicone resin composition according to the present invention, the viscosity at 25 ° C. is preferably 10,000 Pa · s or less, more preferably 0.01 to 5 in view of ease of handling. 1,000 Pa · s, more preferably 0.1 to 1,000 Pa · s.
次に、本発明に係る導電性膜を形成させる方法について具体的に説明する。
膜は、本発明の組成物をディッピング法,スピナー法、スプレー法、ロールコーター法、フレキソ印刷法などの湿式薄膜形成方法により塗布し、必要に応じて乾燥することで形成される。ガラス、プラスチック、セラミックなどからなるフィルム、シートあるいはその他の成形体などの基材上に、該膜が該組成物から形成できる。また、基材としてフッ素系膜を選択したり、フッ素系膜で被覆した基材上を用い、これに塗布後、架橋・不溶化して製膜した後、フッ素系膜より剥離することにより、導電性自立膜を形成することができる。フッ素系膜としては、ポリテトラフルオロエチレン板、フッ素系被覆膜としては、アフレックス(旭硝子(株)製)を使用することができる。
Next, the method for forming the conductive film according to the present invention will be specifically described.
The film is formed by applying the composition of the present invention by a wet thin film forming method such as a dipping method, a spinner method, a spray method, a roll coater method, or a flexographic printing method, and drying as necessary. The film can be formed from the composition on a substrate such as a film, sheet or other molded body made of glass, plastic, ceramic or the like. In addition, by selecting a fluorine-based film as a base material or using a base material coated with a fluorine-based film, coating it, cross-linking and insolubilizing it, forming a film, and then peeling off from the fluorine-based film, A self-supporting film can be formed. A polytetrafluoroethylene plate can be used as the fluorine-based film, and Aflex (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) can be used as the fluorine-based coating film.
本発明の組成物は、ラジカル発生剤を含有しているので、加熱して架橋することも、紫外線等の電磁波を用いて架橋することも、また、シランアルコキシドを共存させた場合、この縮合反応を利用して架橋することもできる。通常、電磁波を用いる方法は、短時間で表面から架橋が進むため経済的に有利な製膜方法であるが、深部まで光が届きづらく、厚い膜形成や高濃度に着色したものには不適である。また、加熱による方法は、十分な時間が必要である。このように、異なる架橋方法を複数用いて架橋させることにより、双方の長所を活かして、比較的短時間で深部まで架橋を進めることができ、高硬度でありながらクラック等の生成がなく、また、膜を形成したときに、導電性の高い膜付き基材を形成できる。 Since the composition of the present invention contains a radical generator, it can be crosslinked by heating, crosslinked using electromagnetic waves such as ultraviolet rays, or when this silane alkoxide coexists, this condensation reaction. It is also possible to crosslink using Usually, the method using electromagnetic waves is an economically advantageous film-forming method because crosslinking proceeds from the surface in a short time, but it is difficult for light to reach the deep part, and is not suitable for thick film formation or high-concentration colored products. is there. Moreover, the method by heating requires sufficient time. In this way, by cross-linking using a plurality of different cross-linking methods, cross-linking can be advanced to a deep portion in a relatively short time, taking advantage of both, and there is no generation of cracks etc. while having high hardness, When a film is formed, a highly conductive substrate with a film can be formed.
具体的には、この組成物を塗布した基板は、乾燥時又は乾燥後に、60℃以上220℃以下の温度で、より好ましくは80℃以上180℃以下の温度で加熱するか、未硬化の膜に可視光線よりも波長の短い紫外線、電子線、X線、γ線などの電磁波を照射することで不溶化することもよい。紫外線を照射する場合は、高圧水銀灯を用いることができ、照射エネルギーは、365nmの波長の紫外線量で、20〜20,000mJ/cm2、より望ましくは50〜5,000mJ/cm2照射することができる。あるいは、紫外線等の照射と熱処理を併用することで、膜形成成分の硬化が促進され、得られる膜の燃料の透過性によるエネルギーのロスを低く抑えることができる。とりわけ、異なる架橋機構を併用したこの方法は、熱ラジカル重合反応、光重合反応、縮合反応が併用されるので、架橋密度が上がり、膜硬度を高めることが可能である。 Specifically, the substrate coated with the composition is heated at a temperature of 60 ° C. or higher and 220 ° C. or lower during drying or after drying, more preferably at a temperature of 80 ° C. or higher and 180 ° C. or lower, or an uncured film. It may be insolubilized by irradiating an electromagnetic wave such as an ultraviolet ray, an electron beam, an X-ray, or a γ ray having a shorter wavelength than visible light. Case of irradiation with ultraviolet light may be used a high-pressure mercury lamp, irradiation energy ultraviolet of wavelength of 365nm, 20~20,000mJ / cm 2, more preferably by irradiation 50~5,000mJ / cm 2 Can do. Alternatively, by combining irradiation with ultraviolet rays or the like and heat treatment, curing of the film forming component is promoted, and energy loss due to fuel permeability of the obtained film can be suppressed to a low level. In particular, in this method using different crosslinking mechanisms in combination, a thermal radical polymerization reaction, a photopolymerization reaction and a condensation reaction are used in combination, so that the crosslinking density can be increased and the film hardness can be increased.
膜の硬度を維持することは、燃料としてメタノールを用いる燃料電池の電解質として使用する場合、メタノールが電解質膜を素通りして発電効率を下げる「メタノールクロスオーバー現象」を減じることが可能なため、重要である。シリコーン成分としてビニル基を含有するシロキサンを用いたポリイミドシリコーンを用いることで、材料に柔軟性や水分の透過性を付与する効果を有し、硬化により得られた無機と有機のハイブリッドのイオン導電性膜であることによって、高硬度の高い導電性でありながらクラックが生成しにくくなると推定している。 Maintaining the hardness of the membrane is important when used as an electrolyte in a fuel cell that uses methanol as the fuel, as it can reduce the “methanol crossover phenomenon” where methanol passes through the electrolyte membrane and reduces power generation efficiency. It is. By using polyimide silicone with siloxane containing vinyl group as the silicone component, it has the effect of imparting flexibility and moisture permeability to the material, and the ionic conductivity of the inorganic and organic hybrid obtained by curing It is presumed that the film is difficult to generate cracks while having high hardness and high conductivity.
以下、製造例と実施例、比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although a manufacture example, an Example, and a comparative example are shown and this invention is demonstrated concretely, this invention is not restrict | limited to the following Example.
[製造例1]
撹拌機、温度計及び窒素置換装置を備えたフラスコ内に、1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−5−(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフト[1,2−c]フラン−1,3−ジオン(以下、PI−DCと略記する。)30.0g(0.1モル)及びN,N−ジメチルアセトアミド250g、トルエン100gを仕込んだ。続いて、上記フラスコ内に2,2’−{2−ヒドロキシ−3−(3,5−メチル−4−アミノ)−ベンジル−5−メチル}−ジフェニルメタン(以下、BAPPと略記する。)12.35g(0.025モル)を添加し、反応系の温度を50℃で3時間保持した。更に、ジアミノシロキサン(以下、AM−Vi−Siと略記する。但し、a+bが9.5のものである。)64.88g(0.075モル)を室温で滴下し、滴下終了後、室温で12時間撹拌した。
次に、該フラスコに水分受容器付き還流冷却器を取り付けた後、無水酢酸20.4gとピリジン26.4gを添加して50℃まで昇温して、その温度を3時間保持した。
この溶液を室温(25℃)にまで冷却した後、メタノール中に投じて高分子量体を沈殿・析出させ、得られた沈澱物を乾燥して、シロキサン量が61質量%のポリイミドシリコーン樹脂を得た。
この樹脂の赤外吸収スペクトルを測定したところ、未反応の官能基があることを示すポリアミック酸に基づく吸収は現れず、1770cm-1及び1710cm-1にイミド基に基づく吸収を確認した。また、テトラヒドロフランを溶媒とするゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により、この樹脂の重量平均分子量(ポリスチレン換算)を測定したところ、59,500であった。なお、得られた樹脂は、式(1)において、q/(p+q)=0.8であった。
[Production Example 1]
1,3,3a, 4,5,9b-Hexahydro-5- (tetrahydro-2,5-dioxo-3-furanyl) -naphtho [1,1,3,3a, 4,5,9b in a flask equipped with a stirrer, thermometer and nitrogen displacement apparatus. 2-c] 30.0 g (0.1 mol) of furan-1,3-dione (hereinafter abbreviated as PI-DC), 250 g of N, N-dimethylacetamide, and 100 g of toluene were charged. Subsequently, 2,2 ′-{2-hydroxy-3- (3,5-methyl-4-amino) -benzyl-5-methyl} -diphenylmethane (hereinafter abbreviated as BAPP) in the flask. 35 g (0.025 mol) was added and the temperature of the reaction system was held at 50 ° C. for 3 hours. Furthermore, 64.88 g (0.075 mol) of diaminosiloxane (hereinafter abbreviated as AM-Vi-Si, where a + b is 9.5) is added dropwise at room temperature. Stir for 12 hours.
Next, after attaching a reflux condenser with a moisture receiver to the flask, 20.4 g of acetic anhydride and 26.4 g of pyridine were added, the temperature was raised to 50 ° C., and the temperature was maintained for 3 hours.
After cooling this solution to room temperature (25 ° C.), it was poured into methanol to precipitate a high molecular weight product, and the resulting precipitate was dried to obtain a polyimide silicone resin having a siloxane content of 61% by mass. It was.
The The infrared absorption spectrum of the resin was measured, the absorption does not appear attributable to polyamic acid and indicating the presence of unreacted functional groups, and confirming absorptions based on the imide group in 1770 cm -1 and 1710 cm -1. Moreover, it was 59,500 when the weight average molecular weight (polystyrene conversion) of this resin was measured by the gel permeation chromatography (GPC) which uses tetrahydrofuran as a solvent. In addition, the obtained resin was q / (p + q) = 0.8 in Formula (1).
[実施例、比較例]
導電性膜形成用組成物の調製のための原料として、以下のものを用いた。
(i)ポリイミドシリコーン樹脂として、製造例1のポリイミドシリコーン樹脂をMIBK(メチルイソブチルケトン)に溶解させ、30質量%の溶液として用いた。
(ii)メタクリロキシ基を含有する重合性酸性リン酸エステルとして、ユニケミカル(株)製のホスマーM(アシッドホスホキシエチルメタクリレート)を用いた。
(iii)重合開始剤として、光重合開始剤チバ・ガイギ社製ダルキュアー1173(DC1173と略記する。)を用いた。
また、ポリ酸として、リンタングステン酸(PWと略記する。)、多官能重合性モノマーとして、トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTAと略記する。)を用いた。
比較例用のポリイミド樹脂(比較(i))として、宇部興産(株)製U−ワニス−Aを、ポリイミド前駆体のポリアミック酸の20%NMP(N−メチルピロリドン)溶液として用いた。ポリリン酸は、和光純薬工業(株)製のものを用いた。
比較例用のイオン導電膜としては、Dupon社製Nafion112を用いた。
[Examples and Comparative Examples]
The following were used as raw materials for the preparation of the conductive film forming composition.
(I) As the polyimide silicone resin, the polyimide silicone resin of Production Example 1 was dissolved in MIBK (methyl isobutyl ketone) and used as a 30% by mass solution.
(Ii) As a polymerizable acidic phosphoric acid ester containing a methacryloxy group, Phosmer M (acid phosphoxyethyl methacrylate) manufactured by Unichemical Co., Ltd. was used.
(Iii) As a polymerization initiator, a photopolymerization initiator, Dulcure 1173 (abbreviated as DC1173) manufactured by Ciba Geigy Co., Ltd. was used.
Further, phosphotungstic acid (abbreviated as PW) was used as the polyacid, and trimethylolpropane triacrylate (abbreviated as TMPTA) was used as the polyfunctional polymerizable monomer.
As a polyimide resin for comparison (comparison (i)), U-Varnish-A manufactured by Ube Industries, Ltd. was used as a 20% NMP (N-methylpyrrolidone) solution of polyamic acid as a polyimide precursor. A polyphosphoric acid manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. was used.
As an ion conductive film for a comparative example, Nafion 112 made by Dupont was used.
[実施例1]導電性膜形成用組成物の調製とその評価
ホスマーM50gに、ポリイミドシリコーン樹脂の30%MIBK(メチルイソブチルケトン)溶液を167g(ポリイミドシリコーン樹脂成分として50g)、DC1173の5g(膜成分中5質量%)を添加し、回転器で1時間混合し、導電性膜形成用組成物を調製した。
ガラスの表面に、上記の膜形成用組成物を塗布し、室温で1時間風乾し、製膜した。自立膜は、10×10cmのフッ素系離型フィルムで覆ったガラス板表面に塗布して、作製した。
これをアイグラフィック社製紫外線照射装置(高圧水銀灯)中に入れ、UVメーター(UVPF36)で測定した365nm領域の照射エネルギー1J/cm2で紫外線架橋した。これは、UV架橋導電性膜を形成した。更に、これを電気オーブン中に入れ、150℃/1時間、熱架橋することで、UV−熱併用架橋導電性膜を形成した。
このときの膜の外観を目視で確認した。また、鉛筆硬度で膜硬度を測定した。表面電気抵抗は、表面抵抗計(三菱化学(株)製:ハイレスターUP MCP−HT450)で、25℃,55%RHの環境下で測定した。結果を表1に示す。
銅箔を1cm離して貼り付けた10×10cmのガラス板上に導電性膜を付着させ、80℃,90%RHの恒温槽の中で、高温多湿状態の導電率を評価した。結果を表2に示す。
[Example 1] Preparation of conductive film-forming composition and evaluation thereof Phosmer M50g, polyimide silicone resin 30% MIBK (methyl isobutyl ketone) solution 167g (polyimide silicone resin component 50g), DC1173 5g (film) 5% by mass in the components) was added and mixed with a rotator for 1 hour to prepare a conductive film forming composition.
The film-forming composition was applied to the glass surface, and air-dried at room temperature for 1 hour to form a film. The self-supporting film was prepared by applying to a glass plate surface covered with a 10 × 10 cm fluorine-based release film.
This was placed in an ultraviolet irradiation device (high pressure mercury lamp) manufactured by Igraphic, and UV-crosslinked with an irradiation energy of 1 J / cm 2 in a 365 nm region measured with a UV meter (UVPF36). This formed a UV cross-linked conductive film. Furthermore, this was put in an electric oven and thermally crosslinked at 150 ° C./1 hour to form a UV-heat combined crosslinked conductive film.
The appearance of the film at this time was visually confirmed. The film hardness was measured by pencil hardness. The surface electrical resistance was measured with a surface resistance meter (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation: Hirestar UP MCP-HT450) in an environment of 25 ° C. and 55% RH. The results are shown in Table 1.
A conductive film was deposited on a 10 × 10 cm glass plate attached with a copper foil of 1 cm apart, and the electrical conductivity in a high temperature and high humidity state was evaluated in a constant temperature bath at 80 ° C. and 90% RH. The results are shown in Table 2.
[比較例1]
比較のために、ポリイミドシリコーン樹脂の代わりに上記ポリイミド樹脂前駆体(比較(i))を用いて、実施例1と同様の操作を行ったところ、ホスマーMとポリイミド樹脂が全く相溶せず、均一な膜は得られなかった。
[Comparative Example 1]
For comparison, using the above polyimide resin precursor (comparison (i)) in place of the polyimide silicone resin, the same operation as in Example 1 was performed, but Phosmer M and the polyimide resin were not compatible at all. A uniform film was not obtained.
[比較例2]
比較のために、ホスマーMの代わりにポリリン酸を用いて、実施例1と同様の操作を行ったところ、ポリイミドシリコーン樹脂とポリリン酸が全く相溶せず、均一な膜は得られなかった。
[Comparative Example 2]
For comparison, when polyphosphoric acid was used instead of phosmer M and the same operation as in Example 1 was performed, the polyimide silicone resin and polyphosphoric acid were not compatible with each other, and a uniform film was not obtained.
[比較例3]
比較のために、ホスマーMを全く用いず、ポリイミドシリコーン樹脂とダルキュアー1173(DC1173)を用いて、実施例1と同様の操作を行ったところ、透明で均一な膜が得られたが、表面抵抗は高くて、膜の導電性は測定値を得ることができなかった。
[Comparative Example 3]
For comparison, the same operation as in Example 1 was carried out using polyimide silicone resin and Dalcure 1173 (DC1173) without using Phosmer M, but a transparent and uniform film was obtained. The conductivity of the film could not be measured.
[実施例2]
実施例1と同様にして、ポリイミドシリコーン樹脂とホスマーMの量を50/50質量/質量%から25/75質量/質量%に変え、DC1173を全く同量用いて、実施例1と同様の操作を行ったところ、透明で均一な膜が得られた。結果を表1に示す。
[Example 2]
In the same manner as in Example 1, the amount of polyimide silicone resin and phosmer M was changed from 50/50 mass / mass% to 25/75 mass / mass%, and DC 1173 was used in exactly the same manner, and the same operation as in Example 1 was performed. As a result, a transparent and uniform film was obtained. The results are shown in Table 1.
[実施例3]
実施例1と同様にして、ポリイミドシリコーン樹脂とホスマーMの量を50/50質量/質量%から75/25質量/質量%に変え、DC1173を全く同量用いて、実施例1と同様の操作を行ったところ、透明で均一な膜が得られた。結果を表1に示す。
[Example 3]
In the same manner as in Example 1, the amount of polyimide silicone resin and phosmer M was changed from 50/50 mass / mass% to 75/25 mass / mass%, and DC 1173 was used in exactly the same amount, and the same operation as in Example 1 was performed. As a result, a transparent and uniform film was obtained. The results are shown in Table 1.
[実施例4]
ポリ酸として、リンタングステン酸10gを、ホスマーM50gと混合し、溶解させた。この混合物に、ポリイミドシリコーン樹脂の30%MIBK溶液を167g(ポリイミドシリコーン樹脂成分として50g)、DC1173の5g(膜成分中5質量%)を添加し、回転器で1時間混合し、導電性膜形成用組成物を調製した。
ガラスの表面に、上記導電性膜形成用組成物を塗布し、紫外線照射装置(高圧水銀灯)中に入れ、1J/cm2で紫外線架橋し、UV−架橋導電性膜を形成した。これを電気オーブン中に入れ、150℃/1時間、熱架橋することで、UV−熱併用架橋導電性膜を形成した。このときの膜の外観、鉛筆硬度、表面電気抵抗は、25℃,55%RHの環境下で測定した。銅箔を1cm離して貼り付けた導電性膜について、80℃,90%RHの恒温槽の中で、高温多湿状態の導電率を評価した。結果を表2に示す。
[Example 4]
As a polyacid, 10 g of phosphotungstic acid was mixed with 50 g of Phosmer M and dissolved. To this mixture, 167 g of a 30% MIBK solution of polyimide silicone resin (50 g as a polyimide silicone resin component) and 5 g of DC1173 (5% by mass in the membrane component) were added and mixed for 1 hour with a rotator to form a conductive film. A composition was prepared.
The above composition for forming a conductive film was applied on the surface of glass, put in an ultraviolet irradiation device (high pressure mercury lamp), and UV-crosslinked at 1 J / cm 2 to form a UV-crosslinked conductive film. This was put in an electric oven and thermally crosslinked at 150 ° C. for 1 hour to form a UV-heat combined crosslinked conductive film. The film appearance, pencil hardness, and surface electrical resistance at this time were measured in an environment of 25 ° C. and 55% RH. About the electroconductive film which affixed copper foil 1 cm apart, the electrical conductivity of a hot and humid state was evaluated in a thermostat of 80 degreeC and 90% RH. The results are shown in Table 2.
[実施例5]
実施例4と同様にして、ポリイミドシリコーン樹脂とホスマーMの量だけを50/50質量/質量%から25/75質量/質量%に変え、リンタングステン酸、DC1173を全く同量用いて、実施例4と同様の操作を行ったところ、透明で均一な膜が得られた。結果を表2に示す。
[Example 5]
In the same manner as in Example 4, only the amounts of polyimide silicone resin and phosmer M were changed from 50/50 mass / mass% to 25/75 mass / mass%, and phosphotungstic acid and DC1173 were used in exactly the same manner. When the same operation as in No. 4 was performed, a transparent and uniform film was obtained. The results are shown in Table 2.
[実施例6]
実施例4と同様にして、TMPTAだけを25g追加し、ポリイミドシリコーン樹脂、ホスマーM、PW、DC1173を全く同量用いて、実施例4と同様の操作を行ったところ、透明で均一な膜が得られた。結果を表2に示す。
[Example 6]
In the same manner as in Example 4, 25 g of TMPTA alone was added, and the same operation as in Example 4 was performed using exactly the same amounts of polyimide silicone resin, Phosmer M, PW, and DC1173. As a result, a transparent and uniform film was obtained. Obtained. The results are shown in Table 2.
[比較例4]
比較のために、Nafion112を用いて、同様の操作を行った。結果を表2に示す。
[Comparative Example 4]
For comparison, the same operation was performed using Nafion 112. The results are shown in Table 2.
結論として、本発明にかかわるポリイミドシリコーン樹脂とホスマーMの組み合わせの場合のみ、均一な導電性の膜が得られた。
また、ポリ酸を用いた系の場合(表2)では、導電率が大きく向上し、燃料電池の使用条件である80℃,90%RHの高温多湿状態では、3×10-2S/cmとナフィオン膜以上の導電率が得られた。また、鉛筆硬度は、3BからHと、6B以下のナフィオン膜より大きく向上しており、メタノールクロスオーバー現象が起き難く、高いイオン導電率の保持された、硬度、導電性の良好な膜が得られた。
As a conclusion, a uniform conductive film was obtained only in the case of the combination of the polyimide silicone resin according to the present invention and Phosmer M.
Further, in the case of a system using polyacid (Table 2), the conductivity is greatly improved, and 3 × 10 −2 S / cm in a high temperature and high humidity state of 80 ° C. and 90% RH which is the use condition of the fuel cell. As a result, a conductivity higher than that of the Nafion film was obtained. Also, the pencil hardness is greatly improved from 3B to H and Nafion film of 6B or less, and a methanol crossover phenomenon hardly occurs, and a film having good hardness and conductivity that maintains high ionic conductivity is obtained. It was.
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005085657A JP4438953B2 (en) | 2005-03-24 | 2005-03-24 | Proton conductive film forming composition, proton conductive film forming method, and proton conductive film |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005085657A JP4438953B2 (en) | 2005-03-24 | 2005-03-24 | Proton conductive film forming composition, proton conductive film forming method, and proton conductive film |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006269250A JP2006269250A (en) | 2006-10-05 |
JP4438953B2 true JP4438953B2 (en) | 2010-03-24 |
Family
ID=37204981
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005085657A Expired - Fee Related JP4438953B2 (en) | 2005-03-24 | 2005-03-24 | Proton conductive film forming composition, proton conductive film forming method, and proton conductive film |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4438953B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109786794A (en) * | 2019-01-23 | 2019-05-21 | 永兴特种不锈钢股份有限公司 | A kind of electrolyte and preparation method thereof of high conductivity |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007302717A (en) * | 2006-05-08 | 2007-11-22 | Fujitsu Ltd | Sulfonated aromatic polyimide, electrolyte membrane and solid state electrolyte for fuel cell, and fuel cell |
JP4889006B2 (en) * | 2006-05-08 | 2012-02-29 | 富士通株式会社 | Catalyst electrode, membrane electrode assembly, and polymer electrolyte fuel cell |
US8603698B2 (en) | 2007-04-02 | 2013-12-10 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Electrolyte for fuel cell, electrolyte membrane for fuel cell, binder for fuel cell, membrane electrode assembly for fuel cell, and fuel cell |
JP4548855B2 (en) * | 2007-09-05 | 2010-09-22 | 信越化学工業株式会社 | Thermosetting polyimide silicone resin composition and cured film thereof |
JP4590443B2 (en) * | 2007-09-05 | 2010-12-01 | 信越化学工業株式会社 | Thermosetting polyimide silicone resin composition |
JP6656619B2 (en) * | 2015-06-26 | 2020-03-04 | 凸版印刷株式会社 | Photocurable composition and cured product |
WO2017073766A1 (en) * | 2015-10-30 | 2017-05-04 | ユニチカ株式会社 | Polyimide solution for electricity storage element electrodes, method for producing electricity storage element electrode, and electricity storage element electrode |
JP6763139B2 (en) * | 2015-12-25 | 2020-09-30 | 信越化学工業株式会社 | Solvent-free silicone-modified polyimide resin composition |
CN114989440B (en) * | 2022-01-24 | 2022-12-06 | 渤海大学 | Polyacid-based supramolecular complex for normal-temperature catalytic oxidation desulfurization of thioether compounds and application thereof |
-
2005
- 2005-03-24 JP JP2005085657A patent/JP4438953B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109786794A (en) * | 2019-01-23 | 2019-05-21 | 永兴特种不锈钢股份有限公司 | A kind of electrolyte and preparation method thereof of high conductivity |
CN109786794B (en) * | 2019-01-23 | 2020-11-13 | 永兴特种材料科技股份有限公司 | High-conductivity electrolyte material and preparation method thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2006269250A (en) | 2006-10-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4438953B2 (en) | Proton conductive film forming composition, proton conductive film forming method, and proton conductive film | |
TWI382041B (en) | Precursor composition for polyimide and use thereof | |
JP5530363B2 (en) | Phenolic hydroxyl group-containing polyimide resin and photosensitive resin composition using the same | |
JP4847577B2 (en) | Membrane-electrode bonding agent, proton conductive membrane with bonding layer, membrane-electrode assembly, polymer electrolyte fuel cell, and method for producing membrane-electrode assembly | |
CN114995060B (en) | Negative photosensitive resin composition capable of being cured at low temperature and preparation method and application thereof | |
JP2007227385A (en) | Polymer electrolyte membrane, method of manufacturing the same and fuel cell including the same | |
JP4874387B2 (en) | Proton conductive membrane, membrane-electrode assembly, and polymer electrolyte fuel cell | |
JP5218398B2 (en) | Fuel cell electrolyte, fuel cell electrolyte membrane, fuel cell binder, fuel cell membrane electrode assembly, and fuel cell | |
CN117209528B (en) | Porphyrin structure-containing compound and negative photosensitive resin composition, and preparation method and application thereof | |
Guo et al. | Synthesis and properties of novel multiblock copolyimides consisting of benzimidazole-groups-containing sulfonated polyimide hydrophilic blocks and non-sulfonated polyimide hydrophobic blocks as proton exchange membranes | |
CN116841122A (en) | Photosensitive resin composition and preparation method and application thereof | |
JP2008074989A (en) | Silicon-oxygen crosslinked structure, method for producing the same, silicone rubber composition for polyelectrolyte and proton conductive polyelectrolyte membrane | |
JP2006100241A (en) | Solid polyelectrolyte membrane | |
JP5346194B2 (en) | Proton conducting material, membrane-electrode bonding agent, proton conducting membrane, proton conducting membrane with bonding layer, membrane-electrode assembly and solid polymer fuel cell | |
JP5480578B2 (en) | Proton conductive material, proton conductive electrolyte membrane, proton conductive electrolyte membrane with proton conductive electrolyte layer, membrane-electrode assembly, and polymer electrolyte fuel cell | |
JP4753047B2 (en) | Conductive film forming composition, method for producing the same, and conductive film | |
JP2009193682A (en) | Manufacturing method of membrane-electrode assembly | |
JP2010211965A (en) | Multilayered proton conductive membrane, membrane-electrode assembly, and solid polymer fuel cell | |
JP3572302B2 (en) | Solid electrolyte and solid electrolyte fuel cell | |
TW201912708A (en) | Thermosetting composition, cured film, and color filter | |
TWI805377B (en) | Thermal-curable resin composition, prepreg, laminates, printed circuit board using the same | |
CN118459753B (en) | Photosensitive polymer, preparation method and application thereof, and black photoresist | |
CN117234033B (en) | Positive photosensitive resin composition and preparation method and application thereof | |
JP2004095255A (en) | Solid electrolyte | |
KR20180121228A (en) | Negative photosensitive resin composition |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070423 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090828 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090902 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20091009 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091111 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20091119 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20091216 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130115 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4438953 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20091229 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160115 Year of fee payment: 6 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |