JP5019015B2 - 高分子多孔質陽イオン交換体及びその製造方法 - Google Patents
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Description
骨格ポリマーとなる硬化物を与える高分子組成物としてスチレン系熱硬化性樹脂組成物及び/又はスチレン系ゴム組成物とポリエチレンとを併用するとともに、気孔形成剤及び高分子改質剤としてアクリル変性ポリテトラフルオロエチレンを添加した成形材料を成形して充実成形体を製造し、該充実成形体中の気孔形成剤を、前記高分子組成物の硬化物は溶解しないが気孔形成剤は溶解する溶媒で溶出させて得られた連続気孔を有する高分子多孔質体に陽イオン交換基を導入してなることを特徴とする高分子多孔質陽イオン交換体に、
例えば、陽イオン交換基導入剤に接触させることにより陽イオン交換基を導入して得られた高分子多孔質陽イオン交換体が、材料の成形時に設定した形状を反映させたシート状、ブロック状など任意の形状でイオン交換処理に供することができ、高い空間効率でイオン交換処理に供することができること、また、水流による衝突等によって破砕が引き起こされることがないことから安定的に形状を保って使用できること、更には、高分子多孔質陽イオン交換体の孔径が、成形材料の配合や成形方法、成形条件によって調整可能であることから、陽イオン交換基の導入量の調整のみならず、高分子多孔質体の孔径の調整によってもイオン交換効率を制御することができ、イオン交換容量調整、イオン交換効率調整の自由度が高いものであることを知見し、本発明をなすに至った。
[請求項1] 骨格ポリマーとなる高分子材料としてスチレン系熱可塑性樹脂及び/又はスチレン系熱可塑性エラストマーとポリエチレンとを併用するとともに、気孔形成剤及び高分子改質剤としてアクリル変性ポリテトラフルオロエチレンを添加した成形材料を成形して充実成形体を製造し、該充実成形体中の気孔形成剤を、前記高分子材料は溶解しないが気孔形成剤は溶解する溶媒で溶出させて得られる連続気孔を有する高分子多孔質体に陽イオン交換基を導入してなることを特徴とする高分子多孔質陽イオン交換体。
[請求項2] 骨格ポリマーとなる硬化物を与える高分子組成物としてスチレン系熱硬化性樹脂組成物及び/又はスチレン系ゴム組成物とポリエチレンとを併用するとともに、気孔形成剤及び高分子改質剤としてアクリル変性ポリテトラフルオロエチレンを添加した成形材料を成形して充実成形体を製造し、該充実成形体中の気孔形成剤を、前記高分子組成物の硬化物は溶解しないが気孔形成剤は溶解する溶媒で溶出させて得られた連続気孔を有する高分子多孔質体に陽イオン交換基を導入してなることを特徴とする高分子多孔質陽イオン交換体。
[請求項3] 前記気孔形成剤がペンタエリスリトールを含む多価アルコールを含有することを特徴とする請求項1又は2記載の高分子多孔質陽イオン交換体。
[請求項4] 前記陽イオン交換基がスルホン酸基であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の高分子多孔質陽イオン交換体。
[請求項5] 骨格ポリマーとなる高分子材料としてスチレン系熱可塑性樹脂及び/又はスチレン系熱可塑性エラストマーとポリエチレンとを併用するとともに、気孔形成剤及び高分子改質剤としてアクリル変性ポリテトラフルオロエチレンを添加した成形材料を成形して充実成形体を形成する工程、該充実成形体中の気孔形成剤を前記高分子材料は溶解しないが気孔形成剤は溶解する溶媒で溶出させて連続気孔を有する高分子多孔質体を形成する工程、及び該高分子多孔質体を陽イオン交換基導入剤に接触させて高分子多孔質体に陽イオン交換基を導入する工程を含むことを特徴とする高分子多孔質陽イオン交換体の製造方法。
[請求項6] 骨格ポリマーとなる硬化物を与える高分子組成物としてスチレン系熱硬化性樹脂組成物及び/又はスチレン系ゴム組成物とポリエチレンとを併用するとともに、気孔形成剤及び高分子改質剤としてアクリル変性ポリテトラフルオロエチレンを添加した成形材料を成形し、硬化させて充実成形体を形成する工程、該充実成形体中の気孔形成剤を前記高分子組成物の硬化物は溶解しないが気孔形成剤は溶解する溶媒で溶出させて連続気孔を有する高分子多孔質体を形成する工程、及び該高分子多孔質体を陽イオン交換基導入剤に接触させて高分子多孔質体に陽イオン交換基を導入する工程を含むことを特徴とする高分子多孔質陽イオン交換体の製造方法。
[請求項7] 気孔形成剤の一部または全部が熱溶融する温度で充実成形体を成形する請求項5又は6記載の高分子多孔質陽イオン交換体の製造方法。
まず、本発明の高分子多孔質イオン交換体の第1の態様について説明する。
本発明の第1の態様の高分子多孔質イオン交換体は、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーを含有する高分子材料に気孔形成剤を混合分散させてなる成形材料を成形して得られた充実成形体中の気孔形成剤を、前記高分子材料は溶解しないが気孔形成剤は溶解する溶媒で溶出させて得られる連続気孔を有する高分子多孔質体に陽イオン交換基を導入してなるものである。
本発明の第2の態様の高分子多孔質イオン交換体は、熱硬化性樹脂組成物又はゴム組成物からなる未硬化の高分子組成物に気孔形成剤を混合分散させてなる成形材料を成形し、硬化させて得られた充実成形体中の気孔形成剤を、前記高分子組成物の硬化物は溶解しないが気孔形成剤は溶解する溶媒で溶出させて得られた連続気孔を有する高分子多孔質体に陽イオン交換基を導入してなるものである。
骨格ポリマーとなる高分子材料としてスチレン系エラストマー及びポリプロピレン、気孔形成剤としてペンタエリスリトール、高分子改質剤としてアクリル変性PTFE、並びに酸化防止剤を各々表1に示す量配合し、210℃で溶融混合分散させて成形材料を得、これらの成形材料を用い、成形温度210℃で押出成形(実施例1)、射出成形(実施例2)、圧縮成形(実施例3)にて厚さ1mmのシート状充実成形体を作製した(成形材料の配合を表1に示す)。
JIS A 9511に準じて、約200×200mmの試験片を60℃で乾燥し、恒量となった後の質量と見かけ容積から算出した。
空隙率
前記密度測定で得られた質量と、成形材料から気孔形成剤を除いたものの比重から高分子多孔質体の真容積を算出し、見かけ容積と真容積との差分の割合(%)を空隙率とした。
イオン交換容量測定
中性塩分解容量測定法により、乾燥重量当たりの交換容量(meq/g−dry)を測定した。
実施例1と同じ配合で、210℃で溶融混合分散させて成形材料を得、これらの成形材料を用い、成形温度210℃で押出成形にて厚さ1mmのシート状充実成形体を作製し(成形材料の配合を表1に示す)、更に、得られたシート状充実成形体から気孔形成剤を温水により溶出させ、高分子多孔質体を得た。この高分子多孔質体の物性について測定した結果を表1に示す。
骨格ポリマーとなる高分子材料としてスチレン樹脂、ポリスチレン系エラストマー及びポリエチレン、気孔形成剤としてペンタエリスリトール、高分子改質剤としてアクリル変性PTFE、並びに酸化防止剤を表1に示す量配合し、210℃で溶融混合分散させて成形材料を得、これらの成形材料を用い、成形温度210℃で押出成形にて厚さ1mmのシート状充実成形体を作製した(成形材料の配合を表1に示す)。
骨格ポリマーとなる硬化物を与える高分子組成物としてスチレンブタジエンゴム、気孔形成剤としてペンタエリスリトール及びネオペンチルグリコール、PTFE系改質剤、有機過酸化物架橋剤、架橋助剤、並びに酸化防止剤を表1に示す量を配合し、130℃で溶融混合分散させて成形材料を得、これらの成形材料を用い、190℃で10分間圧縮成形しつつ架橋反応を行い、厚さ1mmのシート状充実成形体を作製した(成形材料の配合を表1に示す)。
スチレン樹脂:出光石油化学社製「イデミツPS ET−60」
スチレンブタジエンゴム:日本ゼオン社製「Nipol9550」
ポリエチレン:旭化成ケミカルズ社製「サンテックLD M2206」
アクリル変性PTFE(ポリテトラフルオロエチレン):三菱レイヨン社製「メタブレンA3000」
PTFE系改質剤:Alphaflex Industries社製「アルファフレックス101」
酸化防止剤:チバスペシャリティーケミカルズ社製「イルガノックス1010」
有機化酸化物架橋剤:日本油脂社製「パーヘキシン25B」
架橋助剤:日本化成社製「タイク」
ネオペンチルグリコール:三菱ガス化学社製「ネオペンチルグリコール」
ペンタエリスリトール:広栄化学社製「ペンタリット」
Claims (7)
- 骨格ポリマーとなる高分子材料としてスチレン系熱可塑性樹脂及び/又はスチレン系熱可塑性エラストマーとポリエチレンとを併用するとともに、気孔形成剤及び高分子改質剤としてアクリル変性ポリテトラフルオロエチレンを添加した成形材料を成形して充実成形体を製造し、該充実成形体中の気孔形成剤を、前記高分子材料は溶解しないが気孔形成剤は溶解する溶媒で溶出させて得られる連続気孔を有する高分子多孔質体に陽イオン交換基を導入してなることを特徴とする高分子多孔質陽イオン交換体。
- 骨格ポリマーとなる硬化物を与える高分子組成物としてスチレン系熱硬化性樹脂組成物及び/又はスチレン系ゴム組成物とポリエチレンとを併用するとともに、気孔形成剤及び高分子改質剤としてアクリル変性ポリテトラフルオロエチレンを添加した成形材料を成形して充実成形体を製造し、該充実成形体中の気孔形成剤を、前記高分子組成物の硬化物は溶解しないが気孔形成剤は溶解する溶媒で溶出させて得られた連続気孔を有する高分子多孔質体に陽イオン交換基を導入してなることを特徴とする高分子多孔質陽イオン交換体。
- 前記気孔形成剤がペンタエリスリトールを含む多価アルコールを含有することを特徴とする請求項1又は2記載の高分子多孔質陽イオン交換体。
- 前記陽イオン交換基がスルホン酸基であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の高分子多孔質陽イオン交換体。
- 骨格ポリマーとなる高分子材料としてスチレン系熱可塑性樹脂及び/又はスチレン系熱可塑性エラストマーとポリエチレンとを併用するとともに、気孔形成剤及び高分子改質剤としてアクリル変性ポリテトラフルオロエチレンを添加した成形材料を成形して充実成形体を形成する工程、該充実成形体中の気孔形成剤を前記高分子材料は溶解しないが気孔形成剤は溶解する溶媒で溶出させて連続気孔を有する高分子多孔質体を形成する工程、及び該高分子多孔質体を陽イオン交換基導入剤に接触させて高分子多孔質体に陽イオン交換基を導入する工程を含むことを特徴とする高分子多孔質陽イオン交換体の製造方法。
- 骨格ポリマーとなる硬化物を与える高分子組成物としてスチレン系熱硬化性樹脂組成物及び/又はスチレン系ゴム組成物とポリエチレンとを併用するとともに、気孔形成剤及び高分子改質剤としてアクリル変性ポリテトラフルオロエチレンを添加した成形材料を成形し、硬化させて充実成形体を形成する工程、該充実成形体中の気孔形成剤を前記高分子組成物の硬化物は溶解しないが気孔形成剤は溶解する溶媒で溶出させて連続気孔を有する高分子多孔質体を形成する工程、及び該高分子多孔質体を陽イオン交換基導入剤に接触させて高分子多孔質体に陽イオン交換基を導入する工程を含むことを特徴とする高分子多孔質陽イオン交換体の製造方法。
- 気孔形成剤の一部または全部が熱溶融する温度で充実成形体を成形する請求項5又は6記載の高分子多孔質陽イオン交換体の製造方法。
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