JP5049459B2 - Solid polymer electrolyte composite membrane obtained by impregnating polyacrylonitrile porous membrane with phosphoric acid group-containing unsaturated monomer (composition) and (co) polymerization and use thereof - Google Patents

Solid polymer electrolyte composite membrane obtained by impregnating polyacrylonitrile porous membrane with phosphoric acid group-containing unsaturated monomer (composition) and (co) polymerization and use thereof Download PDF

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Description

本発明は、一次電池、二次電池、燃料電池等の電解質膜、表示素子、各種センサー、信号伝達媒体、固体コンデンサー、イオン交換膜等に好適な固体高分子電解質複合膜及びその用途に関し、特に広い温度範囲及び湿度範囲にわたり高いプロトン伝導性を示す固体高分子電解質複合膜及びその用途に関する。   The present invention relates to a solid polymer electrolyte composite membrane suitable for electrolyte membranes such as primary batteries, secondary batteries, fuel cells, display elements, various sensors, signal transmission media, solid capacitors, ion exchange membranes, etc. The present invention relates to a solid polymer electrolyte composite membrane exhibiting high proton conductivity over a wide temperature range and humidity range and its use.

固体高分子電解質材料として、いわゆる陽イオン交換樹脂に属するポリマー、例えば、ポリスチレンスルホン酸、ポリビニルスルホン酸、パーフルオロスルホン酸ポリマー、パーフルオロカルボン酸ポリマー[Polymer Preprints, Japan Vol. 42, No. 7, pp. 2490〜2492 (1993), Polymer Preprints, Japan Vol. 43, No. 3, pp. 735〜736 (1994), Polymer Preprints, Japan Vol. 42, No. 3, p. 730 (1993)]等が報告されている。   Polymers belonging to so-called cation exchange resins such as polystyrene sulfonic acid, polyvinyl sulfonic acid, perfluorosulfonic acid polymer, perfluorocarboxylic acid polymer [Polymer Preprints, Japan Vol. 42, No. 7, pp. 2490-2492 (1993), Polymer Preprints, Japan Vol. 43, No. 3, pp. 735-736 (1994), Polymer Preprints, Japan Vol. 42, No. 3, p. 730 (1993)] etc. Has been reported.

特に側鎖にスルホン酸基を有する固体高分子材料は、特定のイオンと強固に結合したり、陽イオン又は陰イオンを選択的に透過したりする性質を有しているので、粒子状、繊維状又は膜状に成形され、電気透析膜、拡散透析膜、電池隔膜等の各種の用途に利用されている。中でもNafion(デュポン(株)製)の商標で知られるパーフルオロ骨格の側鎖にスルホン酸基を有するフッ素系高分子電解質膜は耐熱性及び耐薬品性に優れ、苛酷な条件下での使用に耐える電解質膜として実用化されている。しかし上記のようなフッ素系電解質膜は非常に高価であるという問題を抱えている。   In particular, a solid polymer material having a sulfonic acid group in the side chain has a property of binding firmly to a specific ion or selectively transmitting a cation or an anion. And is used for various applications such as electrodialysis membranes, diffusion dialysis membranes, and battery membranes. Above all, a fluoropolymer electrolyte membrane having a sulfonic acid group in the side chain of the perfluoro skeleton known by the trademark Nafion (manufactured by DuPont) is excellent in heat resistance and chemical resistance and can be used under severe conditions. It has been put to practical use as a durable electrolyte membrane. However, the fluorine-based electrolyte membrane as described above has a problem that it is very expensive.

これに対し、特開2003-86021号(特許文献1)は分子内に1個以上のリン酸基及び1個以上のエチレン性不飽和結合を有するリン酸基含有不飽和単量体と、分子内に1個以上のスルホン酸基及び1個以上のエチレン性不飽和結合を有するスルホン酸基含有不飽和単量体との共重合体からなる固体高分子電解質膜を提案している。特許文献1の固体高分子電解質膜は比較的安価に製造することができるだけでなく、導電性が著しく高く、導電性の温度依存性が低く、耐熱性及び耐溶剤性に優れている点で従来の固体高分子材料と一線を画すものであった。   In contrast, JP-A-2003-86021 (Patent Document 1) discloses a phosphoric acid group-containing unsaturated monomer having one or more phosphate groups and one or more ethylenically unsaturated bonds in the molecule, and a molecule. A solid polymer electrolyte membrane comprising a copolymer of a sulfonic acid group-containing unsaturated monomer having one or more sulfonic acid groups and one or more ethylenically unsaturated bonds therein is proposed. The solid polymer electrolyte membrane of Patent Document 1 can be produced at a relatively low cost, and has a high conductivity, a low temperature dependency of conductivity, and excellent heat resistance and solvent resistance. It was in line with the solid polymer material.

特許文献1は、リン酸基含有重合体と補強シートとからなる固体高分子電解質複合膜も記載している。補強シートを用いた固体高分子電解質複合膜は、強度、耐熱性、耐薬品性及び寸法安定性に優れているという利点を有する。   Patent Document 1 also describes a solid polymer electrolyte composite membrane comprising a phosphate group-containing polymer and a reinforcing sheet. A solid polymer electrolyte composite membrane using a reinforcing sheet has the advantage of being excellent in strength, heat resistance, chemical resistance and dimensional stability.

特開2003-86021号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-86021

特許文献1は補強シートとして、微多孔性樹脂フィルム、及び無機質繊維又は有機質繊維からなるシート(織布、不織布及び紙)を記載している。しかし従来複合膜に使用されているポリエチレン等からなる多孔質膜はリン酸基含有重合体との接着性が不十分であるという問題があった。   Patent Document 1 describes a sheet (woven fabric, nonwoven fabric, and paper) made of a microporous resin film and inorganic fibers or organic fibers as a reinforcing sheet. However, a porous film made of polyethylene or the like conventionally used for a composite film has a problem of insufficient adhesion to a phosphate group-containing polymer.

従って、本発明の目的は、リン酸基含有(共)重合体及びこれとの接着性に優れた多孔質膜を含み、比較的低コストで製造でき、幅広い温度範囲及び湿度範囲で高いプロトン伝導性を有する固体高分子電解質複合膜及びその用途を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to include a phosphoric acid group-containing (co) polymer and a porous membrane excellent in adhesiveness with it, which can be produced at a relatively low cost, and has a high proton conductivity in a wide temperature range and humidity range. It is to provide a solid polymer electrolyte composite membrane having a property and its use.

上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者らは、(1) ポリアクリロニトリル多孔質膜はリン酸基を含有する(共)重合体との接着性に優れていること、及び(2) リン酸基含有(共)重合体及びポリアクリロニトリル多孔質膜を含む固体高分子電解質複合膜は比較的低コストで製造でき、幅広い温度範囲及び湿度範囲で高いプロトン伝導性を有することを見出し、本発明に想到した。   As a result of intensive studies in view of the above object, the present inventors have found that (1) the polyacrylonitrile porous membrane is excellent in adhesiveness with a (co) polymer containing a phosphate group, and (2) phosphorus It has been found that a solid polymer electrolyte composite membrane including an acid group-containing (co) polymer and a polyacrylonitrile porous membrane can be produced at a relatively low cost and has high proton conductivity in a wide temperature range and humidity range. I came up with it.

すなわち、本発明の固体高分子電解質複合膜は、(a) 分子内に1個以上のリン酸基と1個以上のエチレン性不飽和結合とを有するリン酸基含有不飽和単量体、又は(b) 前記リン酸基含有不飽和単量体及びこれと共重合できる他の不飽和単量体を、ポリアクリロニトリル樹脂から湿式法により製膜された微多孔フィルムに含浸させ、(共)重合してなることを特徴とする。
That is, the solid polymer electrolyte composite membrane of the present invention comprises (a) a phosphate group-containing unsaturated monomer having one or more phosphate groups and one or more ethylenically unsaturated bonds in the molecule, or (b) impregnating a microporous film formed from a polyacrylonitrile resin by a wet method with the phosphate group-containing unsaturated monomer and another unsaturated monomer copolymerizable therewith , and (co) polymerizing It is characterized by becoming.

前記リン酸基含有不飽和単量体は、下記一般式(1):
(但しR1は水素基又はアルキル基であり、R2は水素基又は置換もしくは無置換のアルキル基であり、nは1〜6の整数である。)により表されるものを含むのが好ましい。R1はH又はCH3であり、R2はH、CH3又はCH2Clであるのが好ましい。
The phosphate group-containing unsaturated monomer is represented by the following general formula (1):
(Wherein R 1 is a hydrogen group or an alkyl group, R 2 is a hydrogen group or a substituted or unsubstituted alkyl group, and n is an integer of 1 to 6). . R 1 is preferably H or CH 3 and R 2 is preferably H, CH 3 or CH 2 Cl.

前記他の不飽和単量体は、分子内に1個以上のエチレン性不飽和結合と、スルホン酸基、カルボン酸基、アルコール性水酸基、アミノ基及びフッ素基からなる群から選ばれた少なくとも一種の官能基とを有する不飽和単量体、(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリル酸エステル類、置換又は無置換のスチレン類、塩化ビニル、及び酢酸ビニルからなる群から選ばれた少なくとも一種であるのが好ましい。
The other unsaturated monomer is at least one selected from the group consisting of one or more ethylenically unsaturated bonds in the molecule, a sulfonic acid group, a carboxylic acid group, an alcoholic hydroxyl group, an amino group, and a fluorine group. And at least one selected from the group consisting of (meth) acrylonitrile, (meth) acrylic acid esters, substituted or unsubstituted styrenes, vinyl chloride, and vinyl acetate. Is preferred.

前記リン酸基含有不飽和単量体は下記一般式(2):
(但しR3及びR6はそれぞれ独立に水素基又はアルキル基であり、R4及びR5はそれぞれ独立に水素基又は置換もしくは無置換のアルキル基であり、k及びpはそれぞれ独立に1〜6の整数である。)により表されるリン酸基含有ジエステル系不飽和単量体を含んでもよい。R3及びR6はそれぞれ独立にH又はCH3であり、R4及びR5はそれぞれ独立にH、CH3又はCH2Clであるのが好ましい。
The phosphate group-containing unsaturated monomer is represented by the following general formula (2):
(However, R 3 and R 6 are each independently a hydrogen group or an alkyl group, R 4 and R 5 are each independently a hydrogen group or a substituted or unsubstituted alkyl group, and k and p are each independently 1 to 1) It may contain a phosphoric acid group-containing diester unsaturated monomer represented by the following formula: Preferably R 3 and R 6 are each independently H or CH 3 and R 4 and R 5 are each independently H, CH 3 or CH 2 Cl.

本発明の固体高分子電解質複合膜はリン酸変性エポキシ樹脂を含んでもよい。前記リン酸変性エポキシ樹脂は、下記一般式(3):
(但しR7及びR9はそれぞれ置換又は無置換のアルキレン基を表し、R8は水素、ハロゲン原子或いは置換又は無置換のアルキル基を表し、mは重合度を表す。一般式(3)により表される化合物は2種以上の構成単位を含む共重合体又は2種以上の構成単位からなる混合物であってもよい。)により表されるノボラック型エポキシ樹脂のエポキシ環に少なくとも部分的にリン酸基を導入することにより変性し、一分子中にリン酸基と水酸基を共存させたもの、及び/又は下記一般式(4):
(但しR10はビスフェノール類から導かれる残基、或いは炭素数1〜4の置換又は無置換のアルキレン基を表し、m'は重合度を表す。一般式(4)により表される化合物は2種以上の構成単位を含む共縮合体又は2種以上の構成単位からなる混合物であってもよい。)により表されるビスフェノール型エポキシ樹脂のエポキシ環に少なくとも部分的にリン酸基を導入することにより変性し、一分子中にリン酸基と水酸基を共存させたものであるのが好ましい。
The solid polymer electrolyte composite membrane of the present invention may contain a phosphoric acid-modified epoxy resin. The phosphoric acid-modified epoxy resin has the following general formula (3):
(However, R 7 and R 9 each represent a substituted or unsubstituted alkylene group, R 8 represents hydrogen, a halogen atom or a substituted or unsubstituted alkyl group, and m represents the degree of polymerization. According to the general formula (3) The compound represented may be a copolymer containing two or more structural units or a mixture of two or more structural units.) The epoxy ring of the novolak epoxy resin represented by Modified by introducing an acid group, wherein a phosphate group and a hydroxyl group coexist in one molecule, and / or the following general formula (4):
(However, R 10 represents a residue derived from bisphenols, or a substituted or unsubstituted alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, m ′ represents the degree of polymerization. The compound represented by the general formula (4) is 2 It may be a cocondensate containing two or more kinds of structural units or a mixture of two or more kinds of structural units.) At least partially introducing a phosphate group into the epoxy ring of the bisphenol type epoxy resin represented by It is preferable that the phosphoric acid group and the hydroxyl group coexist in one molecule.

前記ポリアクリロニトリル多孔質膜は、ポリアクリロニトリル樹脂から湿式法により製膜された微多孔フィルム、並びにポリアクリロニトリル繊維からなる紙、織布及び不織布からなる群から選ばれた少なくとも一種であるのが好ましい。前記微多孔フィルムからなるポリアクリロニトリル多孔質膜の透水量は1〜500 m3/m2・day・atmであるのが好ましい。前記紙又は不織布からなるポリアクリロニトリル多孔質膜は湿式法により連続的に抄紙されたものであるのが好ましい。前記紙又は不織布からなるポリアクリロニトリル多孔質膜は、紡糸により得られたポリアクリロニトリル長繊維を切断した短繊維と、前記短繊維を叩解することにより得られたフィブリル化繊維とを複合してなるのが好ましい。 The polyacrylonitrile porous membrane is preferably at least one selected from the group consisting of a microporous film formed from a polyacrylonitrile resin by a wet method, and a paper, woven fabric, and non-woven fabric made of polyacrylonitrile fiber. The water permeability of the polyacrylonitrile porous membrane made of the microporous film is preferably 1 to 500 m 3 / m 2 · day · atm. The polyacrylonitrile porous membrane made of paper or non-woven fabric is preferably continuously made by a wet process. The polyacrylonitrile porous membrane made of paper or non-woven fabric is composed of a composite of short fibers obtained by spinning polyacrylonitrile long fibers obtained by spinning and fibrillated fibers obtained by beating the short fibers. Is preferred.

前記ポリアクリロニトリル多孔質膜は、前記ポリアクリロニトリル微多孔フィルムは、(a)アクリロニトリルホモポリマー、(b)アクリロニトリルと、アクリロニトリルと共重合可能なモノマーとのコポリマー、又は(c)これらの混合物からなるのが好ましい。前記アクリロニトリルと共重合可能なモノマーは、アルキル基中の炭素数が4以下のアルキル(メタ)アクリレート;(メタ)アクリル酸;(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル;(メタ)アクリル酸ブロモエチル;メタクリロニトリル;イタコン酸;(メタ)アクリル酸アミド;脂肪酸ビニル;ビニルピロリドン;メチルビニルケトン;ハロゲン化ビニル;ハロゲン化ビニリデン;スチレン;ブタジエン;ビニルピリジン;メタリルスルホン酸、アリルスルホン酸、p-スチレンスルホン酸、及びこれらの塩;オレフィンからなる群から選ばれた少なくとも一種であるのが好ましい。
The polyacrylonitrile porous membrane, the polyacrylonitrile microporous film is composed of (a) an acrylonitrile homopolymer, (b) a copolymer of acrylonitrile and a monomer copolymerizable with acrylonitrile, or (c) a mixture thereof. Is preferred. Monomers copolymerizable with acrylonitrile include alkyl (meth) acrylates having 4 or less carbon atoms in the alkyl group; (meth) acrylic acid; hydroxyethyl (meth) acrylate; bromoethyl (meth) acrylate; methacrylonitrile Itaconic acid; (Meth) acrylic acid amide; Fatty acid vinyl; Vinyl pyrrolidone; Methyl vinyl ketone; Halogenated vinyl; Halogenated vinylidene; Styrene; Butadiene; Vinyl pyridine: Methallylsulfonic acid, allylsulfonic acid, p-styrenesulfonic acid And at least one selected from the group consisting of olefins.

本発明の固体高分子電解質複合膜は燃料電池用途に有用である。   The solid polymer electrolyte composite membrane of the present invention is useful for fuel cell applications.

ポリアクリロニトリル(PAN)多孔質膜はリン酸基含有(共)重合体との親和性が良く、PAN多孔質膜にリン酸基含有(共)重合体からなる固体高分子電解質を担持した本発明の複合膜は、固体高分子電解質と多孔質膜との接着性に優れている。PAN多孔質膜はまた、耐熱性及び強度に優れている。このため本発明の複合膜は電池用電解質膜として使用した場合に、優れた耐久性を示すことが期待される。本発明の固体高分子電解質複合膜はまた、90%の相対湿度及び30〜80℃の温度条件下において導電率が10-3〜10-2 S・cm-1のオーダーにあり、優れたプロトン伝導性を有し、かつプロトン伝導性の温度依存性が小さい。 The polyacrylonitrile (PAN) porous membrane has good affinity with a phosphate group-containing (co) polymer, and the present invention has a solid polymer electrolyte comprising a phosphate group-containing (co) polymer supported on the PAN porous membrane. This composite membrane is excellent in adhesion between the solid polymer electrolyte and the porous membrane. The PAN porous membrane is also excellent in heat resistance and strength. For this reason, the composite membrane of the present invention is expected to exhibit excellent durability when used as an electrolyte membrane for batteries. The solid polymer electrolyte composite membrane of the present invention also has an excellent proton with an electrical conductivity on the order of 10 −3 to 10 −2 S · cm −1 under a relative humidity of 90% and a temperature of 30 to 80 ° C. It has conductivity and the temperature dependence of proton conductivity is small.

このような特性を有する本発明の固体高分子電解質複合膜は、一次電池用電解質膜、二次電池用電解質膜、燃料電池用電解質膜、表示素子膜、各種センサー膜、信号伝達媒体膜、固体コンデンサー膜、イオン交換膜などに好適に利用できる。   The solid polymer electrolyte composite membrane of the present invention having such characteristics includes an electrolyte membrane for a primary battery, an electrolyte membrane for a secondary battery, an electrolyte membrane for a fuel cell, a display element membrane, various sensor membranes, a signal transmission medium membrane, a solid membrane It can be suitably used for capacitor membranes, ion exchange membranes, and the like.

[1] リン酸基含有(共)重合体
リン酸基含有(共)重合体は、以下に述べるリン酸基含有不飽和単量体の重合体、並びに/又はリン酸基含有不飽和単量体及びこれと共重合できる他の不飽和単量体の共重合体を主成分として含むものである。
(1) リン酸基含有不飽和単量体
リン酸基含有不飽和単量体は下記一般式(1):
(但しR1は水素又はアルキル基であり、R2は水素又は置換もしくは無置換のアルキル基であり、nは1〜6の整数である。)により表すことができる。R1はH又はCH3であり、R2はH、CH3又はCH2Clであるのが好ましい。
[1] Phosphoric acid group-containing (co) polymer The phosphoric acid group-containing (co) polymer is a polymer of phosphoric acid group-containing unsaturated monomers described below, and / or a phosphoric acid group-containing unsaturated monomer. And a copolymer of another unsaturated monomer copolymerizable therewith as a main component.
(1) Phosphoric acid group-containing unsaturated monomer The phosphoric acid group-containing unsaturated monomer is represented by the following general formula (1):
(Wherein R 1 is hydrogen or an alkyl group, R 2 is hydrogen or a substituted or unsubstituted alkyl group, and n is an integer of 1 to 6). R 1 is preferably H or CH 3 and R 2 is preferably H, CH 3 or CH 2 Cl.

一般式(1)により表されるリン酸基含有不飽和単量体(リン酸基含有不飽和単量体(I))のうち代表的なものの構造式及び物性をそれぞれ表1及び表2に示す。これらの単量体はユニケミカル(株)から商品名Phosmer(登録商標)として販売されている。ただし本発明に使用できるリン酸基含有不飽和単量体はこれらに限定されるものではない。リン酸基含有不飽和単量体(I)は単独で用いることができるが、2種以上を併用しても良い。   Tables 1 and 2 show the structural formulas and physical properties of representative ones of the phosphate group-containing unsaturated monomers represented by the general formula (1) (phosphate group-containing unsaturated monomers (I)), respectively. Show. These monomers are sold by Unichemical Corporation under the trade name Phosmer (registered trademark). However, the phosphate group-containing unsaturated monomer that can be used in the present invention is not limited to these. The phosphate group-containing unsaturated monomer (I) can be used alone, but two or more kinds may be used in combination.

リン酸基は解離していてもよいし、錯塩を形成していても良い。錯塩を形成する場合、電荷を中和させるため、例えば第1級、第2級、第3級又は第4級のアルキル基、アリル基、アラルキル基等を含有するアンモニウムイオンやモノ、ジ又はトリアルカノールアミン残基と錯塩を形成するのが好ましく、特にN+R11 4−f(OH)f(但しR11は炭素数1〜18のアルキル基、炭素数6〜12の芳香族基及び炭素数6〜12の脂環族基からなる群から選ばれた少なくとも一種を表し、fは1〜3の正の整数を表す。)が好ましい。 The phosphoric acid group may be dissociated or may form a complex salt. When forming a complex salt, in order to neutralize the charge, for example, ammonium ions containing mono-, di- or tri-alkyl groups such as primary, secondary, tertiary or quaternary alkyl groups, allyl groups, aralkyl groups, etc. It is preferable to form a complex salt with an alkanolamine residue, particularly N + R 11 4-f (OH) f (where R 11 is an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, an aromatic group having 6 to 12 carbon atoms and carbon). It represents at least one selected from the group consisting of alicyclic groups of formula 6 to 12, and f represents a positive integer of 1 to 3).

リン酸基含有不飽和単量体としては、下記一般式(2):
(但しR3及びR6はそれぞれ独立に水素基又はアルキル基であり、R4及びR5はそれぞれ独立に水素基又は置換もしくは無置換のアルキル基であり、k及びpはそれぞれ独立に1〜6の整数である。)により表されるリン酸基含有ジエステル系不飽和単量体(リン酸基含有不飽和単量体(II))、下記一般式(5):
(但しR12及びR15はそれぞれ独立に水素基又はアルキル基であり、R13及びR14はそれぞれ独立に水素基又は置換もしくは無置換のアルキル基であり、r及びsはそれぞれ独立に1〜6の整数である。)により表されるピロリン酸基含有不飽和単量体(リン酸基含有不飽和単量体(III))、及び下記一般式(6):
(但しR16、R19及びR21はそれぞれ独立に水素基又はアルキル基であり、R17、R18及びR20はそれぞれ独立に水素基又は置換もしくは無置換のアルキル基であり、x、y及びzはそれぞれ独立に1〜6の整数である。)により表されるリン酸基含有不飽和単量体(IV)も使用可能である。
As the phosphate group-containing unsaturated monomer, the following general formula (2):
(However, R 3 and R 6 are each independently a hydrogen group or an alkyl group, R 4 and R 5 are each independently a hydrogen group or a substituted or unsubstituted alkyl group, and k and p are each independently 1 to 1) The phosphoric acid group-containing diester unsaturated monomer (phosphoric acid group-containing unsaturated monomer (II)) represented by the following general formula (5):
(However, R 12 and R 15 are each independently a hydrogen group or an alkyl group, R 13 and R 14 are each independently a hydrogen group or a substituted or unsubstituted alkyl group, and r and s are each independently 1 to 1) A pyrophosphate group-containing unsaturated monomer represented by (phosphate group-containing unsaturated monomer (III)), and the following general formula (6):
(However, R 16 , R 19 and R 21 are each independently a hydrogen group or an alkyl group, R 17 , R 18 and R 20 are each independently a hydrogen group or a substituted or unsubstituted alkyl group, and x, y And z are each independently an integer of 1 to 6.) It is also possible to use a phosphate group-containing unsaturated monomer (IV) represented by:

リン酸基含有不飽和単量体(II)としては、ジ(メタクリロイルオキシエチル)ホスフェート及びジ(アクリロイルオキシエチル)ホスフェートが好ましい。リン酸基含有不飽和単量体(III)としては、ジ(メタクリロイルオキシエチル)アシッド・ピロホスフェート及びジ(アクリロイルオキシエチル)アシッド・ピロホスフェートが好ましい。   As the phosphate group-containing unsaturated monomer (II), di (methacryloyloxyethyl) phosphate and di (acryloyloxyethyl) phosphate are preferable. As the phosphate group-containing unsaturated monomer (III), di (methacryloyloxyethyl) acid pyrophosphate and di (acryloyloxyethyl) acid pyrophosphate are preferable.

リン酸基含有不飽和単量体(I)はプロトン伝導性に優れており、リン酸基含有不飽和単量体(II)〜(IV)は架橋作用を有し製膜性に優れているので、リン酸基含有不飽和単量体(I)と、リン酸基含有不飽和単量体(II)〜(IV)からなる群から選ばれた少なくとも一種とを併用してもよい。このような併用により複合膜のプロトン伝導性と耐溶剤性と膜強度のバランスが向上する。中でもリン酸基含有不飽和単量体(I)及び(II)を併用するのが好ましい。リン酸基含有不飽和単量体(I)と、リン酸基含有不飽和単量体(II)〜(IV)からなる群から選ばれた少なくとも一種とを併用する場合、式[リン酸基含有不飽和単量体(I)]/[リン酸基含有不飽和単量体(II)〜(IV)の合計]により表される配合モル比は1/0.05〜1/2であるのが好ましい。   The phosphoric acid group-containing unsaturated monomer (I) has excellent proton conductivity, and the phosphoric acid group-containing unsaturated monomers (II) to (IV) have a crosslinking action and excellent film forming properties. Therefore, the phosphate group-containing unsaturated monomer (I) and at least one selected from the group consisting of the phosphate group-containing unsaturated monomers (II) to (IV) may be used in combination. Such a combination improves the balance of proton conductivity, solvent resistance and membrane strength of the composite membrane. Among them, it is preferable to use the phosphate group-containing unsaturated monomers (I) and (II) in combination. When the phosphate group-containing unsaturated monomer (I) and at least one selected from the group consisting of the phosphate group-containing unsaturated monomers (II) to (IV) are used in combination, the formula [phosphate group Containing molar ratio represented by [containing unsaturated monomer (I)] / [total of phosphate group-containing unsaturated monomers (II) to (IV)] is 1 / 0.05 to 1/2. preferable.

リン酸基含有(共)重合体が上述のようなリン酸基含有不飽和単量体成分を含むことにより、固体高分子電解質に高い水保持能力を付与でき、高導電性を有する複合膜が得られる。   When the phosphoric acid group-containing (co) polymer includes a phosphoric acid group-containing unsaturated monomer component as described above, a high water retention capability can be imparted to the solid polymer electrolyte, and a composite film having high conductivity can be obtained. can get.

(2) 共重合できる他の不飽和単量体
上記リン酸基含有不飽和単量体と共重合できる他の不飽和単量体は次の2群(a) 不飽和単量体A及び(b) 不飽和単量体Bに大別できる。
(a)不飽和単量体A
不飽和単量体Aは、分子内に少なくとも1つの以下に示す官能基と、少なくとも1つのエチレン性不飽和結合とを有する化合物である。前記官能基としては、酸性基、アミノ基(アミド基も有するものも含む)等を挙げることができる。酸性基としてスルホン酸基、カルボン酸基及びアルコール性水酸基からなる群から選ばれた少なくとも一種が好ましい。エチレン性不飽和結合を有する骨格としては、(メタ)アクリレート骨格、(メタ)アリルエステル骨格等を挙げることができる。
(2) Other unsaturated monomers that can be copolymerized Other unsaturated monomers that can be copolymerized with the above phosphate group-containing unsaturated monomers include the following two groups (a) unsaturated monomers A and ( b) It can be roughly divided into unsaturated monomers B.
(a) Unsaturated monomer A
The unsaturated monomer A is a compound having in the molecule at least one functional group shown below and at least one ethylenically unsaturated bond. Examples of the functional group include an acidic group and an amino group (including those having an amide group). The acidic group is preferably at least one selected from the group consisting of a sulfonic acid group, a carboxylic acid group and an alcoholic hydroxyl group. Examples of the skeleton having an ethylenically unsaturated bond include a (meth) acrylate skeleton and a (meth) allyl ester skeleton.

(i) スルホン酸基含有不飽和単量体
スルホン酸基を含有する不飽和単量体の例示化合物としては、下記一般式(7):
(但しR22は水素基又はメチル基である。)により表される化合物、下記一般式(8):
(但しR23は水素基又はメチル基であり、Y1は置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキレン基又は炭素数6〜12のアリーレン基である。)により表される化合物、及び下記一般式(9):
(但しR24は水素基又はメチル基であり、X1は−O−基又は−NH−基であり、Y2は置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキレン基又は炭素数6〜12のアリーレン基である。)により表される化合物からなる群から選ばれた少なくとも一種が好ましい。
(i) Sulfonic acid group-containing unsaturated monomer Examples of the unsaturated monomer-containing unsaturated monomer include the following general formula (7):
(Wherein R 22 is a hydrogen group or a methyl group), a compound represented by the following general formula (8):
Wherein R 23 is a hydrogen group or a methyl group, and Y 1 is a substituted or unsubstituted alkylene group having 1 to 6 carbon atoms or an arylene group having 6 to 12 carbon atoms, and the following: General formula (9):
(Wherein R 24 is a hydrogen group or a methyl group, X 1 is an —O— group or an —NH— group, and Y 2 is a substituted or unsubstituted alkylene group having 1 to 6 carbon atoms or 6 to 12 carbon atoms. And at least one selected from the group consisting of compounds represented by formula (1):

上記一般式(7)〜(9)のいずれかにより表されるスルホン酸基含有不飽和単量体としては、アリルスルホン酸(allyl sulfonic acid)、メタアリルスルホン酸(methallyl sulfonic acid)、ビニルスルホン酸、p-スチレンスルホン酸、(メタ)アクリル酸ブチル-4-スルホン酸、(メタ)アクリロオキシベンゼンスルホン酸、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸(ターシャリーブチルアクリルアミドスルホン酸)等が挙げられる。好ましくはビニルスルホン酸、p-スチレンスルホン酸及びターシャリーブチルアクリルアミドスルホン酸である。ただしアリルスルホン酸(allyl sulfonic acid)、メタアリルスルホン酸(methallyl sulfonic acid)は、そのアリル(allyl)基が、退化的連鎖移動(degradative chain transfer)を起こすので、使用量を僅少にするのが好ましい。具体的には、リン酸基含有不飽和単量体及び他の不飽和単量体の合計を100質量%として、多くても10質量%程度の使用量にする。   Examples of the sulfonic acid group-containing unsaturated monomer represented by any one of the general formulas (7) to (9) include allyl sulfonic acid, methallyl sulfonic acid, and vinyl sulfone. Acid, p-styrenesulfonic acid, (meth) acrylic acid butyl-4-sulfonic acid, (meth) acrylooxybenzenesulfonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (tertiary butylacrylamidesulfonic acid), etc. Can be mentioned. Preferred are vinyl sulfonic acid, p-styrene sulfonic acid and tertiary butyl acrylamide sulfonic acid. However, allyl sulfonic acid and methallyl sulfonic acid have a degradative chain transfer because the allyl group causes a degradative chain transfer. preferable. Specifically, the total of the phosphate group-containing unsaturated monomer and other unsaturated monomers is 100% by mass, and the amount used is at most about 10% by mass.

スルホン酸基は解離していてもよいし、錯塩を形成していても良い。錯塩を形成する場合、リン系酸残基含有不飽和単量体について上述したようなアンモニウムイオンもしくはアミン残基又はアルカリ金属と錯塩を形成するのが好ましい。   The sulfonic acid group may be dissociated or may form a complex salt. When forming a complex salt, it is preferable to form a complex salt with an ammonium ion, an amine residue or an alkali metal as described above for the unsaturated monomer containing a phosphorus acid residue.

(ii) カルボン酸基を含有する不飽和単量体
カルボン酸基を含有する不飽和単量体の例示化合物としては、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、マレイン酸無水物等が挙げられる。これらは単独で用いることができるが、2種以上を併用しても良い。
(ii) Unsaturated monomer containing a carboxylic acid group Examples of unsaturated monomers containing a carboxylic acid group include (meth) acrylic acid, crotonic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, maleic acid. An acid anhydride etc. are mentioned. These can be used alone, but two or more may be used in combination.

(iii) アルコール性水酸基を含有する不飽和単量体
アルコール性水酸基を含有する不飽和単量体としては、グリセロールジメタクリレート[例えば商品名「ブレンマーGMR」、「ブレンマーGMR-R」(以上日本油脂(株)製)等]、グリセロールメタクリレートアクリレート[例えば商品名「ブレンマーGAM」、「ブレンマーGAM-R」(以上日本油脂(株)製)等]、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテルアクリレート[例えば商品名「NK オリゴ EA-5521」(新中村化学工業(株)製)等]、1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテルアクリレート[例えば商品名「NK オリゴ EA-5520」(新中村化学工業(株)製)等]、ビスフェノールA型エポキシアクリレート[例えば商品名「NK オリゴ EA-1020」(新中村化学工業(株)製)等]、及び2-ヒドロキシ(メタ)アクリレート類(例えば2-ヒドロキシメチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等)が挙げられる。
(iii) Unsaturated monomer containing alcoholic hydroxyl group The unsaturated monomer containing alcoholic hydroxyl group includes glycerol dimethacrylate [for example, “Blemmer GMR”, “Blemmer GMR-R” (Nippon Yushi). Etc.)], glycerol methacrylate acrylate [e.g., trade name "Blemmer GAM", "Blenmer GAM-R" (manufactured by Nippon Oil & Fats Co., Ltd.)], 1,6-hexanediol diglycidyl ether acrylate [e.g. Product name “NK Oligo EA-5521” (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.), etc.], 1,4-butanediol diglycidyl ether acrylate [eg, product name “NK Oligo EA-5520” (Shin Nakamura Chemical Co., Ltd.) Etc.)], bisphenol A type epoxy acrylate [for example, “NK Oligo EA-1020” (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.)], and 2-hydroxy (meta ) Acrylates (for example, 2-hydroxymethyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, etc.).

中でもグリセロールジメタクリレート、グリセロールメタクリレートアクリレート、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテルアクリレート、1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテルアクリレート及びビスフェノールA型エポキシアクリレートは、エチレン性不飽和基を分子内に2個有する観点から好ましい。   Among them, glycerol dimethacrylate, glycerol methacrylate acrylate, 1,6-hexanediol diglycidyl ether acrylate, 1,4-butanediol diglycidyl ether acrylate and bisphenol A type epoxy acrylate have two ethylenically unsaturated groups in the molecule. It is preferable from the viewpoint.

これらアルコール性水酸基含有不飽和単量体は、これらの水酸基をリン酸モノエステル化することにより、複合膜の導電性や強度が一層向上する。特にエチレン性不飽和基を分子中に2個有するアルコール性水酸基含有不飽和単量体のリン酸モノエステル化単量体は、重合時の架橋効率が良い。   These alcoholic hydroxyl group-containing unsaturated monomers further improve the conductivity and strength of the composite film by converting these hydroxyl groups into phosphoric acid monoesters. In particular, a monoesterified monomer of an alcoholic hydroxyl group-containing unsaturated monomer having two ethylenically unsaturated groups in the molecule has good crosslinking efficiency during polymerization.

(iv) アミノ基含有不飽和単量体
アミノ基含有不飽和単量体としては、分子内に置換又は無置換のアミノ基及びエチレン性不飽和結合を各々1個以上有するものである限り特に制限はない。アミノ基含有不飽和単量体として、例えば(iv-1) 下記一般式(10):
(但しR25は水素基又はメチル基であり、R26及びR27はそれぞれ独立に水素基、炭素数1〜4のアルキル基又は炭素数6〜10のアリール基であり、X2は−O−基又は−NH−基であり、Y3は置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキレン基又は置換もしくは無置換の炭素数6〜16のアリーレン基である。)により表される化合物、(iv-2) 下記一般式(11):
(但しR28は水素基又はメチル基であり、R29及びR30はそれぞれ独立に水素基、炭素数1〜4のアルキル基又は炭素数6〜10のアリール基である。)により表される化合物、(iv-3) 下記一般式(12):
(但しR31は水素基又はメチル基であり、R32及びR33はそれぞれ独立に水素基、炭素数1〜4のアルキル基又は炭素数6〜10のアリール基であり、Y4は置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキレン基又は置換もしくは無置換の炭素数6〜16のアリーレン基である。)により表される化合物、(iv-4) 下記一般式(13):
(但しR34は水素基又はメチル基であり、R35及びR36はそれぞれ独立に水素基、炭素数1〜4のアルキル基又は炭素数6〜10のアリール基である。)により表される化合物、(iv-5) 下記一般式(14):
(但しR37及びR38はそれぞれ独立に水素基又はメチル基であり、R39は水素基、炭素数1〜4のアルキル基又は炭素数6〜10のアリール基であり、Y5及びY6はそれぞれ独立に置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキレン基又は置換もしくは無置換の炭素数6〜16のアリーレン基である。)により表される化合物、及び(iv-6) 1個以上のビニル基を有するヘテロ環状アミン化合物からなる群から選ばれた少なくとも一種が挙げられる。
(iv) Amino group-containing unsaturated monomer The amino group-containing unsaturated monomer is not particularly limited as long as it has at least one substituted or unsubstituted amino group and one or more ethylenically unsaturated bonds in the molecule. There is no. As an amino group-containing unsaturated monomer, for example, (iv-1) the following general formula (10):
(However, R 25 is a hydrogen group or a methyl group, R 26 and R 27 are each independently a hydrogen group, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, and X 2 is —O -Group or -NH- group, and Y 3 is a substituted or unsubstituted alkylene group having 1 to 6 carbon atoms or a substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 16 carbon atoms.) (iv-2) The following general formula (11):
Wherein R 28 is a hydrogen group or a methyl group, and R 29 and R 30 are each independently a hydrogen group, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 10 carbon atoms. Compound (iv-3) The following general formula (12):
(However, R 31 is a hydrogen group or a methyl group, R 32 and R 33 are each independently a hydrogen group, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, and Y 4 is substituted or An unsubstituted alkylene group having 1 to 6 carbon atoms or a substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 16 carbon atoms.) (Iv-4) the following general formula (13):
(However, R 34 is a hydrogen group or a methyl group, and R 35 and R 36 are each independently a hydrogen group, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 10 carbon atoms.) Compound (iv-5) The following general formula (14):
(However, R 37 and R 38 are each independently a hydrogen group or a methyl group, R 39 is a hydrogen group, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, and Y 5 and Y 6 Each independently represents a substituted or unsubstituted alkylene group having 1 to 6 carbon atoms or a substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 16 carbon atoms, and (iv-6) one or more And at least one selected from the group consisting of heterocyclic amine compounds having a vinyl group.

上記式(10)により表されるアミノ基含有不飽和単量体として、例えばN,N-ジメチルアミノメチル(メタ)アクリレート、N,N-ジエチルアミノメチル(メタ)アクリレート、N,N-ジプロピルアミノメチル(メタ)アクリレート、N,N-ジブチルアミノメチル(メタ)アクリレート、N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジプロピルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジブチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N,N-ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N,N-ジプロピルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N,N-ジブチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N,N-ジメチルアミノブチル(メタ)アクリレート、N,N-ジエチルアミノブチル(メタ)アクリレート、N,N-ジプロピルアミノブチル(メタ)アクリレート、N,N-ジブチルアミノブチル(メタ)アクリレート、N,N-ジメチルアミノメチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジエチルアミノメチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジプロピルアミノメチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジブチルアミノメチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジエチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジプロピルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジブチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジプロピルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジブチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチルアミノブチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジエチルアミノブチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジプロピルアミノブチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジブチルアミノブチル(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。   Examples of the amino group-containing unsaturated monomer represented by the above formula (10) include N, N-dimethylaminomethyl (meth) acrylate, N, N-diethylaminomethyl (meth) acrylate, and N, N-dipropylamino. Methyl (meth) acrylate, N, N-dibutylaminomethyl (meth) acrylate, N, N-dimethylaminoethyl (meth) acrylate, N, N-diethylaminoethyl (meth) acrylate, N, N-dipropylaminoethyl ( (Meth) acrylate, N, N-dibutylaminoethyl (meth) acrylate, N, N-dimethylaminopropyl (meth) acrylate, N, N-diethylaminopropyl (meth) acrylate, N, N-dipropylaminopropyl (meth) Acrylate, N, N-Dibutylaminopropyl (meth) acrylate, N, N-dimethylaminobutyl (meth) acrylate, N, N-diethyl Minobutyl (meth) acrylate, N, N-dipropylaminobutyl (meth) acrylate, N, N-dibutylaminobutyl (meth) acrylate, N, N-dimethylaminomethyl (meth) acrylamide, N, N-diethylaminomethyl ( (Meth) acrylamide, N, N-dipropylaminomethyl (meth) acrylamide, N, N-dibutylaminomethyl (meth) acrylamide, N, N-dimethylaminoethyl (meth) acrylamide, N, N-diethylaminoethyl (meth) Acrylamide, N, N-dipropylaminoethyl (meth) acrylamide, N, N-dibutylaminoethyl (meth) acrylamide, N, N-dimethylaminopropyl (meth) acrylamide, N, N-diethylaminopropyl (meth) acrylamide, N, N-dipropylaminopropyl (meth) acrylamide, N, N-dibutylamino Propyl (meth) acrylamide, N, N-dimethylaminobutyl (meth) acrylamide, N, N-diethylaminobutyl (meth) acrylamide, N, N-dipropylaminobutyl (meth) acrylamide, N, N-dibutylaminobutyl ( And (meth) acrylamide.

上記式(11)により表されるアミノ基含有不飽和単量体として、例えばビニルアミン、N-ビニルジメチルアミン、N-ビニルジエチルアミン、N-ビニルジフェニルアミン等が挙げられる。   Examples of the amino group-containing unsaturated monomer represented by the above formula (11) include vinylamine, N-vinyldimethylamine, N-vinyldiethylamine, N-vinyldiphenylamine and the like.

上記式(12)により表されるアミノ基含有不飽和単量体として、例えばアリルアミン、N,N-ジメチル-p-アミノスチレン 、N,N-ジエチル-p-アミノスチレン 、ジメチル(p-ビニルベンジル)アミン、ジエチル(p-ビニルベンジル)アミン、ジメチル(p-ビニルフェネチル)アミン、ジエチル(p-ビニルフェネチル)アミン、ジメチル(p-ビニルベンジルオキシメチル)アミン、ジメチル[2-(p-ビニルベンジルオキシ)エチル]アミン、ジエチル(p-ビニルベンジルオキシメチル)アミン、ジエチル[2-(p-ビニルベンジルオキシ)エチル]アミン、ジメチル(p-ビニルフェネチルオキシメチル)アミン、ジメチル[2-(p-ビニルフェネチルオキシ)エチル]アミン、ジエチル(p-ビニルフェネチルオキシメチル)アミン、ジエチル[2-(p-ビニルフェネチルオキシ)エチル]アミン等が挙げられる。   Examples of the amino group-containing unsaturated monomer represented by the above formula (12) include allylamine, N, N-dimethyl-p-aminostyrene, N, N-diethyl-p-aminostyrene, dimethyl (p-vinylbenzyl). ) Amine, diethyl (p-vinylbenzyl) amine, dimethyl (p-vinylphenethyl) amine, diethyl (p-vinylphenethyl) amine, dimethyl (p-vinylbenzyloxymethyl) amine, dimethyl [2- (p-vinylbenzyl) Oxy) ethyl] amine, diethyl (p-vinylbenzyloxymethyl) amine, diethyl [2- (p-vinylbenzyloxy) ethyl] amine, dimethyl (p-vinylphenethyloxymethyl) amine, dimethyl [2- (p- Vinylphenethyloxy) ethyl] amine, diethyl (p-vinylphenethyloxymethyl) amine, diethyl [2- (p-vinylphenethyloxy) Ii) ethyl] amine and the like.

上記式(13)により表されるアミノ基含有不飽和単量体として、例えばアクリルアミド、メタクリルアミド、N,N-ジメチルアクリルアミド、N,N-ジメチルメタクリルアミド等が挙げられる。   Examples of the amino group-containing unsaturated monomer represented by the above formula (13) include acrylamide, methacrylamide, N, N-dimethylacrylamide, N, N-dimethylmethacrylamide and the like.

上記式(14)により表されるアミノ基含有不飽和単量体として、例えばジアリルメチルアミン等が挙げられる。   Examples of the amino group-containing unsaturated monomer represented by the above formula (14) include diallylmethylamine.

1個以上のビニル基を有するヘテロ環状アミン化合物として、例えば2-ビニルピリジン、3-ビニルピリジン、4-ビニルピリジン、1-ビニルイミダゾール、2-ビニルイミダゾール、4-ビニルイミダゾール、5-ビニルイミダゾール、1-ビニルピラゾール、3-ビニルピラゾール、4-ビニルピラゾール、1-ビニルトリアゾール、2-ビニルピリミジン、4-ビニルピリミジン、5-ビニルピリミジン、2-ビニルピラジン、3-ビニルピリダジン、4-ビニルピリダジン、2-ビニルトリアジン、N-ビニルピロール、N-ビニルインドール、N-ビニルカルバゾール、N-ビニルピロリドン、N-ビニル-ε-カプロラクタム、N-ビニルスクシンイミド、N-ビニルグルタルイミド、N-ビニルフタルイミド等が挙げられる。   Examples of heterocyclic amine compounds having one or more vinyl groups include 2-vinylpyridine, 3-vinylpyridine, 4-vinylpyridine, 1-vinylimidazole, 2-vinylimidazole, 4-vinylimidazole, 5-vinylimidazole, 1-vinylpyrazole, 3-vinylpyrazole, 4-vinylpyrazole, 1-vinyltriazole, 2-vinylpyrimidine, 4-vinylpyrimidine, 5-vinylpyrimidine, 2-vinylpyrazine, 3-vinylpyridazine, 4-vinylpyridazine, 2-vinyltriazine, N-vinylpyrrole, N-vinylindole, N-vinylcarbazole, N-vinylpyrrolidone, N-vinyl-ε-caprolactam, N-vinylsuccinimide, N-vinylglutarimide, N-vinylphthalimide, etc. Can be mentioned.

中でもアミノ基含有不飽和単量体としては、固体高分子電解質複合膜の耐溶剤性を良好にする観点から、上記式(10)、(12)及び(14)により表されるものが好ましく、上記式(10)により表されるものがより好ましい。   Among them, the amino group-containing unsaturated monomer is preferably one represented by the above formulas (10), (12) and (14) from the viewpoint of improving the solvent resistance of the solid polymer electrolyte composite membrane, What is represented by the said Formula (10) is more preferable.

(b)不飽和単量体B
不飽和単量体Bとしては、(a)に記載した以外の、常温で気体でない、分子内に1個以上のエチレン性不飽和結合を有する不飽和単量体がすべて対象になるが、中でも(メタ)アクリロニトリル;メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、アルキル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル類;置換又は無置換のスチレン類;塩化ビニル、酢酸ビニル等のビニル類が好適に使用される。1分子内に複数個のエチレン性不飽和結合を含有するエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートやジビニルベンゼンなども共重合体の耐溶剤性を改良する目的をもって使用される。
(b) Unsaturated monomer B
Unsaturated monomer B includes all unsaturated monomers other than those described in (a) that are not gaseous at room temperature and have one or more ethylenically unsaturated bonds in the molecule. (Meth) acrylonitrile; (meth) acrylic esters such as methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, alkyl (meth) acrylate; substituted or unsubstituted styrenes; vinyls such as vinyl chloride and vinyl acetate Preferably used. Ethylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate and divinylbenzene containing a plurality of ethylenically unsaturated bonds in one molecule are also used for the purpose of improving the solvent resistance of the copolymer. The

またフッ素基含有不飽和単量体を共重合成分として含むことにより、固体高分子電解質複合膜の耐熱性及び耐水性が向上する。フッ素基含有不飽和単量体は、(イ)少なくとも1個のフッ素基を有するフッ素基含有(メタ)アクリル酸エステル類、(ロ)少なくとも1個のフッ素基を有するフッ素基含有(メタ)アクリル酸類、(ハ)少なくとも1個のフッ素基を有するフッ素基含有アルキル基及び/又は少なくとも1個のフッ素基と1個のエチレン性不飽和結合とを有するフッ素基含有オレフィン系不飽和単量体、並びに(ニ)少なくとも1個のフッ素基を含有するフッ素基含有アルキレン基と2個のエチレン性不飽和結合とを有するフッ素基含有ジエン系不飽和単量体からなる群から選ばれた少なくとも一種であるのが好ましい。   Moreover, the heat resistance and water resistance of a solid polymer electrolyte composite membrane are improved by including a fluorine group-containing unsaturated monomer as a copolymerization component. Fluorine group-containing unsaturated monomers are (i) fluorine group-containing (meth) acrylic acid esters having at least one fluorine group, and (b) fluorine group-containing (meth) acrylic having at least one fluorine group. Acids, (c) a fluorine-containing alkyl group having at least one fluorine group and / or a fluorine-containing olefinically unsaturated monomer having at least one fluorine group and one ethylenically unsaturated bond, And (d) at least one selected from the group consisting of a fluorine group-containing diene unsaturated monomer having a fluorine group-containing alkylene group containing at least one fluorine group and two ethylenically unsaturated bonds. Preferably there is.

フッ素基含有(メタ)アクリル酸エステル類としては、下記一般式(15):
(但しX3は水素基、フッ素基、少なくとも1個のフッ素基を有するフッ素基含有メチル基又はメチル基であり、R40は少なくとも1個のフッ素基を含有するフッ素基含有アルキル基又はアルキル基である。)により表されるものが好ましい。
As fluorine group-containing (meth) acrylic acid esters, the following general formula (15):
Wherein X 3 is a hydrogen group, a fluorine group, a fluorine group-containing methyl group or methyl group having at least one fluorine group, and R 40 is a fluorine group-containing alkyl group or alkyl group containing at least one fluorine group. Is preferred.

上記一般式(15)において、R40の炭素数は1〜10であるのが好ましく、1〜5であるのがより好ましい。R40がフッ素基を含有するフッ素基含有アルキル基であり、かつその炭素数が2以上である場合、末端メチル基の水素基が全てフッ素基で置換されているのが好ましい。R40は直鎖構造であっても分岐構造であってもよい。R40はフッ素以外の他のハロゲン原子を有していてもよい。R40はヘテロ原子を有していてもよい。ヘテロ原子としては、R40中の炭素−炭素結合間に含まれるエーテル性酸素原子、チオエーテル性硫黄原子等が挙げられる。 In the general formula (15), R 40 preferably has 1 to 10 carbon atoms, and more preferably 1 to 5 carbon atoms. When R 40 is a fluorine group-containing alkyl group containing a fluorine group and has 2 or more carbon atoms, it is preferable that all of the hydrogen groups of the terminal methyl group are substituted with fluorine groups. R 40 may be a linear structure or a branched structure. R 40 may have a halogen atom other than fluorine. R 40 may have a hetero atom. Examples of the hetero atom include an etheric oxygen atom and a thioetheric sulfur atom contained between carbon-carbon bonds in R 40 .

上記一般式(15)により表されるフッ素基含有(メタ)アクリル酸エステル類としては、2,2,2-トリフルオロエチルアクリレート、2,2,2-トリフルオロエチルメタクリート、ターシャリーブチル-α-(トリフルオロメチル)アクリレート、トリフルオロエチル-α-(トリフルオロメチル)アクリレート、パーフロロオクチルエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。中でもフッ素基含有(メタ)アクリル酸エステル類としては、2,2,2-トリフルオロエチルメタクリート及びターシャリーブチル-α-(トリフルオロメチル)アクリレートが好ましい。   Fluorine group-containing (meth) acrylic esters represented by the general formula (15) include 2,2,2-trifluoroethyl acrylate, 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate, tertiary butyl- Examples include α- (trifluoromethyl) acrylate, trifluoroethyl-α- (trifluoromethyl) acrylate, and perfluorooctylethyl (meth) acrylate. Among them, as the fluorine group-containing (meth) acrylic acid esters, 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate and tertiary butyl-α- (trifluoromethyl) acrylate are preferable.

フッ素基含有(メタ)アクリル酸類としては、下記一般式(16):
(但しX4は少なくとも1個のフッ素基を有するフッ素基含有メチル基又はフッ素基である。)により表されるものが好ましい。上記一般式(16)においてX4はパーフルオロメチル基又はフッ素基であるのがより好ましい。フッ素基含有(メタ)アクリル酸類としては、α−(トリフルオロメチル)アクリル酸が特に好ましい。
As fluorine group-containing (meth) acrylic acids, the following general formula (16):
(Wherein X 4 is a fluorine group-containing methyl group or fluorine group having at least one fluorine group) is preferred. In the general formula (16), X 4 is more preferably a perfluoromethyl group or a fluorine group. As the fluorine group-containing (meth) acrylic acid, α- (trifluoromethyl) acrylic acid is particularly preferable.

フッ素基含有オレフィン系不飽和単量体としては下記一般式(17):
(但しRf1は少なくとも1個のフッ素基を含有するフッ素基含有アルキル基であり、X5、X6及びX7はそれぞれ独立に水素基又はフッ素基である。)又は下記一般式(18):
(但しX8、X9及びX10はそれぞれ独立に少なくとも1個のフッ素基を有するフッ素基含有メチル基又はフッ素基であり、X11はフッ素基、その他のハロゲン、少なくとも1個のフッ素基を有するフッ素基含有メチル基、アルコキシ基、フッ素基含有アルコキシ基、アルキル基又は水素基である。)により表されるものが好ましい。
The fluorine group-containing olefinically unsaturated monomer is represented by the following general formula (17):
(Wherein Rf 1 is a fluorine group-containing alkyl group containing at least one fluorine group, and X 5 , X 6 and X 7 are each independently a hydrogen group or a fluorine group) or the following general formula (18) :
(However, X 8 , X 9 and X 10 are each independently a fluorine group-containing methyl group or fluorine group having at least one fluorine group, and X 11 is a fluorine group, other halogens, or at least one fluorine group. Preferably a fluorine group-containing methyl group, an alkoxy group, a fluorine group-containing alkoxy group, an alkyl group or a hydrogen group.

上記一般式(17)中のフッ素基を含有するフッ素基含有アルキル基Rf1はパーフルオロアルキル基であるのが好ましい。Rf1の炭素数は1〜20であるのが好ましく、1〜10であるのがより好ましい。Rf1は直鎖構造であっても分岐構造であってもよいが、直鎖構造であるのが好ましい。Rf1はフッ素以外の他のハロゲン原子を有していてもよい。Rf1はヘテロ原子を有していてもよい。ヘテロ原子としては、Rf1中の炭素−炭素結合間に含まれるエーテル性酸素原子、チオエーテル性硫黄原子等が挙げられる。 The fluorine group-containing alkyl group Rf 1 containing a fluorine group in the general formula (17) is preferably a perfluoroalkyl group. Rf 1 preferably has 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 10 carbon atoms. Rf 1 may be a linear structure or a branched structure, but is preferably a linear structure. Rf 1 may have a halogen atom other than fluorine. Rf 1 may have a hetero atom. Examples of the hetero atom include an etheric oxygen atom and a thioetheric sulfur atom contained between carbon-carbon bonds in Rf 1 .

上記一般式(17)により表されるフッ素基含有オレフィン系不飽和単量体としては、下記一般式(19):
(但しRf1は上記式(17)と同じである。)により表されるものがより好ましい。
As the fluorine group-containing olefinically unsaturated monomer represented by the general formula (17), the following general formula (19):
(Wherein Rf 1 is the same as that in the above formula (17)) is more preferable.

上記一般式(19)により表されるフッ素基含有オレフィン系不飽和単量体としては、(パーフルオロブチル)エチレン、(パーフルオロヘキシル)エチレン、(パーフルオロオクチル)エチレン、(パーフルオロデシル)エチレン等が挙げられる。中でもフッ素基含有オレフィン系不飽和単量体としては、(パーフルオロブチル)エチレン、(パーフルオロヘキシル)エチレン及び(パーフルオロオクチル)エチレンが好ましい。   The fluorine group-containing olefinically unsaturated monomer represented by the general formula (19) includes (perfluorobutyl) ethylene, (perfluorohexyl) ethylene, (perfluorooctyl) ethylene, and (perfluorodecyl) ethylene. Etc. Of these, (perfluorobutyl) ethylene, (perfluorohexyl) ethylene and (perfluorooctyl) ethylene are preferable as the fluorine group-containing olefinic unsaturated monomer.

上記一般式(18)中のX8、X9及びX10としては、パーフルオロメチル基又はフッ素基が好ましい。上記一般式(18)中のX11がアルキル基、アルコキシ基又はフッ素基含有アルコキシ基である場合、それらの炭素数は1〜10であるのが好ましい。上記一般式(18)により表されるフッ素基含有オレフィン系不飽和単量体としては、ヘキサフルオロプロペン、クロロトリフルオロエチレン、1-メトキシ−(パーフルオロ-2-メチル-1-プロペン)等が挙げられる。 X 8 , X 9 and X 10 in the general formula (18) are preferably a perfluoromethyl group or a fluorine group. When X 11 in the general formula (18) is an alkyl group, an alkoxy group, or a fluorine group-containing alkoxy group, the carbon number thereof is preferably 1 to 10. Examples of the fluorine-containing olefinically unsaturated monomer represented by the general formula (18) include hexafluoropropene, chlorotrifluoroethylene, 1-methoxy- (perfluoro-2-methyl-1-propene), and the like. Can be mentioned.

フッ素基含有ジエン系不飽和単量体としては、下記一般式(20):
(但しRf2は少なくとも1個のフッ素基を含有するフッ素基含有アルキレン基であり、X12、X13、X14、X15、X16及びX17はそれぞれ独立に水素基又はフッ素基である。)により表されるものが好ましい。
As the fluorine group-containing diene unsaturated monomer, the following general formula (20):
(However, Rf 2 is a fluorine group-containing alkylene group containing at least one fluorine group, and X 12 , X 13 , X 14 , X 15 , X 16 and X 17 are each independently a hydrogen group or a fluorine group. .) Are preferred.

上記一般式(20)中の少なくとも1個のフッ素基を含有するフッ素基含有アルキレン基Rf2はパーフルオロアルキレン基であるのが好ましい。Rf2の炭素数は1〜20であるのが好ましく、1〜10であるのがより好ましい。Rf2は直鎖構造であっても分岐構造であってもよいが、直鎖構造であるのが好ましい。Rf2はフッ素以外の他のハロゲン原子を有していてもよい。Rf2はヘテロ原子及び/又はヘテロ原子団を有していてもよい。ヘテロ原子としては、Rf2中の炭素−炭素結合間に含まれるエーテル性酸素原子、チオエーテル性硫黄原子等が挙げられる。ヘテロ原子団としてはエステル結合等が挙げられる。 The fluorine group-containing alkylene group Rf 2 containing at least one fluorine group in the general formula (20) is preferably a perfluoroalkylene group. Rf 2 preferably has 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 10 carbon atoms. Rf 2 may be a linear structure or a branched structure, but is preferably a linear structure. Rf 2 may have a halogen atom other than fluorine. Rf 2 may have a hetero atom and / or a hetero atom group. The hetero atom, carbon in Rf 2 - etheric oxygen atoms contained in the carbon-carbon bond, and the like thioether sulfur atom. Examples of the hetero atom group include an ester bond.

上記一般式(20)により表されるフッ素基含有オレフィン系不飽和単量体としては、下記一般式(21):
(但しRf2は上記式(20)と同じである。)により表されるものが、より好ましい。
Examples of the fluorine-containing olefinically unsaturated monomer represented by the general formula (20) include the following general formula (21):
(Wherein Rf 2 is the same as the above formula (20)) is more preferable.

上記一般式(21)により表されるフッ素基含有ジエン系不飽和単量体としては、1,4-ジビニル(パーフルオロブチレン)(別名:1,4-ジビニルオクタフルオロブタン)、1,6-ジビニル(パーフルオロヘキシレン)(別名:1,6-ジビニルドデカフルオロヘキサン)及び1,8-ジビニル(パーフルオロオクチレン)(別名:1,8-ジビニルヘキサデカフルオロオクタン)が好ましい。   Examples of the fluorine-containing diene unsaturated monomer represented by the general formula (21) include 1,4-divinyl (perfluorobutylene) (also known as 1,4-divinyloctafluorobutane), 1,6- Divinyl (perfluorohexylene) (alias: 1,6-divinyldodecafluorohexane) and 1,8-divinyl (perfluorooctylene) (alias: 1,8-divinylhexadecafluorooctane) are preferred.

上記4種の各フッ素基含有不飽和単量体は、単独で用いることができるが、2種以上を併用しても良い。2種以上を併用する場合、例えばフッ素基含有オレフィン系不飽和単量体及び/又はフッ素基含有ジエン系不飽和単量体と、フッ素基含有(メタ)アクリル酸エステル類及び/又はフッ素基含有(メタ)アクリル酸類とを混合した組成等を挙げることができる。   Each of the four types of fluorine-containing unsaturated monomers can be used alone, but two or more types may be used in combination. When using 2 or more types together, for example, fluorine group-containing olefinic unsaturated monomer and / or fluorine group-containing diene unsaturated monomer, fluorine group-containing (meth) acrylic acid esters and / or fluorine group-containing The composition etc. which mixed (meth) acrylic acid can be mentioned.

(3) 各不飽和単量体の使用割合
リン酸基含有不飽和単量体(1)と、他の不飽和単量体(2)との質量比(1)/(2)は、100/0〜20/80の範囲であるのが好ましく、(1)/(2) = 90/10〜40/60であるのがより好ましい。また他の不飽和単量体(2)の中で、官能基を含有する不飽和単量体Aとそれ以外の不飽和単量体Bの質量比は、プロトン伝導性にプラス効果をもたらす不飽和単量体(a)が支配的になるように、不飽和単量体A/不飽和単量体B=100/0〜50/50の範囲とするのが好ましい。従って、特に酸基を含有する不飽和単量体Aとしてスルホン酸基含有不飽和単量体を使用する場合、リン酸基含有不飽和単量体/スルホン酸基含有不飽和単量体の質量比は100/0〜20/80、好ましくは90/10〜40/60であり、スルホン酸基含有不飽和単量体/官能基非含有不飽和単量体の質量比は100/0〜50/50である。
(3) Ratio of use of each unsaturated monomer The mass ratio (1) / (2) between the phosphate group-containing unsaturated monomer (1) and the other unsaturated monomer (2) is 100 It is preferably in the range of / 0 to 20/80, and more preferably (1) / (2) = 90/10 to 40/60. In addition, among other unsaturated monomers (2), the mass ratio of unsaturated monomer A containing a functional group to other unsaturated monomers B is an unfavorable effect on proton conductivity. The unsaturated monomer A / unsaturated monomer B is preferably in the range of 100/0 to 50/50 so that the saturated monomer (a) becomes dominant. Therefore, especially when using a sulfonic acid group-containing unsaturated monomer as the unsaturated monomer A containing acid groups, the mass of the phosphoric acid group-containing unsaturated monomer / sulfonic acid group-containing unsaturated monomer The ratio is 100/0 to 20/80, preferably 90/10 to 40/60, and the mass ratio of the sulfonic acid group-containing unsaturated monomer / functional group-free unsaturated monomer is 100/0 to 50 / 50.

(4) リン酸変性エポキシ樹脂
リン酸基含有(共)重合体はリン酸変性エポキシ樹脂を含んでもよく、これによりリン酸基含有(共)重合体とポリアクリロニトリル(PAN)多孔質膜との接着性が向上する。本明細書において、用語「リン酸変性エポキシ樹脂」とは、エポキシ樹脂のエポキシ環に少なくとも部分的にリン酸基を導入することにより変性したものを意味する。リン酸変性エポキシ樹脂の母体であるエポキシ樹脂に特に制限はなく、例えばフェノールノボラック型、クレゾールノボラック型等のノボラック型エポキシ樹脂;ビスフェノールA型、ビスフェノールF型等のビスフェノール型エポキシ樹脂等を用いることができる。エポキシ樹脂のエポキシ環に少なくとも部分的にリン酸基を導入するには、例えば特開2001-151854号、特開2002-327040号等に記載の方法を採用することができ、リン酸変性エポキシ樹脂としてもこれら公知文献に記載のものが挙げられる。
(4) Phosphoric acid-modified epoxy resin The phosphoric acid group-containing (co) polymer may contain a phosphoric acid-modified epoxy resin, whereby the phosphoric acid group-containing (co) polymer and the polyacrylonitrile (PAN) porous membrane Adhesion is improved. In this specification, the term “phosphoric acid-modified epoxy resin” means a resin that has been modified by introducing a phosphoric acid group at least partially into the epoxy ring of the epoxy resin. There is no particular limitation on the epoxy resin that is the base of the phosphoric acid-modified epoxy resin. For example, a novolak type epoxy resin such as a phenol novolak type or a cresol novolak type; a bisphenol type epoxy resin such as a bisphenol A type or a bisphenol F type may be used. it can. In order to introduce a phosphate group at least partially into the epoxy ring of the epoxy resin, for example, a method described in JP-A-2001-151854, JP-A-2002-327040, or the like can be employed. As described in these known documents.

リン酸変性エポキシ樹脂としては、下記一般式(3):
(但しR7及びR9はそれぞれ置換又は無置換のアルキレン基を表し、R8は水素、ハロゲン原子或いは置換又は無置換のアルキル基を表し、mは重合度を表す。一般式(3)により表される化合物は2種以上の構成単位を含む共重合体又は2種以上の構成単位からなる混合物であってもよい。)により表されるノボラック型エポキシ樹脂のエポキシ環に少なくとも部分的にリン酸基を導入することにより変性し、一分子中にリン酸基と水酸基を共存させたもの(以下「CEP」とよぶ)が好ましく、その推定構造は、下記一般式(22):
[但し一般式(22)において、X18及びY7は各構成単位ごとにそれぞれ独立に−OH基、−OP(O)(OH)2基 又は−OP(O)(OH)−OP(O)(OH)2 基を表し、R7、R8及びR9は上記一般式(3)と同じ置換基を表し、mは重合度を表す。但し(−OP(O)(OH)2基の合計数)/(置換基X18及びY7の合計数)=0.3〜0.75である(但し−OP(O)(OH)−OP(O)(OH)2基は−OP(O)(OH)2基二個分に換算する)。]により表すことができる。
As the phosphoric acid-modified epoxy resin, the following general formula (3):
(However, R 7 and R 9 each represent a substituted or unsubstituted alkylene group, R 8 represents hydrogen, a halogen atom or a substituted or unsubstituted alkyl group, and m represents the degree of polymerization. According to the general formula (3) The compound represented may be a copolymer containing two or more structural units or a mixture of two or more structural units.) The epoxy ring of the novolak epoxy resin represented by Those modified by introducing an acid group and having a phosphate group and a hydroxyl group coexisting in one molecule (hereinafter referred to as “CEP”) are preferred, and the presumed structure thereof is represented by the following general formula (22):
[However, in the general formula (22), X 18 and Y 7 are each independently —OH group, —OP (O) (OH) 2 group or —OP (O) (OH) —OP (O ) (OH) 2 group, R 7 , R 8 and R 9 represent the same substituent as in the general formula (3), and m represents the degree of polymerization. However, (total number of -OP (O) (OH) 2 groups) / (total number of substituents X 18 and Y 7 ) = 0.3 to 0.75 (provided that -OP (O) (OH) -OP (O) (OH) 2 groups are converted into two -OP (O) (OH) 2 groups). ].

別の好ましいリン酸変性エポキシ樹脂としては、下記一般式(4):
(但しR10はビスフェノール類から導かれる残基、或いは炭素数1〜4の置換又は無置換のアルキレン基を表し、m'は重合度を表す。一般式(4)により表される化合物は2種以上の構成単位を含む共縮合体又は2種以上の構成単位からなる混合物であってもよい。)により表されるビスフェノール型エポキシ樹脂のエポキシ環に少なくとも部分的にリン酸基を導入することにより変性し、一分子中にリン酸基と水酸基を共存させたもの(BEP)が挙げられ、その推定構造は、下記一般式(23):
[但し一般式(23)において、V、W、X18、Y7及びZはそれぞれ独立に−OH基、−OP(O)(OH)2 基又は−OP(O)(OH)−OP(O)(OH)2 基を表し、R10は上記一般式(4)と同じ置換基を表し、m'は重合度を表す。但し(−OP(O)(OH)2基の合計数)/(置換基V、W、X18、Y7及びZの合計数)=1.2/(n+4)〜3/(n+4)である(但し−OP(O)(OH)−OP(O)(OH)2基は−OP(O)(OH)2基二個分に換算する)。]により表すことができる。
As another preferred phosphoric acid-modified epoxy resin, the following general formula (4):
(However, R 10 represents a residue derived from bisphenols, or a substituted or unsubstituted alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, m ′ represents the degree of polymerization. The compound represented by the general formula (4) is 2 It may be a cocondensate containing two or more kinds of structural units or a mixture of two or more kinds of structural units.) At least partially introducing a phosphate group into the epoxy ring of the bisphenol type epoxy resin represented by (BEP) in which a phosphate group and a hydroxyl group are allowed to coexist in one molecule, and its estimated structure is represented by the following general formula (23):
[In the general formula (23), V, W, X 18 , Y 7 and Z are each independently —OH group, —OP (O) (OH) 2 group or —OP (O) (OH) —OP ( O) (OH) 2 group, R 10 represents the same substituent as in the general formula (4), and m ′ represents the degree of polymerization. However, (total number of -OP (O) (OH) 2 groups) / (total number of substituents V, W, X 18 , Y 7 and Z) = 1.2 / (n + 4) to 3 / (n + 4) ( However, -OP (O) (OH) -OP (O) (OH) 2 groups are converted into 2 -OP (O) (OH) 2 groups). ].

リン酸変性エポキシ樹脂は120℃以上に加熱すると自己縮合硬化する。硬化に際して加熱時間は5〜60分間が好ましい。リン酸変性エポキシ樹脂はまた、リン酸基間の会合によりリン酸基含有(共)重合体と架橋する。リン酸基含有(共)重合体中のリン酸変性エポキシ樹脂の配合割合に特に制限はなく、リン酸基含有(共)重合体に求める接着性に応じて適宜設定すればよい。通常は式[(リン酸基含有不飽和単量体+その他の不飽和単量体)/(リン酸変性エポキシ樹脂)]により表される質量比が100/0〜70/30の範囲であるのが好ましく、100/0〜80/20の範囲であるのがより好ましい。   The phosphoric acid-modified epoxy resin is self-condensed and cured when heated to 120 ° C. or higher. The heating time for curing is preferably 5 to 60 minutes. The phosphoric acid-modified epoxy resin also crosslinks with the phosphoric acid group-containing (co) polymer by association between phosphoric acid groups. There is no restriction | limiting in particular in the mixture ratio of the phosphoric acid modified epoxy resin in a phosphoric acid group containing (co) polymer, What is necessary is just to set suitably according to the adhesiveness calculated | required for a phosphoric acid group containing (co) polymer. Usually, the mass ratio represented by the formula [(phosphate group-containing unsaturated monomer + other unsaturated monomer) / (phosphoric acid-modified epoxy resin)] is in the range of 100/0 to 70/30. And is more preferably in the range of 100/0 to 80/20.

(5) 共重合できる不飽和オリゴマー
リン酸基含有(共)重合体は、上記リン酸基含有不飽和単量体と共重合できる不飽和オリゴマーを共重合成分として含んでもよい。そのような不飽和オリゴマーとして共役ジエン系液状オリゴマーが挙げられる。共役ジエン系液状オリゴマーとして、各々分子内に少なくとも2個のエチレン性不飽和結合を有するブタジエンオリゴマー、イソプレンオリゴマー及びこれらの誘導体からなる群から選ばれた少なくとも一種が好ましい。共役ジエン系液状オリゴマーとしては、下記一般式(24):
(但しR41及びR42はそれぞれ独立にエチレン性不飽和結合を1個以上有し、かつ他の原子団を有してもよい炭化水素基であり、R43及びR44はそれぞれ独立に水素基又はメチル基であり、かつR43及びR44の少なくとも一方は水素基であり、tは重合度を表す。)により表されるものがより好ましい。ただし共役ジエン系液状オリゴマーは、式(24)に示すような重合体鎖中の共役ジエン単位が1, 2−結合であるものに限定する趣旨ではなく、共役ジエン単位が1, 4-結合であるものであってもよい。
(5) Unsaturated oligomer that can be copolymerized The phosphoric acid group-containing (co) polymer may contain, as a copolymerization component, an unsaturated oligomer that can be copolymerized with the phosphate group-containing unsaturated monomer. Examples of such unsaturated oligomers include conjugated diene liquid oligomers. As the conjugated diene-based liquid oligomer, at least one selected from the group consisting of a butadiene oligomer, an isoprene oligomer and derivatives thereof each having at least two ethylenically unsaturated bonds in the molecule is preferable. As the conjugated diene liquid oligomer, the following general formula (24):
(However, R 41 and R 42 are each independently a hydrocarbon group having one or more ethylenically unsaturated bonds and may have other atomic groups, and R 43 and R 44 are each independently hydrogen. And a methyl group, and at least one of R 43 and R 44 is a hydrogen group, and t represents the degree of polymerization. However, the conjugated diene-based liquid oligomer is not limited to those in which the conjugated diene unit in the polymer chain is a 1,2-bond as shown in the formula (24), and the conjugated diene unit is a 1,4-bond. There may be something.

R41及びR42はエチレン性不飽和結合を1個以上有し、他の原子団を有してもよい炭化水素基である限り特に制限はない。R41及びR42が有してもよい他の原子団としては、ウレタン結合、エステル結合、エーテル結合、イソシアネート基、水酸基、カルボキシル基及びアルコキシ基からなる群から選ばれた少なくとも一種が挙げられる。R41及びR42の具体例として(メタ)アクリル基が挙げられる。 R 41 and R 42 are not particularly limited as long as they are hydrocarbon groups which have one or more ethylenically unsaturated bonds and may have other atomic groups. Examples of the other atomic group that R 41 and R 42 may have include at least one selected from the group consisting of a urethane bond, an ester bond, an ether bond, an isocyanate group, a hydroxyl group, a carboxyl group, and an alkoxy group. Specific examples of R 41 and R 42 include a (meth) acryl group.

[2] ポリアクリロニトリル多孔質膜
本発明の固体高分子電解質複合膜は、支持体としてポリアクリロニトリル(PAN)多孔質膜を有する。PAN多孔質膜としては、PAN樹脂から湿式法により製膜されたPAN微多孔フィルム、あるいはPAN繊維からなる紙、織布又は不織布が挙げられる。
[2] Polyacrylonitrile porous membrane The solid polymer electrolyte composite membrane of the present invention has a polyacrylonitrile (PAN) porous membrane as a support. Examples of the PAN porous membrane include a PAN microporous film formed from a PAN resin by a wet method, or paper, woven fabric, or nonwoven fabric made of PAN fibers.

(1) ポリアクリロニトリル樹脂
PAN多孔質膜を構成するPAN樹脂は、ホモポリマーに限られず、アクリロニトリルと共重合可能なモノマーを含むコポリマーであってもよい。そのようなモノマーとして例えばアルキル基中の炭素数が4以下のアルキル(メタ)アクリレート(例えば(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル等);(メタ)アクリル酸;(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル;(メタ)アクリル酸ブロモエチル;メタクリロニトリル;イタコン酸;(メタ)アクリル酸アミド;脂肪酸ビニル(例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等);ビニルピロリドン;メチルビニルケトン;ハロゲン化ビニル(例えば塩化ビニル、臭化ビニル、フッ化ビニル等);ハロゲン化ビニリデン(例えば塩化ビニリデン、臭化ビニリデン等);スチレン;ブタジエン;ビニルピリジン;メタリルスルホン酸、アリルスルホン酸、p-スチレンスルホン酸及びこれらの塩;オレフィン(例えばエチレン、プロピレン等)等が挙げられる。PAN樹脂がコポリマーからなる場合、アクリロニトリルと共重合させる他のモノマーの含有量はコポリマー全体を100質量%として30質量%以下が好ましく、15質量%以下がより好ましい。
(1) Polyacrylonitrile resin
The PAN resin constituting the PAN porous membrane is not limited to a homopolymer, and may be a copolymer including a monomer copolymerizable with acrylonitrile. Examples of such monomers include alkyl (meth) acrylates having 4 or less carbon atoms in the alkyl group (for example, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate); (meth) acrylic acid; (meth) acrylic acid Hydroxyethyl; bromoethyl (meth) acrylate; methacrylonitrile; itaconic acid; (meth) acrylic acid amide; fatty acid vinyl (eg, vinyl acetate, vinyl propionate, etc.); vinyl pyrrolidone; methyl vinyl ketone; Vinyl, vinyl bromide, vinyl fluoride, etc.); vinylidene halides (eg, vinylidene chloride, vinylidene bromide, etc.); styrene; butadiene; vinyl pyridine; methallyl sulfonic acid, allyl sulfonic acid, p-styrene sulfonic acid , and these Salts of olefins (eg ethylene, Pyrene, etc.) and the like. When the PAN resin is a copolymer, the content of other monomers copolymerized with acrylonitrile is preferably 30% by mass or less, more preferably 15% by mass or less, based on 100% by mass of the entire copolymer.

PAN樹脂は単一樹脂成分からなるものに限定されず、複数の樹脂成分からなるものでもよい。樹脂成分の組合せとしては、ホモポリマーとコポリマーの混合物、共重合組成の異なるコポリマーの混合物等の他に、一種又は二種以上のPAN樹脂に、その特性を損なわない範囲で他の樹脂を添加したものが挙げられる。そのような他の樹脂としては、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリルスルホン、ポリイミド、セルロースアセテート、他のセルロース誘導体、塩化ビニル、ポリエステル、ポリフッ化ビニリデン、ポリウレタン等が好ましい。他の樹脂を含有する場合、その割合はPAN多孔質膜全体を100質量%として、50質量%以下が好ましい。従って特に断りがない限り、本明細書において使用する用語「PAN樹脂」は、PANの単体のみならず、PAN+他の樹脂からなる組成物を含むものと理解すべきである。   The PAN resin is not limited to a single resin component, and may be a plurality of resin components. As a combination of resin components, in addition to a mixture of a homopolymer and a copolymer, a mixture of copolymers having different copolymerization compositions, etc., other resins were added to one or more PAN resins as long as the properties are not impaired. Things. As such other resins, polysulfone, polyethersulfone, polyallylsulfone, polyimide, cellulose acetate, other cellulose derivatives, vinyl chloride, polyester, polyvinylidene fluoride, polyurethane and the like are preferable. When other resins are contained, the proportion is preferably 50% by mass or less, based on 100% by mass of the entire PAN porous membrane. Therefore, unless otherwise specified, the term “PAN resin” used in the present specification should be understood to include not only a simple substance of PAN but also a composition comprising PAN + other resin.

PANのホモポリマー又はコポリマーは、例えば溶液重合、乳化重合、懸濁重合等の公知の重合方法により調製できる。例えば特開昭62-106906号は、ラジカル懸濁重合によりPAN樹脂を調製する方法を記載している。   The PAN homopolymer or copolymer can be prepared by a known polymerization method such as solution polymerization, emulsion polymerization or suspension polymerization. For example, JP-A-62-106906 describes a method for preparing a PAN resin by radical suspension polymerization.

(2) PAN多孔質膜及びその作製手順
以下PAN微多孔フィルム、PAN紙/不織布、PAN織布及びこれらを作製する手順についてそれぞれ説明する。
(a) PAN微多孔フィルム
PAN微多孔フィルムの透水量は1〜500 m3/m2・day・atmであるのが好ましく、10〜50 m3/m2・day・atmであるのがより好ましい。ここで透水量は、25℃の限外濾過水をPAN微多孔フィルムの円形サンプル(直径:50 mm)に透過させて、単位時間、単位膜面積、単位圧力(単位膜間差圧)当たりの透水速度を算出し、m3/m2・day・atmの単位で表したものである。PAN微多孔フィルムの厚さは5〜100μmであるのが好ましく、10〜70μmの範囲であるのがより好ましい。
(2) PAN porous membrane and production procedure thereof PAN microporous film, PAN paper / nonwoven fabric, PAN woven fabric and procedures for producing them will be described below.
(a) PAN microporous film
The water permeability of the PAN microporous film is preferably 1 to 500 m 3 / m 2 · day · atm, more preferably 10 to 50 m 3 / m 2 · day · atm. Here, the amount of water permeated per unit time, unit membrane area, and unit pressure (unit transmembrane pressure difference) by passing ultrafiltered water at 25 ° C through a circular sample (diameter: 50 mm) of PAN microporous film. Calculates the permeation speed and is expressed in units of m 3 / m 2 · day · atm. The thickness of the PAN microporous film is preferably 5 to 100 μm, and more preferably 10 to 70 μm.

以下PAN微多孔フィルムの作製手順について説明する。まずPAN樹脂を適当な溶剤に溶解させ、PAN樹脂溶液を調製する。PAN樹脂溶液を調製する際、必要に応じて加熱してもよい。限定的ではないが、PAN微多孔フィルムに用いるPAN樹脂の極限粘度は0.4以上〜2未満が好ましい。極限粘度が0.4未満では膜の強度が弱い。一方2以上では溶剤に対する溶解性が悪く、しかも溶液粘度が高く、成膜性が悪い。PAN樹脂溶液には必要に応じて酸化防止剤、可塑剤、紫外線吸収剤、アンチブロッキング剤、帯電防止剤、界面活性剤、顔料、染料、潤滑剤、無機充填材等の各種添加剤を本発明の効果を損なわない範囲で添加できる。例えば孔形成剤として微粉珪酸を添加することができる。   A procedure for producing a PAN microporous film will be described below. First, PAN resin is dissolved in an appropriate solvent to prepare a PAN resin solution. When preparing the PAN resin solution, it may be heated as necessary. Although not limited, the intrinsic viscosity of the PAN resin used for the PAN microporous film is preferably 0.4 or more and less than 2. When the intrinsic viscosity is less than 0.4, the strength of the film is weak. On the other hand, if it is 2 or more, the solubility in a solvent is poor, the solution viscosity is high, and the film formability is poor. Various additives such as antioxidants, plasticizers, UV absorbers, antiblocking agents, antistatic agents, surfactants, pigments, dyes, lubricants, inorganic fillers and the like are added to the PAN resin solution according to the present invention. Can be added within a range that does not impair the effect. For example, finely divided silicic acid can be added as a pore forming agent.

溶剤としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、アセトニトリル、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、γ-ブチロラクトン、エチレンカーボネート、N-メチル-2-ピロリドン、2-ピロリドン、ヘキサメチレンホスホアミド等の有機溶剤や、塩化亜鉛、硝酸又はチオシアン酸ナトリウムの濃厚水溶液等が挙げられる。   Solvents include propylene carbonate, ethylene carbonate, acetonitrile, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, γ-butyrolactone, ethylene carbonate, N-methyl-2-pyrrolidone, 2-pyrrolidone, hexamethylene Examples thereof include organic solvents such as phosphoamides, concentrated aqueous solutions of zinc chloride, nitric acid, or sodium thiocyanate.

溶解方法は特に限定されないが、攪拌機、ヘンシルミキサー等の混合機を用いればよく、押出機中で均一に混練してもよい。PAN樹脂溶液中のPAN樹脂と溶剤との配合割合に特に制限はないが、両者の合計を100質量%として、PAN樹脂が5〜35質量%であるのが好ましく、10〜30質量%であるのがより好ましい。   Although the dissolution method is not particularly limited, a mixer such as a stirrer or a Hensyl mixer may be used, and the mixture may be uniformly kneaded in the extruder. Although there is no restriction | limiting in particular in the mixture ratio of the PAN resin and solvent in a PAN resin solution, It is preferable that PAN resin is 5-35 mass% when the sum total of both is 100 mass%, and is 10-30 mass%. Is more preferable.

ダイから押し出した溶液を凝固浴に浸漬することにより、PAN樹脂と溶剤を相分離させた膜状成形物を形成する。凝固浴に使用する溶媒としては、一般的にPAN樹脂溶液に使用した溶剤の水希釈液を使用する。凝固浴の温度は、−10〜90℃が好ましく、0〜70℃がより好ましい。以上のようにして得られる膜状成形物は凝固時に形成される多数の微孔を含有する多孔質体である。   By immersing the solution extruded from the die in a coagulation bath, a film-like molded product in which the PAN resin and the solvent are phase-separated is formed. As the solvent used in the coagulation bath, a water dilution of the solvent used in the PAN resin solution is generally used. The temperature of the coagulation bath is preferably −10 to 90 ° C., more preferably 0 to 70 ° C. The film-like molded product obtained as described above is a porous body containing a large number of micropores formed during solidification.

上記のようにして形成した膜状成形物を延伸する。膜状成形物を延伸することにより、微孔が拡大する。限定的ではないが、延伸は80〜100℃の温度範囲に調節した熱水中で実施するのが好ましく、これにより多孔質膜構造を安定化できる。延伸は膜状成形物を加熱後、通常のテンター法、ロール法、インフレーション法、圧延法又はこれらの方法の組合せにより行う。延伸は一軸延伸でも二軸延伸でもよいが、二軸延伸が好ましい。二軸延伸は、同時二軸延伸、逐次延伸又は多段延伸(例えば同時二軸延伸及び逐次延伸の組合せ)のいずれでもよい。延伸倍率は形成する多孔質膜の開孔率や膜厚に応じて適宜設定すればよいが、通常総面積延伸倍率で2〜30倍とするのが好ましい。延伸により得られたPAN微多孔フィルムはメタノール及び/又は水で洗浄して残存溶剤を除去し、乾燥させるのが好ましい。   The film-like molded product formed as described above is stretched. By stretching the film-like molded product, the micropores are enlarged. Although it is not limited, it is preferable to perform extending | stretching in the hot water adjusted to the temperature range of 80-100 degreeC, and, thereby, can stabilize a porous membrane structure. Stretching is performed by heating the film-shaped molded article, and then by a usual tenter method, roll method, inflation method, rolling method, or a combination of these methods. The stretching may be uniaxial stretching or biaxial stretching, but biaxial stretching is preferred. Biaxial stretching may be simultaneous biaxial stretching, sequential stretching, or multistage stretching (for example, a combination of simultaneous biaxial stretching and sequential stretching). The draw ratio may be appropriately set according to the porosity and film thickness of the porous film to be formed, but it is usually preferably 2 to 30 times as the total area draw ratio. The PAN microporous film obtained by stretching is preferably washed with methanol and / or water to remove residual solvent and dried.

必要に応じて、PAN微多孔フィルムを熱処理してもよい。熱処理によってPAN微多孔フィルムの結晶が安定化する。熱処理方法としては、熱固定処理及び熱収縮処理のいずれの方法を用いてもよい。特に熱収縮処理を行うと、低収縮率で高強度の多孔質膜が得られるため好ましい。熱固定処理及び熱収縮処理のいずれも公知の方法が使用できる。これらの熱処理は、PAN微多孔フィルムの融点以下の温度範囲内で行う。   If necessary, the PAN microporous film may be heat-treated. The crystal of the PAN microporous film is stabilized by the heat treatment. As the heat treatment method, any one of heat setting treatment and heat shrink treatment may be used. In particular, it is preferable to perform a heat shrink treatment because a porous film having a low shrinkage rate and a high strength can be obtained. A known method can be used for both the heat setting treatment and the heat shrinking treatment. These heat treatments are performed within a temperature range below the melting point of the PAN microporous film.

(b) PAN紙/不織布
PAN紙/不織布の透気度は0.1〜5秒/100 mlであるのが好ましく、0.2〜1秒/100 mlであるのがより好ましい。ここで透気度はJIS P8117により測定したものである。PAN紙/不織布の厚さはPAN微多孔フィルムと同じでよい。PAN紙/不織布の坪量は5〜50 g/m2であるのが好ましく、7〜20 g/m2であるのがより好ましい。
(b) PAN paper / nonwoven fabric
The air permeability of the PAN paper / nonwoven fabric is preferably 0.1 to 5 seconds / 100 ml, and more preferably 0.2 to 1 second / 100 ml. Here, the air permeability is measured according to JIS P8117. The thickness of the PAN paper / nonwoven fabric may be the same as that of the PAN microporous film. The basis weight of the PAN paper / nonwoven fabric is preferably 5 to 50 g / m 2 , and more preferably 7 to 20 g / m 2 .

PAN紙/不織布はPAN短繊維及びフィブリル化PAN繊維を複合してなるのが好ましい。このような複合化PAN紙/不織布は強度及び緻密性に優れている。フィブリル化PAN繊維の配合割合は特に制限されないが、PAN短繊維及びフィブリル化PAN繊維の合計を100質量%として5〜50質量%が好ましく、10〜40質量%がより好ましい。この配合割合を5質量%未満とすると、PAN紙/不織布の強度が弱くなり、また緻密性も低下する。一方50質量%超とすると、寸法安定性が悪くなる。   The PAN paper / nonwoven fabric is preferably formed by combining PAN short fibers and fibrillated PAN fibers. Such composite PAN paper / nonwoven fabric is excellent in strength and denseness. The blending ratio of the fibrillated PAN fibers is not particularly limited, but is preferably 5 to 50% by mass, more preferably 10 to 40% by mass, where the total of the PAN short fibers and the fibrillated PAN fibers is 100% by mass. If the blending ratio is less than 5% by mass, the strength of the PAN paper / nonwoven fabric becomes weak and the denseness also decreases. On the other hand, if it exceeds 50% by mass, the dimensional stability becomes worse.

PAN短繊維及びフィブリル化PAN繊維に用いるPAN樹脂は上記のようにコポリマーからなってもよいが、耐熱性、耐薬品性、耐酸化性、寸法安定性等の観点からホモポリマーからなるのが好ましい。PAN短繊維及びフィブリル化PAN繊維に用いるPAN樹脂としては重量平均分子量(Mw)が15万以上のものを用いるのが好ましく、これによりPAN紙/不織布の耐熱性、耐薬品性、耐久性等が一層向上する。ここでMwは、
式:[η]=3.35×10-4 Mw-0.72(但し[η]は、ジメチルホルムアミドを溶剤とした場合の30℃における極限粘度である。)により求めたものである。
The PAN resin used for the PAN short fiber and the fibrillated PAN fiber may be made of a copolymer as described above, but is preferably made of a homopolymer from the viewpoint of heat resistance, chemical resistance, oxidation resistance, dimensional stability, and the like. . As the PAN resin used for the PAN short fiber and the fibrillated PAN fiber, it is preferable to use a PAN resin having a weight average molecular weight (Mw) of 150,000 or more, thereby improving the heat resistance, chemical resistance, durability, etc. Further improve. Where Mw is
Formula: [η] = 3.35 × 10 −4 Mw −0.72 (where [η] is an intrinsic viscosity at 30 ° C. when dimethylformamide is used as a solvent).

PAN紙/不織布は必要に応じてバインダー繊維を含んでもよい。バインダー繊維として、例えばポリエステル繊維、ポリオレフィン繊維、ナイロン繊維、アラミド繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維等の合成繊維が挙げられる。バインダー繊維の含有量は、PAN紙/不織布全体を100質量%として70質量%以下が好ましい。   The PAN paper / nonwoven fabric may contain binder fibers as necessary. Examples of the binder fiber include synthetic fibers such as polyester fiber, polyolefin fiber, nylon fiber, aramid fiber, and polyphenylene sulfide fiber. The content of the binder fiber is preferably 70% by mass or less based on 100% by mass of the entire PAN paper / nonwoven fabric.

以下PAN紙/不織布の作製手順について説明する。まずPAN長繊維を作製する。PAN長繊維の作製には湿式紡糸法、乾湿式紡糸法、乾式紡糸法等公知の紡糸技術が適用できる。湿式紡糸法により作製する場合、使用する溶媒及び原液濃度は微多孔フィルムを作製する場合と同じでよい。PAN長繊維の繊度は0.1〜10デニールとするのが好ましい。PAN短繊維は、PAN長繊維を所定の長さに切断することにより得られる。PAN短繊維の長さは、限定する趣旨ではないが、1〜25 mmが好ましく、3〜15 mmがより好ましい。フィブリル化PAN繊維は、PAN短繊維をビーターやレファイナー等を用いて叩解することにより得られる。叩解によりフィブリル化し易いPAN繊維として、例えば(i) 相分離を起こしやすい2種以上のPAN樹脂を含む原液を用いて紡糸したもの、(ii) 紡糸により得られたPAN長繊維を高度に延伸して分子配向性を高めたもの等が挙げられる。   The procedure for producing PAN paper / nonwoven fabric will be described below. First, PAN long fibers are produced. For the production of PAN long fibers, known spinning techniques such as wet spinning, dry wet spinning, and dry spinning can be applied. When producing by a wet spinning method, the solvent used and the concentration of the stock solution may be the same as in producing a microporous film. The fineness of the PAN long fibers is preferably 0.1 to 10 denier. The PAN short fiber is obtained by cutting the PAN long fiber into a predetermined length. The length of the PAN short fiber is not limited, but is preferably 1 to 25 mm, more preferably 3 to 15 mm. The fibrillated PAN fiber is obtained by beating a PAN short fiber using a beater, a refiner or the like. As PAN fibers that are easily fibrillated by beating, for example, (i) one that is spun using a stock solution containing two or more types of PAN resins that are susceptible to phase separation, and (ii) PAN long fibers obtained by spinning are highly stretched. And those having improved molecular orientation.

PAN紙/不織布は、例えば(i) PAN短繊維(+フィブリル化PAN繊維)を水等の溶媒に分散した後、網上で抄きあげる方法(湿式法)、(ii) 空気中にPAN短繊維(+フィブリル化PAN繊維)を分散させ、降り積もらせる方法、(iii) PAN短繊維(+フィブリル化PAN繊維)をカード又はランダムウェッバーにかけて得られたウェッブをニードルパンチ法、化学接着法、熱接着法等により接着又は絡合させる方法等により作製できる。生産性及び紙/不織布の均一性の観点から湿式法が好ましい。湿式法の場合、例えば円網式、長網式又は短網式の抄紙機を用いて連続的に抄紙する方法(連続抄紙法)により作製できる。連続抄紙法に作製した場合、PAN紙/不織布の引張強度(JIS P8113)は長手方向(MD)が0.1〜4kg/15 mmであるのが好ましく、幅方向(TD)が0.05〜1.3 kg/15 mmであるのが好ましい。なおPAN短繊維及びフィブリル化PAN繊維を複合化したPAN紙/不織布を作製する場合、上記のいずれかの方法により各々の繊維で別個にシート状物を形成し、それらを積層してもよい。   For PAN paper / nonwoven fabric, for example, (i) PAN short fibers (+ fibrillated PAN fibers) are dispersed in a solvent such as water and then drawn on a net (wet method), (ii) PAN shorts in the air (Iii) Needle punch method, chemical bonding method, heat obtained by dispersing fiber (+ fibrillated PAN fiber), and (iii) web obtained by applying PAN short fiber (+ fibrillated PAN fiber) to card or random webber It can be produced by a method of bonding or entanglement by an adhesion method or the like. The wet method is preferred from the viewpoint of productivity and paper / non-woven fabric uniformity. In the case of a wet method, for example, it can be produced by a method of continuous paper making (continuous paper making method) using a circular net type, long net type or short net type paper machine. When produced by the continuous paper making method, the tensile strength (JIS P8113) of PAN paper / nonwoven fabric is preferably 0.1 to 4 kg / 15 mm in the longitudinal direction (MD), and 0.05 to 1.3 kg / 15 in the width direction (TD). It is preferably mm. When producing a PAN paper / nonwoven fabric in which a PAN short fiber and a fibrillated PAN fiber are combined, a sheet-like material may be formed separately from each fiber by any one of the methods described above and laminated.

湿式法により得られたPAN紙/不織布は、必要に応じて熱カレンダー処理してもよい。熱カレンダー処理方法として熱カレンダーローラーに通す方法が挙げられる。熱カレンダー処理の条件は特に限定されないが、例えば温度を60〜210℃とし、線圧を2kg/cm以上とする。   The PAN paper / nonwoven fabric obtained by the wet method may be subjected to a heat calender treatment as necessary. An example of the thermal calendar treatment method is a method of passing through a thermal calendar roller. The conditions for the thermal calendar treatment are not particularly limited. For example, the temperature is 60 to 210 ° C., and the linear pressure is 2 kg / cm or more.

(c) PAN織布
PAN織布の透気度、坪量及び厚さはPAN紙/不織布と同じでよい。PAN織布を構成するPAN長繊維の組成及びMwもPAN紙/不織布と同じでよい。PAN織布はPAN長繊維を用いて平織、綾織、繻子織等の公知の製織方法により作製できる。
(c) PAN woven fabric
The air permeability, basis weight and thickness of PAN woven fabric may be the same as PAN paper / nonwoven fabric. The composition and Mw of the PAN long fiber constituting the PAN woven fabric may be the same as that of the PAN paper / nonwoven fabric. The PAN woven fabric can be produced by a known weaving method such as plain weave, twill weave and satin weave using PAN long fibers.

[3] 固体高分子電解質複合膜の製造方法
以下本発明の固体高分子電解質複合膜の製造方法について説明する。まず(a) 上記リン酸基含有不飽和単量体、(b) 光増感剤並びに(c) 各々必要に応じて添加する上記他の不飽和単量体、上記リン酸変性エポキシ樹脂、及び上記不飽和オリゴマーからなる群から選ばれた少なくとも一種を含有する組成物(以下「不飽和単量体組成物」とよぶ)を調製する。上記リン酸変性エポキシ樹脂及び上記不飽和オリゴマーのいずれかを含有する不飽和単量体組成物を調製する場合、添加する上記リン酸変性エポキシ樹脂及び/又は上記不飽和オリゴマー並びに上記リン酸基含有不飽和単量体の全てが溶解する共通溶媒を添加するのが好ましく、これにより均一な不飽和単量体組成物を調製できる。
[3] Method for Producing Solid Polymer Electrolyte Composite Membrane The method for producing the solid polymer electrolyte composite membrane of the present invention is described below. First, (a) the phosphate group-containing unsaturated monomer, (b) a photosensitizer, and (c) each of the other unsaturated monomers added as necessary, the phosphoric acid-modified epoxy resin, and A composition containing at least one selected from the group consisting of the unsaturated oligomers (hereinafter referred to as “unsaturated monomer composition”) is prepared. When preparing an unsaturated monomer composition containing any one of the phosphoric acid-modified epoxy resin and the unsaturated oligomer, the phosphoric acid-modified epoxy resin and / or the unsaturated oligomer and the phosphoric acid group-containing to be added It is preferable to add a common solvent in which all of the unsaturated monomers are dissolved, whereby a uniform unsaturated monomer composition can be prepared.

光増感剤としては、
(i) R-(CO)w -R’(R,R’=水素基又は炭化水素基、w = 2〜3)で表される隣接ポリケトン化合物類(例えば、ジアセチル、ジベンジル等)、
(ii) R-CO-CHOH-R’(R,R’=水素基又は炭化水素基)で表されるα-カルボニルアルコール類(例えば、ベンゾイン等)、
(iii) R-CH(OR”)-CO-R’(R,R’,R”=炭化水素基)で表されるアシロイン・エーテル類(例えば、ベンゾインメチルエーテル等)、
(iv) Ar-CR(OH)-CO-Ar(Ar=アリール基、R=炭化水素基)で表されるα-置換アシロイン類(例えば、α-アルキルベンゾイン等)、及び
(v) 多核キノン類(例えば、9,10-アンスラキノン等)がある。
これらの光増感剤は、それぞれ単独で使用できるが、複数のものを併用してもよい。
As a photosensitizer,
(i) adjacent polyketone compounds represented by R— (CO) w —R ′ (R, R ′ = hydrogen group or hydrocarbon group, w = 2 to 3) (for example, diacetyl, dibenzyl, etc.),
(ii) α-carbonyl alcohols represented by R—CO—CHOH—R ′ (R, R ′ = hydrogen group or hydrocarbon group) (for example, benzoin),
(iii) acyloin ethers represented by R—CH (OR ″) — CO—R ′ (R, R ′, R ″ = hydrocarbon group) (for example, benzoin methyl ether),
(iv) α-substituted acyloins represented by Ar—CR (OH) —CO—Ar (Ar = aryl group, R = hydrocarbon group) (for example, α-alkylbenzoin), and
(v) There are polynuclear quinones (for example, 9,10-anthraquinone, etc.).
These photosensitizers can be used alone, but a plurality of them may be used in combination.

光増感剤の使用量は不飽和化合物(上記リン酸基含有不飽和単量体並びに必要に応じて添加する上記他の不飽和単量体及び/又は上記不飽和オリゴマー)の合計質量に対して、0.01〜3質量%の範囲、好ましくは0.01〜1.5質量%の範囲である。この使用量を0.01質量%未満とすると、所定の紫外線照射時間内に重合が完結せず、未反応単量体が残留するので好ましくないし、3質量%超とすると、得られる重合体の重合度が低くなる上、重合体が着色する傾向にあるので好ましくない。   The amount of the photosensitizer used is based on the total mass of the unsaturated compound (the phosphate group-containing unsaturated monomer and the other unsaturated monomer and / or the unsaturated oligomer added as necessary). The range is 0.01 to 3% by mass, preferably 0.01 to 1.5% by mass. When the amount used is less than 0.01% by mass, polymerization is not completed within a predetermined ultraviolet irradiation time, and an unreacted monomer remains, and when it exceeds 3% by mass, the degree of polymerization of the resulting polymer is preferable. And the polymer tends to be colored, which is not preferable.

調製した不飽和単量体組成物を上記PAN多孔質膜に含浸させるか塗布する。PAN多孔質膜の微孔に不飽和単量体組成物を十分浸透させて、PAN多孔質膜に対する固体高分子電解質の接着性を向上させることを目的として、(a) 不飽和単量体組成物が付着したPAN多孔質膜を不活性ガス雰囲気で加圧したり、(b) PAN多孔質膜の裏表面に対して、紫外線照射による活性化処理を施したり、(c) PAN多孔質膜の片面を吸引しながら不飽和単量体組成物を含浸させたりするのが好ましい。加圧する場合、通常は窒素雰囲気下、0.5〜10 kg/cm2の圧力で5〜24時間、室温で行う。紫外線を照射する場合、照射時間は多孔質の裏表面に対してそれぞれ10〜120秒間とする。吸引する場合、例えばヌッチェの上にPAN多孔質膜を載置して吸引しながら不飽和単量体組成物を塗布する方法や、PAN多孔質膜を吸引ロールに接触させながら不飽和単量体組成物を塗布するか、不飽和単量体組成物に浸漬させる方法が挙げられる。上記のような加圧及び吸引は、いずれか一方のみを施してもよいし、両方を組合せてもよい。 The prepared unsaturated monomer composition is impregnated or applied to the PAN porous membrane. In order to improve the adhesion of the solid polymer electrolyte to the PAN porous membrane by sufficiently penetrating the unsaturated monomer composition into the micropores of the PAN porous membrane, (a) the unsaturated monomer composition Pressurize the PAN porous membrane to which an object is attached in an inert gas atmosphere, or (b) activate the back surface of the PAN porous membrane by ultraviolet irradiation, or (c) PAN porous membrane It is preferable to impregnate the unsaturated monomer composition while sucking one side. When pressurizing, it is usually performed at room temperature for 5 to 24 hours under a nitrogen atmosphere at a pressure of 0.5 to 10 kg / cm 2 . When irradiating with ultraviolet rays, the irradiation time is 10 to 120 seconds with respect to the porous back surface. When sucking, for example, a method of applying an unsaturated monomer composition while placing a PAN porous film on Nutsche and sucking, or an unsaturated monomer while contacting the PAN porous film with a suction roll The method of apply | coating a composition or immersing in an unsaturated monomer composition is mentioned. Only one of the pressurization and suction as described above may be applied, or both may be combined.

またPAN多孔質膜に対する固体高分子電解質の接着性を向上させることを目的として、不飽和単量体組成物を上記PAN多孔質膜に付着させる前に、上記リン酸変性エポキシ樹脂をPAN多孔質膜に浸透させてもよい。   In order to improve the adhesion of the solid polymer electrolyte to the PAN porous film, the phosphoric acid-modified epoxy resin is added to the PAN porous film before attaching the unsaturated monomer composition to the PAN porous film. The membrane may be permeated.

上記のようにして不飽和単量体組成物を付着させたPAN多孔質膜を紫外線透過性の支持基板に挟み、紫外線を照射して不飽和化合物(上記リン酸基含有不飽和単量体並びに必要に応じて添加する上記他の不飽和単量体及び/又は上記不飽和オリゴマー)を光重合させることにより、固体高分子電解質複合膜が得られる。   The PAN porous membrane having the unsaturated monomer composition attached as described above is sandwiched between UV permeable support substrates and irradiated with UV rays to produce unsaturated compounds (the above phosphate group-containing unsaturated monomers and A solid polymer electrolyte composite membrane can be obtained by photopolymerizing the other unsaturated monomer and / or the unsaturated oligomer added as necessary.

不飽和単量体組成物を紫外線照射重合するに当たって使用する紫外線透過性板及び支持基板は紫外線透過率が高いことのみならず、紫外線照射による重合時の昇温に耐える耐熱性を有すること、及び不飽和単量体組成物及びこれを重合して得られる固体高分子電解質と接着せず、剥離性が良好なことが必要である。   The ultraviolet transmissive plate and the support substrate used for the ultraviolet irradiation polymerization of the unsaturated monomer composition not only have a high ultraviolet transmittance, but also have heat resistance that can withstand the temperature rise during polymerization due to ultraviolet irradiation, and It is necessary that the unsaturated monomer composition and the solid polymer electrolyte obtained by polymerizing the unsaturated monomer composition are not bonded to each other and have good peelability.

支持基板として通常使用するガラス平板は紫外線透過率と耐熱性については非常に良いが、本発明に使用する不飽和化合物の(共)重合により得られる固体高分子電解質と密着するので、予めガラス平板の表面にシリコーン系又はフッ素系の剥離剤を塗布しておくか、フッ素樹脂系の薄い透明フィルムを貼りつけた上で使用するのが好ましい。   The glass plate usually used as the support substrate is very good in terms of ultraviolet transmittance and heat resistance, but is in close contact with the solid polymer electrolyte obtained by (co) polymerization of the unsaturated compound used in the present invention. It is preferable to apply a silicone-based or fluorine-based release agent on the surface of the film or attach a fluororesin-based thin transparent film.

支持基板としては、ガラス平板以外に、ポリパーフルオロビニルエーテル樹脂(PFA)、ポリフッ化ビニリデン樹脂(PVDF)等のフッ素系樹脂の他、ポリ3-メチルペンテン樹脂、ポリプロピレン樹脂等の紫外線透過率の良い100℃以上の耐熱性を有する樹脂平板を使用することができる。   In addition to glass flat plates, the supporting substrate has good UV transmittance such as polyperfluorovinyl ether resin (PFA) and polyvinylidene fluoride resin (PVDF), as well as poly-3-methylpentene resin and polypropylene resin. A resin flat plate having heat resistance of 100 ° C. or higher can be used.

不飽和単量体組成物を含浸させるか塗布したPAN多孔質膜を2枚の支持基板の間に挟んで紫外線照射を行うに当たって、空気及び余分な不飽和単量体組成物を系外に絞り出す必要がある。例えば図1に示すように、PAN多孔質膜12に不飽和単量体組成物11を付着させた複合膜1を2枚の支持基板2,2の間に挟み、均等に圧力をかけて、クリップ又はクランプ3で止めた状態で、水平に保ちながら紫外線照射を行うのが好ましい。照射は、少なくとも片面に対して1〜15分間行う。照射を表裏交互に行う場合は、片面に対して1〜15分間行う。光重合時の紫外線照射強度は5〜100μW/cm2、好ましくは10〜80μW/cm2とする。紫外線照射距離は、上記照射時間の範囲で十分硬化するように適宜設定する。光重合法により得られた膜に対して、機械的強度及び耐溶剤性の向上を目的として、100〜140℃で1〜15分程度加熱処理するのが好ましい。特に不飽和単量体組成物が上記リン酸変性エポキシ樹脂を含む場合、120〜140℃で5〜15分程度加熱処理するのが好ましい。 When irradiating ultraviolet rays with a PAN porous membrane impregnated or coated with an unsaturated monomer composition being sandwiched between two supporting substrates, air and excess unsaturated monomer composition are squeezed out of the system. There is a need. For example, as shown in FIG. 1, a composite membrane 1 in which an unsaturated monomer composition 11 is attached to a PAN porous membrane 12 is sandwiched between two support substrates 2 and 2, and pressure is applied evenly. It is preferable to irradiate with ultraviolet rays while being kept horizontal with the clip or clamp 3 stopped. Irradiation is performed for at least one side for 1 to 15 minutes. When irradiation is performed alternately on the front and back sides, it is performed for 1 to 15 minutes on one side. The ultraviolet irradiation intensity at the time of photopolymerization is 5 to 100 μW / cm 2 , preferably 10 to 80 μW / cm 2 . The ultraviolet irradiation distance is appropriately set so as to be sufficiently cured within the above irradiation time range. The film obtained by the photopolymerization method is preferably heat-treated at 100 to 140 ° C. for about 1 to 15 minutes for the purpose of improving mechanical strength and solvent resistance. In particular, when the unsaturated monomer composition contains the phosphoric acid-modified epoxy resin, it is preferable to heat-treat at 120 to 140 ° C. for about 5 to 15 minutes.

光重合法により得られた複合膜は、単量体等の未反応成分等の不純物も含んでいるので、不純物を抽出するのが好ましい。抽出は複合膜を貧溶媒に浸漬した後、取り出すことにより行う。貧溶媒としては水、メタノール等が好ましい。貧溶媒として水やメタノールを使用する場合は、各々を単独で用いてもよいし、両者を組合せて用いてもよい。1回の抽出操作に使用する貧溶媒の量は、複合膜の10倍容積〜100倍容積とする。浸漬温度は通常室温でよく、必要に応じて複合膜が劣化しない程度に加熱しても構わない。浸漬時間に関して、例えば貧溶媒として水又はメタノールを用いて室温で抽出する場合、約24時間浸漬すれば、1回の抽出操作でほぼ不純物を抽出できる。必要に応じて、貧溶媒による抽出を繰り返してもよい。貧溶媒による抽出を繰り返す場合、各抽出操作の間に加熱減圧乾燥操作を入れてもよい。貧溶媒に浸漬した後は、100〜140℃で1〜90分程度加熱処理することにより乾燥させる。   Since the composite film obtained by the photopolymerization method also includes impurities such as unreacted components such as monomers, it is preferable to extract the impurities. Extraction is performed by immersing the composite membrane in a poor solvent and then removing it. As the poor solvent, water, methanol and the like are preferable. When water or methanol is used as the poor solvent, each of them may be used alone or in combination. The amount of the poor solvent used for one extraction operation is 10 to 100 times the volume of the composite membrane. The immersion temperature may be usually room temperature, and may be heated to such an extent that the composite film does not deteriorate as necessary. Regarding the immersion time, for example, when extraction is performed at room temperature using water or methanol as a poor solvent, the impurities can be substantially extracted by one extraction operation if immersed for about 24 hours. You may repeat extraction by a poor solvent as needed. When repeating extraction with a poor solvent, a heating and vacuum drying operation may be performed between the extraction operations. After being immersed in a poor solvent, it is dried by heat treatment at 100 to 140 ° C. for about 1 to 90 minutes.

PAN多孔質膜と不飽和単量体組成物の使用割合は、PAN多孔質膜/不飽和単量体組成物=1/20〜1/2(質量比)の範囲であるのが好ましい。   The use ratio of the PAN porous membrane and the unsaturated monomer composition is preferably in the range of PAN porous membrane / unsaturated monomer composition = 1/20 to 1/2 (mass ratio).

不飽和単量体組成物の粘度を下げ、PAN多孔質膜への含浸を容易にし、PAN多孔質膜への付着量を減少せしめて複合膜の厚さを薄くするなどの目的で、希釈剤として低沸点溶剤を加えることもできる。   Diluent for the purpose of reducing the viscosity of the unsaturated monomer composition, facilitating impregnation into the PAN porous membrane, reducing the amount of adhesion to the PAN porous membrane, and reducing the thickness of the composite membrane It is also possible to add a low boiling point solvent.

[4] 固体高分子電解質複合膜の特性
PAN多孔質膜はリン酸基含有(共)重合体との親和性が良く、このためPAN多孔質膜にリン酸基含有(共)重合体からなる固体高分子電解質を担持した本発明の複合膜は、固体高分子電解質と多孔質膜との接着性に優れている。PAN多孔質膜はまた、耐熱性及び強度に優れている。このため本発明の複合膜は電池用電解質膜として使用した場合に、優れた耐久性を示すことが期待される。
[4] Properties of solid polymer electrolyte composite membrane
The PAN porous membrane has good affinity with the phosphoric acid group-containing (co) polymer. Therefore, the composite of the present invention in which the PAN porous membrane carries a solid polymer electrolyte made of a phosphoric acid group-containing (co) polymer. The membrane is excellent in adhesion between the solid polymer electrolyte and the porous membrane. The PAN porous membrane is also excellent in heat resistance and strength. For this reason, the composite membrane of the present invention is expected to exhibit excellent durability when used as an electrolyte membrane for batteries.

本発明の固体高分子電解質複合膜は、90%の相対湿度及び30〜80℃の温度条件下において導電率が10-3〜10-2 S・cm-1のオーダーにあり、優れたプロトン伝導性を有し、かかるプロトン伝導性の温度依存性が小さい。ここで導電率とは、複素インピーダンス法により測定したデータを平面複素インピーダンス解析し、さらにcole-cole プロット図形処理をして得られた抵抗値から求めたものである。 The solid polymer electrolyte composite membrane of the present invention has an electrical conductivity on the order of 10 −3 to 10 −2 S · cm −1 under a relative humidity of 90% and a temperature of 30 to 80 ° C. And the temperature dependence of such proton conductivity is small. Here, the conductivity is obtained from a resistance value obtained by performing plane complex impedance analysis on data measured by the complex impedance method and further performing cole-cole plot graphic processing.

本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。   The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples.

実施例1〜9
(1) 不飽和単量体及びリン酸変性エポキシ樹脂
(i) Phosmer M:メタクリロイルオキシエチルホスフェート(分子量:210)、ユニケミカル(株)製。
(ii) アクリロニトリル:分子量53
(iii) Phosmer 2M:メタクリロイルオキシエチルホスフェート(分子量:210)とジ(メタクリロイルオキシエチル)ホスフェート(分子量:322)とを理論モル比約1:1で含有する組成物、ユニケミカル(株)製。
(iv) Phosmer 2A:アクリロイルオキシエチルホスフェート(分子量:196)とジ(アクリロイルオキシエチル)ホスフェート(分子量:294)を理論モル比約1:1で含む組成物、ユニケミカル(株)製。
(v) リン酸変性エポキシ樹脂(CEP):特開2001-151584号の実施例1に従って調製したもの[リン酸酸価:549.5 mg KOH/g、リン酸当量:203.8 g/eq.(両者とも実測値)]。
Examples 1-9
(1) Unsaturated monomer and phosphoric acid-modified epoxy resin
(i) Phosmer M: methacryloyloxyethyl phosphate (molecular weight: 210), manufactured by Unichemical Co., Ltd.
(ii) Acrylonitrile: molecular weight 53
(iii) Phosmer 2M: a composition containing methacryloyloxyethyl phosphate (molecular weight: 210) and di (methacryloyloxyethyl) phosphate (molecular weight: 322) in a theoretical molar ratio of about 1: 1, manufactured by Unichemical Co., Ltd.
(iv) Phosmer 2A: a composition comprising acryloyloxyethyl phosphate (molecular weight: 196) and di (acryloyloxyethyl) phosphate (molecular weight: 294) in a theoretical molar ratio of about 1: 1, manufactured by Unichemical Co., Ltd.
(v) Phosphoric acid-modified epoxy resin (CEP): prepared according to Example 1 of JP-A-2001-151584 [Phosphoric acid value: 549.5 mg KOH / g, phosphoric acid equivalent: 203.8 g / eq. Actual value)].

(2) PAN微多孔フィルム(PAN微多孔膜)の作製
17質量部のアクリロニトリル(90質量%)−アクリル酸メチル(10質量%)共重合体を、83質量部の70質量%硝酸水溶液に溶解させてPAN樹脂溶液を調製した。得られたPAN樹脂溶液を20℃に保持しながらTダイから押し出し、18℃に温調した31質量%硝酸水溶液に浸漬して、厚さ0.12 mmの膜状成形物を形成した。得られた膜状成形物を、95℃に温調した熱水浴中で2.5倍×2.5倍になるように二軸延伸した。延伸後のPAN微多孔膜をメタノールに一夜浸漬した後、室温で時間をかけて乾燥した。得られたPAN微多孔膜の厚さは40μmであり、透水量は35 m3/m2・day・atmであった。
(2) Fabrication of PAN microporous film (PAN microporous film)
17 parts by mass of acrylonitrile (90% by mass) -methyl acrylate (10% by mass) copolymer was dissolved in 83 parts by mass of 70% by mass nitric acid aqueous solution to prepare a PAN resin solution. The obtained PAN resin solution was extruded from a T die while being kept at 20 ° C., and immersed in a 31% by mass nitric acid aqueous solution adjusted to 18 ° C. to form a film-like molded article having a thickness of 0.12 mm. The obtained film-shaped molded article was biaxially stretched in a hot water bath adjusted to 95 ° C. so as to be 2.5 × 2.5 times. The stretched PAN microporous membrane was immersed in methanol overnight and then dried at room temperature over time. The resulting PAN microporous membrane had a thickness of 40 μm and a water permeability of 35 m 3 / m 2 · day · atm.

(3) 固体高分子電解質複合膜の作製
用いた不飽和単量体及びリン酸変性エポキシ樹脂の配合割合を表3に示す。まず表3に記載の不飽和単量体及びリン酸変性エポキシ樹脂に、光増感剤として[イルガキュア651(2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン) +イルガキュア500(1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ベンゾフェノン) = 1 wt% + 0.5 wt%](対全単量体)を溶解させて各不飽和単量体組成物を調製した。得られた各不飽和単量体組成物を用いて以下の手順に従い、固体高分子電解質複合膜を作製した。まずPAN微多孔膜に対する固体高分子電解質の接着性を向上させることを目的として、以下の(a)〜(c)の処理を施した。
(3) Production of solid polymer electrolyte composite membrane Table 3 shows the blending ratio of the unsaturated monomer and phosphoric acid-modified epoxy resin used. First, the unsaturated monomer and phosphoric acid-modified epoxy resin shown in Table 3 were used as photosensitizers [Irgacure 651 (2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1-one) + Irgacure 500 (1 -Hydroxycyclohexyl phenyl ketone, benzophenone) = 1 wt% + 0.5 wt%] (vs. total monomer) was dissolved to prepare each unsaturated monomer composition. A solid polymer electrolyte composite membrane was prepared using the obtained unsaturated monomer compositions according to the following procedure. First, the following treatments (a) to (c) were performed for the purpose of improving the adhesion of the solid polymer electrolyte to the PAN microporous membrane.

(a) 実施例1、3、5〜8:PAN微多孔膜に不飽和単量体組成物を浸漬した後、表3に示す条件下で窒素加圧処理した。但し実施例7では、不飽和単量体を浸漬させる前に、CEPをPAN微多孔膜に2時間かけて浸透させた。
(b) 実施例2、4、9:PAN微多孔膜の両面に対して、紫外線を表3に示す時間照射し、活性化処理した。
(c) 上記(a)又は(b)の処理を施したPAN微多孔膜をヌッチェの上に載置し、吸引しながら各不飽和単量体組成物を通過させ、PAN微多孔膜の微孔に不飽和単量体組成物を充填した。
(a) Examples 1, 3, 5-8: The unsaturated monomer composition was immersed in the PAN microporous membrane, and then subjected to nitrogen pressure treatment under the conditions shown in Table 3. However, in Example 7, CEP was infiltrated into the PAN microporous membrane for 2 hours before the unsaturated monomer was immersed.
(b) Examples 2, 4, and 9: Both surfaces of the PAN microporous membrane were irradiated with ultraviolet rays for the time shown in Table 3 for activation treatment.
(c) The PAN microporous membrane subjected to the treatment (a) or (b) above is placed on a Nutsche and allowed to pass through each unsaturated monomer composition while being sucked. The pores were filled with an unsaturated monomer composition.

次いで図1及び図2に示すように、PAN微多孔膜12に不飽和単量体組成物11を付着させた複合膜1を、フッ素系樹脂フィルムを付着した2枚のガラス平板2,2間に挟んだ状態とし、表3に示す条件で光重合させることにより各固体高分子電解質複合膜を作製した。得られた各複合膜に対して130℃で5分間の熱処理を施した。さらに実施例5〜8ではメタノールに室温で24時間浸漬する抽出処理を施し、実施例9ではメタノール及び水の混合溶剤[メタノール/水=5/95(質量比)]に室温で24時間浸漬する抽出処理を施した。作製した各固体高分子電解質複合膜のPAN微多孔膜と重合体との質量比、厚さ等を表3に示す。実施例1〜9の各複合膜はいずれも透明な外観を有し、固体高分子電解質とPAN微多孔膜との接着性が良好であるといえる。   Next, as shown in FIGS. 1 and 2, the composite film 1 in which the unsaturated monomer composition 11 is attached to the PAN microporous film 12 is placed between the two glass flat plates 2 and 2 to which the fluororesin film is attached. Each solid polymer electrolyte composite membrane was prepared by photopolymerization under the conditions shown in Table 3 and sandwiched between the two. Each obtained composite film was heat-treated at 130 ° C. for 5 minutes. Further, in Examples 5 to 8, an extraction treatment was performed by immersing in methanol at room temperature for 24 hours, and in Example 9, immersing in a mixed solvent of methanol and water [methanol / water = 5/95 (mass ratio)] at room temperature for 24 hours. An extraction process was performed. Table 3 shows the mass ratio, thickness, and the like of the PAN microporous membrane and the polymer of each prepared solid polymer electrolyte composite membrane. Each of the composite membranes of Examples 1 to 9 has a transparent appearance, and it can be said that the adhesion between the solid polymer electrolyte and the PAN microporous membrane is good.

比較例1
支持体としてポリエチレン微多孔膜を使用した以外は実施例1と同様にして、固体高分子電解質複合膜を作製した。しかし得られた複合膜は白濁しており、固体高分子電解質が十分に付着していなかった。またこの複合膜は、メタノールに浸漬すると、固体高分子電解質がポリエチレン微多孔膜から容易に剥離した。
Comparative Example 1
A solid polymer electrolyte composite membrane was produced in the same manner as in Example 1 except that a polyethylene microporous membrane was used as the support. However, the obtained composite membrane was cloudy, and the solid polymer electrolyte was not sufficiently adhered. Further, when this composite membrane was immersed in methanol, the solid polymer electrolyte was easily peeled from the polyethylene microporous membrane.

表3(続き)
表3(続き)
Table 3 (continued)
Table 3 (continued)

注:(1) メタクリロイルオキシエチルホスフェート(分子量:210)。
(2) アクリロニトリル(分子量:53)。
(3) メタクリロイルオキシエチルホスフェート(分子量:210)とジ(メタクリロイルオキシエチル)ホスフェート(分子量:322)とを理論モル比約1:1で含有する組成物。
(4) アクリロイルオキシエチルホスフェート(分子量:196)とジ(アクリロイルオキシエチル)ホスフェート(分子量:294)を理論モル比約1:1で含む組成物。
(5) リン酸変性エポキシ樹脂(ノボラック型)
(6) 25℃の限外濾過水をPAN微多孔フィルムの円形サンプル(直径:50 mm)に透過させて、単位時間、単位膜面積、単位圧力(単位膜間差圧)当たりの透水速度を算出した。
(7) 窒素雰囲気下、室温で一夜加圧。
(8) クリーン・クテノロジー(株)製UV照射器(800 W)を使用し、PAN微多孔膜を紫外線で活性化処理した(波長:253 nm)。
(9) PAN微多孔膜をヌッチェの上に載置して、20 gの不飽和単量体組成物を2回通過させ、さらに20 gの不飽和単量体組成物をPAN微多孔膜に塗布後に吸引して不飽和単量体組成物を浸透させた。
(10) 高圧水銀灯[セン特殊光源(株)製キュアラブHLR-1000F-22(1kw)]を使用し、光重合した(紫外線波長:365 nm、照射強度15〜30μW/cm2、照射距離:25 cm)。
(11) 不飽和単量体を浸漬させる前に、CEPをPAN微多孔膜に2時間かけて浸透させた。
(12) メタノール/水=5/95(質量比)。
Notes: (1) Methacryloyloxyethyl phosphate (molecular weight: 210).
(2) Acrylonitrile (molecular weight: 53).
(3) A composition containing methacryloyloxyethyl phosphate (molecular weight: 210) and di (methacryloyloxyethyl) phosphate (molecular weight: 322) in a theoretical molar ratio of about 1: 1.
(4) A composition comprising acryloyloxyethyl phosphate (molecular weight: 196) and di (acryloyloxyethyl) phosphate (molecular weight: 294) in a theoretical molar ratio of about 1: 1.
(5) Phosphoric acid modified epoxy resin (Novolac type)
(6) Ultrafiltration water at 25 ° C is permeated through a circular sample (diameter: 50 mm) of PAN microporous film, and the permeation rate per unit time, unit membrane area, and unit pressure (unit membrane differential pressure) is set. Calculated.
(7) Pressurize overnight at room temperature under nitrogen atmosphere.
(8) Using a UV irradiator (800 W) manufactured by Clean TECHNOLOGY Co., Ltd., the PAN microporous membrane was activated with ultraviolet rays (wavelength: 253 nm).
(9) Place PAN microporous membrane on Nutsche, let 20 g of unsaturated monomer composition pass twice, and add 20 g of unsaturated monomer composition to PAN microporous membrane. The unsaturated monomer composition was infiltrated by suction after coating.
(10) Photopolymerization was performed using a high-pressure mercury lamp [Cure Arab HLR-1000F-22 (1 kw) manufactured by Sen Special Light Source Co., Ltd.] (ultraviolet wavelength: 365 nm, irradiation intensity: 15 to 30 μW / cm 2 , irradiation distance: 25) cm).
(11) Before immersing the unsaturated monomer, CEP was allowed to permeate the PAN microporous membrane over 2 hours.
(12) Methanol / water = 5/95 (mass ratio).

参考例1〜3
(1) PAN紙の作製
(i) PAN短繊維の調製
ホモPAN樹脂(Mw:15万)をチオシアン酸ナトリウム水溶液に溶解し、湿式紡糸法によりPAN長繊維を調製し、これを5mmの長さにカットしてPAN短繊維を調製した。
Reference Examples 1-3
(1) Production of PAN paper
(i) Preparation of PAN short fibers Homo PAN resin (Mw: 150,000) was dissolved in an aqueous sodium thiocyanate solution to prepare PAN long fibers by a wet spinning method. Was prepared.

(ii) フィブリル化PAN繊維の調製
上記(i)と同様にして作製したPAN短繊維をビーターで叩解することによりフィブリル化PAN繊維を調製した。
(ii) Preparation of fibrillated PAN fiber A fibrillated PAN fiber was prepared by beating a PAN short fiber produced in the same manner as in the above (i) with a beater.

(iii) PAN紙の調製
69.7質量部の上記(i)のPAN短繊維、及び30.3質量部の上記(ii)のフィブリル化PAN繊維を水中に均一分散させ(固形分:0.5質量%)、円網抄紙機を用いて湿式抄紙した後、ヤンキードライヤーにより104℃で乾燥し、110℃の温度及び100 kg/cmの線圧で熱カレンダー処理し、PAN紙を調製した。得られたPAN紙をメタノールに2時間浸漬した後、室温で濾紙上に一夜放置し、105℃で5分間乾燥した。得られたPAN紙の坪量及び厚さを表4に示す。
(iii) Preparation of PAN paper
69.7 parts by mass of the PAN short fiber (i) above and 30.3 parts by mass of the fibrillated PAN fiber (ii) above are uniformly dispersed in water (solid content: 0.5% by mass) and wet using a circular net paper machine After paper making, the paper was dried at 104 ° C. with a Yankee dryer, and heat calendered at a temperature of 110 ° C. and a linear pressure of 100 kg / cm to prepare PAN paper. The obtained PAN paper was immersed in methanol for 2 hours, then left overnight on a filter paper at room temperature, and dried at 105 ° C. for 5 minutes. Table 4 shows the basis weight and thickness of the obtained PAN paper.

(2) 固体高分子電解質複合膜の作製
不飽和単量体として、実施例1〜9と同様のPhosmer M、同2M、同2A及びアクリロニトリルを表4に示す配合割合で用い、光増感剤として[イルガキュア651+イルガキュア500=2wt%+1wt%](対全単量体)を溶解させて各不飽和単量体組成物を調製した。得られた各不飽和単量体組成物を、PAN紙に付着させ、表4に示す条件で光重合させることにより各固体高分子電解質複合膜を作製した。
(2) Production of solid polymer electrolyte composite membrane As unsaturated monomers, the same Phosmer M, 2M, 2A and acrylonitrile as in Examples 1 to 9 were used in the blending ratios shown in Table 4, and photosensitizers were used. [Irgacure 651 + Irgacure 500 = 2 wt% + 1 wt%] (vs. total monomers) was dissolved to prepare each unsaturated monomer composition. Each obtained unsaturated monomer composition was attached to PAN paper and photopolymerized under the conditions shown in Table 4 to produce each solid polymer electrolyte composite membrane.

注:(1)〜(4) 表3と同じ。
(5) 高圧水銀灯[セン特殊光源(株)製キュアラブHLR-1000F-22(1kw)]を使用し、光重合した(紫外線波長:365 nm、照射強度15〜30μW/cm2、照射距離:25 cm)。
(6) 複合膜を、大過剰のメタノールに室温で24時間浸漬し、105℃で1時間乾燥した後の質量減少を測定した。
(7) 複合膜を、大過剰の水に室温で24時間浸漬し、105℃で1時間乾燥した後の質量減少を測定した。
Note: (1) to (4) Same as Table 3.
(5) Photopolymerization was performed using a high-pressure mercury lamp [Cure Arab HLR-1000F-22 (1 kw) manufactured by Sen Special Light Source Co., Ltd.] (ultraviolet wavelength: 365 nm, irradiation intensity: 15 to 30 μW / cm 2 , irradiation distance: 25) cm).
(6) The mass loss after the composite membrane was immersed in a large excess of methanol at room temperature for 24 hours and dried at 105 ° C. for 1 hour was measured.
(7) The composite membrane was immersed in a large excess of water at room temperature for 24 hours, and the mass loss after drying at 105 ° C. for 1 hour was measured.

<プロトン伝導性の評価>
プロトン伝導性は複素インピーダンス法を用いて測定した。上述の方法により作製した実施例1〜9及び参考例1〜3の複合膜から切り出した3cm×1cmの矩形状サンプルを、開放系インピーダンスセルに設置した。このセルを恒温恒湿器内に設置し、相対湿度:90%、測定温度範囲:30〜80℃でのインピーダンス測定、及び相対湿度範囲:60〜90%、測定温度:60℃でのインピーダンス測定(実施例1及び2)を行った。得られたデータを平面複素インピーダンス解析し、その結果をcole-cole プロット図形処理をして得られたサンプルの抵抗値から導電率を求めた。結果を図3〜6に示す。
<Evaluation of proton conductivity>
Proton conductivity was measured using the complex impedance method. A rectangular sample of 3 cm × 1 cm cut out from the composite membranes of Examples 1 to 9 and Reference Examples 1 to 3 produced by the above method was placed in an open impedance cell. This cell is installed in a constant temperature and humidity chamber, relative humidity: 90%, measurement temperature range: impedance measurement at 30-80 ° C, and relative humidity range: 60-90%, measurement temperature: impedance measurement at 60 ° C (Examples 1 and 2) were performed. The obtained data was subjected to plane complex impedance analysis, and the conductivity was obtained from the resistance value of the sample obtained by performing the cole-cole plot graphic processing on the result. The results are shown in FIGS.

図3、4、6に示す結果から、本発明の固体高分子電解質複合膜の導電率は、90%の相対湿度及び30〜80℃の温度範囲において、10-3〜10-2 S・cm-1のオーダーにあり、リン酸基を官能基とする高分子電解質としては良好な水準であり、かつ導電率の温度依存性が小さいことが分かる。特に実施例1〜9のPAN微多孔フィルムを用いた複合膜は、導電率に優れているとともに、導電率の温度依存性が小さく、中でも固体高分子電解質がリン酸変性エポキシ樹脂を含む複合膜(実施例8及び9)は高い導電性を示した。また実施例3及び8の比較、並びに実施例4及び9の比較により、抽出処理の有無に関わらず導電性はほぼ同等であった。また図5に示す結果から、本発明の固体高分子電解質複合膜の導電率は、60℃の温度及び60〜90%の相対湿度範囲において、10-3〜10-2 S・cm-1のオーダーにあり、リン酸基を官能基とする高分子電解質としては良好な水準であった。 From the results shown in FIGS. 3, 4, and 6, the conductivity of the solid polymer electrolyte composite membrane of the present invention is 10 −3 to 10 −2 S · cm at a relative humidity of 90% and a temperature range of 30 to 80 ° C. It can be seen that it is in the order of −1 , which is a good level as a polymer electrolyte having a phosphate group as a functional group, and the temperature dependence of conductivity is small. In particular, the composite membrane using the PAN microporous film of Examples 1 to 9 is excellent in electrical conductivity and has low temperature dependence of electrical conductivity, and in particular, the composite membrane in which the solid polymer electrolyte includes a phosphoric acid-modified epoxy resin (Examples 8 and 9) showed high conductivity. Further, according to the comparison between Examples 3 and 8 and the comparison between Examples 4 and 9, the conductivity was almost the same regardless of the presence or absence of the extraction treatment. From the results shown in FIG. 5, the conductivity of the solid polymer electrolyte composite membrane of the present invention is 10 −3 to 10 −2 S · cm −1 at a temperature of 60 ° C. and a relative humidity range of 60 to 90%. It was in order and was a good level as a polymer electrolyte having a phosphate group as a functional group.

<メタノール抽出試験>
参考例1〜3のメタノール抽出した複合膜を、大過剰のメタノールにさらに室温で24時間浸漬し、105℃で1時間乾燥した後の質量減少を測定した。表4から、いずれの膜でもメタノール抽出残率が90%を超えており、優れたメタノール抽出性を示した。
<Methanol extraction test>
The composite membranes extracted with methanol of Reference Examples 1 to 3 were further immersed in a large excess of methanol at room temperature for 24 hours and dried at 105 ° C. for 1 hour, and the mass loss was measured. From Table 4, the methanol extraction residual ratio exceeded 90% in any of the membranes, indicating excellent methanol extractability.

<水抽出試験>
参考例1〜3の水抽出した複合膜を、大過剰の水に室温でさらに24時間浸漬し、105℃で1時間乾燥した後の質量減少を測定した。表4から、いずれの膜でも水に対する抽出率が10質量%以下であり、優れた水抽出性を示した。
<Water extraction test>
The water-extracted composite membranes of Reference Examples 1 to 3 were further immersed in a large excess of water at room temperature for another 24 hours, and the mass loss after drying at 105 ° C. for 1 hour was measured. From Table 4, the extraction ratio with respect to water was 10 mass% or less in any of the membranes, and excellent water extractability was exhibited.

ガラス平板2枚の間に固体高分子電解質複合膜を挟んだ状態を示す側面図である。It is a side view which shows the state which pinched | interposed the solid polymer electrolyte composite film between two glass flat plates. ガラス平板2枚の間に固体高分子電解質複合膜を挟んだ状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state which pinched | interposed the solid polymer electrolyte composite film between two glass flat plates. 実施例1〜4の固体高分子電解質複合膜について、温度T(℃)と導電率log(σ/S・cm−1) との関係をcole-cole プロットにより示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between temperature T (degreeC) and electrical conductivity log ((sigma) / S * cm < -1 >) by a cole-cole plot about the solid polymer electrolyte composite film of Examples 1-4. 実施例5〜9の固体高分子電解質複合膜について、温度T(℃)と導電率log(σ/S・cm−1) との関係をcole-cole プロットにより示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between temperature T (degreeC) and electrical conductivity log ((sigma) / S * cm < -1 >) by a cole-cole plot about the solid polymer electrolyte composite film of Examples 5-9. 実施例1、2の固体高分子電解質複合膜について、相対湿度(%)と導電率log(σ/S・cm−1) との関係をcole-cole プロットにより示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between relative humidity (%) and electrical conductivity log ((sigma) / S * cm < -1 >) by a cole-cole plot about the solid polymer electrolyte composite film of Example 1,2. 参考例1〜3の固体高分子電解質複合膜について、温度T(℃)と導電率log(σ/S・cm−1) との関係をcole-cole プロットにより示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between temperature T (degreeC) and electrical conductivity log ((sigma) / S * cm < -1 >) by a cole-cole plot about the solid polymer electrolyte composite film of the reference examples 1-3 .

符号の説明Explanation of symbols

1・・・固体高分子電解質複合膜
11・・・固体高分子電解質
12・・・PAN多孔質膜
2・・・ガラス平板
3・・・クリップ
1. Solid polymer electrolyte composite membrane
11 ... Solid polymer electrolyte
12 ... PAN porous membrane 2 ... Glass flat plate 3 ... Clip

Claims (12)

(a) 分子内に1個以上のリン酸基と1個以上のエチレン性不飽和結合とを有するリン酸基含有不飽和単量体、又は(b) 前記リン酸基含有不飽和単量体及びこれと共重合できる他の不飽和単量体を、ポリアクリロニトリル樹脂から湿式法により製膜された微多孔フィルムに含浸させ、(共)重合してなることを特徴とする固体高分子電解質複合膜。 (a) a phosphate group-containing unsaturated monomer having one or more phosphate groups and one or more ethylenically unsaturated bonds in the molecule, or (b) the phosphate group-containing unsaturated monomer And a solid polymer electrolyte composite obtained by impregnating a microporous film formed from a polyacrylonitrile resin by a wet method with (un) polymerizing with another unsaturated monomer copolymerizable therewith film. 請求項1に記載の固体高分子電解質複合膜において、前記リン酸基含有不飽和単量体は、下記一般式(1):

(但しR1は水素基又はアルキル基であり、R2は水素基又は置換もしくは無置換のアルキル基であり、nは1〜6の整数である。)により表されるものを含むことを特徴とする固体高分子電解質複合膜。
The solid polymer electrolyte composite membrane according to claim 1, wherein the phosphate group-containing unsaturated monomer is represented by the following general formula (1):

(Wherein R 1 is a hydrogen group or an alkyl group, R 2 is a hydrogen group or a substituted or unsubstituted alkyl group, and n is an integer of 1 to 6). A solid polymer electrolyte composite membrane.
請求項2に記載の固体高分子電解質複合膜において、R1はH又はCH3であり、R2はH、CH3又はCH2Clであることを特徴とする固体高分子電解質複合膜。 3. The solid polymer electrolyte composite membrane according to claim 2, wherein R 1 is H or CH 3 and R 2 is H, CH 3 or CH 2 Cl. 請求項1〜3のいずれかに記載の固体高分子電解質複合膜において、前記他の不飽和単量体は、分子内に1個以上のエチレン性不飽和結合と、スルホン酸基、カルボン酸基、アルコール性水酸基、アミノ基及びフッ素基からなる群から選ばれた少なくとも一種の官能基とを有する不飽和単量体、(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリル酸エステル類、置換又は無置換のスチレン類、塩化ビニル、及び酢酸ビニルからなる群から選ばれた少なくとも一種であることを特徴とする固体高分子電解質複合膜。 The solid polymer electrolyte composite membrane according to any one of claims 1 to 3, wherein the other unsaturated monomer includes one or more ethylenically unsaturated bonds, a sulfonic acid group, and a carboxylic acid group in the molecule. , Unsaturated monomers having at least one functional group selected from the group consisting of alcoholic hydroxyl groups, amino groups and fluorine groups , (meth) acrylonitrile, (meth) acrylic esters, substituted or unsubstituted styrene A solid polymer electrolyte composite membrane, wherein the membrane is at least one member selected from the group consisting of vinyl chloride and vinyl acetate . 請求項1〜4のいずれかに記載の固体高分子電解質複合膜において、前記リン酸基含有不飽和単量体は下記一般式(2):

(但しR3及びR6はそれぞれ独立に水素基又はアルキル基であり、R4及びR5はそれぞれ独立に水素基又は置換もしくは無置換のアルキル基であり、k及びpはそれぞれ独立に1〜6の整数である。)により表されるリン酸基含有ジエステル系不飽和単量体を含むことを特徴とする固体高分子電解質複合膜。
The solid polymer electrolyte composite membrane according to any one of claims 1 to 4, wherein the phosphate group-containing unsaturated monomer is represented by the following general formula (2):

(However, R 3 and R 6 are each independently a hydrogen group or an alkyl group, R 4 and R 5 are each independently a hydrogen group or a substituted or unsubstituted alkyl group, and k and p are each independently 1 to 1) A solid polymer electrolyte composite membrane comprising a phosphoric acid group-containing diester unsaturated monomer represented by the formula:
請求項5に記載の固体高分子電解質複合膜において、R3及びR6はそれぞれ独立にH又はCH3であり、R4及びR5はそれぞれ独立にH、CH3又はCH2Clであることを特徴とする固体高分子電解質複合膜。 6. The solid polymer electrolyte composite membrane according to claim 5, wherein R 3 and R 6 are each independently H or CH 3 , and R 4 and R 5 are each independently H, CH 3 or CH 2 Cl. A solid polymer electrolyte composite membrane. 請求項1〜6のいずれかに記載の固体高分子電解質複合膜において、さらにリン酸変性エポキシ樹脂を含むことを特徴とする固体高分子電解質複合膜。 The solid polymer electrolyte composite membrane according to any one of claims 1 to 6, further comprising a phosphoric acid-modified epoxy resin. 請求項7に記載の固体高分子電解質複合膜において、前記リン酸変性エポキシ樹脂は、下記一般式(3):

(但しR7及びR9はそれぞれ置換又は無置換のアルキレン基を表し、R8は水素、ハロゲン原子或いは置換又は無置換のアルキル基を表し、mは重合度を表す0以上の整数である。一般式(3)により表される化合物は2種以上の構成単位を含む共重合体又は2種以上の構成単位からなる混合物であってもよい。)により表されるノボラック型エポキシ樹脂のエポキシ環に少なくとも部分的にリン酸基を導入することにより変性し、一分子中にリン酸基と水酸基を共存させたもの、及び/又は下記一般式(4):

(但しR10はビスフェノール類から導かれる残基、或いは炭素数1〜4の置換又は無置換のアルキレン基を表し、m'は重合度を表す0以上の整数である。一般式(4)により表される化合物は2種以上の構成単位を含む共縮合体又は2種以上の構成単位からなる混合物であってもよい。)により表されるビスフェノール型エポキシ樹脂のエポキシ環に少なくとも部分的にリン酸基を導入することにより変性し、一分子中にリン酸基と水酸基を共存させたものであることを特徴とする固体高分子電解質複合膜。
The solid polymer electrolyte composite membrane according to claim 7, wherein the phosphoric acid-modified epoxy resin has the following general formula (3):

(However, R 7 and R 9 each represent a substituted or unsubstituted alkylene group, R 8 represents hydrogen, a halogen atom, or a substituted or unsubstituted alkyl group, and m is an integer of 0 or more representing the degree of polymerization. The compound represented by the general formula (3) may be a copolymer containing two or more constitutional units or a mixture of two or more constitutional units). Modified by introducing a phosphate group at least partially, and having a phosphate group and a hydroxyl group present in one molecule, and / or the following general formula (4):

(However, R 10 represents a residue derived from bisphenols, or a substituted or unsubstituted alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, and m ′ represents an integer of 0 or more representing the degree of polymerization. According to the general formula (4) The compound represented may be a cocondensate containing two or more structural units or a mixture of two or more structural units.) The epoxy ring of the bisphenol-type epoxy resin represented by A solid polymer electrolyte composite membrane, which is modified by introducing an acid group, wherein a phosphate group and a hydroxyl group coexist in one molecule.
請求項1〜8のいずれかに記載の固体高分子電解質複合膜において、前記ポリアクリロニトリル微多孔フィルムの透水量は1〜500 m3/m2・day・atmであることを特徴とする固体高分子電解質複合膜。 The solid polymer electrolyte composite membrane according to any one of claims 1 to 8, wherein the water permeability of the polyacrylonitrile microporous film is 1 to 500 m 3 / m 2 · day · atm. Molecular electrolyte composite membrane. 請求項1〜9のいずれかに記載の固体高分子電解質複合膜において、前記ポリアクリロニトリル微多孔フィルムは、(a)アクリロニトリルホモポリマー、(b)アクリロニトリルと、アクリロニトリルと共重合可能なモノマーとのコポリマー、又は(c)これらの混合物からなることを特徴とする固体高分子電解質複合膜。 10. The solid polymer electrolyte composite membrane according to claim 1, wherein the polyacrylonitrile microporous film comprises (a) an acrylonitrile homopolymer, (b) a copolymer of acrylonitrile and a monomer copolymerizable with acrylonitrile. Or (c) a solid polymer electrolyte composite membrane comprising a mixture thereof. 請求項10に記載の固体高分子電解質複合膜において、前記アクリロニトリルと共重合可能なモノマーは、アルキル基中の炭素数が4以下のアルキル(メタ)アクリレート;(メタ)アクリル酸;(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル;(メタ)アクリル酸ブロモエチル;メタクリロニトリル;イタコン酸;(メタ)アクリル酸アミド;脂肪酸ビニル;ビニルピロリドン;メチルビニルケトン;ハロゲン化ビニル;ハロゲン化ビニリデン;スチレン;ブタジエン;ビニルピリジン;メタリルスルホン酸、アリルスルホン酸、p-スチレンスルホン酸、及びこれらの塩;並びにオレフィンからなる群から選ばれた少なくとも一種であることを特徴とする固体高分子電解質複合膜。 11. The solid polymer electrolyte composite membrane according to claim 10, wherein the monomer copolymerizable with acrylonitrile is an alkyl (meth) acrylate having an alkyl group having 4 or less carbon atoms; (meth) acrylic acid; (meth) acrylic Hydroxyethyl acid; Bromoethyl (meth) acrylate; Methacrylonitrile; Itaconic acid; (Meth) acrylic acid amide; Fatty acid vinyl; Vinyl pyrrolidone; Methyl vinyl ketone; Halogenated vinyl; Halogenated vinylidene; A solid polymer electrolyte composite membrane, which is at least one selected from the group consisting of methallylsulfonic acid, allylsulfonic acid, p-styrenesulfonic acid, and salts thereof; and olefins. 請求項1〜11のいずれかに記載の固体高分子電解質複合膜を用いた燃料電池。 A fuel cell using the solid polymer electrolyte composite membrane according to claim 1.
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