JP5050285B2 - 製塩用陰イオン交換膜及びその製造方法 - Google Patents
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(1)超高分子量ポリエチレンフィルムに電離放射線を照射することにより、超高分子量ポリエチレンにラジカルを発生させた後、陰イオン交換基を導入可能な官能基を有する重合性単量体(ただし、陰イオン交換基を導入可能な官能基自体が陰イオン交換基である場合を除く)単独、又は該重合性単量体及び架橋性単量体の重合性混合物を用いてグラフト重合を行い、該グラフト重合後に、陰イオン交換基を付与できる化合物で処理することにより得られることを特徴とする製塩用陰イオン交換膜。
(2)前記重合性単量体単独、又は前記重合性単量体及び架橋性単量体の重合性混合物を用いてグラフト重合を行う際に膨潤溶媒を使用することを特徴とする前記(1)記載の製塩用陰イオン交換膜。
(3)前記重合性単量体が、クロロメチルスチレンであることを特徴とする前記(1)又は(2)記載の製塩用陰イオン交換膜。
(4)超高分子量ポリエチレンフィルムに電離放射線を照射することにより、超高分子量ポリエチレンにラジカルを発生させた後、陰イオン交換基を導入可能な官能基を有する重合性単量体(ただし、陰イオン交換基を導入可能な官能基自体が陰イオン交換基である場合を除く)単独、又は該重合性単量体及び架橋性単量体の重合性混合物を用いてグラフト重合を行い、該グラフト重合後に、陰イオン交換基を付与できる化合物で処理することを特徴とする製塩用陰イオン交換膜の製造方法。
(5)前記重合性単量体単独、又は前記重合性単量体及び架橋性単量体の重合性混合物を用いてグラフト重合を行う際に膨潤溶媒を使用することを特徴とする前記(4)記載の製塩用陰イオン交換膜の製造方法。
(6)前記重合性単量体が、クロロメチルスチレンであることを特徴とする前記(4)又は(5)記載の製塩用陰イオン交換膜の製造方法。
(a)超高分子量ポリエチレンに電離放射線を照射することにより、ラジカルを発生させた後、陰イオン交換基を導入可能な官能基を有する重合性単量体、又は該重合性単量体及び架橋性単量体を含有する重合性混合物中でグラフト重合を行い、陰イオン交換基を導入する陰イオン交換膜の製造方法である。
(b)前記(1)に記載の方法で得た陰イオン交換膜である。
本発明で使用できる、高分子フィルム基材としては、得られるイオン交換膜の耐久性が向上し、膨潤性も抑制される、分子量が30万以上である超高分子量ポリエチレンを使用することができ、特に分子量が100万〜630万であり、厚みが20〜100μmのものを用いるのが好ましい。
高分子基材の形態は、製塩用のイオン交換膜としての利用面からの要請から、膜(フィルム)の形態であって、その大きさ、厚さは適宜決定することができる。
超高分子量ポリエチレンフィルムの製造法による種別は特に限定するものではなく、インフレーションフィルム、スカイブフィルム等いずれのフィルムも使用可能である。インフレーションフィルムとしては、例えば、作新工業株式会社製、Saxinニューライトフィルム イノベート(製品名)などがあげられる。スカイブフィルムとしては、例えば作新工業株式会社製、Saxinニューライトフィルム(製品名)があげられる。
まず、高分子基材を酸素不透過性ポリ袋中に挿入後、この袋内を窒素置換し、袋内酸素を除去する。次いでこの基材を含む袋に電離放射線の一つである電子線を、−10〜80℃、好ましくは室温付近で、25〜400kGy照射する。次いで、照射済み基材を大気中で取り出し、ガラス容器に移し替えた後、容器内にモノマー液又はモノマー溶液(溶媒希釈液)を充填する。モノマー液又はモノマー溶液は、酸素の存在しない不活性ガスによるバブリングや凍結脱気などで予め酸素ガスを除いたものを使用する。照射済み基材にポリマーのグラフト鎖を導入するためのグラフト重合は、通常、室温〜80℃、好ましくは、25〜70℃で実施する。
また、陰イオン交換基を導入する薬剤としては、弱塩基性イオン交換基を導入可能なアンモニア、メチルアミン、ジメチルアミンなど、強塩基性イオン交換基を導入可能なトリメチルアミン、ジメチルアミンエタノール、トリエタノールアミンなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
分子量160万、膜厚30μmのインフレーション法により製造された超高分子量ポリエチレン基材(作新工業株式会社製、Saxinニューライトフィルム イノベート(製品名))を酸素不透過性ポリ袋中に挿入後、この袋内を窒素置換し、袋内の酸素を除去する。次いでこの基材を含む袋に電子線を25℃、加速電圧250keV、電子線電流32.7mAで50kGy照射した。次いで、照射済み基材を大気中で取り出し、ガラス容器に移し替えた後、高純度窒素によりバブリングし、予め酸素ガスを除いたクロロメチルスチレン、ジビニルベンゼン及びシクロヘキサンを15:1:4の重合割合で混合した溶液を充填した。充填後、50℃で180minグラフト重合した後、膜をガラス容器より取り出し、メタノールで洗浄し、風乾した。グラフト率は109%であった。
実施例1と異なる基材及び方法で合成した膜を実施例2〜26、現在製塩用陰イオン交換膜として使用されている膜を比較例1〜2とし、実施例1とあわせ、合成条件及び膜特性を第1表に示す。
第1表に示したとおり製造したいずれの膜についても、市販されている製塩用陰イオン交換膜と比較し、高い破裂強度を示した。
また、膜抵抗も市販膜とほぼ同等か、それより低い値を示した。
図1に示したとおり、本発明に従って製造したいずれの陰イオン交換膜についても、市販されている陰イオン交換膜と比較し高い濃縮性能を示した。なお、図1中に示した直線は、市販イオン交換膜と同等の濃縮性能を示す直線であり、直線より上部に示される膜性能はすべて市販膜より高い濃縮性能であるといえる。
Claims (6)
- 超高分子量ポリエチレンフィルムに電離放射線を照射することにより、超高分子量ポリエチレンにラジカルを発生させた後、陰イオン交換基を導入可能な官能基を有する重合性単量体(ただし、陰イオン交換基を導入可能な官能基自体が陰イオン交換基である場合を除く)単独、又は該重合性単量体及び架橋性単量体の重合性混合物を用いてグラフト重合を行い、該グラフト重合後に、陰イオン交換基を付与できる化合物で処理することにより得られることを特徴とする製塩用陰イオン交換膜。
- 前記重合性単量体単独、又は前記重合性単量体及び架橋性単量体の重合性混合物を用いてグラフト重合を行う際に膨潤溶媒を使用することを特徴とする請求項1記載の製塩用陰イオン交換膜。
- 前記重合性単量体が、クロロメチルスチレンであることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の製塩用陰イオン交換膜。
- 超高分子量ポリエチレンフィルムに電離放射線を照射することにより、超高分子量ポリエチレンにラジカルを発生させた後、陰イオン交換基を導入可能な官能基を有する重合性単量体(ただし、陰イオン交換基を導入可能な官能基自体が陰イオン交換基である場合を除く)単独、又は該重合性単量体及び架橋性単量体の重合性混合物を用いてグラフト重合を行い、該グラフト重合後に、陰イオン交換基を付与できる化合物で処理することを特徴とする製塩用陰イオン交換膜の製造方法。
- 前記重合性単量体単独、又は前記重合性単量体及び架橋性単量体の重合性混合物を用いてグラフト重合を行う際に膨潤溶媒を使用することを特徴とする請求項4記載の製塩用陰イオン交換膜の製造方法。
- 前記重合性単量体が、クロロメチルスチレンであることを特徴とする請求項4又は請求項5記載の製塩用陰イオン交換膜の製造方法。
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