JP5083487B2 - Removal method of harmful substances generated from direct methanol fuel cell - Google Patents

Removal method of harmful substances generated from direct methanol fuel cell Download PDF

Info

Publication number
JP5083487B2
JP5083487B2 JP2005105267A JP2005105267A JP5083487B2 JP 5083487 B2 JP5083487 B2 JP 5083487B2 JP 2005105267 A JP2005105267 A JP 2005105267A JP 2005105267 A JP2005105267 A JP 2005105267A JP 5083487 B2 JP5083487 B2 JP 5083487B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
fuel cell
compound
methanol
polymer compound
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2005105267A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2006286419A (en
Inventor
洋 小布施
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kurita Water Industries Ltd
Original Assignee
Kurita Water Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kurita Water Industries Ltd filed Critical Kurita Water Industries Ltd
Priority to JP2005105267A priority Critical patent/JP5083487B2/en
Publication of JP2006286419A publication Critical patent/JP2006286419A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5083487B2 publication Critical patent/JP5083487B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Description

本発明は、有機物を燃料とする燃料電池から発生することがある有害物質が系外に排出されるのを抑制し、燃料電池が使用される環境を良好に維持するための方法に関する。   The present invention relates to a method for suppressing a harmful substance that may be generated from a fuel cell using organic matter as a fuel from being discharged out of the system and maintaining a favorable environment in which the fuel cell is used.

固体高分子電解質型燃料電池は、パーフルオロスルホン酸膜等の固体電解質膜を電解質とし、この膜の両面に燃料極及び酸化剤極を接合して構成され、アノードに水素やメタノール、カソードに酸素を供給して電気化学反応により発電する装置である。各電極で生じる電気化学反応は、アノードでは、メタノールを用いた場合、
CHOH+HO→6H+CO+6e …[1]
であり、また、カソードでは、
3/2O+6H+6e→3HO …[2]
である。この反応を起こすために、両電極は触媒物質が担持された炭素微粒子と固体高分子電解質との混合体より構成されている。
A solid polymer electrolyte fuel cell has a solid electrolyte membrane such as a perfluorosulfonic acid membrane as an electrolyte, and a fuel electrode and an oxidant electrode are joined to both sides of the membrane. Hydrogen or methanol is used for the anode and oxygen is used for the cathode. Is a device that generates electricity through an electrochemical reaction. The electrochemical reaction that occurs at each electrode is as follows:
CH 3 OH + H 2 O → 6H + + CO 2 + 6e [1]
And at the cathode,
3/2 O 2 + 6H + + 6e → 3H 2 O [2]
It is. In order to cause this reaction, both electrodes are composed of a mixture of carbon fine particles carrying a catalyst material and a solid polymer electrolyte.

このような固体高分子電解質型燃料電池において、燃料としてメタノールを用いた場合、アノードに供給されたメタノールは、電極中の細孔を通過して触媒に達し、触媒によりメタノールが分解されて、上記反応式[1]の反応で電子と水素イオンを生成する。水素イオンはアノード中の電解質及び両電極間の固体電解質膜を通ってカソードに達し、カソードに供給された酸素及び外部回路より流れ込む電子と反応して、上記反応式[2]のように水を生じる。一方、メタノールより放出された電子はアノード中の触媒担体を通って外部回路へ導き出され、外部回路よりカソードに流れ込む。この結果、外部回路ではアノードからカソードへ向かって電子が流れ電力が取り出される。   In such a solid polymer electrolyte fuel cell, when methanol is used as the fuel, the methanol supplied to the anode reaches the catalyst through the pores in the electrode, and the methanol is decomposed by the catalyst. Electrons and hydrogen ions are generated by the reaction of reaction formula [1]. The hydrogen ions reach the cathode through the electrolyte in the anode and the solid electrolyte membrane between the electrodes, react with oxygen supplied to the cathode and electrons flowing from the external circuit, and water is formed as in the above reaction formula [2]. Arise. On the other hand, electrons emitted from methanol are led to the external circuit through the catalyst carrier in the anode, and flow into the cathode from the external circuit. As a result, in the external circuit, electrons flow from the anode to the cathode and electric power is taken out.

このメタノールを燃料とするダイレクトメタノール型燃料電池は、携帯機器用小型燃料電池として適用できる可能性が高く、近年、携帯用コンピューターや携帯電話等の次世代二次電池として開発が活発化してきている。   This direct methanol fuel cell using methanol as a fuel has a high possibility of being applicable as a small fuel cell for portable devices, and in recent years, development has become active as a next-generation secondary battery such as a portable computer or a cellular phone. .

しかしながら、ダイレクトメタノール型をはじめとする有機物を直接燃料とする燃料電池では、理想的には全ての燃料成分が水素と二酸化炭素とを放出するが、不純物等の混入による副反応や不完全反応等により、中間体の有機物及び一酸化炭素等を生成する。これらの中には生体に対して悪影響を及ぼすもの(有害物質)も含まれる可能性があることが種々の研究の結果明らかになってきた〔戸塚和秀、自動車研究、24(2),p.59〜62(2002)〕。これらの研究によれば、例えば、ダイレクトメタノール型燃料電池からはギ酸、ホルムアルデヒド、ギ酸メチル、一酸化炭素などが生成されることが知られている。これらの副生成物の一部は燃料電池の排出ガスとして燃料電池のシステム外に放出されるため、オフィスなどの閉空間で燃料電池を使用する際には作業環境の悪化が懸念される。このため、固体高分子型燃料電池を使用してもこれらの有害物質の外部環境への排出を抑制することの可能なシステムが望まれていた。   However, in fuel cells that use organic substances such as direct methanol as the direct fuel, all fuel components ideally release hydrogen and carbon dioxide, but side reactions and incomplete reactions due to contamination with impurities, etc. To produce an intermediate organic substance, carbon monoxide, and the like. As a result of various studies, it has been clarified that some of these may have harmful effects on the living body (toxic substances) [Kazuhide Totsuka, Automotive Research, 24 (2), p. . 59-62 (2002)]. According to these studies, for example, it is known that formic acid, formaldehyde, methyl formate, carbon monoxide and the like are produced from a direct methanol fuel cell. Since some of these by-products are discharged out of the fuel cell system as fuel cell exhaust gas, there is a concern that the working environment may deteriorate when the fuel cell is used in a closed space such as an office. For this reason, there has been a demand for a system capable of suppressing the discharge of these harmful substances into the external environment even when a solid polymer fuel cell is used.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、燃料電池から発生する有害物質を捕捉してその排出を抑制する方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a method for capturing harmful substances generated from a fuel cell and suppressing the discharge thereof.

本発明の燃料電池から発生する有害物質の除去方法は、燃料電池から発生する有害物質を除去する方法であって、前記有害物質を吸着及び/又は包接可能な固体物質と該有害物質とを接触させることにより捕捉し、該有害物質の燃料電池周辺環境への放出を抑制することを特徴とする(発明1)。これにより、燃料電池の安全性を向上することができる。 A method for removing harmful substances generated from a fuel cell according to the present invention is a method for removing harmful substances generated from a fuel cell, comprising: a solid substance capable of adsorbing and / or including the harmful substances; It is characterized by being captured by contact and suppressing release of the harmful substance to the environment surrounding the fuel cell ( Invention 1). Thereby, the safety | security of a fuel cell can be improved.

本発明の方法は、固体高分子型燃料電池、特にダイレクトメタノール型燃料電池に好適に適用可能である(発明2,3)。 The method of the present invention can be suitably applied to a solid polymer fuel cell, particularly a direct methanol fuel cell ( Inventions 2 and 3).

また、本発明の燃料電池から発生する有害物質の除去方法は、携帯用小型燃料電池に特に好適である(発明4)。携帯用小型燃料電池は、狭い室内等で使用することが多いので、有害物質の濃度が高くなるおそれがある。そのため、その排出を抑制することが必要であり、この点において優れている。 Moreover, the method for removing harmful substances generated from the fuel cell of the present invention is particularly suitable for portable small fuel cells ( Invention 4). Since portable small fuel cells are often used in a small room or the like, the concentration of harmful substances may increase. Therefore, it is necessary to suppress the discharge, which is excellent in this respect.

前記燃料電池用燃料は、アルコール類、エーテル類、炭化水素類及びアセタール類よりなる群から選ばれる1種又は2種以上であることが好ましい(発明5)。 The fuel for the fuel cell is preferably one or more selected from the group consisting of alcohols, ethers, hydrocarbons and acetals ( Invention 5).

さらに、前記有害物質を吸着及び/又は包接可能な固体物質が、燃料電池用燃料を含む分子化合物であり(発明6)、特にこの分子化合物が、該燃料電池用燃料とホスト化合物とから形成される包接化合物であることが好ましい(発明7)。そして、これら前記有害物質を吸着及び/又は包接可能な固体物質が、燃料電池用燃料を含む分子化合物と燃料電池用燃料を含まない固体物質との混合物であってもよい(発明8)。燃料電池用の燃料を含む包接化合物と同種のものを有害物質の捕捉用に転用することができ、燃料電池システムを簡易なものとすることができる。また、燃料電池用燃料を含む分子化合物のみでは有害物質を十分に除去できない場合は、活性炭等の吸着性能に優れる固体物質を併用しても良い。
Further, the solid substance capable of adsorbing and / or inclusion of the harmful substance is a molecular compound containing a fuel for a fuel cell ( Invention 6). In particular, this molecular compound is formed from the fuel for a fuel cell and a host compound. It is preferable that it is an inclusion compound ( Invention 7). The solid substance capable of adsorbing and / or including these harmful substances may be a mixture of a molecular compound containing fuel for fuel cells and a solid substance not containing fuel for fuel cells ( Invention 8). The same kind of clathrate compound containing fuel for fuel cells can be diverted for capturing harmful substances, and the fuel cell system can be simplified. In addition, when a harmful substance cannot be sufficiently removed by using only a molecular compound containing a fuel for a fuel cell, a solid substance having excellent adsorption performance such as activated carbon may be used in combination.

本発明によれば、燃料電池から発生する有害物質を簡単に除去することができ、燃料電池の安全性を向上することができる。このような本発明の方法は、狭い室内等で使用することが多く、有害物質の濃度が高くなりやすい携帯用機器などの小型燃料電池に特に好適である。   According to the present invention, harmful substances generated from a fuel cell can be easily removed, and the safety of the fuel cell can be improved. Such a method of the present invention is often used in a small room or the like, and is particularly suitable for small fuel cells such as portable devices in which the concentration of harmful substances tends to be high.

以下、本発明の燃料電池から発生する有害物質の除去方法について詳細に説明する。
本発明に係る燃料電池の形態としては、特に限定はされないが、好ましくは固体高分子電解質型燃料電池であり、その中にはダイレクトメタノール型燃料電池なども含まれる。
Hereinafter, a method for removing harmful substances generated from the fuel cell of the present invention will be described in detail.
The form of the fuel cell according to the present invention is not particularly limited, but is preferably a solid polymer electrolyte fuel cell, including a direct methanol fuel cell.

本発明に係る燃料電池用燃料としては、燃料電池の燃料として用いることができるものであれば良く、例えば、水素、アルコール類、エーテル類、炭化水素類、アセタール類などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。燃料物質としては、より具体的には、水素、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、エチレングリコール等のアルコール類;ジメチルエーテル、メチルエチルエーテル、ジエチルエーテル等のエーテル類;プロパン、ブタン等の炭化水素類;ジメトキシメタン、トリメトキシメタン等のアセタール類などが挙げられ、これらは1種を単独で用いても良いし、2種以上を混合して用いても良い。   The fuel for the fuel cell according to the present invention may be any fuel that can be used as a fuel for the fuel cell, and examples thereof include hydrogen, alcohols, ethers, hydrocarbons, acetals, and the like. It is not limited. More specifically, examples of the fuel material include alcohols such as hydrogen, methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, and ethylene glycol; ethers such as dimethyl ether, methyl ethyl ether, and diethyl ether; hydrocarbons such as propane and butane. Acetals such as dimethoxymethane and trimethoxymethane, and the like may be used singly or as a mixture of two or more.

本発明は基本的には、燃料電池から発生する有害物質を吸着及び/又は包接可能な固体物質と該有害物質とを接触させることにより捕捉し、該有害物質の燃料電池周辺環境への放出を抑制するものである。   The present invention basically captures a harmful substance generated from a fuel cell by bringing the harmful substance into contact with the solid substance capable of adsorbing and / or inclusion, and releases the harmful substance to the environment surrounding the fuel cell. It suppresses.

本発明において、有害物質を吸着可能な固体物質としては、活性炭、酸化カルシウム、ゼオライト、酸化チタン、グラファイト、アルミナ、遷移金属ジカルゴゲナイト、フッ化ランタン、粘土鉱物(モンモリロナイトなど)、銀塩、ケイ酸塩、リン酸塩、ゼオライト、シリカ、多孔質ガラスなどの汎用の吸着素材を使用することができる。また、有機酸などの酸性物質を除去する目的であればアルカリ性の固体(酸化カルシウム、塩基性炭酸マグネシウム、キトサンなど)を使用することもできる。   In the present invention, as a solid substance capable of adsorbing harmful substances, activated carbon, calcium oxide, zeolite, titanium oxide, graphite, alumina, transition metal dicardogenite, lanthanum fluoride, clay mineral (montmorillonite, etc.), silver salt, silicate General-purpose adsorption materials such as phosphate, zeolite, silica, and porous glass can be used. For the purpose of removing acidic substances such as organic acids, alkaline solids (calcium oxide, basic magnesium carbonate, chitosan, etc.) can also be used.

また、後述するメタノールなどの燃料電池用の燃料を取り込むことが可能な固体状の分子化合物等の燃料電池用燃料組成物は、燃料であるメタノールなどを放出した後、有害物質を吸着、あるいは包接などの作用によって捕捉する性質がある。そこで、この燃料組成物を、有害物質を除去する固体物質として適用することにより、燃料電池用燃料の供給と有害物質の除去を同時に行うことができるようにしてもよい。また、上記の一般的な吸着素材と燃料電池用の燃料を取り込んだ固体物質とを混合して併用することで有害物質除去性を向上させることもできる。   In addition, a fuel composition for a fuel cell such as a solid molecular compound that can take in fuel for fuel cell such as methanol, which will be described later, adsorbs or encapsulates harmful substances after releasing methanol as a fuel. It has the property of being captured by an action such as contact. Therefore, this fuel composition may be applied as a solid substance for removing harmful substances, so that fuel cell fuel supply and harmful substance removal can be performed simultaneously. Further, the harmful substance removability can be improved by mixing and using the above-mentioned general adsorbing material and a solid substance incorporating the fuel for the fuel cell.

以下、図面を参照して本発明の方法の実施の形態について説明する。
〔第一の参考形態〕
図1は、本発明の第一の参考形態に係る燃料電池から発生する有害物質の除去方法を適用可能な燃料電池システムの縦方向の断面図である。
Hereinafter, embodiments of the method of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Reference Form]
Figure 1 is a longitudinal sectional view of the applicable fuel cell systems the instructions for removing harmful substances generated from the fuel cell according to the first referential embodiment of the present invention.

図1において、燃料電池システム1は、電解質膜2の両側に燃料極3及び空気極4が外部回路Aにより互いに電気的に接続されて配置されており、燃料極3には燃料流路5が該燃料極3に連接して、かつ着脱可能に設けられている。一方、空気極4には酸化剤流路6が該空気極4に連接するように設けられている。燃料流路5には、有害物質を吸着あるいは包接可能な固体物質(以下、有害物質捕捉体という)7が充填されており、一側に燃料供給部8が他側に排出部9がそれぞれ設けられている。また、酸化剤流路6の一側には、空気あるいは酸素の吸入部10と排出部11とがそれぞれ設けられている。   In FIG. 1, the fuel cell system 1 includes a fuel electrode 3 and an air electrode 4 that are electrically connected to each other by an external circuit A on both sides of an electrolyte membrane 2. It is connected to the fuel electrode 3 and is detachable. On the other hand, an oxidant flow path 6 is provided in the air electrode 4 so as to be connected to the air electrode 4. The fuel flow path 5 is filled with a solid substance (hereinafter referred to as a harmful substance capturing body) 7 capable of adsorbing or enclosing a harmful substance, and a fuel supply part 8 on one side and a discharge part 9 on the other side, respectively. Is provided. In addition, an air or oxygen suction part 10 and a discharge part 11 are provided on one side of the oxidant flow path 6.

このような構造の燃料電池システム1において、メタノール水溶液(メタノール+HO)を燃料供給部8から供給すると、燃料極3の触媒成分により水素イオン(H)と二酸化炭素(CO)と電子(e)に転換され、電子(e)は電気的接続により外部回路Aから、水素イオン(H)は電解質膜2を通過することでそれぞれ空気極4に導入され、排出部9からは、CO、HO及び未反応のメタノールが排出される。一方、空気極4では、吸入部10から空気あるいは酸素(O)が供給され、この酸素(O)が燃料極3で発生した水素イオン(H)及び電子(e)と反応して水を生じ、排出部11からは上記反応に関与しなかった空気又は酸素(O)と、水(HO)とが排出される。このような反応において、燃料極3から空気極4に向かって電子が流れ電力が取り出される。 In the fuel cell system 1 having such a structure, when a methanol aqueous solution (methanol + H 2 O) is supplied from the fuel supply unit 8, hydrogen ions (H + ), carbon dioxide (CO 2 ), and electrons are generated by the catalyst component of the fuel electrode 3. (E ), electrons (e ) are introduced from the external circuit A by electrical connection, and hydrogen ions (H + ) are introduced into the air electrode 4 by passing through the electrolyte membrane 2. CO 2 , H 2 O and unreacted methanol are discharged. On the other hand, in the air electrode 4, air or oxygen (O 2 ) is supplied from the suction portion 10, and this oxygen (O 2 ) reacts with hydrogen ions (H + ) and electrons (e ) generated at the fuel electrode 3. Thus, water or oxygen (O 2 ) and water (H 2 O) that were not involved in the reaction are discharged from the discharge unit 11. In such a reaction, electrons flow from the fuel electrode 3 toward the air electrode 4 to extract electric power.

しかしながら、燃料極3でのメタノールの分解は必ずしも理想的に進むものではなく、ギ酸、ホルムアルデヒド、ギ酸メチル、一酸化炭素などの有害物質が生成されることがある。そこで、本実施形態においては、燃料流路5に有害物質捕捉体7を充填しておくことにより、たとえ有害物質が発生したとしても燃料流路5内で有害物質捕捉体7に捕捉されるので、これらが排出部9から排出されるのが抑制されることになる。   However, the decomposition of methanol at the fuel electrode 3 does not necessarily proceed ideally, and harmful substances such as formic acid, formaldehyde, methyl formate, and carbon monoxide may be generated. Therefore, in this embodiment, by filling the fuel flow path 5 with the harmful substance capturing body 7, even if a harmful substance is generated, the fuel flow path 5 captures the harmful substance capturing body 7. These are suppressed from being discharged from the discharge portion 9.

〔第の実施形態〕
次に本発明の第の実施形態について図2に基づいて説明する。本実施形態は基本的には前述した第一の参考形態と同じ構成を有するので、同一の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
[ First embodiment]
Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Since this embodiment basically has the same configuration as the first reference embodiment described above, the same reference numeral is given to the same configuration, and detailed description thereof is omitted.

図2においては、燃料流路5に燃料電池用燃料を含む燃料組成物であるメタノール包接化合物12が充填されている以外は、前述した第一の実施形態と同様の構成を有する。   In FIG. 2, the fuel flow path 5 has the same configuration as that of the first embodiment described above except that the methanol clathrate compound 12 which is a fuel composition containing fuel for fuel cells is filled.

このような構造の燃料電池システム1において、水(HO)を燃料供給部8から供給すると、燃料流路5に充填されたメタノール包接化合物12と水とが接触することによりメタノールが放出され、このメタノールが燃料極3の触媒成分により水素イオン(H)と二酸化炭素(CO)と電子(e)に転換され、電子(e)は電気的接続により外部回路Aから、水素イオン(H)は電解質膜2を通過することでそれぞれ空気極4に導入され、排出部9からは、CO、HO及び未反応のメタノールが排出される。一方、空気極4では、吸入部10から空気あるいは酸素(O)が供給されると、この酸素(O)が燃料極3で発生した水素イオン(H)及び電子(e)と反応して水を生じ、排出部11からは上記反応に関与しなかった空気又は酸素(O)と、水(HO)とが排出される。このような反応において、燃料極3から空気極4に向かって電子が流れて電力が取り出される。 In the fuel cell system 1 having such a structure, when water (H 2 O) is supplied from the fuel supply unit 8, methanol is released by contact between the methanol clathrate compound 12 filled in the fuel flow path 5 and water. The methanol is converted into hydrogen ions (H + ), carbon dioxide (CO 2 ), and electrons (e ) by the catalyst component of the fuel electrode 3, and the electrons (e ) are electrically connected from the external circuit A, Hydrogen ions (H + ) are introduced into the air electrode 4 by passing through the electrolyte membrane 2, and CO 2 , H 2 O and unreacted methanol are discharged from the discharge unit 9. On the other hand, in the air electrode 4, when air or oxygen (O 2 ) is supplied from the suction portion 10, the oxygen (O 2 ) is generated from hydrogen ions (H + ) and electrons (e ) generated in the fuel electrode 3. Water is generated by the reaction, and air or oxygen (O 2 ) and water (H 2 O) that are not involved in the reaction are discharged from the discharge unit 11. In such a reaction, electrons flow from the fuel electrode 3 toward the air electrode 4 to extract electric power.

しかしながら、燃料極3でのメタノールの分解は必ずしも理想的に進むものではなく、ギ酸、ホルムアルデヒド、ギ酸メチル、一酸化炭素などの有害物質が生成されることがある。そこで、本実施形態においては、燃料流路5にメタノール包接化合物12を充填しているので、たとえ有害物質が発生したとしても燃料流路5内でメタノール放出後の包接化合物12がその空隙にこれら有害物質を捕捉し、これらの有害物質が排出部9から排出されるのが抑制されることになる。このように有害物質捕捉体として、燃料電池用燃料を含む燃料組成物であるメタノール包接化合物12を用いることにより、燃料の供給と有害物質の捕捉とを同時に行うことができる。なお、本実施形態においては、燃料流路5には燃料組成物であるメタノール包接化合物12のみを充填しているが、第一の実施形態における有害物質捕捉体7と混合して用いてもよいし、メタノールを包接していない包接化合物のホスト化合物を混合して用いてもよい。   However, the decomposition of methanol at the fuel electrode 3 does not necessarily proceed ideally, and harmful substances such as formic acid, formaldehyde, methyl formate, and carbon monoxide may be generated. Therefore, in the present embodiment, the methanol clathrate compound 12 is filled in the fuel flow path 5, so that even if harmful substances are generated, the clathrate compound 12 after the methanol is released in the fuel flow path 5 has the gap. These harmful substances are captured and the discharge of these harmful substances from the discharge unit 9 is suppressed. As described above, by using the methanol clathrate compound 12 which is a fuel composition containing fuel for fuel cells as the harmful substance capturing body, it is possible to simultaneously supply fuel and capture harmful substances. In this embodiment, the fuel flow path 5 is filled only with the methanol clathrate compound 12 which is a fuel composition, but it may be used by being mixed with the harmful substance capturing body 7 in the first embodiment. Alternatively, a host compound of an inclusion compound that does not include methanol may be mixed and used.

上記実施形態においては、メタノール包接化合物12を用いたが、燃料電池用燃料組成物は同様に燃料を放出した後、有害物質を吸着あるいは包接等することにより捕捉する性質を有するので同様に適用することができる。このような燃料電池用燃料組成物の形態としては、[1]燃料電池用燃料を分子化合物としたものや、[2]燃料電池用燃料をポリマーに吸収させたものなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。   In the above embodiment, the methanol clathrate compound 12 is used. However, since the fuel composition for a fuel cell similarly has the property of trapping by adsorbing or clathrating harmful substances after releasing the fuel, the same is applied. Can be applied. Examples of the fuel cell fuel composition include [1] a fuel cell fuel made of a molecular compound, and [2] a fuel cell fuel absorbed by a polymer. It is not limited to.

続いて、本発明に係る燃料電池用燃料を含む燃料組成物として代表的な上記[1],[2]の燃料組成物について説明する。   Subsequently, the fuel compositions of the above [1] and [2], which are typical fuel compositions containing the fuel cell fuel according to the present invention, will be described.

[1]燃料電池用燃料と相手方化合物との分子化合物
本発明でいう分子化合物とは、単独で安定に存在することができる2種類以上の化合物が、水素結合やファンデルワールス力などに代表される共有結合以外の比較的弱い相互作用によって結合した化合物であり、水化物、溶媒化物、付加化合物、包接化合物などが含まれる。このような分子化合物は、分子化合物を形成する相手方化合物と燃料電池用燃料との接触反応により形成することができ、例えば、気体又は液体の燃料電池用燃料を固体状の化合物に変化させ、比較的軽量にかつ安定に燃料電池用燃料を貯蔵することができる。
[1] Molecular Compound of Fuel Cell Fuel and Opposite Compound The molecular compound referred to in the present invention is represented by two or more kinds of compounds that can exist stably alone, such as hydrogen bond and van der Waals force. These compounds are bonded by relatively weak interactions other than covalent bonds, and include hydrates, solvates, addition compounds, inclusion compounds, and the like. Such a molecular compound can be formed by a contact reaction between a partner compound that forms the molecular compound and a fuel for a fuel cell. For example, a gas or liquid fuel cell fuel is changed to a solid compound and compared. It is possible to store the fuel for the fuel cell stably and lightly.

本発明に係る分子化合物としては、例えば、ホスト化合物と燃料電池用燃料との接触反応により燃料電池用燃料を包接した包接化合物が挙げられる。   Examples of the molecular compound according to the present invention include an inclusion compound in which a fuel for a fuel cell is included by a contact reaction between a host compound and a fuel for a fuel cell.

燃料電池用燃料を包接した包接化合物を形成するホスト化合物としては、有機化合物、無機化合物及び有機・無機複合化合物よりなるものが知られており、また、有機化合物においては、単分子系、多分子系、高分子系ホストなどが知られている。   As a host compound that forms an inclusion compound that includes a fuel for a fuel cell, an organic compound, an inorganic compound, and an organic / inorganic composite compound are known. Multimolecular and high molecular weight hosts are known.

単分子系ホスト化合物としては、シクロデキストリン類、クラウンエーテル類、クリプタンド類、シクロファン類、アザシクロファン類、カリックスアレン類、シクロトリベラトリレン類、スフェランド類、環状オリゴペプチド類などが挙げられる。また多分子系ホスト化合物としては、尿素類、チオ尿素類、デオキシコール酸類、ペルヒドロトリフェニレン類、トリ−o−チモチド類、ビアンスリル類、スピロビフルオレン類、シクロフォスファゼン類、モノアルコール類、ジオール類、アセチレンアルコール類、ヒドロキシベンゾフェノン類、フェノール類、ビスフェノール類、トリスフェノール類、テトラキスフェノール類、ポリフェノール類、ナフトール類、ビスナフトール類、ジフェニルメタノール類、カルボン酸アミド類、チオアミド類、ビキサンテン類、カルボン酸類、イミダゾール類、ヒドロキノン類などが挙げられる。また、高分子系ホスト化合物としては、セルロース類、デンプン類、キチン類、キトサン類、ポリビニルアルコール類、1,1,2,2−テトラキスフェニルエタンをコアとするポリエチレングリコールアーム型ポリマー類、α,α,α’,α’−テトラキスフェニルキシレンをコアとするポリエチレングリコールアーム型ポリマー類などが挙げられる。また、その他に有機リン化合物、有機ケイ素化合物なども挙げられる。   Monomolecular host compounds include cyclodextrins, crown ethers, cryptands, cyclophanes, azacyclophanes, calixarenes, cyclotriveratrylenes, spherands, cyclic oligopeptides, etc. . Examples of the multi-molecular host compound include ureas, thioureas, deoxycholic acids, perhydrotriphenylenes, tri-o-thymotides, beansryls, spirobifluorenes, cyclophosphazenes, monoalcohols, Diols, acetylene alcohols, hydroxybenzophenones, phenols, bisphenols, trisphenols, tetrakisphenols, polyphenols, naphthols, bisnaphthols, diphenylmethanols, carboxylic acid amides, thioamides, bixanthenes, Examples thereof include carboxylic acids, imidazoles, and hydroquinones. In addition, examples of the polymer host compound include celluloses, starches, chitins, chitosans, polyvinyl alcohols, polyethylene glycol arm type polymers having 1,1,2,2-tetrakisphenylethane as a core, α, Examples include polyethylene glycol arm type polymers having α, α ′, α′-tetrakisphenylxylene as a core. In addition, an organophosphorus compound, an organosilicon compound, etc. are also mentioned.

無機系ホスト化合物としては、酸化チタン、グラファイト、アルミナ、遷移金属ジカルゴゲナイト、フッ化ランタン、粘土鉱物(モンモリロナイトなど)、銀塩、ケイ酸塩、リン酸塩、ゼオライト、シリカ、多孔質ガラスなどが挙げられる。   Examples of inorganic host compounds include titanium oxide, graphite, alumina, transition metal dicargogenite, lanthanum fluoride, clay minerals (such as montmorillonite), silver salts, silicates, phosphates, zeolites, silica, and porous glass. It is done.

さらに、有機金属化合物にもホスト化合物としての性質を示すものがあり、例えば、有機アルミニウム化合物、有機チタン化合物、有機ホウ素化合物、有機亜鉛化合物、有機インジウム化合物、有機ガリウム化合物、有機テルル化合物、有機スズ化合物、有機ジルコニウム化合物、有機マグネシウム化合物などが挙げられる。また、有機カルボン酸の金属塩や有機金属錯体などを用いることも可能であるが、有機金属化合物であれば、特にこれらに限定されるものではない。   Furthermore, some organometallic compounds exhibit properties as host compounds. For example, organoaluminum compounds, organotitanium compounds, organoboron compounds, organozinc compounds, organoindium compounds, organogallium compounds, organotellurium compounds, organotins. Examples thereof include compounds, organic zirconium compounds, and organic magnesium compounds. Moreover, it is also possible to use a metal salt of an organic carboxylic acid, an organic metal complex, or the like, but it is not particularly limited as long as it is an organic metal compound.

これらのホスト化合物のうち、包接能力がゲスト化合物の分子の大きさに左右されにくい多分子系ホスト化合物が好適である。   Of these host compounds, multi-molecular host compounds whose inclusion ability is hardly influenced by the molecular size of the guest compound are preferable.

多分子系ホスト化合物としては、具体的には、尿素、1,1,6,6−テトラフェニルヘキサ−2,4−ジイン−1,6−ジオール、1,1−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−2−プロピン−1−オール、1,1,4,4−テトラフェニル−2−ブチン−1,4−ジオール、1,1,6,6−テトラキス(2,4−ジメチルフェニル)−2,4−ヘキサジイン−1,6−ジオール、9,10−ジフェニル−9,10−ジヒドロアントラセン−9,10−ジオール、9,10−ビス(4−メチルフェニル)−9,10−ジヒドロアントラセン−9,10−ジオール、1,1,2,2−テトラフェニルエタン−1,2−ジオール、4−メトキシフェノール、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、4,4’−ジヒドロキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシベンゾフェノン、2,2’,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、4,4’−スルホニルビスフェノール、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−エチリデンビスフェノール、4,4’−チオビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)ブタン、1,1,2,2−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1,2,2−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)エチレン、1,1,2,2−テトラキス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1,2,2−テトラキス(3−フルオロ−4−ヒドロキシフェニル)エタン、α,α,α’,α’−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)−p−キシレン、テトラキス(p−メトキシフェニル)エチレン、3,6,3’,6’−テトラメトキシ−9,9’−ビ−9H−キサンテン、3,6,3’,6’−テトラアセトキシ−9,9’−ビ−9H−キサンテン、3,6,3’,6’−テトラヒドロキシ−9,9’−ビ−9H−キサンテン、没食子酸、没食子酸メチル、カテキン、ビス−β−ナフトール、α,α,α’,α’−テトラフェニル−1,1’−ビフェニル−2,2’−ジメタノール、ジフェン酸ビス(ジシクロヘキシルアミド)、フマル酸ビス(ジシクロヘキシルアミド)、コール酸、デオキシコール酸、1,1,2,2−テトラフェニルエタン、テトラキス(p−ヨードフェニル)エ
チレン、9,9’−ビアンスリル、1,1,2,2−テトラキス(4−カルボキシフェニル)エタン、1,1,2,2−テトラキス(3−カルボキシフェニル)エタン、アセチレンジカルボン酸、2,4,5−トリフェニルイミダゾール、1,2,4,5−テトラフェニルイミダゾール、2−フェニルフェナントロ[9,10−d]イミダゾール、2−(o−シアノフェニル)フェナントロ[9,10−d]イミダゾール、2−(m−シアノフェニル)フェナントロ[9,10−d]イミダゾール、2−(p−シアノフェニル)フェナントロ[9,10−d]イミダゾール、ヒドロキノン、2−t−ブチルヒドロキノン、2,5−ジ−t−ブチルヒドロキノン、2,5−ビス(2,4−ジメチルフェニル)ヒドロキノンなどが挙げられる。
Specific examples of the multimolecular host compound include urea, 1,1,6,6-tetraphenylhexa-2,4-diyne-1,6-diol, and 1,1-bis (2,4-dimethyl). Phenyl) -2-propyn-1-ol, 1,1,4,4-tetraphenyl-2-butyne-1,4-diol, 1,1,6,6-tetrakis (2,4-dimethylphenyl)- 2,4-hexadiyne-1,6-diol, 9,10-diphenyl-9,10-dihydroanthracene-9,10-diol, 9,10-bis (4-methylphenyl) -9,10-dihydroanthracene- 9,10-diol, 1,1,2,2-tetraphenylethane-1,2-diol, 4-methoxyphenol, 2,4-dihydroxybenzophenone, 4,4′-dihydroxybenzophenone, 2, 2'-dihydroxybenzophenone, 2,2 ', 4,4'-tetrahydroxybenzophenone, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane, 4,4'-sulfonylbisphenol, 2,2'-methylenebis (4- Methyl-6-tert-butylphenol), 4,4′-ethylidenebisphenol, 4,4′-thiobis (3-methyl-6-tert-butylphenol), 1,1,3-tris (2-methyl-4-hydroxy) -5-t-butylphenyl) butane, 1,1,2,2-tetrakis (4-hydroxyphenyl) ethane, 1,1,2,2-tetrakis (4-hydroxyphenyl) ethylene, 1,1,2, 2-tetrakis (3-methyl-4-hydroxyphenyl) ethane, 1,1,2,2-tetrakis (3-fluoro-4-hydroxyphenyl) Ethane, α, α, α ′, α′-tetrakis (4-hydroxyphenyl) -p-xylene, tetrakis (p-methoxyphenyl) ethylene, 3,6,3 ′, 6′-tetramethoxy-9,9 ′ -Bi-9H-xanthene, 3,6,3 ', 6'-tetraacetoxy-9,9'-bi-9H-xanthene, 3,6,3', 6'-tetrahydroxy-9,9'-bi -9H-xanthene, gallic acid, methyl gallate, catechin, bis-β-naphthol, α, α, α ′, α′-tetraphenyl-1,1′-biphenyl-2,2′-dimethanol, diphenic acid Bis (dicyclohexylamide), bis (dicyclohexylamide) fumarate, cholic acid, deoxycholic acid, 1,1,2,2-tetraphenylethane, tetrakis (p-iodophenyl) ethylene, 9,9′-bianthryl, 1 , 1, 2,2-tetrakis (4-carboxyphenyl) ethane, 1,1,2,2-tetrakis (3-carboxyphenyl) ethane, acetylenedicarboxylic acid, 2,4,5-triphenylimidazole, 1,2,4 5-tetraphenylimidazole, 2-phenylphenanthro [9,10-d] imidazole, 2- (o-cyanophenyl) phenanthro [9,10-d] imidazole, 2- (m-cyanophenyl) phenanthro [9] , 10-d] imidazole, 2- (p-cyanophenyl) phenanthro [9,10-d] imidazole, hydroquinone, 2-t-butylhydroquinone, 2,5-di-t-butylhydroquinone, 2,5-bis (2,4-dimethylphenyl) hydroquinone and the like.

ホスト化合物としては、上記したものの中でも1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、1,1,2,2−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1,2,2−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)エチレンのようなフェノール系ホスト化合物、ジフェン酸ビス(ジシクロヘキシルアミド)、フマル酸ビス(ジシクロヘキシルアミド)のようなアミド系ホスト化合物、2−(m−シアノフェニル)フェナントロ[9,10−d]イミダゾールのようなイミダゾール系ホスト化合物が包接能力の面で有利であり、また、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサンのようなフェノール系ホスト化合物が工業的に使用しやすい点で有利である。   Among the compounds described above, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane, 1,1,2,2-tetrakis (4-hydroxyphenyl) ethane, 1,1,2,2-tetrakis (4 -Hydroxyphenyl) phenolic host compounds such as ethylene, amide host compounds such as diphenic acid bis (dicyclohexylamide), fumaric acid bis (dicyclohexylamide), 2- (m-cyanophenyl) phenanthro [9,10- d] An imidazole host compound such as imidazole is advantageous in terms of inclusion ability, and a phenol host compound such as 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane is industrially easy to use. Is advantageous.

これらのホスト化合物は1種を単独で用いても良く、2種以上を併用しても良い。これらのホスト化合物は、燃料電池用燃料と固体状の包接化合物を形成するものであれば、どのような形状の化合物でもかまわない。   These host compounds may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. These host compounds may be any shape compounds as long as they form a solid clathrate compound with the fuel for the fuel cell.

また、上述のホスト化合物のうち、有機系ホスト化合物は、無機系多孔質物質に担持させた有機・無機複合素材として使用することもできる。この場合、有機系ホスト化合物を担持する多孔質物質としては、シリカ類、ゼオライト類、活性炭類の他に、粘土鉱物類、モンモリロナイト類などの層間化合物などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。このような有機・無機複合素材は、前述の有機系ホスト化合物を、これを溶解することのできる溶媒に溶解させ、その溶液を多孔質物質中に含浸させ、溶媒を乾燥、減圧乾燥するなどの方法で製造することができる。多孔質物質に対する有機系ホスト化合物の担持量としては特に制限はないが、通常の場合、多孔質物質に対して10〜80質量%程度である。   Of the host compounds described above, the organic host compound can also be used as an organic / inorganic composite material supported on an inorganic porous material. In this case, examples of the porous material supporting the organic host compound include intercalation compounds such as clay minerals and montmorillonites in addition to silicas, zeolites and activated carbons, but are not limited thereto. is not. Such an organic / inorganic composite material is prepared by dissolving the above-mentioned organic host compound in a solvent capable of dissolving it, impregnating the solution in a porous material, drying the solvent, drying under reduced pressure, etc. It can be manufactured by the method. The amount of the organic host compound supported on the porous material is not particularly limited, but is usually about 10 to 80% by mass with respect to the porous material.

前述の1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサンなどのホスト化合物を用いて燃料電池用燃料の包接化合物を合成する方法としては、例えば、燃料電池用燃料とホスト化合物とを直接接触、混合する方法が挙げられ、これにより、燃料電池用燃料を包接した包接化合物を容易に合成することができる。また、ホスト化合物を燃料電池用燃料に加熱等を行って溶解させた後、再結晶することによっても包接化合物を合成することができる。燃料電池用燃料が気体や液体の場合であれば、この燃料を加圧状態でホスト化合物と接触させることにより包接化合物とすることもできる。   Examples of a method for synthesizing a fuel cell fuel clathrate compound using a host compound such as 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane described above include direct contact between a fuel cell fuel and a host compound, The method of mixing is mentioned, By this, the inclusion compound which included the fuel for fuel cells can be synthesize | combined easily. Further, the clathrate compound can also be synthesized by heating and dissolving the host compound in the fuel cell fuel and then recrystallizing it. If the fuel for the fuel cell is a gas or a liquid, the clathrate compound can be obtained by bringing the fuel into contact with the host compound in a pressurized state.

包接化合物の合成に際して、燃料電池用燃料とホスト化合物とを接触させる温度は、特に制限はないが、常温〜100℃程度が好ましい。このときの圧力条件についても特に制限はない。また、燃料電池用燃料とホスト化合物とを接触させる時間についても特に制限はないが、作業効率等の面から0.01〜24時間程度とするのが好ましい。   In the synthesis of the clathrate compound, the temperature at which the fuel for the fuel cell and the host compound are brought into contact with each other is not particularly limited, but is preferably from room temperature to about 100 ° C. There is no particular limitation on the pressure condition at this time. The time for contacting the fuel cell fuel with the host compound is not particularly limited, but is preferably about 0.01 to 24 hours from the viewpoint of work efficiency.

なお、ホスト化合物と接触させる燃料電池用燃料は、高純度の燃料が好ましいが、燃料電池用燃料の選択的包接能を有したホスト化合物を用いる場合には、燃料電池用燃料と他の成分との混合液体であっても良い。   The fuel for the fuel cell to be brought into contact with the host compound is preferably a high-purity fuel. However, when a host compound having the selective inclusion ability of the fuel for the fuel cell is used, the fuel for the fuel cell and other components are used. And a mixed liquid.

このようにして得られる包接化合物は、用いたホスト化合物の種類、燃料電池用燃料との接触条件等によっても異なるが、通常、ホスト化合物1モルに対して燃料電池用燃料分子0.1〜10モルを包接した包接化合物である。   The clathrate compound thus obtained varies depending on the type of the host compound used, the contact conditions with the fuel for the fuel cell, etc. An inclusion compound containing 10 moles.

このようにして得られた包接化合物は、常温・常圧環境において、長期に亘り燃料電池用燃料を安定に貯蔵することができる。しかも、この包接化合物は、軽量で取扱性にも優れ、かつ固体状とすることができるため、ガラス、金属、プラスチック等の容器に入れて容易に貯蔵することができ、液漏れの問題も解消される。また、通常、気体状又は液体状の燃料電池用燃料が包接化により固体状になることで、劇物や危険物としての性質を回避できるようにもなる。さらには、燃料電池用燃料が有する化学的反応性を低減できるようになり、例えば、金属に対する腐食性なども緩和できるようになる。   The clathrate compound thus obtained can stably store fuel for fuel cells over a long period of time in a normal temperature / normal pressure environment. Moreover, since this inclusion compound is lightweight, excellent in handleability, and can be made solid, it can be easily stored in a glass, metal, plastic or other container, and there is also a problem of liquid leakage. It will be resolved. Moreover, normally, the gaseous or liquid fuel cell fuel becomes solid by inclusion so that the properties as a deleterious substance or a dangerous substance can be avoided. Further, the chemical reactivity of the fuel for the fuel cell can be reduced, and for example, the corrosiveness to metals can be alleviated.

このような包接化合物から、後述の方法で燃料電池用燃料を放出させた後のホスト化合物は、その燃料電池用燃料に対する選択的包接能を有し、燃料電池用燃料の包接化に有効に再利用可能である。   The host compound after the fuel cell fuel is released from such an inclusion compound by the method described later has a selective inclusion ability with respect to the fuel cell fuel. It can be effectively reused.

[2]燃料電池用燃料をポリマーに吸収させた燃料組成物
この燃料組成物は、下記の高分子化合物(1)の架橋体(A)に、液体状の燃料電池用燃料(以下「液体燃料」と称す。)を吸収(含浸)させたものである。
[2] Fuel composition in which fuel cell fuel is absorbed in polymer This fuel composition is obtained by adding a liquid fuel cell fuel (hereinafter referred to as “liquid fuel”) to a crosslinked product (A) of the following polymer compound (1). Is absorbed (impregnated).

高分子化合物(1):分子内にカルボキシル基及び/又はスルホン酸基を有する構成単位(以下「酸性基含有構成単位(a)」と称す。)を重合又は共重合してなる高分子化合物であって、該酸性基含有構成単位(a)の含有量が20〜100質量%である高分子化合物(2)の、該カルボキシル基及び/又は該スルホン酸基のプロトンの30〜100モル%がオニウムカチオンで置換されてなる高分子化合物   Polymer compound (1): a polymer compound obtained by polymerizing or copolymerizing a structural unit having a carboxyl group and / or a sulfonic acid group in the molecule (hereinafter referred to as “acidic group-containing structural unit (a)”). In the polymer compound (2) having a content of the acidic group-containing structural unit (a) of 20 to 100% by mass, 30 to 100 mol% of protons of the carboxyl group and / or the sulfonic acid group Polymer compound substituted with onium cation

なお、後述の如く、本発明において、高分子化合物(1)は、高分子化合物(2)のカルボキシル基及び/又はスルホン酸基のプロトンの所定量をオニウムカチオンで置換して製造されたものに何ら限定されず、高分子化合物(1)は、酸性基含有構成単位(a)のカルボキシル基及び/又はスルホン酸基のプロトンを予めオニウムカチオンで置換した後、これを重合又は共重合して製造されたものであっても良い。同様に、高分子化合物(1)の架橋体(A)は、必ずしも、予め製造された高分子化合物(1)を架橋したものに限らず、高分子化合物(1)の架橋体が得られるものであれば、高分子化合物(2)又は高分子化合物(1)の製造段階で架橋を行ったものであっても良い。また、オニウムカチオンの導入及び架橋は、2以上の段階で行っても良い。   As will be described later, in the present invention, the polymer compound (1) is produced by substituting a predetermined amount of protons of the carboxyl group and / or sulfonic acid group of the polymer compound (2) with an onium cation. The polymer compound (1) is not limited in any way, and the polymer compound (1) is produced by previously substituting the proton of the carboxyl group and / or sulfonic acid group of the acidic group-containing structural unit (a) with an onium cation, and then polymerizing or copolymerizing it. It may be what was done. Similarly, the crosslinked body (A) of the polymer compound (1) is not necessarily limited to a crosslinked polymer compound (1) produced in advance, and a crosslinked body of the polymer compound (1) can be obtained. As long as the polymer compound (2) or the polymer compound (1) is produced, crosslinking may be performed. The introduction and crosslinking of the onium cation may be performed in two or more stages.

上記高分子化合物(2)を構成する酸性基含有構成単位(a)としては、カルボキシル基を有するモノマー[例えば、(メタ)アクリル酸、エタアクリル酸、クロトン酸、ソルビン酸、マレイン酸、イタコン酸、フマル酸、ケイ皮酸、及びそれらの無水物等];スルホン酸基を有するモノマー[例えば、脂肪族ビニルスルホン酸〔ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、ビニルトルエンスルホン酸、スチレンスルホン酸等〕、(メタ)アクリレート型スルホン酸〔スルホエチル(メタ)アクリレート、スルホプロピル(メタ)アクリレート等〕及び(メタ)アクリルアミド型スルホン酸〔アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸等〕]等が挙げられる。酸性基含有構成単位(a)の好ましい炭素数は3〜30である。   The acidic group-containing structural unit (a) constituting the polymer compound (2) includes a monomer having a carboxyl group [for example, (meth) acrylic acid, ethacrylic acid, crotonic acid, sorbic acid, maleic acid, itaconic acid , Fumaric acid, cinnamic acid, and anhydrides thereof]; monomers having a sulfonic acid group [for example, aliphatic vinyl sulfonic acid [vinyl sulfonic acid, allyl sulfonic acid, vinyl toluene sulfonic acid, styrene sulfonic acid, etc.], (Meth) acrylate type sulfonic acid [sulfoethyl (meth) acrylate, sulfopropyl (meth) acrylate, etc.] and (meth) acrylamide type sulfonic acid [acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, etc.]. The carbon number of the acidic group-containing structural unit (a) is preferably 3-30.

高分子化合物(2)中には、これらの酸性基含有構成単位(a)の1種が単独で含まれていても良く、2種以上が含まれていても良い。また、高分子化合物(2)中には、上記酸性基含有構成単位(a)以外の、酸性基含有構成単位(a)と共重合可能な構成単位(以下「他の構成単位(b)」と称す。)が含まれていても良い。   In the polymer compound (2), one kind of these acidic group-containing structural units (a) may be contained alone, or two or more kinds may be contained. Further, in the polymer compound (2), a structural unit that is copolymerizable with the acidic group-containing structural unit (a) other than the acidic group-containing structural unit (a) (hereinafter referred to as “other structural unit (b)”). May be included).

他の構成単位(b)としては、例えば(メタ)アクリル酸アルキル(炭素数1〜30)エステル類〔(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸オクチルフェニル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル等〕;(メタ)アクリル酸オキシアルキル(炭素数1〜4)類〔(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸モノ(ポリエチレングリコール)エステル(PEG数平均分子量:100〜4000)、(メタ)アクリル酸モノ(ポリプロピレングリコール)エステル(PPG数平均分子量:100〜4000)、(メタ)アクリル酸モノメトキシポリエチレングリコール(PEG数平均分子量:100〜4000)、(メタ)アクリル酸モノメトキシプロピレングリコール(PPG数平均分子量:100〜4000)等〕;(メタ)アクリルアミド類〔(メタ)アクリルアミド、(ジ)メチル(メタ)アクリルアミド、(ジ)エチル(メタ)アクリルアミド、(ジ)プロピル(メタ)アクリルアミド等〕;アリルエーテル類〔メチルアリルエーテル、エチルアリルエーテル、プロピルアリルエーテル、グリセロールモノアリルエーテル、トリメチロールプロパントリアリルエーテル、ペンタエリスリトールモノアリルエーテル等〕;炭素数4〜20のα−オレフィン類〔イソブチレン、1−ヘキセン、1−オクテン、イソオクテン、1−ノネン、1−デセン、1−ドデセン等〕;炭素数8〜20の芳香族ビニル化合物類〔スチレン、t−ブチルスチレン、オクチルスチレン等〕;その他のビニル化合物〔N−ビニルアセトアミド、カプロン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル等〕;アミノ基含有モノマー〔ジアルキル(アルキルの炭素数:1〜5)アミノエチル(メタ)アクリレート、メタ(アクリロイル)オキシエチルトリアルキル(アルキル炭素数:1〜5)アンモニウムクロリド、ブロマイド又はサルフェート等〕;及び前記カルボキシル基、スルホン酸基を有するモノマーのアルカリ金属塩、1〜3級アミン塩又はアルカノールアミン塩等を挙げることができる。これらの他の構成単
位(b)についても、高分子化合物(2)中に1種が単独で含まれていても良いし、2種以上が含まれていても良い。
Other structural units (b) include, for example, alkyl (meth) acrylate (C 1-30) esters [methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, (meth ) Butyl acrylate, ethyl hexyl (meth) acrylate, octyl (meth) acrylate, dodecyl (meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate, phenyl (meth) acrylate, octylphenyl (meth) acrylate, (meta Cyclohexyl acrylate, etc.]; oxyalkyl (meth) acrylate (1 to 4 carbon atoms) [hydroxyethyl (meth) acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate, mono (polyethylene glycol) ester (meth) acrylate (PEG number average molecular weight: 100 to 4000), (meth) acrylic acid mono ( (Propylene glycol) ester (PPG number average molecular weight: 100 to 4000), (meth) acrylic acid monomethoxypolyethylene glycol (PEG number average molecular weight: 100 to 4000), (meth) acrylic acid monomethoxypropylene glycol (PPG number average molecular weight) : (100-4000) etc.]; (meth) acrylamides [(meth) acrylamide, (di) methyl (meth) acrylamide, (di) ethyl (meth) acrylamide, (di) propyl (meth) acrylamide etc.]]; allyl ether [Methyl allyl ether, ethyl allyl ether, propyl allyl ether, glycerol monoallyl ether, trimethylolpropane triallyl ether, pentaerythritol monoallyl ether, etc.]; α-olefins having 4 to 20 carbon atoms [ Isobutylene, 1-hexene, 1-octene, isooctene, 1-nonene, 1-decene, 1-dodecene, etc.]; aromatic vinyl compounds having 8 to 20 carbon atoms [styrene, t-butylstyrene, octylstyrene, etc.]; Other vinyl compounds [N-vinylacetamide, vinyl caproate, vinyl laurate, vinyl stearate, etc.]; amino group-containing monomers [dialkyl (alkyl carbon number: 1 to 5) aminoethyl (meth) acrylate, meta (acryloyl) ) Oxyethyltrialkyl (alkyl carbon number: 1 to 5) ammonium chloride, bromide or sulfate, etc.]; and alkali metal salts, primary to tertiary amine salts or alkanolamine salts of monomers having the carboxyl group or sulfonic acid group Can be mentioned. Also about these other structural units (b), 1 type may be contained independently in the high molecular compound (2), and 2 or more types may be contained.

高分子化合物(2)中の酸性基含有構成単位(a)の含有量は、通常20〜100質量%、好ましくは40〜100質量%、さらに好ましくは60〜100質量%である。高分子化合物(2)中の酸性基含有構成単位(a)の含有量が20%未満であると、後述するオニウムカチオンでカルボキシル基やスルホン酸基のプロトンを置換しても、貯蔵対象となる液体燃料の吸収量が低下し、また、少量では液体燃料をゲル化できない場合がある。   Content of the acidic group containing structural unit (a) in a high molecular compound (2) is 20-100 mass% normally, Preferably it is 40-100 mass%, More preferably, it is 60-100 mass%. When the content of the acidic group-containing structural unit (a) in the polymer compound (2) is less than 20%, even if the proton of a carboxyl group or a sulfonic acid group is replaced with an onium cation described later, it becomes a storage target. The amount of liquid fuel absorbed decreases, and the liquid fuel may not be gelled with a small amount.

高分子化合物(2)が他の構成単位(b)を含む場合、上記例示構成単位のうち、モノマーの重合性や生成したポリマーの安定性等の観点から、(メタ)アクリル酸アルキルエステル類、オキシアルキル(メタ)アクリレート類、アリルエーテル類、α−オレフィン類、芳香族ビニル化合物類が好ましい。   In the case where the polymer compound (2) contains another structural unit (b), among the above-mentioned exemplary structural units, from the viewpoint of the polymerizability of the monomer and the stability of the produced polymer, (meth) acrylic acid alkyl esters, Oxyalkyl (meth) acrylates, allyl ethers, α-olefins and aromatic vinyl compounds are preferred.

液体燃料の効率的な吸収やゲル化のために、この液体燃料のSP値(ソリュビリティーパラメーター)に合わせて、液体燃料と他の構成単位(b)とでSP値の差が5以下の液体燃料を選択した方が吸収量やゲル化力が上がりやすいため好ましく、吸収対象とする液体燃料のSP値と他の構成単位(b)のSP値との差が3以下のものを選択した方がさらに好ましい。   In order to efficiently absorb and gel the liquid fuel, the difference in SP value between the liquid fuel and the other structural unit (b) is 5 or less in accordance with the SP value (solubility parameter) of the liquid fuel. It is preferable to select a liquid fuel because the amount of absorption and gelling power are likely to increase. The difference between the SP value of the liquid fuel to be absorbed and the SP value of the other structural unit (b) is selected to be 3 or less. More preferred.

高分子化合物(2)の製造方法は、最終的に酸性基含有構成単位(a)を所定量含有する高分子化合物(2)が得られる方法であれば良く、特に制限はない。高分子化合物(2)は、酸性基含有構成単位(a)を所定量重合する方法の他に、例えば、前記カルボキシル基、スルホン酸基含有モノマーのエステル化物やアミド化物等の様な容易にカルボキシル基やスルホン酸基に変更できるモノマーを重合し、加水分解等の方法を用いて、所定量のカルボキシル基やスルホン酸基の構成単位を分子内に導入することにより製造することもできる。また、高分子化合物(2)は、カルボキシメチルセルロースに代表されるカルボキシル基、スルホン酸基含有多糖類高分子であっても良いし、該多糖類高分子と他のモノマーとのグラフト共重合体であっても良い。   The method for producing the polymer compound (2) is not particularly limited as long as the polymer compound (2) containing a predetermined amount of the acidic group-containing structural unit (a) is finally obtained. In addition to the method of polymerizing a predetermined amount of the acidic group-containing structural unit (a), the polymer compound (2) is easily carboxylated such as an esterified product or amidated product of the carboxyl group- or sulfonic acid group-containing monomer. It can also be produced by polymerizing a monomer which can be changed into a group or a sulfonic acid group and introducing a predetermined amount of a structural unit of a carboxyl group or a sulfonic acid group into the molecule by a method such as hydrolysis. In addition, the polymer compound (2) may be a polysaccharide polymer containing carboxyl group and sulfonic acid group represented by carboxymethylcellulose, or a graft copolymer of the polysaccharide polymer and another monomer. There may be.

高分子化合物(1)は、このような高分子化合物(2)のカルボキシル基及び/又はスルホン酸基のプロトンの30〜100モル%をオニウムカチオンで置換したものである。   The polymer compound (1) is obtained by replacing 30 to 100 mol% of the protons of the carboxyl group and / or sulfonic acid group of such a polymer compound (2) with an onium cation.

ここで、オニウムカチオンとしては、第4級アンモニウムカチオン(I)、3級ホスホニウムカチオン(II)、第4級ホスホニウムカチオン(III)、及び3級オキソニウムカチオン(IV)からなるカチオンの群から選ばれる1種又は2種以上が挙げられる。   Here, the onium cation is selected from the group of cations consisting of a quaternary ammonium cation (I), a tertiary phosphonium cation (II), a quaternary phosphonium cation (III), and a tertiary oxonium cation (IV). 1 type, or 2 or more types.

第4級アンモニウムカチオン(I)としては、下記(I−1)〜(I−11)が挙げられる。
(I−1)アルキル及び/又はアルケニル基を有する炭素数4〜30又はそれ以上の脂肪族系第4級アンモニウム;テトラメチルアンモニウム、エチルトリメチルアンモニウム、ジエチルジメチルアンモニウム、トリエチルメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、トリメチルプロピルアンモニウム、テトラプロピルアンモニウム、ブチルトリメチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム等;
Examples of the quaternary ammonium cation (I) include the following (I-1) to (I-11).
(I-1) C4-C30 or higher aliphatic quaternary ammonium having an alkyl and / or alkenyl group; tetramethylammonium, ethyltrimethylammonium, diethyldimethylammonium, triethylmethylammonium, tetraethylammonium, trimethyl Propylammonium, tetrapropylammonium, butyltrimethylammonium, tetrabutylammonium, etc .;

(I−2)炭素数6〜30又はそれ以上の芳香族第4級アンモニウム;トリメチルフェニルアンモニウム、ジメチルエチルフェニルアンモニウム、トリエチルフェニルアンモニウム等;   (I-2) Aromatic quaternary ammonium having 6 to 30 or more carbon atoms; trimethylphenylammonium, dimethylethylphenylammonium, triethylphenylammonium and the like;

(I−3)炭素数3〜30又はそれ以上の脂環式第4級アンモニウム;N,N−ジメチルピロジニウム、N−エチル−N−メチルピロリジニウム、N,N−ジメチルモルホリニウム、N,N−ジエチルモルホリニウム、N,N−ジメチルピペリジニウム、N,N−ジエチルピペリジニウム等;   (I-3) C3-C30 or more alicyclic quaternary ammonium; N, N-dimethylpyrrinium, N-ethyl-N-methylpyrrolidinium, N, N-dimethylmorpholinium N, N-diethylmorpholinium, N, N-dimethylpiperidinium, N, N-diethylpiperidinium, etc .;

(I−4)炭素数3〜30又はそれ以上のイミダゾリニウム;1,2,3−トリメチルイミダゾリニウム、1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウム、1,3,4−トリメチル−2−エチルイミダゾリニウム、1,2−ジメチル−3,4−ジエチルイミダゾリニウム、1,2−ジメチル−3−エチルイミダゾリニウム、1−エチル−3−メチルイミダゾリニウム、1,2,3,4−テトラエチルイミダゾリニウム、1,2,3−トリエチルイミダゾリニウム、4−シアノ−1,2,3−トリメチルイミダゾリニウム、2−シアノメチル−1,3−ジメチルイミダゾリニウム,4−アセチル−1,2,3−トリメチルイミダゾリニウム、4−メチルカルボキシメチル−1,2,3−トリメチルイミダゾリニウム、4−ホルミル−1,2,3−トリメチルイミダゾリニウム、3−ヒドロキシエチル−1,2,3−トリメチルイミダゾリニウム、3−ヒドロキシエチル−1,2−ジメチルイミダゾリニウム等;   (I-4) imidazolinium having 3 to 30 or more carbon atoms; 1,2,3-trimethylimidazolinium, 1,2,3,4-tetramethylimidazolinium, 1,3,4-trimethyl 2-ethylimidazolinium, 1,2-dimethyl-3,4-diethylimidazolinium, 1,2-dimethyl-3-ethylimidazolinium, 1-ethyl-3-methylimidazolinium, 1,2 , 3,4-tetraethylimidazolinium, 1,2,3-triethylimidazolinium, 4-cyano-1,2,3-trimethylimidazolinium, 2-cyanomethyl-1,3-dimethylimidazolinium, 4 -Acetyl-1,2,3-trimethylimidazolinium, 4-methylcarboxymethyl-1,2,3-trimethylimidazolinium, 4-formyl-1,2, - trimethyl imidazolinium, 3-hydroxyethyl-1,2,3-trimethyl imidazolinium, 1,2 3-hydroxyethyl dimethyl imidazolinium like;

(I−5)炭素数3〜30又はそれ以上のイミダゾリウム;1,3−ジメチルイミダゾリウム、1−エチル−3−メチルイミダゾリウム、1−メチル−3−エチルイミダゾリウム、1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリウム、1,2−ジメチル−3−エチルイミダゾリウム、1−エチル−3−メチルイミダゾリウム、1−メチル−3−エチルイミダゾリウム、1,2,3−トリエチルイミダゾリウム、1,2,3,4−テトラエチルイミダゾリウム、1,3−ジメチル−2−フェニルイミダゾリウム、1,3−ジメチル−2−ベンジルイミダゾリウム、4−シアノ−1,2,3−トリメチルイミダゾリウム、3−シアノメチル−1,2−ジメチルイミダゾリウム、4−アセチル−1,2,3−トリメチルイミダゾリウム、4−メトキシ−1,2,3−トリメチルイミダゾリウム、3−ホルミルメチル−1,2−ジメチルイミダゾリウム、2−ヒドロキシエチル−1,3−ジメチルイミダゾリウム、N,N’−ジメチルベンゾイミダゾリウム、N,N’−ジエチルベンゾイミダゾリウム、N−メチル−N’−エチルベンゾイミダゾリウム等;   (I-5) imidazolium having 3 to 30 or more carbon atoms; 1,3-dimethylimidazolium, 1-ethyl-3-methylimidazolium, 1-methyl-3-ethylimidazolium, 1,2,3 , 4-tetramethylimidazolium, 1,2-dimethyl-3-ethylimidazolium, 1-ethyl-3-methylimidazolium, 1-methyl-3-ethylimidazolium, 1,2,3-triethylimidazolium, 1,2,3,4-tetraethylimidazolium, 1,3-dimethyl-2-phenylimidazolium, 1,3-dimethyl-2-benzylimidazolium, 4-cyano-1,2,3-trimethylimidazolium, 3-cyanomethyl-1,2-dimethylimidazolium, 4-acetyl-1,2,3-trimethylimidazolium, 4-methoxy- , 2,3-trimethylimidazolium, 3-formylmethyl-1,2-dimethylimidazolium, 2-hydroxyethyl-1,3-dimethylimidazolium, N, N'-dimethylbenzimidazolium, N, N'- Diethyl benzimidazolium, N-methyl-N′-ethyl benzimidazolium, etc .;

(I−6)炭素数4〜30又はそれ以上のテトラヒドロピリミジニウム;1,3−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム、1,2,3−トリメチルテトラヒドロピリミジニウム、1,2,3,4−テトラメチルテトラヒドロピリミジニウム、8−メチル−1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]−7−ウンデセニウム、5−メチル−1,5−ジアザビシクロ[4,3,0]−5−ノネニウム、3−シアノメチル−1,2−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム、3−アセチルメチル−1,2−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム、4−メチルカルボキシメチル−1,2,3−トリメチル−テトラヒドロピリミジニウム、3−メトキシメチル−1,2−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム、4−ヒドロキシメチル−1,3−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム等;   (I-6) Tetrahydropyrimidinium having 4 to 30 or more carbon atoms; 1,3-dimethyltetrahydropyrimidinium, 1,2,3-trimethyltetrahydropyrimidinium, 1,2,3,4-tetra Methyltetrahydropyrimidinium, 8-methyl-1,8-diazabicyclo [5,4,0] -7-undecenium, 5-methyl-1,5-diazabicyclo [4,3,0] -5-nonenium, 3- Cyanomethyl-1,2-dimethyltetrahydropyrimidinium, 3-acetylmethyl-1,2-dimethyltetrahydropyrimidinium, 4-methylcarboxymethyl-1,2,3-trimethyl-tetrahydropyrimidinium, 3-methoxymethyl -1,2-dimethyltetrahydropyrimidinium, 4-hydroxymethyl-1,3-dimethyltetra Mud pyrimidinium and the like;

(I−7)炭素数4〜30又はそれ以上のジヒドロピリミジニウム;1,3−ジメチル−2,4−もしくは−2,6−ジヒドロピリミジニウム[これらを1,3−ジメチル−2,4,(6)−ジヒドロピリミジニウムと表記し、以下同様の表現を用いる。]、1,2,3−トリメチル−2,4,(6)−ジヒドロピリミジニウム、1,2,3,4−テトラメチル−2,4,(6)−ジヒドロピリミジニウム、1,2,3,5−テトラメチル−2,4,(6)−ジヒドロピリミジニウム、8−メチル−1,8−ジアザシクロ[5,4,0]−7,9,(10)−ウンデカンジエニウム、2−シアノメチル−1,3−ジメチル−2,4,(6)−ジヒドロピリミジニウム、3−アセチルメチル−1,2−ジメチル−2,4,(6)−ジヒドロピリミジニウム、4−メチルカルボキシメチル−1,2,3−トリメチル−2,4,(6)−ジヒドロピリミジニウム、4−ホルミル−1,2,3−トリメチル−2,4,(6)−ジヒドロピリミジニウム、3−ヒドロキシエチル−1,2−ジメチル−2,4,(6)−ジヒドロピリミジニウム等;   (I-7) Dihydropyrimidinium having 4 to 30 or more carbon atoms; 1,3-dimethyl-2,4- or -2,6-dihydropyrimidinium [these are 1,3-dimethyl-2, This is expressed as 4, (6) -dihydropyrimidinium, and the same expression is used hereinafter. 1,2,3-trimethyl-2,4, (6) -dihydropyrimidinium, 1,2,3,4-tetramethyl-2,4, (6) -dihydropyrimidinium, 1,2 , 3,5-tetramethyl-2,4, (6) -dihydropyrimidinium, 8-methyl-1,8-diazacyclo [5,4,0] -7,9, (10) -undecandienium, 2-cyanomethyl-1,3-dimethyl-2,4, (6) -dihydropyrimidinium, 3-acetylmethyl-1,2-dimethyl-2,4, (6) -dihydropyrimidinium, 4-methyl Carboxymethyl-1,2,3-trimethyl-2,4, (6) -dihydropyrimidinium, 4-formyl-1,2,3-trimethyl-2,4, (6) -dihydropyrimidinium, 3 -Hydroxyethyl-1,2-dimethyl-2,4 (6) - dihydropyrimidinium like;

(I−8)イミダゾリニウム骨格を有する炭素数3〜30又はそれ以上のグアニジウム;2−ジメチルアミノ−1,3,4−トリメチルイミダゾリニウム、2−ジエチルアミノ−1,3,4−トリメチルイミダゾリニウム、2−ジメチルアミノ−1−メチル−3,4−ジエチルイミダゾリニウム、2−ジメチルアミノ−1,3−ジメチルイミダゾリニウム、2−ジエチルアミノ−1,3−ジメチルイミダゾリニウム、2−ジエチルアミノ−1,3−ジエチルイミダゾリニウム、1,5,6,7−テトラヒドロ−1,2−ジメチル−2H−ピリミド[1,2a]イミダゾリニウム、1,5−ジヒドロ−1,2−ジメチル−2H−ピリミド[1,2a]イミダゾリニウム、2−ジメチルアミノ−3−メチルカルボキシメチル−1−メチルイミダゾリニウム、2−ジメチルアミノ−3−メトキシメチル−1−メチルイミダゾリニウム、2−ジメチルアミノ−3−ヒドロキシエチル−1−メチルイミダゾリニウム、2−ジメチルアミノ−4−ヒドロキシメチル−1,3−ジメチルイミダゾリニウム等;   (I-8) Guanidium having 3 to 30 or more carbon atoms having an imidazolinium skeleton; 2-dimethylamino-1,3,4-trimethylimidazolinium, 2-diethylamino-1,3,4-trimethylimidazole Linium, 2-dimethylamino-1-methyl-3,4-diethylimidazolinium, 2-dimethylamino-1,3-dimethylimidazolinium, 2-diethylamino-1,3-dimethylimidazolinium, 2- Diethylamino-1,3-diethylimidazolinium, 1,5,6,7-tetrahydro-1,2-dimethyl-2H-pyrimido [1,2a] imidazolinium, 1,5-dihydro-1,2-dimethyl -2H-pyrimido [1,2a] imidazolinium, 2-dimethylamino-3-methylcarboxymethyl-1-methylimidazo 2-dimethylamino-3-methoxymethyl-1-methylimidazolinium, 2-dimethylamino-3-hydroxyethyl-1-methylimidazolinium, 2-dimethylamino-4-hydroxymethyl-1,3- Dimethylimidazolinium, etc .;

(I−9)イミダゾリウム骨格を有する炭素数3〜30又はそれ以上のグアニジウム;2−ジメチルアミノ−1,3,4−トリメチルイミダゾリウム、2−ジエチルアミノ−1,3,4−トリメチルイミダゾリウム、2−ジエチルアミノ−1,3−ジメチル−4−エチルイミダゾリウム、2−ジエチルアミノ−1,3,4−トリエチルイミダゾリウム、2−ジメチルアミノ−1,3−ジメチルイミダゾリウム、1,5,6,7−テトラヒドロ−1,2−ジメチル−2H−イミド[1,2a]イミダゾリウム、1,5−ジヒドロ−1,2−ジメチル−2H−ピリミド−[1,2a]イミダゾリウム、2−ジメチルアミノ−3−シアノメチル−1−メチルイミダゾリウム、2−ジメチルアミノ−4−メチルカルボキシメチル−1,3−ジメチルイミダゾリウム、2−ジメチルアミノ−3−メトキシメチル−1−メチルイミダゾリウム、2−ジメチルアミノ−3−ホルミルメチル−1−メチルイミダゾリウム、2−ジメチルアミノ−4−ヒドロキシメチル−1,3−ジメチルイミダゾリウム等;   (I-9) Guanidium having 3 to 30 or more carbon atoms having an imidazolium skeleton; 2-dimethylamino-1,3,4-trimethylimidazolium, 2-diethylamino-1,3,4-trimethylimidazolium, 2-diethylamino-1,3-dimethyl-4-ethylimidazolium, 2-diethylamino-1,3,4-triethylimidazolium, 2-dimethylamino-1,3-dimethylimidazolium, 1,5,6,7 -Tetrahydro-1,2-dimethyl-2H-imide [1,2a] imidazolium, 1,5-dihydro-1,2-dimethyl-2H-pyrimido- [1,2a] imidazolium, 2-dimethylamino-3 -Cyanomethyl-1-methylimidazolium, 2-dimethylamino-4-methylcarboxymethyl-1,3-dimethyli Dazolium, 2-dimethylamino-3-methoxymethyl-1-methylimidazolium, 2-dimethylamino-3-formylmethyl-1-methylimidazolium, 2-dimethylamino-4-hydroxymethyl-1,3-dimethylimidazole Lithium, etc .;

(I−10)テトラヒドロピリミジニウム骨格を有する炭素数4〜30又はそれ以上のグアニジウム;2−ジメチルアミノ−1,3,4−トリメチルテトラヒドロピリミジニウム、2−ジエチルアミノ−1,3,4−トリメチルテトラヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−1,3−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム、2−ジエチルアミノ−1,3−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム、1,3,4,6,7,8−ヘキサヒドロ−1,2−ジメチル−2H−イミド[1,2a]ピリミジニウム、1,3,4,6,7,8−ヘキサヒドロ−1,2−ジメチル−2H−ピリミド[1,2a]ピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−3−シアノメチル−1−メチルテトラヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−4−アセチル−1,3−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−4−メチルカルボキシメチル−1,3−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−3−メトキシメチル−1−メチルテトラヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−3−ヒドロキシエチル−1−メチルテトラヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−4−ヒドロキシメチル−1,3−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム等;   (I-10) C 4-30 or more guanidinium having a tetrahydropyrimidinium skeleton; 2-dimethylamino-1,3,4-trimethyltetrahydropyrimidinium, 2-diethylamino-1,3,4- Trimethyltetrahydropyrimidinium, 2-dimethylamino-1,3-dimethyltetrahydropyrimidinium, 2-diethylamino-1,3-dimethyltetrahydropyrimidinium, 1,3,4,6,7,8-hexahydro-1 , 2-dimethyl-2H-imide [1,2a] pyrimidinium, 1,3,4,6,7,8-hexahydro-1,2-dimethyl-2H-pyrimido [1,2a] pyrimidinium, 2-dimethylamino- 3-cyanomethyl-1-methyltetrahydropyrimidinium, 2-dimethylamino-4-acetyl-1 3-dimethyltetrahydropyrimidinium, 2-dimethylamino-4-methylcarboxymethyl-1,3-dimethyltetrahydropyrimidinium, 2-dimethylamino-3-methoxymethyl-1-methyltetrahydropyrimidinium, 2-dimethyl Amino-3-hydroxyethyl-1-methyltetrahydropyrimidinium, 2-dimethylamino-4-hydroxymethyl-1,3-dimethyltetrahydropyrimidinium, and the like;

(I−11)ジヒドロピリミジニウム骨格を有する炭素数4〜30又はそれ以上のグアニジウム;2−ジメチルアミノ−1,3,4−トリメチル−2,4,(6)−ジヒドロピリミジニウム、2−ジエチルアミノ−1,3,4−トリメチル−2,4,(6)−ジヒドロピリミジニウム、2−ジエチルアミノ−1,3,4−トリエチル−2,4,(6)−ジヒドロピリミジニウム、2−ジエチルアミノ−1,3−ジメチル−2,4,(6)−ジヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−1−エチル−3−メチル−2,4,(6)−ジヒドロピリミジニウム、1,6,7,8−テトラヒドロ−1,2−ジメチル−2H−イミド[1,2a]ピリミジニウム、1,6−ジヒドロ−1,2−ジメチル−2H−ピリミド[1,2a]ピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−4−シアノ−1,3−ジメチル−2,4,(6)−ジヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−3−アセチルメチル−1−メチル−2,4,(6)−ジヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−3−メチルカルボキシメチル−1−メチル−2,4,(6)−ジヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−4−ホルミル−1,3−ジメチル−2,4,(6)−ジヒドロピリミジニウム、2−ジメチルアミノ−3−ホルミルメチル−1−メチル−2,4,(6)−ジヒドロピリミジニウム等;   (I-11) Guanidium having 4 to 30 or more carbon atoms having a dihydropyrimidinium skeleton; 2-dimethylamino-1,3,4-trimethyl-2,4, (6) -dihydropyrimidinium, 2 -Diethylamino-1,3,4-trimethyl-2,4, (6) -dihydropyrimidinium, 2-diethylamino-1,3,4-triethyl-2,4, (6) -dihydropyrimidinium, 2 -Diethylamino-1,3-dimethyl-2,4, (6) -dihydropyrimidinium, 2-dimethylamino-1-ethyl-3-methyl-2,4, (6) -dihydropyrimidinium, 1, 6,7,8-tetrahydro-1,2-dimethyl-2H-imide [1,2a] pyrimidinium, 1,6-dihydro-1,2-dimethyl-2H-pyrimido [1,2a] pyrimidinium 2-Dimethylamino-4-cyano-1,3-dimethyl-2,4, (6) -dihydropyrimidinium, 2-dimethylamino-3-acetylmethyl-1-methyl-2,4, (6)- Dihydropyrimidinium, 2-dimethylamino-3-methylcarboxymethyl-1-methyl-2,4, (6) -dihydropyrimidinium, 2-dimethylamino-4-formyl-1,3-dimethyl-2, 4, (6) -dihydropyrimidinium, 2-dimethylamino-3-formylmethyl-1-methyl-2,4, (6) -dihydropyrimidinium, etc .;

3級ホスホニウムカチオン(II)としては、下記(II−1)〜(II−3)が挙げられる。
(II−1)炭素数1〜30又はそれ以上のアルキル及び/又はアルケニル基を有する脂肪族系3級ホスホニウム;トリメチルホスホニウム、トリエチルホスホニウム、エチルジメチルホスホニウム、ジエチルメチルホスホニウム等;
Examples of the tertiary phosphonium cation (II) include the following (II-1) to (II-3).
(II-1) Aliphatic tertiary phosphonium having an alkyl and / or alkenyl group having 1 to 30 or more carbon atoms; trimethylphosphonium, triethylphosphonium, ethyldimethylphosphonium, diethylmethylphosphonium and the like;

(II−2)炭素数6〜30又はそれ以上の芳香族系3級ホスホニウム;フェニルジメチルホスホニウム、フェニルエチルメチルホスホニウム、フェニルメチルベンジルホスホニウム等;   (II-2) Aromatic tertiary phosphonium having 6 to 30 or more carbon atoms; phenyldimethylphosphonium, phenylethylmethylphosphonium, phenylmethylbenzylphosphonium, etc .;

(II−3)炭素数3〜30又はそれ以上の脂環式3級ホスホニウム;メチルチオラニウム、フェニルチオラニウム、メチルチアニウム等;   (II-3) alicyclic tertiary phosphonium having 3 to 30 or more carbon atoms; methylthiolanium, phenylthiolanium, methylthianium, etc .;

第4級ホスホニウムカチオン(III)としては、下記(III−1)〜(III−3)が挙げられる。
(III−1)炭素数1〜30又はそれ以上のアルキル及び/又はアルケニル基を有する脂肪族系第4級ホスホニウム;テトラメチルホスホニウム、テトラエチルホスホニウム、テトラプロピルホスホニウム、テトラブチルホスホニウム、メチルトリエチルホスホニウム、メチルトリプロピルホスホニウム、メチルトリブチルホスホニウム、ジメチルジエチルホスホニウム、ジメチルジブチルホスホニウム、トリメチルエチルホスホニウム、トリメチルプロピルホスホニウム、トリメチルブチルホスホニウム等;
Examples of the quaternary phosphonium cation (III) include the following (III-1) to (III-3).
(III-1) Aliphatic quaternary phosphonium having an alkyl and / or alkenyl group having 1 to 30 or more carbon atoms; tetramethylphosphonium, tetraethylphosphonium, tetrapropylphosphonium, tetrabutylphosphonium, methyltriethylphosphonium, methyl Tripropylphosphonium, methyltributylphosphonium, dimethyldiethylphosphonium, dimethyldibutylphosphonium, trimethylethylphosphonium, trimethylpropylphosphonium, trimethylbutylphosphonium, etc .;

(III−2)炭素数6〜30又はそれ以上の芳香族系4級ホスホニウム;トリフェニルメチルホスホニウム、ジフェニルジメチルホスホニウム、トリフェニルベンジルホスホニウム等;   (III-2) Aromatic quaternary phosphonium having 6 to 30 or more carbon atoms; triphenylmethylphosphonium, diphenyldimethylphosphonium, triphenylbenzylphosphonium and the like;

(III−3)炭素数3〜30又はそれ以上の脂環式4級ホスホニウム;1,1−ジメチルホスホラニウム、1−メチル−1−エチルホスホラニウム、1,1−ジエチルホスホラニウム、1,1−ジエチルホスホリナニウム、1,1−ペンタエチレンホスホリナニウム等;   (III-3) alicyclic quaternary phosphonium having 3 to 30 or more carbon atoms; 1,1-dimethylphosphoranium, 1-methyl-1-ethylphosphonium, 1,1-diethylphosphonium, 1,1-diethyl phosphorinanium, 1,1-pentaethylene phosphorinanium, etc .;

第4級オキソニウムカチオン(IV)としては、下記(IV−1)〜(IV−3)が挙げられる。
(IV−1)炭素数1〜30又はそれ以上のアルキル及び/又はアルケニル基を有する脂肪族系3級オキソニウム;トリメチルオキソニウム、トリエチルオキソニウム、エチルジメチルオキソニウム、ジエチルメチルオキソニウム等;
Examples of the quaternary oxonium cation (IV) include the following (IV-1) to (IV-3).
(IV-1) Aliphatic tertiary oxonium having an alkyl and / or alkenyl group having 1 to 30 or more carbon atoms; trimethyloxonium, triethyloxonium, ethyldimethyloxonium, diethylmethyloxonium and the like;

(IV−2)炭素数6〜30又はそれ以上の芳香族系3級オキソニウム;フェニルジメチルオキソニウム、フェニルエチルメチルオキソニウム、フェニルメチルベンジルオキソニウム等;   (IV-2) Aromatic tertiary oxonium having 6 to 30 or more carbon atoms; phenyldimethyloxonium, phenylethylmethyloxonium, phenylmethylbenzyloxonium, etc .;

(IV−3)炭素数3〜30又はそれ以上の脂環式3級オキソニウム;メチルオキソラニウム、フェニルオキソラニウム、メチルオキサニウム等;   (IV-3) An alicyclic tertiary oxonium having 3 to 30 or more carbon atoms; methyl oxolanium, phenyl oxolanium, methyl oxonium and the like;

これらの中で、好ましいオニウムカチオンは第4級アンモニウムカチオン(I)であり、さらに好ましいものは前記(I−1)、(I−4)及び(I−5)であり、特に好ましいものは(I−4)及び(I−5)である。これらオニウムカチオンは、1種を単独で用いても良いし、2種以上を併用しても良い。   Among these, a preferred onium cation is a quaternary ammonium cation (I), more preferred are the above (I-1), (I-4) and (I-5), and particularly preferred are ( I-4) and (I-5). These onium cations may be used alone or in combination of two or more.

本発明において、高分子化合物(2)のカルボキシル基及び/又はスルホン酸基のプロトンを前記オニウムカチオンにより置換する方法としては、このプロトンの所定量をオニウムカチオンに置換できる方法であればいずれの方法でも良いが、例えば、上記オニウムカチオンの水酸化物塩(例えば、テトラエチルアンモニウムハイドロキサイド等)やモノメチル炭酸化物塩(例えば、1,2,3,4−トリメチルイミダゾリニウムモノメチル炭酸塩等)を、高分子化合物(2)に添加し、必要により脱水や脱炭酸、脱メタノ−ルを行うことで容易に置換可能できる。また、高分子化合物(2)を構成するモノマーの段階で同様に置換しても良い。   In the present invention, as a method for substituting the proton of the carboxyl group and / or sulfonic acid group of the polymer compound (2) with the onium cation, any method can be used as long as a predetermined amount of this proton can be replaced with the onium cation. However, for example, the above onium cation hydroxide salt (for example, tetraethylammonium hydroxide) or monomethyl carbonate salt (for example, 1,2,3,4-trimethylimidazolinium monomethyl carbonate) may be used. It can be easily replaced by adding to the polymer compound (2) and performing dehydration, decarboxylation or demethanol if necessary. Moreover, you may substitute similarly in the step of the monomer which comprises a high molecular compound (2).

オニウムカチオンによる置換を行って高分子化合物(1)を製造する方法としては、例えば、前記酸性基含有構成単位(a)のカルボキシル基及び/又はスルホン酸基のプロトンをオニウムカチオンで置換した後に重合又は共重合する方法や、高分子化合物(2)のカルボキシル基及び/又はスルホン酸基のプロトンをオニウムカチオンで置換する方法等を挙げることができるが、所定量のオニウムカチオンが導入された高分子化合物(1)が得られる方法であれば、酸性基含有構成単位(a)のカルボキシル基及び/又はスルホン酸基のプロトンのオニウムカチオンへの置換はいずれの段階で行っても良い。   As a method for producing the polymer compound (1) by performing substitution with an onium cation, for example, polymerization is performed after the proton of the carboxyl group and / or the sulfonic acid group of the acidic group-containing structural unit (a) is substituted with an onium cation. Alternatively, a method of copolymerizing, a method of substituting the proton of the carboxyl group and / or the sulfonic acid group of the polymer compound (2) with an onium cation, etc. may be mentioned, but a polymer into which a predetermined amount of onium cation has been introduced. As long as the compound (1) is obtained, substitution of the proton of the carboxyl group and / or sulfonic acid group of the acidic group-containing structural unit (a) with the onium cation may be performed at any stage.

高分子化合物(2)のカルボキシル基及び/又はスルホン酸基のプロトンをオニウムカチオンにより置換する割合(以下、「オニウムカチオン置換率」と称す。)は、通常30〜100モル%、好ましくは50〜100モル%、さらに好ましくは70〜100モル%である。オニウムカチオン置換率が30モル%未満では、高分子化合物(1)のカルボキシル基、スルホン酸基及びオニウムカチオンの解離が低すぎて膨潤力やゲル化力が低い場合がある。   The proportion (hereinafter referred to as “onium cation substitution rate”) of the proton of the carboxyl group and / or sulfonic acid group of the polymer compound (2) by an onium cation is usually 30 to 100 mol%, preferably 50 to 50%. It is 100 mol%, More preferably, it is 70-100 mol%. If the onium cation substitution rate is less than 30 mol%, the dissociation of the carboxyl group, sulfonic acid group and onium cation of the polymer compound (1) may be too low, and the swelling power and gelling power may be low.

本発明においては、上述の高分子化合物(2)の製造工程又は高分子化合物(1)の製造工程、あるいはその後の工程の何れかの工程で架橋を行って、高分子化合物(1)の架橋体(A)とする。架橋の方法としては、公知の方法で良く、例えば、下記(1)〜(5)の方法を挙げることができる。   In the present invention, the polymer compound (1) is crosslinked by performing crosslinking in any of the above-described production process of the polymer compound (2), the production process of the polymer compound (1), or a subsequent process. It is assumed that the body (A). The crosslinking method may be a known method, and examples thereof include the following methods (1) to (5).

(1) 共重合性架橋剤による架橋;
高分子化合物(2)の原料である酸性基含有構成単位(a)及び/又は酸性基含有構成単位(a)のオニウムカチオン置換体、並びに必要に応じて用いられる他の構成単位(b)の1種又は2種以上(以下、これらを「原料成分」と総称する。)と共重合可能な、又は分子内に2重結合を2個以上有する共重合性架橋剤〔例えば、ジビニルベンゼン等の多価ビニル型架橋剤、N,N’−メチレンビスアクリルアミド等の(メタ)アクリルアミド型架橋剤、ペンタエリスリトールトリアリルエーテル等の多価アリルエーテル型架橋剤、トリメチロールプロパントリアクリレート等の多価(メタ)アクリル酸エステル型架橋剤等〕を、原料成分に共重合させて、高分子化合物(2)の合成前又は合成時に架橋する方法。
(1) Crosslinking with a copolymerizable crosslinking agent;
Of the acidic group-containing structural unit (a) and / or the onium cation-substituted product of the acidic group-containing structural unit (a), which is a raw material of the polymer compound (2), and other structural units (b) used as necessary A copolymerizable cross-linking agent that can be copolymerized with one or more types (hereinafter collectively referred to as “raw material components”) or has two or more double bonds in the molecule [for example, divinylbenzene, etc. Polyvalent vinyl type crosslinking agents, (meth) acrylamide type crosslinking agents such as N, N′-methylenebisacrylamide, polyvalent allyl ether type crosslinking agents such as pentaerythritol triallyl ether, and multivalents such as trimethylolpropane triacrylate ( (Meth) acrylic acid ester type cross-linking agent, etc.] is copolymerized with the raw material components and crosslinked before or during synthesis of the polymer compound (2).

(2) 反応性架橋剤による架橋;
原料成分の官能基等と反応し得る官能基を分子内に2つ以上有する反応性架橋剤〔例えば、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート等の多価イソシアネート型架橋剤、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル等の多価エポキシ型架橋剤、グリセリン等の多価アルコール型架橋剤、ヘキサメチレンテトラミンやポリエチレンイミン等の多価アミン・イミン型架橋剤、エピクロルヒドリン等のハロエポキシ型架橋剤、硫酸アルミニウム等の多価金属塩型架橋剤等〕を用いて、高分子化合物(2)の合成前又は合成時に架橋する方法。
(2) Cross-linking with a reactive cross-linking agent;
Reactive crosslinking agent having two or more functional groups capable of reacting with the functional group of the raw material component in the molecule [for example, polyisocyanate type crosslinking agent such as 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, polyglycerol polyglycidyl ether, etc. Polyhydric epoxy type crosslinking agent, polyhydric alcohol type crosslinking agent such as glycerin, polyvalent amine / imine type crosslinking agent such as hexamethylenetetramine and polyethyleneimine, haloepoxy type crosslinking agent such as epichlorohydrin, and polyvalent metal salt such as aluminum sulfate And a crosslinking method before or during the synthesis of the polymer compound (2).

(3) 重合反応性架橋剤による架橋;
原料成分と共重合可能な、又は分子内に2重結合を有し、かつ原料成分の官能基等と反応し得る官能基を分子内に有する重合反応性架橋剤〔例えば、グリシジルメタクリレート等のグリシジル(メタ)アクリレート型架橋剤、アリルグリシジルエーテル等のアリルエポキシ型架橋剤等〕を用いて、高分子化合物(2)の合成前又は合成時に架橋する方法。
(3) Crosslinking with a polymerization reactive crosslinking agent;
Polymerization-reactive cross-linking agent having a functional group in the molecule that can be copolymerized with the raw material component or that has a double bond in the molecule and can react with the functional group of the raw material component [for example, glycidyl such as glycidyl methacrylate (Meth) acrylate type cross-linking agent, allyl epoxy type cross-linking agent such as allyl glycidyl ether, etc.], and a method of cross-linking before or during synthesis of the polymer compound (2).

(4) 放射線照射による架橋;
高分子化合物(1)に紫外線、電子線、γ線等の放射線を照射して、高分子化合物(1)を架橋する方法、あるいは原料成分に紫外線、電子線、γ線等を照射して高分子化合物(2)の合成時に重合と架橋とを同時に行う方法等。
(4) Cross-linking by irradiation;
A method of crosslinking the polymer compound (1) by irradiating the polymer compound (1) with radiation such as ultraviolet rays, electron beams, γ rays, or the like, or irradiating the raw material components with ultraviolet rays, electron beams, γ rays, etc. A method in which polymerization and crosslinking are simultaneously performed during the synthesis of the molecular compound (2).

(5) 加熱による架橋;
高分子化合物(2)又は高分子化合物(1)を100℃以上に加熱して、高分子化合物(2)又は高分子化合物(1)の分子間で熱架橋[加熱によるラジカルの発生による炭素間の架橋や官能基間での架橋]する方法等。
(5) Crosslinking by heating;
The polymer compound (2) or the polymer compound (1) is heated to 100 ° C. or more and thermally crosslinked between the molecules of the polymer compound (2) or the polymer compound (1) [between carbon due to generation of radicals by heating. Or cross-linking between functional groups].

これらの架橋方法の中で好ましい方法は、最終品の用途、形態によって異なるが、総合的な面から(1)共重合性架橋剤による架橋、(2)反応性架橋剤による架橋及び(4)放射線照射による架橋である。   Among these crosslinking methods, the preferred method varies depending on the use and form of the final product, but from a comprehensive aspect, (1) crosslinking with a copolymerizable crosslinking agent, (2) crosslinking with a reactive crosslinking agent, and (4) Cross-linking by radiation irradiation.

なお、前記共重合性架橋剤の中で好ましいものは、多価(メタ)アクリルアミド型架橋剤、アリルエーテル型架橋剤、多価(メタ)アクリル酸エステル型架橋剤であり、さらに好ましいものは、アリルエーテル型架橋剤である。また、前記反応性架橋剤の中で好ましいものは、多価イソシアネート型架橋剤及び多価エポキシ型架橋剤であり、さらに好ましいものは分子内に3個以上の官能基を有する多価イソシアネート型架橋剤又は多価エポキシ型架橋剤である。   Preferred among the copolymerizable crosslinking agents are polyvalent (meth) acrylamide type crosslinking agents, allyl ether type crosslinking agents, and polyvalent (meth) acrylic acid ester type crosslinking agents, and more preferred are: It is an allyl ether type crosslinking agent. Among the reactive crosslinking agents, preferred are a polyvalent isocyanate type crosslinking agent and a polyvalent epoxy type crosslinking agent, and more preferred are a polyvalent isocyanate type crosslinking agent having three or more functional groups in the molecule. Or a polyvalent epoxy type crosslinking agent.

架橋度に関しては、使用目的によって適宜選択できるが、共重合性架橋剤を使用する場合は、その添加量は全原料成分に対して、0.001〜10質量%が好ましく、0.01〜5質量%がさらに好ましい。   The degree of cross-linking can be appropriately selected depending on the purpose of use, but when a copolymerizable cross-linking agent is used, the addition amount is preferably 0.001 to 10% by mass with respect to all raw material components, and 0.01 to 5 More preferred is mass%.

反応性架橋剤を使用する場合、その添加量は、架橋体(A)をどのような形状とするかによって好ましい添加量が異なるが、全原料成分に対して0.001〜10質量%が好ましく、後述する液体燃料を含有した一体化した良好なゲルを作成するために、特に全原料成分に対して0.01〜5質量%が好ましい。   When a reactive crosslinking agent is used, the addition amount thereof varies depending on the shape of the crosslinked body (A), but is preferably 0.001 to 10% by mass with respect to all raw material components. In order to produce a good integrated gel containing liquid fuel, which will be described later, 0.01 to 5% by mass is particularly preferable with respect to all raw material components.

本発明において、原料成分、すなわち酸性基含有構成単位(a)及び/又は酸性基含有構成単位(a)のオニウムカチオン置換体、並びに必要により用いられる他の構成単位(b)の重合方法も公知の方法で良く、例えば、前記の各モノマー及び生成するポリマーが溶解する溶媒中での溶液重合法、溶媒を使用せずに重合する塊状重合法、乳化重合法等を例示することができる。この中で好ましいものは、溶液重合法である。   In the present invention, a raw material component, that is, an acidic group-containing structural unit (a) and / or an onium cation-substituted product of the acidic group-containing structural unit (a), and a polymerization method of other structural unit (b) used as necessary are also known. Examples thereof include a solution polymerization method in a solvent in which each of the above monomers and the polymer to be formed dissolves, a bulk polymerization method in which polymerization is performed without using a solvent, and an emulsion polymerization method. Among these, the solution polymerization method is preferable.

溶液重合の場合に用いる溶媒は、使用するモノマーやポリマーの溶解性により適宜選択できるが、例えばメタノ−ル、エタノール等のアルコール類;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート等のカーボネート類;γ−ブチロラクトン等のラクトン類;ε−カプロラクタム等のラクタム類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;酢酸エチル等のカルボン酸エステル類;テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン等のエーテル類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類等の有機溶媒や、水等を挙げることができる。これらの溶媒は1種を単独で用いても良いし、2種以上を混合して使用しても良い。   The solvent used in the case of solution polymerization can be appropriately selected depending on the solubility of the monomer and polymer to be used. For example, alcohols such as methanol and ethanol; carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate and dimethyl carbonate; γ-butyrolactone Lactams such as ε-caprolactam; Ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; Carboxylic acid esters such as ethyl acetate; Ethers such as tetrahydrofuran and dimethoxyethane; Aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene The organic solvent, water, etc. can be mentioned. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

溶液重合における重合濃度も特に限定はなく目的の用途によって種々異なるが、1〜80質量%が好ましく、5〜60質量%がさらに好ましい。   The polymerization concentration in the solution polymerization is not particularly limited and may vary depending on the intended use, but is preferably 1 to 80% by mass, and more preferably 5 to 60% by mass.

重合開始剤も通常のもので良く、アゾ系開始剤〔アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスシアノ吉草酸、アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、アゾビス(2−アミジノプロパン)ジハイドロクロライド、アゾビス{2−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)プロロピオンアミド}等〕、過酸化物系開始剤〔過酸化ベンゾイル、ジ−t−ブチルパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイド、コハク酸パーオキサイド、ジ(2−エトキシエチル)パーオキシジカーボネート、過酸化水素等〕、レドックス開始剤〔上記過酸化物系開始剤と還元剤(アスコルビン酸や過硫酸塩)との組み合わせ等〕を例示することができる。   The polymerization initiator may be a normal one, such as an azo initiator [azobisisobutyronitrile, azobiscyanovaleric acid, azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride, azobis { 2-methyl-N- (2-hydroxyethyl) propionamide}, etc.], peroxide initiators [benzoyl peroxide, di-t-butyl peroxide, cumene hydroperoxide, succinic acid peroxide, di ( 2-ethoxyethyl) peroxydicarbonate, hydrogen peroxide, etc.] and redox initiators [a combination of the above peroxide-based initiators and a reducing agent (ascorbic acid or persulfate), etc.].

他の重合方法としては、光増感開始剤(ベンゾフェノン等)を添加して紫外線等を照射する方法、γ線や電子線等の放射線を照射して重合する方法等を例示することができる。   Examples of other polymerization methods include a method of adding a photosensitizer (such as benzophenone) and irradiating with ultraviolet rays, a method of irradiating with radiation such as γ rays and electron beams, and the like.

重合開始剤を使用する場合の開始剤の添加量は、特に限定はないが、使用する原料成分の総重量に対して、0.0001〜5質量%が好ましく、0.001〜2質量%がさらに好ましい。   The amount of initiator added when a polymerization initiator is used is not particularly limited, but is preferably 0.0001 to 5% by mass and 0.001 to 2% by mass based on the total weight of the raw material components used. Further preferred.

重合温度も目的とする分子量や開始剤の分解温度、使用する溶媒の沸点等により種々異なるが、−20〜200℃が好ましく、0〜100℃がさらに好ましい。   The polymerization temperature also varies depending on the target molecular weight, the decomposition temperature of the initiator, the boiling point of the solvent used, etc., but is preferably -20 to 200 ° C, more preferably 0 to 100 ° C.

このような架橋体(A)は液体燃料を吸収する能力があり、液体燃料を吸収して安定な燃料組成物を形成する。   Such a crosslinked body (A) has the ability to absorb liquid fuel, and absorbs liquid fuel to form a stable fuel composition.

架橋体(A)の液体燃料吸収量は、対象とする燃料の種類や架橋体(A)の組成又はゲル強度等により種々変化するが、架橋体(A)は、例えばメタノールに対する吸収量が10〜1000(g−メタノール/g−架橋体(A))に設計するのが好ましく、50〜900(g−メタノール/g−架橋体(A))に設計するのがさらに好ましい。この吸収量が10(g−メタノール/g−架橋体(A))以上であれば、保液量が十分であり貯蔵効率に優れる。1000(g−メタノール/g−架橋体(A))以下であると液体燃料を保液した燃料組成物のゲル強度が弱すぎるという問題がない。   The amount of liquid fuel absorbed in the cross-linked body (A) varies depending on the type of the target fuel, the composition of the cross-linked body (A), the gel strength, and the like. It is preferable to design to ˜1000 (g-methanol / g-crosslinked body (A)), and more preferably to design to 50 to 900 (g-methanol / g-crosslinked body (A)). If this absorption amount is 10 (g-methanol / g-crosslinked product (A)) or more, the liquid retention amount is sufficient and the storage efficiency is excellent. If it is 1000 (g-methanol / g-crosslinked product (A)) or less, there is no problem that the gel strength of the fuel composition retaining the liquid fuel is too weak.

本発明に係る架橋体(A)を粒子状とする場合、その粒子径は、体積平均粒径で0.1〜5000μmが好ましく、さらに好ましくは50〜2000μmである。また、0.1μm未満の架橋体(A)粒子が全体の10質量%以下、5000μmを超える架橋体(A)粒子が全体の10質量%以下であることが好ましく、それぞれ5%以下であることがさらに好ましい。   When making the crosslinked body (A) which concerns on this invention into a particulate form, the particle diameter is 0.1-5000 micrometers in a volume average particle diameter, More preferably, it is 50-2000 micrometers. Moreover, it is preferable that the crosslinked body (A) particle | grains less than 0.1 micrometer are 10 mass% or less of the whole, and the crosslinked body (A) particle | grains exceeding 5000 micrometers are 10 mass% or less of the whole, and each is 5% or less. Is more preferable.

なお、粒子径の測定は、ロータップ試験篩振とう機及びJIS Z8801−2000に規定される標準篩いを用いて、ペリーズ・ケミカル・エンジニアーズ・ハンドブック第6版(マックグローヒル・ブック・カンパニー,1984,p.21)に記載の方法で行うことができる(以下、粒子径の測定は本方法による。)。   The particle size was measured using a low-tap test sieve shaker and a standard sieve specified in JIS Z8801-2000, Perry's Chemical Engineers Handbook, 6th edition (MacGlow Hill Book Company, 1984). , P. 21) (hereinafter, the particle diameter is measured by this method).

架橋体(A)を粒子状の形態とする方法としては、最終的に粒子状になれば特に限定はないが、例えば、下記(i)〜(iv)等の方法が挙げられる。   The method for making the crosslinked product (A) into a particulate form is not particularly limited as long as it finally becomes a particulate form, and examples thereof include the following methods (i) to (iv).

(i)必要により溶媒を用いて、前記共重合性架橋剤を共重合して高分子化合物(1)の架橋体(A)を作成し、必要により乾燥等の方法で溶媒を留去し、公知の粉砕方法を用いて粉砕して粒子状とする方法。   (I) If necessary, using a solvent, the copolymerizable crosslinking agent is copolymerized to prepare a crosslinked product (A) of the polymer compound (1), and if necessary, the solvent is distilled off by a method such as drying, A method in which particles are pulverized using a known pulverization method.

(ii)必要により溶媒を用いて、重合して高分子化合物(1)を作成し、次いで前記反応性架橋剤又は照射等の手段により高分子化合物(1)を架橋した後、必要により乾燥等の方法で溶媒を留去し、公知の粉砕方法を用いて粉砕して粒子状とする方法。   (Ii) If necessary, polymerize using a solvent to prepare the polymer compound (1), and then crosslink the polymer compound (1) by the reactive crosslinking agent or means such as irradiation, and if necessary, dry, etc. The method of distilling a solvent by the method of this, and grind | pulverizing using a well-known grinding | pulverization method, and making it a particulate form.

(iii)酸性基含有構成単位(a)、必要に応じて他の構成単位(b)を前記共重合性架橋剤の存在下、必要により溶媒を用いて共重合して架橋し高分子化した後、前記オニウムカチオン化合物を添加し、酸性基のプロトンを所定量オニウムカチオンに置換した後、必要により乾燥等の方法で溶媒を留去し、公知の粉砕方法を用いて粉砕して粒子状とする方法。   (Iii) The acidic group-containing structural unit (a) and, if necessary, another structural unit (b) are copolymerized using a solvent in the presence of the copolymerizable cross-linking agent to crosslink to form a polymer. Then, after adding the onium cation compound and replacing the proton of the acidic group with a predetermined amount of onium cation, if necessary, the solvent is distilled off by a method such as drying, and pulverization is performed using a known pulverization method. how to.

(iv)酸性基含有構成単位(a)、必要に応じて他の構成単位(b)を、前記共重合性架橋剤の存在下、必要により溶媒を用いて共重合して未架橋の高分子とした後、前記オニウムカチオン化合物及び反応性架橋剤や放射線照射を行うことにより、酸性基のプロトンを置換するのと同時に高分子を架橋し、必要により乾燥等の方法で溶媒を留去し、公知の粉砕方法を用いて粉砕して粒子状とする方法。   (Iv) An uncrosslinked polymer obtained by copolymerizing the acidic group-containing structural unit (a) and, if necessary, another structural unit (b) with a solvent as necessary in the presence of the copolymerizable crosslinking agent. Then, by performing irradiation with the onium cation compound and reactive crosslinking agent or radiation, the polymer is crosslinked at the same time as replacing the proton of the acidic group, and if necessary, the solvent is distilled off by a method such as drying, A method in which particles are pulverized using a known pulverization method.

上記方法において、架橋体(A)の形状を粒子状にする過程で必要により行う乾燥は、公知の乾燥方法で良く、例えば、通気乾燥(循風乾燥機等)、透気乾燥(バンド型乾燥機等)、減圧乾燥(減圧乾燥機等)、接触乾燥(ドラムドライヤー等)等を挙げることができる。   In the above method, the drying performed as necessary in the process of forming the crosslinked body (A) in the form of particles may be a known drying method, such as aeration drying (air circulation dryer or the like), air permeation drying (band type drying). Etc.), vacuum drying (vacuum dryer etc.), contact drying (drum dryer etc.) and the like.

乾燥する場合の乾燥温度に関しては、ポリマー等の劣化や過度の架橋が起こらなければ特に限定はないが、好ましくは0〜200℃、さらに好ましくは50〜150℃である。   The drying temperature for drying is not particularly limited as long as the polymer or the like does not deteriorate or excessively cross-linked, but is preferably 0 to 200 ° C, more preferably 50 to 150 ° C.

架橋体(A)の形状を粒子状とする場合、粉砕方法も公知の方法で良く、例えば、衝撃粉砕(ピンミル、カッターミル、ボールミル型粉砕機やACMパルペライザー等の高速回転型粉砕機等)、空気粉砕(ジェット粉砕機等)、凍結粉砕等の方法を挙げることができる。   When the cross-linked body (A) is in the form of particles, the pulverization method may be a known method, for example, impact pulverization (pin mill, cutter mill, ball mill type pulverizer, high-speed rotation type pulverizer such as ACM pulverizer, etc.), Examples thereof include air pulverization (jet pulverizer, etc.), freeze pulverization, and the like.

架橋体(A)及び燃料からなる燃料組成物は、その目的によって種々の形態に加工することができ、その形状には特に限定はないが、好ましい形態としては粒子状、シート状、一体ゲル化の形態を挙げることができる。   The fuel composition comprising the cross-linked product (A) and the fuel can be processed into various forms depending on the purpose, and the shape is not particularly limited, but preferred forms are particles, sheets, and integral gelation. Can be mentioned.

以下、好ましい形態の作成方法について説明するが、燃料組成物の形態によりその作成方法等や好ましい方法等が若干異なるので、それぞれについて説明する。   Hereinafter, although the preparation method of a preferable form is demonstrated, since the preparation method etc., a preferable method, etc. differ a little with the form of a fuel composition, each is demonstrated.

粒子状の燃料組成物は、粒子状の架橋体(A)が液体燃料を吸収したものでもよいし、液体燃料を吸収した後粒子状としたものであっても良い。粒子状にする方法は、上記した粒状の架橋体(A)を製造する方法と同様で良く、その体積平均粒子径等も同様の値が好ましい。   The particulate fuel composition may be one in which the particulate crosslinked body (A) has absorbed liquid fuel, or may have been particulate after absorbing liquid fuel. The method for forming particles may be the same as the method for producing the granular crosslinked body (A) described above, and the volume average particle diameter and the like are preferably the same values.

燃料組成物をシート状とする場合、そのシート化法としては、例えば、下記(v)〜(vii)の方法を挙げることができる。   When the fuel composition is formed into a sheet, examples of the sheet forming method include the following methods (v) to (vii).

(v)粒子状の架橋体(A)を不織布や紙等の間に挟み込んでサンドイッチシートとし、その後液体燃料を吸収させる方法。   (V) A method in which the particulate crosslinked product (A) is sandwiched between a nonwoven fabric or paper to form a sandwich sheet, and then liquid fuel is absorbed.

(vi)高分子化合物(1)の未架橋体を不織布、織布、紙、フィルムの中の1つ又は2つ以上からなる基材に含浸及び/又は塗工した後、前記架橋剤による架橋、前記放射線照射による架橋、加熱による架橋からなる群から選ばれる1つ又は2以上の架橋手段を用いて高分子化合物(1)を架橋させるとともに、必要により溶媒を留去しシート化した後、液体燃料を吸収させる方法。   (Vi) After impregnating and / or applying a non-crosslinked body of the polymer compound (1) to a base material composed of one or more of nonwoven fabric, woven fabric, paper, and film, crosslinking with the crosslinking agent In addition, the polymer compound (1) is crosslinked using one or two or more crosslinking means selected from the group consisting of crosslinking by radiation irradiation and crosslinking by heating, and if necessary, the solvent is distilled off to form a sheet. A method of absorbing liquid fuel.

(vii)30〜100モル%のプロトンを前記オニウムカチオンで置換した酸性基含有構成単位(a)20〜100質量%と、他の構成単位(b)0〜80質量%と、前記架橋剤からなる混合溶液を、不織布、織布、紙及びフィルムの中の1つ又は2つ以上からなる基材に含浸及び/又は塗工した後、該基材を重合開始剤の添加及び/又は放射線等の照射による架橋、加熱による架橋の群から選ばれる1つ又は2以上の架橋手段を用いて重合し、必要により溶媒を留去することによりシート化した後、液体燃料を吸収させる方法。   (Vii) From 20 to 100% by mass of the acidic group-containing structural unit (a) in which 30 to 100 mol% of protons are substituted with the onium cation, from 0 to 80% by mass of the other structural unit (b), and from the crosslinking agent After the resulting mixed solution is impregnated and / or coated on a substrate composed of one or more of nonwoven fabric, woven fabric, paper and film, the substrate is added with a polymerization initiator and / or radiation, etc. A method of polymerizing using one or two or more cross-linking means selected from the group consisting of cross-linking by irradiation and cross-linking by heating, forming a sheet by distilling off the solvent if necessary, and then absorbing liquid fuel.

これらの方法の中で、作成したシートの厚みの調整の容易さや作成したシートの吸収速度等の観点から、(vi)又は(vii)が好ましい。形状をシート状とした場合の燃料組成物シートの厚みは、1〜50000μmが好ましく、5〜30000μmがさらに好ましく、10〜10000μmが特に好ましい。シートの厚みが、1μm以上であると架橋体(A)の目付量が少なくなりすぎず、50000μm以下ではシートの厚みが厚すぎることがない。シート長さや幅に関しては、使用する大きさにより適宜選択でき、特に限定はないが、好ましい長さは0.01〜10m、好ましい幅は0.1〜300cmである。   Among these methods, (vi) or (vii) is preferable from the viewpoint of easy adjustment of the thickness of the prepared sheet and the absorption rate of the prepared sheet. When the shape is a sheet, the thickness of the fuel composition sheet is preferably 1 to 50000 μm, more preferably 5 to 30000 μm, and particularly preferably 10 to 10,000 μm. When the thickness of the sheet is 1 μm or more, the basis weight of the crosslinked body (A) is not too small, and when it is 50000 μm or less, the thickness of the sheet is not too thick. The sheet length and width can be appropriately selected depending on the size to be used, and are not particularly limited. However, the preferred length is 0.01 to 10 m, and the preferred width is 0.1 to 300 cm.

燃料組成物シートにおける架橋体(A)の目付量に関しては、特に限定はないが、対象とする液体燃料の吸収・保液能力、また厚みが厚くなりすぎないこと等を加味すると、目付量は、10〜3000g/mが好ましく、20〜1000g/mがさらに好ましい。 The basis weight of the cross-linked product (A) in the fuel composition sheet is not particularly limited, but the weight per unit area is determined by taking into account the absorption / holding capacity of the target liquid fuel and the thickness not being too thick. 10 to 3000 g / m 2 is preferable, and 20 to 1000 g / m 2 is more preferable.

本発明において、形態をシート状とするために必要により使用する不織布、織布、紙、フィルム等の基材は公知のもので良く、例えば、目付量が10〜500g/m程度の合成繊維及び/又は天然繊維からなる不織布又は織布、紙(上質紙、薄葉紙、和紙など)、合成樹脂からなるフィルム及びこれらの2つ以上の基材及びこれらの複合体を例示することができる。 In the present invention, a base material such as a nonwoven fabric, a woven fabric, paper, or a film that is used as necessary in order to form a sheet may be a known substrate, for example, a synthetic fiber having a basis weight of about 10 to 500 g / m 2. Examples thereof include a nonwoven fabric or woven fabric made of natural fibers, paper (fine paper, thin paper, Japanese paper, etc.), a film made of a synthetic resin, and two or more substrates thereof and a composite thereof.

これらの基材の中で、好ましいものは、不織布、あるいは不織布とプラスチックフィルム又は金属フィルムとの複合体であり、特に好ましいものは、不織布、不織布とプラスチックフィルムとの複合体である。   Among these substrates, preferred are nonwoven fabrics or composites of nonwoven fabrics and plastic films or metal films, and particularly preferred are nonwoven fabrics, composites of nonwoven fabrics and plastic films.

これらの基材の厚みに関しては特に限定はないが、通常1〜50000μm、好ましくは10〜20000μmである。厚みが、1μm未満であると、所定量の前記高分子化合物(1)の含浸や塗工が難しく、一方厚みが50000μmを越えるとシートが厚すぎて燃料電池用燃料を含む燃料組成物としたときに全体のカサが大きくなって使用しにくくなる。   Although there is no limitation in particular about the thickness of these base materials, it is 1-50000 micrometers normally, Preferably it is 10-20000 micrometers. When the thickness is less than 1 μm, it is difficult to impregnate or apply a predetermined amount of the polymer compound (1). On the other hand, when the thickness exceeds 50000 μm, the sheet is too thick to provide a fuel composition containing fuel for fuel cells. Occasionally, the entire body becomes large and difficult to use.

基材への高分子化合物(1)の塗工方法や含浸方法は、公知の方法で良く、例えば、通常のコーティングやパディング等の方法を適用すれば良い。コーティングやパディング処理を行った後、重合や希釈、粘度調整等のために使用した溶媒を、必要により乾燥等の方法で留去しても良い。   The coating method and impregnation method of the polymer compound (1) on the substrate may be a known method, and for example, a usual method such as coating or padding may be applied. After performing the coating and padding treatment, the solvent used for polymerization, dilution, viscosity adjustment and the like may be distilled off by a method such as drying, if necessary.

シート状燃料組成物における燃料吸収量(燃料含有量)も、燃料の供給量を十分に確保することができる量であれば特に限定はないが、0.1〜500(g−燃料/cm−シート)が好ましく、1〜400(g−燃料/cm−シート)のものがさらに好ましい。吸収量が0.1(g−燃料/cm−シート)以上であると液体燃料の十分量を吸収することができ、500(g−燃料/cm−シート)以下であると液体燃料を吸収したシートが厚くなりすぎない。 The amount of fuel absorbed (fuel content) in the sheet-shaped fuel composition is not particularly limited as long as the amount of fuel supply can be sufficiently ensured, but is 0.1 to 500 (g-fuel / cm 2). - sheet) are preferred, 1 to 400 (g- fuel / cm 2 - more preferably has a sheet). When the absorption amount is 0.1 (g-fuel / cm 2 -sheet) or more, a sufficient amount of liquid fuel can be absorbed, and when it is 500 (g-fuel / cm 2 -sheet) or less, the liquid fuel is reduced. The absorbed sheet is not too thick.

本発明に係る燃料組成物は、架橋体(A)及び液体燃料からなる一体ゲル化型燃料組成物であっても良い。この一体ゲル化型燃料組成物における架橋体(A)/燃料の比率は、好ましくは0.1〜99/1〜99.9質量%であり、さらに好ましくは0.5〜50/50〜99.5質量%、特に好ましくは1〜30/70〜99質量%であり、最も好ましくは1〜20/80〜99質量%である。架橋体(A)の比率が、0.1質量%以上であると生成した燃料含有ゲルのゲル強度が弱かったり、全体をゲル化できなかったりする場合がなく、一方、99質量%以下であると架橋体(A)の含有量が多すぎるために、必要とする燃料の添加量が少なすぎて、燃料の供給量を十分に確保することができないという不具合がない。   The fuel composition according to the present invention may be an integral gelled fuel composition comprising the crosslinked body (A) and a liquid fuel. The ratio of the crosslinked body (A) / fuel in this integral gelled fuel composition is preferably 0.1 to 99/1 to 99.9% by mass, more preferably 0.5 to 50/50 to 99. 0.5 mass%, particularly preferably 1-30 / 70-99 mass%, most preferably 1-20 / 80-99 mass%. When the ratio of the crosslinked body (A) is 0.1% by mass or more, the gel strength of the produced fuel-containing gel may not be weak or the entire gel may not be gelled, whereas it is 99% by mass or less. In addition, since the content of the crosslinked body (A) is too large, the required amount of fuel added is too small, and there is no problem that a sufficient amount of fuel cannot be secured.

一体ゲル化型燃料組成物の作成方法としては、例えば、(viii)前述した本発明の粒子状の架橋体(A)に所定量の燃料を添加する方法、(ix)架橋体(A)を含有するシートに燃料を添加する方法でも良いが、これらの燃料含有ゲルは、下記(x)や(xi)等に挙げた方法で作成されたものが好ましい。   Examples of a method for producing an integral gelled fuel composition include (viii) a method of adding a predetermined amount of fuel to the above-described particulate crosslinked body (A) of the present invention, and (ix) a crosslinked body (A). Although a method of adding fuel to the contained sheet may be used, these fuel-containing gels are preferably prepared by the methods listed in (x) and (xi) below.

(x)高分子化合物(1)を液体燃料に溶解し、高分子化合物(1)を前記架橋剤による架橋、放射線照射による架橋、加熱による架橋の何れかの架橋手段で架橋することにより一体化したゲルとする方法。   (X) The polymer compound (1) is dissolved in a liquid fuel, and the polymer compound (1) is integrated by crosslinking by any of crosslinking means such as crosslinking by the crosslinking agent, crosslinking by radiation irradiation, and crosslinking by heating. To make a gel.

(xi)液体燃料中で、前記オニウムカチオンで30〜100モル%のプロトンを置換した酸性基含有構成単位(a)20〜100質量%、及び必要により他の構成単位(b)0〜80質量%を、前記共重合性架橋剤の存在下重合することにより、一体化したゲルとする方法。   (Xi) 20-100 mass% of acidic group-containing structural unit (a) in which 30-100 mol% of protons are substituted with the onium cation in the liquid fuel, and 0-80 mass of other structural unit (b) if necessary % Is polymerized in the presence of the copolymerizable crosslinking agent to form an integrated gel.

架橋体(A)及び液体燃料からなる一体化ゲル型燃料組成物の形態は、適宜選択することができ、形状としては、例えば、シート状、ブロック状、球状、円柱状などの形状を例示することができる。これらの中で好ましい形状はシート状、ブロック状又は円柱状である。   The form of the integrated gel fuel composition composed of the crosslinked body (A) and the liquid fuel can be selected as appropriate. Examples of the shape include a sheet shape, a block shape, a spherical shape, and a cylindrical shape. be able to. Among these, a preferable shape is a sheet shape, a block shape, or a column shape.

シート状ゲルとする場合のゲルの厚みは、1〜50000μmが好ましく、10〜20000μmがさらに好ましい。シート状ゲルの幅や長さに関しては、その使用目的や場所、用途等に合わせて適宜選択すればよい。   1-50000 micrometers is preferable and, as for the thickness of the gel in the case of setting it as a sheet-like gel, 10-20000 micrometers is more preferable. What is necessary is just to select suitably about the width | variety and length of a sheet-like gel according to the use purpose, a place, a use, etc.

所望の形状の一体ゲル化型燃料組成物を作成する方法も、特に限定はなく、例えば、作成したい形状に合わせた容器中やセルの中でゲル化させる方法や、離型紙、フィルム、不織布等の上に、前記高分子化合物(1)や原料成分等と液体燃料との混合物を積層又はコーティング等の方法によりシート状としてゲルを作成する方法等を例示できる。   There is no particular limitation on the method for producing an integral gelled fuel composition having a desired shape, for example, a method of gelling in a container or a cell according to the shape to be produced, a release paper, a film, a nonwoven fabric, etc. Further, there can be exemplified a method in which a gel is formed in the form of a sheet by laminating or coating a mixture of the polymer compound (1), raw material components and the like and a liquid fuel.

また、この態様の燃料組成物には、必要に応じて他のゲル化剤(脂肪酸石鹸、ジベンザルソルビット、ヒドロキシプロピルセルロース、ベンジリデンソルビトール、カルボキシビニルポリマー、ポリエチレングリコール、ポリオキシアルキレン、ソルビトール、ニトロセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、アセチルブチルセルロース、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ABS樹脂、AB樹脂、アクリル樹脂、アセタール樹脂、ポリカーボネート、ナイロン、フェノール樹脂、フェノキシ樹脂、ユリア樹脂、アルキッド樹脂、ポリエステル、エポキシ樹脂、フタル酸ジアリル樹脂、ポリアロマー等)、吸着剤(デキストリン、デキストラン、シリカゲル、シリカ、アルミナ、モレキュラーシーブ、カオリン、珪藻土、カーボンブラック、活性炭等)、増粘剤、結着剤、及び燃料を化学変換して非流動化させる物質からなる群から選ばれる1種又は2種以上を配合してもよい。これらは、それぞれの機能を発揮できるものであれば特に限定はなく、固体、液体のものを問わない。また、これらは、燃料組成物を作成する任意の段階で配合することができる。   Further, the fuel composition of this embodiment may contain other gelling agents (fatty acid soap, dibenzal sorbite, hydroxypropylcellulose, benzylidene sorbitol, carboxyvinyl polymer, polyethylene glycol, polyoxyalkylene, sorbitol, nitro as necessary. Cellulose, methylcellulose, ethylcellulose, acetylbutylcellulose, polyethylene, polypropylene, polystyrene, ABS resin, AB resin, acrylic resin, acetal resin, polycarbonate, nylon, phenol resin, phenoxy resin, urea resin, alkyd resin, polyester, epoxy resin, phthalate Acid diallyl resin, polyallomer, etc.), adsorbent (dextrin, dextran, silica gel, silica, alumina, molecular sieve, kaolin, diatom , Carbon black, activated carbon, etc.), a thickener, a binder, and fuel may be blended with one or more selected from the group consisting of substances which non-fluidized by chemical transformation. These are not particularly limited as long as they can exhibit their respective functions, and may be solid or liquid. Moreover, these can be mix | blended in the arbitrary steps which produce a fuel composition.

[3]燃料組成物からの燃料電池用燃料の放出方法
本発明においては、前述の[1]燃料電池用燃料の分子化合物を含む燃料組成物、あるいは[2]ポリマーに燃料電池用燃料を吸収させた燃料組成物等の燃料組成物から、燃料電池用燃料を放出させるに際し、この燃料組成物を水と接触させることにより燃料組成物中の燃料電池用燃料を水側に溶出させて燃料を取り出すことができる。
[3] Method of releasing fuel cell fuel from fuel composition In the present invention, the above-mentioned [1] fuel composition containing a molecular compound of fuel for fuel cell, or [2] fuel cell fuel absorbed in polymer When releasing the fuel cell fuel from the fuel composition such as the fuel composition, the fuel composition is brought into contact with water to elute the fuel cell fuel in the fuel composition to the water side to thereby remove the fuel. It can be taken out.

この場合、水は燃料電池用燃料の水溶液であっても良い。また、燃料組成物と水との接触に当たり、加熱は特に必要とされず、常温で良いが、50〜150℃程度に加熱しても良い。   In this case, the water may be an aqueous fuel cell fuel solution. Further, heating is not particularly required for the contact between the fuel composition and water, and it may be performed at room temperature, but it may be heated to about 50 to 150 ° C.

〔第参考形態〕
次に本発明の第参考形態について図3に基づいて説明する。本参考形態は基本的には図1に示す第一の参考形態と同じ構成を有するので、同一の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
[ Second reference form]
Next, a second reference embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Since this reference embodiment basically has the same configuration as the first reference embodiment shown in FIG. 1, the same reference numerals are given to the same configuration, and detailed description thereof is omitted.

図3においては、燃料流路5には、何も充填されておらず、排出部9に連通して有害物質を吸着あるいは包接可能な固体物質(以下、有害物質捕捉体という)7が充填された有害物質捕捉部13が設けられている以外同様の構成を有する。   In FIG. 3, the fuel flow path 5 is not filled with anything, and is filled with a solid substance (hereinafter referred to as a harmful substance trapping body) 7 that communicates with the discharge part 9 and can adsorb or contain the harmful substances. A similar configuration is provided except that the harmful substance capturing unit 13 is provided.

このような構造の燃料電池システム1において、メタノール水溶液(メタノール+HO)を燃料供給部8から供給すると、燃料極3の触媒成分により水素イオン(H)と二酸化炭素(CO)と電子(e)に転換され、電子(e)は電気的接続により外部回路Aから、水素イオン(H)は電解質膜2を通過することでそれぞれ空気極4に導入され、排出部9からは、CO、HO及びメタノールが排出される。一方、空気極4では、吸入部10から空気あるいは酸素(O)が供給されると、この酸素(O)が燃料極3で発生した水素イオン(H)及び電子(e)と反応して水を生じ、排出部11からは上記反応に関与しなかった空気又は酸素(O)と、水(HO)とが排出される。このような反応において、燃料極3から空気極4に向かって電子が流れ流れ電力が取り出される。 In the fuel cell system 1 having such a structure, when a methanol aqueous solution (methanol + H 2 O) is supplied from the fuel supply unit 8, hydrogen ions (H + ), carbon dioxide (CO 2 ), and electrons are generated by the catalyst component of the fuel electrode 3. (E ), electrons (e ) are introduced from the external circuit A by electrical connection, and hydrogen ions (H + ) are introduced into the air electrode 4 by passing through the electrolyte membrane 2. CO 2 , H 2 O and methanol are discharged. On the other hand, in the air electrode 4, when air or oxygen (O 2 ) is supplied from the suction portion 10, the oxygen (O 2 ) is generated from hydrogen ions (H + ) and electrons (e ) generated in the fuel electrode 3. Water is generated by the reaction, and air or oxygen (O 2 ) and water (H 2 O) that are not involved in the reaction are discharged from the discharge unit 11. In such a reaction, electrons flow from the fuel electrode 3 toward the air electrode 4 to extract electric power.

しかしながら、燃料極3でのメタノールの分解は必ずしも理想的に進むものではなく、ギ酸、ホルムアルデヒド、ギ酸メチル及び一酸化炭素などの有害物質が生成することがある。そこで、本実施形態においては、排出部9に連通して有害物質捕捉体7が充填された有害物質捕捉部13を設けることにより、たとえ有害物質が発生したとしても排出部9内で有害物質捕捉体7に捕捉されるので、これらが排出部9から排出されるのが抑制されることになる。   However, the decomposition of methanol at the fuel electrode 3 does not always proceed ideally, and harmful substances such as formic acid, formaldehyde, methyl formate and carbon monoxide may be generated. Therefore, in the present embodiment, by providing the hazardous substance capturing part 13 that is in communication with the discharge part 9 and filled with the harmful substance capturing body 7, even if a harmful substance is generated, the harmful substance is captured in the exhaust part 9. Since they are captured by the body 7, they are suppressed from being discharged from the discharge portion 9.

〔第参考形態〕
さらに本発明の第参考形態について図4に基づいて説明する。本参考形態は基本的には前述した第参考形態と同じ構成を有するので、同一の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
[ Third Reference Form]
Further, a third reference embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Since the present reference embodiment basically has the same configuration as the second reference embodiment described above, the same reference numeral is given to the same configuration, and detailed description thereof is omitted.

図4においては、さらに空気極4側の排出部11に連通して有害物質を吸着あるいは包接可能な固体物質(以下、有害物質捕捉体という)が充填された有害物質捕捉部14が設けられている以外同様の構成を有する。   In FIG. 4, there is further provided a harmful substance capturing part 14 that is in communication with the discharge part 11 on the air electrode 4 side and is filled with a solid substance (hereinafter referred to as a harmful substance capturing body) that can adsorb or contain harmful substances. It has the same configuration except that.

このように空気極4側の排出部11に有害物質捕捉部14を設けることにより空気極4で発生する有害物質も捕捉して、その排出を抑制することができる。   Thus, by providing the harmful substance capturing part 14 in the discharge part 11 on the air electrode 4 side, the harmful substance generated at the air electrode 4 can also be captured and the discharge thereof can be suppressed.

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、何ら以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not limited to the following examples at all, unless the summary is exceeded.

参考例1〕
図3に概略的に示すような直接メタノール型燃料電池システムにおいて、有害物質捕捉部13に酸化カルシウム(1.0g)を充填し、燃料として3質量%メタノール水溶液を燃料流路5から燃料極3に0.1mL/minで供給した。燃料極3を通過したメタノール水溶液は排出部9から排出され、排出液中に含まれるガスをドライアイストラップ(−79℃,メタノールを冷媒に使用)で捕集した。なお、空気極の空気流量は1.0L/minに設定した。
[ Reference Example 1]
In the direct methanol fuel cell system schematically shown in FIG. 3, the hazardous substance trap 13 is filled with calcium oxide (1.0 g), and a 3 mass% methanol aqueous solution is supplied from the fuel flow path 5 to the fuel electrode 3 as fuel. Was supplied at 0.1 mL / min. The aqueous methanol solution that passed through the fuel electrode 3 was discharged from the discharge section 9, and the gas contained in the discharged liquid was collected by a dry ice strap (-79 ° C., using methanol as a refrigerant). The air flow rate of the air electrode was set to 1.0 L / min.

この試験条件の燃料電池でモーターを回転させ、24時間稼動させた。試験後、ドライアイストラップに捕集された気体中の副生成物をガスクロマトグラフ(ホルムアルデヒド分析)及び高速液体クロマトグラフ(ギ酸分析)にて分析したところ、ホルムアルデヒド及びギ酸はいずれも検出されなかった。   The motor was rotated with the fuel cell under the test conditions and operated for 24 hours. After the test, by-products in the gas collected in the dry ice strap were analyzed by gas chromatography (formaldehyde analysis) and high performance liquid chromatograph (formic acid analysis), neither formaldehyde nor formic acid was detected.

〔実施例
図3に概略的に示すような直接メタノール型燃料電池システムにおいて、燃料流路5にメタノールを約10質量%包接するメタノール包接化合物(ホスト化合物:1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン)45gを充填し、イオン交換水を燃料流路5から燃料極3に0.1mL/minで供給した。排出液中に含まれるガスをドライアイストラップ(−79℃,メタノールを冷媒に使用)で捕集した。なお、空気極の空気流量は1.0L/minに設定した。
[Example 1 ]
In a direct methanol fuel cell system as schematically shown in FIG. 3, a methanol clathrate compound (host compound: 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane) that clathrates about 10% by mass of methanol in the fuel flow path 5 ) 45 g was charged, and ion-exchanged water was supplied from the fuel flow path 5 to the fuel electrode 3 at 0.1 mL / min. The gas contained in the effluent was collected with a dry ice strap (−79 ° C., using methanol as the refrigerant). The air flow rate of the air electrode was set to 1.0 L / min.

この試験条件の燃料電池でモーターを回転させ、24時間稼動させた。試験後、ドライアイストラップに捕集された気体中の副生成物をガスクロマトグラフ(ホルムアルデヒド分析)及び高速液体クロマトグラフ(ギ酸分析)にて分析したところ、ホルムアルデヒド及びギ酸はいずれも検出されなかった。   The motor was rotated with the fuel cell under the test conditions and operated for 24 hours. After the test, by-products in the gas collected in the dry ice strap were analyzed by gas chromatography (formaldehyde analysis) and high performance liquid chromatograph (formic acid analysis), neither formaldehyde nor formic acid was detected.

参考
参考例1において有害物質捕捉部13に酸化カルシウムを充填しない以外は、参考例1と同条件で試験を行った。
[ Reference Example 2 ]
The test was performed under the same conditions as in Reference Example 1 except that the harmful substance capturing part 13 was not filled with calcium oxide in Reference Example 1.

この試験条件の燃料電池でモーターを回転させ、24時間稼動させた。試験後、ドライアイストラップに捕集された気体中の副生成物をガスクロマトグラフ(ホルムアルデヒド分析)及び高速液体クロマトグラフ(ギ酸分析)にて分析したところ、ホルムアルデヒド0.3mg及びギ酸0.7mgが検出された。   The motor was rotated with the fuel cell under the test conditions and operated for 24 hours. After the test, by-products in the gas collected in the dry ice strap were analyzed by gas chromatograph (formaldehyde analysis) and high performance liquid chromatograph (formic acid analysis), and 0.3 mg formaldehyde and 0.7 mg formic acid were detected. It was done.

本発明の方法を適用した第一の参考形態に係る燃料電池システムの縦方向の断面図である。It is sectional drawing of the vertical direction of the fuel cell system which concerns on the 1st reference form to which the method of this invention is applied. 本発明の方法を適用した第の実施形態に係る燃料電池システムの縦方向の断面図である。It is sectional drawing of the vertical direction of the fuel cell system which concerns on 1st embodiment to which the method of this invention is applied. 本発明の方法を適用した第参考形態に係る燃料電池システムの縦方向の断面図である。It is sectional drawing of the vertical direction of the fuel cell system which concerns on the 2nd reference form to which the method of this invention is applied. 本発明の方法を適用した第参考形態に係る燃料電池システムの縦方向の断面図である。It is sectional drawing of the vertical direction of the fuel cell system which concerns on the 3rd reference form to which the method of this invention is applied.

符号の説明Explanation of symbols

1 燃料電池システム
7 有害物質を吸着可能な固体物質(有害物質捕捉体)
12 メタノール包接化合物(燃料組成物、有害物質捕捉体)
2 電解質膜
3 燃料極(アノード)
4 空気極(カソード)
1 Fuel cell system 7 Solid substances that can adsorb toxic substances (harmful substance traps)
12 Methanol clathrate compound (fuel composition, hazardous substance trap)
2 Electrolyte membrane 3 Fuel electrode (anode)
4 Air electrode (cathode)

Claims (2)

ダイレクトメタノール型燃料電池におけるメタノールの副反応や不完全反応によって発生する有害物質であって、ギ酸、ホルムアルデヒド、ギ酸メチル及び一酸化炭素のうちのいずれかを含む有害物質を除去する方法であって、
前記ダイレクトメタノール型燃料電池にはメタノールを燃料極に供給するための燃料流路が前記燃料極に連接して設けられており、
メタノールとホスト化合物とから形成される固体状の包接化合物と、前記有害物質を吸着及び/又は包接可能な固体物質とを混合して前記燃料流路内に配置し、もって前記包接化合物及び前記固体物質と前記有害物質とを接触させることにより該有害物質を捕捉し、該有害物質の燃料電池周辺環境への放出を抑制することを特徴とする、ダイレクトメタノール型燃料電池から発生する有害物質の除去方法。
A method for removing harmful substances generated by side reactions or incomplete reactions of methanol in a direct methanol fuel cell, including any of formic acid, formaldehyde, methyl formate and carbon monoxide,
The direct methanol fuel cell is provided with a fuel flow path for supplying methanol to the fuel electrode connected to the fuel electrode,
A solid inclusion compound formed from methanol and host compounds, the toxic substances by mixing the adsorbent and / or inclusion possible solid material was placed in the fuel flow path, wherein the clathrate compound with A harmful substance generated from a direct methanol fuel cell, wherein the harmful substance is captured by bringing the solid substance into contact with the harmful substance, and the release of the harmful substance to the environment surrounding the fuel cell is suppressed. How to remove material.
前記ダイレクトメタノール型燃料電池が、携帯機器用小型燃料電池であることを特徴とする請求項に記載のダイレクトメタノール型燃料電池から発生する有害物質の除去方法。 The method for removing harmful substances generated from a direct methanol fuel cell according to claim 1 , wherein the direct methanol fuel cell is a small fuel cell for portable equipment.
JP2005105267A 2005-03-31 2005-03-31 Removal method of harmful substances generated from direct methanol fuel cell Expired - Fee Related JP5083487B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005105267A JP5083487B2 (en) 2005-03-31 2005-03-31 Removal method of harmful substances generated from direct methanol fuel cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005105267A JP5083487B2 (en) 2005-03-31 2005-03-31 Removal method of harmful substances generated from direct methanol fuel cell

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006286419A JP2006286419A (en) 2006-10-19
JP5083487B2 true JP5083487B2 (en) 2012-11-28

Family

ID=37408105

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005105267A Expired - Fee Related JP5083487B2 (en) 2005-03-31 2005-03-31 Removal method of harmful substances generated from direct methanol fuel cell

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5083487B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5115682B2 (en) * 2005-09-09 2013-01-09 栗田工業株式会社 Fuel cell fuel vaporization control method, fuel cell coated fuel, and fuel cell

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3925695B2 (en) * 2001-10-30 2007-06-06 株式会社ジーエス・ユアサコーポレーション Liquid fuel direct supply fuel cell
JP2004206885A (en) * 2002-12-20 2004-07-22 Tdk Corp Fuel cell
JP2005011695A (en) * 2003-06-19 2005-01-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd Direct type fuel cell and apparatus mounted with it
JP4412939B2 (en) * 2003-08-05 2010-02-10 三洋電機株式会社 Fuel cell system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006286419A (en) 2006-10-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7749625B2 (en) Fuel for fuel cell, fuel cell and application thereof
JP3862166B2 (en) Fuel storage for fuel cell and fuel cell
Song et al. Design of novel poly (ionic liquids) for the conversion of CO2 to cyclic carbonates under mild conditions without solvent
Zakil et al. Modified Nafion membranes for direct alcohol fuel cells: An overview
Lu et al. HPW/MCM‐41 phosphotungstic acid/mesoporous silica composites as novel proton‐exchange membranes for elevated‐temperature fuel cells
JP2006318684A (en) Fuel battery system
WO2006009100A1 (en) Fuel cell device
EP1487041B1 (en) Electrolyte film and solid polymer fuel cell using the same
WO2006004098A1 (en) Electrolyte membrane and fuel cell utilizing the electrolyte membrane
JP4867126B2 (en) Proton exchanger, proton exchange membrane, and fuel cell using the same
JP2006331751A (en) Fuel cell system
JP5083487B2 (en) Removal method of harmful substances generated from direct methanol fuel cell
JP2006156198A (en) Supply device of fuel for fuel cell, supply method of fuel, and fuel cell system
JP2007087646A (en) Fuel cell system
JP2007122895A (en) Fuel cell system
JP2006040629A (en) Fuel discharge method from fuel composition for fuel cell
JP4025843B2 (en) Non-aqueous absorber
JP2006302639A (en) Fuel supply device for fuel cell
JP2006156197A (en) Device for and method of supplying fuel for fuel cell
KR101163243B1 (en) Fuel for fuel cell, fuel cell and application thereof
Liu et al. Polymeric ionic liquid as novel catalyst for the Prins reaction
JP2004002829A (en) Low temperature insulating material and low temperature insulating agent
Zhang et al. Selection of competitive adsorption additives to relieve product inhibition of maleic acid hydrogenation in proton exchange membrane flow cell reactor: A molecular dynamics simulation
JP2005327626A (en) Fuel cell power generation system
JP4806905B2 (en) Method for detecting abundance of fuel substance in fuel composition for fuel cell

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080213

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110719

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110810

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20111011

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20111109

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120110

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120808

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120821

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150914

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees