JP5196236B2 - Cation exchange membrane and method for producing the same - Google Patents

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Description

本発明は、製塩に用いられる陽イオン交換膜及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a cation exchange membrane used for salt production and a method for producing the same.

イオン交換膜製塩法における海水濃縮工程には、陽及び陰イオン交換膜を利用した電気透析槽が用いられている。電気透析槽に利用するイオン交換膜は、食塩の製造費低減のために、膜の電気抵抗を増加させることなく、濃縮性能を向上させることが必要である。   An electrodialysis tank using positive and anion exchange membranes is used in the seawater concentration step in the ion exchange membrane salt production method. An ion exchange membrane used for an electrodialysis tank needs to improve the concentration performance without increasing the electrical resistance of the membrane in order to reduce the production cost of salt.

製塩用イオン交換膜の製法については従来から数多くの方法が提案されている(例えば特許文献1〜3参照)が、それらの中でもイオン交換基が導入可能な官能基を有する単量体、架橋剤及び重合開始剤を主たる成分として含有する混合物をポリ塩化ビニル製の織布等に塗布して重合した後、必要に応じてイオン交換基を導入する方法が広く知られている。   A number of methods for producing an ion exchange membrane for salt production have been proposed (see, for example, Patent Documents 1 to 3). Among them, a monomer having a functional group into which an ion exchange group can be introduced, and a crosslinking agent. In addition, a method in which a mixture containing a polymerization initiator as a main component is applied to a woven fabric made of polyvinyl chloride and polymerized, and then ion exchange groups are introduced as necessary is widely known.

しかしながら、この方法により得られたイオン交換膜は、膜の電気抵抗を増加させることなく、濃縮性能を向上させることは困難であった。
かかる問題点を解決するため、ポリプロピレン繊維基材等に重合性単量体を含浸担持させた後、電離放射線でグラフト重合しイオン交換膜を得る方法や、ポリオレフィン製基材等に重合性単量体を含浸担持させた後、電離放射線で一部重合を行い、続いて重合開始剤の存在下で加熱することにより、重合を完結させてイオン交換膜を得る方法が提案されている(例えば特許文献4〜6参照)。
However, it has been difficult to improve the concentration performance of the ion exchange membrane obtained by this method without increasing the electrical resistance of the membrane.
In order to solve such problems, a method of obtaining an ion exchange membrane by impregnating and supporting a polymerizable monomer on a polypropylene fiber substrate or the like and then graft polymerizing with ionizing radiation, or a polymerizable monomer on a polyolefin substrate or the like A method has been proposed in which a polymer is impregnated and supported, and then partially polymerized with ionizing radiation, followed by heating in the presence of a polymerization initiator to complete the polymerization and obtain an ion exchange membrane (for example, a patent) References 4-6).

しかし、いずれの方法も、膜の濃縮性能については満足のいく成果は見られなかった。
特公昭39−27861号公報 特公昭40−28951号公報 特公昭44−19253号公報 特開昭51−52489号公報 特開昭60−238327号公報 特開平06−271687号公報
However, none of the methods yielded satisfactory results in terms of membrane concentration performance.
Japanese Examined Patent Publication No. 39-27861 Japanese Patent Publication No.40-28951 Japanese Patent Publication No. 44-19253 JP-A-51-52489 JP 60-238327 A Japanese Patent Application Laid-Open No. 06-271687

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、製塩に用いられる陽イオン交換膜について、従来使用されている膜と比較し、電気抵抗を増加させずに、濃縮性能を向上させることを目的とするものである。   This invention is made | formed in view of such a subject, Compared with the membrane currently used about the cation exchange membrane used for salt production, it improves a concentration performance, without increasing an electrical resistance. It is for the purpose.

本発明者等は、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、ポリエチレン等からなる多孔性基材の細孔内に、ポリスチレン系共重合体等を充填して、電離放射線を照射した後、スルホン酸基を導入した陽イオン交換膜が、従来使用されている製塩用の陽イオン交換膜と比較して、電気抵抗を増加させずに、濃縮性能を向上させることを見出した。より具体的には、超高分子量ポリエチレンからなる多孔性基材の細孔内に、スチレン及びジビニルベンゼン等の単量体を充填して熱重合し、電子線を照射した後、スルホン酸基を導入した陽イオン交換膜が、従来使用されている製塩用の陽イオン交換膜と比較し、電気抵抗を増加させずに、濃縮性能を向上させることを見出した。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors filled a polystyrene-based copolymer into the pores of a porous substrate made of polyethylene or the like, and then irradiated with ionizing radiation. The present inventors have found that a cation exchange membrane into which a sulfonic acid group has been introduced improves the concentration performance without increasing the electric resistance as compared with a conventionally used cation exchange membrane for salt production. More specifically, a monomer such as styrene and divinylbenzene is filled in the pores of a porous substrate made of ultrahigh molecular weight polyethylene, thermally polymerized, irradiated with an electron beam, and then sulfonate groups are formed. The present inventors have found that the introduced cation exchange membrane improves the concentration performance without increasing the electric resistance as compared with a conventionally used cation exchange membrane for salt production.

すなわち、本発明は、下記の構成とすることにより上記の目的を達成するに至った。
(1)ポリオレフィンからなり、平均孔径が0.005〜5μmである多孔性のフィルム状基材の細孔内に、スチレンとジビニルベンゼンとを少なくとも共重合成分とした共重合体を充填した後、電離放射線を照射することにより多孔性のフィルム状基材と共重合体とを化学結合させ、その後、スルホン酸基を導入することを特徴とする製塩用陽イオン交換膜。
(2)前記細孔内に、スチレン及びジビニルベンゼンを含有する重合性混合物を充填して、熱重合を行い、電離放射線を照射した後、スルホン酸を導入することを特徴とする前記(1)に記載の製塩用陽イオン交換膜。
(3)前記ポリオレフィンがポリエチレンであることを特徴とする前記(1)又は(2)記載の製塩用陽イオン交換膜。
(4)前記ポリオレフィンが超高分子量ポリエチレンであることを特徴とする前記(1)又は(2)記載の製塩用陽イオン交換膜。
(5)前記共重合体が更にスルホン酸基を導入可能な重合性単量体を含み、熱重合後に電離放射線を照射した後、スルホン酸基を付与できる化合物で処理したものであることを特徴とする前記(2)〜(4)のいずれか1項に記載の製塩用陽イオン交換膜。
(6)前記共重合体が更にスルホン酸基を有する重合性単量体を含むことを特徴とする前記(2)〜(4)のいずれか1項に記載の製塩用陽イオン交換膜。
That is, the present invention has achieved the above object by adopting the following configuration.
(1) Ri polyolefin Tona, average pore diameter in the pores of the porous film-like substrate is 0.005~5Myuemu, was charged with copolymer has at least a copolymer component of styrene and divinylbenzene after, ionizing radiation and a porous film-like substrate and the copolymer is chemically bonded by irradiating, after the, salt production for cation exchange membrane, which comprises introducing a sulfonic acid group.
(2) in the pores, is filled with a polymerizable mixture containing scan styrene and divinyl benzene, performs thermal polymerization, after irradiation with ionizing radiation, and introducing a sulfonic acid group wherein the ( A cation exchange membrane for salt production as described in 1).
(3) The salt-forming cation exchange membrane according to (1) or (2), wherein the polyolefin is polyethylene.
(4) The salt-forming cation exchange membrane according to (1) or (2), wherein the polyolefin is ultrahigh molecular weight polyethylene.
(5) The copolymer further includes a polymerizable monomer capable of introducing a sulfonic acid group, and is treated with a compound capable of imparting a sulfonic acid group after irradiation with ionizing radiation after thermal polymerization. The cation exchange membrane for salt production according to any one of (2) to (4), characterized in that it is characterized in that
(6) The salt-forming cation exchange membrane according to any one of (2) to (4), wherein the copolymer further contains a polymerizable monomer having a sulfonic acid group.

(7)ポリオレフィンからなり、平均孔径が0.005〜5μmである多孔性のフィルム状基材の細孔内に、スチレン及びジビニルベンゼンを含有する重合性混合物を充填して、熱重合を行った後、電離放射線を照射することにより多孔性のフィルム状基材と共重合体とを化学結合させ、その後、スルホン酸基を導入することを特徴とする製塩用陽イオン交換膜の製造方法。
(8)前記電離放射線が電子線であることを特徴とする前記(7)記載の製塩用陽イオン交換膜の製造方法。
(9)前記電子線の照射量が50〜1000kGyであることを特徴とする前記(8)に記載の製塩用陽イオン交換膜の製造方法。
(7) Ri polyolefin Tona, the average pore size of the pores of the porous film-like substrate is 0.005~5Myuemu, by filling a polymerizable mixture containing scan styrene and divinylbenzene, a thermal polymerization after Tsu row, by irradiating the ionizing radiation of a porous film base material and the copolymer is chemically bonded, after them, the salt manufacturing a cation exchange membrane, which comprises introducing a sulfonic acid group Production method.
(8) The method for producing a cation exchange membrane for salt production according to (7), wherein the ionizing radiation is an electron beam.
(9) The method for producing a cation exchange membrane for salt production as described in (8) above, wherein the electron beam dose is 50 to 1000 kGy.

上記から明らかなように、本発明の骨子は、下記(1)〜(3)に存する。
(1)ポリオレフィンからなり、平均孔径が0.005〜5μmである多孔性のフィルム状基材の細孔内に、スチレンとジビニルベンゼンとを少なくとも共重合成分とした共重合体を充填した後、電離放射線を照射することにより多孔性基材と共重合体とを化学結合させ、その後、スルホン酸基を導入することを特徴とする製塩用陽イオン交換膜。
(2)前記細孔内に、スチレン及びジビニルベンゼンを含有する重合性混合物を充填して、熱重合を行い、電離放射線を照射した後、スルホン酸基を導入することを特徴とする前記(1)に記載の製塩用陽イオン交換膜。
(3)ポリオレフィンからなり、平均孔径が0.005〜5μmである多孔性のフィルム状基材の細孔内に、スチレン及びジビニルベンゼンを含有する重合性混合物を充填して、熱重合を行った後、電離放射線を照射することにより多孔性基材と共重合体とを化学結合させ、その後、スルホン酸基を導入することを特徴とする製塩用陽イオン交換膜の製造方法。
As is clear from the above, the gist of the present invention resides in the following (1) to (3).
(1) Ri polyolefin Tona, in the pores of the porous film-like substrate average pore size of 0.005~5Myuemu, after filling the copolymer has at least a copolymer component of styrene and divinylbenzene and a porous substrate and a copolymer is chemically bonded by irradiating the ionizing radiation, after its, salt production for cation exchange membrane, which comprises introducing a sulfonic acid group.
(2) in the pores, is filled with a polymerizable mixture containing scan styrene and divinyl benzene, performs thermal polymerization, after irradiation with ionizing radiation, and introducing a sulfonic acid group wherein the ( A cation exchange membrane for salt production as described in 1).
(3) Ri polyolefin Tona, the average pore size of the pores of the porous film-like substrate is 0.005~5Myuemu, by filling a polymerizable mixture containing scan styrene and divinylbenzene, a thermal polymerization after Tsu line, and a porous substrate and a copolymer is chemically bonded by irradiating the ionizing radiation, after its manufacturing method of salt production for the cation exchange membrane and introducing a sulfonic acid group.

本発明により、現在製塩に用いられている陽イオン交換膜と比較して、電気抵抗を増加させずに、濃縮性能を向上させた陽イオン交換膜を提供できることから、製塩コスト低減に寄与できる。   According to the present invention, a cation exchange membrane with improved concentration performance can be provided without increasing the electrical resistance as compared with the cation exchange membrane currently used for salt production, which can contribute to reduction in salt production cost.

本発明の陽イオン交換膜製造方法は、包括的には、ポリオレフィンからなる多孔性基材の細孔内に陽イオン交換基を導入可能な官能基を有する重合性単量体、架橋性単量体を含有する重合性混合物を充填して、熱重合を行い、得られた共重合体が充填された多孔性基材に電離放射線を照射した後、必要に応じてクロロスルホン酸等を用いてスルホン酸基を導入することが特徴である。
より具体的には、ポリエチレンや超高分子量ポリエチレンからなる多孔性基材の細孔内に、スチレン及びジビニルベンゼン等の単量体を充填して、熱重合を行い、得られた共重合体が充填された多孔性基材に電子線を照射した後、共重合体にスルホン酸基を導入することを特徴とするものである。
The method for producing a cation exchange membrane of the present invention generally comprises a polymerizable monomer having a functional group capable of introducing a cation exchange group into a pore of a porous substrate made of polyolefin, a crosslinkable monomer. After filling the polymerizable mixture containing the body, performing thermal polymerization, irradiating the porous substrate filled with the obtained copolymer with ionizing radiation, if necessary using chlorosulfonic acid or the like It is characterized by introducing a sulfonic acid group.
More specifically, a monomer such as styrene and divinylbenzene is filled in the pores of a porous substrate made of polyethylene or ultrahigh molecular weight polyethylene, and thermal polymerization is performed. A sulfonic acid group is introduced into the copolymer after irradiating the filled porous substrate with an electron beam.

以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
本発明においてポリオレフィンとは、分子中に二重結合を有する有機化合物の重合体である。具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリブタジエン等の脂肪族オレフィンの重合体、ポリスチレン、ポリα−メチルスチレン、ポリジビニルベンゼン等の芳香族オレフィンの重合体、ポリメタクリル酸メチル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール等の含酸素オレフィンの重合体、ポリアクリロニトリル、ポリ−N−ビニルピロリドン等の含窒素オレフィンの重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等の含ハロゲンオレフィンの重合体等が挙げられる。これらのポリオレフィンを単独で使用してもよいし、複数のポリオレフィンを混合してもよい。また、上記の2種以上のオレフィンの共重合体、あるいはグラフト共重合体でもよい。2個以上の二重結合を有する化合物との共重合あるいは電子線照射、プラズマ照射、紫外線照射、化学反応等により架橋構造を有するものでもよい。その中でも化学的安定性やコストの面等からポリエチレンが好ましく、特に分子量が100万以上の超高分子量ポリエチレンが好適である。また、本発明において、ポリオレフィンには、その望ましい特性を損なわない範囲において、酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤等の種々の添加剤を含んでいてもよい。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
In the present invention, the polyolefin is a polymer of an organic compound having a double bond in the molecule. Specifically, polymers of aliphatic olefins such as polyethylene, polypropylene, polybutylene and polybutadiene, polymers of aromatic olefins such as polystyrene, poly α-methylstyrene and polydivinylbenzene, polymethyl methacrylate, polyvinyl acetate, Polymers of oxygen-containing olefins such as polyvinyl alcohol, polymers of nitrogen-containing olefins such as polyacrylonitrile and poly-N-vinylpyrrolidone, halogen-containing olefins such as polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinylidene fluoride, and polytetrafluoroethylene And the like. These polyolefins may be used alone or a plurality of polyolefins may be mixed. Moreover, the copolymer of 2 or more types of said olefins, or a graft copolymer may be sufficient. It may have a crosslinked structure by copolymerization with a compound having two or more double bonds, electron beam irradiation, plasma irradiation, ultraviolet irradiation, chemical reaction, or the like. Among them, polyethylene is preferable from the viewpoint of chemical stability and cost, and ultrahigh molecular weight polyethylene having a molecular weight of 1,000,000 or more is particularly preferable. In the present invention, the polyolefin may contain various additives such as an antioxidant, an ultraviolet absorber, and an antistatic agent as long as the desired characteristics are not impaired.

本発明での多孔性基材とは、平均孔径が0.001〜50μm、厚みが1〜300μm、空孔率が1〜95%のフィルム状物である。多孔性基材の平均孔径は、0.005〜5μmが好ましく、特に0.01〜2μmが好適である。また、多孔性基材の厚みは、5〜200μmが好ましく、特に10〜150μmが好適である。多孔性基材の空孔率は、10〜90%が好ましく、特に20〜80%が好適である。ここでいう空孔率とは、多孔性基材の単位面積あたりの重量と厚みからみかけの密度ρa(g/cm)を求め、多孔性基材を構成するポリオレフィン(添加剤を含む場合は、添加剤も含めたもの)の真の密度ρt(g/cm)から次式により算出された値である。
空孔率(%)=(1−ρa/ρt)×100
The porous substrate in the present invention is a film-like material having an average pore diameter of 0.001 to 50 μm, a thickness of 1 to 300 μm, and a porosity of 1 to 95%. The average pore diameter of the porous substrate is preferably 0.005 to 5 μm, and particularly preferably 0.01 to 2 μm. The thickness of the porous substrate is preferably 5 to 200 μm, particularly preferably 10 to 150 μm. The porosity of the porous substrate is preferably 10 to 90%, particularly preferably 20 to 80%. The porosity here means the apparent density ρa (g / cm 3 ) based on the weight and thickness per unit area of the porous substrate, and the polyolefin constituting the porous substrate (in the case where an additive is included) The value calculated from the true density ρt (g / cm 3 ) of the product including the additive by the following formula.
Porosity (%) = (1−ρa / ρt) × 100

本発明において多孔性基材の製造方法は、従来行われている広範な方法が何の制限もなく使用できる。例えば、溶融ポリマーをシート化して、さらに熱処理によって積層ラメラ構造を形成させ、一軸延伸によって結晶界面の剥離を行う延伸開孔法や、ポリマーと溶剤を加熱溶融してシート化することでミクロ相分離させ、その溶剤を抽出除去しながら一軸あるいは二軸延伸する相分離法等があげられる。
本発明にかかる多孔性基材としては、例えば旭化成ケミカルズ株式会社製ハイポア(製品名)、東燃化学那須株式会社製セティーラ(製品名)等が挙げられる。
In the present invention, as a method for producing a porous substrate, a wide range of conventional methods can be used without any limitation. For example, a melted polymer is made into a sheet, a laminated lamella structure is formed by heat treatment, and the crystal opening is separated by uniaxial stretching, or the polymer and solvent are heated and melted into a sheet for microphase separation. And a phase separation method in which the solvent is extracted and removed uniaxially or biaxially.
As a porous base material concerning this invention, Asahi Kasei Chemicals Co., Ltd. Hypore (product name), Tonen Chemical Nasu Co., Ltd. cetilla (product name), etc. are mentioned, for example.

本発明において共重合体とは、2種又は2種以上の単量体を構成単位としているような重合体をいう。例えば、スチレンとクロロメチルスチレンのように二重結合を有する化合物が付加重合することにより生成した共重合体、ジカルボン酸とジアルコールとの反応のように重縮合することにより生成した共重合体、ジイソシアナートとジアルコールとの反応のように重付加することにより生成した共重合体等が挙げられる。また、スチレンとジビニルベンゼンの共重合体のように架橋構造を有するものも含まれる。   In the present invention, the copolymer means a polymer having two or more monomers as constituent units. For example, a copolymer produced by addition polymerization of a compound having a double bond such as styrene and chloromethylstyrene, a copolymer produced by polycondensation such as a reaction between a dicarboxylic acid and a dialcohol, Examples thereof include a copolymer produced by polyaddition as in the reaction of diisocyanate and dialcohol. Moreover, what has a crosslinked structure like the copolymer of styrene and divinylbenzene is also contained.

本発明において共重合体は、スチレンとジビニルベンゼンとを少なくとも共重合成分とするが、その他の共重合成分としては、スチレン及びジビニルベンゼンと共重合するものであれば特に制限を受けない。例えば、クロロメチルスチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、p−メトキシスチレン、p−エチルスチレン、m−エチルスチレン、o−エチルスチレン等のスチレン系単量体、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリルアミド、アクリロニトリル等のアクリル酸あるいはメタクリル酸系単量体、ジビニルトルエン、ジビニルナフタレン、1,2−ビス(ビニルフェニル)エタン等の芳香族ジエン類、トリビニルベンゼン等の芳香族ポリエン類、エチレングリコールジメタクリレート、N,N−メチレンビスアクリルアミド等のアクリル酸系ジエン類、ペンタエリスリトールトリアクリレート等のアクリル酸系ポリエン類等が挙げられる。   In the present invention, the copolymer contains at least a copolymer component of styrene and divinylbenzene, but other copolymer components are not particularly limited as long as they copolymerize with styrene and divinylbenzene. For example, styrene monomers such as chloromethyl styrene, α-methyl styrene, vinyl toluene, p-methoxy styrene, p-ethyl styrene, m-ethyl styrene, o-ethyl styrene, methyl acrylate, methyl methacrylate, acrylamide Acrylic acid or methacrylic acid monomers such as acrylonitrile, aromatic dienes such as divinyltoluene, divinylnaphthalene, 1,2-bis (vinylphenyl) ethane, aromatic polyenes such as trivinylbenzene, ethylene glycol di Examples thereof include acrylic acid dienes such as methacrylate and N, N-methylenebisacrylamide, and acrylic acid polyenes such as pentaerythritol triacrylate.

本発明において、多孔性基材の細孔内に共重合体を充填する方法は、従来行われている広範な方法が何の制限もなく使用できる。例えば、共重合体溶液に多孔性基材を浸漬した後、溶媒を除去する方法、重合性単量体、架橋性単量体を含有する重合性混合物を多孔性基材の細孔内に充填した後、光照射により重合する方法、重合性単量体、架橋性単量体を含有する重合性混合物を多孔性基材の細孔内に充填して、熱重合を行う方法等がある。この中で特に多孔性基材の細孔内に重合性単量体、架橋性単量体を含有する重合性混合物を充填して、熱重合を行う方法が好適である。また、多孔性基材の細孔内に重合性単量体、架橋性単量体を含有する重合性混合物を充填する方法としては、重合性単量体、架橋性単量体を含有する重合性混合物またはその溶液に多孔性基材を浸漬する方法が好適である。   In the present invention, as a method of filling the copolymer in the pores of the porous substrate, a wide range of conventional methods can be used without any limitation. For example, after immersing a porous substrate in a copolymer solution, a method of removing the solvent, a polymerizable mixture containing a polymerizable monomer and a crosslinkable monomer is filled in the pores of the porous substrate Then, there are a method of polymerizing by light irradiation, a method of performing thermal polymerization by filling a polymerizable mixture containing a polymerizable monomer and a crosslinkable monomer into the pores of a porous substrate. Among these, a method of performing thermal polymerization by filling a polymerizable mixture containing a polymerizable monomer and a crosslinkable monomer into the pores of a porous substrate is particularly preferable. In addition, as a method of filling a polymerizable mixture containing a polymerizable monomer and a crosslinkable monomer into the pores of the porous substrate, a polymerization monomer and a polymerization containing a crosslinkable monomer can be used. A method of immersing the porous substrate in a porous mixture or a solution thereof is preferred.

本発明において電離放射線とは、物質を透過する際、電離作用を起こす性質を持つ高速度で運動している粒子線や電磁波のことをいい、具体的には、α線、β線、γ線、X線、陽子線、電子線、中性子線、紫外線等が挙げられ、特にγ線と電子線が好適である。   In the present invention, ionizing radiation means a particle beam or electromagnetic wave moving at a high speed having a property of causing an ionizing action when passing through a substance. Specifically, α rays, β rays, γ rays are used. X-rays, proton beams, electron beams, neutron beams, ultraviolet rays, and the like, and γ rays and electron beams are particularly preferable.

電離放射線に電子線を用いる場合、照射量は1〜3000kGyが好適であり、50〜1000kGyが特に好適である。照射量が少な過ぎると製塩用陽イオン交換膜の濃縮性能の向上が小さく、また、照射量が多くなり過ぎると製塩用陽イオン交換膜が脆くなり機械的強度が低下する。照射時の温度は、−10〜130℃、好ましくは10〜50℃である。照射時の雰囲気は、空気中でも可能であるが、酸化反応を防止するため窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性気体の雰囲気中、あるいは真空下で行うことが好適である。   When an electron beam is used for ionizing radiation, the irradiation dose is preferably 1 to 3000 kGy, and particularly preferably 50 to 1000 kGy. When the irradiation amount is too small, the improvement of the concentration performance of the salt-forming cation exchange membrane is small, and when the irradiation amount is too large, the salt-forming cation exchange membrane becomes brittle and the mechanical strength is lowered. The temperature at the time of irradiation is −10 to 130 ° C., preferably 10 to 50 ° C. Although the atmosphere at the time of irradiation can be in air, it is preferably performed in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen, helium, argon, or under vacuum in order to prevent an oxidation reaction.

また、共重合体が充填された多孔性基材に電子線を照射した後、多孔性基材や共重合体に残存するラジカルを消滅させて反応を完結させるため、加熱処理することが有効である。加熱処理の温度は30〜180℃、好ましくは50〜130℃、加熱時間は5秒〜3日、好ましくは30分〜1日である。加熱処理は、空気中でも可能であるが、酸化反応を防止するため窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性気体の雰囲気中、あるいは真空下で行うことが好適である。   In addition, after irradiating the porous substrate filled with the copolymer with an electron beam, the radical remaining in the porous substrate or the copolymer is eliminated to complete the reaction. is there. The temperature of the heat treatment is 30 to 180 ° C., preferably 50 to 130 ° C., and the heating time is 5 seconds to 3 days, preferably 30 minutes to 1 day. The heat treatment can be performed in the air, but it is preferable to perform the heat treatment in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen, helium, argon, or the like in order to prevent an oxidation reaction.

スチレンとジビニルベンゼンとを少なくとも共重合成分とした共重合体が充填されたポリオレフィンからなる多孔性基材に電離放射線を照射することにより、どのような反応が起こるかは必ずしも明確ではないが、電離放射線を照射することにより多孔性基材や共重合体にラジカルが発生し、それらがカップリングすることにより多孔性基材と共重合体との間に化学結合が起こると考えられる。そのことにより、多孔性基材と共重合体との密着性が向上して、スルホン酸基を導入して製塩用陽イオン交換膜にした場合の濃縮性能が向上するものと推定している。   It is not always clear what kind of reaction occurs by irradiating a porous substrate made of polyolefin filled with a copolymer containing at least a copolymer of styrene and divinylbenzene with ionizing radiation. It is considered that radicals are generated in the porous base material and the copolymer by irradiating radiation, and chemical coupling occurs between the porous base material and the copolymer when they are coupled. As a result, it is estimated that the adhesion between the porous substrate and the copolymer is improved, and the concentration performance is improved when a sulfonic acid group is introduced to form a cation exchange membrane for salt production.

電離放射線を照射した後、多孔性基材に充填された共重合体にスルホン酸基を導入する方法としては、従来製塩用陽イオン交換膜の製造方法として用いられてきた方法が制限なく適用できる。例えば、スチレンとジビニルベンゼンを含有する重合性混合物を共重合して、濃硫酸、発煙硫酸、クロロスルホン酸、三酸化硫黄、塩化スルフリル等のスルホン化剤でスルホン化する方法、芳香族環を有する単量体をスチレンとジビニルベンゼンを含有する重合性混合物と共重合して、芳香族環を濃硫酸等のスルホン化剤でスルホン化する方法、スルホン酸誘導体の単量体をスチレンとジビニルベンゼンを含有する重合性混合物と共重合して、加水分解等によりスルホン酸基を導入する方法、エポキシ基を有する単量体をスチレンとジビニルベンゼンを含有する重合性混合物と共重合して、亜硫酸ナトリウム等との反応によりスルホン酸基を導入する方法、スルホン酸基を有する単量体をスチレンとジビニルベンゼンを含有する重合性混合物と共重合する方法等が挙げられる。その中で、スチレンとジビニルベンゼンを含有する重合性混合物を共重合して、濃硫酸、発煙硫酸、クロロスルホン酸、三酸化硫黄、塩化スルフリル等のスルホン化剤でスルホン化する方法が特に好適である。   As a method for introducing a sulfonic acid group into a copolymer filled in a porous substrate after irradiating with ionizing radiation, a method conventionally used as a method for producing a cation exchange membrane for a salt can be applied without limitation. . For example, a method of copolymerizing a polymerizable mixture containing styrene and divinylbenzene and sulfonating with a sulfonating agent such as concentrated sulfuric acid, fuming sulfuric acid, chlorosulfonic acid, sulfur trioxide, and sulfuryl chloride, and having an aromatic ring A method in which a monomer is copolymerized with a polymerizable mixture containing styrene and divinylbenzene, and an aromatic ring is sulfonated with a sulfonating agent such as concentrated sulfuric acid, and a monomer of a sulfonic acid derivative is converted into styrene and divinylbenzene. A method of introducing a sulfonic acid group by copolymerization with a polymerizable mixture containing, such as hydrolysis, copolymerizing a monomer having an epoxy group with a polymerizable mixture containing styrene and divinylbenzene, sodium sulfite, etc. Of introducing a sulfonic acid group by reaction with styrene, a polymerizable mixture containing a monomer having a sulfonic acid group and styrene and divinylbenzene And a method of co-polymerization. Among them, a method of copolymerizing a polymerizable mixture containing styrene and divinylbenzene and sulfonating with a sulfonating agent such as concentrated sulfuric acid, fuming sulfuric acid, chlorosulfonic acid, sulfur trioxide, and sulfuryl chloride is particularly suitable. is there.

濃硫酸等のスルホン化剤によるスルホン化は、スルホン化剤のみで行うこともできるが、1,2−ジクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素等の溶媒を用いることが有効である。スルホン化の温度は−20〜100℃、好ましくは0〜80℃である。   Sulfonation with a sulfonating agent such as concentrated sulfuric acid can be carried out with only a sulfonating agent, but it is effective to use a solvent such as 1,2-dichloroethane, trichloroethylene, tetrachloroethylene, methylene chloride, chloroform, carbon tetrachloride. is there. The temperature for sulfonation is -20 to 100 ° C, preferably 0 to 80 ° C.

本発明において重合性混合物とは、重合性単量体、架橋性単量体、ゴム、線状高分子物質、可塑剤、重合開始剤等の混合物をいう。   In the present invention, the polymerizable mixture refers to a mixture of a polymerizable monomer, a crosslinkable monomer, rubber, a linear polymer substance, a plasticizer, a polymerization initiator, and the like.

本発明においてスルホン酸基を導入可能な官能基を有する重合性単量体とは、スルホン酸基を導入しやすい官能基を有するか、あるいはスルホン酸基を有する重合性単量体であり、具体的には、以下に列記する単量体が挙げられる。
(1)スルホン酸基を導入しやすい芳香族環を有する単量体。例えば、スチレン、クロロメチルスチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、p−メトキシスチレン、p−エチルスチレン、m−エチルスチレン、o−エチルスチレン等。
(2)スルホン酸基を導入しやすいスルホン酸誘導体の単量体。例えば、ビニルスルホン酸エチル、アリルスルホン酸メチル、p−スチレンスルホン酸エチル、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸メチル等。
(3)スルホン酸基を導入しやすいエポキシ基を有する単量体。例えば、グリシジルメタクリレート、エポキシスチレン、ブタジエンモノオキシド等。
(4)スルホン酸基を有する単量体。例えば、ビニルスルホン酸、ビニルスルホン酸ナトリウム、アリルスルホン酸、アリルスルホン酸ナトリウム、p−スチレンスルホン酸、p−スチレンスルホン酸ナトリウム、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸ナトリウム等。
In the present invention, the polymerizable monomer having a functional group capable of introducing a sulfonic acid group is a polymerizable monomer having a functional group that can easily introduce a sulfonic acid group or a sulfonic acid group. Specifically, the monomers listed below are listed.
(1) A monomer having an aromatic ring into which a sulfonic acid group is easily introduced. For example, styrene, chloromethyl styrene, α-methyl styrene, vinyl toluene, p-methoxy styrene, p-ethyl styrene, m-ethyl styrene, o-ethyl styrene and the like.
(2) A monomer of a sulfonic acid derivative that easily introduces a sulfonic acid group. For example, ethyl vinyl sulfonate, methyl allyl sulfonate, ethyl p-styrene sulfonate, methyl 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonate, and the like.
(3) A monomer having an epoxy group that easily introduces a sulfonic acid group. For example, glycidyl methacrylate, epoxy styrene, butadiene monoxide and the like.
(4) A monomer having a sulfonic acid group. For example, vinyl sulfonic acid, sodium vinyl sulfonate, allyl sulfonic acid, sodium allyl sulfonate, p-styrene sulfonic acid, sodium p-styrene sulfonate, 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid, 2-acrylamide-2- Sodium methylpropane sulfonate and the like.

本発明において架橋性単量体は、分子中に二重結合を少なくとも2個有するものであれば特に制限なく使用できる。例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルトルエン、ジビニルナフタレン、1,2−ビス(ビニルフェニル)エタン等の芳香族ジエン類、トリビニルベンゼン等の芳香族ポリエン類、エチレングリコールジメタクリレート、N,N−メチレンビスアクリルアミド等のアクリル酸系ジエン類等、ペンタエリスリトールトリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート等のアクリル酸系ポリエン類等が挙げられ、特にジビニルベンゼンが好適である。   In the present invention, the crosslinkable monomer can be used without particular limitation as long as it has at least two double bonds in the molecule. For example, aromatic dienes such as divinylbenzene, divinyltoluene, divinylnaphthalene, 1,2-bis (vinylphenyl) ethane, aromatic polyenes such as trivinylbenzene, ethylene glycol dimethacrylate, N, N-methylenebisacrylamide And acrylic acid-based polyenes such as pentaerythritol triacrylate and tetramethylolmethane tetraacrylate, and the like. Divinylbenzene is particularly preferable.

合成された陽イオン交換膜に柔軟性を付与するために、重合性混合物にゴム等の弾性体を添加することも有効である。ゴムとしては、従来製塩用イオン交換膜に使用されているものが何の制限もなく使用できる。例えば、ニトリルブタジエンゴム(NBR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、天然ゴム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、水素添加ニトリルブタジエンゴム、エピクロロヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ノルボンネンゴム等を用いることができ、単独もしくは2種以上混合して用いることができる。その中で、特にNBRとSBRが好適である。   In order to impart flexibility to the synthesized cation exchange membrane, it is also effective to add an elastic body such as rubber to the polymerizable mixture. As the rubber, those conventionally used for ion-exchange membranes for salt production can be used without any limitation. For example, nitrile butadiene rubber (NBR), styrene butadiene rubber (SBR), natural rubber, ethylene propylene rubber, butyl rubber, chloroprene rubber, acrylic rubber, hydrogenated nitrile butadiene rubber, epichlorohydrin rubber, chlorosulfonated polyethylene, chlorinated polyethylene Norbornene rubber or the like can be used, and these can be used alone or in admixture of two or more. Among them, NBR and SBR are particularly preferable.

また、合成された陽イオン交換膜に柔軟性を付与するために、重合性混合物に線状高分子物質として、例えば、ポリ塩化ビニル微粉末、ポリエチレン微粉末、ポリプロピレン微粉末等を添加することも有効であり、使用に際しては、単独もしくは2種以上混合して用いることができる。また、同様の目的で重合性混合物に可塑剤として、ジオクチルフタレート、ジ−2−エチルヘキシルフタレート、ジブチルフタレート、リン酸トリブチルあるいは、脂肪族酸、芳香族酸のアルコールエステル等を添加することも有効である。   In addition, in order to impart flexibility to the synthesized cation exchange membrane, for example, polyvinyl chloride fine powder, polyethylene fine powder, polypropylene fine powder, etc. may be added to the polymerizable mixture as a linear polymer substance. It is effective and can be used alone or in admixture of two or more. For the same purpose, it is also effective to add dioctyl phthalate, di-2-ethylhexyl phthalate, dibutyl phthalate, tributyl phosphate or aliphatic acid, alcohol ester of aromatic acid, etc. as a plasticizer to the polymerizable mixture. is there.

以下の説明及び実施例において、部は全て重量部を示す。スチレンとジビニルベンゼンを含有する重合性混合物に添加するゴム、線状高分子物質、可塑剤の量は、特に制限するものではないが、スチレンとジビニルベンゼンを含む重合性単量体と架橋性単量体の合計を100部とした時、ゴムは50部以下、線状高分子物質は30部以下、可塑剤は50部以下が好ましく、特にゴムは30部以下、線状高分子物質は20部以下、可塑剤は30部以下が好適である。   In the following description and examples, all parts are parts by weight. The amount of rubber, linear polymer material and plasticizer added to the polymerizable mixture containing styrene and divinylbenzene is not particularly limited, but the polymerizable monomer containing styrene and divinylbenzene and the crosslinkable monomer are not limited. When the total amount of the polymer is 100 parts, the rubber is preferably 50 parts or less, the linear polymer substance is preferably 30 parts or less, the plasticizer is preferably 50 parts or less, particularly the rubber is 30 parts or less, and the linear polymer substance is 20 parts or less. The plasticizer is preferably 30 parts or less.

本発明において熱重合は、従来行われている広範な方法が何の制限もなく使用できる。重合開始剤を使用せず、加熱のみで重合することも可能であるが、重合開始剤を添加したスチレンとジビニルベンゼンを含有する重合性混合物に多孔性基材を浸漬した後、多孔性基材をガラス板、ポリエステルフィルムに挟んで、乾燥機中で加熱する方法等が好適である。   In the present invention, a wide variety of conventional methods can be used for thermal polymerization without any limitation. It is possible to polymerize only by heating without using a polymerization initiator, but after immersing the porous substrate in a polymerizable mixture containing styrene and divinylbenzene to which a polymerization initiator has been added, A method of sandwiching a glass plate and a polyester film and heating in a dryer is preferable.

熱重合に使用する重合開始剤は、特に限定されないが、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、1,1’−アゾビスシクロヘキサン−1−カルボニトリル、ジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネ−ト)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)等のアゾ系重合開始剤、過酸化ベンゾイル(BPO)、ペルオキシ安息香酸t−ブチル、過酸化ジラウリル、過酸化ジ−t−ブチル、過酸化ジコハク酸等の過酸化物系重合開始剤等が使用でき、特にAIBN、BPOが好適である。   Although the polymerization initiator used for thermal polymerization is not particularly limited, azobisisobutyronitrile (AIBN), 1,1′-azobiscyclohexane-1-carbonitrile, dimethyl-2,2′-azobis (2- Azo polymerization initiators such as methylpropionate) and 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), benzoyl peroxide (BPO), t-butyl peroxybenzoate, dilauryl peroxide, di-peroxide Peroxide polymerization initiators such as t-butyl and disuccinic peroxide can be used, and AIBN and BPO are particularly preferable.

熱重合の具体例を以下に示す。スチレン80部、ジビニルベンゼン20部、NBR5部、AIBN1部を混合した重合性混合物中に多孔性基材を室温で3秒〜12時間浸漬する。所定時間後、多孔性基材を取り出し、ガラス板、ポリエステルフィルムに挟んで、乾燥機に入れる。熱重合の温度は30〜120℃、好ましくは50〜100℃であり、3〜24時間保つ。   Specific examples of thermal polymerization are shown below. The porous substrate is immersed for 3 seconds to 12 hours at room temperature in a polymerizable mixture in which 80 parts of styrene, 20 parts of divinylbenzene, 5 parts of NBR and 1 part of AIBN are mixed. After a predetermined time, the porous substrate is taken out, sandwiched between a glass plate and a polyester film, and placed in a dryer. The temperature of thermal polymerization is 30 to 120 ° C., preferably 50 to 100 ° C., and is maintained for 3 to 24 hours.

スチレンとジビニルベンゼンの共重合体等を細孔内に充填した多孔性基材に、次の段階として電離放射線を照射する。電離放射線として電子線を照射する場合の具体例を以下に示す。
スチレンとジビニルベンゼンの共重合体等を細孔内に充填した多孔性基材を酸素不透過性ポリエチレン系袋中に挿入後、この袋内を窒素置換し、袋をヒートシールして閉じる。次いでこの基材を含む袋に電子線を窒素雰囲気下、室温で50〜1000kGy照射する。電子線照射後、袋内にスチレンとジビニルベンゼンの共重合体等を細孔内に充填した多孔性基材を入れたまま、50〜130℃で30分〜1日加熱処理をする。加熱処理した後、袋からスチレンとジビニルベンゼンの共重合体等を細孔内に充填した多孔性基材を取り出して、スルホン酸基を導入する。
As a next step, ionizing radiation is irradiated to a porous substrate filled with a copolymer of styrene and divinylbenzene in the pores. Specific examples in the case of irradiating an electron beam as ionizing radiation are shown below.
After inserting a porous base material filled with a copolymer of styrene and divinylbenzene into pores into an oxygen-impermeable polyethylene bag, the inside of the bag is purged with nitrogen, and the bag is heat sealed and closed. Next, the bag containing this substrate is irradiated with an electron beam at 50 to 1000 kGy at room temperature in a nitrogen atmosphere. After the electron beam irradiation, heat treatment is performed at 50 to 130 ° C. for 30 minutes to 1 day with the porous substrate filled with a copolymer of styrene and divinylbenzene or the like in the bag. After the heat treatment, the porous substrate in which pores are filled with a copolymer of styrene and divinylbenzene or the like is taken out from the bag, and sulfonic acid groups are introduced.

多孔性基材の細孔内に充填されたスチレンとジビニルベンゼンの共重合体等へのスルホン酸基の導入は、従来行われている広範な方法が何の制限もなく使用できるが、具体例を以下に示す。   Introducing sulfonic acid groups into the copolymer of styrene and divinylbenzene filled in the pores of the porous substrate can be used without any limitation by a wide range of conventional methods. Is shown below.

クロロスルホン酸濃度が1〜50重量%の1,2−ジクロロエタン溶液に、スチレンとジビニルベンゼンの共重合体等を細孔内に充填した多孔性基材を0〜80℃で1〜72時間浸漬して反応させる。所定時間反応後、膜を十分に水洗する。その後、濃度1〜10重量%の水酸化ナトリウム水溶液に1〜24時間浸漬することで加水分解した後、膜を十分に水洗する。   A porous substrate filled with pores of a copolymer of styrene and divinylbenzene in a 1,2-dichloroethane solution having a chlorosulfonic acid concentration of 1 to 50% by weight is immersed at 0 to 80 ° C. for 1 to 72 hours. And react. After reacting for a predetermined time, the membrane is thoroughly washed with water. Thereafter, the membrane is hydrolyzed by being immersed in an aqueous sodium hydroxide solution having a concentration of 1 to 10% by weight for 1 to 24 hours, and then the membrane is sufficiently washed with water.

以下、本発明の陽イオン交換膜及びその製造方法を実施例に基づいてさらに詳細に説明する。なお、本発明はかかる実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the cation exchange membrane of the present invention and the production method thereof will be described in more detail based on examples. In addition, this invention is not limited to this Example.

(実施例1)
ガラス容器にスチレン75部、ジビニルベンゼン(和光純薬工業株式会社製55%ジビニルベンゼン(異性体混合物)(製品名))25部、AIBN1部からなる混合物を入れ、超高分子量ポリエチレンからなる多孔性基材である東燃化学那須株式会社製セティーラE30MMS(膜厚31μm、孔径0.051μm、空孔率38%)を3時間浸漬した。浸漬後、セティーラE30MMSを取り出し、ガラス板、ポリエステルフィルムに挟んで、乾燥機に入れて60℃で16時間、90℃で3時間熱重合を行った。
Example 1
A glass container containing 75 parts of styrene, 25 parts of divinylbenzene (55% divinylbenzene (isomer mixture) (product name)) manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. (product name)), and 1 part of AIBN, is made of ultrahigh molecular weight polyethylene. A base material, Tonen Chemical Nasu Co., Ltd. Cetilla E30MMS (film thickness 31 μm, pore diameter 0.051 μm, porosity 38%) was immersed for 3 hours. After soaking, Setilla E30MMS was taken out, sandwiched between a glass plate and a polyester film, placed in a dryer, and subjected to thermal polymerization at 60 ° C. for 16 hours and at 90 ° C. for 3 hours.

熱重合により共重合体が充填されたセティーラE30MMSを酸素不透過性ポリエチレン系袋である旭化成パックス株式会社製ポリフレックスバッグ飛竜(製品名)に挿入後、この袋内を窒素置換し、袋内の酸素を除去した後、ヒートシールして閉じた。次いで電子線照射装置岩崎電気株式会社製エレクトロカーテンEC250/30/90L(製品名)で、この共重合体が充填されたセティーラE30MMSの入った袋に電子線を25℃、加速電圧250keVで、100kGy照射した。次いで、袋を開けることなく60℃で19時間加熱処理を行い、その後、袋から電子線を照射したセティーラE30MMSを取り出した。   After inserting Cetilla E30MMS filled with the copolymer by thermal polymerization into the polyflex bag Hiryu (product name) manufactured by Asahi Kasei Packs Co., Ltd., which is an oxygen-impermeable polyethylene bag, the inside of the bag is purged with nitrogen. After the oxygen was removed, it was heat sealed and closed. Next, using an electron beam irradiation device Iwasaki Electric Co., Ltd. Electrocurtain EC250 / 30 / 90L (product name), the electron beam was placed at 25 ° C. with an acceleration voltage of 250 keV at 100 kGy in a bag containing Setilla E30MMS filled with this copolymer. Irradiated. Next, heat treatment was performed at 60 ° C. for 19 hours without opening the bag, and then the SETILA E30MMS irradiated with an electron beam was taken out from the bag.

次にクロロスルホン酸濃度が10重量%の1,2−ジクロロエタン溶液に、電子線を照射したセティーラE30MMSを室温で24時間浸漬した後、膜を十分に水洗した。その後、濃度10重量%の水酸化ナトリウム水溶液に24時間浸漬した。得られた陽イオン交換膜をよく水洗し、0.5N−NaCl水溶液中に保存した。   Next, after immersing Cetilla E30MMS irradiated with an electron beam in a 1,2-dichloroethane solution having a chlorosulfonic acid concentration of 10% by weight at room temperature for 24 hours, the membrane was sufficiently washed with water. Thereafter, it was immersed in an aqueous solution of sodium hydroxide having a concentration of 10% by weight for 24 hours. The obtained cation exchange membrane was thoroughly washed with water and stored in 0.5N-NaCl aqueous solution.

(濃縮試験)
さらに、該陽イオン交換膜と市販の陰イオン交換膜(旭硝子(株)ASA)を小型電気透析装置(膜面積8cm)に装着し、25℃で濃縮試験を実施した。脱塩室流速は6cm/s、電流密度3A/dmの濃縮条件で供給液は0.5N−NaCl水溶液を用いた。
(Concentration test)
Further, the cation exchange membrane and a commercially available anion exchange membrane (Asahi Glass Co., Ltd. ASA) were mounted on a small electrodialysis apparatus (membrane area 8 cm 2 ), and a concentration test was performed at 25 ° C. A 0.5N-NaCl aqueous solution was used as the feed solution under the concentration conditions of a desalting chamber flow rate of 6 cm / s and a current density of 3 A / dm 2 .

(他の実施例、比較例)
実施例1とは電子線の照射量のみ変えて合成した陽イオン交換膜を実施例2〜4、電子線を照射せずに合成した陽イオン交換膜を比較例1、現在製塩用陽イオン交換膜として使用されている膜(旭硝子(株)CSO)を比較例2、3とし、実施例1とあわせ、前記陽イオン交換膜の合成に用いた多孔性基材の物性を第1表、熱重合条件を第2表、電子線照射条件及び得られた陽イオン交換膜の膜特性を第3表に示す。第2表中、クロロメチルスチレンは「CMS」、ジビニルベンゼンは「DVB」と、略号で示した。
(Other examples, comparative examples)
The cation exchange membrane synthesized by changing only the electron beam irradiation amount from Example 1 was used in Examples 2 to 4, the cation exchange membrane synthesized without irradiating the electron beam was Comparative Example 1, and the cation exchange for current salt production. Membranes (Asahi Glass Co., Ltd. CSO) used as membranes were set as Comparative Examples 2 and 3, and together with Example 1, the physical properties of the porous substrate used for the synthesis of the cation exchange membrane are shown in Table 1, The polymerization conditions are shown in Table 2, and the electron beam irradiation conditions and the membrane characteristics of the obtained cation exchange membrane are shown in Table 3. In Table 2, chloromethylstyrene is abbreviated as “CMS” and divinylbenzene as “DVB”.

また、同様の操作で多孔性基材、重合性単量体、ゴム、電子線の照射量あるいは加熱処理条件等を変えて合成した陽イオン交換膜を実施例5〜15、電子線を照射せずに合成した陽イオン交換膜を比較例4〜7とし、陽イオン交換膜の合成に用いた多孔性基材の物性を第1表、熱重合条件を第2表、電子線照射条件及び得られた陽イオン交換膜の膜特性を第3表に示す。なお、クロロメチルスチレンは、AGCセイミケミカル株式会社製クロロメチルスチレンCMS−P(製品名)を用いた。また、膜抵抗は、膜抵抗用測定セル(膜面積1.8cm)に該陽イオン交換膜を装着し、膜の両側を0.5N−NaCl水溶液で満たし、25℃でミリオームメーターにより周波数1kHzで電気抵抗を測定し、その後、該陽イオン交換膜を外して、同条件でブランクの電気抵抗を測定し、両者の差を膜抵抗とした。かん水濃度は、濃縮試験で得られた濃縮NaCl水溶液のCl濃度を測定し、かん水濃度とした。 In addition, a cation exchange membrane synthesized by changing the porous substrate, polymerizable monomer, rubber, electron beam irradiation amount or heat treatment conditions, etc. in the same manner as in Examples 5 to 15 was irradiated with an electron beam. The cation exchange membranes synthesized without comparison were designated as Comparative Examples 4 to 7, the physical properties of the porous substrate used for the synthesis of the cation exchange membranes were shown in Table 1, the thermal polymerization conditions were shown in Table 2, the electron beam irradiation conditions and the obtained results. Table 3 shows the membrane characteristics of the obtained cation exchange membrane. As chloromethylstyrene, AGC Seimi Chemical Co., Ltd. chloromethylstyrene CMS-P (product name) was used. The membrane resistance is measured by mounting the cation exchange membrane on a membrane resistance measurement cell (membrane area 1.8 cm 2 ), filling both sides of the membrane with 0.5N-NaCl aqueous solution, and using a milliohm meter at 25 ° C. and a frequency of 1 kHz. Then, the cation exchange membrane was removed, and the electrical resistance of the blank was measured under the same conditions. The difference between the two was taken as the membrane resistance. The brine concentration was determined by measuring the Cl concentration of the concentrated NaCl aqueous solution obtained in the concentration test.

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濃縮試験の結果として膜抵抗とかん水濃度との関係を図1〜5に示す。図1中に示した実線は、市販イオン交換膜と同等の濃縮性能を示す直線であり、破線は実線の傾きを変えることなく比較例1を通るように引いた直線である。同様に図2〜5中に示した実線も市販イオン交換膜と同等の濃縮性能を示す直線であり、破線も市販イオン交換膜と同等の濃縮性能を示す直線の傾きを変えることなく比較例4〜7を通るように引いた直線である。破線より上部に示される膜性能は、いずれも比較例(電子線を照射しない膜)と比較して高い濃縮性能であるといえる。
第3表及び図1〜5に示したとおり、本発明に従って合成したいずれの膜も、市販イオン交換膜より濃縮性能が高く、また、電子線を照射しない膜と比較して、高い濃縮性能を示した。
As a result of the concentration test, the relationship between membrane resistance and brine concentration is shown in FIGS. The solid line shown in FIG. 1 is a straight line showing a concentration performance equivalent to that of a commercially available ion exchange membrane, and the broken line is a straight line drawn through Comparative Example 1 without changing the slope of the solid line. Similarly, the solid line shown in FIGS. 2 to 5 is also a straight line showing the concentration performance equivalent to that of the commercially available ion exchange membrane, and the broken line is also Comparative Example 4 without changing the slope of the straight line showing the concentration performance equivalent to that of the commercially available ion exchange membrane. It is a straight line drawn so as to pass through 7. The membrane performance shown above the broken line can be said to be high concentration performance as compared with the comparative example (membrane not irradiated with electron beam).
As shown in Table 3 and FIGS. 1 to 5, all the membranes synthesized according to the present invention have higher concentration performance than commercially available ion exchange membranes, and higher concentration performance than membranes that do not irradiate electron beams. Indicated.

本発明の製塩用陽イオン交換膜は、従来使用されている膜と比較し、電気抵抗を増加させずに、濃縮性能を向上させることが可能となり、長期にわたって安定して運転できるので、製塩コストの低減に寄与できる。   The cation exchange membrane for salt production of the present invention can improve the concentration performance without increasing the electrical resistance and can be stably operated over a long period of time, compared with a conventionally used membrane. It can contribute to the reduction.

本発明の実施例1〜4及び比較例1〜3における陽イオン交換膜の膜抵抗とかん水濃度との関係を表すグラフである。It is a graph showing the relationship between the membrane resistance of the cation exchange membrane in Examples 1-4 of this invention, and Comparative Examples 1-3, and a brine concentration. 本発明の実施例5及び比較例4における陽イオン交換膜の膜抵抗とかん水濃度との関係を表すグラフである。It is a graph showing the relationship between the membrane resistance of the cation exchange membrane and brine concentration in Example 5 and Comparative Example 4 of the present invention. 本発明の実施例6〜9及び比較例5における陽イオン交換膜の膜抵抗とかん水濃度との関係を表すグラフである。It is a graph showing the relationship between the membrane resistance of the cation exchange membrane in Examples 6-9 of this invention, and the comparative example 5, and brine concentration. 本発明の実施例10〜11及び比較例6における陽イオン交換膜の膜抵抗とかん水濃度との関係を表すグラフである。It is a graph showing the relationship between the membrane resistance of the cation exchange membrane in Examples 10-11 of this invention, and the comparative example 6, and brine concentration. 本発明の実施例12〜15及び比較例7における陽イオン交換膜の膜抵抗とかん水濃度との関係を表すグラフである。It is a graph showing the relationship between the membrane resistance of the cation exchange membrane in Examples 12-15 of this invention, and the comparative example 7, and brine concentration.

Claims (9)

ポリオレフィンからなり、平均孔径が0.005〜5μmである多孔性のフィルム状基材の細孔内に、スチレンとジビニルベンゼンとを少なくとも共重合成分とした共重合体を充填した後、電離放射線を照射することにより多孔性のフィルム状基材と共重合体とを化学結合させ、その後、スルホン酸基を導入することを特徴とする製塩用陽イオン交換膜。 Ri polyolefin Tona, the average pore size of the pores of the porous film-like substrate is 0.005~5Myuemu, after filling the copolymer has at least a copolymer component of styrene and divinylbenzene, ionizing a porous film-like substrate and the copolymer is chemically bonded by irradiating the radiation, its after, salt production for cation exchange membrane, which comprises introducing a sulfonic acid group. 前記細孔内に、スチレン及びジビニルベンゼンを含有する重合性混合物を充填して、熱重合を行い、電離放射線を照射した後、スルホン酸を導入することを特徴とする請求項1に記載の製塩用陽イオン交換膜。 The pores are filled with the polymerizable mixture containing the scan styrene and divinyl benzene, performs thermal polymerization, after irradiation with ionizing radiation, according to claim 1, characterized in that introducing a sulfonic acid group Cation exchange membrane for salt production. 前記ポリオレフィンがポリエチレンであることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の製塩用陽イオン交換膜。   The cation exchange membrane for salt production according to claim 1 or 2, wherein the polyolefin is polyethylene. 前記ポリオレフィンが超高分子量ポリエチレンであることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の製塩用陽イオン交換膜。   The cation exchange membrane for salt production according to claim 1 or 2, wherein the polyolefin is ultra high molecular weight polyethylene. 前記重合性混合物が更にスルホン酸基を導入可能な重合性単量体を含み、熱重合後に電離放射線を照射した後、スルホン酸基を付与できる化合物で処理したものであることを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載の製塩用陽イオン交換膜。 The polymerizable mixture further contains a polymerizable monomer capable of introducing a sulfonic acid group, and is treated with a compound capable of imparting a sulfonic acid group after irradiation with ionizing radiation after thermal polymerization. The cation exchange membrane for salt production according to any one of claims 2 to 4. 前記重合性混合物が更にスルホン酸基を有する重合性単量体を含むことを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載の製塩用陽イオン交換膜。 The cation exchange membrane for salt production according to any one of claims 2 to 4, wherein the polymerizable mixture further contains a polymerizable monomer having a sulfonic acid group . ポリオレフィンからなり、平均孔径が0.005〜5μmである多孔性のフィルム状基材の細孔内に、スチレン及びジビニルベンゼンを含有する重合性混合物を充填して、熱重合を行った後、電離放射線を照射することにより多孔性のフィルム状基材と共重合体とを化学結合させ、その後、スルホン酸基を導入することを特徴とする製塩用陽イオン交換膜の製造方法。 Ri polyolefin Tona, average pore diameter in the pores of the porous film-like substrate is 0.005~5Myuemu, by filling a polymerizable mixture containing scan styrene and divinylbenzene, the thermal polymerization was Tsu line after, ionizing radiation and a porous film-like substrate and the copolymer is chemically bonded by irradiating, after the method of salt production for the cation exchange membrane and introducing a sulfonic acid group. 前記電離放射線が電子線であることを特徴とする請求項7記載の製塩用陽イオン交換膜の製造方法。8. The method for producing a cation exchange membrane for salt production according to claim 7, wherein the ionizing radiation is an electron beam. 前記電子線の照射量が50〜1000kGyであることを特徴とする請求項8に記載の製塩用陽イオン交換膜の製造方法。The method for producing a cation exchange membrane for salt production according to claim 8, wherein the irradiation amount of the electron beam is 50 to 1000 kGy.
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