JP5907848B2 - Polymer functional membrane and method for producing the same - Google Patents

Polymer functional membrane and method for producing the same Download PDF

Info

Publication number
JP5907848B2
JP5907848B2 JP2012218751A JP2012218751A JP5907848B2 JP 5907848 B2 JP5907848 B2 JP 5907848B2 JP 2012218751 A JP2012218751 A JP 2012218751A JP 2012218751 A JP2012218751 A JP 2012218751A JP 5907848 B2 JP5907848 B2 JP 5907848B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
membrane
polymerizable compound
polymer functional
general formula
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.)
Active
Application number
JP2012218751A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2014069155A (en
Inventor
哲文 高本
哲文 高本
聡仁 天生
聡仁 天生
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.)
Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
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
Priority to JP2012218751A priority Critical patent/JP5907848B2/en
Application filed by Fujifilm Corp filed Critical Fujifilm Corp
Priority to SG11201502471UA priority patent/SG11201502471UA/en
Priority to CN201380050819.2A priority patent/CN104684634B/en
Priority to ES13840502.2T priority patent/ES2655681T3/en
Priority to PCT/JP2013/076113 priority patent/WO2014050992A1/en
Priority to EP13840502.2A priority patent/EP2902097B1/en
Priority to PCT/JP2013/076114 priority patent/WO2014050993A1/en
Priority to EP13840210.2A priority patent/EP2902096A4/en
Priority to SG11201502454PA priority patent/SG11201502454PA/en
Priority to CN201380050703.9A priority patent/CN104703682B/en
Publication of JP2014069155A publication Critical patent/JP2014069155A/en
Priority to US14/668,222 priority patent/US9850147B2/en
Priority to US14/669,990 priority patent/US9441083B2/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5907848B2 publication Critical patent/JP5907848B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Description

本発明は、イオン交換膜、逆浸透膜、正浸透膜またはガス分離膜等に有用な高分子機能性膜及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a polymer functional membrane useful for an ion exchange membrane, a reverse osmosis membrane, a forward osmosis membrane, a gas separation membrane or the like, and a method for producing the same.

高分子機能性膜として、各種の機能を有する膜として、イオン交換膜、逆浸透膜、正浸透膜またはガス分離膜等が知られている。
例えば、イオン交換膜は、電気脱塩(EDI:Electrodeionization)、連続的な電気脱塩(CEDI:Continuous Electrodeionization)、電気透析(ED:Electrodialysis)、逆電気透析(EDR:Electrodialysis reversal)等に用いられる。
電気脱塩(EDI)は、イオン輸送を達成するために薄膜と電位を使用して、水性液体からイオンが取り除かれる水処理プロセスである。従来のイオン交換のような他の浄水技術と異なり、酸または苛性ソーダのような化学薬品の使用を要求せず、超純水を生産するために使用することができる。電気透析(ED)および逆電気透析(EDR)は、水および他の流体からイオン等を取り除く電気化学の分離プロセスである。
As a polymer functional membrane, an ion exchange membrane, a reverse osmosis membrane, a forward osmosis membrane, a gas separation membrane, or the like is known as a membrane having various functions.
For example, ion exchange membranes are used for electrodeionization (EDI), continuous electrodeionization (CEDI), electrodialysis (ED), reverse electrodialysis (EDR), and the like. .
Electrodesalting (EDI) is a water treatment process in which ions are removed from an aqueous liquid using thin films and electrical potentials to achieve ionic transport. Unlike other water purification techniques such as conventional ion exchange, it does not require the use of chemicals such as acid or caustic soda and can be used to produce ultrapure water. Electrodialysis (ED) and reverse electrodialysis (EDR) are electrochemical separation processes that remove ions and the like from water and other fluids.

イオン交換膜では、輸率及びpH耐性の改良研究が行われている(例えば、特許文献1〜3参照)。しかしながら、高分子機能性膜としての更なる性能の向上が求められており、これ以外の高分子機能性膜の特性の向上も要求されるようになってきている。   For ion exchange membranes, studies have been made on improving transport number and pH resistance (see, for example, Patent Documents 1 to 3). However, further improvement in performance as a polymer functional film is required, and improvement in the characteristics of other polymer functional films is also required.

国際公開第2011/073637号パンフレットInternational Publication No. 2011/073637 Pamphlet 国際公開第2011/073638号パンフレットInternational Publication No. 2011/073638 Pamphlet 国際公開第2011/025867号パンフレットInternational Publication No. 2011/025867 Pamphlet

本発明者らの研究では、従来の高分子機能性膜は、例えば、pH耐性はさらに向上することができる余地があり、また、高分子機能性膜としての用途を格段に高めるためには、透水率をさらに低下させることが重要であることがわかった。   In the present inventors' research, the conventional polymer functional membrane has room for further improvement in, for example, pH resistance, and in order to remarkably enhance the use as a polymer functional membrane, It was found that it is important to further reduce the water permeability.

本発明は、広範な用途に用いることができる、各種の物質の輸率を低下させることなく、透水率の抑制及びpH耐性に優れた高分子機能性膜およびその製造方法を提供することを課題とする。その中でも特に、本発明は、透水率の抑制、イオンの輸率及びpH耐性に優れた、イオン交換膜としての高分子機能性膜を提供することを課題とする。   It is an object of the present invention to provide a polymer functional membrane that can be used in a wide range of applications and has excellent water permeability suppression and pH resistance without reducing the transport number of various substances, and a method for producing the same. And Among them, in particular, the object of the present invention is to provide a polymer functional membrane as an ion exchange membrane excellent in water permeability suppression, ion transport number and pH resistance.

本発明者らは上記問題点に鑑み、高分子機能性膜に適した重合性化合物について鋭意研究を行った。その結果、下記一般式(1)で表される構造を有する多官能重合性化合物を用いた高分子機能性膜は、良好なイオンの輸率及びpH耐性を示すだけでなく、イオン交換膜として用いた際に良好な低透水率を示すことを見いだした。本発明はこれらの知見に基づき成されるに至った。   In view of the above problems, the present inventors have intensively studied a polymerizable compound suitable for a polymer functional film. As a result, the polymer functional film using the polyfunctional polymerizable compound having the structure represented by the following general formula (1) not only exhibits good ion transport number and pH resistance, but also serves as an ion exchange film. It has been found that it exhibits good low water permeability when used. The present invention has been made based on these findings.

すなわち、本発明の上記課題は下記の手段により解決された。
<1>(A)下記一般式(1)で表される重合性化合物、及び(B)単官能重合性化合物を含有する組成物を硬化させてなる高分子機能性膜。

Figure 0005907848
(一般式(1)中、Rは水素原子またはメチル基を表す。Lは炭素原子数2〜4の直鎖もしくは分岐のアルキレン基を表す。ただし、Lにおいて、Lの両端に結合する酸素原子と窒素原子とがLの同一の炭素原子に結合した構造をとることはない。Lは2価の連結基を表す。kは2または3を表す。x、yおよびzは、各々独立に0〜6の整数を表し、x+y+zは0〜18を満たす。)
<2>前記(B)単官能重合性化合物が、解離基を有する前記<1>項に記載の高分子機能性膜。
<3>前記解離基が、スルホ基もしくその塩、カルボキシル基もしくはその塩、アンモニオ基およびピリジニオ基から選択される前記<2>項に記載の高分子機能性膜。
<4>前記(B)単官能重合性化合物が、(メタ)アクリレートまたは(メタ)アクリルアミドである前記<1>〜<3>項のいずれか1項に記載の高分子機能性膜。
<5>前記(B)単官能重合性化合物100質量部に対して、前記(A)一般式(1)で表される重合性化合物が、1〜45質量部である前記<1>〜<4>項のいずれか1項に記載の高分子機能性膜。
<6>前記組成物が、さらに(E)溶媒を含む前記<1>〜<5>項のいずれか1項に記載の高分子機能性膜。
<7>前記(E)溶媒が、水および水溶性溶媒から選択される溶媒である前記<6>項に記載の高分子機能性膜。
<8>前記組成物中の前記(E)溶媒の含有量が、10〜50質量%である前記<6>又は<7>項に記載の高分子機能性膜。
<9>支持体を有する前記<1>〜<8>項のいずれか1項に記載の高分子機能性膜。
10>前記高分子機能性膜が、イオン交換膜、逆浸透膜、正浸透膜またはガス分離膜である前記<1>〜<>項のいずれか1項に記載の高分子機能性膜。
11支持体を有し、(A)下記一般式(1)で表される重合性化合物、及び(B)単官能重合性化合物を含有する組成物を硬化反応させる高分子機能性膜の製造方法であって、
前記組成物を前記支持体に含浸させた後に硬化反応する高分子機能性膜の製造方法
Figure 0005907848
(一般式(1)中、Rは水素原子またはメチル基を表す。Lは炭素原子数2〜4の直鎖もしくは分岐のアルキレン基を表す。ただし、Lにおいて、Lの両端に結合する酸素原子と窒素原子とがLの同一の炭素原子に結合した構造をとることはない。Lは2価の連結基を表す。kは2または3を表す。x、yおよびzは、各々独立に0〜6の整数を表し、x+y+zは0〜18を満たす。)
<12>(A)下記一般式(1)で表される重合性化合物、(B)単官能重合性化合物を含有する組成物をエネルギー線照射して重合する高分子機能性膜の製造方法。
Figure 0005907848
(一般式(1)中、Rは水素原子またはメチル基を表す。Lは炭素原子数2〜4の直鎖もしくは分岐のアルキレン基を表す。ただし、Lにおいて、Lの両端に結合する酸素原子と窒素原子とがLの同一の炭素原子に結合した構造をとることはない。Lは2価の連結基を表す。kは2または3を表す。x、yおよびzは、各々独立に0〜6の整数を表し、x+y+zは0〜18を満たす。)
That is, the said subject of this invention was solved by the following means.
<1> (A) A polymer functional film obtained by curing a composition containing a polymerizable compound represented by the following general formula (1) and (B) a monofunctional polymerizable compound.
Figure 0005907848
(In the general formula (1), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group. L 1 represents a linear or branched alkylene group having 2 to 4 carbon atoms. However, in L 1 , at both ends of L 1 There is no structure in which an oxygen atom and a nitrogen atom to be bonded are bonded to the same carbon atom of L 1. L 2 represents a divalent linking group, k represents 2 or 3, x, y and z Each independently represents an integer of 0-6, and x + y + z satisfies 0-18.)
<2> The polymer functional film according to <1>, wherein the (B) monofunctional polymerizable compound has a dissociation group.
<3> The polymer functional membrane according to <2>, wherein the dissociating group is selected from a sulfo group or a salt thereof, a carboxyl group or a salt thereof, an ammonio group, and a pyridinio group.
<4> The polymer functional film according to any one of <1> to <3>, wherein the (B) monofunctional polymerizable compound is (meth) acrylate or (meth) acrylamide.
<5> The <1> to <1> in which the polymerizable compound represented by the general formula (1) is 1 to 45 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the (B) monofunctional polymerizable compound. Item 4> The polymer functional film according to any one of Items.
<6> The polymer functional film according to any one of <1> to <5>, wherein the composition further comprises (E) a solvent.
<7> The polymer functional film according to <6>, wherein the solvent (E) is a solvent selected from water and a water-soluble solvent.
<8> The polymer functional film according to <6> or <7>, wherein the content of the solvent (E) in the composition is 10 to 50% by mass.
<9> The polymer functional film according to any one of <1> to <8>, having a support.
< 10 > The polymer functional membrane according to any one of <1> to < 9 >, wherein the polymer functional membrane is an ion exchange membrane, a reverse osmosis membrane, a forward osmosis membrane, or a gas separation membrane. .
< 11 > A polymer functional film having a support and (A) a polymerizable compound represented by the following general formula (1) and (B) a composition containing a monofunctional polymerizable compound is cured. A manufacturing method comprising:
A method for producing a functional polymer film that undergoes a curing reaction after the support is impregnated with the composition.
Figure 0005907848
(In the general formula (1), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group. L 1 represents a linear or branched alkylene group having 2 to 4 carbon atoms. However, in L 1 , at both ends of L 1 There is no structure in which an oxygen atom and a nitrogen atom to be bonded are bonded to the same carbon atom of L 1. L 2 represents a divalent linking group, k represents 2 or 3, x, y and z Each independently represents an integer of 0-6, and x + y + z satisfies 0-18.)
<12> (A) A method for producing a functional polymer film comprising polymerizing a composition containing a polymerizable compound represented by the following general formula (1) and (B) a monofunctional polymerizable compound by irradiation with energy rays.
Figure 0005907848
(In the general formula (1), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group. L 1 represents a linear or branched alkylene group having 2 to 4 carbon atoms. However, in L 1 , at both ends of L 1 There is no structure in which an oxygen atom and a nitrogen atom to be bonded are bonded to the same carbon atom of L 1. L 2 represents a divalent linking group, k represents 2 or 3, x, y and z Each independently represents an integer of 0-6, and x + y + z satisfies 0-18.)

本明細書において「〜」とは、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。また、「解離基」とは、その成分原子、イオン、原子団等に可逆的に分解することができる基をいう。
本発明において、「(メタ)アクリル」等の記載は、−C(=O)CH=CHおよび/または−C(=O)C(CH)=CHを意味するものであり、「(メタ)アクリルアミド」は、アクリルアミドおよび/またはメタクリルアミドを、「(メタ)アクリレート」は、アクリレートおよび/またはメタクリレートを、それぞれ表す。
また、各一般式において、特に断りがない限り、複数存在する同一符号の基がある場合、これらは互いに同一であっても異なってもよく、同じく、複数の部分構造の繰り返しがある場合は、これらの繰り返しが同一の繰り返しでも、また規定する範囲で異なった繰り返しの混合の両方を意味するものである。
さらに、各一般式における二重結合の置換様式である幾何異性体は、表示の都合上、異性体の一方を記載したとしても、特段の断りがない限り、E体であってもZ体であっても、これらの混合物であっても構わない。
In the present specification, “to” is used to mean that the numerical values described before and after it are included as a lower limit value and an upper limit value. In addition, the “dissociable group” refers to a group that can be reversibly decomposed into its component atoms, ions, atomic groups, and the like.
In the present invention, the description such as “(meth) acryl” means —C (═O) CH═CH 2 and / or —C (═O) C (CH 3 ) ═CH 2. “(Meth) acrylamide” represents acrylamide and / or methacrylamide, and “(meth) acrylate” represents acrylate and / or methacrylate.
In each general formula, unless otherwise specified, when there are a plurality of groups having the same sign, these may be the same or different from each other, and similarly, when there are repetitions of a plurality of partial structures, These repetitions mean both the same repetition and a mixture of different repetitions within the specified range.
Furthermore, the geometrical isomer which is the substitution mode of the double bond in each general formula is not limited to the E-form or the Z-form unless otherwise specified, even if one of the isomers is described for convenience of display. Or a mixture thereof.

本発明によれば、透水率の抑制及びpH耐性に優れた高分子機能性膜を提供することがでる。さらに、本発明によれば、イオン交換膜として主要な性質である、透水率の抑制、イオンの輸率及びpH耐性の全てに優れる高分子機能性膜を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the polymeric functional film excellent in suppression of water permeability and pH tolerance can be provided. Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide a polymer functional membrane that is excellent in all of the main properties as an ion exchange membrane, such as suppression of water permeability, ion transport number, and pH resistance.

図1は、下記重合性化合物1のH−NMRスペクトルのチャートである。FIG. 1 is a chart of 1 H-NMR spectrum of the polymerizable compound 1 below. 図2は、膜の透水率を測定するための装置の流路を模式的に表したものである。FIG. 2 schematically shows the flow path of the apparatus for measuring the water permeability of the membrane.

本発明の高分子機能性膜(以下、単に「膜」と称することもある。)は、(A)一般式(1)で表される重合性化合物、及び(B)単官能重合性化合物を必須成分として含有し、必要に応じて更に、(C)重合開始剤、(D)重合禁止剤、(E)溶媒を含有する組成物を硬化反応して形成される。   The polymer functional film of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “film”) includes (A) a polymerizable compound represented by the general formula (1), and (B) a monofunctional polymerizable compound. It is contained as an essential component, and is formed by a curing reaction of a composition containing (C) a polymerization initiator, (D) a polymerization inhibitor, and (E) a solvent as necessary.

本発明の高分子機能性膜は、イオン交換、逆浸透、正浸透、ガス分離等を行うために用いることができる。以下、本発明の好ましい実施形態について、前記高分子機能性膜がイオン交換膜としての機能を有する場合を例に挙げて説明する。   The polymer functional membrane of the present invention can be used for ion exchange, reverse osmosis, forward osmosis, gas separation and the like. Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described by taking as an example the case where the polymer functional membrane has a function as an ion exchange membrane.

本発明の高分子機能性膜は、アニオン交換膜またはカチオン交換膜である。
膜の厚さは、支持体を含めて、好ましくは1000μm未満、より好ましくは10〜300μm、最も好ましくは20〜200μmである。
The polymer functional membrane of the present invention is an anion exchange membrane or a cation exchange membrane.
The thickness of the membrane including the support is preferably less than 1000 μm, more preferably 10 to 300 μm, and most preferably 20 to 200 μm.

本発明の高分子機能性膜は、膜ならびに得られる膜と接触し続けている任意の多孔質支持体、膜の中に包含されている多孔質支持体および任意の多孔質補強材料の全乾燥質量に基づき、好ましくは0.3meq/g以上、より好ましくは0.5meq/g以上、特に好ましくは1.0meq/g以上のイオン交換容量を有する。イオン交換容量は、以下の実施例に記載するような滴定により測定することができる。   The polymeric functional membrane of the present invention comprises a membrane and any porous support that remains in contact with the resulting membrane, the porous support contained within the membrane, and the total drying of any porous reinforcing material. Based on the mass, the ion exchange capacity is preferably 0.3 meq / g or more, more preferably 0.5 meq / g or more, and particularly preferably 1.0 meq / g or more. The ion exchange capacity can be measured by titration as described in the examples below.

本発明の高分子機能性膜(アニオン交換膜)のCl−などのアニオンに対する選択透過性は、好ましくは75%を超え、より好ましくは80%を超え、特に好ましくは85%を超え、最も好ましくは90%を超える。本発明の高分子機能性膜(カチオン交換膜)のNa+などのカチオンに対する選択透過性は、好ましくは75%を超え、より好ましくは80%を超え、特に好ましくは85%を超え、最も好ましくは90%を超える。
The permselectivity of the functional polymer membrane (anion exchange membrane) of the present invention with respect to anions such as Cl- is preferably more than 75%, more preferably more than 80%, particularly preferably more than 85%, most preferably. Exceeds 90%. The permselectivity of the polymer functional membrane (cation exchange membrane) of the present invention with respect to cations such as Na + is preferably more than 75%, more preferably more than 80%, particularly preferably more than 85%, most preferably. Over 90%.

本発明の高分子機能性膜の電気抵抗(膜抵抗)は、好ましくは10Ω・cm未満、より好ましくは5Ω・cm未満、最も好ましくは3Ω・cm未満である。電気抵抗の下限に特に制限はないが、0.1Ω・cm以上であることが実際的である。 The electrical resistance of the polymer functional film of the present invention (film resistor) is preferably less than 10 [Omega · cm 2, more preferably less than 5 [Omega · cm 2, and most preferably less than 3Ω · cm 2. Although there is no restriction | limiting in particular in the minimum of electrical resistance, it is practical that it is 0.1 ohm * cm < 2 > or more.

本発明の高分子機能性膜の吸水量は、乾燥膜の質量に基づき、好ましくは70%未満、より好ましくは50%未満、特に好ましくは30%未満である。
電気抵抗、選択透過性は、Membrane Science,319,217〜218(2008)に記載されている方法により測定することができる。
The water absorption of the polymer functional membrane of the present invention is preferably less than 70%, more preferably less than 50%, and particularly preferably less than 30% based on the mass of the dry membrane.
Electrical resistance and permselectivity can be measured by the methods described in Membrane Science, 319, 217 to 218 (2008).

本発明の高分子機能性膜の透水率は、20×10―5ml/(m・Pa・hr)以下であることが好ましく、15×10―5ml/(m・Pa・hr)以下であることがより好ましく、10×10―5ml/(m・Pa・hr)以下であることが最も好ましい。 The water permeability of the polymer functional membrane of the present invention is preferably 20 × 10 −5 ml / (m 2 · Pa · hr) or less, preferably 15 × 10 −5 ml / (m 2 · Pa · hr). More preferably, it is more preferably 10 × 10 −5 ml / (m 2 · Pa · hr) or less.

典型的には、本発明の高分子機能性膜は実質的に非孔質であり、例えば、細孔は標準的な走査型電子顕微鏡(SEM)の検出限界より小さい。したがって、Jeol JSM−6335F電界放射型SEMを用いると(2kVの加速電圧を印加、作動距離4mm、絞り4、試料は厚さ1.5nmのPtでコーティング、倍率は×100,000倍、視野の傾斜3°)、平均細孔サイズは一般に5nmより小さい。   Typically, the polymeric functional membrane of the present invention is substantially non-porous, for example, the pores are smaller than the detection limit of a standard scanning electron microscope (SEM). Therefore, when Jeol JSM-6335F field emission SEM is used (acceleration voltage of 2 kV is applied, working distance is 4 mm, aperture 4, sample is coated with 1.5 nm thick Pt, magnification is × 100,000 times, field of view With an inclination of 3 °), the average pore size is generally smaller than 5 nm.

次に、本発明の高分子機能性膜を作成するための組成物の各成分について説明する。   Next, each component of the composition for producing the polymer functional film of the present invention will be described.

<成分>
(A)一般式(1)で表される重合性化合物
本発明の高分子機能性膜は、下記一般式(1)で表される重合性化合物を含む組成物を硬化させてなる。
一般式(1)で表される重合性化合物は、分子内に重合性基として4つのアクリルアミド基及び/又はメタクリルアミド基を有し、高い重合能及び硬化能を備え、pH耐性、機械強度にも優れる。しかも、例えば、α線、γ線、X線、紫外線、可視光線、赤外光線、電子線等の活性エネルギー線や熱等のエネルギーを付与することにより、容易に重合して高分子膜を得ることができる。また、一般式(1)で表される化合物は水溶性を示し、水やアルコール等の水溶性有機溶剤に良好に溶解する。
<Ingredients>
(A) Polymerizable compound represented by general formula (1) The polymer functional film of the present invention is obtained by curing a composition containing a polymerizable compound represented by the following general formula (1).
The polymerizable compound represented by the general formula (1) has four acrylamide groups and / or methacrylamide groups as polymerizable groups in the molecule, has high polymerization ability and curing ability, and has high pH resistance and mechanical strength. Also excellent. In addition, for example, by applying active energy rays such as α rays, γ rays, X rays, ultraviolet rays, visible rays, infrared rays, electron rays, or energy such as heat, the polymer is easily polymerized to obtain a polymer film. be able to. Further, the compound represented by the general formula (1) exhibits water solubility and dissolves well in water-soluble organic solvents such as water and alcohol.

Figure 0005907848
Figure 0005907848

一般式(1)中、Rは水素原子またはメチル基を表す。Lは炭素原子数2〜4の直鎖もしくは分岐のアルキレン基を表す。ただし、Lにおいて、Lの両端に結合する酸素原子と窒素原子とがLの同一の炭素原子に結合した構造をとることはない。Lは2価の連結基を表す。kは2または3を表す。x、yおよびzは、各々独立に0〜6の整数を表し、x+y+zは0〜18を満たす。 In general formula (1), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group. L 1 represents a linear or branched alkylene group having 2 to 4 carbon atoms. However, in L 1, the oxygen atom and the nitrogen atom bonded to both ends of the L 1 does not take a structure bound to the same carbon atom of L 1. L 2 represents a divalent linking group. k represents 2 or 3. x, y, and z each independently represent an integer of 0-6, and x + y + z satisfies 0-18.

は水素原子またはメチル基を表す。複数のRは互いに同じでも異なっていてもよい。Rは、水素原子であることが好ましい。 R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group. Several R < 1 > may mutually be same or different. R 1 is preferably a hydrogen atom.

は、炭素数2〜4の直鎖もしくは分岐のアルキレン基を表す。複数のLは互いに同じでも異なっていてもよい。Lのアルキレン基の炭素数は、3または4が好ましく、3がより好ましく、なかでも、炭素数3の直鎖のアルキレン基が特に好ましい。Lのアルキレン基はさらに置換基を有していてもよく、該置換基としてはアリール基、アルコキシ基等が挙げられる。
ただし、Lにおいて、Lの両端に結合する酸素原子と窒素原子とがLの同一の炭素原子に結合した構造をとることはない。Lは酸素原子と(メタ)アクリルアミド基の窒素原子とを連結する直鎖または分岐のアルキレン基であり、該アルキレン基が分岐構造をとる場合、両端の酸素原子と(メタ)アクリルアミド基の窒素原子とがアルキレン基中の同一の炭素原子に結合した、−O−C−N−構造(ヘミアミナール構造)をとることも考えられる。しかし、本発明で用いる一般式(1)で表される重合性化合物は、このような構造の化合物は含まれない。分子内に−O−C−N−構造を有すると、該炭素原子の位置で分解が起こりやすい。特に、このような化合物は、保存中に分解されやすく、また水、水分の存在下で分解が促進され、硬化組成物の保存安定性を低下させる。
L 1 represents a linear or branched alkylene group having 2 to 4 carbon atoms. The plurality of L 1 may be the same as or different from each other. The number of carbon atoms of the alkylene group represented by L 1 is preferably 3 or 4, more preferably 3, and among these, a linear alkylene group having 3 carbon atoms is particularly preferable. The alkylene group of L 1 may further have a substituent, and examples of the substituent include an aryl group and an alkoxy group.
However, in L 1, the oxygen atom and the nitrogen atom bonded to both ends of the L 1 does not take a structure bound to the same carbon atom of L 1. L 1 is a linear or branched alkylene group linking an oxygen atom and a nitrogen atom of a (meth) acrylamide group. When the alkylene group has a branched structure, oxygen atoms at both ends and the nitrogen of the (meth) acrylamide group It is also conceivable to take an —O—C—N— structure (hemaminal structure) in which an atom is bonded to the same carbon atom in an alkylene group. However, the polymerizable compound represented by the general formula (1) used in the present invention does not include a compound having such a structure. When the molecule has an —O—C—N— structure, decomposition is likely to occur at the position of the carbon atom. In particular, such a compound is easily decomposed during storage, and the decomposition is accelerated in the presence of water and moisture, thereby reducing the storage stability of the cured composition.

における2価の連結基としては、アルキレン基、アリーレン基、2価の複素環基、またはこれらの組み合わせからなる基等が挙げられ、アルキレン基であることが好ましい。なお、2価の連結基がアルキレン基を含む場合、このアルキレン基中にはさらに−O−、−S−および−N(Ra)−から選ばれる少なくとも1種の基が含まれていてもよい。ここで、Raは、水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を表す。
なお、アルキレン基中に−O−を含むとは、例えば、−アルキレン−O−アルキレン−のように、連結基の連結鎖のアルキレン基が上記ヘテロ原子を介して連結したものである。
−O−が含まれるアルキレン基の具体例としては、−C−O−C−、−C−O−C−等が挙げられる。
Examples of the divalent linking group in L 2 include an alkylene group, an arylene group, a divalent heterocyclic group, or a group composed of a combination thereof, and an alkylene group is preferable. When the divalent linking group includes an alkylene group, the alkylene group may further include at least one group selected from -O-, -S-, and -N (Ra)-. . Here, Ra represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
The term “-O— contained in the alkylene group” means that the alkylene group of the linking group of the linking group is linked via the heteroatom as in, for example, -alkylene-O-alkylene-.
Specific examples of the alkylene group containing —O— include —C 2 H 4 —O—C 2 H 4 —, —C 3 H 6 —O—C 3 H 6 — and the like.

がアルキレン基を含む場合、アルキレン基としては、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレン、ペンチレン、ヘキシレン、へプチレン、オクチン、ノニレン等が挙げられる。Lのアルキレン基の炭素数は1〜6が好ましく、1〜3がさらに好ましく、1が特に好ましい。また、このアルキレン基はさらに置換基を有していてもよく、該置換基としてはアリール基、アルコキシ基等が挙げられる。 When L 2 contains an alkylene group, examples of the alkylene group include methylene, ethylene, propylene, butylene, pentylene, hexylene, heptylene, octyne, nonylene and the like. L number of carbon atoms in the alkylene group of 2 to 6 is preferred, more preferably 1 to 3, 1 is particularly preferred. The alkylene group may further have a substituent, and examples of the substituent include an aryl group and an alkoxy group.

がアリーレン基を含む場合、アリーレン基としては、フェニレン、ナフチレン等が挙げられる。アリーレン基の炭素数は6〜14が好ましく、6〜10がさらに好ましく、6が特に好ましい。このアリーレン基はさらに置換基を有していてもよく、該置換基としてはアルキル基、アルコキシ基等が挙げられる。 When L 2 contains an arylene group, examples of the arylene group include phenylene and naphthylene. 6-14 are preferable, as for carbon number of an arylene group, 6-10 are more preferable, and 6 is especially preferable. The arylene group may further have a substituent, and examples of the substituent include an alkyl group and an alkoxy group.

が2価の複素環基を含む場合、この複素環は、5員または6員環が好ましく、縮環していてもよい。また、芳香族複素環であっても非芳香族複素環であってもよい。2価の複素環基の複素環は、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジン、キノリン、イソキノリン、キナゾリン、シンノリン、フタラジン、キノキサリン、ピロール、インドール、フラン、ベンゾフラン、チオフェン、ベンゾチオフェン、ピラゾール、イミダゾール、ベンズイミダゾール、トリアゾール、オキサゾール、ベンズオキサゾール、チアゾール、ベンゾチアゾール、イソチアゾール、ベンズイソチアゾール、チアジアゾール、イソオキサゾール、ベンズイソオキサゾール、ピロリジン、ピペリジン、ピペラジン、イミダゾリジン、チアゾリンなどが挙げられる。なかでも、芳香族複素環が好ましく、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジン、ピラゾール、イミダゾール、ベンズイミダゾール、トリアゾール、チアゾール、ベンゾチアゾール、イソチアゾール、ベンズイソチアゾール、チアジアゾールが好ましい。 When L 2 contains a divalent heterocyclic group, this heterocyclic ring is preferably a 5-membered or 6-membered ring and may be condensed. Further, it may be an aromatic heterocyclic ring or a non-aromatic heterocyclic ring. The heterocyclic ring of the divalent heterocyclic group includes pyridine, pyrazine, pyrimidine, pyridazine, triazine, quinoline, isoquinoline, quinazoline, cinnoline, phthalazine, quinoxaline, pyrrole, indole, furan, benzofuran, thiophene, benzothiophene, pyrazole, imidazole, Examples include benzimidazole, triazole, oxazole, benzoxazole, thiazole, benzothiazole, isothiazole, benzisothiazole, thiadiazole, isoxazole, benzisoxazole, pyrrolidine, piperidine, piperazine, imidazolidine, thiazoline and the like. Of these, aromatic heterocycles are preferable, and pyridine, pyrazine, pyrimidine, pyridazine, triazine, pyrazole, imidazole, benzimidazole, triazole, thiazole, benzothiazole, isothiazole, benzisothiazole, and thiadiazole are preferable.

2価の複素環基の複素環の2つの結合手の位置は、特に限定されるものではなく、例えばピリジンであれば、2位、3位、4位で置換することが可能で、2つの結合手はいずれの位置でも構わない。
また、2価の複素環基の複素環は、さらに置換基を有してもよく、該置換基は、アルキル基、アリール基、アルコキシ基等が挙げられる。
The position of the two bonds of the heterocycle of the divalent heterocyclic group is not particularly limited. For example, in the case of pyridine, substitution at the 2-position, 3-position, and 4-position is possible. The bond may be in any position.
Moreover, the heterocyclic ring of a bivalent heterocyclic group may further have a substituent, and examples of the substituent include an alkyl group, an aryl group, and an alkoxy group.

kは2または3を表すが、複数のkは互いに同じでも異なっていてもよい。また、C2kは直鎖構造であっても分岐構造であってもよい。 k represents 2 or 3, and a plurality of k may be the same as or different from each other. C k H 2k may have a linear structure or a branched structure.

x、yおよびzは各々独立に0〜6の整数を表し、0〜5の整数が好ましく、0〜3の整数がより好ましい。x+y+zは0〜18を満たすが、0〜15が好ましく、0〜9がより好ましい。   x, y, and z each independently represent an integer of 0 to 6, preferably an integer of 0 to 5, and more preferably an integer of 0 to 3. Although x + y + z satisfies 0-18, 0-15 are preferable and 0-9 are more preferable.

一般式(1)で表される重合性化合物の具体例を下記に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Specific examples of the polymerizable compound represented by the general formula (1) are shown below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 0005907848
Figure 0005907848

一般式(1)で表される重合性化合物は、例えば、下記スキーム1又はスキーム2に従って製造することができる。本実施形態の高分子機能性膜には、一般式(1)で表される化合物を2種以上組み合わせて用いてもよい。   The polymerizable compound represented by the general formula (1) can be produced, for example, according to the following scheme 1 or scheme 2. In the polymer functional film of this embodiment, two or more compounds represented by the general formula (1) may be used in combination.

Figure 0005907848
Figure 0005907848

スキーム1
(第一工程)アクリロニトリルとトリスヒドロキシメチルアミノメタンとの反応によりポリシアノ化合物を得る工程。この工程の反応は、3〜60℃で、2〜8時間行なうことが好ましい。
(第二工程)ポリシアノ化合物を、触媒存在下で水素と反応させ、還元反応によりポリアミン化合物を得る工程。この工程の反応は、20〜60℃で、5〜16時間行なうことが好ましい。
(第三工程)ポリアミン化合物とアクリル酸クロリド又はメタクリル酸クロリドとのアシル化反応により多官能アクリルアミド化合物を得る工程。この工程の反応は、3〜25℃で、1〜5時間行なうことが好ましい。なお、アシル化剤は、酸クロリドに換えてジアクリル酸無水物又はジメタクリル酸無水物を用いてもよい。なお、アシル化工程で、アクリル酸クロリドとメタクリル酸クロリドの両方を用いることで、最終生成物として同一分子内にアクリルアミド基とメタクリルアミド基とを有する化合物を得ることができる。
Scheme 1
(First step) A step of obtaining a polycyano compound by a reaction of acrylonitrile and trishydroxymethylaminomethane. The reaction in this step is preferably performed at 3 to 60 ° C. for 2 to 8 hours.
(Second step) A step of reacting a polycyano compound with hydrogen in the presence of a catalyst to obtain a polyamine compound by a reduction reaction. The reaction in this step is preferably performed at 20 to 60 ° C. for 5 to 16 hours.
(Third step) A step of obtaining a polyfunctional acrylamide compound by an acylation reaction between a polyamine compound and acrylic acid chloride or methacrylic acid chloride. The reaction in this step is preferably performed at 3 to 25 ° C. for 1 to 5 hours. The acylating agent may be diacrylic anhydride or dimethacrylic anhydride instead of acid chloride. In addition, by using both acrylic acid chloride and methacrylic acid chloride in the acylation step, a compound having an acrylamide group and a methacrylamide group in the same molecule can be obtained as the final product.

Figure 0005907848
Figure 0005907848

なお、Bzはベンジル基を表す。   Bz represents a benzyl group.

スキーム2
(第一工程)アミノアルコールの窒素原子に、ベンジル基、ベンジルオキシカルボニル基等による保護基導入反応により窒素保護アミノアルコール化合物を得る工程。この工程の反応は、3〜25℃で、3〜5時間行なうことが好ましい。
(第二工程)窒素保護アミノアルコール化合物のOH基に、メタンスルホニル基、p−トルエンスルホニル基等の脱離基を導入し、スルホニル化合物を得る工程。この工程の反応は、3〜25℃で、2〜5時間行なうことが好ましい。
(第三工程)スルホニル化合物とトリスヒドロキシメチルニトロメタンとのS2反応により、アミノアルコール付加化合物を得る工程。この工程の反応は、3〜70℃で、5〜10時間行なうことが好ましい。
(第四工程)アミノアルコール付加化合物を、触媒存在下で水素と反応させ、水素添加反応によりポリアミン化合物を得る工程。この工程の反応は、20〜60℃で、5〜16時間行なうことが好ましい。
(第五工程)ポリアミン化合物とアクリル酸クロリド又はメタクリル酸クロリドとのアシル化反応により多官能アクリルアミド化合物を得る工程。この工程の反応は、3〜25℃で、1〜5時間行なうことが好ましい。なお、アシル化剤は、酸クロリドに換えてジアクリル酸無水物又はジメタクリル酸無水物を用いてもよい。なお、アシル化工程で、アクリル酸クロリドとメタクリル酸クロリドの両方を用いることで、最終生成物として同一分子内にアクリルアミド基とメタクリルアミド基とを有する化合物を得ることができる。
Scheme 2
(First step) A step of obtaining a nitrogen-protected aminoalcohol compound by a protecting group introduction reaction with a benzyl group, a benzyloxycarbonyl group or the like on the nitrogen atom of the aminoalcohol. The reaction in this step is preferably performed at 3 to 25 ° C. for 3 to 5 hours.
(2nd process) The process of introduce | transducing leaving groups, such as a methanesulfonyl group and p-toluenesulfonyl group, into OH group of a nitrogen protection amino alcohol compound, and obtaining a sulfonyl compound. The reaction in this step is preferably performed at 3 to 25 ° C. for 2 to 5 hours.
(Third step) A step of obtaining an amino alcohol addition compound by S N 2 reaction between a sulfonyl compound and trishydroxymethylnitromethane. The reaction in this step is preferably performed at 3 to 70 ° C. for 5 to 10 hours.
(Fourth step) A step of reacting an amino alcohol addition compound with hydrogen in the presence of a catalyst to obtain a polyamine compound by hydrogenation reaction. The reaction in this step is preferably performed at 20 to 60 ° C. for 5 to 16 hours.
(Fifth step) A step of obtaining a polyfunctional acrylamide compound by an acylation reaction between a polyamine compound and acrylic acid chloride or methacrylic acid chloride. The reaction in this step is preferably performed at 3 to 25 ° C. for 1 to 5 hours. The acylating agent may be diacrylic anhydride or dimethacrylic anhydride instead of acid chloride. In addition, by using both acrylic acid chloride and methacrylic acid chloride in the acylation step, a compound having an acrylamide group and a methacrylamide group in the same molecule can be obtained as the final product.

上記工程により得られた化合物は、反応生成液から常法により精製できる。例えば、有機溶媒を用いた分液抽出、貧溶媒を用いた晶析、シリカゲルを用いたカラムクロマトグラフィーなどによって精製できる。   The compound obtained by the above steps can be purified from the reaction product solution by a conventional method. For example, it can be purified by liquid separation extraction using an organic solvent, crystallization using a poor solvent, column chromatography using silica gel, and the like.

(B)単官能重合性化合物
本発明の機能性高分子膜は、上記(A)一般式(1)で表される重合性化合物と(B)単官能重合性化合物とを重合(硬化)することで得られる。
このような単官能重合性化合物としては、(メタ)アクリレート化合物、(メタ)アクリルアミド化合物、ビニルエーテル化合物、芳香族ビニル化合物、N−ビニル化合物(アミド結合を有する重合性モノマー)、アリル化合物等が挙げられる。
これらの中でも、得られた機能性高分子膜の安定性、pH耐性から、エステル結合を有さないもの、(メタ)アクリルアミド化合物、ビニルエーテル化合物、芳香族ビニル化合物、N−ビニル化合物(アミド結合を有する重合性モノマー)、アリル化合物が好ましく、(メタ)アクリルアミド化合物が特に好ましい。
単官能重合性化合物としては、例えば、特開2008−208190号公報や特開2008−266561号公報に記載の化合物が挙げられる。
これらの単官能重合性化合物は、高分子膜の機能付与に、後述するように、解離基を有するものが好ましい。
例えば、(メタ)アクリレート化合物では、エステルのアルコール部に置換基(好ましい置換基は後述の置換基が挙げられる)を有するもの、特に、アルコールのアルキル部に解離基を有するものが好ましい。
(B) Monofunctional polymerizable compound The functional polymer film of the present invention polymerizes (cures) the polymerizable compound represented by (A) the general formula (1) and (B) the monofunctional polymerizable compound. Can be obtained.
Examples of such monofunctional polymerizable compounds include (meth) acrylate compounds, (meth) acrylamide compounds, vinyl ether compounds, aromatic vinyl compounds, N-vinyl compounds (polymerizable monomers having an amide bond), allyl compounds, and the like. It is done.
Among these, from the stability and pH resistance of the obtained functional polymer film, those having no ester bond, (meth) acrylamide compounds, vinyl ether compounds, aromatic vinyl compounds, N-vinyl compounds (amide bonds) Polymerizable monomers) and allyl compounds are preferred, and (meth) acrylamide compounds are particularly preferred.
Examples of the monofunctional polymerizable compound include compounds described in JP-A-2008-208190 and JP-A-2008-266561.
These monofunctional polymerizable compounds are preferably those having a dissociating group, as described later, for imparting the function of the polymer film.
For example, in the (meth) acrylate compound, those having a substituent in the alcohol part of the ester (preferable substituents include those described below), particularly those having a dissociating group in the alkyl part of the alcohol are preferable.

本発明で用いる(メタ)アクリルアミド構造を有する単官能重合性化合物として、下記一般式(2)で表される化合物が好ましい。   As the monofunctional polymerizable compound having a (meth) acrylamide structure used in the present invention, a compound represented by the following general formula (2) is preferable.

Figure 0005907848
Figure 0005907848

一般式(2)中、R10は水素原子またはメチル基を表す。R11は水素原子または置換もしくは無置換のアルキル基を表し、R12は置換もしくは無置換のアルキル基を表す。 ここで、R11とR12が互いに結合して環を形成してもよい。 In general formula (2), R 10 represents a hydrogen atom or a methyl group. R 11 represents a hydrogen atom or a substituted or unsubstituted alkyl group, and R 12 represents a substituted or unsubstituted alkyl group. Here, R 11 and R 12 may be bonded to each other to form a ring.

10は水素原子が好ましい。
11およびR12におけるアルキル基としては、炭素数は1〜18が好ましく、1〜12がより好ましく、1〜6がさらに好ましい。例えば、メチル、エチルn−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−オクチル、t−オクチル、n−デシル、n−オクタデシルが挙げられる。
R 10 is preferably a hydrogen atom.
The alkyl group in R 11 and R 12, carbon atoms preferably 1 to 18, more preferably 1-12, even more preferably 1-6. Examples include methyl, ethyl , n-propyl, isopropyl, n-butyl, t-butyl, n-pentyl, n-hexyl, n-octyl, t-octyl, n-decyl and n-octadecyl.

これらのアルキル基は、直鎖もしくは分岐のアルキル基が好ましく、置換基を有していてもよい。
アルキル基の置換基としては、水酸基、スルホ基もしくはその塩、カルボキシル基もしくはその塩、オニオ基(アンモニオ基、ピリジニオ基、スルホニオ基など)、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アミノ基(アミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、ヘテロ環アミノ基を含む)、アミド基、スルホンアミド基、カルバモイル基、スルファモイル基、アシル基、シアノ基などが挙げられる。
These alkyl groups are preferably linear or branched alkyl groups and may have a substituent.
Alkyl group substituents include hydroxyl groups, sulfo groups or salts thereof, carboxyl groups or salts thereof, onio groups (ammonio groups, pyridinio groups, sulfonio groups, etc.), halogen atoms, alkyl groups, aryl groups, heterocyclic groups, alkoxy groups. Group, aryloxy group, alkylthio group, arylthio group, amino group (including amino group, alkylamino group, arylamino group, heterocyclic amino group), amide group, sulfonamido group, carbamoyl group, sulfamoyl group, acyl group, And a cyano group.

本発明においては、特に高分子膜の機能を付与するために、このアルキル基の置換基で機能を付与することが好ましい。このため、上記置換基のなかでも、解離基、極性の置換基が好ましく、解離基が特に好ましい。
解離基は上記で挙げた、水酸基(特に、フェノール性またはエノール性の水酸基)、スルホ基もしくはその塩、カルボキシル基もしくはその塩、オニオ基(アンモニオ基、ピリジニオ基、スルホニオ基など)が好ましく、スルホ基もしくはその塩、カルボキシル基もしくはその塩、オニオ基がより好ましい。
In the present invention, in order to impart the function of the polymer membrane, it is preferable to impart the function with a substituent of the alkyl group. For this reason, among the above substituents, a dissociating group and a polar substituent are preferable, and a dissociating group is particularly preferable.
The dissociating group is preferably a hydroxyl group (particularly a phenolic or enolic hydroxyl group), a sulfo group or a salt thereof, a carboxyl group or a salt thereof, an onio group (such as an ammonio group, a pyridinio group, or a sulfonio group), and a sulfo group. More preferably a group or a salt thereof, a carboxyl group or a salt thereof, or an onio group.

ここで、スルホ基またはカルボキシル基における塩としては、アルカリ金属原子のカチオン、例えば、リチウムカチオン、カリウムカチオン、ナトリウムカチオンが好ましい。   Here, as a salt in a sulfo group or a carboxyl group, a cation of an alkali metal atom, for example, a lithium cation, a potassium cation, or a sodium cation is preferable.

オニオ基としては、下記一般式(a)または(b)で表される基が好ましい。   The onio group is preferably a group represented by the following general formula (a) or (b).

一般式(a) 一般式(b)
−N(Rb) −S(Rb)
General formula (a) General formula (b)
-N (Rb) 3 + X - -S (Rb) 2 + X -

一般式(a)、(b)中、Rbは、アルキル基またはアリール基を表す。複数のRbは互いに同じでも異なってもよく、2つのRbが互いに結合して環を形成してもよい。
は陰イオンを表す。
In general formulas (a) and (b), Rb represents an alkyl group or an aryl group. A plurality of Rb may be the same or different from each other, and two Rb may be bonded to each other to form a ring.
X represents an anion.

Rbにおけるアルキル基は炭素数1〜18が好ましく、1〜12がより好ましく、1〜6がさらに好ましい。該アルキル基は置換基を有してもよく、このような置換基としてはR11およびR12におけるアルキル基が有してもよい置換基が挙げられる。なかでもアリール基が好ましい。Rbにおけるアリール基が置換したアルキル基では、ベンジル基が好ましい。 The alkyl group for Rb preferably has 1 to 18 carbon atoms, more preferably 1 to 12, and still more preferably 1 to 6. The alkyl group may have a substituent, and examples of such a substituent include a substituent that the alkyl group in R 11 and R 12 may have. Of these, an aryl group is preferred. Of the alkyl groups substituted by the aryl group in Rb, a benzyl group is preferred.

Rbにおけるアリール基は炭素数が6〜18が好ましく、6〜12がより好ましい。
Rbにおけるアリール基は置換基を有してもよく、このような置換基としてはR11およびR12におけるアルキル基が有してもよい置換基が挙げられる。
2つのRbが互いに結合して形成される環は5または6員環が好ましい。
このような環としては、一般式(a)では、含窒素芳香環が好ましく、なかでもピリジン環が好ましい。
6-18 are preferable and, as for the aryl group in Rb, 6-12 are more preferable.
The aryl group in Rb may have a substituent, and examples of such a substituent include the substituent that the alkyl group in R 11 and R 12 may have.
The ring formed by bonding two Rb to each other is preferably a 5- or 6-membered ring.
As such a ring, in general formula (a), a nitrogen-containing aromatic ring is preferable, and a pyridine ring is particularly preferable.

の陰イオンは、ハロゲンイオン、カルボン酸イオン(例えば、酢酸イオン、安息香酸イオン)、硫酸イオン、有機硫酸イオン(例えば、メタンスルホン酸イオン、ベンゼンスルホン酸イオン、p−トルエンスルホン酸イオン)、OHなどが挙げられる。 X - is the anion, a halogen ion, carboxylate ion (e.g., acetate ion, benzoate ion), sulfate ion, organic acid ion (e.g., methanesulfonic acid ion, benzenesulfonate ion, p- toluenesulfonate ion) , OH − and the like.

一般式(a)で表される基は、例えば、トリメチルアンモニオ、トリエチルアンモニオ、トリブチルアンモニオ、ジメチルベンジルアンモニオ、ジメチルフェニルアンモニオ、ジメチルセチルアンモニオ、ピリジニオが挙げられる。
一般式(b)で表される基としては、ジメチルスルホニオ、メチルベンジルスルホニオ、メチルフェニルスルホニオが挙げられる。
一般式(a)、(b)で表される基のうち一般式(a)で表される基が好ましい。
Examples of the group represented by the general formula (a) include trimethylammonio, triethylammonio, tributylammonio, dimethylbenzylammonio, dimethylphenylammonio, dimethylcetylammonio, and pyridinio.
Examples of the group represented by the general formula (b) include dimethylsulfonio, methylbenzylsulfonio, and methylphenylsulfonio.
Of the groups represented by the general formulas (a) and (b), the group represented by the general formula (a) is preferable.

11およびR12におけるアルキル基が有してもよい置換基のうち、上記解離基以外では極性基が好ましく、アシル基、アミノ基が好ましく、特にアミノ基が好ましい。アミノ基は、第3級アミノ基が好ましく、下記一般式(c)で表される基が好ましい。 Of the substituents that the alkyl group in R 11 and R 12 may have, a polar group is preferred, an acyl group and an amino group are preferred, and an amino group is particularly preferred, other than the dissociating group. The amino group is preferably a tertiary amino group, and is preferably a group represented by the following general formula (c).

一般式(c)
−N(Rb)
Formula (c)
-N (Rb) 2

一般式(c)中、Rbは、前記一般式(a)におけるRbと同義であり、好ましい範囲も同じである。   In general formula (c), Rb has the same meaning as Rb in general formula (a), and the preferred range is also the same.

一般式(c)で表される基としては、ジメチルアミノ、ジエチルアミノが挙げられる。   Examples of the group represented by the general formula (c) include dimethylamino and diethylamino.

11およびR12におけるアルキル基が有してもよい置換基のうち、アシル基は、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基のいずれでもよいが、アルキルカルボニル基が好ましい。アルキルカルボニル基の炭素数は2〜12が好ましく、アリールカルボニル基の炭素数は7〜12が好ましい。アシル基としては、例えば、アセチル、プロピオニル、ピバロイル、ベンゾイルが挙げられる。 Of the substituents that the alkyl group in R 11 and R 12 may have, the acyl group may be either an alkylcarbonyl group or an arylcarbonyl group, but is preferably an alkylcarbonyl group. The alkylcarbonyl group preferably has 2 to 12 carbon atoms, and the arylcarbonyl group preferably has 7 to 12 carbon atoms. Examples of the acyl group include acetyl, propionyl, pivaloyl, and benzoyl.

11およびR12におけるアルキル基が置換基を有する場合、アルキル基部分の炭素数は1〜6が好ましく、1〜3が好ましい。 When the alkyl group in R < 11 > and R < 12 > has a substituent, 1-6 are preferable and, as for carbon number of an alkyl group part, 1-3 are preferable.

11とR12が互いに結合して形成される環としては、ヘテロ環であり、このようなヘテロ環は、R 11 とR 12 が結合する窒素原子以外の環構成原子が酸素原子、窒素原子または硫黄原子が好ましい。
11とR12が互いに結合して形成される環は5または6員環が好ましい。
これらの環としては、例えば、ピペリジン環、モルホリン環、ピペラジン環、ピロール環などが挙げられる。
Examples of the ring and R 11 and R 12 are bonded to each other to form, Ri Ah with hetero ring, such heteroaryl ring, R 11 and R 12 are other than nitrogen atom bonded ring-constituting atom is an oxygen atom, A nitrogen atom or a sulfur atom is preferable.
The ring formed by combining R 11 and R 12 with each other is preferably a 5- or 6-membered ring.
These rings, for example, pin Perijin ring, morpholine ring, piperazine ring, and etc. pin roll ring.

上記一般式(2)において、R11およびR12のうち、一方が、水素原子、メチル基が好ましく、水素原子が特に好ましい。 In the general formula (2), one of R 11 and R 12 is preferably a hydrogen atom or a methyl group, and particularly preferably a hydrogen atom.

前記一般式(2)で表される(メタ)アクリルアミド構造を有する単官能重合性化合物の具体例として、下記例示化合物(B−1)〜(B−23)が挙げられるが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Specific examples of the monofunctional polymerizable compound having a (meth) acrylamide structure represented by the general formula (2) include the following exemplary compounds (B-1) to (B-23). It is not limited to.

Figure 0005907848
Figure 0005907848

Figure 0005907848
Figure 0005907848

これらの化合物は、興人(株)、協和発酵ケミカル(株)、Fluka(株)、aldrich(株)、東亜合成(株)から市販されていたり、公知の方法で容易に合成できる。   These compounds are commercially available from Kojin Co., Ltd., Kyowa Hakko Chemical Co., Ltd., Fluka Co., Ltd., aldrich Co., Ltd., and Toa Gosei Co., Ltd., or can be easily synthesized by known methods.

前記(A)一般式(1)で表される重合性化合物と上記(B)単官能重合性化合物の含有量の割合は、上記(B)単官能重合性化合物100質量部に対して、前記(A)一般式(1)で表される重合性化合物が、1〜50質量部が好ましく、10〜50質量部がより好ましく、10〜40質量部がさらに好ましい。
上記好ましい範囲内であると所望の硬化性、pH耐性、機械強度、柔軟性に優れる。
The content ratio of the polymerizable compound represented by (A) the general formula (1) and the (B) monofunctional polymerizable compound is based on 100 parts by mass of the (B) monofunctional polymerizable compound. (A) As for the polymeric compound represented by General formula (1), 1-50 mass parts is preferable, 10-50 mass parts is more preferable, and 10-40 mass parts is further more preferable.
Within the above preferred ranges, the desired curability, pH resistance, mechanical strength and flexibility are excellent.

(C)重合開始剤
本発明の組成物は、重合開始剤を含むことが好ましい。
重合開始剤の中でも、本発明においては、エネルギー線照射で重合させることが可能な光重合開始剤が好ましい。
光重合開始剤としては、芳香族ケトン類、アシルホスフィン化合物、芳香族オニウム塩化合物、有機化酸化物、チオ化合物、ヘキサアリールビイミダゾール化合物、ケトオキシムエステル化合物、ボレート化合物、アジニウム化合物、メタロセン化合物、活性エステル化合物、炭素ハロゲン結合を有する化合物、並びにアルキルアミン化合物等が挙げられる。
(C) Polymerization initiator The composition of the present invention preferably contains a polymerization initiator.
Among the polymerization initiators, in the present invention, a photopolymerization initiator that can be polymerized by irradiation with energy rays is preferable.
As photopolymerization initiators, aromatic ketones, acylphosphine compounds, aromatic onium salt compounds, organic oxides, thio compounds, hexaarylbiimidazole compounds, ketoxime ester compounds, borate compounds, azinium compounds, metallocene compounds, Examples thereof include active ester compounds, compounds having a carbon halogen bond, and alkylamine compounds.

芳香族ケトン類、アシルホスフィンオキシド化合物、及び、チオ化合物の好ましい例としては、「RADIATION CURING IN POLYMER SCIENCE AND TECHNOLOGY」,p.77〜117(1993)に記載のベンゾフェノン骨格又はチオキサントン骨格を有する化合物等が挙げられる。より好ましい例としては、特公昭47−6416号公報に記載のα−チオベンゾフェノン化合物、特公昭47−3981号公報に記載のベンゾインエーテル化合物、特公昭47−22326号公報に記載のα−置換ベンゾイン化合物、特公昭47−23664号公報に記載のベンゾイン誘導体、特開昭57−30704号公報に記載のアロイルホスホン酸エステル、特公昭60−26483号公報に記載のジアルコキシベンゾフェノン、特公昭60−26403号公報、特開昭62−81345号公報記載のベンゾインエーテル類、特公平1−34242号公報、米国特許第4,318,791号明細書、欧州特許出願公開第0284561A1号明細書に記載のα−アミノベンゾフェノン類、特開平2−211452号公報に記載のp−ジ(ジメチルアミノベンゾイル)ベンゼン、特開昭61−194062号公報に記載のチオ置換芳香族ケトン、特公平2−9597号公報に記載のアシルホスフィンスルフィド、特公平2−9596号公報に記載のアシルホスフィン、特公昭63−61950号公報に記載のチオキサントン類、特公昭59−42864号公報に記載のクマリン類等を挙げることができる。また、特開2008−105379号公報、特開2009−114290号公報に記載の重合開始剤も好ましい。また、加藤清視著「紫外線硬化システム」(株式会社総合技術センター発行:平成元年)の第65〜148頁に記載されている重合開始剤などを挙げることができる。   Preferred examples of aromatic ketones, acylphosphine oxide compounds, and thio compounds include “RADIATION CURING IN POLYMER SCIENCE AND TECHNOLOGY”, p. 77-117 (1993), and the compounds having a benzophenone skeleton or a thioxanthone skeleton. More preferable examples include α-thiobenzophenone compounds described in JP-B-47-6416, benzoin ether compounds described in JP-B-47-3981, and α-substituted benzoins described in JP-B-47-22326. Compounds, benzoin derivatives described in JP-B-47-23664, aroylphosphonic acid esters described in JP-A-57-30704, dialkoxybenzophenones described in JP-B-60-26483, JP-B-60- 26403, benzoin ethers described in JP-A-62-81345, JP-B-1-34242, US Pat. No. 4,318,791, and European Patent Application Publication No. 0284561A1 α-Aminobenzophenones, p-di (described in JP-A-2-211452) Methylaminobenzoyl) benzene, thio-substituted aromatic ketone described in JP-A-61-194062, acylphosphine sulfide described in JP-B-2-9597, acylphosphine described in JP-B-2-9596, Examples thereof include thioxanthones described in JP-B 63-61950, and coumarins described in JP-B 59-42864. Moreover, the polymerization initiators described in JP 2008-105379 A and JP 2009-114290 A are also preferable. Moreover, the polymerization initiator etc. which are described in 65th-148th pages of "An ultraviolet curing system" written by Kiyosuke Kato (the General Technology Center Co., Ltd. issue: Heisei 1st year) can be mentioned.

本発明では、水溶性の重合開始剤が好ましい。
ここで、重合開始剤が水溶性であるとは、25℃において蒸留水に0.1質量%以上溶解することを意味する。前記水溶性の光重合開始剤は、25℃において蒸留水に0.5質量%以上溶解することが更に好ましく、1質量%以上溶解することが特に好ましい。
In the present invention, a water-soluble polymerization initiator is preferred.
Here, that the polymerization initiator is water-soluble means that it is dissolved in distilled water at 0.1% by mass or more at 25 ° C. The water-soluble photopolymerization initiator is more preferably dissolved by 0.5% by mass or more in distilled water at 25 ° C., and particularly preferably by 1% by mass or more.

これらのなかでも、本実施形態における硬化性組成物に好適な光重合開始剤は、芳香族ケトン類(特に、α−ヒドロキシ置換ベンゾイン化合物)又はアシルホスフィンオキサイド化合物である。特に、p−フェニルベンゾフェノン(和光純薬工業社製)、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキサイド(Irgacure 819、BASF・ジャパン社製)、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド(Darocur TPO、BASF・ジャパン社製)、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1(Irgacure 369、BASF・ジャパン社製)、2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オン(Irgacure 907、BASF・ジャパン社製)、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン(Irgacure 2959、BASF・ジャパン社製)、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン(Darocure1173、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製)が好ましく、水溶性と加水分解耐性の観点から、Irgacure 2959(BASF・ジャパン社製)、Darocure1173(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製)が最も好ましい。   Among these, a suitable photopolymerization initiator for the curable composition in the present embodiment is an aromatic ketone (particularly an α-hydroxy-substituted benzoin compound) or an acylphosphine oxide compound. In particular, p-phenylbenzophenone (manufactured by Wako Pure Chemical Industries), bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) phenylphosphine oxide (Irgacure 819, manufactured by BASF Japan), 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine Oxide (Darocur TPO, manufactured by BASF Japan), 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butanone-1 (Irgacure 369, manufactured by BASF Japan), 2-methyl-1 -(4-Methylthiophenyl) -2-morpholinopropan-1-one (Irgacure 907, manufactured by BASF Japan Ltd.), 1- [4- (2-hydroxyethoxy) -phenyl] -2-hydroxy-2-methyl -1-propan-1-one (Irgac re 2959, manufactured by BASF Japan Ltd.), 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one (Darocur 1173, manufactured by Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd.) is preferable, from the viewpoint of water solubility and hydrolysis resistance. Irgacure 2959 (manufactured by BASF Japan) and Darocur 1173 (manufactured by Ciba Specialty Chemicals) are most preferable.

本発明において、重合開始剤の含有量は、組成物中の全固形分質量100質量部に対し、0.1〜10質量部好ましく、0.1〜5質量部がより好ましく、0.3〜2質量部がさらに好ましい。
In this invention, 0.1-10 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of total solid content in a composition, as for content of a polymerization initiator, 0.1-5 mass parts is more preferable, 0.3 More preferably, ˜2 parts by mass.

(D)重合禁止剤
本発明においては、重合禁止剤を含むことも好ましい。
重合禁止剤としては、公知の重合禁剤が使用でき、フェノール化合物、ハイドロキノン化合物、アミン化合物、メルカプト化合物などが挙げられる。
フェノール化合物としては、ヒンダードフェノール(オルト位にt−ブチル基を有するフェノールで、代表的には、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノールが挙げられる)、ビスフェノールが挙げられる。ハイドロキノン化合物の具体例としては、モノメチルエーテルハイドロキノンが挙げられる。また、アミン化合物の具体例としては、N−ニトロソ―N−フェニルヒドロキシルアミン、N,N−ジエチルヒドロキシルアミン等が挙げられる。
なお、これらの重合禁止剤は、1種単独でも、2種以上を組み合わせて使用しても良い。
重合禁止剤の含有量は、組成物中の全固形分質量100質量部に対し、0.01〜5質量部好ましく、0.01〜1質量部がより好ましく、0.01〜0.5質量部がさらに好ましい。
(D) Polymerization inhibitor In this invention, it is also preferable that a polymerization inhibitor is included.
As the polymerization inhibitor, a known polymerization inhibitor can be used, and examples thereof include a phenol compound, a hydroquinone compound, an amine compound, and a mercapto compound.
Examples of the phenol compound include hindered phenols (phenols having a t-butyl group in the ortho position, typically 2,6-di-t-butyl-4-methylphenol) and bisphenols. Specific examples of the hydroquinone compound include monomethyl ether hydroquinone. Specific examples of the amine compound include N-nitroso-N-phenylhydroxylamine and N, N-diethylhydroxylamine.
These polymerization inhibitors may be used alone or in combination of two or more.
The content of the polymerization inhibitor is preferably 0.01 to 5 parts by mass, more preferably 0.01 to 1 part by mass, and more preferably 0.01 to 0.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total solid content in the composition. Part by mass is more preferable.

(E)溶媒
本発明の組成物は、(E)溶媒を含んでいてもよい。組成物中の(E)溶媒の含有量は、全組成物に対し、5〜50質量%が好ましく、10〜50質量%がより好ましく、10〜40質量%がさらに好ましい。
溶媒を含むことで、硬化(重合)反応が、均一にしかもスムーズに進行する。また、多孔質支持体へ組成物の含浸させる場合に含浸がスムーズに進行する。
(E) Solvent The composition of the present invention may contain (E) a solvent. The content of the solvent (E) in the composition is preferably 5 to 50% by mass, more preferably 10 to 50% by mass, and still more preferably 10 to 40% by mass with respect to the total composition.
By including the solvent, the curing (polymerization) reaction proceeds uniformly and smoothly. Further, when the porous support is impregnated with the composition, the impregnation proceeds smoothly.

(E)溶媒は、水に対する溶解度が5質量%以上であるものが好ましく用いられ、さらには水に対して自由に混合するものが好ましい。このため、水および水溶性溶媒から選択される溶媒が好ましい。
水溶性溶媒としては、特に、アルコール系溶媒、非プロトン性極性溶媒であるエーテル系溶媒、アミド系溶媒、ケトン系溶媒、スルホキシド系溶媒、スルホン系溶媒、二トリル系溶媒、有機リン系溶媒が好ましい。
アルコール系溶剤としては、例えばメタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコールなどが挙げられる。これらは1種類単独でまたは2種類以上を併用して用いることができる。
また、非プロトン性極性溶剤としては、ジメチルスルホキシド、ジメチルイミダゾリジノン、スルホラン、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、アセトン、ジオキサン、テトラメチル尿素、ヘキサメチルホスホロトリアミド、ピリジン、プロピオニトリル、ブタノン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、エチレングリコールジアセテート、γ−ブチロラクトン等が好ましい溶剤として挙げられ、中でもジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルイミダゾリジノン、スルホラン、アセトン又はアセトニトリル、テトラヒドロフランが好ましい。これらは1種類単独でまたは2種類以上を併用して用いることができる。
(E) As the solvent, a solvent having a solubility in water of 5% by mass or more is preferably used, and a solvent that is freely mixed with water is preferable. For this reason, a solvent selected from water and a water-soluble solvent is preferred.
As the water-soluble solvent, alcohol solvents, ether solvents that are aprotic polar solvents, amide solvents, ketone solvents, sulfoxide solvents, sulfone solvents, nitrile solvents, and organic phosphorus solvents are particularly preferable. .
Examples of the alcohol solvent include methanol, ethanol, isopropanol, n-butanol, ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol and the like. These can be used alone or in combination of two or more.
Examples of aprotic polar solvents include dimethyl sulfoxide, dimethyl imidazolidinone, sulfolane, N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, acetonitrile, acetone, dioxane, tetramethylurea, hexamethylphosphorotriamide, pyridine, propionitrile, Preferred examples of the solvent include butanone, cyclohexanone, tetrahydrofuran, tetrahydropyran, ethylene glycol diacetate, and γ-butyrolactone. Among them, dimethylsulfoxide, N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethylimidazolidinone, sulfolane, acetone or acetonitrile, and tetrahydrofuran are preferable. preferable. These can be used alone or in combination of two or more.

(F)アルカリ金属化合物
本実施形態における硬化性組成物は、前記(メタ)アクリルアミド構造を有する化合物の溶解性を向上させるために(F)アルカリ金属化合物を含んでいてもよい。アルカリ金属化合物としては、リチウム、ナトリウム、カリウムの水酸化物塩、塩化物塩、硝酸塩等が好ましい。中でも、リチウム化合物がより好ましく、その具体例としては、水酸化リチウム、塩化リチウム、臭化リチウム、硝酸リチウム、ヨウ化リチウム、リチウム塩素酸塩、チオシアン酸リチウム、過塩素酸リチウム、リチウム・テトラフルオロボラート、リチウム・ヘキサフルオロホスファート、リチウム・ヘキサフルオロアルセナートが挙げられる。
ここで、アルカリ金属化合物は、組成物、組成物溶液混合物を中和するために使用することも好ましい。
これらのアルカリ金属化合物は水和物であってもよい。また、1種単独、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
アルカリ金属化合物を添加する場合の添加量は、組成物中の全固形分質量100質量部に対し、0.1〜20質量部好ましく、1〜20質量部がより好ましく、5〜20質量部がさらに好ましい。
(F) Alkali Metal Compound The curable composition in the present embodiment may contain (F) an alkali metal compound in order to improve the solubility of the compound having the (meth) acrylamide structure. As the alkali metal compound, lithium, sodium, potassium hydroxide salt, chloride salt, nitrate salt and the like are preferable. Among them, lithium compounds are more preferable, and specific examples thereof include lithium hydroxide, lithium chloride, lithium bromide, lithium nitrate, lithium iodide, lithium chlorate, lithium thiocyanate, lithium perchlorate, lithium tetrafluoro Examples thereof include borate, lithium hexafluorophosphate, and lithium hexafluoroarsenate.
Here, it is also preferable to use the alkali metal compound in order to neutralize the composition and the composition solution mixture.
These alkali metal compounds may be hydrates. Moreover, it can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
0.1-20 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of total solid content in a composition, as for the addition amount in the case of adding an alkali metal compound, 1-20 mass parts is more preferable, 5-20 mass parts Is more preferable.

上記アルカリ金属化合物以外に、必要により、例えば、界面活性剤、粘度向上剤、表面張力調整剤、防腐剤を含有してもよい。   In addition to the alkali metal compound, if necessary, for example, a surfactant, a viscosity improver, a surface tension modifier, and a preservative may be contained.

次に、本実施形態の高分子機能性膜の製造方法を説明する。
本実施形態の高分子機能性膜は、固定された支持体を用いてバッチ式で調製することが可能であるが、移動する支持体を用いて連続式で膜を調製することもできる。支持体は、連続的に巻き戻されるロール形状でもよい。なお、連続式で膜を調製する場合、連続的に動かされるベルト上に支持体を載せ、膜を調製することができる(または、これらの方法の組み合わせ)。そのような技術を用いると、本発明の上記組成物を連続式で支持体に施用することができ、または、それを大規模なバッチ式で施用することができる。
なお、支持体と別に、組成物を多孔質支持体に浸漬させ硬化反応が終わるまでの間、仮支持体(硬化反応終了後、仮支持体から膜を剥がす)を用いてもよい。
このような仮支持体は、物質透過を考慮する必要がなく、例えば、PETフィルムやアルミ板等の金属板を含め、膜形成のために固定できるものであれば、どのようなものでも構わない。
また、組成物を多孔質支持体に浸漬させ、多孔質支持体以外の支持体を用いずに硬化させることもできる。
Next, the manufacturing method of the polymeric functional film of this embodiment is demonstrated.
The polymer functional membrane of the present embodiment can be prepared batchwise using a fixed support, but the membrane can also be prepared continuously using a moving support. The support may be in the form of a roll that is continuously rewound. In addition, when preparing a film | membrane by a continuous type, a support body can be mounted on the belt moved continuously, and a film | membrane can be prepared (or combination of these methods). Using such techniques, the composition of the present invention can be applied to the support in a continuous manner, or it can be applied in a large batch.
In addition, you may use a temporary support body (it peels a film | membrane from a temporary support body after completion | finish of hardening reaction) until a hardening reaction is completed by immersing a composition in a porous support body separately from a support body.
Such a temporary support does not need to consider material permeation, and may be any material as long as it can be fixed for film formation including a metal plate such as a PET film or an aluminum plate. .
Alternatively, the composition can be immersed in a porous support and cured without using a support other than the porous support.

上記組成物は、任意の適した方法、例えば、カーテンコーティング、押し出しコーティング、エアナイフコーティング、スライドコーティング、ニップロールコーティング、フォワードロールコーティング、リバースロールコーティング、浸漬コーティング、キスコーティング、ロッドバーコーティングまたは噴霧コーティングにより、多孔質支持体層に施用することができる。多層のコーティングは、同時または連続して行うことができる。多層の同時コーティングには、カーテンコーティング、スライドコーティング、スロットダイコーティングおよび押し出しコーティングが好ましい。   The composition can be applied by any suitable method such as curtain coating, extrusion coating, air knife coating, slide coating, nip roll coating, forward roll coating, reverse roll coating, dip coating, kiss coating, rod bar coating or spray coating. It can be applied to the porous support layer. Multi-layer coating can be performed simultaneously or sequentially. For multilayer simultaneous coating, curtain coating, slide coating, slot die coating and extrusion coating are preferred.

従って、好ましい方法では、本発明の組成物を、移動している支持体に連続的に、より好ましくは、硬化性組成物施用ステーションと、該組成物を硬化するための照射源と、膜収集ステーションと、支持体を硬化性組成物施用ステーションから照射源および膜収集ステーションに移動させるための手段とを含む製造ユニットにより、施用する。   Accordingly, in a preferred method, the composition of the present invention is continuously applied to a moving support, more preferably a curable composition application station, an irradiation source for curing the composition, and a film collection. Application is by a production unit comprising a station and means for moving the support from the curable composition application station to the irradiation source and the film collection station.

本製造例では、(i)硬化性組成物を多孔質支持体に施用し(ii)当該組成物を光照射により硬化反応し、(iii)所望により膜を支持体から取り外す、という過程を経て本実施形態の高分子機能性膜が作成される。   In this production example, (i) the curable composition is applied to the porous support, (ii) the composition is cured by light irradiation, and (iii) the film is removed from the support as desired. The polymer functional film of this embodiment is created.

硬化性組成物施用ステーションは照射源に対し上流の位置に置くことができ、照射源は複合膜収集ステーションに対し上流の位置に置かれる。
高速コーティング機による施用に十分な流動性を有するために、本発明の組成物は、好ましくは35℃で測定して4000mPa.s未満、より好ましくは35℃で測定して1〜1000mPa.sの粘度を有する。硬化性組成物の粘度は、35℃で測定して1〜500mPa.sであることが、最も好ましい。スライドビードコーティングのようなコーティング法の場合、好ましい粘度は、35℃で測定して1〜100mPa.sである。
The curable composition application station can be located upstream from the irradiation source, and the irradiation source is located upstream from the composite film collection station.
In order to have sufficient fluidity for application by a high speed coating machine, the composition of the present invention is preferably 4000 mPa.s measured at 35 ° C. s, more preferably 1 to 1000 mPa.s measured at 35 ° C. having a viscosity of s. The viscosity of the curable composition is 1 to 500 mPa.s measured at 35 ° C. Most preferably, it is s. For coating methods such as slide bead coating, the preferred viscosity is 1-100 mPa.s measured at 35 ° C. s.

適したコーティング技術を用いると、本発明の組成物を、15m/minを超える速度、例えば、20m/minを超える速度で移動する支持体に施用することができ、または、さらに高速、例えば、60m/min、120m/min、もしくは最高400m/minに達することができる。   With suitable coating techniques, the composition of the invention can be applied to a support moving at speeds greater than 15 m / min, such as greater than 20 m / min, or even higher speeds, such as 60 m. / Min, 120 m / min, or up to 400 m / min.

特に支持体を膜に残して機械的強度をもたらすことを意図する場合、本発明の組成物を支持体の表面に施用する前に、この支持体を、例えば支持体の湿潤性および付着力を改善するために、コロナ放電処理、グロー放電処理、火炎処理、紫外線照射処理などに付してもよい。   Prior to applying the composition of the present invention to the surface of the support, particularly if the support is intended to leave the membrane in the membrane, the support is treated with, for example, the wettability and adhesion of the support. In order to improve, it may be subjected to corona discharge treatment, glow discharge treatment, flame treatment, ultraviolet irradiation treatment and the like.

硬化反応中に、(A)一般式(1)で表される重合性化合物、及び(B)単官能重合性化合物が重合してポリマーを形成する。硬化反応は、30秒以内に膜を形成するのに十分な迅速さで硬化が起こるという条件で、光照射により行うことができる。   During the curing reaction, (A) the polymerizable compound represented by the general formula (1) and (B) the monofunctional polymerizable compound are polymerized to form a polymer. The curing reaction can be carried out by light irradiation under the condition that curing occurs quickly enough to form a film within 30 seconds.

本発明の組成物の硬化は、該組成物を支持体層に施用して好ましくは60秒以内、より好ましくは15秒以内、特に5秒以内、最も好ましくは3秒以内に開始する。
硬化は、組成物に好ましくは10秒未満、より好ましくは5秒未満、特に好ましくは3秒未満、最も好ましくは2秒未満にわたり光を照射することにより達成する。連続法では照射を連続的に行い、組成物が照射ビームを通過して移動する速度が、硬化反応時間の期間を主として決定する。
Curing of the composition of the present invention begins preferably within 60 seconds, more preferably within 15 seconds, especially within 5 seconds, and most preferably within 3 seconds after the composition is applied to the support layer.
Curing is achieved by irradiating the composition with light for preferably less than 10 seconds, more preferably less than 5 seconds, particularly preferably less than 3 seconds and most preferably less than 2 seconds. In the continuous method, the irradiation is continuously performed, and the speed at which the composition moves through the irradiation beam mainly determines the duration of the curing reaction time.

強度の高いUV光を硬化反応に用いる場合、かなりの量の熱が生じる可能性がある。したがって、過熱を防ぐために、冷却用空気をランプおよび/または支持体/膜に施用してもよい。しばしば、著しい線量のIR光がUVビームと一緒に照射される。一態様では、硬化を、IR反射性石英プレートに通してフィルタリングしたUV光を用いる照射により実施する。   When high intensity UV light is used for the curing reaction, a significant amount of heat can be generated. Thus, cooling air may be applied to the lamp and / or support / membrane to prevent overheating. Often, a significant dose of IR light is irradiated along with the UV beam. In one aspect, curing is performed by irradiation with UV light filtered through an IR reflective quartz plate.

硬化では紫外線を用いることが好ましい。適した波長は、組成物中に包含される任意の光開始剤の吸収波長と波長が適合するという条件で、例えばUV−A(400〜>320nm)、UV−B(320〜>280nm)、UV−C(280〜200nm)である。   It is preferable to use ultraviolet rays for curing. Suitable wavelengths are for example UV-A (400 to> 320 nm), UV-B (320 to> 280 nm), provided that the wavelength and wavelength of any photoinitiator included in the composition are compatible. UV-C (280-200 nm).

適した紫外線源は、水銀アーク灯、炭素アーク灯、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、旋回流プラズマアーク灯、金属ハロゲン化物灯、キセノン灯、タングステン灯、ハロゲン灯、レーザーおよび紫外線発光ダイオードである。中圧または高圧水銀蒸気タイプの紫外線発光ランプがとりわけ好ましい。これに加えて、ランプの発光スペクトルを改変するために、金属ハロゲン化物などの添加剤が存在していてもよい。大抵の場合、200〜450nmに発光極大を有するランプがとりわけ適している。   Suitable UV sources include mercury arc lamps, carbon arc lamps, low pressure mercury lamps, medium pressure mercury lamps, high pressure mercury lamps, swirling plasma arc lamps, metal halide lamps, xenon lamps, tungsten lamps, halogen lamps, lasers and UV light emitting diodes. is there. Medium pressure or high pressure mercury vapor type UV lamps are particularly preferred. In addition, additives such as metal halides may be present to modify the emission spectrum of the lamp. In most cases, lamps having an emission maximum between 200 and 450 nm are particularly suitable.

照射源のエネルギー出力は、好ましくは20〜1000W/cm、好ましくは40〜500W/cmであるが、所望の暴露線量を実現することができるならば、これより高いまたは低いことができる。暴露強度は、膜の最終構造に影響を及ぼす硬化度を制御するために用いることができるパラメーターの一つである。暴露線量は、High
Energy UV Radiometer(EIT−Instrument MarketsからのUV Power PuckTM)により、該装置で示されたUV−B範囲で測定して、好ましくは少なくとも40mJ/cm、より好ましくは40〜1000mJ/cm、もっとも好ましくは50〜500mJ/cmである。暴露時間は自由に選ぶことができるが、短いことが好ましく、典型的には2秒未満である。
The energy output of the irradiation source is preferably 20 to 1000 W / cm, preferably 40 to 500 W / cm, but can be higher or lower if the desired exposure dose can be achieved. The exposure intensity is one of the parameters that can be used to control the degree of cure that affects the final structure of the film. Exposure dose is High
Preferably at least 40 mJ / cm 2 , more preferably 40-1000 mJ / cm 2 , as measured by the Energy UV Radiometer (UV Power Pack from EIT-Instrument Markets) in the UV-B range indicated by the device, Most preferably, it is 50-500 mJ / cm < 2 >. The exposure time can be chosen freely but is preferably short, typically less than 2 seconds.

速いコーティング速度において所望の線量に到達させるためには、硬化性組成物が1より多くのランプに暴露されるように、1より多くのUVランプが必要である可能性がある。2以上のランプを施用する場合、すべてのランプが同等の線量をもたらすことができ、または各ランプが個々の設定を有することができる。例えば、第1のランプは、第2もしくは後続するランプより高い線量をもたらすことができ、または第1のランプの暴露強度はより低くてもよい。   In order to reach the desired dose at high coating speeds, more than one UV lamp may be required so that the curable composition is exposed to more than one lamp. When more than one lamp is applied, all lamps can provide an equivalent dose, or each lamp can have an individual setting. For example, the first lamp can provide a higher dose than the second or subsequent lamp, or the exposure intensity of the first lamp may be lower.

とりわけ良好な機械的強度を有する本実施形態の膜を提供するために、多くの技術を用いることができる。例えば、膜の補強材料として支持体を用いることができ、好ましくは多孔質支持体を使用することができる。この多孔質支持体は、前記組成物を含浸させた後硬化反応させることにより膜の一部を構成することができる。
補強材料としての多孔質支持体としては、例えば、合成織布または合成不織布、スポンジ状フィルム、微細な貫通孔を有するフィルム等が挙げられる。本発明の多孔質支持体を形成する素材は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリアミドおよびそれらのコポリマーであるか、あるいは、例えばポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリイミド、ポリエーテルミド(polyethermide)、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアクリロニトリル、ポリカーボネート、ポリアクリレート、酢酸セルロース、ポリプロピレン、ポリ(4−メチル−1−ペンテン)、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリクロロトリフルオロエチレンおよびそれらのコポリマーに基づく多孔質膜であることができる。市販の多孔質支持体および補強材料は、例えば、日本バイリーンやFreudenberg
Filtration Technologies(Novatexx材料)およびSefar AGから市販されている。硬化前に多孔質補強材料を硬化性組成物に施用する態様では、多孔質補強材料が、硬化に用いられる波長の照射を通過させることができるものであり、および/または、硬化性組成物が、段階(iii)で硬化されるように、多孔質補強材料に浸透することができるものであることが好ましい。
Many techniques can be used to provide the membrane of this embodiment having particularly good mechanical strength. For example, a support can be used as the membrane reinforcing material, and a porous support can be preferably used. This porous support can constitute a part of the membrane by being impregnated with the composition and then subjected to a curing reaction.
Examples of the porous support as the reinforcing material include a synthetic woven fabric or synthetic nonwoven fabric, a sponge film, a film having fine through holes, and the like. The material forming the porous support of the present invention is, for example, polyethylene, polypropylene, polyacrylonitrile, polyvinyl chloride, polyester, polyamide and copolymers thereof, or, for example, polysulfone, polyethersulfone, polyphenylenesulfone, polyphenylene. Sulfide, polyimide, polyetheramide, polyamide, polyamideimide, polyacrylonitrile, polycarbonate, polyacrylate, cellulose acetate, polypropylene, poly (4-methyl-1-pentene), polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, poly It can be a porous membrane based on hexafluoropropylene, polychlorotrifluoroethylene and their copolymers. Commercially available porous supports and reinforcing materials are, for example, Japan Vilene and Freudenberg.
Commercially available from Filtration Technologies (Novatexx material) and Separ AG. In an embodiment in which the porous reinforcing material is applied to the curable composition before curing, the porous reinforcing material is capable of passing irradiation of the wavelength used for curing and / or the curable composition is It is preferred that it is able to penetrate the porous reinforcing material so that it is cured in step (iii).

多孔質支持体は親水性を有することが好ましい。支持体に親水性を付与するための手法として、コロナ処理、オゾン処理、硫酸処理、シランカップリング剤処理などの一般的な方法を使用することができる。   The porous support preferably has hydrophilicity. As a method for imparting hydrophilicity to the support, general methods such as corona treatment, ozone treatment, sulfuric acid treatment, and silane coupling agent treatment can be used.

本実施形態の高分子機能性膜は、特にイオン交換で使用することを主として意図している。しかしながら、本発明の高分子機能性膜はイオン交換に限定されるものではなく、逆浸透及びガス分離にも好適に用いることができると考えられる。   The polymer functional membrane of this embodiment is mainly intended for use in ion exchange. However, it is considered that the polymer functional membrane of the present invention is not limited to ion exchange and can be suitably used for reverse osmosis and gas separation.

以下、本発明を実施例に基づき、さらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」及び「%」は質量基準である。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail based on an Example, this invention is not limited to these Examples. Unless otherwise specified, “part” and “%” are based on mass.

(実施例1)
(多官能重合性化合物の合成)
−重合性化合物1の合成−
下記スキームにしたがって、前記で例示した重合性化合物1を合成した。
(Example 1)
(Synthesis of polyfunctional polymerizable compounds)
-Synthesis of polymerizable compound 1-
The polymerizable compound 1 exemplified above was synthesized according to the following scheme.

Figure 0005907848
Figure 0005907848

(第一工程)
スターラーバーを備えた1L容の三口フラスコに、トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン(東京化成工業社製)121g(1当量)、50%水酸化カリウム水溶液84ml、トルエン423mlを加えて攪拌し、水浴下、反応系中を20〜25℃で維持し、アクリロニトリル397.5g(7.5当量)を2時間かけて滴下した。滴下後、1.5時間攪拌した後、トルエン540mlを反応系中に追加し、その反応混合物を分液漏斗へ移し水層を除いた。残った有機層を硫酸マグネシウムで乾燥後、セライトろ過を行い、減圧下溶媒留去することによりアクリロニトリル付加体を得た。得られた物質のH NMR、MSによる分析結果は既知物と良い一致を示したため、さらに精製することなく次の還元反応に用いた。
(First step)
To a 1 L three-necked flask equipped with a stir bar, 121 g (1 equivalent) of tris (hydroxymethyl) aminomethane (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), 84 ml of a 50% aqueous potassium hydroxide solution and 423 ml of toluene were added and stirred, The reaction system was maintained at 20 to 25 ° C., and 397.5 g (7.5 equivalents) of acrylonitrile was added dropwise over 2 hours. After dripping, after stirring for 1.5 hours, 540 ml of toluene was added to the reaction system, the reaction mixture was transferred to a separatory funnel, and the aqueous layer was removed. The remaining organic layer was dried over magnesium sulfate, filtered through celite, and the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain an acrylonitrile adduct. The results of analysis of the obtained substance by 1 H NMR and MS showed a good agreement with the known substance, and thus it was used for the next reduction reaction without further purification.

(第二工程)
1L容オートクレーブに先に得られたアクリロニトリル付加体を24g、Ni触媒48g(ラネーニッケル2400、W.R.Grace&Co.社製)、25%アンモニア水:メタノール=1:1溶液600mlを入れ懸濁させ反応容器を密閉した。反応容器に10Mpaの水素を導入し、反応温度を25℃で16時間反応させた。
原料の消失をH NMRにて確認し、反応混合物をセライト濾過し、セライトをメタノールで数回洗浄した。濾液を減圧下溶媒留去することによりポリアミン体を得た。得られた物質はさらに精製することなく次の反応に用いた。
(Second step)
In a 1 L autoclave, 24 g of the previously obtained acrylonitrile adduct, 48 g of Ni catalyst (Raney nickel 2400, manufactured by WR Grace & Co.), and 600 ml of 25% aqueous ammonia: methanol = 1: 1 solution were suspended and reacted. The container was sealed. 10 Mpa of hydrogen was introduced into the reaction vessel and reacted at a reaction temperature of 25 ° C. for 16 hours.
The disappearance of the raw materials was confirmed by 1 H NMR, the reaction mixture was filtered through celite, and the celite was washed several times with methanol. The filtrate was evaporated under reduced pressure to obtain a polyamine compound. The obtained material was used in the next reaction without further purification.

(第三工程)
攪拌機を備えた2L容の三口フラスコに先に得られたポリアミン体30g、NaHCO120g(14当量)、ジクロロメタン1L、水50mlを加えて、氷浴下、アクリル酸クロリド92.8g(10当量)を3時間かけて滴下し、その後、室温で3時間攪拌した。原料の消失をH NMRにて確認した後、反応混合物を減圧下溶媒留去し、硫酸マグネシウムで反応混合物を乾燥させ、セライトろ過を行い、減圧下溶媒留去した。最後に、カラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/メタノール=4:1)で精製し、常温で白色の固体(収率40%)を得た。上記3工程のトータル収率は40%であった。
(Third process)
To a 2 L three-necked flask equipped with a stirrer was added 30 g of the polyamine obtained above, 120 g of NaHCO 3 (14 equivalents), 1 L of dichloromethane, and 50 ml of water, and 92.8 g (10 equivalents) of acrylic acid chloride in an ice bath. Was added dropwise over 3 hours and then stirred at room temperature for 3 hours. After confirming the disappearance of the raw materials by 1 H NMR, the reaction mixture was evaporated under reduced pressure, the reaction mixture was dried over magnesium sulfate, filtered through celite, and the solvent was evaporated under reduced pressure. Finally, it was purified by column chromatography (ethyl acetate / methanol = 4: 1) to obtain a white solid (yield 40%) at room temperature. The total yield of the above three steps was 40%.

得られた白色の固体を、下記の測定条件で、H−NMRを測定した。H−NMRスペクトルのチャートを図1に示す。
H−NMR 溶媒:重クロロホルム、内部標準:TMS
1 H-NMR was measured for the obtained white solid under the following measurement conditions. A chart of 1 H-NMR spectrum is shown in FIG.
1 H-NMR Solvent: deuterated chloroform, internal standard: TMS

図1に示すH−NMRのデータから、3.75ppm付近のシングレットピーク(母骨格由来のピーク)の積分比6に対して、5.6ppm付近のアクリル由来の1水素のピークの積分比が4であることから、当該化合物が4つのアクリルアミド基を有することがわかった。これらの結果より、この白色の固体が、重合性化合物1で示される構造を有することを確認した。 From the 1 H-NMR data shown in FIG. 1, the integration ratio of the single hydrogen peak derived from acrylic at around 5.6 ppm is 6 to the integral ratio of singlet peak at 3.75 ppm (peak derived from the mother skeleton). Since it was 4, it turned out that the said compound has four acrylamide groups. From these results, it was confirmed that the white solid had a structure represented by the polymerizable compound 1.

(アニオン交換膜の作成)
下記表1に示す組成の組成物の塗布液をアルミ板に、150μmのワイヤ巻き棒を用いて、手動で約5m/minの速さで塗布し、続いて、不織布(Freudenberg社製 FO−2223−10)に塗布液を含浸させた。ワイヤの巻いていないロッドを用いて余分な塗布液を除去した。塗布時の塗布液の温度は約50℃であった。UV露光機(Fusion UV Systems社製、型式Light Hammer LH6、D−バルブ、速度15m/min、100%強度)を用いて、前記塗布液含浸支持体を硬化反応することにより、アニオン交換膜を調製した。露光量は、UV-A領域にて750mJ/cm2であった。得られた膜をアルミ板から取り外し、0.1M NaCl溶液中で少なくとも12時間保存した。得られた膜の厚さは、131μmであった。
(Creation of anion exchange membrane)
A coating solution of the composition shown in Table 1 below was manually applied to an aluminum plate at a speed of about 5 m / min using a 150 μm wire winding rod, followed by a non-woven fabric (FO-2223 manufactured by Freudenberg). -10) was impregnated with the coating solution. Excess coating solution was removed using a rod around which no wire was wound. The temperature of the coating solution at the time of coating was about 50 ° C. An anion exchange membrane was prepared by curing reaction of the coating liquid-impregnated support using a UV exposure machine (Fusion UV Systems, Model Light Hammer LH6, D-bulb, speed 15 m / min, 100% strength). did. The exposure amount was 750 mJ / cm 2 in the UV-A region. The resulting membrane was removed from the aluminum plate and stored in 0.1 M NaCl solution for at least 12 hours. The thickness of the obtained film was 131 μm.

(カチオン交換膜の作成)
前記アニオン交換膜の作成において、組成物の組成を下記表1に記載の組成に変えた以外は、前記アニオン交換膜と同様にしてカチオン交換膜を作成した。得られた膜の厚さは、135μmであった。
(Cation exchange membrane creation)
A cation exchange membrane was prepared in the same manner as the anion exchange membrane, except that the composition of the composition was changed to the composition shown in Table 1 in the preparation of the anion exchange membrane. The thickness of the obtained film was 135 μm.

(実施例2)
実施例1のアニオン交換膜及びカチオン交換膜の作成において、それぞれ、組成を下記表1に記載の組成に変えた以外は、実施例1と同様にして実施例2のアニオン交換膜及びカチオン交換膜を作成した。得られたアニオン交換膜及びカチオン交換膜の厚さは、それぞれ、138μm及び140μmであった。
(Example 2)
In the preparation of the anion exchange membrane and the cation exchange membrane of Example 1, the anion exchange membrane and the cation exchange membrane of Example 2 were respectively the same as Example 1 except that the composition was changed to the composition described in Table 1 below. It was created. The thicknesses of the obtained anion exchange membrane and cation exchange membrane were 138 μm and 140 μm, respectively.

(実施例3)
実施例1のアニオン交換膜及びカチオン交換膜の作成において、それぞれ、組成を下記表1に記載の組成に変えた以外は、実施例1と同様にして実施例3のアニオン交換膜及びカチオン交換膜を作成した。得られたアニオン交換膜及びカチオン交換膜の厚さは、それぞれ、140μm及び143μmであった。
(Example 3)
In the preparation of the anion exchange membrane and the cation exchange membrane of Example 1, the anion exchange membrane and the cation exchange membrane of Example 3 were respectively the same as Example 1 except that the composition was changed to the composition described in Table 1 below. It was created. The thicknesses of the obtained anion exchange membrane and cation exchange membrane were 140 μm and 143 μm, respectively.

(比較例)
国際公開第2011/025867号パンフレットを参照し、下記表1に記載の組成物の塗布液を、不織布(Freudenberg社製 FO−2223−10)に含浸させ、窒素雰囲気下にて80℃にて1時間熱重合することで、比較例のアニオン交換膜及びカチオン交換膜を作成した。得られたアニオン交換膜及びカチオン交換膜の厚さは、それぞれ、118μm及び120μmであった。
(Comparative example)
With reference to International Publication No. 2011/025867 pamphlet, a non-woven fabric (FO-2223-10 manufactured by Freudenberg) is impregnated with a coating solution of the composition described in Table 1 below, and 1 at 80 ° C. in a nitrogen atmosphere. The anion exchange membrane and the cation exchange membrane of the comparative example were created by time thermal polymerization. The thicknesses of the obtained anion exchange membrane and cation exchange membrane were 118 μm and 120 μm, respectively.

Figure 0005907848
Figure 0005907848

[表1における略称の説明]
PW:純水
IPA:イソプロピルアルコール
NMP:N−メチルピロリドン
DPG:ジプロピレングリコール
1−PA:1−プロピルアルコール
MEHQ:モノメチルエーテルハイドロキノン
DMAPAA−Q:ジメチルアミノプロピルアクリルアミド塩化メチル4級塩
(塩化3−アクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウム)
TMAEMC:トリメチルアンモニウムエチルメタクリルクロリド
(塩化2−メタクリルアミドエチルトリメチルアンモニウム)
AMPS:2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸
2−SEM:2−スルホエチルメタアクリレート
HEAA:ヒドロキシエチルアクリルアミド
EGDM:エチレングリコールジメタクリレート
AIBN:アゾビスイソブチロニトリル
[Description of Abbreviations in Table 1]
PW: pure water IPA: isopropyl alcohol NMP: N-methylpyrrolidone DPG: dipropylene glycol 1-PA: 1-propyl alcohol MEHQ: monomethyl ether hydroquinone DMAPAA-Q: dimethylaminopropylacrylamide methyl chloride quaternary salt
(3-acrylamidopropyltrimethylammonium chloride)
TMAEMC: Trimethylammonium ethyl methacryl chloride
(2-methacrylamidoethyltrimethylammonium chloride)
AMPS: 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid 2-SEM: 2-sulfoethyl methacrylate HEAA: hydroxyethyl acrylamide EGDM: ethylene glycol dimethacrylate AIBN: azobisisobutyronitrile

実施例1〜3及び比較例で作成したアニオン交換膜及びカチオン交換膜について、下記項目を評価した。結果を下記表2に示す。   The following items were evaluated for the anion exchange membrane and the cation exchange membrane prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Example. The results are shown in Table 2 below.

選択透過性は、静的膜電位測定により膜電位(V)を測定し、算出した。2つの電解槽(cell)は、測定対象の膜により隔てられている。測定前に、膜を0.05M NaCl水溶液中で約16時間平衡化した。その後、異なる濃度のNaCl水溶液を、測定対象の膜の相対する側のcellにそれぞれ注いだ。
一方のcellに0.05M NaCl水溶液を100mLを注いだ。また、他方のcellに0.5M NaCl水溶液を100mLを注いだ。
恒温水槽により、cell中のNaCl水溶液の温度を25℃に安定化してから、両液を膜面に向かって流しながら、両電解槽とAg/AgCl参照電極(スイスのMetrohm社製)を、塩橋で接続して膜電位(V)を測定し、下記式(a)により輸率tを算出した。
なお、膜の有効面積は1cmであった。
The permselectivity was calculated by measuring the membrane potential (V) by static membrane potential measurement. The two electrolytic cells (cells) are separated by the membrane to be measured. Prior to measurement, the membrane was equilibrated in 0.05 M NaCl aqueous solution for about 16 hours. Thereafter, NaCl aqueous solutions having different concentrations were respectively poured into the cells on the opposite side of the film to be measured.
100 mL of 0.05 M NaCl aqueous solution was poured into one cell. Moreover, 100 mL of 0.5M NaCl aqueous solution was poured into the other cell.
After the temperature of the NaCl aqueous solution in the cell is stabilized at 25 ° C. by a constant temperature water bath, both electrolytic cells and an Ag / AgCl reference electrode (manufactured by Metrohm, Switzerland) The membrane potential (V) was measured by connecting with a bridge, and the transport number t was calculated by the following formula (a).
The effective area of the film was 1 cm 2 .


t=(a+b)/2b 式(a)

前記式(a)における各符号の詳細を以下に示す。
a:膜電位(V)
b:0.5915log(f/f)(V)
,f:両cellのNaCl活量係数
,c:両cellのNaCl濃度(M)

t = (a + b) / 2b Formula (a)

Details of each symbol in the formula (a) are shown below.
a: Membrane potential (V)
b: 0.5915 log (f 1 c 1 / f 2 c 2 ) (V)
f 1 , f 2 : NaCl activity coefficient of both cells c 1 , c 2 : NaCl concentration (M) of both cells

[透水率(ml/(m・Pa・hr)]
膜の透水率を図1に示す流路10を有する装置により測定した。図2において、符号1は膜を表し、符号3及び4は、それぞれ、フィード溶液(純水)及びドロー溶液(3M NaCl)の流路を表す。また、符号2の矢印はフィード溶液から分離された水の流れを示表す。
フィード溶液400mLとドロー溶液400mLとを、膜を介して接触させ(膜接触面積18cm)、各液はペリスタポンプを用いて符号5の矢印の向きに流速8cm/秒で流した。フィード溶液中の水が膜を介してドロー溶液に浸透する速度を、フィード液とドロー液の質量をリアルタイムで測定することによって解析し、透水率を求めた。
[Water permeability (ml / (m 2 · Pa · hr)]
The water permeability of the membrane was measured by an apparatus having a flow path 10 shown in FIG. In FIG. 2, reference numeral 1 represents a membrane, and reference numerals 3 and 4 represent flow paths for a feed solution (pure water) and a draw solution (3M NaCl), respectively. The arrow 2 indicates the flow of water separated from the feed solution.
400 mL of the feed solution and 400 mL of the draw solution were brought into contact with each other through the membrane (membrane contact area 18 cm 2 ), and each solution was flowed at a flow rate of 8 cm / sec in the direction of the arrow 5 by using a peristaltic pump. The rate at which the water in the feed solution penetrates the draw solution through the membrane was analyzed by measuring the mass of the feed solution and the draw solution in real time, and the water permeability was determined.

[膜の電気抵抗(Ω・cm)]
約2時間、0.5M NaCl水溶液中に浸漬した膜の両面を乾燥ろ紙で拭い、2室型セル(有効膜面積1cm、電極にはAg/AgCl参照電極(スイスのMetrohm社製を使用)に挟んだ。両室に0.5M NaClを100mL満たし、25℃の恒温水槽中に置いて平衡に達するまで放置し、セル中の液温が正しく25℃になってから、交流ブリッジ(周波数1,000Hz)により電気抵抗rを測定した。
次に膜を取り除き、0.5M NaCl水溶液のみとして両極間の電気抵抗rを測り、膜の電気抵抗rをr−rとして求めた。
[Electrical resistance of membrane (Ω · cm 2 )]
Wipe both sides of the membrane immersed in 0.5 M NaCl aqueous solution for about 2 hours with dry filter paper, 2-chamber cell (effective membrane area 1 cm 2 , Ag / AgCl reference electrode for electrodes (made by Metrohm, Switzerland)) Both chambers are filled with 100 mL of 0.5 M NaCl, placed in a constant temperature water bath at 25 ° C. and left to reach equilibrium, and after the liquid temperature in the cell reaches 25 ° C. correctly, an AC bridge (frequency 1 , 000 Hz), the electrical resistance r 1 was measured.
Next, the film was removed, and the electric resistance r 2 between the two electrodes was measured using only a 0.5 M NaCl aqueous solution, and the electric resistance r of the film was determined as r 1 -r 2 .

下記表2では、「膜の電気抵抗」を「膜抵抗」と省略して記載した。   In Table 2 below, “electrical resistance of the membrane” is abbreviated as “membrane resistance”.

[pH耐性]
pH1の塩酸水溶液とpH14の水酸化ナトリウム水溶液に、それぞれ、膜を浸漬し、40℃で3時間保持した。浸漬前の膜の透水率に対する浸漬後の膜の透水率の割合(保持率(%))を算出した。
pH1の塩酸水溶液およびpH14の水酸化ナトリウム水溶液のいずれの液においても、浸漬前後での膜の透水率の保持率が90%以上の場合を「良」、いずれかの液での膜の保持率が90%未満の場合を「不良」と評価した。
[PH tolerance]
The membrane was immersed in an aqueous hydrochloric acid solution having a pH of 1 and an aqueous sodium hydroxide solution having a pH of 14, respectively, and kept at 40 ° C. for 3 hours. The ratio (retention rate (%)) of the water permeability of the film after immersion to the water permeability of the film before immersion was calculated.
In any of the aqueous solution of hydrochloric acid at pH 1 and the aqueous solution of sodium hydroxide at pH 14, the retention rate of the water permeability of the membrane before and after immersion is 90% or more, “good”, the retention rate of the membrane in any solution Was evaluated as “bad”.

Figure 0005907848
Figure 0005907848

表2から明らかなように、本発明の一般式(1)で表される前記重合性化合物1を用いた実施例1〜3のアニオン交換膜及びカチオン交換膜は、いずれも、輸率、透水率、膜抵抗及びpH耐性の全てについて良好な結果を示した。これに対し、従来公知の重合性化合物である架橋剤を用いた比較例のアニオン交換膜及びカチオン交換膜は、実施例1及び2のアニオン交換膜及びカチオン交換膜に対し、透水率及びpH耐性において劣った。   As is clear from Table 2, the anion exchange membranes and cation exchange membranes of Examples 1 to 3 using the polymerizable compound 1 represented by the general formula (1) of the present invention are both transport number and water permeability. Good results were shown for all of the rates, membrane resistance and pH tolerance. On the other hand, the comparative anion exchange membrane and cation exchange membrane using a crosslinking agent that is a conventionally known polymerizable compound have a water permeability and pH resistance of the anion exchange membrane and cation exchange membrane of Examples 1 and 2. Inferior.

1 膜
2 フィード溶液中の水が膜を介してドロー溶液に浸透することを示す矢印
3 フィード溶液の流路
4 ドロー溶液の流路
5 液体の進行方向
10 透水率測定装置の流路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Membrane 2 The arrow which shows that the water in a feed solution osmose | permeates a draw solution through a film | membrane 3 The flow path of a feed solution 4 The flow path of a draw solution 10 The flow direction of a liquid 10 The flow path of a water permeability measuring apparatus

Claims (12)

(A)下記一般式(1)で表される重合性化合物、及び(B)単官能重合性化合物を含有する組成物を硬化反応させてなる高分子機能性膜。
Figure 0005907848
(一般式(1)中、Rは水素原子またはメチル基を表す。Lは炭素原子数2〜4の直鎖もしくは分岐のアルキレン基を表す。ただし、Lにおいて、Lの両端に結合する酸素原子と窒素原子とがLの同一の炭素原子に結合した構造をとることはない。Lは2価の連結基を表す。kは2または3を表す。x、yおよびzは、各々独立に0〜6の整数を表し、x+y+zは0〜18を満たす。)
(A) A polymer functional film obtained by curing a composition containing a polymerizable compound represented by the following general formula (1) and (B) a monofunctional polymerizable compound.
Figure 0005907848
(In the general formula (1), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group. L 1 represents a linear or branched alkylene group having 2 to 4 carbon atoms. However, in L 1 , at both ends of L 1 There is no structure in which an oxygen atom and a nitrogen atom to be bonded are bonded to the same carbon atom of L 1. L 2 represents a divalent linking group, k represents 2 or 3, x, y and z Each independently represents an integer of 0-6, and x + y + z satisfies 0-18.)
前記(B)単官能重合性化合物が、解離基を有する請求項1に記載の高分子機能性膜。   The polymer functional film according to claim 1, wherein the (B) monofunctional polymerizable compound has a dissociation group. 前記解離基が、スルホ基もしくその塩、カルボキシル基もしくはその塩、アンモニオ基およびピリジニオ基から選択される請求項2に記載の高分子機能性膜。   The polymer functional membrane according to claim 2, wherein the dissociating group is selected from a sulfo group or a salt thereof, a carboxyl group or a salt thereof, an ammonio group and a pyridinio group. 前記(B)単官能重合性化合物が、(メタ)アクリレートまたは(メタ)アクリルアミドである請求項1〜3のいずれか1項に記載の高分子機能性膜。   The polymer functional film according to claim 1, wherein the (B) monofunctional polymerizable compound is (meth) acrylate or (meth) acrylamide. 前記(B)単官能重合性化合物100質量部に対して、前記(A)一般式(1)で表される重合性化合物が、1〜45質量部である請求項1〜4のいずれか1項に記載の高分子機能性膜。   The polymerizable compound represented by (A) the general formula (1) is 1 to 45 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the (B) monofunctional polymerizable compound. The polymer functional film according to Item. 前記組成物が、さらに(E)溶媒を含む請求項1〜5のいずれか1項に記載の高分子機能性膜。   The polymer functional film according to any one of claims 1 to 5, wherein the composition further comprises (E) a solvent. 前記(E)溶媒が、水および水溶性溶媒から選択される溶媒である請求項6に記載の高分子機能性膜。   The polymer functional film according to claim 6, wherein the solvent (E) is a solvent selected from water and a water-soluble solvent. 前記組成物中の前記(E)溶媒の含有量が、10〜50質量%である請求項6又は7に記載の高分子機能性膜。   The polymer functional film according to claim 6 or 7, wherein the content of the solvent (E) in the composition is 10 to 50% by mass. 支持体を有する請求項1〜8のいずれか1項に記載の高分子機能性膜。   The polymeric functional film of any one of Claims 1-8 which has a support body. 前記高分子機能性膜が、イオン交換膜、逆浸透膜、正浸透膜またはガス分離膜である請求項1〜のいずれか1項に記載の高分子機能性膜。 The polymer functional membrane according to any one of claims 1 to 9 , wherein the polymer functional membrane is an ion exchange membrane, a reverse osmosis membrane, a forward osmosis membrane, or a gas separation membrane. 支持体を有し、(A)下記一般式(1)で表される重合性化合物、及び(B)単官能重合性化合物を含有する組成物を硬化反応させる高分子機能性膜の製造方法であって、
前記組成物を前記支持体に含浸させた後に硬化反応する高分子機能性膜の製造方法
Figure 0005907848
(一般式(1)中、R は水素原子またはメチル基を表す。L は炭素原子数2〜4の直鎖もしくは分岐のアルキレン基を表す。ただし、L において、L の両端に結合する酸素原子と窒素原子とがL の同一の炭素原子に結合した構造をとることはない。L は2価の連結基を表す。kは2または3を表す。x、yおよびzは、各々独立に0〜6の整数を表し、x+y+zは0〜18を満たす。)
A method for producing a polymer functional film comprising a support, wherein (A) a polymerizable compound represented by the following general formula (1) and (B) a composition containing a monofunctional polymerizable compound are subjected to a curing reaction. There,
A method for producing a functional polymer film that undergoes a curing reaction after the support is impregnated with the composition.
Figure 0005907848
(In the general formula (1), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group. L 1 represents a linear or branched alkylene group having 2 to 4 carbon atoms. However, in L 1 , at both ends of L 1 There is no structure in which an oxygen atom and a nitrogen atom to be bonded are bonded to the same carbon atom of L 1. L 2 represents a divalent linking group, k represents 2 or 3, x, y and z Each independently represents an integer of 0-6, and x + y + z satisfies 0-18.)
(A)下記一般式(1)で表される重合性化合物、(B)単官能重合性化合物を含有する組成物をエネルギー線照射して重合する高分子機能性膜の製造方法。
Figure 0005907848
(一般式(1)中、Rは水素原子またはメチル基を表す。Lは炭素原子数2〜4の直鎖もしくは分岐のアルキレン基を表す。ただし、Lにおいて、Lの両端に結合する酸素原子と窒素原子とがLの同一の炭素原子に結合した構造をとることはない。Lは2価の連結基を表す。kは2または3を表す。x、yおよびzは、各々独立に0〜6の整数を表し、x+y+zは0〜18を満たす。)
(A) A method for producing a polymer functional film, wherein a composition containing a polymerizable compound represented by the following general formula (1) and (B) a monofunctional polymerizable compound is polymerized by irradiation with energy rays.
Figure 0005907848
(In the general formula (1), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group. L 1 represents a linear or branched alkylene group having 2 to 4 carbon atoms. However, in L 1 , at both ends of L 1 There is no structure in which an oxygen atom and a nitrogen atom to be bonded are bonded to the same carbon atom of L 1. L 2 represents a divalent linking group, k represents 2 or 3, x, y and z Each independently represents an integer of 0-6, and x + y + z satisfies 0-18.)
JP2012218751A 2012-09-28 2012-09-28 Polymer functional membrane and method for producing the same Active JP5907848B2 (en)

Priority Applications (12)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012218751A JP5907848B2 (en) 2012-09-28 2012-09-28 Polymer functional membrane and method for producing the same
SG11201502454PA SG11201502454PA (en) 2012-09-28 2013-09-26 Functional polymer membrane, and method of producing same
ES13840502.2T ES2655681T3 (en) 2012-09-28 2013-09-26 Functional polymeric membrane and method for its production
PCT/JP2013/076113 WO2014050992A1 (en) 2012-09-28 2013-09-26 Functional polymer membrane, and method for producing same
EP13840502.2A EP2902097B1 (en) 2012-09-28 2013-09-26 Functional polymer membrane and method for its production
PCT/JP2013/076114 WO2014050993A1 (en) 2012-09-28 2013-09-26 Functional polymer membrane, and method for producing same
SG11201502471UA SG11201502471UA (en) 2012-09-28 2013-09-26 Functional polymer membrane and method of producing the same
CN201380050819.2A CN104684634B (en) 2012-09-28 2013-09-26 Functional polymer membrane, and method for producing same
CN201380050703.9A CN104703682B (en) 2012-09-28 2013-09-26 High molecular functional film and manufacture method thereof
EP13840210.2A EP2902096A4 (en) 2012-09-28 2013-09-26 Functional polymer membrane, and method for producing same
US14/668,222 US9850147B2 (en) 2012-09-28 2015-03-25 Functional polymer membrane and method of producing the same
US14/669,990 US9441083B2 (en) 2012-09-28 2015-03-26 Functional polymer membrane and method of producing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012218751A JP5907848B2 (en) 2012-09-28 2012-09-28 Polymer functional membrane and method for producing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014069155A JP2014069155A (en) 2014-04-21
JP5907848B2 true JP5907848B2 (en) 2016-04-26

Family

ID=50744879

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012218751A Active JP5907848B2 (en) 2012-09-28 2012-09-28 Polymer functional membrane and method for producing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5907848B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6679763B2 (en) * 2017-01-31 2020-04-15 富士フイルム株式会社 Polymerizable composition and method for producing polymerizable composition
WO2019151272A1 (en) * 2018-01-31 2019-08-08 富士フイルム株式会社 Method for producing hydrophilic porous membrane
CN112742221B (en) * 2019-10-29 2023-08-18 珠海恩捷新材料科技有限公司 Forward osmosis membrane based on hydrophilic modified polyolefin microporous substrate and preparation method thereof

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005353534A (en) * 2004-06-14 2005-12-22 Toyota Motor Corp Electrolyte film for fuel cell, manufacturing method for the film, and fuel cell
JP4611834B2 (en) * 2005-07-28 2011-01-12 信越ポリマー株式会社 Conductive polymer paint, conductive coating
JP2007035599A (en) * 2005-07-29 2007-02-08 Toagosei Co Ltd Polyelectrolyte for fuel cell, electrolyte membrane, and fuel cell
CN103459366B (en) * 2011-03-30 2015-04-15 富士胶片株式会社 Polyether compound, curing agent using polyether compound, and method for producing polyether compound
JP5764416B2 (en) * 2011-07-08 2015-08-19 富士フイルム株式会社 Ink composition and image forming method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014069155A (en) 2014-04-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2014050993A1 (en) Functional polymer membrane, and method for producing same
JP6126498B2 (en) Polymer functional membrane and method for producing the same
WO2014050992A1 (en) Functional polymer membrane, and method for producing same
EP2965803B1 (en) Functional polymer membrane and manufacturing method therefor
JP6022619B2 (en) Curable composition and polymer cured product
JP6241941B2 (en) Curable composition, polymer functional cured product, water-soluble acrylamide compound and method for producing the same
EP2979748A1 (en) Polymer functional film and method for producing same
EP3040365A1 (en) Ion exchange film, composition for forming ion exchange film, and production method for ion exchange film
JP5972814B2 (en) Polymer functional membrane and method for producing the same
JP5893578B2 (en) Functional composite membrane and method for producing the same, ion exchange membrane and proton conducting membrane provided with functional composite membrane
JP5907848B2 (en) Polymer functional membrane and method for producing the same
WO2015030072A1 (en) Polymer functional film and method for producing same
JP5897622B2 (en) Polymer functional membrane, method for producing the same, and ion exchange device
JP5905371B2 (en) Polymer functional membrane and method for producing the same
WO2014163001A1 (en) Method for producing ion-exchange membrane
JP6351128B2 (en) POLYMER FUNCTIONAL MEMBRANE, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND STACK OR DEVICE HAVING POLYMER FUNCTIONAL MEMBRANE
JP6243044B2 (en) POLYMER FUNCTIONAL MEMBRANE, ELECTROLYTE MEMBRANE, METHOD FOR PRODUCING ELECTROLYTE MEMBRANE, COMPOSITION FOR PRODUCTION OF ION EXCHANGEABLE POLYMER AND METHOD FOR PRODUCING ION EXCHANGEABLE POLYMER
US10112151B2 (en) Functional polymer membrane and method for producing same
JP6163123B2 (en) Ion exchange polymer, polymer functional membrane, and method for producing polymer functional membrane
JP2018103062A (en) Polymer functional film, method for producing the same, polymer functional film forming composition, separation membrane module and ion exchange device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20141024

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150929

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20151113

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: 20160301

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160322

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5907848

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250