JP6244427B2 - イオン交換膜 - Google Patents
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Description
本発明はイオン交換膜に関する。
イオン交換膜は、電気透析精製（ｅｌｅｃｔｒｏｄｉａｌｙｓｉｓ ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、燃料電池、電気めっき、および食品産業などに広く用いられている。
イオン交換膜は、膜本体となる負荷電基（ｎｅｇａｔｉｖｅｌｙ ｃｈａｒｇｅｄ ｇｒｏｕｐｓ）または正荷電基（ｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙ ｃｈａｒｇｅｄ ｇｒｏｕｐｓ）を有するポリマー材と、電位または化学ポテンシャルの下で移動可能な（ｍｉｇｒａｔａｂｌｅ）陽イオンまたは陰イオンと、を含む。陽イオン交換膜は、ポリマー上に固定された負荷電基と、移動可能な陽イオンとを有する。同様に、陰イオン交換膜は、ポリマー上に固定された正荷電基と、移動可能な陰イオンとを有する。一般に、イオン交換膜の特性は、固定されている荷電基の数、タイプおよび分布によって決まる。従来のポリマー材で作られた陰イオン交換膜は、従来のポリマー材が溶解性、機械的強度、および溶媒選択性に劣るために、イオン交換膜燃料電池への使用には適さない。
従来のポリマー材は溶解性、機械的強度、および溶媒選択性に劣るため、従来のポリマーで作製されたイオン交換膜は機械的強度、寸法安定性およびイオン伝導率に劣るものであった。
本発明の一実施形態において、ポリマーと架橋剤との反応生成物を含むイオン交換膜が提供される。該ポリマーは第１の繰り返し単位および第２の繰り返し単位を含み、ここで、第１の繰り返し単位は、
であってもよく、
第２の繰り返し単位は、
であってもよく、
ここで、Ｒ+は、
であってもよく、
Ａ-は、Ｆ-、Ｃｌ-、Ｂｒ-、Ｉ-、ＯＨ-、ＨＣＯ3 -、ＨＳＯ4 -、ＳｂＦ6 -、ＢＦ4 -、Ｈ2ＰＯ4 -、Ｈ2ＰＯ3 -、またはＨ2ＰＯ2 -であってもよく、
Ｘは、
（式中、ｉおよびｊは、それぞれ独立して０、または１から６までの整数であってもよく、Ｙは、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＨ2−、または−ＮＨ−であってもよい）であってもよく、
Ｒ1は、それぞれ独立してＣ1-8アルキル基であってもよく、ならびに
Ｒ2およびＲ3は、それぞれ独立して水素またはＣ1-8アルキル基であってもよい。さらに、架橋剤としては、少なくとも２つのマレイミド基を有する化合物が挙げられる。
第２の繰り返し単位は、
ここで、Ｒ+は、
Ａ-は、Ｆ-、Ｃｌ-、Ｂｒ-、Ｉ-、ＯＨ-、ＨＣＯ3 -、ＨＳＯ4 -、ＳｂＦ6 -、ＢＦ4 -、Ｈ2ＰＯ4 -、Ｈ2ＰＯ3 -、またはＨ2ＰＯ2 -であってもよく、
Ｘは、
Ｒ1は、それぞれ独立してＣ1-8アルキル基であってもよく、ならびに
Ｒ2およびＲ3は、それぞれ独立して水素またはＣ1-8アルキル基であってもよい。さらに、架橋剤としては、少なくとも２つのマレイミド基を有する化合物が挙げられる。
本発明は、例えば実質的な陰イオン交換膜（ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ ａｎｉｏｎ ｅｘｃｈａｎｇｅ ｍｅｍｂｒａｎｅ）などのイオン交換膜を提供する。当該イオン交換膜は、イオン交換基（ｉｏｎ ｅｘｃｈａｎｇｅ ｇｒｏｕｐ）としての安定な環状共役陽イオン基（ｃｙｃｌｉｃ ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ ｃａｔｉｏｎｉｃ ｇｒｏｕｐ）(例えばイミダゾール基)を有するポリマーから製造される。さらに、架橋剤が少なくとも２つのイミド基を有するため、マレイミド基が環状共役陽イオン基と反応することができ、よって膜形成能（ｆｉｌｍ ｆｏｒｍｉｎｇ ａｂｉｌｉｔｙ）が向上する。また、本発明のイオン交換膜は、特定のポリマーおよび架橋剤を用いることにより、高い機械的強度、高い寸法安定性、および高いイオン伝導率を示す。さらに、架橋剤は高分子架橋剤（ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ ｃｒｏｓｓ−ｌｉｎｋｉｎｇ ａｇｅｎｔ）であり得、ポリマーと高分子架橋剤とが相互侵入高分子網目（ｉｎｔｅｒｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ ｐｏｌｙｍｅｒ ｎｅｔｗｏｒｋ）を形成することができるため、イオン交換膜の機械的強度および寸法安定性が向上する。
例示的な実施形態を以下により詳細に記載する。
以下の詳細な説明においては、説明の目的で、開示される実施形態が十分に理解されるよう多数の具体的な詳細が記載される。しかし、これらの具体的な詳細がなしに、１つまたは複数の実施形態が実施されてもよいことは明らかであろう。
本発明は、例えば実質的な陰イオン交換膜などのイオン交換膜を提供する。イオン交換膜は、イオン交換基としての安定な環状共役陽イオン基（例えばイミダゾール基）を有するポリマーから製造される。さらに、架橋剤が少なくとも２つのイミド基を有するため、マレイミド基が環状共役陽イオン基と反応することができ、よって膜形成能が向上する。また、本発明のイオン交換膜は、特定のポリマーおよび架橋剤を用いることにより、高い機械的強度、高い寸法安定性、および高いイオン伝導率を示す。さらに、架橋剤は高分子架橋剤であり得、ポリマーと高分子架橋剤とが相互侵入高分子網目を形成することができるため、イオン交換膜の機械的強度および寸法安定性が向上する。
イオン交換膜は、ポリマーと架橋剤との反応生成物を含み得る。構造の設計において、ポリマーに安定なカチオン基を導入したことにより、本発明のイオン交換膜は高いイオン伝導性を示す。また、ポリマーに非イオン性基を導入したことで、本発明のイオン交換膜は、高い溶解性も示す。
本発明の一実施形態において、本発明のポリマーは、第１の繰り返し単位および第２の繰り返し単位を含む。第１の繰り返し単位は、
であってもよく、
ここで、Ｒ+は、
であってもよく、
Ａ-は、Ｆ-、Ｃｌ-、Ｂｒ-、Ｉ-、ＯＨ-、ＨＣＯ3 -、ＨＳＯ4 -、ＳｂＦ6 -、ＢＦ4 -、Ｈ2ＰＯ4 -、Ｈ2ＰＯ3 -、またはＨ2ＰＯ2 -であってもよく、
Ｘは、
（式中、ｉおよびｊは、それぞれ独立して０、または１から６までの整数であってもよく、Ｙは、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＨ2−、または−ＮＨ−であってもよい）であってもよく、ならびに
Ｒ2およびＲ3は、それぞれ独立して水素、またはＣ1-8アルキル基（例えばメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ペンチル、ヘキシル、シクロヘキシル、シクロペンチル、ヘプチル、もしくはオクチルなど）であってもよい。
ここで、Ｒ+は、
Ａ-は、Ｆ-、Ｃｌ-、Ｂｒ-、Ｉ-、ＯＨ-、ＨＣＯ3 -、ＨＳＯ4 -、ＳｂＦ6 -、ＢＦ4 -、Ｈ2ＰＯ4 -、Ｈ2ＰＯ3 -、またはＨ2ＰＯ2 -であってもよく、
Ｘは、
Ｒ2およびＲ3は、それぞれ独立して水素、またはＣ1-8アルキル基（例えばメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ペンチル、ヘキシル、シクロヘキシル、シクロペンチル、ヘプチル、もしくはオクチルなど）であってもよい。
さらに、第２の繰り返し単位は、
（式中、Ｒ1は、それぞれ独立してＣ1-8アルキル基、例えばメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ペンチル、ヘキシル、シクロヘキシル、シクロペンチル、ヘプチル、またはオクチルなどであってもよい）
であってもよい。
であってもよい。
本発明の一実施形態によれば、本発明のポリマーの分子量（例えば数平均分子量）は、約１０００００から２５００００の間である。
本発明の一実施形態において、第１の繰り返し単位は、
（ここで、Ｒ+は、
であってもよく、
Ａ-は、Ｆ-、Ｃｌ-、Ｂｒ-、Ｉ-、ＯＨ-、ＨＣＯ3 -、ＨＳＯ4 -、ＳｂＦ6 -、ＢＦ4 -、Ｈ2ＰＯ4 -、Ｈ2ＰＯ3 -、またはＨ2ＰＯ2 -であってもよく、
Ｘは、
（式中、Ｙは、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＨ2−、または−ＮＨ−であってもよく、ｉおよびｊは、それぞれ独立して０、または１から６までの整数であってもよい）
であってもよく、ならびに、
Ｒ2およびＲ3は、それぞれ独立して水素またはＣ1-8アルキル基であってもよい）
であり得る。
Ａ-は、Ｆ-、Ｃｌ-、Ｂｒ-、Ｉ-、ＯＨ-、ＨＣＯ3 -、ＨＳＯ4 -、ＳｂＦ6 -、ＢＦ4 -、Ｈ2ＰＯ4 -、Ｈ2ＰＯ3 -、またはＨ2ＰＯ2 -であってもよく、
Ｘは、
であってもよく、ならびに、
Ｒ2およびＲ3は、それぞれ独立して水素またはＣ1-8アルキル基であってもよい）
であり得る。
本発明の一実施形態において、第２の繰り返し単位は、
であってもよい。
本発明の実施形態によれば、ポリマーの第１の繰り返し単位と第２の繰り返し単位との比は、所望のポリマーの特性が得られるように調整され得る。例えば、ポリマーの導電性および陰イオン交換能（ａｎｉｏｎ ｅｘｃｈａｎｇｅ ｃａｐａｃｉｔｙ）を高めるために、第１の繰り返し単位と第２の繰り返し単位との比は大きくされ得る。これとは反対に、ポリマーの溶解性、機械的強度、および溶媒選択性を高めるために、第１の繰り返し単位と第２の繰り返し単位との比の値は減少され得る。第１の繰り返し単位と第２の繰り返し単位との比は、約１：９９から９９：１の間であってもよく、例えば約１０：９０から９０：１０の間、約２０：８０から８０：２０の間、または約３０：７０から７０：３０の間であってもよい。
本発明の一実施形態において、本発明のポリマーは、第３の繰り返し単位をさらに含んでもよく、ここで、第３の繰り返し単位は、
であり得る。
第１の繰り返し単位、第２の繰り返し単位、または第３の繰り返し単位において以下の
によって示される部分は、他の第１の繰り返し単位、他の第２の繰り返し単位、または他の第３の繰り返し単位の以下の
によって示される部分に結合される。
さらに、第１の繰り返し単位、第２の繰り返し単位、および第３の繰り返し単位は、ランダムな方式で配列され得る。例えば、本発明のポリマーは以下の：
で示される部分（ｍｏｉｅｔｙ）、以下の：
で示される部分、または以下の：
で示される部分を有していてもよい。
本発明の一実施形態によれば、第３の繰り返し単位と、第１の繰り返し単位および第２の繰り返し単位の合計との比は、約０．１：１００から５：１００の間であり得、例えば約０．５：１００から４：１００の間、または約０．５：１００から３：１００の間であってもよい。第３の繰り返し単位の導入により、ポリマーは、より優れた架橋度および機械的強度を備え得る。第３の繰り返し単位と、第１の繰り返し単位および第２の繰り返し単位の合計との比の値が高すぎると、ポリマーの架橋度および分子量が高くなりすぎて、ポリマーは、その後のプロセス溶媒に再溶解（ｒｅｄｉｓｓｏｌｖｅｄ）され得なくなる。
本発明の一実施形態において、架橋剤は、少なくとも２つのイミド基を有する化合物であり得、ここでイミド基としては、フタルイミド基、スクシンイミド基、Ｎ−ブロモスクシンイミド基、グルタルイミド、またはマレイミド基であり得る。例えば、架橋剤は、少なくとも２つのマレイミド基を有する化合物（例えば２つのマレイミド基を有する化合物）であってもよい。本発明の一実施形態において、２つのマレイミド基を有する化合物は、以下の：
（ここで、Ｚは、
（式中、Ｙ1は、単結合、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＨ2−、もしくは−ＮＨ−であってもよく、Ｒ4は、それぞれ独立して水素もしくはＣ1-4アルキル基であってもよく、ｎ≧１であり、ｘは、１から１２までの整数であってもよく、ｙおよびｚは、それぞれ独立して１から５までの整数であってもよい）
であってもよい）
であり得る。例えば、架橋剤は、
であり得る。
であってもよい）
であり得る。例えば、架橋剤は、
さらに、本発明の一実施形態において、架橋剤は、少なくとも２つのマレイミド基を有する高分子架橋剤であり得る。高分子架橋剤は、化合物（ａ）と化合物（ｂ）との反応生成物であり得る。化合物（ａ）は、
であり得、
ここで、Ｚは、
（式中、Ｙ1は、単結合、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＨ2−、または−ＮＨであってもよく、Ｒ4は、それぞれ独立して水素またはＣ1-4アルキル基であってもよく、ｎ≧１であり、ｘは１から１２までの整数であってもよく、ｙおよびｚはそれぞれ独立して１から５までの整数であってもよい）
であってもよい。
ここで、Ｚは、
であってもよい。
化合物（ｂ）は、以下の式（Ｉ）：
または式（ＩＩ）：
（ここで、Ｒ5は、それぞれ独立して水素またはＣ1-4アルキル基であり、およびＲ6は、それぞれ独立して水素またはＣ1-4アルキル基である）
で表される化合物であり得る。
で表される化合物であり得る。
例えば化合物（ｂ）は、
であってもよい。
高分子架橋剤およびポリマーは相互侵入高分子網目を形成することができるため、機械的強度および寸法安定性が向上される。
本発明の一実施形態において、上記ポリマーの製造方法が提供される。方法は、組成物を重合反応、例えば開環メタセシス重合（ＲＯＭＰ）などに付す工程を含む。組成物は、式（III）の構造を有する第１のモノマーと、式（IV）の構造を有する第２のモノマーとを含み得、ここで式（III）および式（IV）の構造は以下：
（式中、Ｒ+は、
であってもよく、
Ａ-は、Ｆ-、Ｃｌ-、Ｂｒ-、Ｉ-、ＯＨ-、ＨＣＯ3 -、ＨＳＯ4 -、ＳｂＦ6 -、ＢＦ4 -、Ｈ2ＰＯ4 -、Ｈ2ＰＯ3 -、またはＨ2ＰＯ2 -であってもよく、
Ｘは、
（式中、ｉおよびｊはそれぞれ独立して０、または１から６までの整数であってもよく、Ｙは、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＨ2−、または−ＮＨ−であってもよい）であってもよく、
Ｒ1は、それぞれ独立してＣ1-8アルキル基であってもよく、ならびに
Ｒ2およびＲ3は、それぞれ独立して水素またはＣ1-8アルキル基であってもよい）
であり得る。また、重合反応のあいだに、触媒（例えば第１世代または第２世代のグラブス触媒など）がさらに用いられてもよい。
Ａ-は、Ｆ-、Ｃｌ-、Ｂｒ-、Ｉ-、ＯＨ-、ＨＣＯ3 -、ＨＳＯ4 -、ＳｂＦ6 -、ＢＦ4 -、Ｈ2ＰＯ4 -、Ｈ2ＰＯ3 -、またはＨ2ＰＯ2 -であってもよく、
Ｘは、
Ｒ1は、それぞれ独立してＣ1-8アルキル基であってもよく、ならびに
Ｒ2およびＲ3は、それぞれ独立して水素またはＣ1-8アルキル基であってもよい）
であり得る。また、重合反応のあいだに、触媒（例えば第１世代または第２世代のグラブス触媒など）がさらに用いられてもよい。
本発明の一実施形態において、第１のモノマーは、
（ここで、Ｒ+は、
であってもよく、
Ａ-は、Ｆ-、Ｃｌ-、Ｂｒ-、Ｉ-、ＯＨ-、ＨＣＯ3 -、ＨＳＯ4 -、ＳｂＦ6 -、ＢＦ4 -、Ｈ2ＰＯ4 -、Ｈ2ＰＯ3 -、またはＨ2ＰＯ2 -であってもよく、
Ｘは、
（式中、ｉおよびｊは、それぞれ独立して０、または１から６までの整数であってもよく、Ｙは−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＨ2−、または−ＮＨ−であってもよい）
であってもよく、ならびに
Ｒ2およびＲ3は、それぞれ独立して水素、またはＣ1-8アルキル基、例えばメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ペンチル、ヘキシル、シクロヘキシル、シクロペンチル、ヘプチル、もしくはオクチルなどであってもよい）
であり得る。
Ａ-は、Ｆ-、Ｃｌ-、Ｂｒ-、Ｉ-、ＯＨ-、ＨＣＯ3 -、ＨＳＯ4 -、ＳｂＦ6 -、ＢＦ4 -、Ｈ2ＰＯ4 -、Ｈ2ＰＯ3 -、またはＨ2ＰＯ2 -であってもよく、
Ｘは、
であってもよく、ならびに
Ｒ2およびＲ3は、それぞれ独立して水素、またはＣ1-8アルキル基、例えばメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ペンチル、ヘキシル、シクロヘキシル、シクロペンチル、ヘプチル、もしくはオクチルなどであってもよい）
であり得る。
さらに、第２のモノマーは、
であり得る。
本発明の一実施形態において、第１のモノマーと第２のモノマーとのモル比は、約１：９９から９９：１の間、例えば約１０：９０から９０：１０の間、約２０：８０から８０：２０の間、または約３０：７０から７０：３０の間などであり得る。
また、本発明の一実施形態において、組成物は第３のモノマーをさらに含んでいてもよく、ここで第３モノマーは、
であり得る。第３のモノマーと第１のモノマーおよび第２のモノマーの合計とのモル比は、約０．１：１００から５：１００の間、例えば約０．５：１００から４：１００の間、または約０．５：１００から３：１００の間などであり得る。
本発明の一実施形態において、イオン交換膜を製造するための方法は、以下の工程を含む。先ず、前記ポリマーおよび前記架橋剤を含む組成物が準備される。さらには、組成物は溶媒を含んでおり、そして組成物は約５ｗｔ％から５０ｗｔ％の間である固形分を有する。組成物中、架橋剤の重量比は、ポリマーの重量に対して約１ｗｔ％から３０ｗｔ％の間（例えば約５ｗｔ％から３０ｗｔ％の間、または約５ｗｔ％から２５ｗｔ％の間など）である。架橋剤の量が高すぎると、イオン交換膜が脆くなる。一方、架橋剤の量が少なすぎると、イオン交換膜は、低い膜形成能（ｆｉｌｍ ｆｏｒｍｉｎｇ ａｂｉｌｉｔｙ）および機械的強度を示す。
次いで、組成物が混合および分散され、そしてコーティングを形成するために基板（例えばガラス基板など）上に塗布される。次いで、コーティングが、大部分の溶媒を除去するために高温で焼成される。次いで、残存溶媒を除去するために、コーティングは高温のオーブン中で焼成される。次に、コーティングが水酸化カリウム水溶液中に１〜３時間浸漬され、続いて脱イオン水に室温（約２５℃）で１〜３時間浸漬された。乾燥後、イオン交換膜が得られた。
以下に、当該分野において通常の知識を有する者が容易に理解できるよう、例示的な実施形態を詳細に記載する。本発明の概念は、本明細書において述べられるこれら例示的な実施形態に限定されることなく、様々な形で具体化され得る。記載を明確にするために既知の部分についての説明は省かれている。
カチオン基含有モノマーの製造
製造例１
ジシクロペンタジエン１０ｍＬ（０．０７４ｍｍｏｌ）および１−アリルイミダゾール２０．１５ｍＬ（０．１８６ｍｍｏｌ）が高圧反応器に加えられた。１８０℃で８時間撹拌後、反応物は、分画（ｆｒａｃｔｉｏｎａｔｉｏｎ）およびカラムクロマトグラフィー（溶離液として酢酸エチル（ＥＡ）およびヘキサン（９：１）を使用して）により精製され、化合物（Ｉ）（無色透明の粘性の液体）が得られた。前記反応の合成経路は次のとおりである。
製造例１
ジシクロペンタジエン１０ｍＬ（０．０７４ｍｍｏｌ）および１−アリルイミダゾール２０．１５ｍＬ（０．１８６ｍｍｏｌ）が高圧反応器に加えられた。１８０℃で８時間撹拌後、反応物は、分画（ｆｒａｃｔｉｏｎａｔｉｏｎ）およびカラムクロマトグラフィー（溶離液として酢酸エチル（ＥＡ）およびヘキサン（９：１）を使用して）により精製され、化合物（Ｉ）（無色透明の粘性の液体）が得られた。前記反応の合成経路は次のとおりである。
核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光法により化合物（１）が分析された。その結果は次のとおりである：1Ｈ ＮＭＲ（３００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ3）：δ７．４６（ｄ，Ｊ＝１５．３，１Ｈ）、６．９８（ｍ，２Ｈ）、６．１２（ｍ，２Ｈ）、３．７９（ｍ，２Ｈ）、２．６６（ｍ，３Ｈ）、１．８９（ｍ，１Ｈ）、１．３３（ｍ，２Ｈ）、０．６２（ｍ，１Ｈ）。
次いで、化合物（１）０．５ｇ（２．８７ｍｍｏｌ）およびヨウ化メチル０．２６８ｍＬ（４．３０ｍｍｏｌ）が反応瓶に加えられた。室温で８時間撹拌後、真空蒸留により残存ヨウ化メチルが除去され、化合物（２）（黄色の粘性液体）が得られた。上記反応の合成経路は次のとおりである。
核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光法により化合物（２）が分析された。その結果は次のとおりである：1Ｈ ＮＭＲ（３００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ3）：δ１０．０３（ｄ，Ｊ＝１２．０Ｈｚ，１Ｈ）、７．４２（ｍ，２Ｈ）、６．２１（ｍ，２Ｈ）、４．１９（ｍ，５Ｈ）、２．７４（ｍ，３Ｈ）、１．９９（ｍ，１Ｈ）、１．４１（ｍ，２Ｈ）、０．６７（ｍ，１Ｈ）。
製造例２
ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）１５ｍＬが反応瓶に加えられた。次いで、水素化ナトリウム（ＮａＨ）１．７ｇ（０．００４２７ｍｏｌ）が０℃で反応瓶に添加された。次いで、５−ノルボルネン−２−メタノール２．１２２ｇ（０．０１７１ｍｏｌ）が０℃で反応瓶に添加された。撹拌後に、１−メチル−２−（クロロメチル）イミダゾール２ｇ（０．０１５４ｍｏｌ）が反応瓶に添加された。１２時間の撹拌後、水が反応を停止させるために反応瓶に加えられ、そしてその後、反応物がジクロロメタンを用いて抽出された。濃縮後、反応物は分画により精製されて、化合物（３）が得られた。上記反応の合成経路は次のとおりである。
ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）１５ｍＬが反応瓶に加えられた。次いで、水素化ナトリウム（ＮａＨ）１．７ｇ（０．００４２７ｍｏｌ）が０℃で反応瓶に添加された。次いで、５−ノルボルネン−２−メタノール２．１２２ｇ（０．０１７１ｍｏｌ）が０℃で反応瓶に添加された。撹拌後に、１−メチル−２−（クロロメチル）イミダゾール２ｇ（０．０１５４ｍｏｌ）が反応瓶に添加された。１２時間の撹拌後、水が反応を停止させるために反応瓶に加えられ、そしてその後、反応物がジクロロメタンを用いて抽出された。濃縮後、反応物は分画により精製されて、化合物（３）が得られた。上記反応の合成経路は次のとおりである。
核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光法により化合物（３）が分析された。その結果は次のとおりである：1Ｈ ＮＭＲ（３００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ3）：δ６．９０（ｓ，２Ｈ）、６．１０−５．７６（ｍ，２Ｈ）、４．５９−４．８１（ｍ，２Ｈ）、３．７１（ｓ，３Ｈ）、３．５１−３．００（ｍ，２Ｈ）、２．８６−２．６９（ｍ，２Ｈ）、２．３３（ｍ，１Ｈ）、１．８４−１．６６（ｍ，１Ｈ）、１．４１−１．１０（ｍ，２Ｈ）、０．４７−０．４３（ｍ，１Ｈ）。
次いで、化合物（３）２ｇ（９ｍｍｏｌ）が反応瓶に添加され、そしてジクロロメタン中に溶解された。次いで、ヨウ化メチル１ｍＬ（１７ｍｍｏｌ）が反応瓶に添加された。室温で１２時間撹拌後、残存ヨウ化メチルおよび溶媒が除去され、化合物（４）（黄色の粘性液体）が得られた。上記反応の合成経路は次のとおりである。
核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光法により化合物（４）が分析された。その結果は次のとおりである：1Ｈ ＮＭＲ（３００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ3）：δ７．４５（ｓ，２Ｈ）、６．１８−５．８４（ｍ，２Ｈ）、４．９０（ｓ，２Ｈ）、３．９８（ｓ，６Ｈ）、３．６８−３．２０（ｍ，２Ｈ）、２．３５（ｍ，１Ｈ）、１．８６−１．７８（ｍ，１Ｈ）、１．４６−１．１４（ｍ，４Ｈ）、０．５２−０．５１（ｍ，１Ｈ）。
非イオン性基（ｎｏｎ−ｉｏｎｉｃ ｇｒｏｕｐ）を有するモノマーの製造
製造例３
ジシクロペンタジエン１３．４ｍＬ（０．１ｍｍｏｌ）および１−オクテン３６ｍＬ（０．２３ｍｍｏｌ）が高圧反応器に加えられた。２４０℃で１２時間撹拌後、反応物は黄色懸濁物質を除去するために中性アルミナを用いてろ過された。次いで、反応物は分画により精製されて、化合物（５）（無色透明の粘性液体）が得られた。上記反応の合成経路は次のとおりである。
製造例３
ジシクロペンタジエン１３．４ｍＬ（０．１ｍｍｏｌ）および１−オクテン３６ｍＬ（０．２３ｍｍｏｌ）が高圧反応器に加えられた。２４０℃で１２時間撹拌後、反応物は黄色懸濁物質を除去するために中性アルミナを用いてろ過された。次いで、反応物は分画により精製されて、化合物（５）（無色透明の粘性液体）が得られた。上記反応の合成経路は次のとおりである。
核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光法により化合物（５）が分析された。その結果は次のとおりである：1Ｈ ＮＭＲ（３００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ3）：δ６．０８（ｍ，１Ｈ，ｅｎｄｏ）、６．０４（ｍ，１Ｈ，ｅｘｏ）、５．９０（ｍ，１Ｈ，ｅｎｄｏ）、２．６７−２．７７（ｍ，２Ｈ）、２．４８（ｍ，１Ｈ，ｅｘｏ）、１．９７（ｍ，１Ｈ，ｅｎｄｏ）、１．８０（ｍ，１Ｈ，ｅｎｄｏ）、１．１４−１．３８（ｍ，１１Ｈ）、０．８２−０．９０（ｍ，３Ｈ）、０．４３−０．５０（ｍ，１Ｈ，ｅｎｄｏ）。
架橋剤の製造
製造例４
２．７３ｇの以下の物質：
および
０．３７ｇの以下の物質：
が、モル比２：１で反応瓶に加えられた。次いで、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）９７ｇが反応瓶に添加された。１００〜１５０℃で５〜１０時間撹拌後、高分子架橋剤（１）が得られた。
製造例４
２．７３ｇの以下の物質：
０．３７ｇの以下の物質：
ポリマーの製造
実施例１
化合物（２）３．０８ｇ（９．７４ｍｍｏｌ）および化合物（５）０．１９ｇ（１．０８ｍｍｏｌ）が、化合物（２）と化合物（５）とのモル比約９：１で窒素雰囲気下反応瓶に加えられた。次いで、ジクロロメタン３０ｍＬが反応瓶に添加された。次いで、グラブス溶液（９．２ｍｇ、ジクロロメタン６ｍＬ中に溶解）が３０℃で反応瓶中にゆっくり添加された。４時間撹拌後、得られた反応物がエチルエーテル２５０ｍＬ中にゆっくり添加された。約３０分の撹拌および濃縮後、反応物はアセトン１００ｍＬで洗浄され、そしてその後固体が収集された。乾燥後、ポリマー（１）（以下の：
で示される第１の繰り返し単位と、以下の：
で示される第２の繰り返し単位と、を有し、ここで、第１の繰り返し単位と第２の繰り返し単位との比は約９：１であった）を得た。
実施例１
化合物（２）３．０８ｇ（９．７４ｍｍｏｌ）および化合物（５）０．１９ｇ（１．０８ｍｍｏｌ）が、化合物（２）と化合物（５）とのモル比約９：１で窒素雰囲気下反応瓶に加えられた。次いで、ジクロロメタン３０ｍＬが反応瓶に添加された。次いで、グラブス溶液（９．２ｍｇ、ジクロロメタン６ｍＬ中に溶解）が３０℃で反応瓶中にゆっくり添加された。４時間撹拌後、得られた反応物がエチルエーテル２５０ｍＬ中にゆっくり添加された。約３０分の撹拌および濃縮後、反応物はアセトン１００ｍＬで洗浄され、そしてその後固体が収集された。乾燥後、ポリマー（１）（以下の：
ポリマー（１）の数平均分子量（Ｍｎ）は、約１１００００であり、ポリマー（１）の多分散指数（ｐｏｌｙｄｉｓｐｅｒｓｉｔｙ ｉｎｄｅｘ，ＰＤＩ）は、約１．４であることが測定された。
実施例２
化合物（２）と化合物（５）とのモル比を約８：２としたことを除き、実施例１と同じ方法で、実施例２が行なわれて、ポリマー（２）が得られた（ここで、以下の：
で示される繰り返し単位と、以下の：
で示される繰り返し単位との比は約８:２であった）。
化合物（２）と化合物（５）とのモル比を約８：２としたことを除き、実施例１と同じ方法で、実施例２が行なわれて、ポリマー（２）が得られた（ここで、以下の：
実施例３
実施例３が、化合物（２）と化合物（５）とのモル比を約７：３としたことを除き、実施例１と同じ方法で行なわれて、ポリマー（３）が得られた（ここで、以下の：
で示される繰り返し単位と、以下の：
で示される繰り返し単位との比は約７:３であった）。
実施例３が、化合物（２）と化合物（５）とのモル比を約７：３としたことを除き、実施例１と同じ方法で行なわれて、ポリマー（３）が得られた（ここで、以下の：
実施例４
実施例４が、化合物（２）と化合物（５）とのモル比を約４：６としたことを除き、実施例１と同じ方法で行なわれて、ポリマー（４）が得られた（ここで、以下の：
で示される繰り返し単位と、以下の：
で示される繰り返し単位との比は約４:６であった）。
実施例４が、化合物（２）と化合物（５）とのモル比を約４：６としたことを除き、実施例１と同じ方法で行なわれて、ポリマー（４）が得られた（ここで、以下の：
実施例５
実施例５が、化合物（２）と化合物（５）とのモル比を約２：８としたことを除き、実施例１と同じ方法で行なわれて、ポリマー（５）が得られた（ここで、以下の：
で示される繰り返し単位と、以下の：
で示される繰り返し単位との比は約２:８であった）。
実施例５が、化合物（２）と化合物（５）とのモル比を約２：８としたことを除き、実施例１と同じ方法で行なわれて、ポリマー（５）が得られた（ここで、以下の：
実施例６
化合物（４）３．５３ｇ（９．７４ｍｍｏｌ）および化合物（５）０．１９ｇ（１．０８ｍｍｏｌ）が、化合物（４）と化合物（５）とのモル比約９：１で窒素雰囲気下反応瓶に加えられた。次いで、ジクロロメタン３０ｍＬが反応瓶に添加された。次いで、グラブス溶液（９．２ｍｇ、ジクロロメタン６ｍＬ中に溶解）が３０℃で反応瓶中にゆっくり添加された。４時間撹拌後、得られた反応物がエチルエーテル２５０ｍＬ中にゆっくり添加された。約３０分の撹拌および濃縮後、反応物はアセトン１００ｍＬで洗浄され、そしてその後固体が収集された。乾燥後、ポリマー（６）（以下の：
で示される繰り返し単位と、以下の：
で示される繰り返し単位と、を有し、ここで、前者の繰り返し単位と後者の繰り返し単位との比は約９：１であった）を得た。
化合物（４）３．５３ｇ（９．７４ｍｍｏｌ）および化合物（５）０．１９ｇ（１．０８ｍｍｏｌ）が、化合物（４）と化合物（５）とのモル比約９：１で窒素雰囲気下反応瓶に加えられた。次いで、ジクロロメタン３０ｍＬが反応瓶に添加された。次いで、グラブス溶液（９．２ｍｇ、ジクロロメタン６ｍＬ中に溶解）が３０℃で反応瓶中にゆっくり添加された。４時間撹拌後、得られた反応物がエチルエーテル２５０ｍＬ中にゆっくり添加された。約３０分の撹拌および濃縮後、反応物はアセトン１００ｍＬで洗浄され、そしてその後固体が収集された。乾燥後、ポリマー（６）（以下の：
実施例７
実施例７が、化合物（４）と化合物（５）とのモル比を約６：４としたことを除き、実施例６と同じ方法で行なわれて、ポリマー（７）が得られた（ここで、以下の：
で示される繰り返し単位と、以下の：
で示される繰り返し単位との比は約６:４であった）。
実施例７が、化合物（４）と化合物（５）とのモル比を約６：４としたことを除き、実施例６と同じ方法で行なわれて、ポリマー（７）が得られた（ここで、以下の：
実施例８
実施例８が、化合物（４）と化合物（５）とのモル比を約３：７としたことを除き、実施例６と同じ方法で行なわれて、ポリマー（８）が得られた（ここで、以下の：
で示される繰り返し単位と、以下の：
で示される繰り返し単位との比は約３:７であった）。
実施例８が、化合物（４）と化合物（５）とのモル比を約３：７としたことを除き、実施例６と同じ方法で行なわれて、ポリマー（８）が得られた（ここで、以下の：
実施例９
化合物（２）３．０８ｇ（９．７４ｍｍｏｌ）、化合物（５）０．１９ｇ（１．０８ｍｍｏｌ）およびジシクロペンタジエン１２ｍｇ（０．０９７ｍｍｏｌ）が、化合物（２）と化合物（５）とジシクロペンタジエンとのモル比約９：１：０．０９で窒素雰囲気下反応瓶に加えられた。次いで、ジクロロメタン３０ｍＬが反応瓶に添加された。次いで、グラブス溶液（９．２ｍｇ、ジクロロメタン６ｍＬ中に溶解）が３０℃で反応瓶中にゆっくり添加された。４時間撹拌後、得られた反応物がエチルエーテル２５０ｍＬ中にゆっくり添加された。約３０分の撹拌および濃縮後、反応物はアセトン１００ｍＬで洗浄され、そしてその後固体が収集された。乾燥後、ポリマー（９）（以下の：
で示される第１の繰り返し単位と、以下の：
で示される第２の繰り返し単位と、以下の：
で示される第３の繰り返し単位と、を有し、ここで、第１の繰り返し単位と第２の繰り返し単位と第３の繰り返し単位との比は約９：１：０．０９であった）を得た。
化合物（２）３．０８ｇ（９．７４ｍｍｏｌ）、化合物（５）０．１９ｇ（１．０８ｍｍｏｌ）およびジシクロペンタジエン１２ｍｇ（０．０９７ｍｍｏｌ）が、化合物（２）と化合物（５）とジシクロペンタジエンとのモル比約９：１：０．０９で窒素雰囲気下反応瓶に加えられた。次いで、ジクロロメタン３０ｍＬが反応瓶に添加された。次いで、グラブス溶液（９．２ｍｇ、ジクロロメタン６ｍＬ中に溶解）が３０℃で反応瓶中にゆっくり添加された。４時間撹拌後、得られた反応物がエチルエーテル２５０ｍＬ中にゆっくり添加された。約３０分の撹拌および濃縮後、反応物はアセトン１００ｍＬで洗浄され、そしてその後固体が収集された。乾燥後、ポリマー（９）（以下の：
陰イオン交換膜の製造
実施例１０
１００重量部のポリマー（１）（実施例１で製造されたもの）が反応瓶に加えられ、そして６６７重量部のジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）中に溶解された。次いで、１０重量部の高分子架橋剤（１）（製造例４で製造されたもの）が反応瓶中に添加された。次いで、反応物が、高速ホモジナイザー（ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｈｏｍｏｇｅｎｉｚｅｒ）を用いて混合および分散され、そしてその後消泡されて、溶液が得られた。次いで、得られた溶液がスピンコーティングによりガラス基板上に塗布されて、コーティングが形成された。次いで、コーティングが、大部分の溶媒を除去するために４０〜１５０℃で焼成された。次いで、残存溶媒を除去するために、コーティングは１２０〜２００℃で１〜６時間焼成された。次いで、コーティング中に溶媒が残存していないことを確実にするために、コーティングは水酸化カリウム水溶液に中に室温で１．５時間浸漬され、続いて脱イオン水中に室温で１．５時間浸漬された。乾燥後、陰イオン交換膜（１）が得られた。次いで、得られた陰イオン交換膜（１）のイオン伝導率（ｉｏｎｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）が測定された。結果は表１に示されている。
実施例１０
１００重量部のポリマー（１）（実施例１で製造されたもの）が反応瓶に加えられ、そして６６７重量部のジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）中に溶解された。次いで、１０重量部の高分子架橋剤（１）（製造例４で製造されたもの）が反応瓶中に添加された。次いで、反応物が、高速ホモジナイザー（ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｈｏｍｏｇｅｎｉｚｅｒ）を用いて混合および分散され、そしてその後消泡されて、溶液が得られた。次いで、得られた溶液がスピンコーティングによりガラス基板上に塗布されて、コーティングが形成された。次いで、コーティングが、大部分の溶媒を除去するために４０〜１５０℃で焼成された。次いで、残存溶媒を除去するために、コーティングは１２０〜２００℃で１〜６時間焼成された。次いで、コーティング中に溶媒が残存していないことを確実にするために、コーティングは水酸化カリウム水溶液に中に室温で１．５時間浸漬され、続いて脱イオン水中に室温で１．５時間浸漬された。乾燥後、陰イオン交換膜（１）が得られた。次いで、得られた陰イオン交換膜（１）のイオン伝導率（ｉｏｎｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）が測定された。結果は表１に示されている。
実施例１１〜１４
実施例１１〜１４が、ポリマー（１）をポリマー（２）〜（５）にそれぞれ置き換えたことを除き、実施例１０と同じ方法でそれぞれ行なわれて、陰イオン交換膜（２）〜（５）が得られた。次いで、各陰イオン交換膜（２）〜（５）のイオン伝導率がそれぞれ測定された。その結果が表１に示されている。さらに、ＡＳＴＭ Ｄ８８２−０２にしたがって、陰イオン交換膜（３）の降伏応力（ｙｉｅｌｄ ｓｔｒｅｓｓ）および破断応力（ｂｒｅａｋ ｓｔｒｅｓｓ）が測定された。結果が表２に示されている。
実施例１１〜１４が、ポリマー（１）をポリマー（２）〜（５）にそれぞれ置き換えたことを除き、実施例１０と同じ方法でそれぞれ行なわれて、陰イオン交換膜（２）〜（５）が得られた。次いで、各陰イオン交換膜（２）〜（５）のイオン伝導率がそれぞれ測定された。その結果が表１に示されている。さらに、ＡＳＴＭ Ｄ８８２−０２にしたがって、陰イオン交換膜（３）の降伏応力（ｙｉｅｌｄ ｓｔｒｅｓｓ）および破断応力（ｂｒｅａｋ ｓｔｒｅｓｓ）が測定された。結果が表２に示されている。
表１に示されているように、以下の：
で示される繰り返し単位の、以下の：
で示される繰り返し単位に対する割合が増大するにしたがって、陰イオン交換膜のイオン伝導率が向上した。
実施例１５
実施例１５が、使用する高分子架橋剤（１）の量を１０重量部から７重量部に変更したことを除き、実施例１２と同じ方法で行なわれて、陰イオン交換膜（６）が得られた。次いで、ＡＳＴＭ Ｄ８８２−０２にしたがって、陰イオン交換膜（６）の降伏応力および破断応力が測定された。結果が表２に示されている。
実施例１５が、使用する高分子架橋剤（１）の量を１０重量部から７重量部に変更したことを除き、実施例１２と同じ方法で行なわれて、陰イオン交換膜（６）が得られた。次いで、ＡＳＴＭ Ｄ８８２−０２にしたがって、陰イオン交換膜（６）の降伏応力および破断応力が測定された。結果が表２に示されている。
実施例１６
実施例１６が、使用する高分子架橋剤（１）の量を１０重量部から２０重量部に変更したことを除き、実施例１２と同じ方法で行なわれて、陰イオン交換膜（７）が得られた。次いで、ＡＳＴＭ Ｄ８８２−０２にしたがって、陰イオン交換膜（７）の降伏応力および破断応力が測定された。結果が表２に示されている。
実施例１６が、使用する高分子架橋剤（１）の量を１０重量部から２０重量部に変更したことを除き、実施例１２と同じ方法で行なわれて、陰イオン交換膜（７）が得られた。次いで、ＡＳＴＭ Ｄ８８２−０２にしたがって、陰イオン交換膜（７）の降伏応力および破断応力が測定された。結果が表２に示されている。
実施例１７
実施例１７が、使用する高分子架橋剤（１）の量を１０重量部から２５重量部に変更したことを除き、実施例１２と同じ方法で行なわれて、陰イオン交換膜（８）が得られた。次いで、ＡＳＴＭ Ｄ８８２−０２にしたがって、陰イオン交換膜（８）の降伏応力および破断応力が測定された。結果が表２に示されている。
実施例１７が、使用する高分子架橋剤（１）の量を１０重量部から２５重量部に変更したことを除き、実施例１２と同じ方法で行なわれて、陰イオン交換膜（８）が得られた。次いで、ＡＳＴＭ Ｄ８８２−０２にしたがって、陰イオン交換膜（８）の降伏応力および破断応力が測定された。結果が表２に示されている。
表２に示されるように、高分子架橋剤の濃度が高くなるにしたがって、機械的強度（例えば降伏応力および破断応力）が向上した。表１および表２から明らかなように、本発明の陰イオン交換膜は、優れたイオン伝導率および機械的強度を示すものである。
実施例１８
１００重量部のポリマー（６）（実施例６で製造されたもの）が反応瓶に加えられ、そして６６７重量部のジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）中に溶解された。次いで、１０重量部の高分子架橋剤（１）（製造例４で製造されたもの）が反応瓶中に添加された。次いで、反応物が、高速ホモジナイザーを用いて混合および分散され、そしてその後消泡され、溶液が得られた。次いで、得られた溶液がスピンコーティングによりガラス基板上に塗布されて、コーティングが形成された。次いで、コーティングが、大部分の溶媒を除去するために４０〜１５０℃で焼成された。次いで、残存溶媒を除去するために、コーティングは１２０〜２００℃で１〜６時間焼成された。次いで、コーティング中に溶媒が残存していないことを確実にするために、コーティングは水酸化カリウム水溶液中に室温で１．５時間浸漬され、続いて脱イオン水中に室温で１．５時間浸漬された。乾燥後、陰イオン交換膜（９）が得られた。次いで、得られた陰イオン交換膜（９）のイオン伝導率および寸法安定性が測定された。結果は表３に示されている。
１００重量部のポリマー（６）（実施例６で製造されたもの）が反応瓶に加えられ、そして６６７重量部のジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）中に溶解された。次いで、１０重量部の高分子架橋剤（１）（製造例４で製造されたもの）が反応瓶中に添加された。次いで、反応物が、高速ホモジナイザーを用いて混合および分散され、そしてその後消泡され、溶液が得られた。次いで、得られた溶液がスピンコーティングによりガラス基板上に塗布されて、コーティングが形成された。次いで、コーティングが、大部分の溶媒を除去するために４０〜１５０℃で焼成された。次いで、残存溶媒を除去するために、コーティングは１２０〜２００℃で１〜６時間焼成された。次いで、コーティング中に溶媒が残存していないことを確実にするために、コーティングは水酸化カリウム水溶液中に室温で１．５時間浸漬され、続いて脱イオン水中に室温で１．５時間浸漬された。乾燥後、陰イオン交換膜（９）が得られた。次いで、得られた陰イオン交換膜（９）のイオン伝導率および寸法安定性が測定された。結果は表３に示されている。
実施例１９〜２０
実施例１９および２０が、ポリマー（６）をポリマー（７）または（８）にそれぞれ置き換えたことを除き、実施例１８と同じ方法でそれぞれ行なわれて、陰イオン交換膜（１０）および（１１）が得られた。次いで、各陰イオン交換膜（１０）および（１１）のイオン伝導率および寸法安定性がそれぞれ測定された。結果が表３に示されている。
実施例１９および２０が、ポリマー（６）をポリマー（７）または（８）にそれぞれ置き換えたことを除き、実施例１８と同じ方法でそれぞれ行なわれて、陰イオン交換膜（１０）および（１１）が得られた。次いで、各陰イオン交換膜（１０）および（１１）のイオン伝導率および寸法安定性がそれぞれ測定された。結果が表３に示されている。
表３に示されているように、以下の：
で示される繰り返し単位の、以下の：
で示される繰り返し単位に対する割合が増大するにしたがって、陰イオン交換膜のイオン伝導率が向上した。さらに、本発明の陰イオン交換膜は、高い寸法安定性も示していた。
このように、イオン交換膜が、安定な環状共役陽イオン基（例えばイミダゾール基など）を有するポリマーと、環状共役陽イオン基と反応し得る少なくとも２つの官能基を有する架橋剤と、から製造されることにより、本発明のイオン交換膜は、高い膜形成能、イオン伝導率、機械的強度および寸法安定性を有する。したがって、本発明のイオン交換膜は、燃料電池への使用、または精製および分離装置への使用に適している。
開示された方法および物質に各種修飾および変化が加えられ得ることは、明らかであろう。本明細書の記載および実施例は単に例示を目的とするように意図されており、本発明の真の範囲は、以下の特許請求の範囲およびその等価物によって示される。
Claims (12)
- ポリマーと架橋剤との反応生成物を含むイオン交換膜であって、前記ポリマーが以下の：
ここで、Ｒ+は、
Ａ-は、Ｆ-、Ｃｌ-、Ｂｒ-、Ｉ-、ＯＨ-、ＨＣＯ3 -、ＨＳＯ4 -、ＳｂＦ6 -、ＢＦ4 -、Ｈ2ＰＯ4 -、Ｈ2ＰＯ3 -、またはＨ2ＰＯ2 -であり、
Ｘは、以下：
であり、
Ｒ1は、それぞれ独立してＣ1-8アルキル基であり、ならびに
Ｒ2およびＲ3は、それぞれ独立して水素またはＣ1-8アルキル基であり、かつ
前記架橋剤は、少なくとも２つのイミド基を有する化合物であるイオン交換膜。 - 前記イミド基がマレイミド基である請求項１記載のイオン交換膜。
- Ｒ1が、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ペンチル、ヘキシル、シクロヘキシル、シクロペンチル、ヘプチル、またはオクチルである請求項１または２記載のイオン交換膜。
- Ｒ2およびＲ3が、それぞれ独立して、水素、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ペンチル、ヘキシル、シクロヘキシル、シクロペンチル、ヘプチル、またはオクチルである請求項１から３のいずれか１項に記載のイオン交換膜。
- 前記第１の繰り返し単位が、以下：
Ａ-は、Ｆ-、Ｃｌ-、Ｂｒ-、Ｉ-、ＯＨ-、ＨＣＯ3 -、ＨＳＯ4 -、ＳｂＦ6 -、ＢＦ4 -、Ｈ2ＰＯ4 -、Ｈ2ＰＯ3 -、またはＨ2ＰＯ2 -であり、
ｉおよびｊは、それぞれ独立して０、または１から６までの整数であり、ならびに
Ｒ2およびＲ3は、それぞれ独立して、水素またはＣ1-8アルキル基である）
である請求項１〜４のいずれか１項に記載のイオン交換膜。 - 前記第１の繰り返し単位が、以下：
Ｘは、以下：
であり、ならびに
Ｒ2およびＲ3は、それぞれ独立して水素またはＣ1-8アルキル基である）
である請求項１〜５のいずれか１項に記載のイオン交換膜。 - 前記第２の繰り返し単位が、以下：
- 前記ポリマーが、以下：
- 前記第３の繰り返し単位と前記第１の繰り返し単位および前記第２の繰り返し単位の合計との比が、０．１：１００から５：１００の間である請求項８記載のイオン交換膜。
- 前記第１の繰り返し単位と前記第２の繰り返し単位との比が、１：９９から９９：１の間である請求項１〜９のいずれか１項に記載のイオン交換膜。
- 前記架橋剤が、以下：
式中、Ｙ1は、単結合、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＨ2−、または−ＮＨ−であり、Ｒ4は、それぞれ独立して水素またはＣ1-4アルキル基であり、ｎ≧１であり、ｘは、１から１２までの整数であり、ならびに、ｙおよびｚは、それぞれ独立して１から５までの整数である）
である請求項１〜１０のいずれか１項に記載のイオン交換膜。 - 前記架橋剤が、化合物（ａ）と化合物（ｂ）との反応生成物であって、
前記化合物（ａ）は、以下：
式中、Ｙ1は、単結合、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＨ2−、または−ＮＨ−であり、Ｒ4は、それぞれ独立して水素またはＣ1-4アルキル基であり、ｎ≧１であり、ｘは、１から１２までの整数であり、ならびに、ｙおよびｚは、それぞれ独立して１から５までの整数である）
であり、化合物（ｂ）は、以下の式（Ｉ）：
で示される構造を有する請求項１〜１１のいずれか１項に記載のイオン交換膜。
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