JPH02248434A - Improved cation exchanger - Google Patents

Improved cation exchanger

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JPH02248434A
JPH02248434A JP6758789A JP6758789A JPH02248434A JP H02248434 A JPH02248434 A JP H02248434A JP 6758789 A JP6758789 A JP 6758789A JP 6758789 A JP6758789 A JP 6758789A JP H02248434 A JPH02248434 A JP H02248434A
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JP
Japan
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polysulfone
polysulfone polymer
formula
cation exchanger
group
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Application number
JP6758789A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshio Sugaya
良雄 菅家
Hirofumi Horie
堀江 浩文
Ichiro Terada
一郎 寺田
Kiyoshige Jitsukata
實方 清成
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AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain a cation exchange of excellent processability and high ion permselectivity from a cured mixture of a haloalkylated polysulfone polymer with a sulfonated polysulfone polymer. CONSTITUTION:This cation exchanger is formed from a cured mixture of a polysulfone polymer having at least one haloalkyl in the molecule with a polysulfone polymer having a sulfonic group and has an ion exchange capacity of 0.5-3.5 milliequivalents/g dry resin. A chloromethyl group (-CH2Cl) is desirable as the haloalkyl group. An aromatic polysulfone block copolymer of formula I is desirable as the polysulfone polymer. In formula I, Ar is formula II, formula III or the like; Y is a single bond, -Oor the like; Z is -O-, -S- or the like; R<1> to R<7> are 1-8C hydrocarbon groups which may be the same or different from each other; a-d are each 0-4; e is 0-3; (f+g) is 0-7; and m/n=100/1-1/10.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野〕 本発明は、混合流体より特定成分を吸着、または透過分
離せしめるイオン交換体に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an ion exchanger that adsorbs or permeates and separates specific components from a mixed fluid.

更に詳しくは、海水濃縮等の電気透析や電池セパレータ
に有用な抵抗の低い陽イオン交換薄膜や、透析に有用な
ホローファイバー型陽イオン交換膜、高分子カチオンの
透過性が大きい多孔性陽イオン交換膜など、加工性の優
れた陽イオン交換体に関する。
More specifically, we will introduce cation exchange thin membranes with low resistance useful for electrodialysis such as seawater concentration and battery separators, hollow fiber cation exchange membranes useful for dialysis, and porous cation exchange membranes with high permeability for polymer cations. It relates to cation exchangers with excellent processability, such as membranes.

[従来の技術] 陽イオン交換体として、数多(の文献、特許が報告され
ているが、最も実用的で有益なものとして、スチレン−
ジビニルベンゼン共重合体のスルホン化陽イオン交換体
がある。これらはその耐薬品性、耐熱性に加え、架橋剤
であるジビニルベンゼンの含有量を変えることにより、
イオン交換特性や選択透過性を制御できることから、あ
らゆる用途に対し多種の品種を合成し発展してきた。
[Prior Art] Many documents and patents have been reported as cation exchangers, but styrene is the most practical and useful one.
There are sulfonated cation exchangers of divinylbenzene copolymers. In addition to their chemical resistance and heat resistance, by changing the content of divinylbenzene, a crosslinking agent,
Since ion exchange properties and permselectivity can be controlled, a wide variety of products have been synthesized and developed for various uses.

しかしながら、新しい用途、例えば、工業塩並の安価な
食塩を製造する海水濃縮、レドックフロー電池やメタノ
ール電池用セパレータなど超低抵抗カチオン交換膜のニ
ーズに対し、従来のスチレン−ジビニルベンゼン系では
対応できない欠点がある。即ち抵抗を低下させるには。
However, the conventional styrene-divinylbenzene system cannot meet the needs of ultra-low resistance cation exchange membranes for new applications, such as seawater concentration to produce salt as inexpensive as industrial salt, and separators for Redok flow batteries and methanol batteries. There is a drawback that it cannot be done. In other words, to lower the resistance.

膜厚を薄(せしめる必要があるが、スチレン−ジビニル
ベンゼン系樹脂は、機械的強度、特に脆さがあるため1
00μm以下のイオン交換膜が得られない、更に、スチ
レン−ジビニルベンベン系樹脂は、機械的性質に加え、
加工性が悪く、ホローファイバー型や多孔性カチオン交
換膜など加工された膜が得られない欠点がある。
Although it is necessary to reduce the film thickness, styrene-divinylbenzene resin has mechanical strength, especially brittleness, so
Furthermore, styrene-divinylbenben resin has poor mechanical properties,
Processability is poor, and processed membranes such as hollow fiber type and porous cation exchange membranes cannot be obtained.

一方、限外ろ過膜や逆浸透膜において、機械的強度、加
工性の優れたポリスルホン膜が使用され、その透過性改
良として、スルホン化ポリスルホン膜が検討されている
On the other hand, polysulfone membranes with excellent mechanical strength and processability are used in ultrafiltration membranes and reverse osmosis membranes, and sulfonated polysulfone membranes are being considered to improve their permeability.

例えば、繰り返し単位が 1’Sl− しI′Is からなるポリスルホンのスルホン化物は、USP 37
09841  に記載されており、特開昭5〇−999
73、特開昭51−146379.特開昭61−450
5などに、そのようなスルホン化ポリスルホンを、異方
性限外ろ過膜上に積層した半透膜が記載されている。
For example, a sulfonated polysulfone whose repeating units are 1'Sl- and I'Is is described in USP 37
09841, and is published in JP-A-50-999.
73, Japanese Patent Publication No. 51-146379. Japanese Patent Publication No. 61-450
No. 5, etc., describes a semipermeable membrane in which such a sulfonated polysulfone is laminated on an anisotropic ultrafiltration membrane.

しかしながら、これらのスルホン化ポリスルホン膜は、
非架橋であるため、イオン交換容量が2.0ミリ当量/
g樹脂以上では、水溶性になり、またイオン交換容量が
低い場合でも、吸水率が高いためイオン選択透過性が低
く、従来のスチレン−ジビニルベンゼン系陽イオン交換
膜に代替できるものではない。
However, these sulfonated polysulfone membranes
Since it is non-crosslinked, the ion exchange capacity is 2.0 meq/
If the resin is more than g, it becomes water soluble, and even if the ion exchange capacity is low, the water absorption rate is high, so the ion selective permeability is low, and it cannot be used as a substitute for the conventional styrene-divinylbenzene-based cation exchange membrane.

[発明の解決しようとする課題] 本発明は、従来技術が有していた前述の欠点を解消しよ
うとするものであり、加工性の優れた、イオン選択透過
性の大きな新規な陽イオン交換体を提供することを目的
とする。
[Problems to be Solved by the Invention] The present invention aims to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, and provides a novel cation exchanger with excellent processability and high ion permselectivity. The purpose is to provide

本発明は、従来技術では到達しえない、省エネルギー電
気透析法や電池用セパレーター、更には、コンパクトで
メンテナンスが容易なホローファイバー透析モジュール
等に使用できる陽イオン交換膜を提供することを目的と
する。
The purpose of the present invention is to provide a cation exchange membrane that can be used for energy-saving electrodialysis methods, battery separators, and hollow fiber dialysis modules that are compact and easy to maintain, which cannot be achieved with conventional technology. .

[課題を解決するための手段] 本発明の上記目的は、1分子中に少な(とも1個以上の
ハロアルキル基を有するポリスルホン系重合体とスルホ
ン酸基を含有するポリスルホン系重合体との混合物が硬
化された重合体からなり、イオン交換容量0.5〜3.
5ミリ当量/g乾燥樹脂である陽イオン交換体によって
達成せしめられる。
[Means for Solving the Problems] The above-mentioned object of the present invention is to provide a mixture of a polysulfone polymer having a small amount (both one or more haloalkyl groups) and a polysulfone polymer containing a sulfonic acid group in one molecule. It is made of a hardened polymer and has an ion exchange capacity of 0.5 to 3.
This is achieved with a cation exchanger that is 5 meq/g dry resin.

本発明の陽イオン交換体は、基本的には、上記特定の官
能基を有するポリスルホン重合体とスルホン酸基を含有
するポリスルホン重合体の硬化体からなるが、これは従
来の陽イオン交換体とは、格段に優れた特性を有する陽
イオン交換体を提供することが出来る。
The cation exchanger of the present invention basically consists of a cured product of a polysulfone polymer having the above-mentioned specific functional group and a polysulfone polymer containing a sulfonic acid group, which is different from conventional cation exchangers. can provide a cation exchanger with significantly superior properties.

即ち、従来のスルホン化ポリスルホン重合体は、特開昭
61−4505に記載されているように、イオン交換容
量が2.0ミリ当量/g樹脂を超えると、非架橋のため
水溶性重合体になりイオン交換体として使用できない。
That is, as described in JP-A No. 61-4505, conventional sulfonated polysulfone polymers become water-soluble polymers due to non-crosslinking when their ion exchange capacity exceeds 2.0 milliequivalents/g resin. Therefore, it cannot be used as an ion exchanger.

また架橋サイトを有するポリスルホン樹脂としては、末
7端に一〇H基あるいは、−C:1iiCH基を含有す
るものが知られているが、これらの架橋サイトは反応性
が低く、スルホン酸基の熱分解温度を超える320〜4
00℃の高温加熱処理が必要とされ、架橋型ポリスルホ
ン系イオン交換膜を製造するための素材として適当でな
い。
Polysulfone resins with crosslinking sites are known to contain a 10H group or a -C:1iiCH group at the 7-terminus, but these crosslinking sites have low reactivity and the sulfonic acid group 320~4 above pyrolysis temperature
It requires high-temperature heat treatment at 00°C and is not suitable as a material for producing cross-linked polysulfone-based ion exchange membranes.

本発明者は、スルホン化ポリスルホン重合体の硬化物に
ついて鋭意研究したところ、分子内にハロアルキル基を
含有するポリスルホン重合体を使用することにより、機
械的性質、成形加工性、イオン交換特性の優れた陽イオ
ン交換体が製造しうることを見い出し、本発明を完成せ
しめた。
The present inventor conducted intensive research on cured products of sulfonated polysulfone polymers, and found that by using polysulfone polymers containing haloalkyl groups in the molecule, the cured products had excellent mechanical properties, moldability, and ion exchange properties. The inventors discovered that a cation exchanger can be produced and completed the present invention.

以下に本発明の詳細な説明すると、本発明の陽イオン交
換体を構成するスルホン酸基を含有するポリスルホン系
重合体としては一般式数1〜8の炭化水素基、a −d
はO〜4、eはO〜3、(f+g)はO〜7、(h+i
)はO〜5、R8゜、R11は水素又は炭素数1〜6の
炭化水素基、m/n JOO10〜1/100を示す。
To explain the present invention in detail below, the polysulfone-based polymer containing a sulfonic acid group constituting the cation exchanger of the present invention includes hydrocarbon groups of general formulas 1 to 8, a - d
is O~4, e is O~3, (f+g) is O~7, (h+i
) represents O~5, R8°, R11 represents hydrogen or a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, and m/n JOO10 to 1/100.

) で表わされる芳香族ポリスルホンを含有する重合体のス
ルホン化化合物、好ましくは一般式−3Q、−,m/n
=100/1〜1/10で表わされる芳香族ポリスルホ
ン重合体のスルホン化により得ることができる。
), preferably a sulfonated compound of a polymer containing an aromatic polysulfone represented by the general formula -3Q, -, m/n
It can be obtained by sulfonation of an aromatic polysulfone polymer represented by =100/1 to 1/10.

ポリスルホン重合体のスルホン化方法としては、固形の
ポリスルホン重合体とスルホン化剤と接触せしめる方法
も使用されつるが、好ましくは、スルホン化剤に対し安
定で、ポリスルホンを溶解する溶剤で溶解せしめ、液状
で反応させることが好ましく、そのような溶剤としてハ
ロゲン化炭化水素類、例えば、トリクロロエタン、テト
ラクロロエタン等が使用される。
As a method for sulfonating a polysulfone polymer, a method in which a solid polysulfone polymer is brought into contact with a sulfonating agent is also used, but it is preferable to dissolve the polysulfone in a solvent that is stable to the sulfonating agent and dissolves polysulfone. The reaction is preferably carried out using halogenated hydrocarbons such as trichloroethane, tetrachloroethane, etc. as such a solvent.

またスルホン化剤として、濃硫酸9発煙硫酸、クロロス
ルホン酸、無水硫酸、無水硫酸−トリエチルホスフェー
ト錯体なと、制限なく使用できる。
Further, as the sulfonating agent, concentrated sulfuric acid, fuming sulfuric acid, chlorosulfonic acid, sulfuric anhydride, and sulfuric anhydride-triethyl phosphate complex can be used without limitation.

か(して、ポリスルホン溶液にスルホン化剤を添加せし
め、反応温度1反応時間を便宜選定することにより、所
望するイオン交換容量を有するスルホン化ポリスルホン
重合体が得られる。しかしながら、イオン交換容量が0
.5ミリ当量/g樹脂以下では、膜抵抗が著しく高く、
また3、5ミリ当量/g樹脂以上では、硬化剤が多量に
必要なため、結果として、硬化膜のイオン交換容量の低
下を招き、また得られる膜の機械的強度、特に靭性も低
下するため、好ましくは、イオン交換容量0.5〜3.
5ミリ当量/g樹脂、特には0.8〜3.0ミリ当量/
g樹脂になるように反応させる。
By adding a sulfonating agent to the polysulfone solution and conveniently selecting the reaction temperature and reaction time, a sulfonated polysulfone polymer having a desired ion exchange capacity can be obtained.
.. Below 5 milliequivalents/g resin, the membrane resistance is extremely high;
Furthermore, if the amount exceeds 3.5 milliequivalents/g of resin, a large amount of curing agent is required, resulting in a decrease in the ion exchange capacity of the cured film, and also a decrease in the mechanical strength, especially the toughness, of the resulting film. , preferably an ion exchange capacity of 0.5 to 3.
5 meq/g resin, especially 0.8 to 3.0 meq/g resin
g React to form a resin.

本発明の陽イオン交換体を構成するハロアルキル基を含
有するポリスルホン系重合体とじては一般式 で表わされる芳香族ポリスルホン系重合体のハロアルキ
ル化化合物、好ましくは一般式中、又は異なる単結合、
 −o−、−s−、−so、−、−c−又はR8゜ 素数1〜8の炭化水素基、a −dは0〜4、eはO〜
3、(f+g)はO〜7、(h+i)はO〜5、R1゜
、R11は水素又は炭素数1〜6の炭化水素基、m/n
 =10(110−1/100を示す。) 一3Q、−、m/n=100/1〜1/10で表わされ
る芳香族ポリスルホン重合体のハロアルキル化により得
ることができる。
The polysulfone polymer containing a haloalkyl group constituting the cation exchanger of the present invention is a haloalkylated compound of an aromatic polysulfone polymer represented by the general formula, preferably a compound in the general formula, or a different single bond,
-o-, -s-, -so, -, -c- or R8゜hydrocarbon group with prime number 1-8, a-d is 0-4, e is O-
3, (f+g) is O~7, (h+i) is O~5, R1°, R11 is hydrogen or a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, m/n
=10 (indicates 110-1/100) It can be obtained by haloalkylation of an aromatic polysulfone polymer represented by -, m/n = 100/1 to 1/10.

ADアルキル基としては−(CHz ) n Cl +
 −((: Hz ) n B r +−(CHs)n
F、−(CL)−Iが例示されるが反応性から−CH*
C1,−CHaBrが好ましく、特に量産性から−CH
*C4が好ましく採用される。
The AD alkyl group is -(CHz) n Cl +
−((: Hz) n B r +−(CHs)n
Examples include F, -(CL)-I, but due to reactivity, -CH*
C1,-CHaBr is preferable, especially -CH
*C4 is preferably adopted.

かかるクロルメチル基を導入する方法としては、クロル
メチルメチルエーテル、1.4−ビス(クロルメトキシ
)ブタン、1−クロルメトトキシー4−クロロブタンお
よびホルマリン塩化水素、バラホルムアルデヒド、塩化
水素等の求核性クロルメチル化剤を触媒の共存下でポリ
スルホン系重合体と接触せしめることにより得ることが
できる。
Methods for introducing such chloromethyl groups include chloromethyl methyl ether, 1,4-bis(chloromethoxy)butane, 1-chloromethotoxy-4-chlorobutane, and nucleophilic chloromethyl such as formalin hydrogen chloride, paraformaldehyde, and hydrogen chloride. It can be obtained by bringing a curing agent into contact with a polysulfone polymer in the presence of a catalyst.

上記のポリスルホン系重合体に−cHs1基を導入する
方法としては、粒状の重合体、あるいは膜状成形体と前
述したクロルメチル化剤を接触せしめる方法も使用でき
るが、反応の均一性と成形加工性の良い重合体を得るた
め、クロルメチル化剤に対し安定で、ポリスルホン系重
合体を溶解する溶剤で溶解せしめ、液状で反応させるこ
とが好ましい。そのような溶剤として、ハロゲン化炭化
水素、例えばトリクロロエタン、テトラクロロエタン等
が使用される。かくして、ポリスルホン重合体溶液にク
ロルメチル化剤と塩化スズ等の触媒を添加せしめ、反応
温度、反応時間を適宜選定することにより、所望するク
ロルメチル基含有量を有するクロルメチル化ポリスルホ
ン重合体が得られる。
As a method for introducing one -cHs group into the above-mentioned polysulfone-based polymer, it is also possible to use a method in which the chloromethylating agent mentioned above is brought into contact with a particulate polymer or a film-like molded product, but this method is effective in improving the uniformity of the reaction and the ease of molding process. In order to obtain a polymer with good properties, it is preferable to dissolve it in a solvent that is stable against chloromethylating agents and dissolves polysulfone-based polymers, and to react in liquid form. As such solvents, halogenated hydrocarbons such as trichloroethane, tetrachloroethane, etc. are used. Thus, by adding a chloromethylating agent and a catalyst such as tin chloride to a polysulfone polymer solution and appropriately selecting the reaction temperature and reaction time, a chloromethylated polysulfone polymer having a desired chloromethyl group content can be obtained.

クロルメチル化スルホン重合体のクロルメチル基含有量
としては、次く、スルホン化ポリスルホン重合体の混合
における配合比率及びスルホン化ポリスルホン重合体の
イオン交換容量により異なるが、0.01ミリ当量/g
樹脂以上、好ましくは0.1ミリ当量/g樹脂以上、特
には0.5〜3.5ミリ当量/g樹脂のものが使用され
る。
The chloromethyl group content of the chloromethylated sulfone polymer varies depending on the mixing ratio of the sulfonated polysulfone polymer and the ion exchange capacity of the sulfonated polysulfone polymer, but is 0.01 milliequivalent/g.
The amount of resin used is at least 0.1 meq/g resin, preferably at least 0.1 meq/g resin, particularly from 0.5 to 3.5 meq/g resin.

かくして、本発明の陽イオン交換体を構成するクロルメ
チル化ポリスルホン重合体と先に述べたスルホン化ポリ
スルホン重合体は混合せしめるが、その配合率としては
スルホン化ポリスルホン重合体のイオン交換容量の1〜
200当量%、特には5〜50当量%のクロルメチル基
を含有するように配合することが、イオン交換容量が太
き(、選択性、機械的性質の優れた陽イオン交換体を得
るうえで好ましい。
Thus, the chloromethylated polysulfone polymer constituting the cation exchanger of the present invention and the above-mentioned sulfonated polysulfone polymer are mixed, and the blending ratio is 1 to 1 of the ion exchange capacity of the sulfonated polysulfone polymer.
In order to obtain a cation exchanger with a large ion exchange capacity (high ion exchange capacity, excellent selectivity, and mechanical properties), it is preferable to blend the chloromethyl group to 200 equivalent %, especially 5 to 50 equivalent %. .

クロルメチル化ポリスルホン重合体とスルホン化ポリス
ルホン重合体の混合方法は、特に限定されず、既知の混
合方法が適用されるが、好ましくは、本発明を構成する
2種のポリスルホン重合体の共通溶媒にて、溶解混合す
ることが均一な物性を有する陽イオン交換膜を得るうえ
で好ましい。
The method of mixing the chloromethylated polysulfone polymer and the sulfonated polysulfone polymer is not particularly limited, and any known mixing method may be applied, but preferably in a common solvent of the two types of polysulfone polymers constituting the present invention. , dissolving and mixing is preferable in order to obtain a cation exchange membrane having uniform physical properties.

かかる溶媒としては、ジメチルホルムアミド、ジメチル
スルフオキシド、N−メチルピロリドン等の単独溶媒の
他、水・アセトン混合液、メタノール・テトラヒドロフ
ラン混合液、テトラクロルエタン・アルコール混合液等
が例示される。
Examples of such solvents include single solvents such as dimethylformamide, dimethylsulfoxide, and N-methylpyrrolidone, as well as water/acetone mixtures, methanol/tetrahydrofuran mixtures, tetrachloroethane/alcohol mixtures, and the like.

かくして、クロルメチル化ポリスルホン重合体とスルホ
ン化ポリスルホン重合体の溶液は所望する形状にキャス
ト・乾燥して成形加工し、陽イオン交換体を得るが、か
かる成形加工前ないしは成形加工後に酸と接触せしめる
ことが好ましい。
Thus, the solution of the chloromethylated polysulfone polymer and the sulfonated polysulfone polymer is cast into a desired shape, dried, and molded to obtain a cation exchanger, but the solution must be brought into contact with an acid before or after such molding. is preferred.

上記の酸としては、A I C1B 、S bCl s
 + F e Cl s + T e C1m *5n
C14,TiCl4.TeCl4. B1C1a、 Z
nC1z等のルイス酸および肝、HgSO4,hOs、
HsPO4等のプロトン酸が例示され、クロルメチル化
ポリスルホン重合体とスルホン化ポリスルホン重合体の
溶液に上記の少な(とも1種の酸を共存させて、キャス
ト乾燥するか又はクロルメチル化ポリスルホン重合体と
スルホン化ポリスルホン重合体の成形加工品に上記の酸
に接触せしめることができる。
The above acids include A I C1B , S bCl s
+ F e Cl s + T e C1m *5n
C14, TiCl4. TeCl4. B1C1a, Z
Lewis acids such as nC1z and liver, HgSO4, hOs,
Protonic acids such as HsPO4 are exemplified, and a solution of a chloromethylated polysulfone polymer and a sulfonated polysulfone polymer is coexisted with at least one of the above acids, and then cast and dried, or a solution of a chloromethylated polysulfone polymer and a sulfonated polysulfone polymer is used. A molded article of polysulfone polymer can be brought into contact with the above acid.

また、本発明の陽イオン交換体を得る別の好適な手段と
しては、スルホン化ポリスルホン重合体のイオン交換基
を一3O,Hとして使用することにより、単にクロルメ
チル化ポリスルホン重合体とスルホン化ポリスルホン重
合体の溶液からキャスト・乾燥した成形加工品を180
〜300℃好ましくは220〜250℃にて加熱するこ
とにより、溶媒に不要な硬化された陽イオン交換体を得
ることができる。
In addition, as another suitable means for obtaining the cation exchanger of the present invention, by using the ion exchange group of the sulfonated polysulfone polymer as -3O,H, it is possible to simply combine the chloromethylated polysulfone polymer and the sulfonated polysulfone polymer. The molded product cast and dried from the combined solution is 180%
By heating at ~300°C, preferably 220-250°C, a cured cation exchanger that does not require a solvent can be obtained.

かくして得る本発明の陽イオン交換体は、便宜溶液、例
えば食塩水溶液等でイオン交換基に水和せしめて使用さ
れる。特に本発明の陽イオン交換体が100μm以下の
膜状成形品では、電気透析用隔膜、電池用セパレーター
、拡散透析用隔膜等の分離膜として使用することができ
る0次に本発明を実施例により説明するが、本発明は、
かかる実施例に限定されるものではない。
The cation exchanger of the present invention thus obtained is used by hydrating the ion exchange group with a convenient solution such as a saline solution. In particular, the present invention can be used as a separation membrane such as an electrodialysis membrane, a battery separator, a diffusion dialysis membrane, etc. in a membrane-shaped molded article in which the cation exchanger of the present invention has a diameter of 100 μm or less. As explained, the present invention includes
The present invention is not limited to such examples.

[実施例] 実施例1 特開昭61−168629に記載された合成法と同様に
して、4,4′−ジフェノールとジハロジフェニルスル
ホンと反応せしめ、芳香族ポリスルホンのユニットから
なるプリカーサ−を合成し、次いで該プリカーサ−とジ
ハロジフェニルスルホンと硫化ナトリウムとを反応し、
次式で示される芳香族ポリスルホン−ポリチオエーテル
スルホン共重合体Aを得た。
[Example] Example 1 In the same manner as the synthesis method described in JP-A-61-168629, 4,4'-diphenol and dihalodiphenylsulfone were reacted to obtain a precursor consisting of an aromatic polysulfone unit. and then reacting the precursor with dihalodiphenylsulfone and sodium sulfide,
An aromatic polysulfone-polythioethersulfone copolymer A represented by the following formula was obtained.

B3 K)w、 @o(x公o)。B3 K) w, @o (x public o).

+@;P−沌oS)。H(1) m/n= 1 / 1   固有粘度0.65次に、該
共重合体Aは、1,1.2−トリクロルエタンに溶解し
た後、無水硫酸/トリエチルホスフェートが局モル比の
錯体な含有するトリクロロエタン溶液と、共重合体Aの
1ユニツト当たり2当量分の錯体と接触せしめるように
して25℃、 100時間反応せしめ、次いで洗浄、乾
燥させた。得られたスルホン化共重合体へのイオン交換
容量は、2.05ミリ当量/g樹脂であった。
+@;P-chaosoS). H (1) m/n = 1 / 1 Intrinsic viscosity 0.65 Next, the copolymer A was dissolved in 1,1,2-trichloroethane, and then a complex of sulfuric anhydride/triethyl phosphate in a local molar ratio was prepared. The copolymer A was brought into contact with a trichloroethane solution containing 2 equivalents of the complex per unit of copolymer A, and reacted at 25°C for 100 hours, followed by washing and drying. The ion exchange capacity of the resulting sulfonated copolymer was 2.05 meq/g resin.

一方、共重合体Aを1.1,2.2−テトラクロルエタ
ンに溶解した後、クロルメチルエーテル、無水塩化スズ
を添加し、108℃、4時間反応せしめた後、メチルア
ルコールで凝集・洗浄し、クロルメチル基含有量が2.
2ミリ当量/g樹脂でのクロルメチル化共重合体Aを得
た。
On the other hand, after dissolving copolymer A in 1.1,2.2-tetrachloroethane, chloromethyl ether and anhydrous tin chloride were added and reacted at 108°C for 4 hours, followed by coagulation and washing with methyl alcohol. and the chloromethyl group content is 2.
A chloromethylated copolymer A at 2 meq/g resin was obtained.

かくして得た、スルホン化共重合体A75重量部と上記
クロルメチル化共重合体A25重量部を−メチルピロリ
ドンに溶解し、固形分濃度20重量%の溶液を得た0次
いで該ポリマー溶液をガラス板上に流延し、260℃1
時間加熱処理せしめ、膜厚25μmの陽イオン交換膜を
得た。
75 parts by weight of the thus obtained sulfonated copolymer A and 25 parts by weight of the chloromethylated copolymer A were dissolved in -methylpyrrolidone to obtain a solution with a solid content concentration of 20% by weight.Then, the polymer solution was placed on a glass plate. 260℃1
A cation exchange membrane having a thickness of 25 μm was obtained by heat treatment for a period of time.

かくして得られた陽イオン交換膜は、0.5N−NaC
1溶液中の交流抵抗は0.6Ωcm” 、Na”輸率は
0.95であった。該膜はN−メチルピロリドンに浸漬
したが溶解しなかった。
The cation exchange membrane thus obtained was 0.5N-NaC.
The AC resistance in one solution was 0.6 Ωcm'', and the Na'' transport number was 0.95. The membrane was soaked in N-methylpyrrolidone but did not dissolve.

比較例1 実施例1においてスルホン化共重合体をNa型に中和し
た以外全(同様にして陽イオン交換膜を得た。
Comparative Example 1 A cation exchange membrane was obtained in the same manner as in Example 1 except that the sulfonated copolymer was neutralized to Na type.

かくして得られた膜は、交流抵抗は0.5ΩC11”、
Na”輸率は0.94であったが該膜をN−メチルピロ
リドンに浸漬したところ溶解した。
The membrane thus obtained had an AC resistance of 0.5ΩC11”,
Although the Na'' transport number was 0.94, it dissolved when the membrane was immersed in N-methylpyrrolidone.

[発明の効果] 本発明の陽イオン交換体は、架橋されたスルホン化ポリ
スルホン重合体からなることを特徴としている。このた
め、硬化剤の種類、硬化剤の配合量、硬化条件により、
固定イオン濃度の制御、すなわち、用途に応じて、最適
な選択透過性を有する陽イオン交換膜を得ることができ
るとともに、有機溶媒に対する耐性が改善される。
[Effects of the Invention] The cation exchanger of the present invention is characterized by being composed of a crosslinked sulfonated polysulfone polymer. For this reason, depending on the type of curing agent, amount of curing agent, and curing conditions,
By controlling the fixed ion concentration, it is possible to obtain a cation exchange membrane with optimal permselectivity depending on the application, and the resistance to organic solvents is improved.

また、本発明では、架橋剤としてクロルメチル化された
ポリスルホン共重合体を使用することを特徴としている
ため、ポリスルホン重合体本来の、成形加工性9機械的
強度、耐熱性、耐薬品性を損なうことなく架橋すること
ができる。特にポリスルホン重合体として、反応性が異
なるユニットを有するブロック共重合体を使用した場合
、スルホン酸基又は架橋サイトのクロルメチル基が、特
定の部位に導入される結果、イオン交換容量が高く、架
橋密度が高くとも、機械的強度の大きな強靭な膜が得ら
れるという特徴がある。
In addition, since the present invention is characterized by using a chloromethylated polysulfone copolymer as a crosslinking agent, the inherent moldability, mechanical strength, heat resistance, and chemical resistance of polysulfone polymers may be impaired. can be crosslinked without any In particular, when a block copolymer having units with different reactivities is used as a polysulfone polymer, the sulfonic acid group or the chloromethyl group at the crosslinking site is introduced into a specific site, resulting in a high ion exchange capacity and a high crosslinking density. It has the characteristic that a strong film with high mechanical strength can be obtained even if the film has a high mechanical strength.

更にスルホン化共重合体と硬化剤を含有した溶液からキ
ャスト製膜できるので、膜厚の薄いイオン交換膜が得ら
れ、また多孔性基材や、他の高分子膜上に塗布、乾燥す
ることにより、容易に複層イオン交換膜が得られる特徴
を有する。
Furthermore, since it can be cast from a solution containing a sulfonated copolymer and a curing agent, a thin ion exchange membrane can be obtained, and it can also be coated and dried on porous substrates or other polymer membranes. This method has the feature that a multilayer ion exchange membrane can be easily obtained.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)1分子中に少なくとも1個以上のハロアルキル基
を有するポリスルホン系重合体とスルホン酸基を含有す
るポリスルホン系重合体との混合物が硬化された重合体
からなり、イオン交換容量0.5〜3.5ミリ当量/g
乾燥樹脂であることを特徴とする陽イオン交換体。
(1) Consists of a cured mixture of a polysulfone polymer having at least one haloalkyl group in one molecule and a polysulfone polymer containing a sulfonic acid group, and has an ion exchange capacity of 0.5 to 3.5 meq/g
A cation exchanger characterized by being a dry resin.
(2)ハロアルキル基を含有するポリスルホン系重合体
とスルホン酸基を含有するポリスルホン系重合体及びル
イス酸を含有する溶液から流延、加熱処理された膜厚1
00μm以下の陽イオン交換膜であることを特徴とする
特許請求項(1)の陽イオン交換体。
(2) Film thickness: 1 after casting and heat treatment from a solution containing a polysulfone polymer containing a haloalkyl group, a polysulfone polymer containing a sulfonic acid group, and a Lewis acid.
The cation exchanger according to claim 1, which is a cation exchange membrane with a diameter of 00 μm or less.
(3)ルイス酸がスルホン酸基含有ポリスルホン重合体
の−SO_3Hであることを特徴とする特許請求項(1
)又は(2)の陽イオン交換体。
(3) Patent claim (1) characterized in that the Lewis acid is -SO_3H of a polysulfone polymer containing a sulfonic acid group.
) or the cation exchanger of (2).
(4)ハロアルキル基を含有するポリスルホン系重合体
がクロルメチル(−CH_2Cl)化されたポリスルホ
ン系重合体であることを特徴とする特許請求項(1)〜
(3)のいずれかの陽イオン交換体。
(4) Patent claims (1) to 1, characterized in that the polysulfone-based polymer containing a haloalkyl group is a polysulfone-based polymer that has been converted to chloromethyl (-CH_2Cl).
(3) Any of the cation exchangers.
(5)ポリスルホン系重合体が、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (但し、式中Arは▲数式、化学式、表等があります▼
、▲数式、化学式、表等があります▼又は ▲数式、化学式、表等があります▼、Yは、単結合、−
O−又は ▲数式、化学式、表等があります▼、Zは−O−、−S
−又は−SO_2−、R^1〜R^9は互いに同一また
は異なる炭素数1〜8の炭 化水素基、a〜dは0〜4、eは0〜3、 (f+g)は0〜7、(h+i)は0〜 5、R_1_0、R_1_1は水素又は炭素数1〜6の
炭化水素基、m/n=100/1〜1/10を示す。)
で表される芳香族ポリスルホン系ブロック共重合体であ
ることを特徴とする特許請求の範囲(1)〜(5)の陽
イオン交換体。
(5) Polysulfone polymers have a general formula ▲ mathematical formula, chemical formula, table, etc. ▼ (However, Ar in the formula ▲ has a mathematical formula, chemical formula, table, etc. ▼
, ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼ or ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼, Y is a single bond, -
O- or ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼, Z is -O-, -S
- or -SO_2-, R^1 to R^9 are the same or different hydrocarbon groups having 1 to 8 carbon atoms, a to d are 0 to 4, e is 0 to 3, (f+g) is 0 to 7, (h+i) is 0 to 5, R_1_0 and R_1_1 are hydrogen or a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, m/n=100/1 to 1/10. )
The cation exchanger according to claims (1) to (5), which is an aromatic polysulfone block copolymer represented by:
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7345135B2 (en) 2001-10-10 2008-03-18 Mitsui Chemicals, Inc. Crosslinkable aromatic resin having protonic acid group, and ion conductive polymer membrane, binder and fuel cell using the resin
US7649025B2 (en) 2002-10-17 2010-01-19 Toyo Boseki Kabushiki Kaisha Composite ion-exchange membrane

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