[go: up one dir, main page]

JP2018065945A - Method for producing polymer electrolyte - Google Patents

Method for producing polymer electrolyte Download PDF

Info

Publication number
JP2018065945A
JP2018065945A JP2016206077A JP2016206077A JP2018065945A JP 2018065945 A JP2018065945 A JP 2018065945A JP 2016206077 A JP2016206077 A JP 2016206077A JP 2016206077 A JP2016206077 A JP 2016206077A JP 2018065945 A JP2018065945 A JP 2018065945A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polymer electrolyte
group
integer
producing
sulfonic acid
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.)
Pending
Application number
JP2016206077A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
宮武 健治
Kenji Miyatake
健治 宮武
内田 誠
Makoto Uchida
誠 内田
正人 日下部
Masato Kusakabe
正人 日下部
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.)
Kaneka Corp
University of Yamanashi NUC
Original Assignee
Kaneka Corp
University of Yamanashi NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kaneka Corp, University of Yamanashi NUC filed Critical Kaneka Corp
Priority to JP2016206077A priority Critical patent/JP2018065945A/en
Publication of JP2018065945A publication Critical patent/JP2018065945A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

【課題】スルホン酸基を有する芳香族系の親水性セグメントとスルホン酸基を有さない芳香族系の疎水性セグメントを芳香環の直接結合で連結するに際して、高価なゼロ価ニッケル錯体の使用量を減らすとともに、高い分子量の高分子電解質を高収率で得るための方法を提供する。【解決手段】スルホン酸基を含み主鎖としてハロゲン原子を2個以上有する芳香環を含む親水性セグメント前駆体と、スルホン酸基を実質的に含まず主鎖としてハロゲン原子を2個以上有する芳香環を含む疎水性セグメント前駆体から製造するに際し、ゼロ価ニッケル化合物と配位子からなる錯体を、前記親水性セグメント前駆体と前記疎水性セグメント前駆体に含まれるハロゲン原子の和に対して0.5-0.75モル当量使用し、前記錯体をニッケル原子が18電子則を満足する電子配置となるようにゼロ価ニッケル化合物と配位子の使用比率を調整し、かつ反応系に溶存する酸素を除去する工程を含む。【選択図】なし[PROBLEMS] To use an expensive zero-valent nickel complex in connecting an aromatic hydrophilic segment having a sulfonic acid group and an aromatic hydrophobic segment having no sulfonic acid group by a direct bond of an aromatic ring. And a method for obtaining a high molecular weight polyelectrolyte in a high yield. SOLUTION: A hydrophilic segment precursor containing an aromatic ring containing a sulfonic acid group and having two or more halogen atoms as a main chain, and an aromatic having substantially no sulfonic acid group and having two or more halogen atoms as a main chain. When producing from a hydrophobic segment precursor containing a ring, a complex composed of a zerovalent nickel compound and a ligand is reduced to 0.5% of the sum of halogen atoms contained in the hydrophilic segment precursor and the hydrophobic segment precursor. Use -0.75 molar equivalents, adjust the ratio of zero-valent nickel compound and ligand so that the nickel atom has an electron configuration satisfying the 18-electron rule, and remove oxygen dissolved in the reaction system Process. [Selection figure] None

Description

本発明は、固体高分子形燃料電池に好適な高分子電解質膜の製造方法に関するものである。  The present invention relates to a method for producing a polymer electrolyte membrane suitable for a polymer electrolyte fuel cell.

近年、地球温暖化等の環境問題等の観点から、高効率でクリーンなエネルギー源の開発が求められている。その要求に対する一つの候補として燃料電池が注目されている。燃料電池は、水素ガスやメタノール等の燃料と酸素等の酸化剤をそれぞれ電解質で隔てられた電極に供給し、一方で燃料の酸化を、他方で酸化剤の還元を行い、直接発電するものである。上述した燃料電池の材料のなかで、最も重要な材料の一つが電解質である。その電解質からなる燃料と酸化剤とを隔てる電解質膜としては、これまで様々なものが開発されているが、近年、特にスルホン酸基などのプロトン伝導性官能基を含有する高分子化合物から構成される高分子電解質の開発が盛んである。こうした高分子電解質は、固体高分子形燃料電池の他にも、例えば、湿度センサー、ガスセンサー、エレクトロクロミック表示素子などの電気化学素子の原料としても使用される。これら高分子電解質の利用法の中でも、特に、固体高分子形燃料電池は、新エネルギー技術の柱の一つとして期待されている。例えば、プロトン伝導性官能基を有する高分子化合物からなる電解質膜を使用した固体高分子形燃料電池は、低温における作動、小型軽量化が可能などの特徴を有し、自動車などの移動体、家庭用コージェネレーションシステム等の用途で既に実用化され、さらに民生用小型携帯機器や非常用電源などへの適用が検討されている。固体高分子形燃料電池に使用される電解質膜としては、1950年代に開発されたポリスチレン系の陽イオン交換膜があるが、燃料電池動作環境下における安定性に乏しく、充分な寿命を有する燃料電池を製造するには至っていない。一方、実用的な安定性を有する電解質膜としては、ナフィオン(Nafion)(登録商標)に代表されるパーフルオロカーボンスルホン酸膜が広く検討されている。パーフルオロカーボンスルホン酸膜は、高いプロトン伝導性を有し、耐酸性、耐酸化性などの化学的安定性に優れているとされている。しかしながら、ナフィオン(登録商標)は、使用原料が高く、複雑な製造工程を経るため、非常に高価であるという欠点がある。また、電極反応で生じる過酸化水素やその副生物であるヒドロキシラジカルで劣化すると指摘されている。さらに、その構造上、プロトン伝導基であるスルホン酸基の導入には限界がある。   In recent years, development of highly efficient and clean energy sources has been demanded from the viewpoint of environmental problems such as global warming. Fuel cells are attracting attention as one candidate for that requirement. A fuel cell directly supplies power by supplying a fuel such as hydrogen gas or methanol and an oxidant such as oxygen to electrodes separated by an electrolyte, while oxidizing the fuel on the one hand and reducing the oxidant on the other. is there. Among the fuel cell materials described above, one of the most important materials is an electrolyte. Various types of electrolyte membranes have been developed so far to separate the electrolyte fuel and oxidant, and in recent years, the electrolyte membrane is composed of a polymer compound containing a proton conductive functional group such as a sulfonic acid group. The development of polymer electrolytes is thriving. In addition to the solid polymer fuel cell, such a polymer electrolyte is used as a raw material for electrochemical elements such as a humidity sensor, a gas sensor, and an electrochromic display element. Among these polymer electrolyte utilization methods, in particular, polymer electrolyte fuel cells are expected as one of the pillars of new energy technology. For example, a polymer electrolyte fuel cell using an electrolyte membrane made of a polymer compound having a proton-conducting functional group has features such as operation at a low temperature and reduction in size and weight. It has already been put to practical use in applications such as cogeneration systems for automobiles, and its application to consumer small portable devices and emergency power supplies is under consideration. As an electrolyte membrane used in a polymer electrolyte fuel cell, there is a polystyrene-based cation exchange membrane developed in the 1950s. However, the fuel cell has poor stability under a fuel cell operating environment and has a sufficient lifetime. Has not yet been manufactured. On the other hand, as an electrolyte membrane having practical stability, a perfluorocarbon sulfonic acid membrane represented by Nafion (registered trademark) has been widely studied. Perfluorocarbon sulfonic acid membranes are said to have high proton conductivity and excellent chemical stability such as acid resistance and oxidation resistance. However, Nafion (registered trademark) has a drawback that it is very expensive because it uses high raw materials and undergoes complicated manufacturing processes. In addition, it has been pointed out that it is deteriorated by hydrogen peroxide generated by the electrode reaction and by-product hydroxy radical. Furthermore, due to its structure, there is a limit to the introduction of sulfonic acid groups that are proton conducting groups.

このような背景から、再び炭化水素系電解質膜の開発が期待されるようになってきた。その理由としては、炭化水素系電解質膜は化学構造の多様性を持たせやすく、スルホン酸基などのプロトン伝導基の導入の範囲が広く調整できる、他の材料との複合化が比較的容易であるという特徴があるからである。   Against this background, the development of hydrocarbon electrolyte membranes has come to be expected. The reason for this is that the hydrocarbon-based electrolyte membrane is easy to have a variety of chemical structures, the range of introduction of proton conducting groups such as sulfonic acid groups can be adjusted widely, and it is relatively easy to combine with other materials. This is because there is a characteristic of being.

近年では、炭化水素系電解質の中でも、スルホン酸基を有する芳香族系の親水性セグメントと、スルホン酸基を有さない芳香族系の疎水性セグメントからなるブロック共重合体が、ミクロ相分離したモルフォロジーを示し、発達したプロトン経路が形成されるために、高分子電解質膜に必要な高いプロトン伝導度が得られることが報告されている。なかでも親水性セグメントと、疎水性セグメントが芳香環の直接結合で連結されている高分子電解質は、スルホン酸基の周辺にエーテル結合やスルフィド結合等のヘテロ結合がないために、燃料電池運転中に発生する過酸化物等への耐性が高いという特徴がある(特許文献1)。親水性セグメントと疎水性セグメントを芳香環の直接結合で連結させる方法としては、ハロゲンを有する親水性セグメント前駆体とハロゲンを有する疎水性セグメント前駆体を、ゼロ価ニッケル錯体を用いてカップリングさせる反応が好ましく用いられている(特許文献1,2,3)。  In recent years, among the hydrocarbon electrolytes, a block copolymer comprising an aromatic hydrophilic segment having a sulfonic acid group and an aromatic hydrophobic segment having no sulfonic acid group has undergone microphase separation. It has been reported that high proton conductivity required for polymer electrolyte membranes can be obtained due to the formation of a developed proton pathway that exhibits morphology. In particular, polymer electrolytes in which a hydrophilic segment and a hydrophobic segment are connected by a direct bond of an aromatic ring have no hetero bond such as an ether bond or a sulfide bond around the sulfonic acid group. Is characterized by high resistance to peroxides and the like (Patent Document 1). As a method of connecting a hydrophilic segment and a hydrophobic segment by a direct bond of an aromatic ring, a reaction in which a hydrophilic segment precursor having a halogen and a hydrophobic segment precursor having a halogen are coupled using a zero-valent nickel complex. Is preferably used (Patent Documents 1, 2, and 3).

特開2012−229418号公報JP2012-229418A 特開2007−177197号公報JP 2007-177197 A 特開2008−88420号公報JP 2008-88420 A

しかし、前記従来技術において、ゼロ価ニッケル錯体は一般に高価であり、また、水分や酸素に敏感であるために、ハンドリング中や、反応系中で分解しやすく、高分子電解質の分子量や収率は十分に高いものとは言えなかった。   However, in the prior art, the zero-valent nickel complex is generally expensive, and is sensitive to moisture and oxygen, so it is easily decomposed during handling and in the reaction system, and the molecular weight and yield of the polymer electrolyte are It was not high enough.

本発明は、スルホン酸基を有する芳香族系の親水性セグメントとスルホン酸基を有さない芳香族系の疎水性セグメントを、芳香環の直接結合で連結するに際して、高価なゼロ価ニッケル錯体の使用量を減らすとともに、高い分子量の高分子電解質を高収率で得るための方法を提供する。   In the present invention, when an aromatic hydrophilic segment having a sulfonic acid group and an aromatic hydrophobic segment not having a sulfonic acid group are linked by a direct bond of an aromatic ring, an expensive zero-valent nickel complex Provided is a method for reducing the amount used and obtaining a high molecular weight polymer electrolyte in a high yield.

本発明の高分子電解質の製造方法は、親水性セグメントと疎水性セグメントから構成される高分子電解質の製造方法であって、スルホン酸基を含み主鎖としてハロゲン原子を2個以上有する芳香環を含む親水性セグメント前駆体と、スルホン酸基を実質的に含まず主鎖としてハロゲン原子を2個以上有する芳香環を含む疎水性セグメント前駆体から製造するに際し、ゼロ価ニッケル化合物と配位子からなる錯体を、前記親水性セグメント前駆体と前記疎水性セグメント前駆体に含まれるハロゲン原子の和に対して0.5モル当量以上0.75モル当量以下使用し、かつ、前記錯体を、ニッケル原子が18電子則を満足する電子配置となるようにゼロ価ニッケル化合物と配位子の使用比率を調整し、反応系に溶存する酸素を除去する工程を含むことを特徴とする。   The method for producing a polymer electrolyte of the present invention is a method for producing a polymer electrolyte composed of a hydrophilic segment and a hydrophobic segment, and comprises an aromatic ring having a sulfonic acid group and having two or more halogen atoms as a main chain. In the production from the hydrophilic segment precursor containing and the hydrophobic segment precursor containing an aromatic ring having two or more halogen atoms as a main chain substantially not containing a sulfonic acid group, a zero-valent nickel compound and a ligand are used. The complex is used in an amount of 0.5 molar equivalent to 0.75 molar equivalent relative to the sum of halogen atoms contained in the hydrophilic segment precursor and the hydrophobic segment precursor, and the complex is a nickel atom. Includes adjusting the use ratio of the zero-valent nickel compound and the ligand so that the electron configuration satisfies the 18-electron rule, and removing oxygen dissolved in the reaction system And wherein the door.

本発明によれば、スルホン酸基を有する親水性セグメントと、スルホン酸基を有さない疎水性セグメントが芳香環の直接結合で連結された高分子電解質の製造方法において、高価なゼロ価ニッケル錯体の使用量を減らすことができ、高い分子量の高分子電解質を、高収率で得ることができる。   According to the present invention, in a method for producing a polymer electrolyte in which a hydrophilic segment having a sulfonic acid group and a hydrophobic segment not having a sulfonic acid group are connected by a direct bond of an aromatic ring, an expensive zero-valent nickel complex is used. Thus, a high molecular weight polymer electrolyte can be obtained in a high yield.

本発明者らは、鋭意検討を行った結果、ゼロ価ニッケル錯体におけるニッケル原子と配位子の比率を好適な値に調整し、かつ、反応系の溶存酸素を除去することにより、ゼロ価ニッケル錯体を過剰量使用することなく、目的とする高分子量の電解質を高収率で得ることができることを見出し、本発明を完成させたものである。
<1.高分子電解質の製造方法>
本発明におけるゼロ価ニッケル錯体は、ハロゲンが芳香環に直接結合した芳香族系化合物をカップリングするためのものである。
As a result of intensive studies, the inventors of the present invention have adjusted the ratio of nickel atom and ligand in the zero-valent nickel complex to a suitable value and removed dissolved oxygen from the reaction system, thereby obtaining zero-valent nickel. The inventors have found that the intended high molecular weight electrolyte can be obtained in high yield without using an excessive amount of the complex, and the present invention has been completed.
<1. Production method of polymer electrolyte>
The zerovalent nickel complex in the present invention is for coupling an aromatic compound in which a halogen is directly bonded to an aromatic ring.

ゼロ価ニッケル錯体は、ゼロ価ニッケル金属に配位子が配位したものである。遷移金属錯体の安定性は、その金属のd電子の数と配位子から供与される電子の数の合計が不活性ガスと同じ18個になる時に最も安定になる(いわゆる18電子則と呼ばれる経験則)。ゼロ価ニッケル錯体の場合は、ニッケルのd電子が10個なので、配位子から8個の電子(非共有電子)が供給された場合に最も安定となる。非共有電子対を1つ有する配位子であれば、4分子が配位した場合に、また、非共有電子対を2つ有する配位子であれば、2分子が配位した場合に、18電子則を満足することになる。   A zero-valent nickel complex is a ligand in which a zero-valent nickel metal is coordinated. The stability of the transition metal complex is most stable when the sum of the number of d-electrons of the metal and the number of electrons donated from the ligand is 18 which is the same as the inert gas (so-called 18-electron rule). Rule of thumb). In the case of a zero-valent nickel complex, since nickel has 10 d electrons, it is most stable when 8 electrons (unshared electrons) are supplied from the ligand. If the ligand has one lone pair, when 4 molecules are coordinated, and if the ligand has two lone pairs, when two molecules are coordinated, The 18 electron rule will be satisfied.

このように、最も化学的に安定な18電子則を満足するニッケル錯体を用いた場合に、本発明における親水性セグメント前駆体と疎水性セグメント前駆体のカップリング反応が最も効率的に進行し、高い分子量の高分子電解質が高収率で得られる。   Thus, when a nickel complex that satisfies the most chemically stable 18-electron rule is used, the coupling reaction of the hydrophilic segment precursor and the hydrophobic segment precursor in the present invention proceeds most efficiently, A high molecular weight polymer electrolyte is obtained in high yield.

ゼロ価ニッケル錯体は、通常、適当なゼロ価ニッケル化合物に配位子を添加することにより調製される。そのような前駆体となるゼロ価ニッケル化合物としては、ニッケルテトラカルボニル、ビス−(1,5−シクロオクタジエン)ニッケル、テトラキストリフェニルホスフィンニッケル等が挙げられるが、入手性の面で、ビス−(1,5−シクロオクタジエン)ニッケルが好ましい。   Zero-valent nickel complexes are usually prepared by adding a ligand to a suitable zero-valent nickel compound. Examples of the zero-valent nickel compound that serves as such a precursor include nickel tetracarbonyl, bis- (1,5-cyclooctadiene) nickel, tetrakistriphenylphosphine nickel, and the like. (1,5-cyclooctadiene) nickel is preferred.

配位子としては、特に限定はないが、ホスフィン系化合物、アミン系化合物、スルフィド系化合物、ピリジン系化合物、チオフェン系化合物等が挙げられる。   The ligand is not particularly limited, and examples thereof include phosphine compounds, amine compounds, sulfide compounds, pyridine compounds, and thiophene compounds.

ホスフィン系化合物としては、トリメチルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリス(o−トルイル)ホスフィン等が例示される。   Examples of the phosphine compound include trimethylphosphine, tributylphosphine, triphenylphosphine, tris (o-toluyl) phosphine, and the like.

アミン系化合物としては、トリエチルアミン、トリブチルアミン、トリフェニルアミン、テトラメチルエチレンジアミン、ペンタメチルジエチレントリアミン等が例示される。   Examples of amine compounds include triethylamine, tributylamine, triphenylamine, tetramethylethylenediamine, pentamethyldiethylenetriamine, and the like.

スルフィド系化合物としては、ジメチルスルフィド、ジエチルスルフィド、ジブチルスルフィド、ジフェニルスルフィド等が例示される。   Examples of the sulfide compound include dimethyl sulfide, diethyl sulfide, dibutyl sulfide, diphenyl sulfide and the like.

ピリジン系化合物としては、ピリジン、2−メチルピリジン、2,6−ジメチルピリジン、3−メチルピリジン、2,2’−ビピリジル等が例示される。   Examples of pyridine compounds include pyridine, 2-methylpyridine, 2,6-dimethylpyridine, 3-methylpyridine, 2,2'-bipyridyl and the like.

チオフェン系化合物としてはチオフェン、2−メチルチオフェン、2,5−ジメチルチオフェン、2,2’−ジチオフェン等が例示される。   Examples of thiophene compounds include thiophene, 2-methylthiophene, 2,5-dimethylthiophene, 2,2'-dithiophene.

これらの中でも、入手性、ゼロ価ニッケル錯体とした時の反応性の高さの点から、2,2’−ビピリジルが好ましい。   Among these, 2,2'-bipyridyl is preferable from the viewpoint of availability and high reactivity when a zero-valent nickel complex is obtained.

これら配位子の使用量は、上述のように、前駆体のゼロ価ニッケル化合物に対して、18電子則を満足する量であればよい。2,2’−ビピリジルを用いる場合は、ゼロ価ニッケルに対し、2モル当量以上3モル当量以下の範囲で用いることが好ましい。2モル当量未満であると、18電子則を満たさないので、カップリング反応に、より多くのニッケル錯体が必要となり、3モル当量を超えると、配位子を不必要に過剰に使用することになり、不経済である。   The amount of these ligands used may be an amount satisfying the 18-electron rule with respect to the precursor zero-valent nickel compound as described above. When 2,2'-bipyridyl is used, it is preferably used in the range of 2 to 3 molar equivalents relative to zero-valent nickel. If it is less than 2 molar equivalents, the 18 electron rule is not satisfied, so more nickel complex is required for the coupling reaction, and if it exceeds 3 molar equivalents, the ligand is used unnecessarily in excess. It is uneconomical.

本発明においては、ゼロ価ニッケル錯体を用いて、スルホン酸基を含み、主鎖としてハロゲン原子を2個以上有する芳香環を含む親水性セグメント前駆体と、スルホン酸基を実質的に含まず、主鎖としてハロゲン原子を2個以上有する芳香環を含む疎水性セグメント前駆体をカップリングさせて高分子電解質を共重合体として得る。ゼロ価ニッケル錯体1分子は、2つのハロゲン原子と反応するので、理論的には、反応系のハロゲン原子2モルに対し、1モル用いればよい。ゼロ価ニッケル錯体の好適な使用量は、親水性セグメント前駆体のハロゲン原子と疎水性セグメント前駆体のハロゲン原子の和に対して、0.5モル当量以上0.75モル当量以下である。0.5モル当量未満であると、カップリング反応が十分進行せず、収率が低下するとともに、高分子電解質の分子量が低下する。0.75モル当量を超えると、不必要に過剰に使用することになり、不経済である。   In the present invention, using a zerovalent nickel complex, a hydrophilic segment precursor containing an aromatic ring containing a sulfonic acid group and having two or more halogen atoms as a main chain, and substantially free of a sulfonic acid group, A polymer segment is obtained as a copolymer by coupling a hydrophobic segment precursor containing an aromatic ring having two or more halogen atoms as a main chain. Since one molecule of the zerovalent nickel complex reacts with two halogen atoms, theoretically, it is sufficient to use 1 mole per 2 moles of halogen atoms in the reaction system. A suitable amount of the zerovalent nickel complex is 0.5 mole equivalent or more and 0.75 mole equivalent or less with respect to the sum of the halogen atom of the hydrophilic segment precursor and the halogen atom of the hydrophobic segment precursor. If it is less than 0.5 molar equivalent, the coupling reaction does not proceed sufficiently, the yield decreases, and the molecular weight of the polymer electrolyte decreases. If it exceeds 0.75 molar equivalent, it will be used unnecessarily in excess, which is uneconomical.

本発明では、以上のように、ゼロ価ニッケル化合物に対して、配位子を、18電子則を満足する量添加することにより、ゼロ価ニッケル錯体が安定化するために、その使用量を最小化することができ、経済的に有利である。   In the present invention, as described above, by adding a ligand to the zerovalent nickel compound in an amount that satisfies the 18-electron rule, the zerovalent nickel complex is stabilized. This is economically advantageous.

本発明においては、さらに、反応系の溶存酸素を除去する工程を含む。この工程を加えることにより、反応途中のゼロ価ニッケル錯体の安定性をさらに高めることができ、結果的に、より高分子量の共重合体を高い収率で得ることが可能になる。   The present invention further includes a step of removing dissolved oxygen from the reaction system. By adding this step, the stability of the zero-valent nickel complex during the reaction can be further increased, and as a result, a higher molecular weight copolymer can be obtained in a high yield.

溶存酸素を除去する方法としては、特に限定はないが、窒素ガスを反応系中にバブリングする方法が簡便で好ましい。反応系中に適当なチューブを挿入し、窒素を送り込んでバブリングすることにより、溶存酸素を除去することができる。窒素ガスのバブリングの量は、1分間に、反応混合物の体積の0.1倍〜10培の量となるように調整すればよい。0.1倍未満であると、酸素の除去に長時間を要し、10倍を超えるとバブリングが激しくなりすぎ、反応容器内で飛沫が発生して好ましくない。   The method for removing dissolved oxygen is not particularly limited, but a method of bubbling nitrogen gas into the reaction system is simple and preferable. Dissolved oxygen can be removed by inserting a suitable tube into the reaction system, sending nitrogen and bubbling. The amount of nitrogen gas bubbling may be adjusted to be 0.1 to 10 times the volume of the reaction mixture per minute. If it is less than 0.1 times, it takes a long time to remove oxygen, and if it exceeds 10 times, bubbling becomes too intense and splashes are generated in the reaction vessel.

窒素バブリングを行うタイミングは、ゼロ価ニッケル錯体と溶存酸素の接触を可能な限り避ける目的で、ゼロ価ニッケル化合物を添加する前に行うことが好ましい。すなわち、反応溶媒を含む、ゼロ価ニッケル化合物以外の成分を仕込んだ状態でバブリングを行ない、その後、ゼロ価ニッケル化合物を添加するのがよい。   Nitrogen bubbling is preferably performed before adding the zero-valent nickel compound in order to avoid contact between the zero-valent nickel complex and dissolved oxygen as much as possible. That is, it is preferable to perform bubbling in a state where components other than the zerovalent nickel compound including the reaction solvent are charged, and then add the zerovalent nickel compound.

この場合、バブリングをする時間は特に限定はないが、1分〜1時間が好ましく、5分〜30分がより好ましい。1分より短いと溶存酸素の除去が不十分となり、1時間より長いと、反応に要する全体の時間が長くなり、生産性が低下する。窒素バブリングは、ゼロ価ニッケル化合物を添加する直前に止めてもよいし、添加後、反応を終了するまで継続してもよい。   In this case, the bubbling time is not particularly limited, but is preferably 1 minute to 1 hour, and more preferably 5 minutes to 30 minutes. If it is shorter than 1 minute, removal of dissolved oxygen is insufficient, and if it is longer than 1 hour, the total time required for the reaction becomes long, and productivity is lowered. Nitrogen bubbling may be stopped immediately before the addition of the zero-valent nickel compound, or may be continued after the addition until the reaction is completed.

本発明においては、スルホン酸基を含み、主鎖としてハロゲン原子を2個以上有する芳香環を含む親水性セグメント前駆体と、スルホン酸基を実質的に含まず、主鎖としてハロゲン原子を2個以上有する芳香環を含む疎水性セグメント前駆体を、前記のゼロ価ニッケル錯体を用いてカップリングし、高分子電解質を得る。   In the present invention, a hydrophilic segment precursor containing an aromatic ring containing a sulfonic acid group and having two or more halogen atoms as a main chain, and two halogen atoms as a main chain substantially not containing a sulfonic acid group The hydrophobic segment precursor containing the aromatic ring having the above is coupled using the zero-valent nickel complex to obtain a polymer electrolyte.

そのような親水性セグメント前駆体としては、特に限定されず種々のものを使用することができるが、原料の入手性や合成の容易さから、下記一般式群1(化1)のいずれかで表される構造を有するものが好ましい。   Such a hydrophilic segment precursor is not particularly limited, and various types can be used. From the availability of raw materials and ease of synthesis, any of the following general formula group 1 (Chemical formula 1) is used. Those having the structure represented are preferred.

Figure 2018065945
(式中、mは1〜4の整数、k、lは0〜4の整数を表し、k+lは1以上の整数である。pは0〜10の整数、qは0〜10の整数、rは1〜4の整数を表す。Halはハロゲンを、Xは、−CO−、−SO2−、−C(CF32−からなる群より選ばれた少なくとも1種の構造を表す。Yは、−CO−、−SO2−、−SO−、−CONH−、−COO−、−(CF2t−(tは1〜10の整数)、−C(CF32−からなる群より選ばれた少なくとも1種の構造を表し、Zは直接結合又は、−(CH2o−(oは1〜10の整数)、−C(CH32−、−O−、−S−からなる群より選ばれた少なくとも1種の構造を表す。Ar1は、−SO3H又はO(CH2sSO3H(sは1〜12の整数)で表される置換基を有する芳香族基を表す。)
Figure 2018065945
(In the formula, m represents an integer of 1 to 4, k and l represent an integer of 0 to 4, k + 1 represents an integer of 1 or more, p represents an integer of 0 to 10, q represents an integer of 0 to 10, r Represents an integer of 1 to 4. Hal represents halogen, and X represents at least one structure selected from the group consisting of —CO—, —SO 2 —, and —C (CF 3 ) 2 —. Consists of —CO—, —SO 2 —, —SO—, —CONH—, —COO—, — (CF 2 ) t — (t is an integer of 1 to 10), —C (CF 3 ) 2 —. Represents at least one structure selected from the group, Z is a direct bond, or — (CH 2 ) o — (where o is an integer of 1 to 10), —C (CH 3 ) 2 —, —O—, — Represents at least one structure selected from the group consisting of S—, Ar 1 is a substituent represented by —SO 3 H or O (CH 2 ) s SO 3 H (s is an integer of 1 to 12); Have It represents an aromatic group.)

ここで親水性セグメントの前駆体とは、後述する疎水性セグメントの前駆体との共重合反応により親水性セグメントとなる、芳香環に直結したハロゲンを有する化合物のことをいう。親水性セグメント前駆体と疎水性セグメント前駆体を、ゼロ価ニッケル錯体を用いたカップリング反応により共重合させることにより、親水性セグメントと疎水性セグメントを有する高分子電解質が形成される。   Here, the precursor of a hydrophilic segment refers to a compound having a halogen directly bonded to an aromatic ring, which becomes a hydrophilic segment by a copolymerization reaction with a precursor of a hydrophobic segment described later. A polymer electrolyte having a hydrophilic segment and a hydrophobic segment is formed by copolymerizing the hydrophilic segment precursor and the hydrophobic segment precursor by a coupling reaction using a zerovalent nickel complex.

上記のような親水性セグメントと疎水性セグメントからなる共重合体とすることにより、高分子電解質膜のモルフォロオジーがミクロ相分離構造となり、親水性セグメントが連続したプロトン伝導経路を形成するので、プロトン伝導度、特に低加湿下でのプロトン伝導度が向上する。   By using a copolymer consisting of a hydrophilic segment and a hydrophobic segment as described above, the morphology of the polymer electrolyte membrane becomes a microphase separation structure, and the hydrophilic segment forms a continuous proton conduction path. Proton conductivity, particularly proton conductivity under low humidification is improved.

親水性セグメントは、スルホン酸基を有するので、高分子電解質のプロトン伝導性が発現し、親水性セグメントの主鎖が主に芳香環からなるので、高分子電解質は耐熱性、化学的耐久性に優れるものになる。   Since the hydrophilic segment has a sulfonic acid group, the proton conductivity of the polymer electrolyte is expressed, and the main chain of the hydrophilic segment is mainly composed of an aromatic ring, so that the polymer electrolyte has heat resistance and chemical durability. It will be excellent.

本発明におけるスルホン酸基としては、例えば、スルホン酸基、スルホン酸塩の基、スルホン酸エステル基等が挙げられる。すなわち、スルホン酸基は、例えば、ナトリウム、カリウム等の塩になっていてもよいし、ネオペンチルエステル、メチルエステル、プロピルエステル等のエステル基で保護されていてもよい。特に高分子電解質の合成中は、塩やエステル基等の保護基を有する状態になっているのが好ましいことが多いが、当該高分子電解質が、例えば燃料電池の電解質膜として用いられる場合は、無機酸の水溶液等に浸漬することにより、スルホン酸基に変換して使用されることが多い。よって、本発明においては、スルホン酸基としては、容易にスルホン酸基になる状態の基であれば、塩やエステル等の保護基を有する状態の基も含まれる。   Examples of the sulfonic acid group in the present invention include a sulfonic acid group, a sulfonate group, a sulfonic acid ester group, and the like. That is, the sulfonic acid group may be a salt such as sodium or potassium, or may be protected with an ester group such as neopentyl ester, methyl ester or propyl ester. In particular, during the synthesis of the polymer electrolyte, it is often preferable to have a protective group such as a salt or an ester group, but when the polymer electrolyte is used as, for example, an electrolyte membrane of a fuel cell, It is often used by being converted into a sulfonic acid group by immersing in an aqueous solution of an inorganic acid. Therefore, in the present invention, the sulfonic acid group includes a group having a protective group such as a salt or an ester as long as it is a group that easily becomes a sulfonic acid group.

スルホン酸基の量は、親水性セグメントを形成する前駆体単位当たり、1〜6個が好ましく、1〜4個がより好ましい。6個よりスルホン酸基の量が多くなると、親水性セグメントの水溶性が高くなり、合成中の取り扱いが難しくなる傾向がある。1個より少ないと十分なプロトン伝導性が発現しにくくなる傾向がある。   The amount of the sulfonic acid group is preferably 1 to 6 and more preferably 1 to 4 per precursor unit forming the hydrophilic segment. When the amount of the sulfonic acid group is larger than 6, the water solubility of the hydrophilic segment increases, and the handling during synthesis tends to be difficult. If it is less than one, sufficient proton conductivity tends to be difficult to develop.

上記に例示した親水性セグメント前駆体は、市販品をそのまま用いることもできるし、対応する芳香族系化合物をスルホン酸化剤によりスルホン酸化することによって得ることもできる。スルホン酸化剤としては、例えばクロロスルホン酸、無水硫酸、発煙硫酸、硫酸、アセチル硫酸等が挙げられ、クロロスルホン酸、発煙硫酸が適度な反応性を有しているために好ましい。   As the hydrophilic segment precursor exemplified above, a commercially available product can be used as it is, or it can be obtained by sulfonating a corresponding aromatic compound with a sulfonating agent. Examples of the sulfonating agent include chlorosulfonic acid, sulfuric anhydride, fuming sulfuric acid, sulfuric acid, acetyl sulfuric acid and the like. Chlorosulfonic acid and fuming sulfuric acid are preferable because they have appropriate reactivity.

スルホン酸化反応において、溶媒は用いても用いなくてもよい。溶媒を用いる場合、溶媒としては、スルホン酸化剤に対して不活性なものであればよく、例えば、炭化水素系溶媒、ハロゲン化炭化水素系溶媒等が挙げられる。炭化水素系溶媒としては、飽和脂肪族炭化水素が挙げられ、特に炭素数5〜15の直鎖状または分岐状の炭化水素が好ましく、溶解度の点から、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカンがより好ましい。ハロゲン化炭化水素としては、ハロゲン化飽和脂肪族炭化水素、ハロゲン化芳香族炭化水素等が挙げられる。ハロゲン化飽和脂肪族炭化水素としては、例えば、モノクロロメタン、ジクロロメタン、トリクロロメタン、テトラクロロメタン、モノクロロエタン、ジクロロエタン、トリクロロエタン、テトラクロロエタン等が挙げられ、取り扱いの容易さからジクロロメタンが好ましい。ハロゲン化芳香族炭化水素としては、例えば、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン等が挙げられ、取り扱いの容易さからクロロベンゼンが好ましい。   In the sulfonation reaction, a solvent may or may not be used. In the case of using a solvent, the solvent is not particularly limited as long as it is inert to the sulfonated agent, and examples thereof include hydrocarbon solvents and halogenated hydrocarbon solvents. Examples of the hydrocarbon solvent include saturated aliphatic hydrocarbons, and linear or branched hydrocarbons having 5 to 15 carbon atoms are particularly preferable. From the viewpoint of solubility, pentane, hexane, heptane, octane and decane are preferable. More preferred. Examples of halogenated hydrocarbons include halogenated saturated aliphatic hydrocarbons and halogenated aromatic hydrocarbons. Examples of the halogenated saturated aliphatic hydrocarbon include monochloromethane, dichloromethane, trichloromethane, tetrachloromethane, monochloroethane, dichloroethane, trichloroethane, tetrachloroethane, and the like. Dichloromethane is preferable because of easy handling. Examples of the halogenated aromatic hydrocarbon include chlorobenzene, dichlorobenzene, trichlorobenzene, and the like, and chlorobenzene is preferable because of easy handling.

スルホン酸化工程の反応温度は、反応に応じて適宜設定すればよく、具体的にはスルホン酸化剤の最適使用範囲である−80℃〜200℃に設定すればよく、より好ましくは−50℃〜150℃であり、さらに好ましくは−20℃から130℃である。−80℃よりも低温であれば反応が遅くなり、目的とするスルホン酸化が100%まで進行しない傾向があり、200℃よりも高温であれば副反応が起こる傾向がある。   The reaction temperature of the sulfonation process may be set as appropriate according to the reaction, specifically, it may be set to −80 ° C. to 200 ° C. which is the optimum use range of the sulfonation agent, more preferably −50 ° C. to 150 ° C, more preferably -20 ° C to 130 ° C. If the temperature is lower than −80 ° C., the reaction is slow, and the intended sulfonation tends not to proceed to 100%, and if the temperature is higher than 200 ° C., side reaction tends to occur.

スルホン酸化工程の反応時間は、スルホン酸化される芳香族化合物の構造により適宜選択され得るが、通常1分間〜50時間程度の範囲内であればよい。1分間より短いと均一なスルホン酸化が進行しない傾向があり、50時間より長いと副反応が起こる傾向がある。   The reaction time of the sulfonation step can be appropriately selected depending on the structure of the aromatic compound to be sulfonated, but it is usually sufficient if it is within the range of about 1 minute to 50 hours. When it is shorter than 1 minute, uniform sulfonation tends not to proceed, and when it is longer than 50 hours, side reaction tends to occur.

スルホン酸化工程におけるスルホン酸化剤の添加量は、スルホン酸化される芳香族化合物のスルホン酸化される部位の全量を1当量とした場合、1当量〜50当量であることが好ましい。1当量より少ないと、スルホン酸化される部位が不均一になる傾向があり、一方、50当量より多いと、スルホン酸化される芳香族化合物の主鎖が切断されやすい傾向がある。   The addition amount of the sulfonated agent in the sulfonation process is preferably 1 equivalent to 50 equivalents when the total amount of the sulfonated aromatic compound is 1 equivalent. When the amount is less than 1 equivalent, the sulfonated site tends to be non-uniform, while when it exceeds 50 equivalents, the sulfonated aromatic compound main chain tends to be cleaved.

スルホン酸化工程における芳香族化合物の濃度は、スルホン酸化剤と接触させた場合に均一に反応が進行すれば特に限定されないが、芳香族化合物が低分子量化等の副反応を起こさないことと、溶媒量抑制によるコスト優位性の観点から、スルホン酸化反応に用いた化合物全体の重量に対して1〜30重量%であることが好ましい。   The concentration of the aromatic compound in the sulfonating step is not particularly limited as long as the reaction proceeds uniformly when brought into contact with the sulfonating agent, but the aromatic compound does not cause side reactions such as low molecular weight, and the solvent. From the viewpoint of cost advantage due to the suppression of the amount, it is preferably 1 to 30% by weight based on the weight of the whole compound used in the sulfonation reaction.

親水性セグメントのみのイオン交換容量(以下、イオン交換容量をIECと示すこともある)は、高分子電解質膜としてのIECが高く設定でき、また低加湿下で高いプロトン伝導性を発現することができる点から、4.0meq./g以上であることが好ましい。親水性セグメントのIECは、NMRの分析による計算や、高分子電解質のIEC(従来公知の方法、例えば滴定等により容易に求められる)を、親水性セグメントの重量割合で除すること等により求めることができるが、本発明においては後者の方法により求めるものである。つまり、親水性セグメントのIECは、実施例に記載の高分子電解質膜のIECの測定方法と同様にして求めた高分子電解質のIECを、親水性セグメントの重量割合で除することにより求める。meq./gは、ミリ当量/gを意味する。このようにして得られる親水性セグメント前駆体の具体的な構造を例示すると、下記化学式(化2)となる。   The ion exchange capacity of only the hydrophilic segment (hereinafter, the ion exchange capacity may be referred to as IEC) can be set to high IEC as a polymer electrolyte membrane, and can exhibit high proton conductivity under low humidification. 4.0 meq. / G or more is preferable. The IEC of the hydrophilic segment is obtained by calculating by NMR analysis or by dividing the IEC of the polymer electrolyte (which can be easily obtained by a conventionally known method such as titration) by the weight ratio of the hydrophilic segment. However, in the present invention, the latter method is used. That is, the IEC of the hydrophilic segment is obtained by dividing the IEC of the polymer electrolyte obtained in the same manner as the IEC measurement method of the polymer electrolyte membrane described in the examples by the weight ratio of the hydrophilic segment. meq. / G means milliequivalent / g. An example of the specific structure of the hydrophilic segment precursor thus obtained is represented by the following chemical formula (Formula 2).

Figure 2018065945
(上記式中、Halはハロゲンを表す)
Figure 2018065945
(In the above formula, Hal represents halogen)

なお、ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素が挙げられるが、ゼロ価ニッケル錯体を用いたカップリング反応の容易さから、塩素、臭素、ヨウ素が好ましく、さらに、原料の入手性の点から塩素が好ましい。   In addition, examples of the halogen atom include fluorine, chlorine, bromine and iodine, but chlorine, bromine and iodine are preferable from the viewpoint of ease of coupling reaction using a zerovalent nickel complex, and further, availability of raw materials. To chlorine is preferred.

本発明に用いる高分子電解質の疎水性セグメントは、実質的にスルホン酸基を有さないものである。これにより、親水性セグメントとの相分離を明確にして、高分子電解質の低加湿下でのプロトン伝導性を向上させ、また、高分子電解質の強度を向上させる。当該疎水性セグメントは、スルホン酸基が全く導入されていないことが好ましいが、親水性セグメントに対して相対的に疎水性であればよく、繰り返し単位あたりのスルホン酸基の数が親水性セグメントの1/10以下であれば良い。すなわち、「実質的にスルホン酸基を有さない」とは、疎水性セグメントがスルホン酸基を全く有さないか、疎水性セグメントにおける繰り返し単位あたりのスルホン酸基の数が、親水性セグメントにおける繰り返し単位あたりのスルホン酸基の数の1/10以下であることを意味する。   The hydrophobic segment of the polymer electrolyte used in the present invention has substantially no sulfonic acid group. Thereby, the phase separation from the hydrophilic segment is clarified, the proton conductivity of the polymer electrolyte under low humidification is improved, and the strength of the polymer electrolyte is improved. The hydrophobic segment preferably has no sulfonic acid group introduced therein, but may be relatively hydrophobic with respect to the hydrophilic segment, and the number of sulfonic acid groups per repeating unit may be that of the hydrophilic segment. It may be 1/10 or less. That is, “substantially has no sulfonic acid group” means that the hydrophobic segment has no sulfonic acid group or the number of sulfonic acid groups per repeating unit in the hydrophobic segment is It means 1/10 or less of the number of sulfonic acid groups per repeating unit.

前記疎水性セグメントは、耐熱性を有する点から、ポリイミド系、ポリベンズイミダゾール系、ポリエーテル系、ポリフェニレン系、等で、主鎖が主に芳香環からなる構造が好ましく、また、ポリエーテル系、ポリフェニレン系が、合成の容易さの観点からより好ましい。ここで「主鎖が主に芳香環からなる」とは、疎水性セグメントにおける主鎖の連結基(エーテル基、スルホン基、ケトン基、スルフィド基等)以外の部分の分子量を100%とした場合、その70%以上が芳香環からなるということを意味する。このような疎水性セグメントの前駆体としては、下記一般式群(2)に記載の構造を有するものが、原料の入手性と合成の容易さの面から好ましい。   The hydrophobic segment is preferably a polyimide-based, polybenzimidazole-based, polyether-based, polyphenylene-based, etc. structure having a main chain mainly composed of an aromatic ring from the point of heat resistance, A polyphenylene type is more preferable from the viewpoint of ease of synthesis. Here, “the main chain is mainly composed of an aromatic ring” means that the molecular weight of the portion other than the main chain linking group (ether group, sulfone group, ketone group, sulfide group, etc.) in the hydrophobic segment is 100%. , Which means that 70% or more of them are composed of aromatic rings. As the precursor of such a hydrophobic segment, those having the structure described in the following general formula group (2) are preferable from the viewpoint of availability of raw materials and ease of synthesis.

ここで疎水性セグメントの前駆体とは、前記の親水性セグメント前駆体と共重合反応により疎水性セグメントとなる、芳香環に直結したハロゲンを持つ下記一般式群(2)(化3)で示される化合物のことをいう。   Here, the precursor of the hydrophobic segment is represented by the following general formula group (2) (formula 3) having a halogen directly bonded to an aromatic ring, which becomes a hydrophobic segment by a copolymerization reaction with the hydrophilic segment precursor. Refers to the compound.

Figure 2018065945
(式中、Arは、2価の芳香族基、Halはハロゲンを表す。nは1〜50の整数。a,b,cは0〜50の整数。但し、2≦a+b+c≦50を満足する。)
Figure 2018065945
(In the formula, Ar represents a divalent aromatic group, Hal represents halogen. N represents an integer of 1 to 50. a, b, and c represent integers of 0 to 50. However, 2 ≦ a + b + c ≦ 50 is satisfied. .)

なお、上記一般式群(2)(化3)の繰り返し単位が複数回繰り返された場合、複数あるArは互いに同じであっても異なっても良い。Arの2価の芳香族基としては、例えば、下式(3)(化4)で表される基等が好ましく挙げられる。   In addition, when the repeating unit of the said General formula group (2) (Formula 3) is repeated in multiple times, several Ar may be mutually the same or different. Preferred examples of the divalent aromatic group for Ar include a group represented by the following formula (3) (Chemical formula 4).

Figure 2018065945
Figure 2018065945

また、Arの2価の芳香族基は、置換基を有していてもよい。前記置換基としては、例えば、炭素数1〜6のアルキル基(メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等)、炭素数1〜6のアルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基等)、フェニル基、シアノ基等が挙げられる。また、前記置換基を1個以上有することができる。   Moreover, the divalent aromatic group of Ar may have a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms (methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, etc.), and an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms (methoxy group, ethoxy group). Group, propoxy group, butoxy group, pentyloxy group, hexyloxy group, etc.), phenyl group, cyano group and the like. One or more substituents may be included.

疎水性セグメントを構成するモノマーとしては、例えば、上記一般式群(2)(化3)の構造を構成しうるモノマー等が挙げられ、具体的には、下式(化5)で表されるモノマー等が好ましく挙げられる。   Examples of the monomer constituting the hydrophobic segment include monomers that can constitute the structure of the above general formula group (2) (Chemical Formula 3), and specifically, represented by the following formula (Chemical Formula 5). A monomer etc. are mentioned preferably.

Figure 2018065945
Figure 2018065945

また、上記のフェノール性水酸基を有する化合物の水酸基のかわりにチオール基を有するものも、モノマーとして好適に用いることができる。上記のモノマーを用いて、疎水性セグメントの前駆体を合成するには、公知の方法を用いればよい。例えば、水酸基、チオール基等の求核性置換基を有するモノマーと、ハロゲンを脱離基とする他のモノマーを重縮合する方法が挙げられる。   Moreover, what has a thiol group instead of the hydroxyl group of the compound which has said phenolic hydroxyl group can be used suitably as a monomer. In order to synthesize the precursor of the hydrophobic segment using the above monomer, a known method may be used. For example, a method of polycondensing a monomer having a nucleophilic substituent such as a hydroxyl group or a thiol group with another monomer having halogen as a leaving group can be mentioned.

疎水性セグメント前駆体は、末端がハロゲンになっていることが必要であるので、ハロゲンを有するモノマーを過剰に用いる必要がある。ハロゲンを有するモノマーと水酸基等の求核性置換基を有するモノマーの仕込み比率を調整することにより、疎水性セグメント前駆体の分子量を調整することができる。   Since the hydrophobic segment precursor needs to be halogenated at the terminal, it is necessary to use an excess of a monomer having halogen. The molecular weight of the hydrophobic segment precursor can be adjusted by adjusting the charging ratio of the monomer having halogen and the monomer having a nucleophilic substituent such as a hydroxyl group.

反応を促進するために、通常は塩基性化合物が用いられる。塩基性化合物としては、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩等が好適に用いられ、例示するならば、LiOH、NaOH、KOH、Li2CO3、Na2CO3、K2CO3、LiHCO3、NaHCO3、KHCO3等である。重縮合反応は、溶媒を用いない溶融状態で行うことも可能ではあるが、適当な溶媒中で行うことが好ましい。溶媒としては、反応物質(モノマー)および生成する重合体の双方を溶解するものが好ましく、具体例としては、芳香族炭化水素系溶媒、ハロゲン系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒、アミド系溶媒、スルホン系溶媒、スルホキシド系溶媒などが挙げられ、中でも、溶解度からN,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、N−メチル−2−ピロリドンなどのアミド系溶媒、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼンなどのハロゲン系溶媒、ジメチルスルホキシド等のスルホキシド系溶媒、が好ましい。これらは単独で用いても2種以上を混合してもよい。重縮合の反応温度は、重合反応に応じて適宜設定すればよく、20℃〜250℃、より好ましくは40〜200℃である。この温度範囲であっても、低温であれば、反応速度が遅く、高温すぎると主鎖が切断する場合がある。反応を促進するために、副生する水を系外に排出することが好ましい。その場合はトルエン等を共溶媒として少量添加し、共沸脱水する方法が用いられる。 In order to accelerate the reaction, a basic compound is usually used. As the basic compound, an alkali metal salt, an alkaline earth metal salt, or the like is suitably used. For example, LiOH, NaOH, KOH, Li 2 CO 3 , Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 , LiHCO 3 , NaHCO 3 , KHCO 3 and the like. The polycondensation reaction can be performed in a molten state without using a solvent, but is preferably performed in a suitable solvent. As the solvent, those that dissolve both the reactant (monomer) and the polymer to be produced are preferable. Specific examples include aromatic hydrocarbon solvents, halogen solvents, ether solvents, ketone solvents, amide solvents. , Sulfone-based solvents, sulfoxide-based solvents, and the like. Among them, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, N-methyl-2-pyrrolidone are mentioned in terms of solubility. An amide solvent such as halobenzene, a halogen solvent such as dichlorobenzene and trichlorobenzene, and a sulfoxide solvent such as dimethyl sulfoxide are preferable. These may be used alone or in combination of two or more. The reaction temperature of the polycondensation may be appropriately set according to the polymerization reaction, and is 20 ° C to 250 ° C, more preferably 40 to 200 ° C. Even within this temperature range, if the temperature is low, the reaction rate is slow, and if it is too high, the main chain may be cleaved. In order to promote the reaction, it is preferable to discharge by-product water out of the system. In that case, a method of adding a small amount of toluene or the like as a cosolvent and performing azeotropic dehydration is used.

疎水性セグメント前駆体の分子量は、その化学構造や合成のしやすさ等により異なるが、数平均分子量で700〜30,000g/molが好ましく、2000〜10,000g/molがより好ましい。700g/molより小さいと、高分子電解質膜とした時の強度が不十分になる傾向があり、30,000g/molより大きいと、溶解性等の問題で合成が困難になりやすい傾向がある。   The molecular weight of the hydrophobic segment precursor varies depending on its chemical structure and ease of synthesis, but the number average molecular weight is preferably 700 to 30,000 g / mol, more preferably 2000 to 10,000 g / mol. If it is less than 700 g / mol, the strength of the polymer electrolyte membrane tends to be insufficient, and if it is more than 30,000 g / mol, synthesis tends to be difficult due to problems such as solubility.

親水性セグメント前駆体と疎水性セグメント前駆体を、ゼロ価ニッケル錯体存在下に反応させることにより、高分子電解質を製造することができる。反応は適当な溶媒中で行うことが好ましい。溶媒としては、反応物質および生成する高分子電解質を溶解するものが好ましく、具体例としては、芳香族炭化水素系溶媒、ハロゲン系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒、アミド系溶媒、スルホン系溶媒、スルホキシド系溶媒などが挙げられ、中でも、生成する高分子電解質の溶解度からN,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、N−メチル−2−ピロリドンなどのアミド系溶媒、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼンなどのハロゲン系溶媒、ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド系溶媒が好ましい。これらは単独で用いても2種以上を混合してもよい。反応温度は、適宜設定すればよく、20℃〜200℃、より好ましくは40〜150℃である。20℃より低いと、反応速度が遅く、200℃より高いと主鎖が切断する場合がある。   A polymer electrolyte can be produced by reacting a hydrophilic segment precursor and a hydrophobic segment precursor in the presence of a zero-valent nickel complex. The reaction is preferably carried out in a suitable solvent. As the solvent, those that dissolve the reactant and the polymer electrolyte to be produced are preferable. Specific examples include aromatic hydrocarbon solvents, halogen solvents, ether solvents, ketone solvents, amide solvents, sulfone solvents. And sulfoxide solvents, among others, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, N-methyl-2 are considered from the solubility of the polymer electrolyte produced. An amide solvent such as pyrrolidone, a halogen solvent such as dichlorobenzene and trichlorobenzene, and a sulfoxide solvent such as dimethyl sulfoxide are preferable. These may be used alone or in combination of two or more. What is necessary is just to set reaction temperature suitably, and is 20 to 200 degreeC, More preferably, it is 40 to 150 degreeC. If it is lower than 20 ° C, the reaction rate is slow, and if it is higher than 200 ° C, the main chain may be cleaved.

ゼロ価ニッケル錯体は水に不安定なので、反応系は脱水することが好ましい。原料として予め脱水した溶媒を使用する他、ゼロ価ニッケル化合物を添加する前に、トルエン等の共沸溶媒を用いて、共沸脱水することが、操作が容易で好ましく用いられる。また、反応は不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。   Since the zerovalent nickel complex is unstable in water, the reaction system is preferably dehydrated. In addition to using a previously dehydrated solvent as a raw material, azeotropic dehydration using an azeotropic solvent such as toluene before addition of the zerovalent nickel compound is easy to operate and is preferably used. The reaction is preferably performed in an inert gas atmosphere.

反応に要する時間は特に限定されないが、10分〜10時間が好ましく、30分〜3時間がより好ましい。10分より短いと反応が完結しない可能性があり、10時間より長いと、不必要に生産性が低下する。   The time required for the reaction is not particularly limited, but is preferably 10 minutes to 10 hours, and more preferably 30 minutes to 3 hours. If it is shorter than 10 minutes, the reaction may not be completed, and if it is longer than 10 hours, productivity is unnecessarily lowered.

本発明の製造法の好ましい態様を具体的に例示するならば、まず、親水性セグメント前駆体、疎水性セグメント前駆体、配位子、溶媒(共沸脱水用の溶媒を含む)を仕込んでおき、加熱して系を共沸脱水する。その後、窒素バブリングを行って溶存酸素を除去した後、ゼロ価ニッケル化合物を添加してカップリング反応を行ない、高分子電解質を得る。   To specifically illustrate the preferred embodiment of the production method of the present invention, first, a hydrophilic segment precursor, a hydrophobic segment precursor, a ligand, and a solvent (including a solvent for azeotropic dehydration) are charged. , Azeotropic dehydration of the system by heating. Thereafter, nitrogen bubbling is performed to remove dissolved oxygen, and then a zero-valent nickel compound is added to perform a coupling reaction to obtain a polymer electrolyte.

このようにして得られる高分子電解質の分子量は、数平均分子量で10,000〜300,000g/molが好ましく、合成の容易さと溶媒への溶解度のバランスから、30,000〜150,000g/molがより好ましい。数平均分子量が10,000より小さいとスルホン酸基の導入量が低く、十分なプロトン伝導度が得られなかったり、膜としての強度が不十分になる傾向がある。数平均分子量が300,000を超えると、溶媒への溶解性が低くなるなど、ハンドリングが困難になる傾向がある。上記の疎水性セグメント前駆体及び高分子電解質の分子量は、実施例に記載の測定方法により求めることができる。   The molecular weight of the polyelectrolyte thus obtained is preferably 10,000 to 300,000 g / mol in terms of number average molecular weight, and 30,000 to 150,000 g / mol from the balance of ease of synthesis and solubility in a solvent. Is more preferable. If the number average molecular weight is less than 10,000, the amount of sulfonic acid groups introduced is low, and sufficient proton conductivity tends to be not obtained or the strength as a membrane tends to be insufficient. When the number average molecular weight exceeds 300,000, handling tends to be difficult, for example, solubility in a solvent is lowered. The molecular weights of the hydrophobic segment precursor and the polymer electrolyte can be determined by the measurement methods described in the examples.

また、高分子電解質のIECは、1.5〜3.5meq./gであると、電解質膜が十分高いプロトン伝導度を発現し、1.6〜3.0meq./gであると、低加湿下におけるプロトン伝導性と機械強度のバランスに優れるため、より好ましい。IECが1.5より小さいと、電解質膜のプロトン伝導度が低くなる傾向があり、3.5より大きいと、水による膨潤で機械的強度が低下し、十分な強度を有しにくくなる傾向がある。   The IEC of the polymer electrolyte is 1.5 to 3.5 meq. / G, the electrolyte membrane exhibits sufficiently high proton conductivity, and is 1.6 to 3.0 meq. / G is more preferable because it provides an excellent balance between proton conductivity and mechanical strength under low humidification. If the IEC is less than 1.5, the proton conductivity of the electrolyte membrane tends to be low, and if it is more than 3.5, the mechanical strength decreases due to swelling with water, and it tends to be difficult to have sufficient strength. is there.

当該高分子電解質のイオン交換容量は、実施例に記載の高分子電解質膜のイオン交換容量の測定方法と同様にして求めることができる。
<2.高分子電解質膜>
本発明の高分子電解質膜は、前記のようにして得られる高分子電解質を製膜することにより得ることができる。その方法としては特に限定はないが、上記の高分子電解質の溶液を調製しておき、ガラス等の基板上にキャストし、加熱して溶媒を除去する方法が、均一な膜厚が得られるので好ましい。高分子電解質を溶液とする場合に用いられる溶媒としては、例えば、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、N−メチルピロリドン等が挙げられる。溶媒の除去は、好ましくは10〜200℃、より好ましくは40〜160℃の温度で乾燥させることにより行う。10℃より低いと、溶媒の除去に長時間を要し、200℃より高いと高分子電解質が分解する可能性がある。
The ion exchange capacity of the polymer electrolyte can be determined in the same manner as the method for measuring the ion exchange capacity of the polymer electrolyte membrane described in the Examples.
<2. Polymer electrolyte membrane>
The polymer electrolyte membrane of the present invention can be obtained by forming the polymer electrolyte obtained as described above. The method is not particularly limited, but the method of preparing the above polymer electrolyte solution, casting it on a substrate such as glass, and removing the solvent by heating can provide a uniform film thickness. preferable. Examples of the solvent used when the polymer electrolyte is used as a solution include dimethyl sulfoxide, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, and N-methylpyrrolidone. Etc. The removal of the solvent is preferably performed by drying at a temperature of 10 to 200 ° C, more preferably 40 to 160 ° C. When the temperature is lower than 10 ° C, it takes a long time to remove the solvent. When the temperature is higher than 200 ° C, the polymer electrolyte may be decomposed.

本発明の高分子電解質膜における高分子電解質としては、本発明の上記高分子電解質を単独で用いてもよいし、その他の高分子電解質等を混合して用いてもよい。また、本発明の高分子電解質膜は、上記高分子電解質以外の添加物を含んでいてもよい。  As the polymer electrolyte in the polymer electrolyte membrane of the present invention, the polymer electrolyte of the present invention may be used alone, or other polymer electrolytes may be mixed and used. In addition, the polymer electrolyte membrane of the present invention may contain additives other than the polymer electrolyte.

プロトン伝導性の点から、本発明の高分子電解質膜においては、本発明の高分子電解質が、当該高分子電解質膜全体の70重量%以上を占める主成分であることが好ましい。また、電解質膜を得た後に、分子配向等を制御するために二軸延伸等の処理を施したり、結晶化度や残存応力を制御するための熱処理を施しても構わない。さらに、製膜時に適当な化学的処理を施してもよい。化学的処理とは、例えば、伝導度を上げるためのプロトン性化合物の添加・耐久性向上のための微量の多価金属の添加、等である。いずれにしても、本発明における高分子電解質を用いて、従来公知の技術と組み合わせて製造される高分子電解質膜は、本発明の範疇である。   From the viewpoint of proton conductivity, in the polymer electrolyte membrane of the present invention, the polymer electrolyte of the present invention is preferably the main component accounting for 70% by weight or more of the entire polymer electrolyte membrane. In addition, after obtaining the electrolyte membrane, a treatment such as biaxial stretching may be performed to control molecular orientation or the like, or a heat treatment may be performed to control crystallinity or residual stress. Furthermore, an appropriate chemical treatment may be performed during film formation. The chemical treatment includes, for example, addition of a protic compound for increasing conductivity and addition of a trace amount of polyvalent metal for improving durability. In any case, a polymer electrolyte membrane produced using the polymer electrolyte of the present invention in combination with a conventionally known technique is within the scope of the present invention.

また、本発明の高分子電解質膜において、通常用いられる各種添加剤、樹脂劣化防止のための酸化防止剤、フィルムとしての成形加工における取扱を向上させるための帯電防止剤や滑剤等は、電解質膜としての加工や性能に影響を及ぼさない範囲で適宜用いることができる。   Further, in the polymer electrolyte membrane of the present invention, various commonly used additives, antioxidants for preventing resin deterioration, antistatic agents and lubricants for improving handling in molding as a film are electrolyte membranes. As long as it does not affect the processing and performance as described above, it can be used as appropriate.

本発明の高分子電解質膜の厚さとしては、用途に応じて任意の厚さを選択することができる。例えば、燃料電池として用いる際の高分子電解質膜の抵抗を低減することを考慮した場合、高分子電解質膜の厚さは薄いほどよい。一方、高分子電解質膜のガス遮断性、ハンドリング性、電極との接合時の耐破れ性等を考慮すると、高分子電解質膜の厚さは薄すぎると好ましくない場合がある。これらを考慮すると、高分子電解質膜の厚さは、5μm以上300μm以下が好ましく、10μm以上100μm以下がより好ましく、また、燃料電池として出力を重視する場合等は10μ以上50μm以下が特に好ましい。高分子電解質膜の厚さが5μm以上300μm以下であれば、製造が容易であり、膜抵抗と機械物性のバランスが取れており、燃料電池材料として加工する際のハンドリング性にも優れる。当該高分子電解質膜の厚さは、実施例に記載の測定方法により求めることができる。   As thickness of the polymer electrolyte membrane of this invention, arbitrary thickness can be selected according to a use. For example, when considering reducing the resistance of the polymer electrolyte membrane when used as a fuel cell, the thinner the polymer electrolyte membrane, the better. On the other hand, considering the gas barrier properties, handling properties, and resistance to tearing when bonded to the electrode, the polymer electrolyte membrane may be undesirably too thin. Considering these, the thickness of the polymer electrolyte membrane is preferably 5 μm or more and 300 μm or less, more preferably 10 μm or more and 100 μm or less, and 10 μm or more and 50 μm or less is particularly preferable when the output is important as a fuel cell. If the thickness of the polymer electrolyte membrane is 5 μm or more and 300 μm or less, the production is easy, the membrane resistance and mechanical properties are balanced, and the handling property when processing as a fuel cell material is excellent. The thickness of the polymer electrolyte membrane can be determined by the measurement method described in the examples.

本発明の高分子電解質膜のイオン交換当量(IEC)は、高分子電解質のIECにより調整することができる。例えば、高分子電解質膜として、高分子電解質以外の材料を含む場合は、それによって高分子電解質膜としてのIECは低下するので、高分子電解質膜のIECを高めに設定する等、適宜調整しうる。高分子電解質膜としてのIECは、1.0〜3.5meq./gが好ましく、1.5〜3.0meq./gがより好ましい。IECが1.0eq./gより小さいと、好ましいプロトン伝導度が発現しにくくなる傾向があり、3.5meq./gより大きいと、水による膨潤で機械的強度が低下し、十分な強度を有しにくくなる傾向がある。
<3.膜/電極接合体、燃料電池>
本発明にかかる膜/電極接合体(以下、「MEA」と表記する)は、本発明の高分子電解質膜に電極触媒を塗布することにより得られる。本発明で使用される電極触媒とは、文字通り、当業者にとって従来公知の電極触媒であればよく、導電性触媒担体と当該導電性触媒担体に担持された触媒活性物質を含むものであればよく、その他の具体的な構成については特に限定されない。具体的には、燃料電池の電極反応に対して活性な触媒が使用される。アノード側では、燃料(水素やメタノールなど)の酸化能を有する触媒が使用される。カソード側では、供給される酸素とアノードで発生したプロトン、および電子から水を生成する反応の触媒が使用される。
The ion exchange equivalent (IEC) of the polymer electrolyte membrane of the present invention can be adjusted by the IEC of the polymer electrolyte. For example, when the polymer electrolyte membrane includes a material other than the polymer electrolyte, the IEC as the polymer electrolyte membrane is thereby lowered, and therefore, the IEC of the polymer electrolyte membrane can be set to a higher value or the like. . The IEC as the polymer electrolyte membrane is 1.0 to 3.5 meq. / G, preferably 1.5 to 3.0 meq. / G is more preferable. IEC is 1.0 eq. If it is smaller than / g, there is a tendency that preferable proton conductivity is hardly expressed, and 3.5 meq. When it is larger than / g, mechanical strength decreases due to swelling with water, and it tends to be difficult to have sufficient strength.
<3. Membrane / electrode assembly, fuel cell>
The membrane / electrode assembly according to the present invention (hereinafter referred to as “MEA”) is obtained by applying an electrode catalyst to the polymer electrolyte membrane of the present invention. The electrode catalyst used in the present invention may literally be a conventionally known electrode catalyst for those skilled in the art, as long as it contains a conductive catalyst carrier and a catalytically active substance supported on the conductive catalyst carrier. Other specific configurations are not particularly limited. Specifically, a catalyst active for the electrode reaction of the fuel cell is used. On the anode side, a catalyst having the ability to oxidize fuel (hydrogen, methanol, etc.) is used. On the cathode side, a catalyst for the reaction of generating water from supplied oxygen, protons generated at the anode, and electrons is used.

導電性触媒担体としては、具体的には、カーボンブラック、ケッチェンブラック、活性炭、カーボンナノホーン、カーボンナノチューブなどの高表面積のカーボン担体が挙げられ、触媒担持能や電子伝導性、電気化学的安定性などから、これらの材料が好ましい。   Specific examples of the conductive catalyst carrier include carbon carriers having a high surface area such as carbon black, ketjen black, activated carbon, carbon nanohorn, and carbon nanotube, and include catalyst supporting ability, electronic conductivity, and electrochemical stability. Therefore, these materials are preferable.

触媒活性物質としては、具体的には、白金、コバルト、ルテニウム等が例示でき、これらを単独で、あるいはこれらの少なくとも一種を含んだ合金、さらには任意の混合物として使用しても構わない。特に燃料の酸化能、酸化剤の還元能、耐久性を考慮すると、白金または白金を含む合金であることが好ましい。これらは必要に応じて、安定化や長寿命化のために、鉄、錫、希土類元素等を用い、3成分以上で構成してもよい。   Specific examples of the catalytically active substance include platinum, cobalt, ruthenium, and the like, and these may be used alone or as an alloy containing at least one of them or as an arbitrary mixture. In particular, when considering the oxidizing ability of the fuel, the reducing ability of the oxidizing agent, and durability, platinum or an alloy containing platinum is preferable. If necessary, these may be composed of three or more components using iron, tin, rare earth elements, etc. for stabilization and long life.

電極触媒層は、高分子電解質、電極触媒および溶媒を含む触媒インクを支持体上に塗布し、溶媒を除去することによって調製することができる。溶媒としては、高分子電解質を溶解でき、燃料電池用触媒を被毒しないものであれば何ら制限なく使用可能である。   The electrode catalyst layer can be prepared by applying a catalyst ink containing a polymer electrolyte, an electrode catalyst and a solvent on a support and removing the solvent. The solvent can be used without any limitation as long as it can dissolve the polymer electrolyte and does not poison the fuel cell catalyst.

当該触媒インクは、必要に応じて非電解質バインダー、撥水剤、分散剤、増粘剤、造孔剤などの添加剤を含んでいても構わない。また、これらの添加剤は、当業者にとって従来公知のものが使用可能であり、その他の具体的な構成については特に限定されない。   The catalyst ink may contain additives such as a non-electrolyte binder, a water repellent, a dispersant, a thickener, and a pore former as necessary. In addition, those additives conventionally known to those skilled in the art can be used, and other specific configurations are not particularly limited.

前記組成および方法で調製された触媒インクは、粘度や基材の種類に応じて、下記に示すような塗布方法が利用できる。前記触媒インクの基材への塗布方法としては、当業者にとって従来公知の塗布方法であればよく、その他の具体的な構成については特に限定されない。例えば、ナイフコーター、バーコーター、スプレー、ディップコーター、スピンコーター、ロールコーター、ダイコーター、カーテンコーター、スクリーン印刷などを利用する方法が列挙できるが、これらに限定されるものではない
基材として高分子フィルムを使用した場合には、燃料電池用触媒層転写シートが、基材として導電性多孔質シートを使用した場合には、燃料電池用ガス拡散電極が、それぞれ製造できる。MEAを作製する方法は、従来検討されている、パーフルオロカーボンスルホン酸からなる高分子電解質膜やその他の炭化水素系高分子電解質膜(例えば、スルホン酸化ポリエーテルエーテルケトン、スルホン酸化ポリエーテルスルホン、スルホン酸化ポリスルホン、スルホン酸化ポリイミド、スルホン酸化ポリフェニレンサルファイドなど)で行われる公知の方法が適用可能である。かかるMEAは、例えば、燃料電池、特に、固体高分子形燃料電池に用いることができる。
The catalyst ink prepared by the above composition and method can be applied by the following coating method depending on the viscosity and the type of substrate. As a method for applying the catalyst ink to the base material, any method known to those skilled in the art may be used, and other specific configurations are not particularly limited. For example, methods using a knife coater, bar coater, spray, dip coater, spin coater, roll coater, die coater, curtain coater, screen printing, etc. can be listed, but are not limited to these. When the film is used, the fuel cell catalyst layer transfer sheet can be produced. When the conductive porous sheet is used as the substrate, the fuel cell gas diffusion electrode can be produced. The methods for producing MEA are conventionally studied polymer electrolyte membranes made of perfluorocarbon sulfonic acid and other hydrocarbon polymer electrolyte membranes (for example, sulfonated polyetheretherketone, sulfonated polyethersulfone, sulfone). A known method performed with oxidized polysulfone, sulfonated polyimide, sulfonated polyphenylene sulfide, or the like is applicable. Such an MEA can be used, for example, in a fuel cell, in particular, a polymer electrolyte fuel cell.

以下実施例を示し、本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, examples will be shown, and the embodiment of the present invention will be described in more detail. The present invention is not limited to the following examples.

各測定は以下のように行った。   Each measurement was performed as follows.

(分子量の測定)
GPC法により分子量を測定した。条件は以下の通り。
GPC測定装置:HLC−8220(東ソー株式会社製)
カラム:SuperAW4000及びSuperAW2500(昭和電工株式会社製)の2本を直列に接続
カラム温度:40℃
移動相溶媒:NMP(N−メチルピロリドン、LiBrを10mmol/dm3になるように添加)
溶媒流量:0.3mL/min
標準物質:TSK標準ポリスチレン(東ソー株式会社製)
以下、標準ポリスチレンで換算した数平均分子量をMnと表記し、標準ポリスチレンで換算した重量平均分子量をMwと表記する。
(イオン交換当量(IEC)の測定)
測定サンプルとして、酸処理後の膜を10〜20mg切り出し、80℃で減圧乾燥し、乾燥重量(Wdry)を測定した。この膜を、飽和NaCl水溶液(30mL)に室温で24時間浸漬させることで、イオン基をH+型からNa+型へ変換した。その後得られた溶液に含まれるHClを、電位差自動滴定装置AT−510(京都電子工業株式会社製)を用いて0.01M NaOH水溶液により定量し、以下の式を用いてイオン交換容量IEC値を算出した。同一の膜について2サンプル作成し、2回の測定の平均値を滴定による算出IEC値とした。
(Measurement of molecular weight)
The molecular weight was measured by GPC method. The conditions are as follows.
GPC measuring device: HLC-8220 (manufactured by Tosoh Corporation)
Column: SuperAW4000 and SuperAW2500 (made by Showa Denko KK) connected in series Column temperature: 40 ° C
Mobile phase solvent: NMP (N-methylpyrrolidone, LiBr added to 10 mmol / dm 3 )
Solvent flow rate: 0.3 mL / min
Standard material: TSK standard polystyrene (manufactured by Tosoh Corporation)
Hereinafter, the number average molecular weight converted with standard polystyrene is expressed as Mn, and the weight average molecular weight converted with standard polystyrene is expressed as Mw.
(Measurement of ion exchange equivalent (IEC))
As a measurement sample, 10 to 20 mg of the membrane after acid treatment was cut out and dried under reduced pressure at 80 ° C., and the dry weight (W dry ) was measured. This membrane was immersed in a saturated aqueous NaCl solution (30 mL) at room temperature for 24 hours to convert the ionic group from H + type to Na + type. Thereafter, HCl contained in the obtained solution was quantified with a 0.01 M NaOH aqueous solution using an automatic potentiometric titrator AT-510 (manufactured by Kyoto Electronics Industry Co., Ltd.), and the ion exchange capacity IEC value was calculated using the following equation. Calculated. Two samples were prepared for the same membrane, and the average value of the two measurements was taken as the calculated IEC value by titration.

Figure 2018065945
Figure 2018065945

(製造例1)
温度計および攪拌子を備え付けた500mLの3つ口フラスコに、4,4−ジクロロベンゾフェノン(75g,300mmol)、30%発煙硫酸(400g,1.5mol)を加えた。130℃に加熱し、6時間攪拌を続けた。室温まで冷却した後、反応液を氷水に少しずつ加えた。NaOH水溶液を加えて中和した後、析出した白色固体を濾過により回収した。減圧下、105℃で乾燥することにより、下式(化6)に示すスルホン酸基含有モノマーを112g得た。
(Production Example 1)
To a 500 mL three-necked flask equipped with a thermometer and a stir bar, 4,4-dichlorobenzophenone (75 g, 300 mmol) and 30% fuming sulfuric acid (400 g, 1.5 mol) were added. The mixture was heated to 130 ° C. and stirring was continued for 6 hours. After cooling to room temperature, the reaction solution was added to ice water little by little. After neutralizing with an aqueous NaOH solution, the precipitated white solid was collected by filtration. By drying at 105 ° C. under reduced pressure, 112 g of a sulfonic acid group-containing monomer represented by the following formula (Formula 6) was obtained.

Figure 2018065945
Figure 2018065945

(製造例2)
還流管とDeanStark管を取り付けた500mLの4つ口フラスコに、4,4’−ジクロロジフェニルスルホン(31.6g,110mmol)、4,4’−ジヒドロキシベンゾフェノン(21.4g,100mmol)、炭酸カリウム(20.7g,150mmol)、ジメチルアセトアミド(200mL)、およびトルエン(50mL)を加えた。混合物を170℃に加熱し、生成した水を除去しながら35時間、攪拌を続けた。4,4’−ジクロロジフェニルスルホン(0.5g)を追加し、さらに5時間攪拌した。混合物を、濾紙を用いて濾過し、過剰の炭酸カリウムを除去した後、濾液を500mLのメタノールに注いで、生成物を再沈殿させた。生成物を減圧下、70℃で4時間乾燥させた後、500mLの純水で、60℃で2回洗浄、さらに500mLのメタノールで、60℃で1回洗浄し、減圧下、70℃で一晩乾燥させ、下式(化7)の疎水部オリゴマーを41.5g得た。GPCによる分子量はMn=5400、Mw=13900であった。
(Production Example 2)
A 500 mL four-necked flask equipped with a reflux tube and a DeanStark tube was charged with 4,4′-dichlorodiphenylsulfone (31.6 g, 110 mmol), 4,4′-dihydroxybenzophenone (21.4 g, 100 mmol), potassium carbonate ( 20.7 g, 150 mmol), dimethylacetamide (200 mL), and toluene (50 mL) were added. The mixture was heated to 170 ° C. and stirring was continued for 35 hours while removing generated water. 4,4′-Dichlorodiphenylsulfone (0.5 g) was added, and the mixture was further stirred for 5 hours. The mixture was filtered using filter paper to remove excess potassium carbonate, and then the filtrate was poured into 500 mL of methanol to reprecipitate the product. The product was dried under reduced pressure at 70 ° C. for 4 hours, washed with 500 mL of pure water twice at 60 ° C., further washed with 500 mL of methanol once at 60 ° C., and then at 70 ° C. under reduced pressure. By drying overnight, 41.5 g of a hydrophobic moiety oligomer of the following formula (Chemical Formula 7) was obtained. The molecular weight by GPC was Mn = 5400 and Mw = 13900.

Figure 2018065945
Figure 2018065945

(実施例1)
還流管とDeanStark管を取り付けた500mLの4つ口フラスコに、2,5−ジクロロベンゼンスルホン酸ナトリウム(7.84g、31.5mmol)、製造例2で得られたオリゴマー(4g、0.876mmol)、2,2’−ビピリジル(11.92g、76.4mmol)、ジメチルスルホキシド(176mL)、およびトルエン(44mL)を加えた。窒素雰囲気下、混合物を170℃に3時間加熱して、共沸脱水した。170℃でトルエンを留去した後、80℃まで冷却し、窒素を30分間、バブリングした。窒素の流量は、1分間に約500mLとなるように調整した。ビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケル(10g、36.4mmol)を添加し、そのままの温度で2時間攪拌した。反応液を1Lのメタノールに注いで再沈殿させた後、固形分を6N塩酸(1L)で2回洗浄し、さらに純水で、洗浄液のpHが7になるまで繰り返し洗浄した。固形分を減圧下、105℃で一晩乾燥し、下式(化8)の高分子電解質(7.49g)を得た。収率は85%であった。また、GPCによる分子量は、Mn=68,000、Mw=166,000であった。
Example 1
In a 500 mL four-necked flask equipped with a reflux tube and a DeanStark tube, sodium 2,5-dichlorobenzenesulfonate (7.84 g, 31.5 mmol), the oligomer obtained in Production Example 2 (4 g, 0.876 mmol) , 2,2′-bipyridyl (11.92 g, 76.4 mmol), dimethyl sulfoxide (176 mL), and toluene (44 mL) were added. Under a nitrogen atmosphere, the mixture was heated to 170 ° C. for 3 hours for azeotropic dehydration. After toluene was distilled off at 170 ° C., the mixture was cooled to 80 ° C., and nitrogen was bubbled for 30 minutes. The flow rate of nitrogen was adjusted to be about 500 mL per minute. Bis (1,5-cyclooctadiene) nickel (10 g, 36.4 mmol) was added and stirred at that temperature for 2 hours. The reaction solution was poured into 1 L of methanol and reprecipitated, and the solid content was washed twice with 6N hydrochloric acid (1 L), and further washed with pure water until the pH of the washing solution became 7. The solid content was dried overnight at 105 ° C. under reduced pressure to obtain a polymer electrolyte (7.49 g) of the following formula (Chemical Formula 8). The yield was 85%. Moreover, the molecular weight by GPC was Mn = 68,000 and Mw = 166,000.

当該高分子電解質を、粉砕機を用いて微粉とした後、塩化メチレンおよびメタノールで洗浄し、ジメチルスルホキシドに溶解して、固形分濃度が約10%の高分子電解質溶液を得た。当該溶液を、クリアランスを15milに設定したアプリケーターを用いて、ガラス板上に貼り付けたPETフィルム(東レルミラー 188μm)上に塗工した。得られた塗工フィルムを、ホットプレートを用いて120℃で12時間乾燥した後、6N塩酸、さらに蒸留水で洗浄して電解質膜を得た。PETフィルムより電解質膜を剥離し、IECを測定したところ、2.30meq./gであった。  The polymer electrolyte was pulverized using a pulverizer, washed with methylene chloride and methanol, and dissolved in dimethyl sulfoxide to obtain a polymer electrolyte solution having a solid content concentration of about 10%. The solution was applied onto a PET film (Toler mirror 188 μm) affixed on a glass plate using an applicator with a clearance set to 15 mil. The obtained coated film was dried at 120 ° C. for 12 hours using a hot plate, and then washed with 6N hydrochloric acid and further distilled water to obtain an electrolyte membrane. The electrolyte membrane was peeled from the PET film, and the IEC was measured, and 2.30 meq. / G.

Figure 2018065945
Figure 2018065945

(比較例1)
窒素バブリングを行わない以外は実施例1と同様にして高分子電解質を7.13g得た。収率は80%であった。GPCによる分子量は、Mn=49,700、Mw=154,000であった。実施例1と同様にして高分子電解質膜を作製し、IECを測定したところ、2.21meq./gであった。
(比較例2)
ビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケルの使用量を15g(54.6mmol)、2,2’−ビピリジルの使用量を8.94g(57.3mmol)とした以外は、比較例1と同様にして高分子電解質を3.45g得た。収率は39%であった。GPCによる分子量は、Mn=37,400、Mw=90,600であった。実施例1と同様にして高分子電解質膜を作製し、IECを測定したところ、1.56meq./gであった。
(実施例2)
還流管とDeanStark管を取り付けた1Lの4つ口フラスコに、製造例1で得られたスルホン酸基含有モノマー(24g、52.8mmol)、製造例2で得られたオリゴマー(16g、3.50mmol)、2,2’−ビピリジル(23.12g、148mmol)、ジメチルスルホキシド(480mL)、およびトルエン(120mL)を加えた。窒素雰囲気下、混合物を170℃に3時間加熱して、共沸脱水した。170℃でトルエンを留去した後、80℃まで冷却し、窒素を30分間、バブリングした。窒素の流量は、1分間に約1Lとなるように調整した。ビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケル(20g、72.8mmol)を添加し、そのままの温度で2時間攪拌した。反応液を1Lのメタノールに注いで再沈殿させた後、固形分を6N塩酸(1L)で2回洗浄し、さらに純水で、洗浄液のpHが7になるまで繰り返し洗浄した。固形分を減圧下、105℃で一晩乾燥し、下式(化9)の高分子電解質(33.2g)を得た。収率は99%であった。また、GPCによる分子量は、Mn=134,000、Mw=413,000であった。
(Comparative Example 1)
In the same manner as in Example 1 except that nitrogen bubbling was not performed, 7.13 g of a polymer electrolyte was obtained. The yield was 80%. The molecular weight by GPC was Mn = 49,700 and Mw = 154,000. A polymer electrolyte membrane was prepared in the same manner as in Example 1, and the IEC was measured. The result was 2.21 meq. / G.
(Comparative Example 2)
The same as Comparative Example 1 except that the amount of bis (1,5-cyclooctadiene) nickel used was 15 g (54.6 mmol) and the amount of 2,2′-bipyridyl used was 8.94 g (57.3 mmol). Thus, 3.45 g of a polymer electrolyte was obtained. The yield was 39%. The molecular weight by GPC was Mn = 37,400 and Mw = 90,600. When a polymer electrolyte membrane was prepared in the same manner as in Example 1 and IEC was measured, it was 1.56 meq. / G.
(Example 2)
In a 1 L four-necked flask equipped with a reflux tube and a DeanStark tube, the sulfonic acid group-containing monomer obtained in Production Example 1 (24 g, 52.8 mmol), the oligomer obtained in Production Example 2 (16 g, 3.50 mmol). ), 2,2′-bipyridyl (23.12 g, 148 mmol), dimethyl sulfoxide (480 mL), and toluene (120 mL). Under a nitrogen atmosphere, the mixture was heated to 170 ° C. for 3 hours for azeotropic dehydration. After toluene was distilled off at 170 ° C., the mixture was cooled to 80 ° C., and nitrogen was bubbled for 30 minutes. The flow rate of nitrogen was adjusted to be about 1 L per minute. Bis (1,5-cyclooctadiene) nickel (20 g, 72.8 mmol) was added and stirred at that temperature for 2 hours. The reaction solution was poured into 1 L of methanol and reprecipitated, and the solid content was washed twice with 6N hydrochloric acid (1 L), and further washed with pure water until the pH of the washing solution became 7. The solid content was dried overnight at 105 ° C. under reduced pressure to obtain a polymer electrolyte (33.2 g) of the following formula (Chemical Formula 9). The yield was 99%. Moreover, the molecular weight by GPC was Mn = 134,000 and Mw = 413,000.

当該高分子電解質を、粉砕機を用いて微粉とした後、塩化メチレンおよびメタノールで洗浄し、ジメチルスルホキシドに溶解して、固形分濃度が約12%の高分子電解質溶液を得た。当該溶液を、クリアランスを15milに設定したアプリケーターを用いて、ガラス板上に貼り付けたPETフィルム(東レルミラー 188μm)上に塗工した。得られた塗工フィルムを、ホットプレートを用いて120℃で12時間乾燥した後、6N塩酸、さらに蒸留水で洗浄して電解質膜を得た。PETフィルムより電解質膜を剥離し、IECを測定したところ、2.58であった。  The polymer electrolyte was pulverized using a pulverizer, washed with methylene chloride and methanol, and dissolved in dimethyl sulfoxide to obtain a polymer electrolyte solution having a solid concentration of about 12%. The solution was applied onto a PET film (Toler mirror 188 μm) affixed on a glass plate using an applicator with a clearance set to 15 mil. The obtained coated film was dried at 120 ° C. for 12 hours using a hot plate, and then washed with 6N hydrochloric acid and further distilled water to obtain an electrolyte membrane. The electrolyte membrane was peeled from the PET film, and the IEC was measured and found to be 2.58.

Figure 2018065945
Figure 2018065945

(比較例3)
窒素バブリングを行わない以外は実施例2と同様にして高分子電解質を28.5g得た。収率は85%であった。GPCによる分子量は、Mn=92,000、Mw=199,000であった。実施例1と同様にして高分子電解質膜を作製し、IECを測定したところ、2.30meq./gであった。
(Comparative Example 3)
28.5g of polymer electrolyte was obtained like Example 2 except not performing nitrogen bubbling. The yield was 85%. The molecular weight by GPC was Mn = 92,000 and Mw = 199,000. A polymer electrolyte membrane was prepared in the same manner as in Example 1, and the IEC was measured and found to be 2.30 meq. / G.

以上の条件と結果を表1にまとめて示す。   The above conditions and results are summarized in Table 1.

Figure 2018065945
Figure 2018065945

表1から明らかなとおり、実施例1,2の高分子電解質は、ニッケル原子に対して2,2’−ビピリジルを2倍モル以上使用しており、18電子則を満足し、かつ窒素バブリングを行っているので、窒素バブリングを行わなかった比較例1,3の高分子電解質に比較して、数平均分子量、IECが高くなった。また収率も高かった。比較例2においては、ゼロ価ニッケルの使用量が他と比べて多いものの、2,2’−ビピリジルの使用量がニッケル原子に対して約1倍モルであり、18電子則を満足しないので、収率は大幅に低く、平均分子量、IECも低い値となった。   As is apparent from Table 1, the polymer electrolytes of Examples 1 and 2 use 2,2′-bipyridyl at least twice as much mole as the nickel atom, satisfy the 18-electron rule, and perform nitrogen bubbling. As a result, the number average molecular weight and IEC were higher than those of the polymer electrolytes of Comparative Examples 1 and 3 in which nitrogen bubbling was not performed. The yield was also high. In Comparative Example 2, although the amount of zero-valent nickel used is larger than the others, the amount of 2,2′-bipyridyl used is about 1 time mole with respect to nickel atoms, and does not satisfy the 18-electron rule. The yield was significantly low, and the average molecular weight and IEC were also low.

Claims (7)

親水性セグメントと疎水性セグメントから構成される高分子電解質の製造方法であって、
スルホン酸基を含み主鎖としてハロゲン原子を2個以上有する芳香環を含む親水性セグメント前駆体と、スルホン酸基を実質的に含まず主鎖としてハロゲン原子を2個以上有する芳香環を含む疎水性セグメント前駆体から製造するに際し、ゼロ価ニッケル化合物と配位子からなる錯体を、前記親水性セグメント前駆体と前記疎水性セグメント前駆体に含まれるハロゲン原子の和に対して0.5モル当量以上0.75モル当量以下使用し、かつ、前記錯体を、ニッケル原子が18電子則を満足する電子配置となるようにゼロ価ニッケル化合物と配位子の使用比率を調整し、
反応系に溶存する酸素を除去する工程を含むことを特徴とする高分子電解質の製造方法。
A method for producing a polymer electrolyte composed of a hydrophilic segment and a hydrophobic segment,
Hydrophilic segment precursor containing an aromatic ring having a sulfonic acid group and having 2 or more halogen atoms as a main chain, and a hydrophobic segment having an aromatic ring having substantially no sulfonic acid group and having 2 or more halogen atoms as a main chain When producing from a functional segment precursor, a complex comprising a zero-valent nickel compound and a ligand is 0.5 molar equivalent to the sum of halogen atoms contained in the hydrophilic segment precursor and the hydrophobic segment precursor. More than 0.75 molar equivalents are used, and the complex is used, and the use ratio of the zerovalent nickel compound and the ligand is adjusted so that the nickel atom has an electron configuration satisfying the 18-electron rule,
A method for producing a polymer electrolyte, comprising a step of removing oxygen dissolved in a reaction system.
前記配位子が2,2’−ビピリジルである請求項1に記載の高分子電解質の製造方法。   The method for producing a polymer electrolyte according to claim 1, wherein the ligand is 2,2'-bipyridyl. 前記2,2’−ビピリジルは、ゼロ価ニッケル化合物に対して2モル当量以上3モル当量以下使用する請求項2に記載の高分子電解質の製造方法。   The method for producing a polymer electrolyte according to claim 2, wherein the 2,2'-bipyridyl is used in an amount of 2 to 3 molar equivalents relative to the zerovalent nickel compound. 前記ゼロ価ニッケル化合物がビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケルである請求項1〜3のいずれかに記載の高分子電解質の製造方法。   The method for producing a polymer electrolyte according to claim 1, wherein the zero-valent nickel compound is bis (1,5-cyclooctadiene) nickel. 前記反応系に存在する酸素を除去する工程が、窒素を反応系中にバブリングすることである請求項1〜4のいずれかに記載の高分子電解質の製造方法。   The method for producing a polymer electrolyte according to any one of claims 1 to 4, wherein the step of removing oxygen present in the reaction system is bubbling nitrogen into the reaction system. 前記親水性セグメント前駆体が、下記一般式群1(化1)のいずれかで表される構造を有する請求項1〜5のいずれかに記載の高分子電解質の製造方法。
Figure 2018065945
(式中、mは1〜4の整数、k、lは0〜4の整数を表し、k+lは1以上の整数である。pは0〜10の整数、qは0〜10の整数、rは1〜4の整数を表す。Halはハロゲンを、Xは、−CO−、−SO2−、−C(CF32−からなる群より選ばれた少なくとも1種の構造を表し、Yは、−CO−、−SO2−、−SO−、−CONH−、−COO−、−(CF2t−(tは1〜10の整数)、−C(CF32−からなる群より選ばれた少なくとも1種の構造を表し、Zは直接結合又は、−(CH2o−(oは1〜10の整数)、−C(CH32−、−O−、−S−からなる群より選ばれた少なくとも1種の構造を表す。Ar1は、−SO3H又はO(CH2sSO3H(sは1〜12の整数)で表される置換基を有する芳香族基を表す。)
The method for producing a polymer electrolyte according to any one of claims 1 to 5, wherein the hydrophilic segment precursor has a structure represented by any one of the following general formula group 1 (chemical formula 1).
Figure 2018065945
(In the formula, m represents an integer of 1 to 4, k and l represent an integer of 0 to 4, k + 1 represents an integer of 1 or more, p represents an integer of 0 to 10, q represents an integer of 0 to 10, r Represents an integer of 1 to 4. Hal represents halogen, X represents at least one structure selected from the group consisting of —CO—, —SO 2 —, and —C (CF 3 ) 2 —; Consists of —CO—, —SO 2 —, —SO—, —CONH—, —COO—, — (CF 2 ) t — (t is an integer of 1 to 10), —C (CF 3 ) 2 —. Represents at least one structure selected from the group, Z is a direct bond, or — (CH 2 ) o — (where o is an integer of 1 to 10), —C (CH 3 ) 2 —, —O—, — Represents at least one structure selected from the group consisting of S—, Ar 1 is a substituent represented by —SO 3 H or O (CH 2 ) s SO 3 H (s is an integer of 1 to 12); Have It represents an aromatic group.)
前記疎水性セグメントの前駆体が、下記一般式群2(化2)のいずれかの構造である請求項1〜6のいずれかに記載の高分子電解質の製造方法。
Figure 2018065945
(式中、Halはハロゲンを、Arは、2価の芳香族基を表す。nは1〜50の整数。a,b,cは0〜50の整数。但し、2≦a+b+c≦50を満足する。)
The method for producing a polymer electrolyte according to any one of claims 1 to 6, wherein the precursor of the hydrophobic segment has any structure of the following general formula group 2 (Chemical formula 2).
Figure 2018065945
(In the formula, Hal represents halogen, Ar represents a divalent aromatic group, n represents an integer of 1 to 50, a, b, and c represent integers of 0 to 50, provided that 2 ≦ a + b + c ≦ 50 is satisfied. To do.)
JP2016206077A 2016-10-20 2016-10-20 Method for producing polymer electrolyte Pending JP2018065945A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016206077A JP2018065945A (en) 2016-10-20 2016-10-20 Method for producing polymer electrolyte

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016206077A JP2018065945A (en) 2016-10-20 2016-10-20 Method for producing polymer electrolyte

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018065945A true JP2018065945A (en) 2018-04-26

Family

ID=62085736

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016206077A Pending JP2018065945A (en) 2016-10-20 2016-10-20 Method for producing polymer electrolyte

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2018065945A (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003226744A (en) * 2001-11-09 2003-08-12 Sumitomo Chem Co Ltd Polymer compound and polymer light emitting device using the same
JP2007294408A (en) * 2006-03-29 2007-11-08 Toyota Central Res & Dev Lab Inc PPP type hydrocarbon electrolyte and method for producing the same, PPP, and electrolyte membrane, catalyst layer, and solid polymer fuel cell using PPP type hydrocarbon electrolyte
JP2008088420A (en) * 2006-09-05 2008-04-17 Sumitomo Chemical Co Ltd Polymer, polymer electrolyte and fuel cell using the same
JP2010070750A (en) * 2008-08-21 2010-04-02 Sumitomo Chemical Co Ltd Polymer, polymer electrolyte, and use of same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003226744A (en) * 2001-11-09 2003-08-12 Sumitomo Chem Co Ltd Polymer compound and polymer light emitting device using the same
JP2007294408A (en) * 2006-03-29 2007-11-08 Toyota Central Res & Dev Lab Inc PPP type hydrocarbon electrolyte and method for producing the same, PPP, and electrolyte membrane, catalyst layer, and solid polymer fuel cell using PPP type hydrocarbon electrolyte
JP2008088420A (en) * 2006-09-05 2008-04-17 Sumitomo Chemical Co Ltd Polymer, polymer electrolyte and fuel cell using the same
JP2010070750A (en) * 2008-08-21 2010-04-02 Sumitomo Chemical Co Ltd Polymer, polymer electrolyte, and use of same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ACS APPL.MATER.INTERFACES,2012,VOL.4,P.2881-2884, JPN6020002407, ISSN: 0004205612 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2004149779A (en) Polyarylene ether compounds, compositions containing them, and methods for producing them
JP4208455B2 (en) Sulfonated fluorine-containing polymer, resin composition containing the same, and polymer electrolyte membrane
JP5892643B2 (en) Polymer electrolyte membrane and use thereof
JP6813835B2 (en) Polymer electrolyte and its use
EP2284844A1 (en) Polymer electrolyte, crosslinked polymer electrolyte, polymer electrolyte membrane and use of the same
JP5352128B2 (en) Membrane-electrode structure for polymer electrolyte fuel cell
JP4565217B2 (en) Polyarylene block copolymer having sulfonic acid group, method for producing the same, polymer solid electrolyte, and proton conducting membrane
KR101649204B1 (en) Sulfonated polyphenylene containing benzophenone moiety via nickel catalyzed polymerization
JP2015214617A (en) Polymer electrolyte and usage of the same
JP4754496B2 (en) Sulfonated polymers and solid polymer electrolytes with nitrile-type hydrophobic blocks
JP4590824B2 (en) Sulfonated aromatic polyether compounds, composites thereof, and production methods thereof.
KR101538761B1 (en) Sulfonated polyphenylene polymer containing fluorine moiety
JP5950323B2 (en) POLYMER ELECTROLYTE AND USE THEREOF
KR20200060109A (en) Novel polymer comprising partially fluorinated sulfonimide, process for the preparation thereof and proton exchange membrane comprising the same
JP2018065945A (en) Method for producing polymer electrolyte
JP2006176682A (en) Compounds having alkyl group side chains and sulfonated polymers
JP4554568B2 (en) Membrane-electrode structure for polymer electrolyte fuel cell
JP5626960B2 (en) POLYMER ELECTROLYTE, PROCESS FOR PRODUCING THE SAME AND USE THEREOF
JP2005112985A (en) Sulfonated polymers and solid polyelectrolytes with hydrophobic blocks
JP4459744B2 (en) Membrane / electrode structure for polymer electrolyte fuel cell and polymer electrolyte fuel cell
US20100167165A1 (en) Copolymer, polymer electrolyte, and use thereof
JP7092996B2 (en) Polyelectrolyte, its manufacturing method, polyelectrolyte film using it, catalyst layer, membrane / electrode assembly, and fuel cell
JP5454561B2 (en) Solution for forming solid polymer electrolyte membrane
JP2007063533A (en) Sulfonic group-containing polymer, use of the same, and method for producing the same
JP2018073810A (en) Polymer electrolyte membrane, method for manufacturing the same, membrane-electrode assembly including the same, and fuel cell

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190213

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20190213

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200116

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200204

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20200728