JP2018006290A - Ion conductive composition and ion conductive membrane - Google Patents
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Abstract
【課題】蒸気圧が極めて低く引火性が抑えられており、しかも、形状保持性および溶媒に対する再溶解性に優れたイオン伝導膜を与えることのできるイオン伝導性組成物の提供。
【解決手段】カチオン性基を有するポリエーテル化合物100重量部に対し、アルカリ金属塩を3重量部以上の割合で含有するイオン伝導性組成物。前記カチオン性基を有するポリエーテル化合物が、式(1)で表される単量体単位からなるものであることが好ましいイオン伝導性組成物。
(A+はカチオン性基又はカチオン性基含有基;X−は任意の対アニオン;Rは非イオン性基;nは1以上の整数;mは0以上の整数)
【選択図】なしDisclosed is an ion conductive composition that has an extremely low vapor pressure, has low flammability, and can provide an ion conductive film having excellent shape retention and re-solubility in a solvent.
An ion conductive composition containing an alkali metal salt in a proportion of 3 parts by weight or more with respect to 100 parts by weight of a polyether compound having a cationic group. It is preferable that the polyether compound having a cationic group is composed of a monomer unit represented by the formula (1).
(A + is a cationic group or a cationic group-containing group; X − is an arbitrary counter anion; R is a nonionic group; n is an integer of 1 or more; m is an integer of 0 or more)
[Selection figure] None
Description
本発明は、アルカリ金属塩を含むイオン伝導性組成物に関し、さらに詳しくは、蒸気圧が極めて低く引火性が抑えられており、しかも、形状保持性および溶媒に対する再溶解性に優れたイオン伝導膜を与えることのできるイオン伝導性組成物に関する。 The present invention relates to an ion conductive composition containing an alkali metal salt. More specifically, the ion conductive film has an extremely low vapor pressure and a low flammability, and is excellent in shape retention and resolubility in a solvent. It is related with the ion conductive composition which can provide.
二次電池などの電気化学デバイスにおいては、電極間のイオン伝導を得るために、通常、電解質塩を溶媒に溶解してなる液状の電解質が用いられている。一方で、溶媒を用いた液状の電解質においては、溶媒の揮発による液量の経時的な減少や、溶媒が有機溶媒である場合には引火のおそれがあることから、これに代わる電解質の開発が検討されている。 In an electrochemical device such as a secondary battery, in order to obtain ionic conduction between electrodes, a liquid electrolyte obtained by dissolving an electrolyte salt in a solvent is usually used. On the other hand, in a liquid electrolyte using a solvent, there is a risk that the amount of liquid may decrease with time due to the volatilization of the solvent, or if the solvent is an organic solvent, there is a risk of ignition. It is being considered.
このような有機溶媒を用いた電解質の代替として、ポリエーテルなどのポリマー電解質が検討されている。一方で、ポリマー電解質は、揮発性の成分をほとんど含有しないため、蒸気圧が極めて低く引火性を抑えることや、液漏れを防止することができるものの、通常の使用環境下において形状安定性に劣る場合があった。特に、形状安定性に劣る材料をポリマー電解質として用いると、電気化学デバイスの信頼性が低下してしまうという問題があり、このような問題に対して、化学架橋可能なポリマー電解質が提案されている(たとえば、特許文献1)。 As an alternative to an electrolyte using such an organic solvent, a polymer electrolyte such as a polyether has been studied. On the other hand, since the polymer electrolyte contains almost no volatile component, the vapor pressure is extremely low and flammability can be suppressed and liquid leakage can be prevented, but the shape stability is inferior under normal use environment. There was a case. In particular, when a material having inferior shape stability is used as a polymer electrolyte, there is a problem that the reliability of the electrochemical device is lowered. For such a problem, a polymer electrolyte capable of chemical crosslinking has been proposed. (For example, Patent Document 1).
このような化学架橋可能なポリマー電解質においては、化学架橋させるため形状安定性に優れたポリマー電解質が得られる一方で、化学架橋させるとゲル状となるため、溶媒などに再溶解させることが出来なくなるため、電気化学デバイスを製造する際に製造条件が制約されてしまうという課題や、電気化学デバイスとしての使用条件が制約されてしまうという問題があった。特に、電気化学デバイスには、電極活物質等として、希少金属が使用される場合があり、このような希少金属等の回収という観点より、形状保持性等に優れることに加え、溶媒などに再溶解可能である電解質材料が求められていた。 In such a chemically crosslinkable polymer electrolyte, a polymer electrolyte excellent in shape stability can be obtained because it is chemically crosslinked. However, since it forms a gel when chemically crosslinked, it cannot be redissolved in a solvent or the like. For this reason, there are problems that manufacturing conditions are restricted when manufacturing an electrochemical device, and usage conditions as an electrochemical device are restricted. In particular, rare metals may be used as electrode active materials in electrochemical devices. From the viewpoint of recovering such rare metals, in addition to being excellent in shape retention, etc. There has been a need for an electrolyte material that can be dissolved.
本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであり、蒸気圧が極めて低く引火性が抑えられており、しかも、形状保持性および溶媒に対する再溶解性に優れたイオン伝導膜を与えることのできるイオン伝導性組成物を提供することを目的とする。また、本発明は、このようなイオン伝導性組成物を用いて得られるイオン伝導膜を提供することも目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and provides an ion conductive membrane having an extremely low vapor pressure, low flammability, and excellent shape retention and re-solubility in a solvent. It is an object of the present invention to provide an ion conductive composition that can be used. Another object of the present invention is to provide an ion conductive membrane obtained using such an ion conductive composition.
本発明者等は、上記目的を達成するために鋭意研究した結果、カチオン性基を有するポリエーテル化合物100重量部に対し、アルカリ金属塩を3重量部以上の割合で含有するイオン伝導性組成物によれば、蒸気圧が極めて低く引火性が抑えられており、しかも、形状保持性および溶媒に対する再溶解性に優れたイオン伝導膜を与えることができることを見出し、本発明を完成させるに至った。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have found that an ion conductive composition containing an alkali metal salt in a proportion of 3 parts by weight or more with respect to 100 parts by weight of a polyether compound having a cationic group. According to the present invention, it was found that the vapor pressure is extremely low and the flammability is suppressed, and that it is possible to provide an ion conductive membrane excellent in shape retention and re-solubility in a solvent, and the present invention has been completed. .
すなわち、本発明によれば、カチオン性基を有するポリエーテル化合物100重量部に対し、アルカリ金属塩を3重量部以上の割合で含有するイオン伝導性組成物が提供される。 That is, according to this invention, the ion conductive composition which contains an alkali metal salt in the ratio of 3 weight part or more with respect to 100 weight part of polyether compounds which have a cationic group is provided.
本発明のイオン伝導性組成物において、前記カチオン性基を有するポリエーテル化合物が、下記一般式(1)で表される単量体単位からなるものであることが好ましい。
また、本発明のイオン伝導性組成物において、前記アルカリ金属塩が、LiBF4、LiPF6、LiClO4、LiN(SO2F)2、およびLiN(SO2CF3)2から選択される少なくとも一種であることが好ましい。
In the ion conductive composition of the present invention, the polyether compound having a cationic group is preferably composed of a monomer unit represented by the following general formula (1).
In the ion conductive composition of the present invention, the alkali metal salt is at least one selected from LiBF 4 , LiPF 6 , LiClO 4 , LiN (SO 2 F) 2 , and LiN (SO 2 CF 3 ) 2. It is preferable that
さらに、本発明によれば、上記本発明のイオン伝導性組成物からなるイオン伝導膜が提供される。 Furthermore, according to this invention, the ion conductive film which consists of an ion conductive composition of the said invention is provided.
本発明によれば、蒸気圧が極めて低く引火性が抑えられており、しかも、形状保持性および溶媒に対する再溶解性に優れたイオン伝導膜を与えることのできるイオン伝導性組成物、およびこのようなイオン伝導性組成物を用いて得られるイオン伝導膜を提供することができる。 According to the present invention, there is provided an ion conductive composition having an extremely low vapor pressure, suppressing flammability, and capable of providing an ion conductive film excellent in shape retention and re-solubility in a solvent. An ion conductive membrane obtained using such an ion conductive composition can be provided.
<イオン伝導性組成物>
本発明のイオン伝導性組成物は、カチオン性基を有するポリエーテル化合物と、アルカリ金属塩とを含有するイオン伝導性の組成物であって、カチオン性基を有するポリエーテル化合物100重量部に対して、アルカリ金属塩を3重量部以上の割合で含有するものである。
<Ion conductive composition>
The ion conductive composition of the present invention is an ion conductive composition containing a polyether compound having a cationic group and an alkali metal salt, and is based on 100 parts by weight of the polyether compound having a cationic group. The alkali metal salt is contained in a proportion of 3 parts by weight or more.
<アルカリ金属塩>
アルカリ金属塩としては、カチオンとアニオンから構成される塩化合物であって、カチオンとしてアルカリ金属カチオンを含有するものであればよく、特に限定されないが、カチオンとして、正の電荷を1つのみ有するアルカリ金属カチオンと、負の電荷を1つのみ有する対アニオンとを有する塩化合物であることが好ましい。
<Alkali metal salt>
The alkali metal salt is a salt compound composed of a cation and an anion as long as it contains an alkali metal cation as a cation, and is not particularly limited, but an alkali having only one positive charge as a cation. A salt compound having a metal cation and a counter anion having only one negative charge is preferable.
アルカリ金属塩を形成するアルカリ金属カチオンの具体例としては、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、ルビジウムイオン、セシウムイオン、フランシウムイオン等が挙げられる。これらのなかでも、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオンが好ましく、リチウムイオン、ナトリウムイオンがより好ましく、リチウムイオンが特に好ましい。 Specific examples of the alkali metal cation forming the alkali metal salt include lithium ion, sodium ion, potassium ion, rubidium ion, cesium ion, francium ion and the like. Among these, lithium ion, sodium ion, and potassium ion are preferable, lithium ion and sodium ion are more preferable, and lithium ion is particularly preferable.
アルカリ金属塩を形成するアニオンの具体例としては、Cl−、Br−、I−等のハロゲン化物イオン、(FSO2)2N−、(CF3SO2)2N−、(CF3CF2SO2)2N−等のスルホンイミド化物イオン、OH−、SCN−、BF4 −、PF6 −、ClO4 −、CH3SO3 −、CF3SO3 −、CF3COO−、PhCOO−等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらのなかでも、(CF3SO2)2N−、(FSO2)2N−、BF4 −、PF6 −、ClO4 −が好ましく、(CF3SO2)2N−、BF4 −、PF6 −がより好ましく、(CF3SO2)2N−が特に好ましい。 Specific examples of the anion that forms the alkali metal salt include halide ions such as Cl − , Br − and I − , (FSO 2 ) 2 N − , (CF 3 SO 2 ) 2 N − , (CF 3 CF 2 SO 2 ) sulfonimide compounds such as 2 N − , OH − , SCN − , BF 4 − , PF 6 − , ClO 4 − , CH 3 SO 3 − , CF 3 SO 3 − , CF 3 COO − , PhCOO − However, it is not limited to these. Among these, (CF 3 SO 2 ) 2 N − , (FSO 2 ) 2 N − , BF 4 − , PF 6 − and ClO 4 − are preferable, and (CF 3 SO 2 ) 2 N − and BF 4 − , PF 6 - is more preferable, and (CF 3 SO 2 ) 2 N - is particularly preferable.
本発明で用いるアルカリ金属塩としては、カチオンおよびアニオンの全てが同一のイオン種からなるものであってもよいし、カチオンおよびアニオンのいずれか一方、あるいは両方として、2種以上のイオン種が混在したものであってもよい。すなわち、アルカリ金属塩としては、単一のものであってもよく、2種以上が混合されたものであってもよい。 As the alkali metal salt used in the present invention, all of the cation and the anion may be composed of the same ionic species, or two or more ionic species are mixed as one or both of the cation and the anion. It may be what you did. That is, as an alkali metal salt, a single thing may be sufficient and 2 or more types may be mixed.
本発明で用いるアルカリ金属塩の具体例としては、LiBF4、LiPF6、LiClO4、LiN(SO2F)2、LiN(SO2CF3)2、NaBF4、NaPF6、NaClO4、NaN(SO2F)2、NaN(SO2CF3)2などが挙げられる。これらのなかでも、LiBF4、LiPF6、LiClO4、LiN(SO2F)2、LiN(SO2CF3)2が好ましく、LiBF4、LiPF6、LiN(SO2CF3)2がより好ましく、LiN(SO2CF3)2が特に好ましい。 Specific examples of the alkali metal salt used in the present invention include LiBF 4 , LiPF 6 , LiClO 4 , LiN (SO 2 F) 2 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , NaBF 4 , NaPF 6 , NaClO 4 , NaN ( SO 2 F) 2 , NaN (SO 2 CF 3 ) 2 and the like. Among these, LiBF 4 , LiPF 6 , LiClO 4 , LiN (SO 2 F) 2 , and LiN (SO 2 CF 3 ) 2 are preferable, and LiBF 4 , LiPF 6 , and LiN (SO 2 CF 3 ) 2 are more preferable. LiN (SO 2 CF 3 ) 2 is particularly preferred.
<カチオン性基を有するポリエーテル化合物>
本発明で用いるカチオン性基を有するポリエーテル化合物は、オキシラン構造を含有する化合物のオキシラン構造部分が開環重合することにより得られる単位である、オキシラン単量体単位を含んでなるポリエーテル化合物であって、その分子中にカチオン性基を有するものである。
<Polyether compound having a cationic group>
The polyether compound having a cationic group used in the present invention is a polyether compound comprising an oxirane monomer unit, which is a unit obtained by ring-opening polymerization of an oxirane structure portion of a compound containing an oxirane structure. And having a cationic group in the molecule.
本発明によれば、カチオン性基を有するポリエーテル化合物100重量部に対し、アルカリ金属塩を3重量部以上の割合で含有させることにより、蒸気圧が極めて低く引火性が抑えられており、しかも、形状保持性および溶媒に対する再溶解性に優れたイオン伝導膜を与えることのできるイオン伝導性組成物を提供することができるものである。
特に、本発明者等が、アルカリ金属塩を含有するイオン伝導性組成物において、形状保持性および溶媒に対する再溶解性を両立させるという課題を解決するために鋭意検討を行ったところ、カチオン性基を有するポリエーテル化合物に対し、所定量以上のアルカリ金属塩を配合してなる組成物によれば、化学架橋をしなくても、形状保持性に優れたイオン伝導膜を得ることができること、また、得られるイオン伝導膜は、化学架橋をしなくても形状保持性を有するため、溶媒に対する再溶解性をも備えること、を見出し、このような知見に基づき、本発明を完成させるに至ったものである。
According to the present invention, by containing an alkali metal salt in a proportion of 3 parts by weight or more with respect to 100 parts by weight of a polyether compound having a cationic group, the vapor pressure is extremely low, and the flammability is suppressed. It is possible to provide an ion conductive composition capable of providing an ion conductive membrane excellent in shape retention and re-solubility in a solvent.
In particular, the present inventors have conducted extensive studies to solve the problem of achieving both shape retention and re-solubility in a solvent in an ion conductive composition containing an alkali metal salt. According to the composition obtained by blending a predetermined amount or more of the alkali metal salt with respect to the polyether compound having the above, it is possible to obtain an ion conductive membrane having excellent shape retention without chemical crosslinking, The obtained ion-conducting membrane was found to have re-solubility in a solvent because it has shape retention without chemical cross-linking, and based on such knowledge, the present invention has been completed. Is.
本発明で用いるカチオン性基を有するポリエーテル化合物を形成する、オキシラン単量体単位の具体例としては、エチレンオキシド単位、プロピレンオキシド単位、1,2−ブチレンオキシド単位などのアルキレンオキシド単量体単位;エピクロロヒドリン単位、エピブロモヒドリン単位、エピヨードヒドリン単位などのエピハロヒドリン単量体単位;アリルグリシジルエーテル単位などのアルケニル基含有オキシラン単量体単位;フェニルグリシジルエーテル単位などの芳香族エーテル基含有オキシラン単量体単位;グリシジルアクリレート単位、グリシジルメタクリレート単位などの(メタ)アクリロイル基含有オキシラン単量体単位;などを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。 Specific examples of the oxirane monomer unit that forms the polyether compound having a cationic group used in the present invention include alkylene oxide monomer units such as ethylene oxide units, propylene oxide units, and 1,2-butylene oxide units; Epihalohydrin monomer units such as epichlorohydrin units, epibromohydrin units, epiiodohydrin units; alkenyl group-containing oxirane monomer units such as allyl glycidyl ether units; aromatic ether groups such as phenyl glycidyl ether units Examples thereof include, but are not limited to, containing oxirane monomer units; (meth) acryloyl group-containing oxirane monomer units such as glycidyl acrylate units and glycidyl methacrylate units.
本発明で用いるカチオン性基を有するポリエーテル化合物は、2種以上のオキシラン単量体単位を含有するものであってもよく、この場合においては、それら複数の繰り返し単位の分布様式は特に限定されないが、ランダムな分布を有していることが好ましい。 The polyether compound having a cationic group used in the present invention may contain two or more oxirane monomer units. In this case, the distribution pattern of the plurality of repeating units is not particularly limited. However, it is preferable to have a random distribution.
また、本発明で用いるカチオン性基を有するポリエーテル化合物は、オキシラン単量体単位のうち少なくとも一部として、カチオン性基を有するオキシラン単量体単位を含有する。 The polyether compound having a cationic group used in the present invention contains an oxirane monomer unit having a cationic group as at least a part of the oxirane monomer unit.
本発明で用いるカチオン性基を有するポリエーテル化合物に含有させることのできるカチオン性基としては、特に限定されないが、得られるイオン伝導膜の形状保持性をより高めることができるという観点から、周期表第15族または第16族の原子がオニウムカチオン構造を形成したカチオン性基であることが好ましく、窒素原子がオニウムカチオン構造を形成したカチオン性基であることがより好ましく、窒素原子含有芳香族複素環中の窒素原子がオニウムカチオン構造を形成したカチオン性基であることがさらに好ましく、イミダソリウム環中の窒素原子がオニウムカチオン構造を形成したカチオン性基であることが特に好ましい。 Although it does not specifically limit as a cationic group which can be contained in the polyether compound which has a cationic group used by this invention, From a viewpoint that the shape retainability of the ion conductive film obtained can be improved more, a periodic table | surface. The group 15 or group 16 atom is preferably a cationic group having an onium cation structure, and the nitrogen atom is more preferably a cationic group having an onium cation structure. More preferably, the nitrogen atom in the ring is a cationic group having an onium cation structure, and the nitrogen atom in the imidazolium ring is particularly preferably a cationic group having an onium cation structure.
カチオン性基の具体例としては、アンモニウム基、メチルアンモニウム基、ブチルアンモニウム基、シクロヘキシルアンモニウム基、アニリニウム基、ベンジルアンモニウム基、エタノールアンモニウム基、ジメチルアンモニウム基、ジエチルアンモニウム基、ジブチルアンモニウム基、ノニルフェニルアンモニウム基、トリメチルアンモニウム基、トリエチルアンモニウム基、n−ブチルジメチルアンモニウム基、n−オクチルジメチルアンモニウム基、n−ステアリルジメチルアンモニウム基、トリブチルアンモニウム基、トリビニルアンモニウム基、トリエタノールアンモニウム基、N,N−ジメチルエタノールアンモニウム基、トリ(2−エトキシエチル)アンモニウム基等のアンモニウム基;ピペリジニウム基、1−ピロリジニウム基、1−メチルピロリジニウム基、イミダゾリウム基、1−メチルイミダゾリウム基、1−エチルイミダゾリウム基、ベンズイミダゾリウム基、ピロリウム基、1−メチルピロリウム基、オキサゾリウム基、ベンズオキサゾリウム基、ベンズイソオキサゾリウム基、ピラゾリウム基、イソオキサゾリウム基、ピリジニウム基、2,6−ジメチルピリジニウム基、ピラジニウム基、ピリミジニウム基、ピリダジニウム基、トリアジニウム基、N,N−ジメチルアニリニウム基、キノリニウム基、イソキノリニウム基、インドリニウム基、イソインドリウム基、キノキサリウム基、イソキノキサリウム基、チアゾリウム基等のカチオン性の窒素原子を含有する複素環を含んでなる基;トリフェニルホスホニウム塩、トリブチルホスホニウム基等のカチオン性のリン原子を含んでなる基;等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらの中でも、1−メチルピロリジニウム基、イミダゾリウム基、1−メチルイミダゾリウム基、1−エチルイミダゾリウム基、ベンズイミダゾリウム基等のカチオン性の窒素原子を含有する複素環を含んでなる基が好ましい。 Specific examples of the cationic group include ammonium group, methylammonium group, butylammonium group, cyclohexylammonium group, anilinium group, benzylammonium group, ethanolammonium group, dimethylammonium group, diethylammonium group, dibutylammonium group, and nonylphenylammonium. Group, trimethylammonium group, triethylammonium group, n-butyldimethylammonium group, n-octyldimethylammonium group, n-stearyldimethylammonium group, tributylammonium group, trivinylammonium group, triethanolammonium group, N, N-dimethyl Ammonium groups such as ethanolammonium group, tri (2-ethoxyethyl) ammonium group; piperidinium group, 1-pyrrolidinium Group, 1-methylpyrrolidinium group, imidazolium group, 1-methylimidazolium group, 1-ethylimidazolium group, benzimidazolium group, pyrrolium group, 1-methylpyrrolium group, oxazolium group, benzoxazolium group Group, benzisoxazolium group, pyrazolium group, isoxazolium group, pyridinium group, 2,6-dimethylpyridinium group, pyrazinium group, pyrimidinium group, pyridazinium group, triazinium group, N, N-dimethylanilinium group, A group comprising a heterocyclic ring containing a cationic nitrogen atom such as quinolinium group, isoquinolinium group, indolinium group, isoindolinium group, quinoxalium group, isoquinoxalium group, thiazolium group; triphenylphosphonium salt, tributyl Phosphonium group, etc. Groups comprising a cationic phosphorus atom; but like, but is not limited thereto. Among these, it comprises a heterocyclic ring containing a cationic nitrogen atom such as 1-methylpyrrolidinium group, imidazolium group, 1-methylimidazolium group, 1-ethylimidazolium group, benzimidazolium group, etc. Groups are preferred.
また、カチオン性基は、通常対アニオンを有するものであるが、その対アニオンとしては特に限定されないが、たとえば、Cl−、Br−、I−などのハロゲン化物イオンや(FSO2)2N−、(CF3SO2)2N−、(CF3CF2SO2)2N−などのスルホンイミド化物イオン、さらには、OH−、SCN−、BF4 −、PF6 −、ClO4 −、CH3SO3 −、CF3SO3 −、CF3COO−、PhCOO−などを挙げることができる。これら対アニオンは、得ようとするイオン伝導膜の特性に応じて適宜選択すればよい。 In addition, the cationic group usually has a counter anion, but the counter anion is not particularly limited. For example, a halide ion such as Cl − , Br − or I − or (FSO 2 ) 2 N − , (CF 3 SO 2 ) 2 N − , sulfonimide compounds such as (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 N − , OH − , SCN − , BF 4 − , PF 6 − , ClO 4 − , CH 3 SO 3 − , CF 3 SO 3 − , CF 3 COO − , PhCOO − and the like can be mentioned. These counter anions may be appropriately selected according to the characteristics of the ion conductive membrane to be obtained.
本発明で用いるカチオン性基を有するポリエーテル化合物においては、ポリエーテル化合物を構成するオキシラン単量体単位のうち、その少なくとも一部がカチオン性基を有するオキシラン単量体単位であればよく、たとえば、ポリエーテル化合物を構成するオキシラン単量体単位の全てがカチオン性基を有するものであってもよく、あるいは、カチオン性基を有するオキシラン単量体単位およびカチオン性基を有しないオキシラン単量体単位が混在するものであってもよい。本発明で用いるカチオン性基を有するポリエーテル化合物において、カチオン性基を有するオキシラン単量体単位が占める割合は、特に限定されず、カチオン性基を有するポリエーテル化合物を構成するオキシラン単量体単位全体に対して、0.1モル%以上が好ましく、1モル%以上がより好ましく、10モル%以上が特に好ましい。なお、カチオン性基を有するオキシラン単量体単位が占める割合の上限は、特に限定されない。カチオン性基を有するオキシラン単量体単位が占める割合を上記範囲とすることにより、得られるイオン伝導膜の形状保持性をより優れたものとすることができる。 In the polyether compound having a cationic group used in the present invention, at least a part of the oxirane monomer units constituting the polyether compound may be an oxirane monomer unit having a cationic group. All of the oxirane monomer units constituting the polyether compound may have a cationic group, or an oxirane monomer unit having a cationic group and an oxirane monomer having no cationic group Units may be mixed. In the polyether compound having a cationic group used in the present invention, the proportion of the oxirane monomer unit having a cationic group is not particularly limited, and the oxirane monomer unit constituting the polyether compound having a cationic group 0.1 mol% or more is preferable with respect to the whole, 1 mol% or more is more preferable, and 10 mol% or more is especially preferable. In addition, the upper limit of the ratio for which the oxirane monomer unit which has a cationic group accounts is not specifically limited. By making the ratio which the oxirane monomer unit which has a cationic group occupies the said range, the shape maintenance property of the obtained ion conductive film can be made more excellent.
本発明で用いるカチオン性基を有するポリエーテル化合物の構造としては特に限定されないが、下記一般式(1)で表される単量体単位からなるものであることが好ましい。
上記一般式(1)中、A+は、カチオン性基またはカチオン性基含有基を表し、カチオン性基の具体例としては、上述したものが挙げられ、また、カチオン性基含有基としては、上述したカチオン性基を含有する基が挙げられる。 In the general formula (1), A + represents a cationic group or a cationic group-containing group, and specific examples of the cationic group include those described above. As the cationic group-containing group, The group containing the cationic group mentioned above is mentioned.
上記一般式(1)中、X−は、任意の対アニオンを表し、たとえば、対アニオンの具体例としては、上述したものが挙げられる。 In the general formula (1), X − represents an arbitrary counter anion. For example, specific examples of the counter anion include those described above.
上記一般式(1)中、Rは、非イオン性基であり、非イオン性の基であれば特に限定されない。Rとしては、たとえば、水素原子;メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基等の炭素数1〜10のアルキル基;ビニル基、アリル基、プロペニル基等の炭素数2〜10のアルケニル基;エチニル基、プロピニル基等の炭素数2〜10のアルキニル基;シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の炭素数3〜20のシクロアルキル基;フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基等の炭素数6〜20のアリール基;等が挙げられる。
これらのうち、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜10のアルキニル基、炭素数3〜20のシクロアルキル基、および炭素数6〜20のアリール基は、任意の位置に置換基を有していてもよい。
置換基としては、メチル基、エチル基等の炭素数1〜6のアルキル基;メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基等の炭素数1〜6のアルコキシ基;ビニルオキシ基、アリルオキシ基等の炭素数2〜6のアルケニルオキシ基;フェニル基、4−メチルフェニル基、2−クロロフェニル基、3−メトキシフェニル基等の置換基を有していてもよいアリール基;フッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子;メチルカルボニル基、エチルカルボニル基等の炭素数1〜6のアルキルカルボニル基;アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基等の(メタ)アクリロイルオキシ基;等が挙げられる。
In the general formula (1), R is a nonionic group and is not particularly limited as long as it is a nonionic group. R is, for example, a hydrogen atom; an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group or a t-butyl group; a vinyl group or an allyl group. Group, alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms such as propenyl group; alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms such as ethynyl group and propynyl group; 3 to 20 carbon atoms such as cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group and cyclohexyl group A C6-C20 aryl group such as a phenyl group, a 1-naphthyl group, and a 2-naphthyl group;
Among these, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, and an aryl group having 6 to 20 carbon atoms May have a substituent at any position.
Examples of the substituent include an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms such as a methyl group and an ethyl group; an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms such as a methoxy group, an ethoxy group and an isopropoxy group; and a carbon number such as a vinyloxy group and an allyloxy group. 2-6 alkenyloxy groups; aryl groups optionally having substituents such as phenyl group, 4-methylphenyl group, 2-chlorophenyl group, 3-methoxyphenyl group; fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, etc. Halogen atoms of 1 to 6 carbon atoms such as methylcarbonyl group and ethylcarbonyl group; (meth) acryloyloxy groups such as acryloyloxy group and methacryloyloxy group; and the like.
また、上記一般式(1)中、nは1以上の整数であり、mは0以上の整数であればよいが、nは、1〜10,000の整数であることが好ましく、2〜9,000の整数であることがより好ましく、5〜8000の整数であることがさらに好ましい。また、mは、0〜9,999の整数であることが好ましく、0〜8,998の整数であることがより好ましく、0〜7,995の整数であることがさらに好ましい。また、n+mは、1〜10,000の整数であることが好ましく、2〜9,000の整数であることがより好ましく、5〜8,000の整数であることがさらに好ましい。 In the general formula (1), n is an integer of 1 or more, and m may be an integer of 0 or more, but n is preferably an integer of 1 to 10,000, 2-9 More preferably, it is an integer of 1,000, more preferably an integer of 5-8000. M is preferably an integer of 0 to 9,999, more preferably an integer of 0 to 8,998, and still more preferably an integer of 0 to 7,995. N + m is preferably an integer of 1 to 10,000, more preferably an integer of 2 to 9,000, and further preferably an integer of 5 to 8,000.
なお、本発明で用いるカチオン性基を有するポリエーテル化合物の構造が、上記一般式(1)で表される単量体単位からなるものである時、重合体鎖末端は、特に限定されず、任意の基とすることができる。重合体鎖末端基としては、例えば、上述したカチオン性基、水酸基、または水素原子などが挙げられる。 In addition, when the structure of the polyether compound having a cationic group used in the present invention is a monomer unit represented by the general formula (1), the polymer chain end is not particularly limited, It can be any group. Examples of the polymer chain end group include the above-described cationic group, hydroxyl group, or hydrogen atom.
本発明で用いるカチオン性基を有するポリエーテル化合物の数平均分子量(Mn)は、特に限定されないが、500〜2,000,000であることが好ましく、1000〜1,000,000であることがより好ましい。また、本発明で用いるカチオン性基を有するポリエーテル化合物の重量平均分子量(Mw)は、特に限定されないが、500〜6,000,000であることが好ましく、1,000〜3,000,000であることがより好ましく、分子量分布(Mw/Mw)は、好ましくは1.0〜3.0、より好ましくは1.0〜2.0である。なお、カチオン性基を有するポリエーテル化合物の数平均分子量、重量平均分子量および分子量分布は、後述する実施例に記載の方法で求めることができる。 The number average molecular weight (Mn) of the polyether compound having a cationic group used in the present invention is not particularly limited, but is preferably 500 to 2,000,000, and preferably 1,000 to 1,000,000. More preferred. Further, the weight average molecular weight (Mw) of the polyether compound having a cationic group used in the present invention is not particularly limited, but is preferably 500 to 6,000,000, and 1,000 to 3,000,000. The molecular weight distribution (Mw / Mw) is preferably 1.0 to 3.0, more preferably 1.0 to 2.0. In addition, the number average molecular weight, weight average molecular weight, and molecular weight distribution of the polyether compound having a cationic group can be determined by the method described in Examples described later.
また、本発明で用いるカチオン性基を有するポリエーテル化合物の鎖構造は特に限定されず、直鎖状のものであってもよいし、グラフト状、放射状などの分岐を有する鎖構造のものであってもよい。 In addition, the chain structure of the polyether compound having a cationic group used in the present invention is not particularly limited, and may be a linear structure or a chain structure having a branched structure such as a graft shape or a radial shape. May be.
本発明で用いるカチオン性基を有するポリエーテル化合物の合成方法は、特に限定されず、目的とする化合物を得られるものである限りにおいて、任意の合成方法を採用することができる。合成方法の一例を示すと、まず、以下の(A)または(B)の方法により、ベースポリマー(カチオン性基を有しないポリエーテル化合物)を得る。
(A)エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリン、エピヨードヒドリンなどのエピハロヒドリンを少なくとも含む、オキシラン単量体を含有する単量体を、触媒として、特開2010−53217号公報に開示されている、周期表第15族または第16族の原子を含有する化合物のオニウム塩と、含有されるアルキル基が全て直鎖状アルキル基であるトリアルキルアルミニウムとを含んでなる触媒との存在下で開環重合することにより、ベースポリマーを得る方法。
(B)エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリン、エピヨードヒドリンなどのエピハロヒドリンを少なくとも含む、オキシラン単量体を含有する単量体を、特公昭46−27534号公報に開示されている、トリイソブチルアルミニウムにリン酸とトリエチルアミンを反応させた触媒の存在下で開環重合することにより、ベースポリマーを得る方法。
The synthesis method of the polyether compound having a cationic group used in the present invention is not particularly limited, and any synthesis method can be adopted as long as the target compound can be obtained. As an example of the synthesis method, first, a base polymer (polyether compound having no cationic group) is obtained by the following method (A) or (B).
(A) A monomer containing an oxirane monomer including at least an epihalohydrin such as epichlorohydrin, epibromohydrin, epiiodohydrin, etc. is disclosed in JP 2010-53217 A as a catalyst. In the presence of a catalyst comprising an onium salt of a compound containing a group 15 or 16 atom of the periodic table and a trialkylaluminum in which all of the alkyl groups contained are linear alkyl groups. A method of obtaining a base polymer by ring-opening polymerization.
(B) A monomer containing an oxirane monomer including at least an epihalohydrin such as epichlorohydrin, epibromohydrin, epiiodohydrin, etc. is disclosed in JP-B-46-27534. A method for obtaining a base polymer by ring-opening polymerization in the presence of a catalyst obtained by reacting phosphoric acid and triethylamine with isobutylaluminum.
そして、上記(A)または(B)の方法において得られたベースポリマーに、イミダゾール化合物などのアミン化合物を反応させることにより、ベースポリマーのエピハロヒドリン単量体単位を構成するハロゲン基をオニウムハライド基に変換して、さらに必要に応じて、オニウムハライド基を構成するハロゲン化物イオンを、アニオン交換反応を行うことにより、カチオン性基を有するポリエーテル化合物を得ることができる。 Then, by reacting the base polymer obtained in the above method (A) or (B) with an amine compound such as an imidazole compound, the halogen group constituting the epihalohydrin monomer unit of the base polymer is converted into an onium halide group. A polyether compound having a cationic group can be obtained by performing an anion exchange reaction on the halide ions constituting the onium halide group, if necessary.
本発明のイオン伝導性組成物中における、カチオン性基を有するポリエーテル化合物100重量部に対する、アルカリ金属塩の含有割合は、3重量部以上であり、好ましくは4重量部以上、より好ましくは5重量部以上、さらに好ましくは8重量部以上、特に好ましくは10重量部以上である。アルカリ金属塩の含有割合が少なすぎると、得られるイオン伝導膜の形状保持性が不十分となってしまう。なお、本発明のイオン伝導性組成物中における、アルカリ金属塩の含有割合の上限は、特に限定されず、カチオン性基を有するポリエーテル化合物に溶解可能な量であればよいが、好ましくは500重量部以下、より好ましくは400重量部以下、さらに好ましくは300重量部以下、特に好ましくは200重量部以下である。 In the ion conductive composition of the present invention, the content of the alkali metal salt with respect to 100 parts by weight of the polyether compound having a cationic group is 3 parts by weight or more, preferably 4 parts by weight or more, more preferably 5 parts. Part by weight or more, more preferably 8 parts by weight or more, and particularly preferably 10 parts by weight or more. If the content ratio of the alkali metal salt is too small, the shape-retaining property of the resulting ion conductive membrane will be insufficient. The upper limit of the content ratio of the alkali metal salt in the ion conductive composition of the present invention is not particularly limited as long as it is an amount that can be dissolved in the polyether compound having a cationic group, preferably 500. It is not more than parts by weight, more preferably not more than 400 parts by weight, still more preferably not more than 300 parts by weight, particularly preferably not more than 200 parts by weight.
<イオン伝導性組成物の製造方法>
本発明のイオン伝導性組成物は、上述したカチオン性基を有するポリエーテル化合物に、アルカリ金属塩を混合することにより製造することができる。混合方法としては、特に限定されず、公知の方法を制限なく用いることできる。また、混合に際しては、溶媒中で混合を行ってもよい。用いる溶媒としては、特に限定されないが、テトラヒドロフラン、アニソールなどのエーテル;酢酸エチル、安息香酸エチルなどのエステル;アセトン、2−ブタノン、アセトフェノンなどのケトン;アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドンなどの非プロトン性極性溶媒;エタノール、メタノール、水などのプロトン性極性溶媒;などが挙げられる。これらの溶媒は1種を単独で用いてもよいし、2種以上の混合溶媒として用いることもできる。
<Method for producing ion-conductive composition>
The ion conductive composition of this invention can be manufactured by mixing an alkali metal salt with the polyether compound which has a cationic group mentioned above. It does not specifically limit as a mixing method, A well-known method can be used without a restriction | limiting. In mixing, mixing may be performed in a solvent. The solvent to be used is not particularly limited, but ethers such as tetrahydrofuran and anisole; esters such as ethyl acetate and ethyl benzoate; ketones such as acetone, 2-butanone and acetophenone; acetonitrile, dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, N -Aprotic polar solvents such as methylpyrrolidone; protic polar solvents such as ethanol, methanol, water; and the like. These solvents may be used alone or as a mixed solvent of two or more.
<その他成分>
また、本発明のイオン伝導性組成物は、本発明の効果を損なわない範囲において、カチオン性基を有するポリエーテル化合物、およびアルカリ金属塩に加えて、その他の成分を含有するものであってもよい。その他の成分の具体例としては、水、メタノール、エタノール、トルエン、アセトン、THF、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ビニレンカーボネート、γ−ブチロラクトンなどの低分子化合物;常温溶融塩(イオン性液体、イオン液体ともいう)などのアルカリ金属塩以外の塩化合物;カーボンナノチューブ、グラファイト、グラフェン、酸化グラフェンなどのナノカーボン;酸化亜鉛、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、窒化ガリウムなどの金属酸化窒化物;等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
<Other ingredients>
Further, the ion conductive composition of the present invention may contain other components in addition to the polyether compound having a cationic group and an alkali metal salt within a range not impairing the effects of the present invention. Good. Specific examples of other components include water, methanol, ethanol, toluene, acetone, THF, ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, vinylene carbonate, γ-butyrolactone, low molecular weight compounds; room temperature molten salts (ionic liquids, Salt compounds other than alkali metal salts such as ionic liquids; nanocarbons such as carbon nanotubes, graphite, graphene, and graphene oxide; metal oxynitrides such as zinc oxide, magnesium oxide, boron nitride, and gallium nitride; However, it is not limited to these.
<イオン伝導膜>
本発明のイオン伝導膜は、上述した本発明のイオン伝導性組成物からなるイオン伝導性を有する膜状成形体である。
<Ion conductive membrane>
The ion conductive film of the present invention is a film-shaped molded article having ion conductivity made of the above-described ion conductive composition of the present invention.
本発明のイオン伝導膜は、たとえば、上述した本発明のイオン伝導性組成物を構成する各成分(カチオン性基を有するポリエーテル化合物、およびアルカリ金属塩、ならびに必要に応じて用いられるその他の成分)を溶媒に溶解させることで、イオン伝導性組成物の溶液を調製し、これを膜状に成形し、乾燥させることにより製造することができる。 The ion conductive membrane of the present invention includes, for example, each component constituting the above-described ion conductive composition of the present invention (a polyether compound having a cationic group, an alkali metal salt, and other components used as necessary). ) Is dissolved in a solvent to prepare an ion conductive composition solution, which is formed into a film and dried.
本発明のイオン伝導膜の厚みは、好ましくは1〜2000μm、より好ましくは5〜1500μm、さらに好ましくは10〜1000μmである。厚みを上記範囲とすることにより、信頼性を十分に確保しながら、イオン伝導性の膜として好適に機能させることができる。 The thickness of the ion conductive membrane of the present invention is preferably 1 to 2000 μm, more preferably 5 to 1500 μm, and still more preferably 10 to 1000 μm. By setting the thickness in the above range, it is possible to suitably function as an ion conductive film while sufficiently ensuring reliability.
本発明のイオン伝導膜は、上述した本発明のイオン伝導性組成物を用いて得られるものであるため、蒸気圧が極めて低く引火性が抑えられており、しかも、形状保持性および溶媒に対する再溶解性に優れたものである。特に、本発明のイオン伝導膜は、化学架橋をしなくても、優れた形状保持性を実現できるものであるため、溶媒に対する再溶解性に優れるものであり、溶媒に溶解可能なことからリユース性に優れるものである。具体的には、各種デバイス等を製造するための製造工程において、本発明のイオン伝導膜を他の部材上に形成した際において、何らかの不具合があった場合でも、本発明のイオン伝導膜は、溶媒に溶解させることで除去可能であるため、他の部材を好適に再利用することが可能であり、さらには、イオン伝導膜自体も、イオン伝導性組成物として再利用することが可能である。 Since the ion conductive membrane of the present invention is obtained by using the above-described ion conductive composition of the present invention, the vapor pressure is extremely low and the flammability is suppressed. It has excellent solubility. In particular, since the ion conductive membrane of the present invention can realize excellent shape retention without chemical crosslinking, it has excellent re-solubility in a solvent and can be reused because it can be dissolved in a solvent. It has excellent properties. Specifically, in the manufacturing process for manufacturing various devices and the like, when the ion conductive film of the present invention is formed on another member, even if there is any problem, the ion conductive film of the present invention is Since it can be removed by dissolving in a solvent, other members can be suitably reused. Furthermore, the ion conductive membrane itself can also be reused as an ion conductive composition. .
そのため、本発明のイオン伝導膜は、このような特性を活かし、二次電池、燃料電池、色素増感太陽電池、アクチュエーターなどの電気化学デバイスなどの用途において好適に用いることができる。 Therefore, the ion conductive film of the present invention can be suitably used in applications such as electrochemical devices such as secondary batteries, fuel cells, dye-sensitized solar cells, and actuators, taking advantage of such characteristics.
以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。なお、以下において、「部」および「%」は、特に断りのない限り重量基準である。また、試験および評価は下記に従った。 Hereinafter, although this invention is demonstrated based on a more detailed Example, this invention is not limited to these Examples. In the following, “part” and “%” are based on weight unless otherwise specified. Moreover, the test and evaluation followed the following.
(1)数平均分子量(Mn)および分子量分布(Mw/Mn)
ベースポリマー(カチオン性基を有しないポリエーテル化合物)の数平均分子量(Mn)および分子量分布(Mw/Mn)は、テトラヒドロフランを溶媒とするゲルパーミッションクロマトグラフィー(GPC)により、ポリスチレン換算値として測定した。なお、測定器としてはHLC−8320(東ソー社製)を用い、カラムはTSKgel SuperMultiporeHZ−H(東ソー社製)4本を直列に連結して用い、検出器は示差屈折計RI−8320(東ソー社製)を用いた。
また、カチオン性基を有するポリエーテル化合物の数平均分子量(Mn)は、次のように求めた。すなわち、まず、ベースポリマー(カチオン性基を有しないポリエーテル化合物)の繰り返し単位の平均分子量と、カチオン性基を有するオキシラン単量体単位の平均分子量、および下記(2)により求めたカチオン性基を有するオキシラン単量体単位の含有率とから、カチオン性基を有するポリエーテル化合物を構成する、全ての繰り返し単位の平均分子量を求めた。そして、ベースポリマー(カチオン性基を有しないポリエーテル化合物)の繰り返し単位数と、カチオン性基を有するポリエーテル化合物を構成する、全ての繰り返し単位の平均分子量とを乗じることにより得られた値を、カチオン性基を有するポリエーテル化合物の数平均分子量とした。
(1) Number average molecular weight (Mn) and molecular weight distribution (Mw / Mn)
The number average molecular weight (Mn) and molecular weight distribution (Mw / Mn) of the base polymer (polyether compound having no cationic group) were measured as polystyrene equivalent values by gel permeation chromatography (GPC) using tetrahydrofuran as a solvent. . In addition, HLC-8320 (manufactured by Tosoh Corp.) is used as a measuring device, four TSKgel SuperMultipore HZ-H (manufactured by Tosoh Corp.) are connected in series, and a differential refractometer RI-8320 (Tosoh Corp.) is used as a measuring instrument. Made).
Moreover, the number average molecular weight (Mn) of the polyether compound which has a cationic group was calculated | required as follows. That is, first, the average molecular weight of the repeating unit of the base polymer (polyether compound having no cationic group), the average molecular weight of the oxirane monomer unit having a cationic group, and the cationic group determined by the following (2) The average molecular weight of all repeating units constituting the polyether compound having a cationic group was determined from the content of the oxirane monomer unit having. And the value obtained by multiplying the number of repeating units of the base polymer (polyether compound having no cationic group) and the average molecular weight of all repeating units constituting the polyether compound having a cationic group is The number average molecular weight of the polyether compound having a cationic group.
(2)カチオン性基を有するポリエーテル化合物の構造およびカチオン性基を有するオキシラン単量体単位の含有率
カチオン性基を有するポリエーテル化合物の構造、およびカチオン性基を有するポリエーテル化合物中の、カチオン性基を有するオキシラン単量体単位の含有率は、核磁気共鳴装置(NMR)を用いて、以下のように測定した。すなわち、まず、試料となるカチオン性基を有するポリエーテル化合物30mgを、1.0mLの重クロロホルムまたは重ジメチルスルホキシドに加え、1時間振蕩することにより均一に溶解させた。そして、得られた溶液についてNMR測定を行って、1H−NMRスペクトルを得て、定法に従いポリエーテル化合物の構造を帰属した。
また、カチオン性基を有するポリエーテル化合物中の、カチオン性基を有するオキシラン単量体単位の含有率は、次の方法により算出した。すなわち、まず、主鎖のオキシラン単量体単位に由来するプロトンの積分値から全オキシラン単量体単位のモル数B1を算出した。次に、カチオン性基に由来するプロトンの積分値から、カチオン性基を有するオキシラン単量体単位のモル数B2を算出した。そして、B1に対するB2の割合(百分率)を、カチオン性基を有するポリエーテル化合物中の、カチオン性基を有するオキシラン単量体単位の含有率として求めた。
(2) Structure of polyether compound having cationic group and content of oxirane monomer unit having cationic group Structure of polyether compound having cationic group, and polyether compound having cationic group, The content of the oxirane monomer unit having a cationic group was measured as follows using a nuclear magnetic resonance apparatus (NMR). That is, first, 30 mg of a polyether compound having a cationic group as a sample was added to 1.0 mL of deuterated chloroform or deuterated dimethyl sulfoxide, and shaken for 1 hour to dissolve uniformly. And the NMR measurement was performed about the obtained solution, the < 1 > H-NMR spectrum was obtained, and the structure of the polyether compound was assigned according to the usual method.
Moreover, the content rate of the oxirane monomer unit which has a cationic group in the polyether compound which has a cationic group was computed with the following method. That is, first, the number of moles B1 of all oxirane monomer units was calculated from the integral value of protons derived from the main chain oxirane monomer units. Next, the number of moles B2 of the oxirane monomer unit having a cationic group was calculated from the integral value of protons derived from the cationic group. And the ratio (percentage) of B2 with respect to B1 was calculated | required as content rate of the oxirane monomer unit which has a cationic group in the polyether compound which has a cationic group.
(3)形状保持性
イオン伝導膜(膜成形体)が形成されたガラス板を、垂直に保持し、24時間静置した後、24時間経過後においても、イオン伝導膜(膜成形体)が自重で変形しないか確認することで、形状保持性の評価を行った。24時間経過後においても、イオン伝導膜(膜成形体)が自重で変形しておらず、厚さの均一性が保たれていた場合は、「形状保持性有り」と判断し、一方、24時間経過後において、イオン伝導膜(膜成形体)が自重で流れて、厚さの均一性が失われていた場合は、「形状保持性無し」と判断した。
(3) Shape retention The glass plate on which the ion conductive film (membrane molded body) is formed is held vertically and allowed to stand for 24 hours. The shape retention property was evaluated by confirming that it was not deformed by its own weight. Even after the elapse of 24 hours, if the ion conductive membrane (film molded body) is not deformed by its own weight and the thickness is kept uniform, it is determined that “the shape is retained”. After the passage of time, when the ion conductive membrane (membrane molded body) flowed by its own weight and the thickness uniformity was lost, it was judged as “no shape retention”.
〔製造例1〕
(エピクロロヒドリンとグリシジルメタクリレートとのリビングアニオン共重合)
アルゴンで置換した攪拌機付きガラス反応器に、テトラノルマルブチルアンモニウムブロミド0.322gおよびトルエン5mlを添加し、これを0℃に冷却した。次いで、トリエチルアルミニウム0.137g(テトラノルマルブチルアンモニウムブロミドに対して1.2当量)をノルマルヘキサン0.25mlに溶解したものを添加して、15分間反応させることで触媒組成物を得た。得られた触媒組成物に、エピクロロヒドリン9.5gおよびグリシジルメタクリレート0.5gを添加し、0℃において重合反応を行った。重合反応開始後、徐々に溶液の粘度が上昇した。1時間反応後、重合反応液に少量の2−プロパノールを添加し、反応を停止した。次いで、得られた重合反応液をトルエンで希釈した後、2−プロパノールに注ぎ、白色のゴム状物質9.8gを得た。得られたゴム状物質のGPC測定による数平均分子量(Mn)は10,100、分子量分布は1.20であった。さらに得られたゴム状物質について、1H‐NMR測定を行ったところ、このゴム状物質は、エピクロロヒドリン単位97.0モル%およびグリシジルメタクリレート単位3.0モル%を含むものであることが確認できた。以上より、得られたゴム状物質は、重合開始末端にブロモメチル基を持ち、重合停止末端に水酸基を持つ、エピクロロヒドリン単位およびグリシジルメタクリレート単位により構成されたポリエーテル化合物A(平均でエピクロロヒドリン単位106個とグリシジルメタクリレート単位4個とからなる110量体)であるといえる。
[Production Example 1]
(Living anion copolymerization of epichlorohydrin and glycidyl methacrylate)
To a glass reactor equipped with a stirrer substituted with argon, 0.322 g of tetranormalbutylammonium bromide and 5 ml of toluene were added and cooled to 0 ° C. Next, 0.137 g of triethylaluminum (1.2 equivalents relative to tetranormalbutylammonium bromide) dissolved in 0.25 ml of normal hexane was added and reacted for 15 minutes to obtain a catalyst composition. To the obtained catalyst composition, 9.5 g of epichlorohydrin and 0.5 g of glycidyl methacrylate were added, and a polymerization reaction was performed at 0 ° C. After the polymerization reaction started, the viscosity of the solution gradually increased. After reacting for 1 hour, a small amount of 2-propanol was added to the polymerization reaction solution to stop the reaction. Subsequently, after diluting the obtained polymerization reaction liquid with toluene, it poured into 2-propanol and obtained 9.8g of white rubber-like substances. The rubbery substance obtained had a number average molecular weight (Mn) of 10,100 as measured by GPC and a molecular weight distribution of 1.20. Further, when 1 H-NMR measurement was performed on the obtained rubber-like substance, it was confirmed that this rubber-like substance contained 97.0 mol% of epichlorohydrin units and 3.0 mol% of glycidyl methacrylate units. did it. From the above, the obtained rubber-like substance has a polyether compound A having an bromomethyl group at the polymerization initiation terminal and a hydroxyl group at the polymerization termination terminal and composed of epichlorohydrin units and glycidyl methacrylate units (on average, epichloromethane). 110 mer consisting of 106 hydrin units and 4 glycidyl methacrylate units).
〔製造例2〕
(ポリエーテル化合物A中のエピクロロヒドリン単位の1−メチルイミダゾールによる4級化)
製造例1で得られたポリエーテル化合物A 8.0gと、1−メチルイミダゾール22.0gと、N, N−ジメチルホルムアミド16.0gとを、アルゴンで置換した攪拌機付きガラス反応器に添加し、80℃に加熱した。80℃で144時間反応させた後、室温に冷却し反応を停止し、得られた反応溶液を一部抜き取り、50℃で120時間減圧乾燥をしたところ、赤褐色の樹脂状の物質15.0gが得られた。この樹脂状物質について、1H‐NMR測定および元素分析を行ったところ、出発原料の製造例1で得られたポリエーテル化合物A中の全てのエピクロロヒドリン単位におけるクロロ基が、1−メチルイミダゾリウムクロリド基に、全ての重合開始末端のブロモメチル基のブロモ基が、1−メチルイミダゾリウムブロミド基に、それぞれ置換された、1−メチルイミダゾリウムハライド基を有するポリエーテル化合物Bであると同定された。
[Production Example 2]
(Quaternization of epichlorohydrin unit in polyether compound A with 1-methylimidazole)
8.0 g of the polyether compound A obtained in Production Example 1, 22.0 g of 1-methylimidazole, and 16.0 g of N, N-dimethylformamide were added to a glass reactor equipped with a stirrer substituted with argon, Heated to 80 ° C. After reacting at 80 ° C. for 144 hours, the reaction was stopped by cooling to room temperature, and a part of the obtained reaction solution was taken out and dried under reduced pressure at 50 ° C. for 120 hours. Obtained. This resinous material was subjected to 1 H-NMR measurement and elemental analysis. As a result, chloro groups in all epichlorohydrin units in the polyether compound A obtained in Production Example 1 of the starting material were 1-methyl Identified as polyether compound B having 1-methylimidazolium halide group, in which bromo groups of all bromomethyl groups at the polymerization initiation terminal are substituted with 1-methylimidazolium bromide groups on imidazolium chloride groups, respectively. It was done.
〔製造例3〕
(1−メチルイミダゾリウムハライド基を有するポリエーテル化合物Bのリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドによるアニオン交換)
リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド26.0gを溶解させた蒸留水300mlを攪拌機付きガラス反応器に添加した。これとは別に、製造例2で得られた1−メチルイミダゾリウムハライド基を有するポリエーテル化合物B 5.0gを蒸留水50mlに溶解し、これを、上記ガラス反応器に滴下し室温で30分間反応させた。反応後、沈殿したゴム状物質を回収し、アセトンに溶解させた後、そのアセトン溶液を蒸留水300mlに滴下し、ポリマー凝固により無機塩を除去した。凝固により得られたゴム状物質を50℃で12時間減圧乾燥したところ、薄褐色のゴム状物質11.5gを得た。得られたゴム状物質について1H‐NMR測定および元素分析を行ったところ、出発原料である製造例2で得られた1−メチルイミダゾリウムハライド基を有するポリエーテル化合物Bの繰り返し単位中の1−メチルイミダゾリウムクロリド基の塩化物イオンと重合開始末端の1−メチルイミダゾリウムブロミド基の臭化物イオンの全てがビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオンに交換された、対アニオンとしてビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオンを有するイミダゾリウム構造含有ポリエーテル化合物Cであると同定された。なお、得られたポリエーテル化合物Cの数平均分子量(Mn)は45,000であった。
[Production Example 3]
(Anion exchange of polyether compound B having 1-methylimidazolium halide group with lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide)
300 ml of distilled water in which 26.0 g of lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide was dissolved was added to a glass reactor equipped with a stirrer. Separately, 5.0 g of the polyether compound B having a 1-methylimidazolium halide group obtained in Production Example 2 was dissolved in 50 ml of distilled water, and this was dropped into the glass reactor and allowed to stand at room temperature for 30 minutes. Reacted. After the reaction, the precipitated rubber-like substance was collected and dissolved in acetone, and then the acetone solution was dropped into 300 ml of distilled water to remove inorganic salts by polymer coagulation. The rubber-like substance obtained by coagulation was dried under reduced pressure at 50 ° C. for 12 hours to obtain 11.5 g of a light brown rubber-like substance. The obtained rubber-like substance was subjected to 1 H-NMR measurement and elemental analysis. As a result, 1 in the repeating unit of the polyether compound B having a 1-methylimidazolium halide group obtained in Production Example 2 as a starting material. -Bis (trifluoromethanesulfonyl) as a counter anion, in which all chloride ion of methylimidazolium chloride group and bromide ion of 1-methylimidazolium bromide group at the polymerization initiation terminal were exchanged for bis (trifluoromethanesulfonyl) imide anion It was identified as an imidazolium structure-containing polyether compound C having an imide anion. In addition, the number average molecular weight (Mn) of the obtained polyether compound C was 45,000.
〔製造例4〕
(1−メチルイミダゾリウムハライド基を有するポリエーテル化合物Bのヘキサフルオロリン酸カリウムによるアニオン交換)
ヘキサフルオロリン酸カリウム9.7gを溶解させたアセトニトリル50mlを攪拌機付きガラス反応器に添加した。これとは別に、製造例2で得られた1−メチルイミダゾリウムハライド基を有するポリエーテル化合物B 5.0gをメタノール100mlに溶解し、これを、上記ガラス反応器に滴下し室温で30分間反応させた。沈殿した薄褐色ゴム状物質を回収し、アセトンに溶解させた後、そのアセトン溶液を蒸留水300mlに滴下し、ポリマー凝固により無機塩を除去した。凝固により得られたゴム状物質を50℃で12時間減圧乾燥したところ、褐色のゴム状物質8.0gが得られた。得られたゴム状物質について1H‐NMR測定および元素分析を行ったところ、出発原料である製造例2で得られた1−メチルイミダゾリウムハライド基を有するポリエーテル化合物Bの繰り返し単位中の1−メチルイミダゾリウムクロリド基の塩化物イオンと重合開始末端の1−メチルイミダゾリウムブロミド基の臭化物イオンの全てがヘキサフルオロフォスフェートアニオンに交換された、対アニオンとしてヘキサフルオロフォスフェートアニオンを有するイミダゾリウム構造含有ポリエーテル化合物Dであると同定された。得られたポリエーテル化合物Dの数平均分子量(Mn)は30,600であった。
[Production Example 4]
(Anion exchange of polyether compound B having 1-methylimidazolium halide group with potassium hexafluorophosphate)
50 ml of acetonitrile in which 9.7 g of potassium hexafluorophosphate was dissolved was added to a glass reactor equipped with a stirrer. Separately, 5.0 g of the polyether compound B having 1-methylimidazolium halide group obtained in Production Example 2 was dissolved in 100 ml of methanol, and this was dropped into the glass reactor and reacted at room temperature for 30 minutes. I let you. The precipitated light brown rubber-like substance was collected and dissolved in acetone, and then the acetone solution was dropped into 300 ml of distilled water to remove inorganic salts by polymer coagulation. The rubber-like substance obtained by coagulation was dried under reduced pressure at 50 ° C. for 12 hours to obtain 8.0 g of a brown rubber-like substance. The obtained rubber-like substance was subjected to 1 H-NMR measurement and elemental analysis. As a result, 1 in the repeating unit of the polyether compound B having a 1-methylimidazolium halide group obtained in Production Example 2 as a starting material. An imidazolium having a hexafluorophosphate anion as a counter anion, in which all of the chloride ion of the methylimidazolium chloride group and the bromide ion of the 1-methylimidazolium bromide group at the polymerization initiation terminal are exchanged for the hexafluorophosphate anion It was identified as structure-containing polyether compound D. The number average molecular weight (Mn) of the obtained polyether compound D was 30,600.
〔製造例5〕
(ポリエーテル化合物A中のエピクロロヒドリン単位の1−メチルピロリジンによる4級化)
製造例1と同様にして得られたポリエーテル化合物A 4.0gと、1−メチルピロリジン11.4gと、N, N−ジメチルホルムアミド8.0gとを、アルゴンで置換した攪拌機付きガラス反応器に添加し、80℃に加熱した。80℃で144時間反応させた後、室温に冷却し反応を停止した。得られた反応溶液を一部抜き取り、50℃で120時間減圧乾燥をしたところ、薄褐色の樹脂状の物質7.7gが得られた。この樹脂状物質について、1H‐NMR測定および元素分析を行ったところ、出発原料のポリエーテル化合物A中の全てのエピクロロヒドリン単位におけるクロロ基が、1−メチルピロリジニウムクロリド基に、全ての重合開始末端のブロモメチル基のブロモ基が、1−メチルピロリジニウムブロミド基に、それぞれ置換された、1−メチルピロリジニウムハライド基を有するポリエーテル化合物Eであると同定された。
[Production Example 5]
(Quaternization of epichlorohydrin unit in polyether compound A with 1-methylpyrrolidine)
In a glass reactor with a stirrer, 4.0 g of polyether compound A obtained in the same manner as in Production Example 1, 11.4 g of 1-methylpyrrolidine, and 8.0 g of N, N-dimethylformamide were replaced with argon. Added and heated to 80 ° C. After reacting at 80 ° C. for 144 hours, the reaction was stopped by cooling to room temperature. A part of the obtained reaction solution was extracted and dried under reduced pressure at 50 ° C. for 120 hours to obtain 7.7 g of a light brown resinous substance. When 1 H-NMR measurement and elemental analysis were performed on this resinous substance, chloro groups in all epichlorohydrin units in the starting polyether compound A were converted to 1-methylpyrrolidinium chloride groups. It was identified as polyether compound E having a 1-methylpyrrolidinium halide group in which all bromomethyl groups at the polymerization initiation terminal were each substituted with a 1-methylpyrrolidinium bromide group.
〔製造例6〕
(1−メチルピロリジニウムハライド基を有するポリエーテル化合物Eのリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドによるアニオン交換)
リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド26.0gを溶解させた蒸留水300mlを攪拌機付きガラス反応器に添加した。これとは別に、製造例5で得られた1−メチルピロリジニウムハライド基を有するポリエーテル化合物E 7.7gを蒸留水100mlに溶解し、これを、上記ガラス反応器に滴下し室温で30分間反応させた。反応後、沈殿した薄褐色ゴム状物質を回収し、アセトンに溶解させた後、そのアセトン溶液を蒸留水300mlに滴下し、ポリマー凝固により無機塩を除去した。凝固により得られたゴム状物質を50℃で12時間減圧乾燥したところ、薄褐色ゴム状物質18.0gが得られた。得られた薄褐色ゴム状物質について1H‐NMR測定および元素分析を行ったところ、出発原料である製造例5で得られた1−メチルピロリジニウムハライド基を有するポリエーテル化合物Eの繰り返し単位中の1−メチルピロリジニウムクロリド基の塩化物イオンと重合開始末端の1−メチルピロリジニウムブロミド基の臭化物イオンの全てがビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオンに交換された、対アニオンとしてビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオンを有するピロリジニウム構造含有ポリエーテル化合物Fであると同定された。得られたポリエーテル化合物Fの数平均分子量(Mn)は45,100であった。
[Production Example 6]
(Anion exchange of polyether compound E having 1-methylpyrrolidinium halide group with lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide)
300 ml of distilled water in which 26.0 g of lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide was dissolved was added to a glass reactor equipped with a stirrer. Separately from this, 7.7 g of the polyether compound E having 1-methylpyrrolidinium halide group obtained in Production Example 5 was dissolved in 100 ml of distilled water, and this was dropped into the glass reactor and added at room temperature. Reacted for 1 minute. After the reaction, the precipitated light brown rubber-like substance was collected and dissolved in acetone, and then the acetone solution was dropped into 300 ml of distilled water to remove inorganic salts by polymer coagulation. The rubber-like substance obtained by coagulation was dried under reduced pressure at 50 ° C. for 12 hours to obtain 18.0 g of a light brown rubber-like substance. The obtained light brown rubber-like substance was subjected to 1 H-NMR measurement and elemental analysis. As a result, the repeating unit of the polyether compound E having a 1-methylpyrrolidinium halide group obtained in Production Example 5 as a starting material was used. All of the chloride ion of the 1-methylpyrrolidinium chloride group and the bromide ion of the 1-methylpyrrolidinium bromide group at the polymerization initiation terminal were exchanged for the bis (trifluoromethanesulfonyl) imide anion. It was identified as a pyrrolidinium structure-containing polyether compound F having a (trifluoromethanesulfonyl) imide anion. The number average molecular weight (Mn) of the obtained polyether compound F was 45,100.
〔実施例1〕
リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(LiN(SO2CF3)2)5部と、製造例3で得られた対アニオンとしてビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオンを有するイミダゾリウム構造含有ポリエーテル化合物C 100部とを、アセトンに溶解・混合することで、透明なイオン伝導性組成物の溶液を得た。得られたイオン伝導性組成物の溶液を、乾燥窒素雰囲気下、ガラス板に塗布した後、十分にアセトンを乾燥することで、厚さ200μmのイオン伝導膜を、30mm×30mmのサイズにて得た。そして、イオン伝導膜が形成されたガラス板について、上記方法に従って、形状保持性試験を行ったところ、「形状保持性有り」と評価できることが確認された。また、24時間経過後のイオン伝導膜をアセトン中に浸漬させたところ、アセトンに良好に溶解することも確認された。
[Example 1]
Imidazolium structure-containing polyether compound C having 5 parts of lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (LiN (SO 2 CF 3 ) 2 ) and a bis (trifluoromethanesulfonyl) imide anion as a counter anion obtained in Production Example 3 By dissolving and mixing 100 parts in acetone, a transparent solution of the ion conductive composition was obtained. After applying the solution of the obtained ion conductive composition to a glass plate in a dry nitrogen atmosphere, acetone is sufficiently dried to obtain an ion conductive film having a thickness of 200 μm in a size of 30 mm × 30 mm. It was. And about the glass plate in which the ion conductive film was formed, when the shape retainability test was done according to the said method, it was confirmed that it can be evaluated that "there is shape retainability". Further, when the ion conductive membrane after 24 hours was immersed in acetone, it was also confirmed that it was dissolved well in acetone.
〔実施例2〕
リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(LiN(SO2CF3)2)の配合量を5部から10部に変更した以外は、実施例1と同様にして、イオン伝導性組成物の溶液およびイオン伝導膜を得た。得られたイオン伝導膜を用いて、上記方法に従って、形状保持性試験を行ったところ、「形状保持性有り」と評価できることが確認された。また、24時間経過後のイオン伝導膜をアセトン中に浸漬させたところ、アセトンに良好に溶解することも確認された。
[Example 2]
Except that the amount of lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (LiN (SO 2 CF 3 ) 2 ) was changed from 5 parts to 10 parts, in the same manner as in Example 1, the solution and ions of the ion conductive composition A conductive film was obtained. Using the obtained ion conductive membrane, a shape retention test was conducted according to the above method, and it was confirmed that it was possible to evaluate “with shape retention”. Further, when the ion conductive membrane after 24 hours was immersed in acetone, it was also confirmed that it was dissolved well in acetone.
〔実施例3〕
リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(LiN(SO2CF3)2)の配合量を5部から20部に変更した以外は、実施例1と同様にして、イオン伝導性組成物の溶液およびイオン伝導膜を得た。得られたイオン伝導膜を用いて、上記方法に従って、形状保持性試験を行ったところ、「形状保持性有り」と評価できることが確認された。また、24時間経過後のイオン伝導膜をアセトン中に浸漬させたところ、アセトンに良好に溶解することも確認された。
Example 3
Except that the amount of lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (LiN (SO 2 CF 3 ) 2 ) was changed from 5 parts to 20 parts, in the same manner as in Example 1, the solution and ions of the ion conductive composition A conductive film was obtained. Using the obtained ion conductive membrane, a shape retention test was conducted according to the above method, and it was confirmed that it was possible to evaluate “with shape retention”. Further, when the ion conductive membrane after 24 hours was immersed in acetone, it was also confirmed that it was dissolved well in acetone.
〔実施例4〕
リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(LiN(SO2CF3)2)の配合量を5部から50部に変更した以外は、実施例1と同様にして、イオン伝導性組成物の溶液およびイオン伝導膜を得た。得られたイオン伝導膜を用いて、上記方法に従って、形状保持性試験を行ったところ、「形状保持性有り」と評価できることが確認された。また、24時間経過後のイオン伝導膜をアセトン中に浸漬させたところ、アセトンに良好に溶解することも確認された。
Example 4
Except that the amount of lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (LiN (SO 2 CF 3 ) 2 ) was changed from 5 parts to 50 parts, the solution and ion of the ion conductive composition were the same as in Example 1. A conductive film was obtained. Using the obtained ion conductive membrane, a shape retention test was conducted according to the above method, and it was confirmed that it was possible to evaluate “with shape retention”. Further, when the ion conductive membrane after 24 hours was immersed in acetone, it was also confirmed that it was dissolved well in acetone.
〔実施例5〕
リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(LiN(SO2CF3)2)の配合量を5部から80部に変更した以外は、実施例1と同様にして、イオン伝導性組成物の溶液およびイオン伝導膜を得た。得られたイオン伝導膜を用いて、上記方法に従って、形状保持性試験を行ったところ、「形状保持性有り」と評価できることが確認された。また、24時間経過後のイオン伝導膜をアセトン中に浸漬させたところ、アセトンに良好に溶解することも確認された。
Example 5
Except that the blending amount of lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (LiN (SO 2 CF 3 ) 2 ) was changed from 5 parts to 80 parts, the solution and ion of the ion conductive composition were the same as in Example 1. A conductive film was obtained. Using the obtained ion conductive membrane, a shape retention test was conducted according to the above method, and it was confirmed that it was possible to evaluate “with shape retention”. Further, when the ion conductive membrane after 24 hours was immersed in acetone, it was also confirmed that it was dissolved well in acetone.
〔実施例6〕
リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(LiN(SO2CF3)2)5部に代えて、リチウムヘキサフルオロフォスフェート(LiPF6)5部を使用した以外は、実施例1と同様にして、イオン伝導性組成物の溶液およびイオン伝導膜を得た。得られたイオン伝導膜を用いて、上記方法に従って、形状保持性試験を行ったところ、「形状保持性有り」と評価できることが確認された。また、24時間経過後のイオン伝導膜をアセトン中に浸漬させたところ、アセトンに良好に溶解することも確認された。
Example 6
In the same manner as in Example 1, except that 5 parts of lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) was used instead of 5 parts of lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (LiN (SO 2 CF 3 ) 2 ) A solution of the conductive composition and an ion conductive membrane were obtained. Using the obtained ion conductive membrane, a shape retention test was conducted according to the above method, and it was confirmed that it was possible to evaluate “with shape retention”. Further, when the ion conductive membrane after 24 hours was immersed in acetone, it was also confirmed that it was dissolved well in acetone.
〔実施例7〕
リチウムヘキサフルオロフォスフェート(LiPF6)の配合量を5部から20部に変更した以外は、実施例6と同様にして、イオン伝導性組成物の溶液およびイオン伝導膜を得た。得られたイオン伝導膜を用いて、上記方法に従って、形状保持性試験を行ったところ、「形状保持性有り」と評価できることが確認された。また、24時間経過後のイオン伝導膜をアセトン中に浸漬させたところ、アセトンに良好に溶解することも確認された。
Example 7
Except for changing the amount of lithium hexafluorophosphate (LiPF 6) in 20 parts of 5 parts, the same procedure as in Example 6 to give a solution and the ion conductive membrane of the ion conductive composition. Using the obtained ion conductive membrane, a shape retention test was conducted according to the above method, and it was confirmed that it was possible to evaluate “with shape retention”. Further, when the ion conductive membrane after 24 hours was immersed in acetone, it was also confirmed that it was dissolved well in acetone.
〔実施例8〕
リチウムヘキサフルオロフォスフェート(LiPF6)の配合量を5部から80部に変更した以外は、実施例6と同様にして、イオン伝導性組成物の溶液およびイオン伝導膜を得た。得られたイオン伝導膜を用いて、上記方法に従って、形状保持性試験を行ったところ、「形状保持性有り」と評価できることが確認された。また、24時間経過後のイオン伝導膜をアセトン中に浸漬させたところ、アセトンに良好に溶解することも確認された。
Example 8
Except for changing the amount of lithium hexafluorophosphate (LiPF 6) in 80 parts of 5 parts, the same procedure as in Example 6 to give a solution and the ion conductive membrane of the ion conductive composition. Using the obtained ion conductive membrane, a shape retention test was conducted according to the above method, and it was confirmed that it was possible to evaluate “with shape retention”. Further, when the ion conductive membrane after 24 hours was immersed in acetone, it was also confirmed that it was dissolved well in acetone.
〔実施例9〕
リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(LiN(SO2CF3)2)5部に代えて、リチウムテトラフルオロボレート(LiBF4)5部を使用した以外は、実施例1と同様にして、イオン伝導性組成物の溶液およびイオン伝導膜を得た。得られたイオン伝導膜を用いて、上記方法に従って、形状保持性試験を行ったところ、「形状保持性有り」と評価できることが確認された。また、24時間経過後のイオン伝導膜をアセトン中に浸漬させたところ、アセトンに良好に溶解することも確認された。
Example 9
Ion conduction was conducted in the same manner as in Example 1 except that 5 parts of lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ) was used instead of 5 parts of lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (LiN (SO 2 CF 3 ) 2 ). Solution of an ionic composition and an ion conductive membrane were obtained. Using the obtained ion conductive membrane, a shape retention test was conducted according to the above method, and it was confirmed that it was possible to evaluate “with shape retention”. Further, when the ion conductive membrane after 24 hours was immersed in acetone, it was also confirmed that it was dissolved well in acetone.
〔実施例10〕
製造例3で得られた対アニオンとしてビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオンを有するイミダゾリウム構造含有ポリエーテル化合物C 100部に代えて、製造例4で得られた対アニオンとしてヘキサフルオロフォスフェートアニオンを有するイミダゾリウム構造含有ポリエーテル化合物D 100部を使用した以外は、実施例4と同様にして、イオン伝導性組成物の溶液およびイオン伝導膜を得た。得られたイオン伝導膜を用いて、上記方法に従って、形状保持性試験を行ったところ、「形状保持性有り」と評価できることが確認された。また、24時間経過後のイオン伝導膜をアセトン中に浸漬させたところ、アセトンに良好に溶解することも確認された。
Example 10
Instead of 100 parts of the imidazolium structure-containing polyether compound C having a bis (trifluoromethanesulfonyl) imide anion as a counter anion obtained in Production Example 3, a hexafluorophosphate anion was used as the counter anion obtained in Production Example 4. A solution of an ion conductive composition and an ion conductive membrane were obtained in the same manner as in Example 4 except that 100 parts of the imidazolium structure-containing polyether compound D was used. Using the obtained ion conductive membrane, a shape retention test was conducted according to the above method, and it was confirmed that it was possible to evaluate “with shape retention”. Further, when the ion conductive membrane after 24 hours was immersed in acetone, it was also confirmed that it was dissolved well in acetone.
〔実施例11〕
製造例3で得られた対アニオンとしてビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオンを有するイミダゾリウム構造含有ポリエーテル化合物C 100部に代えて、製造例6で得られた対アニオンとしてビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオンを有するピロリジニウム構造含有ポリエーテル化合物F 100部を使用した以外は、実施例4と同様にして、イオン伝導性組成物の溶液およびイオン伝導膜を得た。得られたイオン伝導膜を用いて、上記方法に従って、形状保持性試験を行ったところ、「形状保持性有り」と評価できることが確認された。また、24時間経過後のイオン伝導膜をアセトン中に浸漬させたところ、アセトンに良好に溶解することも確認された。
Example 11
Instead of 100 parts of imidazolium structure-containing polyether compound C having a bis (trifluoromethanesulfonyl) imide anion as a counter anion obtained in Production Example 3, bis (trifluoromethanesulfonyl) as a counter anion obtained in Production Example 6 Except for using 100 parts of a pyrrolidinium structure-containing polyether compound F having an imide anion, a solution of an ion conductive composition and an ion conductive film were obtained in the same manner as in Example 4. Using the obtained ion conductive membrane, a shape retention test was conducted according to the above method, and it was confirmed that it was possible to evaluate “with shape retention”. Further, when the ion conductive membrane after 24 hours was immersed in acetone, it was also confirmed that it was dissolved well in acetone.
〔比較例1〕
リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(LiN(SO2CF3)2)を配合しなかった以外は、実施例1と同様にして、組成物の溶液および膜成形体を得た。得られた膜成形体を用いて、上記方法に従って、形状保持性試験を行ったところ、24時間経過後において、膜成形体が自重で流れて、厚さの均一性が失われてしまい、「形状保持性無し」と判断される結果となった。また、24時間経過後の膜成形体をアセトン中に浸漬させたところ、アセトンに良好に溶解することも確認された。
[Comparative Example 1]
A solution of the composition and a film molded body were obtained in the same manner as in Example 1 except that lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (LiN (SO 2 CF 3 ) 2 ) was not blended. When the shape retention test was performed according to the above method using the obtained film molded body, the film molded body flowed by its own weight after 24 hours, and the thickness uniformity was lost. As a result, it was judged as “no shape retention”. Moreover, when the film-molded body after the lapse of 24 hours was immersed in acetone, it was also confirmed that it was well dissolved in acetone.
表1に、実施例1〜11、比較例1の結果をまとめて示す。 Table 1 summarizes the results of Examples 1 to 11 and Comparative Example 1.
表1に示すように、カチオン性基を有するポリエーテル化合物100重量部に対し、アルカリ金属塩を3重量部以上の割合で含有するイオン伝導性組成物を用いて得られるイオン伝導膜は、いずれも形状保持性に優れ、しかも、アセトンに良好に溶解するものであり、再溶解性にも優れるものであった(実施例1〜11)。
一方、アルカリ金属塩を含有しない場合には、得られる膜成形体は、形状保持性を有しないものであった(比較例1)。
As shown in Table 1, an ion conductive membrane obtained using an ion conductive composition containing an alkali metal salt in a proportion of 3 parts by weight or more with respect to 100 parts by weight of a polyether compound having a cationic group, Was excellent in shape-retaining property, and was well dissolved in acetone and also excellent in re-solubility (Examples 1 to 11).
On the other hand, when the alkali metal salt was not contained, the obtained film molded body did not have shape retention (Comparative Example 1).
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020066743A1 (en) | 2018-09-28 | 2020-04-02 | 日本ゼオン株式会社 | Polyether compound and gas separation membrane |
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2016
- 2016-07-08 JP JP2016135929A patent/JP2018006290A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020066743A1 (en) | 2018-09-28 | 2020-04-02 | 日本ゼオン株式会社 | Polyether compound and gas separation membrane |
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