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JP2019143082A - Dispersion and manufacturing method therefor - Google Patents

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JP2019143082A
JP2019143082A JP2018030098A JP2018030098A JP2019143082A JP 2019143082 A JP2019143082 A JP 2019143082A JP 2018030098 A JP2018030098 A JP 2018030098A JP 2018030098 A JP2018030098 A JP 2018030098A JP 2019143082 A JP2019143082 A JP 2019143082A
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JP
Japan
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dispersion
liquid
viscosity
ion exchange
exchange resin
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JP2018030098A
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Japanese (ja)
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田沼 敏弘
Toshihiro Tanuma
敏弘 田沼
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AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Publication date
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Abstract

To provide a dispersion having viscosity suitable for coating, and excellent in storage stability, and a method capable of stably manufacturing the dispersion having viscosity suitable for coating, and excellent in storage stability.SOLUTION: There is provided a manufacturing method of a dispersion including conducting a dispersion treatment on a target liquid containing a liquid medium, a carbon fiber, and an ion exchange resin, and having solid component concentration of 10 to 30 mass%, by using an ultrasonic dispersion machine under a condition with Pt calculated by the following formula 1 of 700 to 4000 W min. n: the number of the dispersion treatments and an integer of 1 or more. Pi: high frequency electric output of an ultrasonic dispersion machine in ith dispersion treatment (W). Ti: retention time of the target liquid in the ultrasonic dispersion machine in ith dispersion treatment (min.). i: an integer of 1 to n.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、炭素繊維及びイオン交換樹脂を含む分散液及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a dispersion containing carbon fiber and an ion exchange resin, and a method for producing the same.

固体高分子形燃料電池は、2つのセパレータの間に膜電極接合体を挟んでセルを形成し、複数のセルをスタックしたものである。膜電極接合体は、触媒層及びガス拡散層を有するアノード及びカソードと、アノードとカソードとの間に配置された高分子電解質膜とを備えたものである。   In the polymer electrolyte fuel cell, a cell is formed by sandwiching a membrane electrode assembly between two separators, and a plurality of cells are stacked. The membrane / electrode assembly includes an anode and a cathode having a catalyst layer and a gas diffusion layer, and a polymer electrolyte membrane disposed between the anode and the cathode.

電極、特にカソードにおける導電性、ガス拡散性、排水性等を改善し、膜電極接合体の発電性能を向上させるために、触媒層とガス拡散層との間に、炭素材料及びポリマーを含む中間層を設けることがある(特許文献1)。   In order to improve the electrical conductivity, gas diffusibility, drainage, etc. of the electrode, particularly the cathode, and improve the power generation performance of the membrane electrode assembly, an intermediate containing a carbon material and a polymer between the catalyst layer and the gas diffusion layer A layer may be provided (Patent Document 1).

特開2015−195187号公報JP-A-2015-195187

特許文献1に記載の中間層は、キャリアフィルム又はガス拡散層の表面に、炭素材料、ポリマー及び液状媒体を含む分散液(中間層形成用ペースト)を塗布し、乾燥して形成される。分散液は、炭素材料、ポリマー及び液状媒体を含む処理対象液を超音波分散機に供給して分散処理することによって製造される。   The intermediate layer described in Patent Document 1 is formed by applying a dispersion liquid (intermediate layer forming paste) containing a carbon material, a polymer, and a liquid medium to the surface of a carrier film or a gas diffusion layer and drying it. The dispersion liquid is manufactured by supplying a treatment target liquid containing a carbon material, a polymer, and a liquid medium to an ultrasonic disperser and performing a dispersion treatment.

しかし、炭素材料として炭素繊維を用い、ポリマーとしてイオン交換樹脂を用いた場合、特許文献1に記載の方法によって製造された分散液は、分散処理の条件によっては粘度が塗工に適した範囲から外れることがある。また、長期間の保管によって粘度が上昇することがある。   However, when carbon fiber is used as the carbon material and an ion exchange resin is used as the polymer, the dispersion produced by the method described in Patent Document 1 has a viscosity suitable for coating depending on the conditions of the dispersion treatment. May come off. In addition, the viscosity may increase due to long-term storage.

本発明は、塗工に適した粘度を有し、かつ保存安定性に優れる分散液、及び塗工に適した粘度を有し、かつ保存安定性に優れる分散液を安定して製造できる方法を提供する。   The present invention provides a dispersion having a viscosity suitable for coating and excellent storage stability, and a method capable of stably producing a dispersion having a viscosity suitable for coating and excellent storage stability. provide.

本発明は、下記の態様を有する。
<1>液状媒体と炭素繊維とイオン交換樹脂とを含み、固形分濃度が10〜30質量%である処理対象液について、超音波分散機を用い、下式1から求められるPTが700〜4000W・分となる条件にて分散処理を行うことを特徴とする分散液の製造方法。

Figure 2019143082
ただし、nは、分散処理の回数であって1以上の整数であり、Piは、i回目の分散処理における前記超音波分散機の高周波電気出力(W)であり、Tiは、i回目の分散処理における前記超音波分散機における前記処理対象液の滞留時間(分)であり、iは、1〜nの整数である。
<2>前記処理対象液に含まれる炭素繊維に対するイオン交換樹脂の質量比が、0.2〜1.0である、前記<1>の分散液の製造方法。
<3>前記分散処理の回数が、2回以上である、前記<1>又は<2>の分散液の製造方法。
<4>最終の分散処理を行った直後の前記分散液の粘度が、200〜500mPa・sであり、最終の分散処理から1週間経過した前記分散液の粘度が、200〜500mPa・sである、前記<1>〜<3>のいずれかの分散液の製造方法。
<5>最終の分散処理を行った直後の前記分散液の粘度を基準としたときの、最終の分散処理から1週間経過した前記分散液の粘度の変化率が、25%以内である、前記<1>〜<4>のいずれかの分散液の製造方法。
<6>液状媒体と炭素繊維とイオン交換樹脂とを含む分散液であり、前記分散液の固形分濃度が、10〜30質量%であり、調製直後の前記分散液の粘度が、200〜500mPa・sであり、調製から1週間経過した前記分散液の粘度が、200〜500mPa・sである、分散液。
<7>前記分散液に含まれる炭素繊維に対するイオン交換樹脂の質量比が、0.2〜1.0である、前記<6>の分散液。 The present invention has the following aspects.
<1> For a liquid to be treated containing a liquid medium, carbon fiber, and an ion exchange resin and having a solid content concentration of 10 to 30% by mass, PT obtained from the following formula 1 is 700 to 4000 W using an ultrasonic disperser. A method for producing a dispersion, characterized in that the dispersion treatment is performed under the condition of minutes.
Figure 2019143082
Where n is the number of times of dispersion processing and is an integer equal to or greater than 1, Pi is the high-frequency electrical output (W) of the ultrasonic disperser in the i-th dispersion processing, and Ti is the i-th dispersion. It is the residence time (minutes) of the liquid to be treated in the ultrasonic disperser in the treatment, and i is an integer of 1 to n.
<2> The method for producing a dispersion according to <1>, wherein the mass ratio of the ion exchange resin to the carbon fiber contained in the treatment target liquid is 0.2 to 1.0.
<3> The method for producing a dispersion according to <1> or <2>, wherein the number of times of the dispersion treatment is 2 or more.
<4> The viscosity of the dispersion immediately after performing the final dispersion treatment is 200 to 500 mPa · s, and the viscosity of the dispersion after one week from the final dispersion treatment is 200 to 500 mPa · s. The method for producing a dispersion liquid according to any one of <1> to <3>.
<5> The rate of change in the viscosity of the dispersion after one week from the final dispersion treatment, based on the viscosity of the dispersion immediately after the final dispersion treatment, is within 25%. <1>-<4> The manufacturing method of the dispersion liquid in any one.
<6> A dispersion containing a liquid medium, carbon fiber, and an ion exchange resin, the solid content concentration of the dispersion is 10 to 30% by mass, and the viscosity of the dispersion immediately after preparation is 200 to 500 mPa A dispersion liquid that is s and has a viscosity of 200 to 500 mPa · s after one week from preparation.
<7> The dispersion according to <6>, wherein the mass ratio of the ion exchange resin to the carbon fiber contained in the dispersion is 0.2 to 1.0.

本発明の分散液は、塗工に適した粘度を有し、かつ保存安定性に優れる。
本発明の分散液の製造方法によれば、塗工に適した粘度を有し、かつ保存安定性に優れる分散液を安定して製造できる。
The dispersion of the present invention has a viscosity suitable for coating and is excellent in storage stability.
According to the method for producing a dispersion of the present invention, a dispersion having a viscosity suitable for coating and excellent in storage stability can be stably produced.

固体高分子形燃料電池用膜電極接合体の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the membrane electrode assembly for polymer electrolyte fuel cells. 固体高分子形燃料電池用膜電極接合体の他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of the membrane electrode assembly for polymer electrolyte fuel cells.

本明細書においては、式u1で表される単位を、単位u1と記す。他の式で表される単位も同様に記す。
また、式m1で表されるモノマーを、モノマーm1と記す。他の式で表されるモノマーも同様に記す。
In the present specification, a unit represented by the formula u1 is referred to as a unit u1. Units represented by other formulas are also described in the same manner.
A monomer represented by the formula m1 is referred to as a monomer m1. The same applies to monomers represented by other formulas.

以下の用語の定義は、本明細書及び特許請求の範囲にわたって適用される。
「モノマー」とは、重合反応性の炭素−炭素二重結合を有する化合物を意味する。
「単位」は、モノマー1分子が重合して直接形成される原子団と、該原子団の一部を化学変換して得られる原子団との総称である。
「イオン交換基」とは、H、一価の金属カチオン、アンモニウムイオン等を有する基を意味する。イオン交換基としては、スルホン酸基、スルホンイミド基、スルホンメチド基等が挙げられる。
処理対象液及び分散液の固形分濃度は、分散液の総質量における、25℃で固体の成分(イオン交換樹脂、炭素繊維等)の質量の和の割合で表す。
分散液の粘度は、E型粘度計を用いて25℃で測定されたローター回転数10rpmにおける粘度である。
数値範囲を示す「〜」は、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含むことを意味する。
The following definitions of terms apply throughout this specification and the claims.
“Monomer” means a compound having a polymerization-reactive carbon-carbon double bond.
The “unit” is a general term for an atomic group directly formed by polymerizing one monomer molecule and an atomic group obtained by chemically converting a part of the atomic group.
The “ion exchange group” means a group having H + , a monovalent metal cation, an ammonium ion and the like. Examples of the ion exchange group include a sulfonic acid group, a sulfonimide group, and a sulfonemethide group.
The solid content concentration of the liquid to be treated and the dispersion is represented by the ratio of the sum of the masses of components (ion exchange resin, carbon fiber, etc.) solid at 25 ° C. in the total mass of the dispersion.
The viscosity of the dispersion is a viscosity at a rotor rotational speed of 10 rpm measured at 25 ° C. using an E-type viscometer.
“˜” indicating a numerical range means that numerical values described before and after the numerical value range are included as a lower limit value and an upper limit value.

<分散液>
本発明の分散液(以下、「本分散液」とも記す。)は、液状媒体と炭素繊維とイオン交換樹脂とを含む。本分散液は、本発明の効果を損なわない範囲において、必要に応じて他の成分を含んでいてもよい。
<Dispersion>
The dispersion of the present invention (hereinafter also referred to as “the present dispersion”) includes a liquid medium, carbon fibers, and an ion exchange resin. The present dispersion may contain other components as necessary within a range not impairing the effects of the present invention.

本分散液の固形分濃度は、10〜30質量%であり、15〜25質量%が好ましい。固形分濃度が前記範囲内であれば、本分散液の粘度を塗工に適した粘度にしやすく、また、塗工に適した粘度を長期間維持しやすい。固形分濃度が前記範囲の下限値以上であれば、本分散液を基材の表面に厚く塗布できる。固形分濃度が前記範囲の上限値以下であれば、本分散液を基材の表面にムラなく塗布できる。   The solid content concentration of the dispersion is 10 to 30% by mass, and preferably 15 to 25% by mass. When the solid content concentration is within the above range, the viscosity of the dispersion liquid is easily set to a viscosity suitable for coating, and the viscosity suitable for coating is easily maintained for a long period of time. If the solid content concentration is not less than the lower limit of the above range, the dispersion can be applied to the surface of the substrate thickly. If the solid content concentration is not more than the upper limit of the above range, the present dispersion can be applied to the surface of the substrate without unevenness.

本分散液に含まれる炭素繊維に対するイオン交換樹脂の質量比(イオン交換樹脂/炭素繊維)は、0.2〜1.0が好ましく、0.3〜0.7がより好ましい。炭素繊維に対するイオン交換樹脂の質量比が前記範囲の下限値以上であれば、液状媒体に炭素繊維を良好に分散できる。また、本分散液を用いて形成された中間層の保湿性が高くなり、高分子電解質膜の乾燥を抑制できる。炭素繊維に対するイオン交換樹脂の質量比が前記範囲の上限値以下であれば、本分散液を用いて形成された中間層のガス透過性を低下させることがない。   The mass ratio of the ion exchange resin to the carbon fibers contained in the dispersion (ion exchange resin / carbon fiber) is preferably 0.2 to 1.0, and more preferably 0.3 to 0.7. If the mass ratio of the ion exchange resin to the carbon fiber is not less than the lower limit of the above range, the carbon fiber can be favorably dispersed in the liquid medium. In addition, the moisture retention of the intermediate layer formed using this dispersion is increased, and drying of the polymer electrolyte membrane can be suppressed. If the mass ratio of the ion exchange resin to the carbon fiber is not more than the upper limit of the above range, the gas permeability of the intermediate layer formed using this dispersion liquid will not be lowered.

調製直後の本分散液の粘度は、200〜500mPa・sであり、250〜450mPa・sが好ましい。本分散液の調製直後の粘度が前記範囲内であれば、調製から1週間経過した分散液の粘度を200〜500mPa・s、好ましくは250〜450mPa・sに維持しやすい。   The viscosity of the dispersion immediately after preparation is 200 to 500 mPa · s, and preferably 250 to 450 mPa · s. If the viscosity immediately after the preparation of the present dispersion is within the above range, the viscosity of the dispersion after one week from the preparation is easily maintained at 200 to 500 mPa · s, preferably 250 to 450 mPa · s.

調製直後の本分散液の粘度及び調製から1週間経過した本分散液の粘度のいずれも、200〜500mPa・sであり、250〜450mPa・sが好ましい。本分散液の粘度が前記範囲の下限値以上であれば、本分散液を基材の表面に塗布した際に該分散液が基材の表面に沿って面方向に広がりにくくなるため、本分散液を基材の表面に厚く塗布できる。本分散液の粘度が前記範囲の上限値以下であれば、本分散液を基材の表面にムラなく塗布できる。   Both the viscosity of the dispersion immediately after the preparation and the viscosity of the dispersion after one week from the preparation are 200 to 500 mPa · s, and preferably 250 to 450 mPa · s. If the dispersion has a viscosity equal to or higher than the lower limit of the above range, the dispersion will not easily spread in the surface direction along the surface of the substrate when the dispersion is applied to the surface of the substrate. The liquid can be applied to the surface of the substrate thickly. If the viscosity of the present dispersion is not more than the upper limit of the above range, the present dispersion can be applied evenly to the surface of the substrate.

調製直後の本分散液の粘度を基準としたときの、調製から1週間経過した本分散液の粘度の変化率は、25%以内が好ましい。変化率が前記範囲内であれば、本分散液の保存安定性がさらに優れる。
本分散液の粘度は、固形分濃度、炭素繊維に対するイオン交換樹脂の質量比、分散処理装置、分散処理条件等を適宜選択することによって、前記範囲とすることができる。
The change rate of the viscosity of the dispersion after one week from the preparation, based on the viscosity of the dispersion immediately after the preparation, is preferably within 25%. When the rate of change is within the above range, the storage stability of the dispersion is further improved.
The viscosity of this dispersion can be set to the above range by appropriately selecting the solid content concentration, the mass ratio of the ion exchange resin to the carbon fiber, the dispersion treatment apparatus, the dispersion treatment conditions, and the like.

(液状媒体)
液状媒体としては、炭素繊維及びイオン交換樹脂の分散性がさらに優れる点から、有機溶媒と水とを含むものが好ましい。
有機溶媒としては、炭素繊維及びイオン交換樹脂の分散性がさらに優れる点から、アルコールが好ましい。
(Liquid medium)
As a liquid medium, the thing containing an organic solvent and water from the point which the dispersibility of carbon fiber and an ion exchange resin is further excellent is preferable.
As the organic solvent, alcohol is preferable because the dispersibility of the carbon fiber and the ion exchange resin is further improved.

アルコールとしては、例えば、非フッ素系アルコール(メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール等)、フッ素系アルコール(2,2,2−トリフルオロエタノール、2,2,3,3,3−ペンタフルオロ−1−プロパノール、2,2,3,3−テトラフルオロ−1−プロパノール、4,4,5,5,5−ペンタフルオロ−1−ペンタノール、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール、3,3,3−トリフルオロ−1−プロパノール、3,3,4,4,5,5,6,6,6−ノナフルオロ−1−ヘキサノール、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロ−1−オクタノール等)が挙げられる。   Examples of the alcohol include non-fluorine alcohols (methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, etc.), fluorine alcohols (2,2,2-trifluoroethanol, 2,2,3,3,3-penta). Fluoro-1-propanol, 2,2,3,3-tetrafluoro-1-propanol, 4,4,5,5,5-pentafluoro-1-pentanol, 1,1,1,3,3,3 -Hexafluoro-2-propanol, 3,3,3-trifluoro-1-propanol, 3,3,4,4,5,5,6,6,6-nonafluoro-1-hexanol, 3,3,4 4, 5, 5, 6, 6, 7, 7, 8, 8, 8-tridecafluoro-1-octanol, etc.).

水に対する有機溶媒の質量比(有機溶媒/水)は、70/30〜30/70が好ましく、50/50〜40/60がより好ましい。有機溶媒/水が前記範囲内であれば、炭素繊維及びイオン交換樹脂の分散性がさらに優れる。   The mass ratio of the organic solvent to water (organic solvent / water) is preferably 70/30 to 30/70, and more preferably 50/50 to 40/60. When the organic solvent / water is within the above range, the dispersibility of the carbon fiber and the ion exchange resin is further improved.

(炭素繊維)
炭素繊維としては、例えば、気相成長炭素繊維、カーボンナノチューブ(シングルウォール、ダブルウォール、マルチウォール、カップ積層型等)、PAN系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維が挙げられる。
PAN系炭素繊維及びピッチ系炭素繊維の形態としては、例えば、チョップドファイバー、ミルドファイバーが挙げられる。
(Carbon fiber)
Examples of the carbon fiber include vapor grown carbon fiber, carbon nanotube (single wall, double wall, multi-wall, cup laminated type, etc.), PAN-based carbon fiber, and pitch-based carbon fiber.
Examples of the PAN-based carbon fiber and pitch-based carbon fiber include chopped fiber and milled fiber.

炭素繊維の平均繊維径は、30〜250nmが好ましく、50〜200nmがより好ましい。炭素繊維の平均繊維径が前記範囲の下限値以上であれば、炭素繊維及びイオン交換樹脂を含む中間層のガス拡散性、排水性に優れる。炭素繊維の平均繊維径が前記範囲の上限値以下であれば、液状媒体に炭素繊維を良好に分散できる。   30-250 nm is preferable and, as for the average fiber diameter of carbon fiber, 50-200 nm is more preferable. If the average fiber diameter of the carbon fiber is equal to or greater than the lower limit of the above range, the gas diffusion property and drainage of the intermediate layer containing the carbon fiber and the ion exchange resin are excellent. If the average fiber diameter of the carbon fibers is not more than the upper limit of the above range, the carbon fibers can be favorably dispersed in the liquid medium.

炭素繊維の繊維長は、1〜50μmが好ましく、5〜30μmがより好ましい。炭素繊維の繊維長が前記範囲の下限値以上であれば、炭素繊維及びイオン交換樹脂を含む中間層のガス拡散性、排水性に優れる。炭素繊維の繊維長が前記範囲の上限値以下であれば、液状媒体に炭素繊維を良好に分散できる。   The fiber length of the carbon fiber is preferably 1 to 50 μm, and more preferably 5 to 30 μm. If the fiber length of the carbon fiber is not less than the lower limit of the above range, the gas diffusion property and drainage of the intermediate layer containing the carbon fiber and the ion exchange resin are excellent. If the fiber length of the carbon fiber is not more than the upper limit of the above range, the carbon fiber can be favorably dispersed in the liquid medium.

(イオン交換樹脂)
イオン交換樹脂は、イオン交換基を有する高分子化合物である。
イオン交換樹脂としては、耐久性の点から、含フッ素イオン交換樹脂が好ましく、イオン交換基を有するペルフルオロカーボンポリマー(エーテル性酸素原子を含んでいてもよい。)がより好ましい。イオン交換基を有するペルフルオロカーボンポリマーとしては、例えば、後述するポリマーA、後述するポリマーB、国際公開第2011/013577号等に記載された、イオン交換基及び5員環を有するペルフルオロモノマーに基づく単位を有するポリマーが挙げられ、入手のしやすさや製造のしやすさの点から、ポリマーA又はポリマーBが好ましい。
(Ion exchange resin)
The ion exchange resin is a polymer compound having an ion exchange group.
The ion exchange resin is preferably a fluorine-containing ion exchange resin from the viewpoint of durability, and more preferably a perfluorocarbon polymer having an ion exchange group (which may contain an etheric oxygen atom). As the perfluorocarbon polymer having an ion exchange group, for example, a unit based on a perfluoromonomer having an ion exchange group and a 5-membered ring described in Polymer A described later, Polymer B described later, International Publication No. 2011/013577, etc. Polymer A or polymer B is preferable from the viewpoint of availability and ease of production.

ポリマーAは、単位u1を有するポリマーである(ただし、ポリマーBを除く)。   The polymer A is a polymer having the unit u1 (except for the polymer B).

Figure 2019143082
Figure 2019143082

ただし、Qは、単結合、又はエーテル性酸素原子を有していてもよいペルフルオロアルキレン基であり、Rf1は、エーテル性酸素原子を有していてもよいペルフルオロアルキル基であり、Xは、酸素原子、窒素原子又は炭素原子であり、aは、Xが酸素原子の場合0であり、Xが窒素原子の場合1であり、Xが炭素原子の場合2であり、Zは、フッ素原子又は1価のペルフルオロ有機基であり、sは、0又は1である。単結合は、CFZの炭素原子と、SOのイオウ原子とが直接結合していることを意味する。有機基は、炭素原子を1以上含む基を意味する。 However, Q 1 is a single bond or a perfluoroalkylene group which may have an etheric oxygen atom, R f1 is a perfluoroalkyl group which may have an etheric oxygen atom, and X 1 Is an oxygen atom, a nitrogen atom or a carbon atom, a is 0 when X 1 is an oxygen atom, 1 when X 1 is a nitrogen atom, 2 when X 1 is a carbon atom, and Z 1 is a fluorine atom or a monovalent perfluoro organic group, and s is 0 or 1. A single bond means that the carbon atom of CFZ 1 and the sulfur atom of SO 2 are directly bonded. An organic group means a group containing one or more carbon atoms.

のペルフルオロアルキレン基がエーテル性酸素原子を有する場合、エーテル性酸素原子は、1個であってもよく、2個以上であってもよい。また、エーテル性酸素原子は、ペルフルオロアルキレン基の炭素原子−炭素原子結合間に挿入されていてもよく、炭素原子結合末端に挿入されていてもよい。
ペルフルオロアルキレン基は、直鎖状であってもよく、分岐状であってもよい。ペルフルオロアルキレン基の炭素数は、1〜6が好ましく、1〜4がより好ましい。
When the perfluoroalkylene group of Q 1 has an etheric oxygen atom, the etheric oxygen atom may be one or two or more. The etheric oxygen atom may be inserted between the carbon atom-carbon atom bonds of the perfluoroalkylene group or may be inserted at the carbon atom bond terminal.
The perfluoroalkylene group may be linear or branched. 1-6 are preferable and, as for carbon number of a perfluoroalkylene group, 1-4 are more preferable.

f1のペルフルオロアルキル基は、直鎖状であってもよく、分岐状であってもよく、直鎖状であることが好ましい。ペルフルオロアルキル基の炭素数は、1〜6が好ましく、1〜4がより好ましく、1又は2がさらに好ましい。 The perfluoroalkyl group for R f1 may be linear or branched, and is preferably linear. 1-6 are preferable, as for carbon number of a perfluoroalkyl group, 1-4 are more preferable, and 1 or 2 is further more preferable.

−(SO(SOf1基は、イオン交換基である。−(SO(SOf1基としては、スルホン酸基(−SO 基)、スルホンイミド基(−SON(SOf1基)、又はスルホンメチド基(−SOC(SOf1基)が挙げられる。
としては、フッ素原子又はトリフルオロメチル基が好ましい。
- (SO 2 X 1 (SO 2 R f1) a) - H + group is an ion-exchange group. - (SO 2 X 1 (SO 2 R f1) a) - The H + group, a sulfonic acid group (-SO 3 - H + group), a sulfonimide group (-SO 2 N (SO 2 R f1) - H + group), or a sulfonmethide group (-SO 2 C (SO 2 R f1) 2) - H + group).
Z 1 is preferably a fluorine atom or a trifluoromethyl group.

単位u1としては、ポリマーAの製造が容易であり、工業的実施が容易である点から、単位u1−1、単位u1−2、単位u1−3又は単位u1−4が好ましい。   As the unit u1, the unit u1-1, the unit u1-2, the unit u1-3 or the unit u1-4 is preferable because the production of the polymer A is easy and industrial implementation is easy.

Figure 2019143082
Figure 2019143082

ポリマーAは、さらに、他のモノマーに基づく単位(以下、「他の単位」と記す。)を有していてもよい。他の単位の割合は、ポリマーAのイオン交換容量が後述の好ましい範囲となるように、適宜調整すればよい。
他の単位としては、機械的強度及び化学的な耐久性の点から、ペルフルオロモノマーに基づく単位が好ましく、テトラフルオロエチレン(以下、「TFE」と記す。)に基づく単位がより好ましい。
The polymer A may further have units based on other monomers (hereinafter referred to as “other units”). What is necessary is just to adjust suitably the ratio of another unit so that the ion exchange capacity of the polymer A may become the preferable range mentioned later.
Other units are preferably units based on a perfluoromonomer from the viewpoint of mechanical strength and chemical durability, and more preferably units based on tetrafluoroethylene (hereinafter referred to as “TFE”).

ポリマーAは、化合物m1及び必要に応じて他のモノマーを重合して前駆体ポリマーを得た後、前駆体ポリマー中の−SOF基をスルホン酸基に変換して製造できる。−SOF基のスルホン酸基への変換は、加水分解及び酸型化処理により行われる。
CF=CF−(CFOCF−CFZ−Q−SOF 式m1
The polymer A can be produced by polymerizing the compound m1 and, if necessary, another monomer to obtain a precursor polymer, and then converting the —SO 2 F group in the precursor polymer into a sulfonic acid group. Conversion of the —SO 2 F group to a sulfonic acid group is performed by hydrolysis and acidification treatment.
CF 2 = CF- (CF 2) s OCF 2 -CFZ 1 -Q 1 -SO 2 F type m1

ポリマーBは、単位u2を有するポリマーである。   The polymer B is a polymer having the unit u2.

Figure 2019143082
Figure 2019143082

ただし、Q21は、エーテル性酸素原子を有していてもよいペルフルオロアルキレン基であり、Q22は、単結合、又はエーテル性酸素原子を有していてもよいペルフルオロアルキレン基であり、Rf2は、エーテル性酸素原子を有していてもよいペルフルオロアルキル基であり、Xは、酸素原子、窒素原子又は炭素原子であり、bは、Xが酸素原子の場合0であり、Xが窒素原子の場合1であり、Xが炭素原子の場合2であり、Zは、フッ素原子又は1価のペルフルオロ有機基であり、tは、0又は1であり、uは、0又は1である。単結合は、CZの炭素原子と、SOのイオウ原子とが直接結合していることを意味する。有機基は、炭素原子を1以上含む基を意味する。 However, Q 21 is a perfluoroalkylene group which may have an etheric oxygen atom, Q 22 is a perfluoroalkylene group which may have a single bond or an etheric oxygen atom, and R f2 Is a perfluoroalkyl group optionally having an etheric oxygen atom, X 2 is an oxygen atom, a nitrogen atom or a carbon atom, b is 0 when X 2 is an oxygen atom, and X 2 Is 1 when X is a nitrogen atom, 2 when X 2 is a carbon atom, Z 2 is a fluorine atom or a monovalent perfluoro organic group, t is 0 or 1, and u is 0 or 1. The single bond means that the carbon atom of CZ 2 and the sulfur atom of SO 2 are directly bonded. An organic group means a group containing one or more carbon atoms.

21、Q22のペルフルオロアルキレン基がエーテル性酸素原子を有する場合、エーテル性酸素原子は、1個であってもよく、2個以上であってもよい。また、エーテル性酸素原子は、ペルフルオロアルキレン基の炭素原子−炭素原子結合間に挿入されていてもよく、炭素原子結合末端に挿入されていてもよい。
ペルフルオロアルキレン基は、直鎖状であってもよく、分岐状であってもよく、直鎖状であることが好ましい。ペルフルオロアルキレン基の炭素数は、1〜6が好ましく、1〜4がより好ましい。炭素数が6以下であれば、原料のモノマーの沸点が低くなり、蒸留精製が容易となる。
When the perfluoroalkylene group of Q 21 and Q 22 has an etheric oxygen atom, the etheric oxygen atom may be one or may be two or more. The etheric oxygen atom may be inserted between the carbon atom-carbon atom bonds of the perfluoroalkylene group or may be inserted at the carbon atom bond terminal.
The perfluoroalkylene group may be linear or branched, and is preferably linear. 1-6 are preferable and, as for carbon number of a perfluoroalkylene group, 1-4 are more preferable. If the number of carbon atoms is 6 or less, the boiling point of the raw material monomer becomes low, and distillation purification becomes easy.

22は、エーテル性酸素原子を有していてもよい炭素数1〜6のペルフルオロアルキレン基であることが好ましい。Q22がエーテル性酸素原子を有していてもよい炭素数1〜6のペルフルオロアルキレン基であれば、Q22が単結合である場合に比べ、長期にわたって固体高分子形燃料電池を運転した際に、発電性能の安定性に優れる。 Q 22 is preferably a C 1-6 perfluoroalkylene group which may have an etheric oxygen atom. When Q 22 is a perfluoroalkylene group having 1 to 6 carbon atoms which may have an etheric oxygen atom, when the polymer electrolyte fuel cell is operated over a long period of time compared to the case where Q 22 is a single bond In addition, it has excellent power generation performance stability.

f2のペルフルオロアルキル基は、直鎖状であってもよく、分岐状であってもよく、直鎖状であることが好ましい。ペルフルオロアルキル基の炭素数は、1〜6が好ましく、1〜4がより好ましく、1又は2がさらに好ましい。
単位u2が2つ以上のRf2を有する場合、Rf2は、それぞれ同じ基であってもよく、それぞれ異なる基であってもよい。
The perfluoroalkyl group for R f2 may be linear or branched, and is preferably linear. 1-6 are preferable, as for carbon number of a perfluoroalkyl group, 1-4 are more preferable, and 1 or 2 is further more preferable.
When the unit u2 has two or more R f2 s , the R f2s may be the same group or different groups.

−(SO(SOf2基は、イオン交換基である。−(SO(SOf2基としては、スルホン酸基(−SO 基)、スルホンイミド基(−SON(SOf2基)、又はスルホンメチド基(−SOC(SOf2基)が挙げられる。
としては、フッ素原子、又はエーテル性酸素原子を有していてもよい炭素数1〜6の直鎖のペルフルオロアルキル基が好ましい。
- (SO 2 X 2 (SO 2 R f2) b) - H + group is an ion-exchange group. - (SO 2 X 2 (SO 2 R f2) b) - as the H + group, a sulfonic acid group (-SO 3 - H + group), a sulfonimide group (-SO 2 N (SO 2 R f2) - H + group), or a sulfonmethide group (-SO 2 C (SO 2 R f2) 2) - H + group).
Z 2 is preferably a fluorine atom or a linear perfluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms which may have an etheric oxygen atom.

単位u2としては、ポリマーBの製造が容易であり、工業的実施が容易である点から、単位u2−1、単位u2−2、単位u2−3又は単位u2−4がより好ましい。   As the unit u2, the unit u2-1, the unit u2-2, the unit u2-3, or the unit u2-4 is more preferable because the production of the polymer B is easy and industrial implementation is easy.

Figure 2019143082
Figure 2019143082

ポリマーBは、さらに他の単位を有していてもよい。他の単位の割合は、ポリマーBのイオン交換容量が後述の好ましい範囲となるように、適宜調整すればよい。
他の単位としては、機械的強度及び化学的な耐久性の点から、ペルフルオロモノマーに基づく単位が好ましく、TFEに基づく単位がより好ましい。
The polymer B may further have other units. What is necessary is just to adjust suitably the ratio of another unit so that the ion exchange capacity of the polymer B may become the preferable range mentioned later.
The other unit is preferably a unit based on a perfluoromonomer, more preferably a unit based on TFE, from the viewpoint of mechanical strength and chemical durability.

ポリマーBは、例えば、国際公開第2007/013533号等に記載の方法によって製造できる。
含フッ素イオン交換樹脂のイオン交換容量は、導電性及びガス透過性の点から、0.5〜2.0ミリ当量/g乾燥樹脂が好ましく、0.8〜1.5ミリ当量/g乾燥樹脂がより好ましい。
The polymer B can be produced, for example, by the method described in International Publication No. 2007/013533.
The ion exchange capacity of the fluorine-containing ion exchange resin is preferably 0.5 to 2.0 meq / g dry resin, and 0.8 to 1.5 meq / g dry resin from the viewpoint of conductivity and gas permeability. Is more preferable.

(作用機序)
以上説明した本分散液にあっては、調製直後の粘度及び調製から1週間経過した粘度のいずれもが200〜500mPa・sであるため、塗工に適する。また、固形分濃度が10〜30質量%であり、調製直後の粘度が200〜500mPa・sであるため、保存安定性に優れる。具体的には、調製から1週間経過した分散液の粘度を200〜500mPa・sに維持できる。
(Mechanism of action)
The present dispersion described above is suitable for coating because both the viscosity immediately after the preparation and the viscosity after one week from the preparation are 200 to 500 mPa · s. Moreover, since solid content concentration is 10-30 mass% and the viscosity immediately after preparation is 200-500 mPa * s, it is excellent in storage stability. Specifically, the viscosity of the dispersion after one week from the preparation can be maintained at 200 to 500 mPa · s.

<分散液の製造方法>
本分散液は、液状媒体と炭素繊維とイオン交換樹脂とを含む処理対象液を、分散処理装置を用いて、分散液の粘度が適度な範囲となるような条件にて分散処理することによって製造できる。
<Method for producing dispersion>
This dispersion is produced by subjecting a liquid to be treated, which includes a liquid medium, carbon fiber, and an ion exchange resin, to a dispersion treatment using a dispersion treatment device under conditions such that the viscosity of the dispersion falls within an appropriate range. it can.

分散処理装置としては、例えば、超音波分散機、薄膜旋回型高速ミキサー、超高速ホモジナイザーが挙げられる。分散処理装置としては、液状媒体に炭素繊維を良好に分散できる点から、超音波分散機又は薄膜旋回型高速ミキサーが好ましく、超音波分散機が特に好ましい。
薄膜旋回型高速ミキサーの市販品としては、例えば、プライミクス社製のフィルミックス(登録商標)が挙げられる。
Examples of the dispersion processing apparatus include an ultrasonic disperser, a thin film swirl type high speed mixer, and an ultra high speed homogenizer. As the dispersion treatment apparatus, an ultrasonic disperser or a thin-film swirl type high-speed mixer is preferable, and an ultrasonic disperser is particularly preferable from the viewpoint that carbon fibers can be favorably dispersed in a liquid medium.
As a commercial item of a thin-film swirl type high-speed mixer, for example, FILMIX (registered trademark) manufactured by Primix Corporation may be mentioned.

本分散液の製造方法としては、固形分濃度が10〜30質量%である処理対象液について、超音波分散機を用い、後述するPTが700〜4000W・分となる条件にて分散処理を行う方法が好ましい。   As a manufacturing method of this dispersion liquid, a dispersion treatment is performed on a treatment target liquid having a solid content concentration of 10 to 30% by mass using an ultrasonic disperser under a condition that PT described later is 700 to 4000 W · min. The method is preferred.

(処理対象液)
処理対象液は、例えば、液状媒体にイオン交換樹脂が溶解又は分散した樹脂液を撹拌しながら樹脂液に炭素繊維を加えることによって調製される。
処理対象液の固形分濃度は、10〜30質量%であり、15〜25質量%が好ましい。固形分濃度が前記範囲内であれば、塗工に適した粘度を有し、塗工に適した粘度を長期間維持できる本分散液を製造しやすい。
(Processing liquid)
The liquid to be treated is prepared, for example, by adding carbon fiber to the resin liquid while stirring the resin liquid in which the ion exchange resin is dissolved or dispersed in the liquid medium.
The solid content concentration of the liquid to be treated is 10 to 30% by mass, and preferably 15 to 25% by mass. If the solid content concentration is within the above range, it is easy to produce this dispersion having a viscosity suitable for coating and capable of maintaining the viscosity suitable for coating for a long period of time.

処理対象液に含まれる炭素繊維に対するイオン交換樹脂の質量比(イオン交換樹脂/炭素繊維)は、0.2〜1.0が好ましく、0.3〜0.7がより好ましい。炭素繊維に対するイオン交換樹脂の質量比が前記範囲内であれば、液状媒体に炭素繊維を良好に分散できるとともに、中間層の形成に適した本分散液を製造しやすい。   The mass ratio of the ion exchange resin to the carbon fibers contained in the liquid to be treated (ion exchange resin / carbon fiber) is preferably 0.2 to 1.0, and more preferably 0.3 to 0.7. When the mass ratio of the ion exchange resin to the carbon fiber is within the above range, the carbon fiber can be favorably dispersed in the liquid medium, and the present dispersion suitable for forming the intermediate layer can be easily produced.

(分散処理)
超音波分散機としては、例えば、超音波ホモジナイザー、超音波ミキサー、超音波撹拌機が挙げられる。
超音波分散機は、超音波発振器を1台備えたものであってもよく、超音波発振器を2台以上直列に接続したものであってもよい。
超音波分散機は、貯槽、タンク、オートクレーブ等に収容された処理対象液に対して超音波を照射する回分式であってもよく、配管等に超音波発振器を設置し、適切な滞留時間を確保しながら配管等を流れる処理対象液に対して超音波を照射する流通式であってもよい。また、流通式においては、処理対象液が循環できるように配管を接続し、処理対象液を循環させながら処理対象液に対して超音波を照射してもよい。
(Distributed processing)
Examples of the ultrasonic disperser include an ultrasonic homogenizer, an ultrasonic mixer, and an ultrasonic stirrer.
The ultrasonic disperser may include one ultrasonic oscillator, or may include two or more ultrasonic oscillators connected in series.
The ultrasonic disperser may be a batch type that emits ultrasonic waves to the liquid to be processed contained in a storage tank, tank, autoclave, etc. It may be a flow type that irradiates ultrasonic waves to the liquid to be processed that flows through the piping or the like while ensuring. Further, in the flow type, a pipe may be connected so that the processing target liquid can be circulated, and the processing target liquid may be irradiated with ultrasonic waves while circulating the processing target liquid.

超音波分散機を用いる分散処理は、下式1から求められるPTが700W・分以上となる条件にて行うことが好ましい。PTは、800W・分以上がより好ましく、900W・分以上がさらに好ましい。PTは、4000W・分以下が好ましい。   The dispersion treatment using an ultrasonic disperser is preferably performed under the condition that the PT obtained from the following formula 1 is 700 W · min. PT is more preferably 800 W · min or more, and still more preferably 900 W · min or more. PT is preferably 4000 W · min or less.

Figure 2019143082
Figure 2019143082

ただし、nは、分散処理の回数であって1以上の整数であり、Piは、i回目の分散処理における超音波分散機の高周波電気出力(W)であり、Tiは、i回目の分散処理における超音波分散機における処理対象液の滞留時間(分)であり、iは、1〜nの整数である。   Here, n is the number of times of dispersion processing and is an integer equal to or greater than 1, Pi is the high-frequency electrical output (W) of the ultrasonic disperser in the i-th dispersion processing, and Ti is the i-th dispersion processing. Is the residence time (minutes) of the liquid to be treated in the ultrasonic disperser, and i is an integer of 1 to n.

PTが前記範囲の下限値以上であれば、塗工に適した粘度を有し、塗工に適した粘度を長期間維持できる本分散液を安定して製造しやすい。PTが前記範囲の上限値以下であれば、本分散液の粘度が低くなりすぎず、塗工への影響がない。また、本分散液の生産性がよい。   If PT is at least the lower limit of the above range, it is easy to stably produce the dispersion having a viscosity suitable for coating and capable of maintaining the viscosity suitable for coating for a long period of time. If PT is less than or equal to the upper limit of the above range, the viscosity of the dispersion does not become too low and the coating is not affected. Moreover, the productivity of this dispersion liquid is good.

分散処理の回数は、炭素繊維を充分に分散させることができる点から、2回以上が好ましい。
分散処理の回数は、本分散液の生産性がよい点から、4回以下が好ましく、2回以下がより好ましい。
The number of times of dispersion treatment is preferably 2 times or more from the viewpoint that carbon fibers can be sufficiently dispersed.
The number of dispersion treatments is preferably 4 times or less, more preferably 2 times or less, from the viewpoint of good productivity of the dispersion.

最終の分散処理を行った直後の分散液の粘度は、200〜500mPa・sがこの好ましく、250〜450mPa・sがより好ましい。最終の分散処理直後の分散液の粘度が前記範囲内であれば、最終の分散処理から1週間経過した分散液の粘度を200〜500mPa・s、好ましくは250〜450mPa・sに維持しやすい。   The viscosity of the dispersion immediately after the final dispersion treatment is preferably 200 to 500 mPa · s, more preferably 250 to 450 mPa · s. If the viscosity of the dispersion immediately after the final dispersion treatment is within the above range, the viscosity of the dispersion after one week from the final dispersion treatment is easily maintained at 200 to 500 mPa · s, preferably 250 to 450 mPa · s.

最終の分散処理を行った直後の分散液の粘度及び最終の分散処理から1週間経過した分散液の粘度は、200〜500mPa・sがこの好ましく、250〜450mPa・sがより好ましい。分散液の粘度が前記範囲の下限値以上であれば、分散液を基材の表面に塗布した際に該分散液が基材の表面に沿って面方向に広がりにくくなるため、分散液を基材の表面に厚く塗布できる。分散液の粘度が前記範囲の上限値以下であれば、分散液を基材の表面にムラなく塗布できる。   The viscosity of the dispersion immediately after the final dispersion treatment and the viscosity of the dispersion after one week from the final dispersion treatment are preferably 200 to 500 mPa · s, and more preferably 250 to 450 mPa · s. If the viscosity of the dispersion is equal to or greater than the lower limit of the above range, the dispersion is difficult to spread in the surface direction along the surface of the substrate when the dispersion is applied to the surface of the substrate. Can be thickly applied to the surface of the material. If the viscosity of the dispersion is not more than the upper limit of the above range, the dispersion can be applied uniformly to the surface of the substrate.

最終の分散処理を行った直後の分散液の粘度を基準としたときの、最終の分散処理から1週間経過した分散液の粘度の変化率は、25%以内が好ましい。変化率が前記範囲内であれば、本分散液の保存安定性がさらに優れる。   The change rate of the viscosity of the dispersion after one week from the final dispersion treatment, based on the viscosity of the dispersion immediately after the final dispersion treatment, is preferably within 25%. When the rate of change is within the above range, the storage stability of the dispersion is further improved.

本分散液は、固体高分子形燃料電池用膜電極接合体における中間層の形成するための塗工液として用いることができる。
本分散液は、そのまま塗工液として用いてもよく、他の成分をさらに添加したものを塗工液として用いてもよい。
塗工液は、フィルターでろ過してもよく、振とう機等を用いて振とう処理してもよく、ノンバブリングニーダー等を用いて脱泡処理してもよい。
This dispersion liquid can be used as a coating liquid for forming an intermediate layer in a membrane electrode assembly for a polymer electrolyte fuel cell.
This dispersion may be used as it is as a coating solution, or a solution to which other components are further added may be used as a coating solution.
The coating liquid may be filtered with a filter, may be shaken with a shaker or the like, and may be defoamed with a non-bubbling kneader or the like.

(作用機序)
以上説明した本発明の分散液の製造方法にあっては、下記の理由から、塗工に適した粘度を有し、かつ保存安定性に優れる分散液を安定して製造できる。
固形分濃度が10〜30質量%である処理対象液は、通常のビーズミル等の分散装置ではうまく分散することができないが、PTが700〜4000W・分となる条件にて超音波を照射する分散処理を1回以上行うと、炭素繊維の絡まりをほぐすことができる。その結果、塗工に適した粘度を有し、かつ保存安定性に優れる分散液を安定して製造できる。
(Mechanism of action)
In the method for producing a dispersion of the present invention described above, a dispersion having a viscosity suitable for coating and excellent in storage stability can be stably produced for the following reasons.
The liquid to be treated having a solid content concentration of 10 to 30% by mass cannot be dispersed well with a normal dispersing apparatus such as a bead mill, but is dispersed by irradiating with ultrasonic waves under conditions where PT is 700 to 4000 W · min. When the treatment is performed once or more, the entanglement of the carbon fibers can be loosened. As a result, a dispersion having a viscosity suitable for coating and excellent in storage stability can be stably produced.

<膜電極接合体>
膜電極接合体は、触媒層及びガス拡散層を有するアノードと、触媒層及びガス拡散層を有するカソードと、アノードの触媒層とカソードの触媒層との間に配置された高分子電解質膜とを備え、アノード及びカソードのいずれか一方又は両方が、触媒層とガス拡散層との間に中間層を有する。
<Membrane electrode assembly>
The membrane electrode assembly includes an anode having a catalyst layer and a gas diffusion layer, a cathode having a catalyst layer and a gas diffusion layer, and a polymer electrolyte membrane disposed between the anode catalyst layer and the cathode catalyst layer. And either one or both of the anode and the cathode have an intermediate layer between the catalyst layer and the gas diffusion layer.

中間層は、膜電極接合体における導電性、ガス拡散性、排水性等を改善する。
膜電極接合体においては、カソードで水蒸気の凝縮による細孔の閉塞(フラッディング)が発生しやすいことから、少なくともカソードが中間層を有することが好ましい。
The intermediate layer improves the conductivity, gas diffusibility, drainage and the like in the membrane electrode assembly.
In the membrane / electrode assembly, it is preferable that at least the cathode has an intermediate layer because pore clogging (flooding) is likely to occur due to condensation of water vapor at the cathode.

図1は、膜電極接合体の一例を示す断面図である。
膜電極接合体10は、触媒層22及びガス拡散層26を有するアノード20と、触媒層32、中間層34及びガス拡散層36を順に有するカソード30と、アノード20の触媒層22とカソード30の触媒層32との間に配置される高分子電解質膜40とを備える。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a membrane electrode assembly.
The membrane electrode assembly 10 includes an anode 20 having a catalyst layer 22 and a gas diffusion layer 26, a cathode 30 having a catalyst layer 32, an intermediate layer 34, and a gas diffusion layer 36 in order, and the catalyst layer 22 and the cathode 30 of the anode 20. And a polymer electrolyte membrane 40 disposed between the catalyst layer 32 and the catalyst layer 32.

触媒層22及び触媒層32(以下、まとめて「触媒層」とも記す。)は、触媒及びイオン交換樹脂を含む層である。触媒層22及び触媒層32は、成分、組成、厚さ等が同じ層であってもよく、異なる層であってもよい。   The catalyst layer 22 and the catalyst layer 32 (hereinafter, collectively referred to as “catalyst layer”) are layers including a catalyst and an ion exchange resin. The catalyst layer 22 and the catalyst layer 32 may be layers having the same component, composition, thickness, or the like, or may be different layers.

触媒としては、固体高分子形燃料電池における酸化還元反応を促進するものであればよく、白金を含む触媒が好ましく、白金又は白金合金がカーボン担体に担持された担持触媒が特に好ましい。   The catalyst is not particularly limited as long as it promotes the oxidation-reduction reaction in the polymer electrolyte fuel cell. A catalyst containing platinum is preferable, and a supported catalyst in which platinum or a platinum alloy is supported on a carbon support is particularly preferable.

触媒層のイオン交換樹脂としては、耐久性の点から、含フッ素イオン交換樹脂が好ましく、イオン交換基を有するペルフルオロカーボンポリマー(エーテル性酸素原子を含んでいてもよい。)がより好ましく、ポリマーA又はポリマーBが特に好ましい。   The ion exchange resin for the catalyst layer is preferably a fluorine-containing ion exchange resin from the viewpoint of durability, more preferably a perfluorocarbon polymer having an ion exchange group (which may contain an etheric oxygen atom), and polymer A. Or polymer B is particularly preferred.

高分子電解質膜40は、イオン交換樹脂の膜である。
高分子電解質膜40のイオン交換樹脂としては、耐久性の点から、含フッ素イオン交換樹脂が好ましく、イオン交換基を有するペルフルオロカーボンポリマー(エーテル性酸素原子を含んでいてもよい。)がより好ましく、ポリマーA又はポリマーBが特に好ましい。
The polymer electrolyte membrane 40 is an ion exchange resin membrane.
The ion exchange resin of the polymer electrolyte membrane 40 is preferably a fluorine-containing ion exchange resin from the viewpoint of durability, and more preferably a perfluorocarbon polymer having an ion exchange group (which may contain an etheric oxygen atom). Polymer A or polymer B is particularly preferred.

膜電極接合体は、図1に示すものに限定はされない。例えば、図2に示すように、アノード20が、触媒層22とガス拡散層26との間に中間層24を有していてもよい。
また、カソード30が中間層を2層以上有していてもよく、アノード20が中間層を2層以上有していてもよい。
また、高分子電解質膜40が補強材で補強されていてもよく、触媒層が補強材で補強されていてもよい。補強材としては、例えば、多孔体、繊維、織布、不織布が挙げられる。
また、高分子電解質膜40がセリウムイオン又はマンガンイオンを含んでいてもよく、触媒層がセリウムイオンを含んでいてもよい。
The membrane electrode assembly is not limited to that shown in FIG. For example, as shown in FIG. 2, the anode 20 may have an intermediate layer 24 between the catalyst layer 22 and the gas diffusion layer 26.
Further, the cathode 30 may have two or more intermediate layers, and the anode 20 may have two or more intermediate layers.
Further, the polymer electrolyte membrane 40 may be reinforced with a reinforcing material, and the catalyst layer may be reinforced with a reinforcing material. Examples of the reinforcing material include porous bodies, fibers, woven fabrics, and non-woven fabrics.
The polymer electrolyte membrane 40 may contain cerium ions or manganese ions, and the catalyst layer may contain cerium ions.

膜電極接合体は、例えば、国際公開第2009/116630号、国際公開第2011/114949号、特許文献1等に記載の膜電極接合体の製造方法において、本分散液を用いて中間層を形成することによって製造できる。   The membrane electrode assembly is formed by using this dispersion liquid in the method for producing a membrane electrode assembly described in, for example, International Publication No. 2009/116630, International Publication No. 2011/114949, Patent Document 1, etc. Can be manufactured.

膜電極接合体は、固体高分子形燃料電池に用いられる。固体高分子形燃料電池は、例えば、2つのセパレータの間に膜電極接合体を挟んでセルを形成し、複数のセルをスタックして製造される。
セパレータとしては、例えば、燃料ガス又は酸素を含む酸化剤ガス(空気、酸素等)の通路となる溝が形成された導電性カーボン板が挙げられる。
The membrane electrode assembly is used for a polymer electrolyte fuel cell. A polymer electrolyte fuel cell is manufactured, for example, by forming a cell by sandwiching a membrane electrode assembly between two separators and stacking a plurality of cells.
Examples of the separator include a conductive carbon plate in which a groove serving as a passage for an oxidant gas (air, oxygen, etc.) containing fuel gas or oxygen is formed.

固体高分子形燃料電池の種類としては、例えば、水素−酸素型燃料電池、直接メタノール型燃料電池(DMFC)が挙げられる。DMFCの燃料に用いるメタノール又はメタノール水溶液は、液フィードであってもよく、ガスフィードであってもよい。   Examples of the polymer electrolyte fuel cell include a hydrogen-oxygen fuel cell and a direct methanol fuel cell (DMFC). The methanol or methanol aqueous solution used for the DMFC fuel may be a liquid feed or a gas feed.

以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

(分散液の粘度)
分散液の粘度は、流動解析用粘度計(東機産業株式会社製、RE550)を用い、ずり速度200(1/s)にて25℃で測定した。
(Viscosity of dispersion)
The viscosity of the dispersion was measured at 25 ° C. at a shear rate of 200 (1 / s) using a viscometer for flow analysis (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd., RE550).

(ポリマーA)
ポリマー分散液:単位u1−1とTFEに基づく単位とを有するポリマーAの分散液(固形分濃度:20質量%、分散媒:エタノール60質量%及び水40質量%の混合溶媒、ポリマーAのイオン交換容量:1.1ミリ当量/g乾燥樹脂)。
(Polymer A)
Polymer dispersion: Dispersion of polymer A having units u1-1 and units based on TFE (solid content concentration: 20% by mass, dispersion medium: mixed solvent of ethanol 60% by mass and water 40% by mass, polymer A ions Exchange capacity: 1.1 meq / g dry resin).

(炭素繊維)
気相成長炭素繊維:昭和電工社製、VGCF−H、繊維径:約150nm、繊維長:10〜20μm。
(Carbon fiber)
Vapor growth carbon fiber: VGCF-H manufactured by Showa Denko KK, fiber diameter: about 150 nm, fiber length: 10-20 μm.

(実施例1)
2Lのビーカーに、蒸留水の220g、エタノールの180g及びポリマー分散液の250gを入れ、撹拌して樹脂液を得た。樹脂液を撹拌しながら、樹脂液に気相成長炭素繊維の100.0gを少しずつ添加した。気相成長炭素繊維を添加した後、5分間撹拌を続け、処理対象液を得た。
超音波分散装置(日本精機製作所社製、US−600AT、高周波電気出力600W、発振周波数19.5kHz)を2台直列につなげた超音波分散装置に処理対象液をポンプを用いて100g/分で供給し、分散処理を行った。超音波処理装置における処理対象液の滞留時間、すなわち下式に示す超音波の照射時間Tは、0.8分であった。同じ条件でさらに分散処理を行い、分散処理を合計で2回行って分散液を得た。PTは、下式に示すように960W・分となる。
T=2台×0.4分/台=0.8分
PT=600W×2台×0.4分/台×2回=960W・分
分散液の固形分濃度は、20質量%であり、分散液に含まれる炭素繊維に対するイオン交換樹脂の質量比(イオン交換樹脂/炭素繊維)は、0.5であり、分散液の粘度は、350mPa・sであった。
分散液を樹脂容器に入れて密封し、25℃で1週間放置した後に粘度を測定すると380mPa・sであった。
(Example 1)
In a 2 L beaker, 220 g of distilled water, 180 g of ethanol, and 250 g of the polymer dispersion were added and stirred to obtain a resin solution. While stirring the resin solution, 100.0 g of vapor growth carbon fiber was added little by little to the resin solution. After the vapor growth carbon fiber was added, stirring was continued for 5 minutes to obtain a liquid to be treated.
Liquid to be treated at a rate of 100 g / min using a pump with an ultrasonic dispersion device (Nippon Seiki Seisakusho, US-600AT, high frequency electric output 600 W, oscillation frequency 19.5 kHz) connected in series to two ultrasonic dispersion devices. Supplied and distributed. The residence time of the liquid to be treated in the ultrasonic treatment apparatus, that is, the ultrasonic irradiation time T shown in the following formula was 0.8 minutes. Further dispersion treatment was performed under the same conditions, and dispersion treatment was performed twice in total to obtain a dispersion. PT is 960 W · min as shown in the following formula.
T = 2 units × 0.4 min / unit = 0.8 min PT = 600 W × 2 units × 0.4 min / unit × 2 times = 960 W · min The solid content concentration of the dispersion is 20% by mass, The mass ratio of the ion exchange resin to the carbon fibers contained in the dispersion (ion exchange resin / carbon fiber) was 0.5, and the viscosity of the dispersion was 350 mPa · s.
The dispersion was placed in a resin container, sealed, and allowed to stand at 25 ° C. for 1 week. The viscosity was measured to be 380 mPa · s.

(実施例2)
実施例1と同様にして処理対象液を得た。
超音波分散装置(日本精機製作所社製、US−1200AT、高周波電気出力1200W、発振周波数19.5kHz)を2台直列につなげた超音波分散装置に処理対象液をポンプを用いて100g/分で供給し、分散処理を行って分散液を得た。超音波処理装置における処理対象液の滞留時間、すなわち下式に示す超音波の照射時間Tは、0.8分であった。PTは、下式に示すように960W・分となる。
T=2台×0.4分/台=0.8分
PT=1200W×2台×0.4分/台×1回=960W・分
分散液の固形分濃度は、20質量%であり、分散液に含まれる炭素繊維に対するイオン交換樹脂の質量比(イオン交換樹脂/炭素繊維)は、0.5であり、分散液の粘度は、340mPa・sであった。
分散液を樹脂容器に入れて密封し、25℃で1週間放置した後に粘度を測定すると360mPa・sであった。
(Example 2)
A liquid to be treated was obtained in the same manner as in Example 1.
Liquid to be treated at a rate of 100 g / min using a pump with an ultrasonic dispersion device (Nippon Seiki Seisakusho, US-1200AT, high frequency electrical output 1200 W, oscillation frequency 19.5 kHz) connected in series. Supply and dispersion treatment were performed to obtain a dispersion. The residence time of the liquid to be treated in the ultrasonic treatment apparatus, that is, the ultrasonic irradiation time T shown in the following formula was 0.8 minutes. PT is 960 W · min as shown in the following formula.
T = 2 units × 0.4 min / unit = 0.8 min PT = 1200 W × 2 units × 0.4 min / unit × one time = 960 W · min The solid content concentration of the dispersion is 20% by mass, The mass ratio of the ion exchange resin to the carbon fibers contained in the dispersion (ion exchange resin / carbon fiber) was 0.5, and the viscosity of the dispersion was 340 mPa · s.
The dispersion was put in a resin container, sealed, and allowed to stand at 25 ° C. for 1 week. The viscosity was measured to be 360 mPa · s.

(実施例3)
実施例1と同様にして処理対象液を得た。
実施例1と同じ超音波分散装置に処理対象液をポンプを用いて80g/分で供給し、分散処理を行った。超音波処理装置における処理対象液の滞留時間、すなわち下式に示す超音波の照射時間Tは、1.0分であった。同じ条件でさらに分散処理を行い、分散処理を合計で2回行って分散液を得た。PTは、下式に示すように1200W・分となる。
T=2台×0.5分/台=1.0分
PT=600W×2台×0.5分/台×2回=1200W・分
分散液の固形分濃度は、20質量%であり、分散液に含まれる炭素繊維に対するイオン交換樹脂の質量比(イオン交換樹脂/炭素繊維)は、0.5であり、分散液の粘度は、300mPa・sであった。
分散液を樹脂容器に入れて密封し、25℃で1週間放置した後に粘度を測定すると320mPa・sであった。
(Example 3)
A liquid to be treated was obtained in the same manner as in Example 1.
The liquid to be treated was supplied to the same ultrasonic dispersion apparatus as in Example 1 at 80 g / min using a pump to perform dispersion treatment. The residence time of the liquid to be treated in the ultrasonic treatment apparatus, that is, the ultrasonic irradiation time T shown in the following formula, was 1.0 minute. Further dispersion treatment was performed under the same conditions, and dispersion treatment was performed twice in total to obtain a dispersion. PT is 1200 W · min as shown in the following formula.
T = 2 units × 0.5 min / unit = 1.0 min PT = 600 W × 2 units × 0.5 min / unit × 2 times = 1200 W · min The solid content concentration of the dispersion is 20% by mass, The mass ratio of the ion exchange resin to the carbon fibers contained in the dispersion (ion exchange resin / carbon fiber) was 0.5, and the viscosity of the dispersion was 300 mPa · s.
The dispersion was put in a resin container, sealed, and allowed to stand at 25 ° C. for 1 week. The viscosity was measured to be 320 mPa · s.

(実施例4)
実施例1と同様にして処理対象液を得た。
実施例1と同じ超音波分散装置に処理対象液をポンプを用いて60g/分で供給し、分散処理を行った。超音波処理装置における処理対象液の滞留時間、すなわち下式に示す超音波の照射時間Tは、1.33分であった。同じ条件でさらに分散処理を行い、分散処理を合計で2回行って分散液を得た。PTは、下式に示すように1600W・分となる。
T=2台×0.66・・分/台=1.33分
PT=600W×2台×0.66・・分/台×2回=1600W・分
分散液の固形分濃度は、20質量%であり、分散液に含まれる炭素繊維に対するイオン交換樹脂の質量比(イオン交換樹脂/炭素繊維)は、0.5であり、分散液の粘度は、250mPa・sであった。
分散液を樹脂容器に入れて密封し、25℃で1週間放置した後に粘度を測定すると260mPa・sであった。
Example 4
A liquid to be treated was obtained in the same manner as in Example 1.
The liquid to be treated was supplied to the same ultrasonic dispersion apparatus as in Example 1 at 60 g / min using a pump to perform dispersion treatment. The residence time of the liquid to be treated in the ultrasonic treatment apparatus, that is, the ultrasonic irradiation time T shown in the following formula was 1.33 minutes. Further dispersion treatment was performed under the same conditions, and dispersion treatment was performed twice in total to obtain a dispersion. PT is 1600 W · min as shown in the following formula.
T = 2 units × 0.66 ·· min / unit = 1.33 min PT = 600 W × 2 units × 0.66 ·· min / unit × 2 times = 1600 W · min The solid content concentration of the dispersion is 20 mass. The mass ratio of the ion exchange resin to the carbon fibers contained in the dispersion (ion exchange resin / carbon fiber) was 0.5, and the viscosity of the dispersion was 250 mPa · s.
The dispersion was put in a resin container, sealed, and allowed to stand at 25 ° C. for 1 week. The viscosity was 260 mPa · s.

(比較例1)
実施例1と同様にして処理対象液を得た。
実施例1と同じ超音波分散装置に処理対象液をポンプを用いて200g/分で供給し、分散処理を行った。超音波処理装置における処理対象液の滞留時間、すなわち下式に示す超音波の照射時間Tは、0.4分であった。同じ条件でさらに分散処理を行い、分散処理を合計で2回行って分散液を得た。PTは、下式に示すように480W・分となる。
T=2台×0.2分/台=0.4分
PT=600W×2台×0.2分/台×2回=480W・分
分散液の固形分濃度は、20質量%であり、分散液に含まれる炭素繊維に対するイオン交換樹脂の質量比(イオン交換樹脂/炭素繊維)は、0.5であり、分散液の粘度は、600mPa・sであった。
(Comparative Example 1)
A liquid to be treated was obtained in the same manner as in Example 1.
The liquid to be treated was supplied to the same ultrasonic dispersion apparatus as in Example 1 at a rate of 200 g / min using a pump, and dispersion treatment was performed. The residence time of the liquid to be treated in the ultrasonic treatment apparatus, that is, the ultrasonic irradiation time T shown in the following formula was 0.4 minutes. Further dispersion treatment was performed under the same conditions, and dispersion treatment was performed twice in total to obtain a dispersion. PT is 480 W · min as shown in the following formula.
T = 2 units × 0.2 min / unit = 0.4 min PT = 600 W × 2 units × 0.2 min / unit × 2 times = 480 W · min The solid content concentration of the dispersion is 20% by mass, The mass ratio of the ion exchange resin to the carbon fibers contained in the dispersion (ion exchange resin / carbon fiber) was 0.5, and the viscosity of the dispersion was 600 mPa · s.

(比較例2)
実施例1と同様にして処理対象液を得た。
超音波発振器の出力表示器の指示値を2分の1にして超音波分散機の高周波電気出力を2分の1にした以外は、実施例1と同じ超音波分散装置に処理対象液をポンプを用いて100g/分で供給し、分散処理を行った。超音波処理装置における処理対象液の滞留時間、すなわち下式に示す超音波の照射時間Tは、0.8分であった。同じ条件でさらに分散処理を行い、分散処理を合計で2回行って分散液を得た。PTは、下式に示すように480W・分となる。
T=2台×0.4分/台=0.8分
PT=300W×2台×0.4分/台×2回=480W・分
分散液の固形分濃度は、20質量%であり、分散液に含まれる炭素繊維に対するイオン交換樹脂の質量比(イオン交換樹脂/炭素繊維)は、0.5であり、分散液の粘度は、600mPa・sであった。
(Comparative Example 2)
A liquid to be treated was obtained in the same manner as in Example 1.
Except that the indicated value of the output indicator of the ultrasonic oscillator is halved and the high frequency electrical output of the ultrasonic disperser is halved, the liquid to be treated is pumped into the same ultrasonic dispersing apparatus as in the first embodiment. Was supplied at 100 g / min for dispersion treatment. The residence time of the liquid to be treated in the ultrasonic treatment apparatus, that is, the ultrasonic irradiation time T shown in the following formula was 0.8 minutes. Further dispersion treatment was performed under the same conditions, and dispersion treatment was performed twice in total to obtain a dispersion. PT is 480 W · min as shown in the following formula.
T = 2 units × 0.4 min / unit = 0.8 min PT = 300 W × 2 units × 0.4 min / unit × 2 times = 480 W · min The solid content concentration of the dispersion is 20% by mass, The mass ratio of the ion exchange resin to the carbon fibers contained in the dispersion (ion exchange resin / carbon fiber) was 0.5, and the viscosity of the dispersion was 600 mPa · s.

(比較例3)
実施例1と同様にして処理対象液を得た。
実施例1と同じ超音波分散装置に処理対象液をポンプを用いて160g/分で供給し、分散処理を行った。超音波処理装置における処理対象液の滞留時間、すなわち下式に示す超音波の照射時間Tは、0.5分であった。同じ条件でさらに分散処理を行い、分散処理を合計で2回行って分散液を得た。PTは、下式に示すように600W・分となる。
T=2台×0.25分/台=0.5分
PT=600W×2台×0.25分/台×2回=600W・分
分散液の固形分濃度は、20質量%であり、分散液に含まれる炭素繊維に対するイオン交換樹脂の質量比(イオン交換樹脂/炭素繊維)は、0.5であり、分散液の粘度は、470mPa・sであった。
分散液を樹脂容器に入れて密封し、25℃で1週間放置した後に粘度を測定すると560mPa・sであった。
(Comparative Example 3)
A liquid to be treated was obtained in the same manner as in Example 1.
The liquid to be treated was supplied to the same ultrasonic dispersion apparatus as in Example 1 at 160 g / min using a pump to perform dispersion treatment. The residence time of the liquid to be treated in the ultrasonic treatment apparatus, that is, the ultrasonic irradiation time T shown in the following formula was 0.5 minutes. Further dispersion treatment was performed under the same conditions, and dispersion treatment was performed twice in total to obtain a dispersion. PT is 600 W · min as shown in the following formula.
T = 2 units × 0.25 min / unit = 0.5 min PT = 600 W × 2 units × 0.25 min / unit × 2 times = 600 W · min The solid content concentration of the dispersion is 20% by mass, The mass ratio of the ion exchange resin to the carbon fibers contained in the dispersion (ion exchange resin / carbon fiber) was 0.5, and the viscosity of the dispersion was 470 mPa · s.
The dispersion was put in a resin container, sealed, and allowed to stand at 25 ° C. for 1 week. The viscosity was measured to be 560 mPa · s.

(比較例4)
実施例1と同様にして処理対象液を得た。
実施例2と同じ超音波分散装置に処理対象液をポンプを用いて40g/分で供給し、分散処理を行った。超音波処理装置における処理対象液の滞留時間、すなわち下式に示す超音波の照射時間Tは、2.0分であった。同じ条件でさらに分散処理を行い、分散処理を合計で2回行って分散液を得た。PTは、下式に示すように4800W・分となる。
T=2台×1.0分/台=2.0分
PT=1200W×2台×1.0分/台×2回=4800W・分
分散液の固形分濃度は、20質量%であり、分散液に含まれる炭素繊維に対するイオン交換樹脂の質量比(イオン交換樹脂/炭素繊維)は、0.5であり、分散液の粘度は、170mPa・sであった。
この分散液を基材の表面に塗布したが、分散液が基材の表面に沿って面方向に広がりやすく、分散液を基材の表面に厚く塗布できなかった。
(Comparative Example 4)
A liquid to be treated was obtained in the same manner as in Example 1.
The liquid to be treated was supplied to the same ultrasonic dispersion apparatus as in Example 2 at 40 g / min using a pump, and dispersion treatment was performed. The residence time of the liquid to be treated in the ultrasonic treatment apparatus, that is, the ultrasonic irradiation time T shown in the following formula was 2.0 minutes. Further dispersion treatment was performed under the same conditions, and dispersion treatment was performed twice in total to obtain a dispersion. PT is 4800 W · min as shown in the following formula.
T = 2 units × 1.0 min / unit = 2.0 min PT = 1200 W × 2 units × 1.0 min / unit × 2 times = 4800 W · min The solid content concentration of the dispersion is 20% by mass, The mass ratio of the ion exchange resin to the carbon fibers contained in the dispersion (ion exchange resin / carbon fiber) was 0.5, and the viscosity of the dispersion was 170 mPa · s.
Although this dispersion was applied to the surface of the substrate, the dispersion was likely to spread in the surface direction along the surface of the substrate, and the dispersion could not be applied thickly on the surface of the substrate.

実施例1〜4及び比較例1〜4の結果を表にまとめる。   The results of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4 are summarized in a table.

Figure 2019143082
Figure 2019143082

本発明の分散液は、膜電極接合体における中間層を形成するための塗工液として有用である。   The dispersion liquid of the present invention is useful as a coating liquid for forming an intermediate layer in a membrane electrode assembly.

10 膜電極接合体、
20 アノード、
22 触媒層、
24 中間層、
26 ガス拡散層、
30 カソード、
32 触媒層、
34 中間層、
36 ガス拡散層、
40 高分子電解質膜。
10 Membrane electrode assembly,
20 anode,
22 catalyst layer,
24 middle layer,
26 Gas diffusion layer,
30 cathode,
32 catalyst layer,
34 Middle layer,
36 Gas diffusion layer,
40 Polymer electrolyte membrane.

Claims (7)

液状媒体と炭素繊維とイオン交換樹脂とを含み、固形分濃度が10〜30質量%である処理対象液について、超音波分散機を用い、下式1から求められるPTが700〜4000W・分となる条件にて分散処理を行うことを特徴とする分散液の製造方法。
Figure 2019143082
ただし、nは、分散処理の回数であって1以上の整数であり、Piは、i回目の分散処理における前記超音波分散機の高周波電気出力(W)であり、Tiは、i回目の分散処理における前記超音波分散機における前記処理対象液の滞留時間(分)であり、iは、1〜nの整数である。
A processing target liquid containing a liquid medium, carbon fiber, and an ion exchange resin and having a solid content concentration of 10 to 30% by mass, using an ultrasonic disperser, PT obtained from the following formula 1 is 700 to 4000 W · min. Dispersion treatment is performed under the following conditions.
Figure 2019143082
Where n is the number of times of dispersion processing and is an integer equal to or greater than 1, Pi is the high-frequency electrical output (W) of the ultrasonic disperser in the i-th dispersion processing, and Ti is the i-th dispersion. It is the residence time (minutes) of the liquid to be treated in the ultrasonic disperser in the treatment, and i is an integer of 1 to n.
前記処理対象液に含まれる炭素繊維に対するイオン交換樹脂の質量比が、0.2〜1.0である、請求項1に記載の分散液の製造方法。   The manufacturing method of the dispersion liquid of Claim 1 whose mass ratio of the ion exchange resin with respect to the carbon fiber contained in the said process target liquid is 0.2-1.0. 前記分散処理の回数が、2回以上である、請求項1又は2に記載の分散液の製造方法。   The manufacturing method of the dispersion liquid of Claim 1 or 2 whose frequency | count of the said dispersion process is 2 times or more. 最終の分散処理を行った直後の前記分散液の粘度が、200〜500mPa・sであり、
最終の分散処理から1週間経過した前記分散液の粘度が、200〜500mPa・sである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の分散液の製造方法。
The viscosity of the dispersion immediately after the final dispersion treatment is 200 to 500 mPa · s,
The manufacturing method of the dispersion liquid as described in any one of Claims 1-3 whose viscosity of the said dispersion liquid which passed 1 week after the last dispersion process is 200-500 mPa * s.
最終の分散処理を行った直後の前記分散液の粘度を基準としたときの、最終の分散処理から1週間経過した前記分散液の粘度の変化率が、25%以内である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の分散液の製造方法。   The rate of change in the viscosity of the dispersion after one week from the final dispersion treatment, based on the viscosity of the dispersion immediately after the final dispersion treatment, is within 25%. 5. The method for producing a dispersion according to any one of 4 above. 液状媒体と炭素繊維とイオン交換樹脂とを含む分散液であり、
前記分散液の固形分濃度が、10〜30質量%であり、
調製直後の前記分散液の粘度が、200〜500mPa・sであり、
調製から1週間経過した前記分散液の粘度が、200〜500mPa・sである、分散液。
A dispersion containing a liquid medium, carbon fibers and an ion exchange resin;
The solid content concentration of the dispersion is 10 to 30% by mass,
The viscosity of the dispersion immediately after preparation is 200 to 500 mPa · s,
The dispersion having a viscosity of 200 to 500 mPa · s after one week from the preparation.
前記分散液に含まれる炭素繊維に対するイオン交換樹脂の質量比が、0.2〜1.0である、請求項6に記載の分散液。   The dispersion liquid according to claim 6, wherein a mass ratio of the ion exchange resin to carbon fibers contained in the dispersion liquid is 0.2 to 1.0.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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