JP2006019028A - 燃料電池用固体高分子電解質膜及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【効果】 本発明の固体高分子電解質膜は、高いイオン伝導度を示し、メタノールに対する膨潤が少なく、電池特性に優れ、上記製造方法により、工業的に有利に製造できる。
【選択図】 なし
Description
〔請求項1〕 炭化フッ素系ビニルモノマーと炭化水素系ビニルモノマーとの共重合体で形成されたフィルムに放射線を照射した後、ラジカル反応性モノマーをグラフト重合させることによって製造される燃料電池用の固体高分子電解質膜であって、前記炭化フッ素系ビニルモノマーと炭化水素系ビニルモノマーとの共重合体で形成されたフィルムに、放射線照射前に加熱処理が施されてなることを特徴とする燃料電池用固体高分子電解質膜。
〔請求項2〕 炭化フッ素系ビニルモノマーと炭化水素系ビニルモノマーとの共重合体が、エチレン−四フッ化エチレン共重合体である請求項1記載の燃料電池用固体高分子電解質膜。
〔請求項3〕 加熱処理が、50〜260℃の温度による加熱処理であることを特徴とする請求項1又は2記載の燃料電池用固体高分子電解質膜。
〔請求項4〕 炭化フッ素系ビニルモノマーと炭化水素系ビニルモノマーとの共重合体で形成されたフィルムに放射線を照射した後、ラジカル反応性モノマーをグラフト重合させる燃料電池用の固体高分子電解質膜の製造方法において、前記炭化フッ素系ビニルモノマーと炭化水素系ビニルモノマーとの共重合体で形成されたフィルムを加熱処理した後、放射線を照射し、ラジカル反応性モノマーをグラフト重合させることを特徴とする燃料電池用固体高分子電解質膜の製造方法。
〔請求項5〕 炭化フッ素系ビニルモノマーと炭化水素系ビニルモノマーとの共重合体が、エチレン−四フッ化エチレン共重合体である請求項4記載の燃料電池用固体高分子電解質膜の製造方法。
〔請求項6〕 加熱処理が、50〜260℃の温度による加熱処理であることを特徴とする請求項4又は5記載の燃料電池用固体高分子電解質膜の製造方法。
放射線グラフト重合は、フッ素系樹脂のフィルムに放射線を照射することでラジカルを生成し、そこをグラフト点としてラジカル反応性モノマーをグラフトする方法であるが、この場合、放射線を用いるグラフト法には、フッ素系樹脂の主鎖に予め放射線を照射して、グラフトの起点となるラジカルを生成させた後、フッ素系樹脂をモノマーと接触させてグラフト反応を行う前照射法と、モノマーとフッ素系樹脂の共存下に放射線を照射する同時照射法とがあるが、本発明においては、いずれの方法をも採用できる。なお、この場合、フッ素系樹脂の膜厚は特に限定されないが、25〜100μm、特に25〜80μmであることが好ましい。
サイズ6cm×6cm、厚さ50μmのETFEフィルム(サンゴバン製)をオーブンに入れ、100℃で1時間保持し、室温まで冷却した。フィルムに電子線を25℃で照射し、スチレン40質量部、ジビニルベンゼン2質量部、ヘキサン40質量部、アゾビスイソブチルニトリル0.01質量部が仕込んである500ccのセパラブルフラスコに入れ、窒素雰囲気下、60℃で16時間加熱し、グラフト重合した。電子線吸収線量を2、3、5kGyの3種類について実施し、下記の式よりグラフト率を算出した。
グラフト率(%)=
{(グラフト後フィルム質量−グラフト前質量)/グラフト前質量}×100
得られた固体高分子電解質膜の純水中に1時間浸漬後の表面のイオン伝導度は、表1の通りであった。
サイズ6cm×6cm、厚さ50μmのETFEフィルムをオーブンに入れ、200℃で1時間保持し、室温まで冷却した。フィルムに電子線を25℃で照射し、スチレン40質量部、ジビニルベンゼン2質量部、ヘキサン40質量部、アゾビスイソブチルニトリル0.01質量部が仕込んである500ccのセパラブルフラスコに入れ、窒素雰囲気下で60℃で16時間加熱し、グラフト重合した。電子線吸収線量を2、3、5kGyの3種類について実施し、下記の式よりグラフト率を算出した。各吸収線量におけるグラフト率は表1の通りであった。スルホン化は実施例1と同様に実施し、純水中に1時間浸漬後の表面のイオン伝導度は表1の通りであった。
サイズ6cm×6cm、厚さ50μmのETFEフィルムに電子線を25℃で照射し、スチレン40質量部、ジビニルベンゼン2質量部、ヘキサン40質量部、アゾビスイソブチルニトリル0.01質量部が仕込んである500ccのセパラブルフラスコに入れ、窒素雰囲気下で60℃で16時間加熱し、グラフト重合した。各吸収線量におけるグラフト率は表1の通りであった。スルホン化は実施例1と同様に実施し、純水中に1時間浸漬後の表面のイオン伝導度は表1の通りであった。
Claims (6)
- 炭化フッ素系ビニルモノマーと炭化水素系ビニルモノマーとの共重合体で形成されたフィルムに放射線を照射した後、ラジカル反応性モノマーをグラフト重合させることによって製造される燃料電池用の固体高分子電解質膜であって、前記炭化フッ素系ビニルモノマーと炭化水素系ビニルモノマーとの共重合体で形成されたフィルムに、放射線照射前に加熱処理が施されてなることを特徴とする燃料電池用固体高分子電解質膜。
- 炭化フッ素系ビニルモノマーと炭化水素系ビニルモノマーとの共重合体が、エチレン−四フッ化エチレン共重合体である請求項1記載の燃料電池用固体高分子電解質膜。
- 加熱処理が、50〜260℃の温度による加熱処理であることを特徴とする請求項1又は2記載の燃料電池用固体高分子電解質膜。
- 炭化フッ素系ビニルモノマーと炭化水素系ビニルモノマーとの共重合体で形成されたフィルムに放射線を照射した後、ラジカル反応性モノマーをグラフト重合させる燃料電池用の固体高分子電解質膜の製造方法において、前記炭化フッ素系ビニルモノマーと炭化水素系ビニルモノマーとの共重合体で形成されたフィルムを加熱処理した後、放射線を照射し、ラジカル反応性モノマーをグラフト重合させることを特徴とする燃料電池用固体高分子電解質膜の製造方法。
- 炭化フッ素系ビニルモノマーと炭化水素系ビニルモノマーとの共重合体が、エチレン−四フッ化エチレン共重合体である請求項4記載の燃料電池用固体高分子電解質膜の製造方法。
- 加熱処理が、50〜260℃の温度による加熱処理であることを特徴とする請求項4又は5記載の燃料電池用固体高分子電解質膜の製造方法。
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