梅村 和郎 (〒05 東京都千代田区有楽町一丁目12番1号 旭硝子株式会社内 Tokyo, 1008405, JP)
KUSANO, Hiromitsu (Limited 12-1, Yurakucho1-chome, Chiyoda-k, Tokyo 05, 1008405, JP)
草野 博光 (〒05 東京都千代田区有楽町一丁目12番1号 旭硝子株式会社内 Tokyo, 1008405, JP)
旭硝子株式会社 (〒05 東京都千代田区有楽町一丁目12番1号 Tokyo, 1008405, JP)
UMEMURA, Kazuo (Limited 12-1, Yurakucho1-chome, Chiyoda-k, Tokyo 05, 1008405, JP)
梅村 和郎 (〒05 東京都千代田区有楽町一丁目12番1号 旭硝子株式会社内 Tokyo, 1008405, JP)
KUSANO, Hiromitsu (Limited 12-1, Yurakucho1-chome, Chiyoda-k, Tokyo 05, 1008405, JP)
| イオン性基を有するポリマーを含む塩化アルカリ電解用イオン交換膜であって、 前記ポリマーとして、下式(U1)で表される繰り返し単位を有するポリマーを含む、塩化アルカリ電解用イオン交換膜。 |
| 式(U1)で表わされる繰り返し単位が、下式(M1)で表わされる繰り返し単位である請求項1に記載の塩化アルカリ電解用イオン交換膜。 |
| 前記ポリマーが、さらに、テトラフルオロエチレンに基づく繰り返し単位を有する、請求項1または2に記載の塩化アルカリ電解用イオン交換膜。 |
| 前記ポリマーが、さらに、下式(U2)で表される繰り返し単位または下式(U3)で表される繰り返し単位を有する、請求項1、2または3に記載の塩化アルカリ電解用イオン交換膜。 Q 3 は、単結合、またはエーテル性の酸素原子を有していてもよいパーフルオロアルキレン基であり、R f3 は、パーフルオロアルキル基であり、X 2 は、酸素原子、窒素原子または炭素原子であり、bは、X 2 が酸素原子の場合0であり、X 2 が窒素原子の場合1であり、X 2 が炭素原子の場合2であり、Y 2 は、フッ素原子または1価のパーフルオロ有機基であり、tは、0または1であり、Mは水素原子またはアルカリ金属である。 |
| 式(U2)で表わされる繰り返し単位が、下式(M2)で表わされる繰り返し単位である請求項4に記載の塩化アルカリ電解用イオン交換膜。 |
| 前記ポリマーの当量重量が、前記Mを水素原子としたときに、600~1100g/当量である、請求項1~5のいずれかに記載の塩化アルカリ電解用イオン交換膜。 |
| 前記ポリマーの質量平均分子量が、1×10 4 ~1×10 7 である、請求項1~6のいずれかに記載の塩化アルカリ電解用イオン交換膜。 |
| 前記ポリマーを含む層と、カルボン酸基を有するポリマーを含む層とを有する積層体である、請求項1~7のいずれかに記載の塩化アルカリ電解用イオン交換膜。 |
| 前記カルボン酸基を有するポリマーが、下記式(2)で表わされる化合物の少なくとも一種と、式(3)で表わされる化合物、または式(4)で表わされる化合物の少なくとも一種との共重合体であり、該共重合体の有する、カルボン酸基に変換される前駆体基がカルボン酸基に変換されてなる、請求項8に記載の塩化アルカリ電解用イオン交換膜。 CF 2 =CX 21 X 22 ・・・(2) CF 2 =CF(OCF 2 CFX 31 ) v O(CF 2 ) w -A ・・・(3) CF 2 =CFO(CF 2 ) x O(CF 2 ) y -A ・・・(4) ただし、X 21 、X 22 は、それぞれフッ素原子、塩素原子、水素原子またはトリフルオロメチル基であり、X 31 は、フッ素原子またはトリフルオロメチル基であり、vは、1~3の整数であり、wは、0~2の整数であり、Aは、アルカリ性溶液中で加水分解されることによって、カルボン酸基(-COOM)に変換される前駆体基であり、Mは、水素原子またはアルカリ金属であり、x+yは、4~6の整数である。 |
| 前記ポリマーを含む層の厚さが20~200μmである請求項8または9に記載の塩化アルカリ電解用イオン交換膜。 |
| 前記カルボン酸基を有するポリマーを含む層の厚さが10μm超50μm以下である請求項8、9または10に記載の塩化アルカリ電解用イオン交換膜。 |
| さらに補強材が積層されてなる、請求項8~11のいずれかに記載の塩化アルカリ電解用イオン交換膜。 |
本発明は、塩化アルカリ電解用イオン交 膜に関する。
イオン交換膜を隔膜として塩化アルカリ 溶液を電解し、水酸化アルカリと塩素とを 造する、イオン交換膜法による塩化アルカ 電解法が知られている。
イオン交換膜としては、通常、スルホン酸
を有するポリマーからなる膜、またはスル
ン酸基を有するポリマーからなる層を有す
積層体が用いられる。該ポリマーとしては
下記ポリマーが汎用的に用いられている。
(1)下式(1)で表される化合物とテトラフルオ
エチレンとの共重合体を加水分解処理して
-SO 2
F基をスルホン酸基(-SO 3
M基)に変換したポリマー(特許文献1)。
CF 2
=CF-(OCF 2
CFY) m
-O p
-(CF 2
) n
-SO 2
F ・・・(1)。
ただし、Mは、水素原子またはアルカリ金属
であり、Yは、フッ素原子またはトリフルオ
メチル基であり、mは、0~3の整数であり、nは
、1~12の整数であり、pは、0または1であり、
つ、m+p>0である。
イオン交換膜には、小さい電解電力(低い 電解電圧)で水酸化アルカリおよび塩素を製 することが求められている。そのため、イ ン交換膜に用いるポリマーとしては、電気 抗の小さい、すなわち当量重量の小さいポ マーが求められている。(1)のポリマーの当 重量を小さくするためには、スルホン酸基 多くする、すなわち式(1)で表される化合物 比率を高くすればよい。
しかし、式(1)で表される化合物の比率を高
した場合、ポリマーの分子量を充分に大き
することが困難であり、また、ポリマーが
で過度に膨潤してしまうため、イオン交換
の機械的強度が不充分となる。
本発明は、電気抵抗が低く、かつ充分な 械的強度を有する塩化アルカリ電解用イオ 交換膜を提供する。
本発明の塩化アルカリ電解用イオン交換 は、イオン性基を有するポリマーを含む塩 アルカリ電解用イオン交換膜であって、前 ポリマーとして、下式(U1)で表される繰り返 し単位を有するポリマーを含むことを特徴と する。
ただし、Q 1 は、エーテル性の酸素原子を有していてもよ いパーフルオロアルキレン基であり、Q 2 は、単結合、またはエーテル性の酸素原子を 有していてもよいパーフルオロアルキレン基 であり、R f1 は、エーテル性の酸素原子を有していてもよ いパーフルオロアルキル基であり、X 1 は、酸素原子、窒素原子または炭素原子であ り、aは、X 1 が酸素原子の場合0であり、X 1 が窒素原子の場合1であり、X 1 が炭素原子の場合2であり、Y 1 は、フッ素原子または1価のパーフルオロ有 基であり、rは、0または1であり、Mは水素原 またはアルカリ金属である。
前記ポリマーは、さらに、テトラフルオロ
チレンに基づく繰り返し単位を有すること
好ましい。
前記ポリマーは、さらに、下式(U2)で表され
る繰り返し単位または下式(U3)で表される繰
返し単位を有することが好ましい。
ただし、R f2 は、パーフルオロアルキル基であり、Zは、 ッ素原子または1価のパーフルオロ有機基で り、sは、0~3の整数であり、Q 3 は、単結合、またはエーテル性の酸素原子を 有していてもよいパーフルオロアルキレン基 であり、R f3 は、パーフルオロアルキル基であり、X 2 は、酸素原子、窒素原子または炭素原子であ り、bは、X 2 が酸素原子の場合0であり、X 2 が窒素原子の場合1であり、X 2 が炭素原子の場合2であり、Y 2 は、フッ素原子または1価のパーフルオロ有 基であり、tは、0または1であり、Mは水素原 またはアルカリ金属である。
前記ポリマーの当量重量は、前記Mを水素原
子としたときに、600~1100g/当量であることが
ましい。
本発明の塩化アルカリ電解用イオン交換膜
、前記ポリマーを含む層と、カルボン酸基
有するポリマーを含む層とを有する積層体
あってもよい。
本発明の塩化アルカリ電解用イオン交換 は、電気抵抗が低く、かつ充分な機械的強 を有する。
本明細書においては、式(U1)で表される繰り
返し単位を単位(U1)と記す。他の式で表され
繰り返し単位もこれに準じて同様に記す。
り返し単位は、モノマーが重合することに
って形成された該モノマーに由来する単位
意味する。繰り返し単位は、重合反応によ
て直接形成された単位であってもよく、ポ
マーを処理することによって該単位の一部
別の構造に変換された単位であってもよい
また、本明細書においては、式(u1)で表され
る化合物を化合物(u1)と記す。他の式で表さ
る化合物もこれに準じて同様に記す。
<イオン交換膜>
本発明の塩化アルカリ電解用イオン交換膜(
以下、本イオン交換膜と記す。)は、イオン
基を有するポリマーを含む膜である。イオ
性基としては、スルホン酸基、スルホンイ
ド基、スルホンメチド基、カルボン酸基が
げられる。該イオン性基は、酸型であって
よく、塩型であってもよい。
(ポリマーN)
本イオン交換膜は、イオン性基を有するポ
マーとして、単位(U1)を有するポリマー(以
、ポリマーNと記す。)を含む。
ただし、Q 1
は、エーテル性の酸素原子を有していてもよ
いパーフルオロアルキレン基であり、Q 2
は、単結合、またはエーテル性の酸素原子を
有していてもよいパーフルオロアルキレン基
であり、R f1
は、エーテル性の酸素原子を有していてもよ
いパーフルオロアルキル基であり、X 1
は、酸素原子、窒素原子または炭素原子であ
り、aは、X 1
が酸素原子の場合0であり、X 1
が窒素原子の場合1であり、X 1
が炭素原子の場合2であり、Y 1
は、フッ素原子または1価のパーフルオロ有
基であり、rは、0または1であり、Mは水素原
またはアルカリ金属である。
単結合は、CY 1
の炭素原子とSO 2
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。
単位(U1):
Q 1
、Q 2
のパーフルオロアルキレン基がエーテル性の
酸素原子を有する場合、該酸素原子は、1個
あってもよく、2個以上であってもよい。ま
、該酸素原子は、パーフルオロアルキレン
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。
パーフルオロアルキレン基は、直鎖状であ
てもよく、分岐状であってもよく、直鎖状
あることが好ましい。
パーフルオロアルキレン基の炭素数は、1~6
好ましく、1~4がより好ましい。炭素数が6以
下であれば、原料の含フッ素モノマーの沸点
が低くなり、蒸留精製が容易となる。また、
炭素数が6以下であれば、ポリマーNの当量重
の増加が抑えられ、本イオン交換膜の抵抗
増加が抑えられる。
Q 2
は、エーテル性の酸素原子を有していてもよ
い炭素数1~6のパーフルオロアルキレン基であ
ることが好ましい。Q 2
がエーテル性の酸素原子を有していてもよい
炭素数1~6のパーフルオロアルキレン基であれ
ば、Q 2
が単結合である場合に比べ、長期にわたって
電解槽を運転した際に、電解性能の安定性に
優れる。
Q 1
、Q 2
の少なくとも一方は、エーテル性の酸素原子
を有する炭素数1~6のパーフルオロアルキレン
基であることが好ましい。エーテル性の酸素
原子を有する炭素数1~6のパーフルオロアルキ
レン基を有する含フッ素モノマーは、フッ素
ガスによるフッ素化反応を経ずに合成できる
ため、収率が良好で、製造が容易である。
R f1
のパー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。
パーフルオロアルキル基の炭素数は、1~6が
ましく、1~4がより好ましい。パーフルオロ
ルキル基としては、パーフルオロメチル基
パーフルオロエチル基等が好ましい。
単位(U1)が2つ以上のR f1
を有する場合、R f1
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。
-(SO 2
X 1
(SO 2
R f1
) a
)M基は、イオン性基である。
-(SO 2
X 1
(SO 2
R f1
) a
)M基としては、スルホン酸基(-SO 3
M基)、スルホンイミド基(-SO 2
N(SO 2
R f1
)M基)、またはスルホンメチド基(-SO 2
C(SO 2
R f1
) 2
)M基)が挙げられる。
Y 1
としては、フッ素原子、またはエーテル性の
酸素原子を有していてもよい炭素数1~6の直鎖
のパーフルオロアルキル基が好ましい。
単位(U1)としては、単位(M1)が好ましく、 リマーNの製造が容易であり、工業的実施が 易である点から、単位(M11)、単位(M12)または 単位(M13)がより好ましい。
ただし、R F11 は、単結合、またはエーテル性の酸素原子を 有していてもよい炭素数1~6の直鎖状のパーフ ルオロアルキレン基であり、R F12 は、炭素数1~6の直鎖状のパーフルオロアルキ レン基である。
ポリマーNは、さらに、単位(U2)または単 (U3)を有していてもよい。
ただし、R f2 は、パーフルオロアルキル基であり、Zは、 ッ素原子または1価のパーフルオロ有機基で り、sは、0~3の整数であり、Q 3 は、単結合、またはエーテル性の酸素原子を 有していてもよいパーフルオロアルキレン基 であり、R f3 は、パーフルオロアルキル基であり、X 2 は、酸素原子、窒素原子または炭素原子であ り、bは、X 2 が酸素原子の場合0であり、X 2 が窒素原子の場合1であり、X 2 が炭素原子の場合2であり、Y 2 は、フッ素原子または1価のパーフルオロ有 基であり、tは、0または1であり、Mは水素原 またはアルカリ金属である。
単位(U2):
R f2
のパー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い。
パーフルオロアルキル基の炭素数は、1~12が
好ましい。炭素数が12以下であれば、ポリマ
Nの当量重量の増加が抑えられ、本イオン交
換膜の比抵抗の増加が抑えられる。
Zとしては、フッ素原子またはトリフルオロ
メチル基が好ましい。
単位(U2)としては、単位(M2)が好ましく、 リマーNの製造が容易であり、工業的実施が 易である点から、単位(M21)または単位(M22)が より好ましい。
ただし、qは、1~12の整数である。
単位(U3):
Q 3
のパーフルオロアルキレン基がエーテル性の
酸素原子を有する場合、該酸素原子は、1個
あってもよく、2個以上であってもよい。ま
、該酸素原子は、パーフルオロアルキレン
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。
パーフルオロアルキレン基は、直鎖状であ
てもよく、分岐状であってもよい。
パーフルオロアルキレン基の炭素数は、1~6
好ましく、1~4がより好ましい。炭素数が6以
下であれば、ポリマーNの当量重量の増加が
えられ、本イオン交換膜の比抵抗の増加が
えられる。
R f3
のパー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。
パーフルオロアルキル基の炭素数は、1~6が
ましく、1~4がより好ましい。パーフルオロ
ルキル基としては、パーフルオロメチル基
パーフルオロエチル基等が好ましい。
-(SO 2
X 2
(SO 2
R f3
) b
)M基は、イオン性基である。
-(SO 2
X 2
(SO 2
R f3
) b
)M基としては、スルホン酸基(-SO 3
M基)、スルホンイミド基(-SO 2
N(SO 2
R f3
)M基)、またはスルホンメチド基(-SO 2
C(SO 2
R f3
) 2
)M基)が挙げられる。
Y 2
としては、フッ素原子またはトリフルオロメ
チル基が好ましい。
単位(U3)としては、単位(M3)が好ましく、 リマーNの製造が容易であり、工業的実施が 易である点から、単位(M31)、単位(M32)、単位 (M33)または単位(M34)がより好ましい。
ただし、Yは、フッ素原子またはトリフル オロメチル基であり、mは、0~3の整数であり nは、1~12の整数であり、pは、0または1であり 、かつ、m+p>0である。
他の単位:
ポリマーNは、さらに、後述する他のモノマ
ーに基づく繰り返し単位(以下、他の単位と
す。)を有していてもよい。他の単位の割合
、ポリマーNの当量重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、本イオン交換膜の機械
強度および化学的な耐久性の点から、パー
ルオロモノマーに基づく繰り返し単位が好
しく、テトラフルオロエチレン(以下、TFEと
記す。)に基づく繰り返し単位がより好まし
。
TFEに基づく繰り返し単位の割合は、本イオ
交換膜の機械的強度および化学的な耐久性
点から、ポリマーNを構成する全繰り返し単
位(100モル%)のうち、20モル%以上が好ましく、
40モル%以上がより好ましい。
TFEに基づく繰り返し単位の割合は、本イオ
交換膜の電気抵抗の点から、ポリマーNを構
成する全繰り返し単位(100モル%)のうち、94モ
%以下が好ましく、92.5モル%以下がより好ま
い。
ポリマーNは、単位(U1)、単位(U2)、単位(U3)、
他の単位を、それぞれ1種ずつ有していても
く、それぞれ2種以上有していてもよい。
ポリマーNは、本イオン交換膜の化学的な耐
久性の点から、パーフルオロポリマーである
ことが好ましい。
酸型のポリマーN(前記Mが水素原子である リマーN)の当量質量(イオン性基1当量あたり のポリマーNのg数。以下、EWと記す。)は、600~ 1100g乾燥樹脂/当量(以下、g/当量と記す。)が ましく、650~1000g/当量がより好ましく、700~900 g/当量がさらに好ましい。EWが1100g/当量以下 あれば、本イオン交換膜の電気抵抗が低く るため、塩化アルカリ電解用イオン交換膜 して用いた場合、低い電解電圧を得ること きる。EWが600g/当量以上であれば、分子量の いポリマーの合成が容易であり、また、ポ マーNが過度に水で膨潤しないため、本イオ ン交換膜の機械的強度を保持できる。
塩型のポリマーN(前記Mがアルカリ金属であ
ポリマーN)の場合は、後述の酸型化処理に
って塩型のイオン性基を酸型のイオン性基
変換したときのEWが、前記範囲にあることが
好ましい。
従来から汎用的に用いられているポリマー
EWは、イオン交換膜の電気抵抗と機械的強
とのバランスから、900~1100g/当量とされてい
。一方、ポリマーNにおいては、EWを小さく
て、本イオン交換膜の電気抵抗を下げても
機械的強度を保持できる。
ポリマーNの質量平均分子量は、1×10 4
~1×10 7
が好ましく、5×10 4
~5×10 6
がより好ましく、1×10 5
~3×10 6
がさらに好ましい。ポリマーNの質量平均分
量が1×10 4
以上であれば、膨潤度等の物性が経時的に変
化しにくく、本イオン交換膜の耐久性が充分
となる。ポリマーNの質量平均分子量が1×10 7
以下であれば、成形が容易となる。
なお、ポリマーNの重量平均分子量は、TQ値
測定することにより評価できる。TQ値(単位:
℃)は、ポリマーの分子量の指標であり、長
1mm、内径1mmのノズルを用い、2.94MPaの押出し
力の条件でポリマーの溶融押出しを行った
の押出し量が100mm 3
/秒となる温度である。たとえば、TQ値が200~30
0℃であるポリマーは、ポリマーを構成する
り返し単位の組成で異なるが、重量平均分
量が1×10 5
~1×10 6
に相当する。
(ポリマーNの製造方法)
ポリマーNは、たとえば、下記工程を経て製
造できる。
(I)化合物(u1)、および必要に応じて化合物(u2
)、化合物(u3)、他のモノマーを重合し、-SO 2
F基を有する前駆体ポリマー(以下、ポリマーF
と記す。)を得る工程。
(II)必要に応じて、ポリマーFとフッ素ガス
を接触させ、ポリマーFの不安定末端基をフ
素化する工程。
(III)ポリマーFの-SO 2
F基をスルホン酸基、スルホンイミド基、ま
はスルホンメチド基に変換し、ポリマーNを
る工程。
(I)工程:
化合物(u1)としては、化合物(m1)が好ましく
化合物(m11)、化合物(m12)または化合物(m13)が
り好ましい。
化合物(m1)は、たとえば、下記合成ルート により製造できる。
化合物(u2)としては、化合物(m2)が好まし 、化合物(m21)または化合物(m22)がより好まし 。
化合物(u2)は、たとえば、米国特許第329184 3号明細書の実施例に記載の方法等、公知の 成方法により製造できる。
化合物(u3)としては、化合物(m3)が好まし 、化合物(m31)、化合物(m32)、化合物(m33)また 化合物(m34)がより好ましい。
化合物(u3)は、たとえば、D.J.Vaugham著,”Du Pont Inovation”,第43巻、第3号,1973年、p.10に記 の方法、米国特許第4358412号明細書の実施例 に記載の方法等、公知の合成方法により製造 できる。
他のモノマーとしては、たとえば、TFE、 ロロトリフルオロエチレン、トリフルオロ チレン、フッ化ビニリデン、フッ化ビニル エチレン、プロピレンン、パーフルオロα- レフィン類(ヘキサフルオロプロピレン等。 )、(パーフルオロアルキル)エチレン類((パー ルオロブチル)エチレン等。)、(パーフルオ アルキル)プロペン類(3-パーフルオロオクチ ル-1-プロペン等。)等が挙げられる。
他のモノマーのうち、本イオン交換膜の 械的強度および化学的な耐久性の点から、 ーフルオロモノマーが好ましく、TFEがより ましい。
重合法としては、バルク重合法、溶液重合
、懸濁重合法、乳化重合法等の公知の重合
が挙げられる。また、液体または超臨界の
酸化炭素中にて重合を行ってもよい。
重合は、ラジカルが生起する条件で行われ
。ラジカルを生起させる方法としては、紫
線、γ線、電子線等の放射線を照射する方
、ラジカル開始剤を添加する方法等が挙げ
れる。
重合温度は、通常、10~150℃である。
ラジカル開始剤としては、ビス(フルオロア
シル)パーオキシド類、ビス(クロロフルオロ
シル)パーオキシド類、ジアルキルパーオキ
シジカーボネート類、ジアシルパーオキシド
類、パーオキシエステル類、アゾ化合物類、
過硫酸塩類等が挙げられ、不安定末端基が少
ないポリマーFが得られる点から、ビス(フル
ロアシル)パーオキシド類等のパーフルオロ
化合物が好ましい。
溶液重合法にて用いる溶媒としては、20~3 50℃の沸点を有する溶媒が好ましく、40~150℃ 沸点を有する溶媒がより好ましい。溶媒と ては、パーフルオロトリアルキルアミン類( パーフルオロトリブチルアミン等。)、パー ルオロカーボン類(パーフルオロヘキサン、 ーフルオロオクタン等。)、ハイドロフルオ ロカーボン類(1H,4H-パーフルオロブタン、1H- ーフルオロヘキサン等。)、ハイドロクロロ ルオロカーボン類(3,3-ジクロロ-1,1,1,2,2-ペン タフルオロプロパン、1,3-ジクロロ-1,1,2,2,3-ペ ンタフルオロプロパン等。)が挙げられる。
溶液重合法においては、溶媒中にモノマ 、ラジカル開始剤等を添加し、溶媒中にて ジカルを生起させてモノマーの重合を行う モノマーの添加は、一括添加であってもよ 、逐次添加であってもよく、連続添加であ てもよい。
懸濁重合法においては、水を分散媒として
い、該分散媒中にモノマー、非イオン性の
ジカル開始剤等を添加し、分散媒中にてラ
カルを生起させてモノマーの重合を行う。
非イオン性のラジカル開始剤としては、ビ
(フルオロアシル)パーオキシド類、ビス(ク
ロフルオロアシル)パーオキシド類、ジアル
キルパーオキシジカーボネート類、ジアシル
パーオキシド類、パーオキシエステル類、ジ
アルキルパーオキシド類、ビス(フルオロア
キル)パーオキシド類、アゾ化合物類等が挙
られる。
分散媒には、助剤として前記溶媒;懸濁粒子
の凝集を防ぐ分散安定剤として界面活性剤;
子量調整剤として炭化水素系化合物(ヘキサ
、メタノール等。)等を添加してもよい。
(II)工程:
不安定末端基とは、連鎖移動反応によって
成される基、ラジカル開始剤に基づく基等
あり、具体的には、-COOH基、-CF=CF 2
基、-COF基、-CF 2
H基等である。不安定末端基をフッ素化また
安定化することにより、ポリマーNの分解が
えられ、本イオン交換膜の耐久性が向上す
。
フッ素ガスは、窒素、ヘリウム、二酸化炭
等の不活性ガスで希釈して用いてもよく、
釈せずにそのまま用いてもよい。
ポリマーFとフッ素ガスとを接触させる際の
温度は、室温~300℃が好ましく、50~250℃がよ
好ましく、100~220℃がさらに好ましく、150~200
℃が特に好ましい。
ポリマーFとフッ素ガスとの接触時間は、1
~1週間が好ましく、1~50時間がより好ましい
(III)工程:
たとえば、-SO 2
F基をスルホン酸基に変換する場合は、(III-1)
程を行い、-SO 2
F基をスルホンイミド基に変換する場合は、(I
II-2)工程を行う。
(III-1)ポリマーFの-SO 2
F基を加水分解して塩型のスルホン酸基とし
必要に応じて酸型化して酸型のスルホン酸
に変換する工程。
(III-2)ポリマーFの-SO 2
F基をイミド化して塩型のスルホンイミド基(-
SO 2
N(SO 2
R f1
)M基)(ただし、Mは、アルカリ金属である。)と
し、必要に応じて酸型化して酸型のスルホン
イミド基(-SO 2
N(SO 2
R f1
)H基)に変換する工程。
(III-1)工程:
加水分解は、たとえば、溶媒中にてポリマ
Fと塩基性化合物とを接触させて行う。
塩基性化合物としては、水酸化ナトリウム
水酸化カリウム等が挙げられる。溶媒とし
は、水、水と極性溶媒との混合溶媒等が挙
られる。極性溶媒としては、アルコール類(
メタノール、エタノール等。)、ジメチルス
ホキシド等が挙げられる。
酸型化は、たとえば、塩型のスルホン酸基
有するポリマーを、塩酸、硫酸等の水溶液
接触させて行う。
加水分解および酸型化は、通常、0~120℃に
行う。
(III-2)工程:
イミド化としては、下記方法が挙げられる
(III-2-1)-SO 2
F基と、R f1
SO 2
NHMとを反応させる方法。
(III-2-2)アルカリ金属水酸化物、アルカリ金
炭酸塩またはMFの存在下で、-SO 2
F基と、R f1
SO 2
NH 2
とを反応させる方法。
(III-2-3)-SO 2
F基と、R f1
SO 2
NMSi(CH 3
) 3
とを反応させる方法。
(積層体)
本イオン交換膜は、ポリマーNを含む層(以
、A層と記す。)と、カルボン酸基を有するポ
リマー(以下、ポリマーHと記す。)を含む層(
下、B層と記す。)とを有する積層体であって
もよい。
ポリマーHは、たとえば、カルボン酸基の 前駆体基を有する前駆体ポリマー(以下、ポ マーGと記す。)を加水分解処理して、カルボ ン酸基の前駆体基をカルボン酸基に変換する ことによって得られる。
ポリマーGとしては、化合物(2)の少なくとも
一種と、化合物(3)または化合物(4)の少なくと
も一種との共重合体が挙げられる。
CF 2
=CX 21
X 22
・・・(2)、
CF 2
=CF(OCF 2
CFX 31
) v
O(CF 2
) w
-A ・・・(3)、
CF 2
=CFO(CF 2
) x
O(CF 2
) y
-A ・・・(4)。
ただし、X 21
、X 22
は、それぞれフッ素原子、塩素原子、水素原
子またはトリフルオロメチル基であり、X 31
は、フッ素原子またはトリフルオロメチル基
であり、vは、1~3の整数であり、wは、0~2の整
であり、Aは、アルカリ性溶液中で加水分解
されることによって、カルボン酸基(-COOM)に
換される前駆体基であり、Mは、水素原子ま
はアルカリ金属であり、x+yは、4~6の整数で
る。
化合物(2)としては、化合物(2-1)~(2-5)が好ま
い。
CF 2
=CF 2
・・・(2-1)、
CF 2
=CF(CF 3
) ・・・(2-2)、
CF 2
=CH 2
・・・(2-3)、
CF 2
=CFH ・・・(2-4)、
CF 2
=CFCl ・・・(2-5)。
化合物(3)としては、化合物(3-1)~(3-5)が好ま
い。
CF 2
=CFOCF 2
CF(CF 3
)OCF 2
CF 2
COOR ・・・(3-1)、
CF 2
=CFOCF 2
CF 2
COOR ・・・(3-2)、
CF 2
=CFOCF 2
CF(CF 3
)OCF 2
CF 2
CF 2
COOR ・・・(3-3)、
CF 2
=CFOCF 2
CF 2
CF 2
COOR ・・・(3-4)、
CF 2
=CF(OCF 2
CF(CF 3
)) 2
OCF 2
CF 2
COOR ・・・(3-5)。
ただし、Rは、アルキル基である。
化合物(4)としては、化合物(4-1)または化合
(4-2)が好ましい。
CF 2
=CFOCF 2
CF 2
CF 2
OCF 2
CF 2
COOR ・・・(4-1)、
CF 2
=CFOCF 2
CF 2
OCF 2
CF 2
COOR ・・・(4-2)。
ただし、Rは、アルキル基である。
A層の厚さは、20~200μmが好ましく、50~150μm がより好ましい。A層の厚さが20μm以上であれ ば、機械的強度が充分となり、長期間の電解 に耐えることができる。A層の厚さが200μm以 であれば、電解電圧を充分に低くできる。
B層の厚さは、10μm超50μm以下が好ましく 15~30μmがより好ましい。B層の厚さが10μmを超 えれば、陽極室側から透過する陰極液中の塩 化アルカリの濃度が抑えられ、製品である水 酸化アルカリの品質を損なうことがない。B の厚さが50μm以下であれば、イオン交換膜の 電気抵抗を低く抑えることができる。
(補強材)
本イオン交換膜は、必要に応じ、補強材を
層して補強してもよい。
補強材としては、織布、不織布、フィブリ
、多孔体等が挙げられる。
補強材の材料としては、ポリテトラフルオ
エチレン(以下、PTFEと記す。)等の含フッ素
リマーが挙げられる。
(本イオン交換膜の製造方法)
本イオン交換膜は、たとえば、下記方法に
って製造できる。
方法(a):
(a-1)ポリマーFを押出法により成形してポリ
ーFのフィルムを得る。
(a-2)必要に応じて、ポリマーFのフィルムに
強材をロールプレス等によって積層する。
(a-2)ポリマーFのフィルムの-SO 2
F基をスルホン酸基、スルホンイミド基、ま
はスルホンメチド基に変換し、ポリマーNの
ィルムを得る。
方法(b):
(b-1)ポリマーFおよびポリマーGを共押出法に
より成形して積層体を得る。
(b-2)必要に応じて、積層体に、補強材、ポ
マーFのフィルム等をロールプレス等によっ
積層する。
(b-3)積層体をアルカリ性溶液に浸漬し、-SO 2
F基をスルホン酸基に変換し、同時にカルボ
酸基の前駆体基をカルボン酸基に変換する
とによって、A層およびB層を有する積層体を
得る。
方法(c):
(c-1)ポリマーFおよびポリマーGをそれぞれフ
ィルム化した後、ポリマーFのフィルムおよ
ポリマーGのフィルムを積層し、積層体を得
。
(c-2)必要に応じて、積層体に、補強材、ポ
マーFのフィルム等をロールプレス等によっ
積層する。
(c-3)積層体をアルカリ性溶液に浸漬し、-SO 2
F基をスルホン酸基に変換し、同時にカルボ
酸基の前駆体基をカルボン酸基に変換する
とによって、A層およびB層を有する積層体を
得る。
本イオン交換膜の電流効率の長期安定性 さらに改良するために、本イオン交換膜の なくとも一方の表面に、ガス開放のための 理を施すことが好ましい。
該処理方法としては、下記方法が挙げられ
。
(c-1)イオン交換膜の表面に微細な凹凸を形
する方法(特公昭60-26495号公報)。
(c-2)電解槽に鉄化合物、酸化ジルコニウム
を含む液を供給して、イオン交換膜の表面
親水性無機粒子を含むガス開放被覆層を付
させる方法(特開昭56-152980号公報)。
(c-3)ガスおよび液透過性の電極活性を有し
い粒子を含む多孔質層を設ける方法(特開昭5
6-75583号公報、特開昭57-39185号公報)。
イオン交換膜の表面のガス解放被覆層は、
流効率の長期安定性を改良する効果のほか
電解電圧をさらに低減できる。
(塩化アルカリ電解法)
本イオン交換膜を、電解槽内の陽極室と陰
室との隔膜として用いることにより、長期
安定して塩化アルカリ電解を行うことがで
る。
電解槽は、単極型であってもよく、複極型
あってもよい。
陽極室を構成する材料としては、塩化アル
リおよび塩素に耐性がある材料が好ましい
該材料としては、チタンが挙げられる。
陰極室を構成する材料としては、水酸化ア
カリおよび水素に耐性がある材料が好まし
。該材料としては、ステンレス、ニッケル
が挙げられる。
電極を配置する場合、陰極は、イオン交換
に接触させて配置してもよく、イオン交換
との間に適宜の間隔をあけて配置してもよ
。
塩化アルカリ電解は、既知の条件で行うこ ができる。たとえば、塩化ナトリウム水溶 または塩化カリウム水溶液を陽極室、水を 極室に供給しながら、温度50~120℃、電流密 1~6kA/m 2 で運転することにより、濃度20~40質量%の水酸 化ナトリウム水溶液または水酸化カリウム水 溶液を製造できる。
以上説明した本イオン交換膜にあっては イオン性基を有するポリマーとして、単位( U1)を有するポリマーNを含むため、従来のポ マーからなるイオン交換膜に比べ、電気抵 が低く、かつ充分な機械的強度を有する。
以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に
明するが、本発明はこれらの例によって限
されない。
例1~8は合成例であり、例9~12、15、16は実施
であり、例13、14、17は比較例である。
(EW)
ポリマーFのEWは、下記方法により求めた。
お、下記方法により求められるEWは、-SO 2
F基を-SO 3
H基としたときのEWである。
滴定によりあらかじめEWがわかっている2種
前駆体ポリマー(EWが1000g/当量のものと909g/
量のもの)を用意し、それぞれのポリマーか
なる2種の膜(厚さ200μm)について、蛍光X線(
ガク社製、RIX3000)を用いてイオウ原子に基づ
くピーク強度を測定し、該ピーク強度とEWと
関係を示す検量線を作成した。ポリマーFを
、後述するTQ値の温度でプレスして厚さ200μm
膜を作製し、蛍光X線でイオウ原子に基づく
ピーク強度を測定し、前記検量線にてEWを求
た。
(繰り返し単位のモル比)
ポリマーFを構成する繰り返し単位のモル比
を、溶融 19
F-NMRにより求めた。
(TQ値)
TQ値(℃)は、ポリマーの分子量の指標であり
、長さ1mm、内径1mmのノズルを用い、2.94MPaの
出し圧力の条件でポリマーの溶融押出しを
った際の押出し量が100mm 3
/秒となる温度である。
フローテスタCFT-500A(島津製作所社製)を用い
、温度を変えてポリマーFの押出し量を測定
、押出し量が100mm 3
/秒となるTQ値を求めた。
(含水率および交流比抵抗)
ポリマーNのフィルムの含水率および交流比
抵抗は、下記方法により求めた。
5cm角のポリマーFのフィルムを、ジメチルス
ルホキシドの30質量%および水酸化カリウムの
15質量%を含む水溶液に、80℃で16時間浸漬す
ことにより、該フィルム中の-SO 2
F基を加水分解し、-SO 3
K基に変換した。該フィルムを、30分間イオン
交換水で洗浄したのち10質量%の水酸化ナトリ
ウム水溶液に40℃で1時間浸漬し、-SO 3
K基を-SO 3
Na基に変換した。該フィルムを、90℃、12質量
%の水酸化ナトリウム水溶液中に16時間浸漬し
た。
該フィルムを、1.87cm 2
の有効面積を有する抵抗測定用セルに入れ、
2つの白金黒電極の間に組み込み、該セル内
12質量%の水酸化ナトリウム水溶液を静かに
ぎ入れ、該セル内を25℃にコントロールし、
30分間放置した。
電極に接続してある白金端子に、デジタル
ルチメータZM2353(NF回路設計ブロック社製)を
接続し、1000Hzの交流電流を流し、液抵抗込み
の膜抵抗値R M
(ω)を測定した。そのまま、セルから静かに
ィルムを抜き取り、液抵抗R E
(ω)を測定した。取り出したフィルムの表面
付着した水酸化ナトリウム水溶液を拭き取
、フィルムの厚さt(cm)を測定した。
該フィルムの質量W 1
(g)を常温で測定し、該フィルムを90℃の水に1
6時間浸漬した後、130℃で16時間真空乾燥した
。乾燥後のフィルムの質量W 2
(g)を常温で測定した。交流比抵抗R(ω・cm)お
び含水率W(%)を下記式より求めた。
R=(R M
-R E
)×1.87/t、
W=((W 1
-W 2
)/W 2
)×100。
(初期セル電圧)
電解槽としては、有効通電面積1.5dm 2
(高さ15cm、幅10cm)の電解槽を用い、陰極室の
給水入り口を陰極室下部、生成する水酸化
トリウム水溶液出口を陰極室上部に配し、
極室の供給塩水入り口を陽極室下部、淡塩
出口を陽極室上部に配した。陽極としては
チタンのパンチドメタル(短径4mm、長径8mm)に
、酸化ルテニウム、酸化イリジウムおよび酸
化チタンの固溶体を被覆したものを用いた。
陰極としては、SUS304製パンチドメタル(短径5m
m、長径10mm)に、ルテニウム入りラネーニッケ
ルを電着したものを用いた。
イオン交換膜を、電解槽内に入れ、B層が陰 極に面するように配置した。陽極とイオン交 換膜とが接触するように、陰極側を加圧状態 にし、290g/Lの塩化ナトリウム水溶液および水 をそれぞれ陽極室および陰極室に供給しなが ら、陽極室から排出される塩化ナトリウム濃 度を200g/L、陰極室から排出される水酸化ナト リウム濃度を32質量%に保ちつつ、温度90℃、 流密度6kA/m 2 の条件で1週間電解を行い、電極に接続した 子からセル電圧を読み取った。
(破断強度および破断伸度)
水に浸漬し、湿潤状態にあるイオン交換膜
、1号ダンベル形状に打ち抜き、テンシロン
万能試験機RTC-1210A(エー・アンド・デイ社製)
て、引張り速度50mm/分の条件で、破断強度
よび破断伸度の測定を行った。
〔例1〕
下記合成ルートにより化合物(m12)を合成し
。
(i)化合物(a2)の合成:
特開昭57-176973号公報の実施例2に記載の方法
と同様にして、化合物(a2)を合成した。
(ii)化合物(c2)の合成:
ジムロート冷却管、温度計、滴下ロートお
び撹拌翼付きガラス棒を備えた300cm 3
の4口丸底フラスコに、窒素雰囲気下、フッ
カリウム(商品名:クロキャットF、森田化学
製)1.6gおよびジメトキシエタン15.9gを入れた
ついで、丸底フラスコを氷浴で冷却して、
下ロートより化合物(b11)49.1gを32分かけて、
温10℃以下で滴下した。滴下終了後、滴下
ートより化合物(a2)82.0gを15分かけて滴下した
。内温上昇はほとんど観測されなかった。滴
下終了後、内温を室温に戻して約90時間撹拌
た。分液ロートで下層を回収した。回収量
127.6gであり、ガスクロマトグラフィー(以下
、GCと記す。)純度は55%であった。回収液を200
cm 3
の4口丸底フラスコに移して、蒸留を実施し
。減圧度1.0~1.1kPa(絶対圧)の留分として化合
(c2)97.7gを得た。GC純度は98%であり、収率は80%
であった。
(iii)化合物(d2)の合成:
200cm 3
のステンレス製オートクレーブに、フッ化カ
リウム(商品名:クロキャットF、森田化学社製
)1.1gを入れた。脱気後、減圧下で、オートク
ーブにジメトキシエタン5.3g、アセトニトリ
ル5.3gおよび化合物(c2)95.8gを入れた。
ついで、オートクレーブを氷浴で冷却して
内温0~5℃にて、ヘキサフルオロプロペンオ
シド27.2gを27分かけて加えた後、撹拌しなが
ら内温を室温に戻して一晩撹拌した。分液ロ
ートで下層を回収した。回収量は121.9gであり
、GC純度は63%であった。回収液の蒸留により
点80~84℃/0.67~0.80kPa(絶対圧)の留分として化
物(d2)72.0gを得た。GC純度は98%であり、収率は
56%であった。
(iv)化合物(m12)の合成:
内径1.6cmのステンレス製管を用いて、長さ40
cmのU字管を作製した。該U字管の一方にガラ
ウールを充填し、他方にステンレス製焼結
属を目皿としてガラスビーズを充填し、流
層型反応器を作製した。流動化ガスとして
素ガスを用い、原料を、定量ポンプを用い
連続的に供給できるようにした。出口ガス
トラップ管を用いて液体窒素で捕集した。
流動層型反応器を塩浴に入れ、反応温度を3 40℃に保持しながら、化合物(d2)/N 2 のモル比が1/20となるように、流動層型反応 に化合物(d2)34.6gを1.5時間かけて供給した。 応終了後、液体窒素トラップより27gの液体 得た。GC純度は84%であった。該液体の蒸留に より沸点69℃/0.40kPa(絶対圧)の留分として化合 物(m12)を得た。GC純度は98%であった。
化合物(m12)の 19
F-NMR(282.7MHz、溶媒CDCl 3
、基準:CFCl 3
)。
δ(ppm):45.5(1F),45.2(1F),-79.5(2F),-82.4(4F),-84.1(2F),-1
12.4(2F),-112.6(2F),-112.9(dd,J=82.4Hz,67.1Hz,1F),-121.6(dd,
J=112.9Hz,82.4Hz,1F),-136.0(ddt,J=112.9Hz,67.1Hz,6.1Hz,1F),-
144.9(1F)。
〔例2〕
ポリマーF1の合成:
オートクレーブ(内容積21100cm 3
、ステンレス製)を窒素で置換し、充分に脱
を行った。減圧下で、化合物(m12)6665g、溶媒
ある化合物(5-1)5730g、メタノール154.4mgおよ
ラジカル開始剤であるアゾビスイソブチロ
トリル(以下、AIBNと記す。)5.595gを入れ、オ
トクレーブ内を蒸気圧まで脱気した。
CClF 2
CF 2
CHClF ・・・(5-1)。
内温を70℃に昇温し、オートクレーブにTFE
導入し、圧力を0.87MPaG(ゲージ圧)とした。温
、圧力を一定に保持して、11.5時間重合を行
った。ついで、オートクレーブ内を冷却して
重合を停止し、系内のガスをパージした。
反応液を化合物(5-1)で希釈した後、化合物(5
-2)を加え、ポリマーを凝集させ、ろ過した。
CH 3
CCl 2
F ・・・(5-2)。
化合物(5-1)中でポリマーを撹拌した後、 合物(5-2)を加え、ポリマーを再凝集し、ろ過 した。該再凝集を2回繰り返した。ポリマー 90℃で一晩減圧乾燥し、TFEと化合物(m12)との 重合体であるポリマーF1を得た。収量、EW、 ポリマーを構成する繰り返し単位の比および TQ値を表1に示す。
〔例3〕
ポリマーF2の合成:
表1に示す条件に変更した以外は、例2と同
にして、TFEと化合物(m12)との共重合体である
ポリマーF2を得た。収量、EW、ポリマーを構
する繰り返し単位の比およびTQ値を表1に示
。
[規則26に基づく差替え 27.03.2008]
〔例4〕
ポリマーF3の合成:
オートクレーブ(内容積125cm 3
、ステンレス製)を窒素で置換し、充分に脱
を行った。減圧下で、化合物(m12)63.40g、化合
物(m22)10.94g、溶媒である化合物(5-1)12.21g、お
びAIBNの39.7mgを入れ、液体窒素を用いてオー
クレーブの凍結脱気を2回行い、充分に脱気
した。
内温を65℃に昇温し、オートクレーブにTFE
導入し、圧力を1.24MPaG(ゲージ圧)とした。温
、圧力を一定に保持して、4.0時間重合を行
た。ついで、オートクレーブ内を冷却して
合を停止し、系内のガスをパージした。
反応液を化合物(5-1)で希釈した後、化合物(5
-2)を加え、ポリマーを凝集させ、ろ過した。
化合物(5-1)中でポリマーを撹拌した後、 合物(5-2)を加え、ポリマーを再凝集し、ろ過 した。該再凝集を2回繰り返した。ポリマー 95℃で一晩減圧乾燥し、TFEと化合物(m12)と化 物(m22)との共重合体であるポリマーF3を得た 。収量、EW、ポリマーを構成する繰り返し単 の比およびTQ値を表2に示す。
〔例5〕
ポリマーF4の合成:
オートクレーブ(内容積230cm 3
、ステンレス製)を窒素で置換し、充分に脱
を行った。減圧下で、化合物(m12)81.62g、化合
物(m31)58.40g、溶媒である化合物(5-1)25.12g、お
びAIBNの99.3mgを入れ、液体窒素を用いてオー
クレーブの凍結脱気を2回行い、充分に脱気
した。
内温を65℃に昇温し、オートクレーブにTFE
導入し、圧力を1.18MPaG(ゲージ圧)とした。温
、圧力を一定に保持して、7.0時間重合を行
た。ついで、オートクレーブ内を冷却して
合を停止し、系内のガスをパージした。
反応液を化合物(5-1)で希釈した後、化合物(5
-2)を加え、ポリマーを凝集させ、ろ過した。
化合物(5-1)中でポリマーを撹拌した後、 合物(5-2)を加え、ポリマーを再凝集し、ろ過 した。該再凝集を2回繰り返した。ポリマー 80℃で一晩減圧乾燥し、TFEと化合物(m12)と化 物(m31)との共重合体であるポリマーF4を得た 。収量、EW、ポリマーを構成する繰り返し単 の比およびTQ値を表2に示す。
[規則26に基づく差替え 27.03.2008]
〔例6、7〕
ポリマーF5、6の合成:
TFEと化合物(m31)とを共重合し、ポリマーF5、
6を得た。EW、ポリマーを構成する繰り返し単
位の比およびTQ値を表3に示す。
[規則26に基づく差替え 27.03.2008]
〔例8〕
ポリマーG1の合成:
TFEと化合物(3-41)とを共重合し、ポリマーG1
得た。EWは、1050g/当量であった。
CF 2
=CFOCF 2
CF 2
CF 2
COOCH 3
・・・(3-41)。
〔例9〕
ポリマーN1のフィルムの製造:
ポリマーF1を使用し、下記方法によりナト
ウム塩型のポリマーN1のフィルムを得た。
まず、ポリマーF1のTQ温度にて、加圧プレス
成形によりポリマーF1を厚さ100~150μmのフィル
ムに加工した。
ついで、該フィルムを、ジメチルスルホキ ドの30質量%および水酸化カリウムの15質量% 含む水溶液に、90℃で1時間浸漬することに り、該フィルム中の-SO 2 F基を加水分解し、-SO 3 K基に変換した。
ついで、該フィルムを、30分間イオン交換
で洗浄したのち10質量%の水酸化ナトリウム
溶液に40℃で1時間浸漬し、-SO 2
F基を-SO 3
Na基に変換し、ナトリウム塩型のポリマーN1
フィルムを得た。
ポリマーN1の含水率および交流比抵抗を測
した。結果を表4に示す。
〔例10~14〕
ポリマーN2~N6のフィルムの製造:
ポリマーF1の代わりにポリマーF2~F6を用いた
以外は、例9と同様に実施してナトリウム塩
のポリマーN2~N6のフィルムを得た。
ポリマーN2~N6のフィルムの含水率および交
比抵抗を測定した。結果を表4に示す。
〔例15〕
イオン交換膜R1の製造:
ポリマーF1およびポリマーG1を、離型用ポリ
エチレンテレフタレート(以下、PETと記す。)
ィルム上に、ポリマーG1層が離型用PETフィ
ム側になるように共押出して、厚さ65μmのポ
リマーF1層および厚さ20μmのポリマーG1層の2
構成の積層体Xを得た。
これとは別に、ポリマーF1を離型用PETフィ
ム上に溶融押出して、厚さ30μmのフィルムY
得た。
PTFEフィルムを急速延伸した後、100デニー ルの太さにスリットして得たモノフィラメン トのPTFE糸と、5デニールのPET繊維を6本引きそ ろえて撚ったマルチフィラメントのPET糸とを 、PTFE糸1本に対し、PET糸2本の交互配列で平織 りし、糸密度30本/cmの織布(補強材)を得た。 織布を、ロールプレス機を用い、織布厚さ 約80μmとなるように扁平化した。
積層体X、フィルムYおよび織布を、離型 PET/フィルムY/織布/積層体X/離型用PETとなる うに重ね、ロールプレス装置を用いて加熱 層した。ついで、離型用PETフィルムを剥が 、補強された積層体Zを得た。
平均粒子径1μmの酸化ジルコニウムの29.0質 %、メチルセルロースの1.3質量%、シクロヘキ サノールの4.6質量%、シクロヘキサンの1.5質 %、水の63.6質量%からなるペーストを、ロー プレスにより積層体ZのフィルムYの側に転写 し、ガス開放性被覆層を付着させた。酸化ジ ルコニウムの付着量は20g/m 2 であった。
該積層体Zを、ジメチルスルホキシドの30質 %および水酸化カリウムの15質量%を含む水溶 液に95℃で30分間浸漬し、-COOCH 3 基および-SO 2 F基を加水分解して、イオン性基に変換し、 ス開放性被覆層/A層/織布/A層/B層の層構成を する積層体を得た。
ポリマーF5を酸型化処理した酸型のポリマ N5の2.5質量%を含むエタノール溶液に、平均 子径5μmの酸化ジルコニウムの13質量%を分散 せた分散液を調製した。該分散液を積層体 B層側へ噴霧、乾燥し、ガス開放性被覆層を 付着させ、ガス開放性被覆層/A層/織布/A層/B /ガス開放性被覆層の層構成を有する積層体 得た。酸化ジルコニウムの付着量は10g/m 2 であった。
該積層体を、4質量%の炭酸水素ナトリウム
溶液に40℃で16時間浸漬し、イオン性基をカ
ウム塩型からナトリウム塩型に変換し、イ
ン交換膜R1を得た。
イオン交換膜R1の破断強度および破断伸度
測定した。また、イオン交換膜R1を電解槽に
組み込み、初期セル電圧を測定した。結果を
表5に示す。
〔例16、17〕
イオン交換膜R2、R3の製造:
ポリマーF1の代わりにポリマーF3、F5を用い
以外は、例15と同様にしてイオン交換膜R2、
R3を得た。
イオン交換膜R2、R3の破断強度および破断伸
度を測定した。また、イオン交換膜R2およびR
3を電解槽に組み込み、初期セル電圧を測定
た。結果を表5に示す。
本発明の塩化アルカリ電解用イオン交換膜
用いることにより、低い電解電圧で塩化ア
カリ電解(食塩電解)が可能となる。
なお、2007年1月31日に出願された日本特許出
願2007-020936号の明細書、特許請求の範囲及び
約書の全内容をここに引用し、本発明の明
書の開示として、取り入れるものである。
