JP2003257240A - Ion conduction gel and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はイオン伝導性ゲルお
よびその製造方法に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an ion conductive gel and a method for producing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、非水溶液系では期待できない高い
電導性を持つイオン性液体のユニークな特性を利用する
研究が行われている。例えば、リチウム二次電池用の電
解質として、またゲル化することにより、二次電池、キ
ャパシタ、エレクトロニクス素子用の固体電解質として
の利用も期待されている。2. Description of the Related Art In recent years, studies have been conducted utilizing the unique characteristics of ionic liquids having high electrical conductivity which cannot be expected in non-aqueous systems. For example, it is expected to be used as an electrolyte for a lithium secondary battery and also as a solid electrolyte for a secondary battery, a capacitor and an electronic element by gelling.
【0003】イオン性液体をゲル化させる方法として、
例えば、1−エチル−3―メチルイミダゾリウムトリフ
ルオロメタンスルフォネートにポリ(ビニリデンフルオ
ライド)−ヘキサフルオロプロピレン共重合体を溶解す
ることによりゲル化する方法、またN−アルコキシアル
キルイミダゾリウム塩化物を、高分子、生体高分子、な
らびに分子集合体に溶解させてゲル化させる(特開20
02−3478号公報)等が知られている。しかしなが
ら、これらの方法で得られるゲルにおいては、イオン性
液体は、支持体である高分子等との相互作用が乏しいた
め、加工時に漏洩等の問題点がある。As a method of gelling an ionic liquid,
For example, a method of gelling by dissolving a poly (vinylidene fluoride) -hexafluoropropylene copolymer in 1-ethyl-3-methylimidazolium trifluoromethanesulfonate, or a method of N-alkoxyalkylimidazolium chloride is used. , Polymers, biopolymers, and molecular aggregates to be gelled
No. 02-3478) is known. However, in the gels obtained by these methods, the ionic liquid has a poor interaction with the polymer or the like as a support, and therefore has a problem such as leakage during processing.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、イオン性液
体をゲル化することにより、漏洩等の問題を生ぜず、取
扱いおよび加工が容易であり、また、イオン性液体の持
つイオン伝導性を損なうことなく、高いイオン伝導性を
保持するため、新しい電解質材料としても有用であり、
さらに、イオン性液体に期待される新規な反応媒体とし
ても有用であるイオン伝導性ゲルを提供することを目的
とする。特に、本発明は、ゲル化のための溶媒を必要と
せず、イオン性液体を直接ゲル化して、高効率でイオン
電導性ゲルを得ることができる方法を提供することを目
的とする。According to the present invention, by gelling an ionic liquid, problems such as leakage do not occur, handling and processing are easy, and the ionic liquid has the ionic conductivity. Since it retains high ionic conductivity without damaging it, it is also useful as a new electrolyte material.
Furthermore, it aims at providing the ion conductive gel which is useful also as a novel reaction medium expected to an ionic liquid. In particular, it is an object of the present invention to provide a method capable of obtaining an ionic conductive gel with high efficiency by directly gelling an ionic liquid without requiring a solvent for gelation.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、下式1で表される化合物(以下、化合物1
とも記す。)とイオン性液体とを含むイオン伝導性ゲル
(以下、「本発明のゲル」という)を提供する。
Rf1−[(CH2 CR1 COR2 )p −(A)q ]−Rf2・・・式1In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a compound represented by the following formula 1 (hereinafter referred to as compound 1).
Also noted. ) And an ionic liquid (hereinafter, referred to as "gel of the present invention"). R f1 - [(CH 2 CR 1 COR 2) p - (A) q] -R f2 ··· Formula 1
【0006】また本発明は、両末端にポリフルオロアル
キル基を有する過酸化アシルおよび(メタ)アクリル酸
類を反応させて、両末端にポリフルオロアルキル基を有
し、かつ、(メタ)アクリル酸類に基づく単位を含有す
る化合物を得、これとイオン性液体を混合することを特
徴とするイオン伝導性ゲルの製造方法を提供する。In the present invention, an acyl peroxide having a polyfluoroalkyl group at both ends and a (meth) acrylic acid are reacted to have a polyfluoroalkyl group at both ends and a (meth) acrylic acid is obtained. There is provided a method for producing an ion-conducting gel, which comprises obtaining a compound containing a base unit and mixing the compound with an ionic liquid.
【0007】[0007]
【発明の実施の形態】化合物1を表す式1において、R
f1、Rf2はそれぞれ独立して、直鎖状、分岐状または環
状のポリフルオロアルキル基(以下、Rf基と記す。)
である。本明細書において、ポリフルオロアルキル基と
は、基本的に直鎖または分岐状のアルキル基(シクロア
ルキル基を含む)骨格を有し、分子内の炭素原子に結合
する水素原子の全部または一部がフッ素原子に置換され
てなる基をいう。Rf 基は炭素数1〜20であるものが
好ましく、特に炭素数3〜13であるものが好ましい。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
f1 and R f2 are each independently a linear, branched or cyclic polyfluoroalkyl group (hereinafter referred to as Rf group).
Is. In the present specification, the polyfluoroalkyl group basically has a linear or branched alkyl group (including a cycloalkyl group) skeleton, and all or part of hydrogen atoms bonded to carbon atoms in the molecule. Is a group in which is substituted with a fluorine atom. The R f group preferably has 1 to 20 carbon atoms, and particularly preferably has 3 to 13 carbon atoms.
【0008】Rf 基は、フッ素原子以外のハロゲン原子
を含んでいてもよい。他のハロゲン原子としては、塩素
原子が好ましい。Rf 基中の炭素−炭素結合間には、エ
ーテル性酸素原子またはチオエーテル性硫黄原子が挿入
されていてもよい。The R f group may contain a halogen atom other than a fluorine atom. A chlorine atom is preferable as the other halogen atom. An etheric oxygen atom or a thioetheric sulfur atom may be inserted between the carbon-carbon bonds in the R f group.
【0009】Rf 基中のフッ素原子数は、[(Rf 基中
のフッ素原子数)/(Rf 基と同一炭素数の対応するア
ルキル基中に含まれる水素原子数)]×100(%)で
表すと、60%以上であることが好ましく、特に80%
以上であることが好ましい。The number of fluorine atoms in the R f group is [(the number of fluorine atoms in the R f group) / (the number of hydrogen atoms contained in the corresponding alkyl group having the same carbon number as the R f group)] × 100 ( %), It is preferably 60% or more, and particularly 80%
The above is preferable.
【0010】また、Rf 基は、その末端部分の炭素原子
にフッ素原子が結合しているものが好ましい。Rf 基
は、アルキル基(シクロアルキル基を含む)の水素原子
の全てがフッ素原子に置換されたぺルフルオロアルキル
基(以下、RF 基と記す。)が好ましい。Further, the R f group is preferably one in which a fluorine atom is bonded to the carbon atom at the terminal portion thereof. The R f group is preferably a perfluoroalkyl group (hereinafter referred to as R F group) in which all hydrogen atoms of an alkyl group (including a cycloalkyl group) are substituted with fluorine atoms.
【0011】Rf1、Rf2としては、下式4、または6で
表される基が好ましい。
−(CF2 )s X・・・式4
−CF(CF3 )O [CF2 CF(CF3 )O ]t −C3 F7 ・・・式5
−CF(CF3 )O [CF2 CF(CF3 )]t −C6 F13・・式6As R f1 and R f2 , a group represented by the following formula 4 or 6 is preferable. - (CF 2) s X ··· Equation 4 -CF (CF 3) O [ CF 2 CF (CF 3) O] t -C 3 F 7 ··· Formula 5 -CF (CF 3) O [ CF 2 CF (CF 3 )] t −C 6 F 13 ... Equation 6
【0012】ただし、式2において、sは1〜10の整
数を示し、Xはフッ素原子、塩素原子または水素原子を
示す。また、式5、6において、tは0〜8の整数を示
す。However, in the formula 2, s represents an integer of 1 to 10, and X represents a fluorine atom, a chlorine atom or a hydrogen atom. Moreover, in Formula 5 and 6, t shows the integer of 0-8.
【0013】式4で表される基としては、特に、−(C
F2 )3 F、−(CF2 )4 F、−(CF2 )5 F、−
(CF2 )6 F、−(CF2 )7 F、−(CF2 )
8 F、−(CF2 )9 F、−(CF2 )10Fが好まし
い。また式5、6で表される基としては、tが0〜5の
整数である基が特に好ましい。As the group represented by the formula 4, in particular,-(C
F 2) 3 F, - ( CF 2) 4 F, - (CF 2) 5 F, -
(CF 2) 6 F, - (CF 2) 7 F, - (CF 2)
8 F, - (CF 2) 9 F, - (CF 2) 10 F are preferred. Further, as the groups represented by the formulas 5 and 6, groups in which t is an integer of 0 to 5 are particularly preferable.
【0014】式1に示す繰り返し構造単位(CH2 CR
1 COR2 )において、R1 は水素原子またはメチル基
であり、R2 は1価の有機基である。R2 としては、水
酸基、炭素数1〜10のアルコキシル基、または炭素数
1〜10の窒素原子および酸素原子を有する基が好まし
い。pは正の整数であり、特に限定されないが、1〜9
9が好ましく、特に1〜95が好ましい。The repeating structural unit (CH 2 CR
In 1 COR 2 ), R 1 is a hydrogen atom or a methyl group, and R 2 is a monovalent organic group. R 2 is preferably a hydroxyl group, an alkoxyl group having 1 to 10 carbon atoms, or a group having a nitrogen atom and an oxygen atom having 1 to 10 carbon atoms. p is a positive integer and is not particularly limited, but 1 to 9
9 is preferable, and 1 to 95 is particularly preferable.
【0015】R2 は、化合物1と組み合わせるイオン性
液体に応じて、選択するのが好ましい。ゲル化は、化合
物1とイオン性液体との水素結合またはイオン結合に基
づく化学結合に由来して形成されると考えられ、イオン
性液体とのこれら結合力を増大させる基であることが好
ましく、特に、双生イオンタイプの基であることが好ま
しい。R 2 is preferably selected according to the ionic liquid to be combined with compound 1. It is considered that the gelation is formed by the hydrogen bond between the compound 1 and the ionic liquid or the chemical bond based on the ionic bond, and it is preferably a group that increases these binding force with the ionic liquid, In particular, a zwitterion type group is preferable.
【0016】化合物1においては、R1 が水素原子であ
り、かつ、R2 が下記式7で表される基であるのが好ま
しい。
−N+ H2 C(CH3 )2 CH2 SO3 - ・・式7In compound 1, R 1 is preferably a hydrogen atom, and R 2 is preferably a group represented by the following formula 7. -N + H 2 C (CH 3 ) 2 CH 2 SO 3 - ·· formula 7
【0017】化合物1における単位(CH2 CR1 CO
R2 )の割合は特に限定されないが、60mol%以上
が好ましく、特に80mol%以上が好ましい。The unit (CH 2 CR 1 CO in compound 1
The ratio of R 2 ) is not particularly limited, but is preferably 60 mol% or more, and particularly preferably 80 mol% or more.
【0018】式1に示す単位Aは、(CH2 CR1 CO
R2 )以外の単位であり、特に限定されない。また単位
Aは、化合物1において必須の単位ではない。The unit A in the formula 1 is (CH 2 CR 1 CO
It is a unit other than R 2 ) and is not particularly limited. The unit A is not an essential unit in the compound 1.
【0019】単位Aとしては、例えば、モノオレフィン
残基、ハロゲン化ビニル残基、ハロゲン化ビニリデン残
基、スチレン残基、置換スチレン残基、アルキルビニル
エーテル残基、ビニルアルキルケトン残基等が好ましく
挙げられる。As the unit A, for example, a monoolefin residue, a vinyl halide residue, a vinylidene halide residue, a styrene residue, a substituted styrene residue, an alkyl vinyl ether residue, a vinyl alkyl ketone residue and the like are preferably mentioned. To be
【0020】単位Aは、化合物1の、イオン性液体に対
するゲル化性や、所望の形状に成形する目的でイオン性
液体と混合してゲル化させる前に溶液を調整する場合の
水または有機溶剤への溶解性、被処理物への密着性、相
溶性、造膜性または防汚性を調節したり、改善したりす
る等の目的に応じて、適宜選択するのが好ましい。qは
0または正の整数であり、特に限定されないが、0また
は1〜98が好ましく、特に2〜95が好ましい。The unit A is water or an organic solvent in the case where the gelation property of the compound 1 to an ionic liquid or the solution is adjusted before being mixed with the ionic liquid for the purpose of shaping into a desired shape and gelling. It is preferable to select appropriately according to the purpose such as adjusting or improving the solubility in water, the adhesion to the object to be treated, the compatibility, the film-forming property or the antifouling property. q is 0 or a positive integer and is not particularly limited, but 0 or 1 to 98 is preferable, and 2 to 95 is particularly preferable.
【0021】本発明において、化合物1は、Rf 基を両
末端に有し、単位(CH2 CR1 COR2 )および単位
Aを繰り返し構造単位として含む化合物であり、単位
(CH 2 CR1 COR2 )および単位Aを、それぞれ任
意の割合で含むブロック共重合体またはランダム共重合
体である。In the present invention, compound 1 is RfBoth bases
It has a terminal (CH2CR1COR2) And units
A compound containing A as a repeating structural unit,
(CH 2CR1COR2) And unit A, respectively
Block copolymer or random copolymer containing any proportion
It is the body.
【0022】pおよびqの合計が2〜100の整数であ
ると、Rf 基の分子間相互作用に起因する凝集力に優
れ、かつイオン性流体との相互作用が増大することによ
るゲル化性に優れる化合物を得ることができるため好ま
しい。When the sum of p and q is an integer of 2 to 100, the cohesive force resulting from the intermolecular interaction of the R f group is excellent, and the interaction with the ionic fluid is increased, resulting in gelation. It is preferable because a compound having excellent properties can be obtained.
【0023】化合物1は、いずれの方法にしたがって製
造されたものでもよく、特に制限されない。例えば、両
末端にRf 基を有する過酸化アシル(以下、単に過酸化
アシルと記すことがある。)、単位(CH2 CR1 CO
R2 )を与える(メタ)アクリル酸類(以下、単に(メ
タ)アクリル酸類と記すことがある。)、および必要に
応じて単位Aを与える単量体(以下、単量体Aと記
す。)を反応させる方法によって製造することができ
る。Compound 1 may be produced by any method and is not particularly limited. For example, an acyl peroxide having R f groups at both terminals (hereinafter sometimes simply referred to as acyl peroxide), a unit (CH 2 CR 1 CO 2
(Meth) acrylic acids that give R 2 ) (hereinafter sometimes simply referred to as (meth) acrylic acids), and a monomer that gives a unit A as necessary (hereinafter referred to as monomer A). Can be produced by a method of reacting.
【0024】両末端にRf 基を有する過酸化アシルとし
ては、下式4で表される化合物が好ましい。
RfaC(=O)OOC(=O)Rfb・・・式4
式4中の、Rfa、Rfbは、化合物1におけるものと同じ
意味を示す。Rfa、R fbは、それぞれ独立したRf 基で
あり、同一のRf 基であるのが好ましい。R at both endsfAs an acyl peroxide having a group
Of these, a compound represented by the following formula 4 is preferable.
RfaC (= O) OOC (= O) Rfb... Equation 4
R in formula 4fa, RfbIs the same as in compound 1
Show the meaning. Rfa, R fbAre each independent RfOn the basis
Yes, same RfIt is preferably a group.
【0025】(メタ)アクリル酸類は、式CH2 =CR
1 COR2 (ただし、R1 およびR 2 は式1について定
義したとおりである。)で表される化合物が好ましい。(Meth) acrylic acids have the formula CH2= CR
1COR2(However, R1And R 2Is constant for Equation 1
Just as I meant it. The compound represented by these is preferable.
【0026】化合物1を得る反応に用いる、(メタ)ア
クリル酸類および単量体A(以下、これらを総称して原
料単量体と記す。)の合計量は、過酸化アシルに対して
モル比で1〜500倍の量が好ましく、特に2〜100
倍の量が好ましい。前記範囲内にあると、過酸化アシル
の自己分解に起因する副成物の発生が大幅に抑制でき、
化合物1が高い収率で得られるため好ましい。The total amount of the (meth) acrylic acid and the monomer A (hereinafter collectively referred to as a raw material monomer) used in the reaction for obtaining the compound 1 is in a molar ratio with respect to the acyl peroxide. It is preferably 1 to 500 times, especially 2 to 100 times.
A double amount is preferred. Within the above range, the generation of by-products due to the autolysis of acyl peroxide can be significantly suppressed,
Compound 1 is preferred because it can be obtained in high yield.
【0027】また、反応において、過酸化アシルと原料
単量体との量を調整することにより、得られる化合物1
の分子量を調節できる。過酸化アシルの量を多くすると
低分子量の化合物1が得られ、過酸化アシルの量を少な
くすると高分子量の化合物1が得られる。In the reaction, the compound 1 obtained by adjusting the amounts of the acyl peroxide and the raw material monomer
The molecular weight of can be adjusted. When the amount of acyl peroxide is increased, low molecular weight compound 1 is obtained, and when the amount of acyl peroxide is decreased, high molecular weight compound 1 is obtained.
【0028】反応条件は、原料単量体の種類または使用
量などにより適切な条件を選択できる。反応圧力は、常
圧が好ましい。反応温度は、−20℃〜150℃が好ま
しく、特に0〜100℃が好ましい。反応温度が前記の
範囲内にあると、反応圧力が高くなりすぎず、反応が適
切な時間で終了するため好ましい。また、過酸化アシル
の分解が促進されず、反応の制御がしやすいため好まし
い。反応時間が1〜10時間となるように、反応条件を
設定するのが好ましい。As the reaction conditions, suitable conditions can be selected depending on the kind or the amount of the raw material monomer used. The reaction pressure is preferably normal pressure. The reaction temperature is preferably −20 ° C. to 150 ° C., particularly preferably 0 to 100 ° C. When the reaction temperature is within the above range, the reaction pressure does not become too high, and the reaction is completed in an appropriate time, which is preferable. In addition, the decomposition of acyl peroxide is not promoted and the reaction is easily controlled, which is preferable. It is preferable to set the reaction conditions so that the reaction time is 1 to 10 hours.
【0029】化合物1は前記反応条件において、一段階
の反応で得られる。反応において過酸化アシルは、熱解
離により生じたRf ラジカルが、原料単量体のいずれか
の炭素原子と連鎖的に反応する。また、反応をより円滑
に行うために、反応において1種以上の溶媒を用いるこ
とが好ましい。Compound 1 can be obtained by a one-step reaction under the above reaction conditions. In the reaction, in the acyl peroxide, the R f radical generated by thermal dissociation reacts with any carbon atom of the raw material monomer in a chain reaction. Further, in order to carry out the reaction more smoothly, it is preferable to use one or more solvents in the reaction.
【0030】溶媒としては有機溶剤が好ましく、エーテ
ル類、アルコール類、炭化水素類、アミド類、カルボン
酸エステル類、フッ素原子および/または塩素原子を有
する炭化水素類等が好ましい。溶媒としては、過酸化ア
シルの過剰な分解を抑え、反応を制御する目的から、フ
ッ素原子および/または塩素原子を有する炭化水素類、
が特に好ましい。As the solvent, organic solvents are preferable, and ethers, alcohols, hydrocarbons, amides, carboxylic acid esters, hydrocarbons having a fluorine atom and / or a chlorine atom are preferable. As the solvent, hydrocarbons having a fluorine atom and / or a chlorine atom, for the purpose of suppressing excessive decomposition of acyl peroxide and controlling the reaction,
Is particularly preferable.
【0031】有機溶剤としては、アセトン、メチルエチ
ルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、ジオ
キサン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テト
ラヒドロフラン、メチル−tert−ブチルエーテル、
エタノール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアル
コール、トルエン、キシレン、ヘキサン、ホルムアミ
ド、ジメチルホルムアミド、アセトアミド、ジメチルア
セトアミド、酢酸エチル、酢酸ブチル、マロン酸ジエチ
ル、ペンタフルオロジクロロプロパン、トリデカフルオ
ロヘキサン、塩化メチレン等が好ましく挙げられる。As the organic solvent, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, dioxane, diethylene glycol dimethyl ether, tetrahydrofuran, methyl-tert-butyl ether,
Ethanol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, toluene, xylene, hexane, formamide, dimethylformamide, acetamide, dimethylacetamide, ethyl acetate, butyl acetate, diethyl malonate, pentafluorodichloropropane, tridecafluorohexane, methylene chloride, etc. Preferred examples include:
【0032】反応に用いる溶媒は、1種または2種以上
の混合溶媒でもよい。また、有機溶剤と水とを併用して
もよい。反応に用いる溶媒の量は、溶媒中の原料単量体
の濃度が1〜50質量%であることが好ましく、特に1
〜20質量%が好ましい。The solvent used in the reaction may be one kind or a mixed solvent of two or more kinds. Moreover, you may use together an organic solvent and water. The amount of the solvent used in the reaction is preferably such that the concentration of the raw material monomer in the solvent is 1 to 50% by mass, and particularly 1
-20 mass% is preferable.
【0033】反応において、過酸化アシルはラジカル開
始剤としても作用するが、過酸化アシル以外の他のラジ
カル開始剤を併用してもよい。他のラジカル開始剤とし
ては、アゾ化合物、アゾアミジン化合物、レドックス化
合物、他の過酸化物等が挙げられる。これら他のラジカ
ル開始剤を併用すると、過酸化アシルとともに反応し、
反応効率を向上でき、収率を向上できるため好ましい。In the reaction, acyl peroxide also acts as a radical initiator, but a radical initiator other than acyl peroxide may be used in combination. Examples of other radical initiators include azo compounds, azoamidine compounds, redox compounds, and other peroxides. When these other radical initiators are used in combination, they react with acyl peroxide,
It is preferable because the reaction efficiency can be improved and the yield can be improved.
【0034】反応後、得られる化合物1は、溶媒を留去
して単離して用いてもよく、単離せずに溶媒、未反応の
原料等を含んだ状態で用いてもよい。After the reaction, the resulting compound 1 may be used by isolating the solvent by distillation, or may be used in the state containing the solvent, unreacted starting materials and the like without isolation.
【0035】本発明のゲルは、前記方法で得られた化合
物1とイオン性液体とを超音波処理等により混合する方
法によって、製造することができる。The gel of the present invention can be produced by a method of mixing the compound 1 obtained by the above method and an ionic liquid by ultrasonic treatment or the like.
【0036】イオン性液体としては、特に限定されず、
公知のイオン性液体を用いることができる。例えば、1
−エチル−3−メチル−1H −イミダゾリウムテトラク
ロロアルミネート、1 −エチル−3−メチル−1H −イ
ミダゾリウムトリフルオロメタンスルフォネート、1 −
エチル−3−メチル−1H −イミダゾリウムテトラフル
オロボレート等のイミダゾリウム塩類、1−ブチル−ピ
リジニウムナイトレート等のピリジニウム塩類、1−メ
チルメチルピラゾリウムテトラフルオロボレート等のピ
ラゾリウム塩類があげられ、特に下式2で表される1−
メチルピラゾリウムテトラフルオロボレートが好まし
い。The ionic liquid is not particularly limited,
Known ionic liquids can be used. For example, 1
-Ethyl-3-methyl-1H-imidazolium tetrachloroaluminate, 1-Ethyl-3-methyl-1H-imidazolium trifluoromethanesulfonate, 1-
Examples include imidazolium salts such as ethyl-3-methyl-1H-imidazolium tetrafluoroborate, pyridinium salts such as 1-butyl-pyridinium nitrate, and pyrazolium salts such as 1-methylmethylpyrazolium tetrafluoroborate. 1 represented by the following formula 2
Methylpyrazolium tetrafluoroborate is preferred.
【0037】[0037]
【化2】 [Chemical 2]
【0038】イオン性液体は塩構造を有するため、特
に、化合物1が式1におけるR2 が前記の式7に示すよ
うな、双生イオンタイプの基であるものの場合には、イ
オン性液体を他の溶媒を用いなくとも、直接ゲル化でき
る利点がある。Since the ionic liquid has a salt structure, especially when the compound 1 is a zwitterionic type group in which R 2 in the formula 1 is represented by the above formula 7, other ionic liquids are used. There is an advantage that it can be directly gelated without using the solvent.
【0039】本発明のゲルは、化合物1およびイオン性
液体以外に、必要に応じて各種の機能性配合剤を含んで
いてもよい。機能性配合剤としては、紫外線吸収剤、酸
化防止剤、界面活性剤等が好ましく挙げられる。The gel of the present invention may contain various functional compounding agents, if necessary, in addition to the compound 1 and the ionic liquid. Preferred examples of the functional compounding agent include an ultraviolet absorber, an antioxidant, a surfactant and the like.
【0040】[0040]
【実施例】以下、実施例を用いて本発明をさらに説明す
る。ただし、本発明はこれに限定されない。EXAMPLES The present invention will be further described below with reference to examples. However, the present invention is not limited to this.
【0041】合成例1(ペルフルオロ−1−メチル−2
−オキサオクチル基含有2−アクリルアミド−2−メチ
ルプロパンスルホン酸オリゴマーの合成)
過酸化ペルフルオロ−2−メチル−3−オキサノナノイ
ル(6.15mmol)を含む1,1−ジクロロ−2,
2,3,3,3−ペンタフルオロプロパンと1,2−ジ
クロロ−1,1,2−トリフルオロエタンの混合物(旭
硝子社製、商品名AK−225)の溶液中(220g)
に、2−アクリルアミド−2−メチルプロパン酸(1
8.45mmol、3.82g)の水溶液(7.74
g)を加え、窒素気流下、45℃で5時間反応を行っ
た。得られた生成物を水に膨潤させ、大過剰のテトラヒ
ドロフラン中に滴下させ、精製した。得られた生成物を
真空下で乾燥させたところ、目的物が2.10gの収量
で得られた。
同定データ
IR (cm-1)1641(C=O),1310(CF3),1223(CF2)Synthesis Example 1 (Perfluoro-1-methyl-2
-Synthesis of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid oligomer containing oxaoctyl group) 1,1-dichloro-2 containing perfluoro-2-methyl-3-oxanonanoyl peroxide (6.15 mmol)
In a solution of a mixture of 2,3,3,3-pentafluoropropane and 1,2-dichloro-1,1,2-trifluoroethane (Asahi Glass Co., Ltd., trade name AK-225) (220 g)
2-acrylamido-2-methylpropanoic acid (1
8.45 mmol, 3.82 g) in water (7.74)
g) was added, and the reaction was carried out at 45 ° C. for 5 hours under a nitrogen stream. The obtained product was swollen in water and added dropwise to a large excess of tetrahydrofuran for purification. The obtained product was dried under vacuum to obtain the desired product in a yield of 2.10 g. Identification data IR (cm -1 ) 1641 (C = O), 1310 (CF 3 ), 1223 (CF 2 )
【0042】合成例2(ペルフルオロ−1−メチル−2
−オキサペンチル基含有2−アクリルアミド−2−メチ
ルプロパンスルホン酸オリゴマーの合成)
過酸化ペルフルオロ−2−メチル−3−オキサノナノイ
ルの代わりに過酸化ペルフルオロ−2−メチル−3−オ
キサヘキサノイルを用いた以外は合成例1と同様にして
目的物の合成を行った。
同定データ
IR (cm-1)1647(C=O),1304(CF3),1228(CF2)1
H NMR(D2O) δ 1.49 〜2.11(CH2), 1.60(CH3),2.31〜
2.69(CH),3.61〜4.15(CH2);19
F NMR(D2O, ext. CF3COOH)δ 1.56 - -5.10(16F), -4
8.00(6F).Synthesis Example 2 (Perfluoro-1-methyl-2
-Synthesis of oxapentyl group-containing 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid oligomer) Other than using perfluoro-2-methyl-3-oxahexanoyl peroxide instead of perfluoro-2-methyl-3-oxanonanoyl peroxide Was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 1. Identification data IR (cm -1 ) 1647 (C = O), 1304 (CF 3 ), 1228 (CF 2 ) 1 H NMR (D 2 O) δ 1.49 ~ 2.11 (CH 2 ), 1.60 (CH 3 ), 2.31 ~
2.69 (CH), 3.61~4.15 (CH 2); 19 F NMR (. D 2 O, ext CF 3 COOH) δ 1.56 - -5.10 (16F), -4
8.00 (6F).
【0043】例1
合成例1で得られたペルフルオロ−1−メチル−2−オ
キサオクチル基含有2−アクリルアミド−2−メチルプ
ロパンスルホン酸オリゴマー(以下、Rf−AMPS−
C6と略す)を、1−メチルピラゾリウムテトラフルオ
ロボレートに添加し、1時間、超音波処理して可溶化さ
せたところ無色透明で均一なゲルを形成することがわか
った。そこで、このゲル形成濃度(Cmin)の測定を
30℃にて行ったところ、154g/dm3 であった。Example 1 Perfluoro-1-methyl-2-oxaoctyl group-containing 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid oligomer obtained in Synthesis Example 1 (hereinafter referred to as Rf-AMPS-
C6) was added to 1-methylpyrazolium tetrafluoroborate and sonicated for 1 hour to solubilize it, and it was found that a colorless, transparent and uniform gel was formed. Then, when the gel forming concentration (Cmin) was measured at 30 ° C., it was 154 g / dm 3 .
【0044】例2
合成例2で得られたペルフルオロ−1−メチル−2−オ
キサペンチル基含有2−アクリルアミド−2−メチルプ
ロパンスルホン酸オリゴマー(以下RF−AMPS−C
3と略す)を1−メチルピラゾリウムテトラフルオロボ
レートに添加し、超音波処理して可溶化させたところ一
部白色を帯びた不均一なゲルを形成することがわかっ
た。そこで、このゲル形成濃度(Cmin)の測定を3
0℃で行ったところ、222g/dm3 であった。Example 2 Perfluoro-1-methyl-2-oxapentyl group-containing 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid oligomer obtained in Synthesis Example 2 (hereinafter referred to as RF-AMPS-C
(Abbreviated as 3) was added to 1-methylpyrazolium tetrafluoroborate and sonicated to solubilize it, and it was found that a non-uniform gel with a part of white was formed. Therefore, the gel formation concentration (Cmin) should be measured in 3
When carried out at 0 ° C., it was 222 g / dm 3 .
【0045】例3
RF−AMPS−C60.18gを、1−メチルピラゾ
リウムテトラフルオロボレートに添加し、例1において
測定されたCminの濃度に調製されたゲルを超音波処
理により作成した。得られたゲルをパイレックス(登録
商標)ガラスセルに入れ、真鍮で作成した上部電極と下
部電極で挟み込み、導電率を室温下にて測定した。ま
た、マイクロヘッドを用いてゲルの厚さを測定した。こ
れらの測定値により、イオン伝導度(σ)を算出したと
ころ、σ=1.02×10-2S/cmの値が得られた。Example 3 60.18 g of RF-AMPS-C was added to 1-methylpyrazolium tetrafluoroborate and a gel prepared at the concentration of Cmin measured in Example 1 was prepared by ultrasonication. The obtained gel was put in a Pyrex (registered trademark) glass cell, sandwiched between an upper electrode and a lower electrode made of brass, and the conductivity was measured at room temperature. In addition, the thickness of the gel was measured using a micro head. When the ionic conductivity (σ) was calculated from these measured values, a value of σ = 1.02 × 10 −2 S / cm was obtained.
【0046】例4
RF−AMPS−C30.18g を、1−メチルピラゾ
リウムテトラフルオロボレートに添加し、例2において
測定されたCminの濃度に調製されたゲルを超音波処
理により作成した。得られたゲルをパイレックスガラス
セルに入れ、真鍮で作成した上部電極と下部電極で挟み
込み導電率を室温下にて測定した。また、マイクロヘッ
ドを用いてゲルの厚さを測定した。これらの測定値によ
りイオン伝導度(σ)を算出したところ、σ=6.07
×10-3S/cmの値が得られた。Example 4 30.18 g of RF-AMPS-C was added to 1-methylpyrazolium tetrafluoroborate and a gel prepared to the concentration of Cmin measured in Example 2 was prepared by sonication. The obtained gel was put in a Pyrex glass cell, sandwiched between an upper electrode and a lower electrode made of brass, and the conductivity was measured at room temperature. In addition, the thickness of the gel was measured using a micro head. When the ionic conductivity (σ) was calculated from these measured values, σ = 6.07
A value of × 10 -3 S / cm was obtained.
【0047】例5
1−メチルピラゾリウムテトラフルオロボレートの代わ
りに、1−メチルピラゾリウムテトラフルオロボレート
およびジメチルスルホキシドの1:1(体積比)混合溶
媒を用いた以外は、例1と同様にして、無色透明で均一
なゲルを調製した。このとき、ゲル形成濃度(Cmi
n)の測定を30℃にて行ったところ、137g /dm
3 であった。Example 5 The same as Example 1 except that a 1: 1 (volume ratio) mixed solvent of 1-methylpyrazolium tetrafluoroborate and dimethyl sulfoxide was used in place of 1-methylpyrazolium tetrafluoroborate. Then, a colorless, transparent and uniform gel was prepared. At this time, the gel formation concentration (Cmi
n) was measured at 30 ° C., 137 g / dm
Was 3 .
【0048】例6
RF−AMPS−C60.18gを、1−メチルピラゾ
リウムテトラフルオロボレート−ジメチルスルホキシド
混合溶媒(体積比1:1)に添加し、例6において測定
されたCminの濃度に調製されたゲルを作成した。得
られたゲルをパイレックスガラスセルに入れ、真鍮で作
成した上部電極と下部電極で挟み込み導電率を室温下に
て測定した。また、マイクロヘッドを用いてゲルの厚さ
を測定した。これらの測定値によりイオン伝導度(σ)
を算出したところ、σ=5.7×10-3S/cmの値が
得られた。Example 6 60.18 g of RF-AMPS-C was added to a mixed solvent of 1-methylpyrazolium tetrafluoroborate-dimethylsulfoxide (volume ratio 1: 1) to prepare a concentration of Cmin measured in Example 6. Prepared gel. The obtained gel was put in a Pyrex glass cell, sandwiched between an upper electrode and a lower electrode made of brass, and the conductivity was measured at room temperature. In addition, the thickness of the gel was measured using a micro head. Ionic conductivity (σ)
Was calculated, a value of σ = 5.7 × 10 −3 S / cm was obtained.
【0049】以上の例1〜6に示すように、本発明のゲ
ルは、イオン性液体をゲル化させることができ、高いイ
オン伝導性を示すことがわかった。As shown in Examples 1 to 6 above, it was found that the gel of the present invention can gel an ionic liquid and exhibits high ionic conductivity.
【0050】[0050]
【発明の効果】本発明のゲルは、イオン性液体を漏洩等
の問題を生じないようにゲル化する際、ゲル化溶媒が不
要のため、取扱いおよび加工が容易であり、また、イオ
ン性液体の持つイオン伝導性を損なうことなく、高いイ
オン伝導性を保持するため、新しい電解質材料としても
有用であり、さらに、イオン性液体に期待される新規な
反応媒体としても有用である。また、本発明の方法は、
ゲル化のための溶媒を必要とせず、イオン性液体を直接
ゲル化できるため、高効率でイオン電導性ゲルを得るこ
とができる。INDUSTRIAL APPLICABILITY The gel of the present invention is easy to handle and process because it does not require a gelling solvent when gelling an ionic liquid without causing problems such as leakage. Since it retains high ionic conductivity without impairing its ionic conductivity, it is useful as a new electrolyte material and also as a new reaction medium expected for ionic liquids. In addition, the method of the present invention,
Since an ionic liquid can be directly gelled without requiring a solvent for gelation, an ionic conductive gel can be obtained with high efficiency.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01G 9/035 H01M 10/40 B // C07C 309/17 H01G 9/02 331F C07D 233/58 331H H01M 10/40 9/00 301G 9/02 311 (72)発明者 大春 一也 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社内 (72)発明者 沢田 英夫 奈良県磯城郡田原本町八尾572−7 (72)発明者 京兼 純 奈良県奈良市法蓮町1180−1 Fターム(参考) 4H006 AA01 AB91 4J002 BG011 BG021 BG081 EU036 EU116 EU126 GQ00 5G301 CD01 CD10 5H029 AJ06 AM12 AM16 CJ08 DJ09─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01G 9/035 H01M 10/40 B // C07C 309/17 H01G 9/02 331F C07D 233/58 331H H01M 10 / 40 9/00 301G 9/02 311 (72) Inventor Kazuya Ohharu 1150 Hazawa-machi, Kanagawa-ku, Yokohama, Kanagawa Prefecture Asahi Glass Co., Ltd. (72) Inventor Hideo Sawada 572-7 Yao, Taharamoto-cho, Isojo-gun, Nara (72) Inventor Jun Kyokane 1180-1 F-term, Horen-cho, Nara, Nara (reference) 4H006 AA01 AB91 4J002 BG011 BG021 BG081 EU036 EU116 EU126 GQ00 5G301 CD01 CD10 5H029 AJ06 AM12 AM16 CJ08 DJ09
Claims (4)
を含むイオン伝導性ゲル。 Rf1−[(CH2 CR1 COR2 )p −(A)q ]−Rf2・・・式1 ただし、式1中の記号は以下の意味を示す。 Rf1、Rf1:それぞれ独立して、ポリフルオロアルキル
基。 R1 :水素原子またはメチル基。 R2 :1価の有機基。 A:(CH2 CR1 COR2 )以外の単位 p:正の整数。 q:0または正の整数。1. An ion conductive gel containing a compound represented by the following formula 1 and an ionic liquid. R f1 - [(CH 2 CR 1 COR 2) p - (A) q] -R f2 ··· Formula 1 provided that the symbols in the formula 1 have the following meanings. R f1 and R f1 : each independently a polyfluoroalkyl group. R 1 : a hydrogen atom or a methyl group. R 2 : a monovalent organic group. A: Unit other than (CH 2 CR 1 COR 2 ) p: Positive integer. q: 0 or a positive integer.
類、ピリジニウム塩類およびピラゾリウム塩類からなる
群から選ばれる少なくとも1種である請求項1に記載の
イオン伝導性ゲル。2. The ion conductive gel according to claim 1, wherein the ionic liquid is at least one selected from the group consisting of imidazolium salts, pyridinium salts and pyrazolium salts.
合物である請求項1または2に記載のイオン伝導性ゲ
ル。 【化1】 3. The ion conductive gel according to claim 1, wherein the ionic liquid is a compound represented by the following formula 2. [Chemical 1]
過酸化アシル、(メタ)アクリル酸類を反応させて、両
末端にポリフルオロアルキル基を有し、かつ、(メタ)
アクリル酸類に基づく単位を含有する化合物を得、これ
とイオン性液体を混合することを特徴とするイオン伝導
性ゲルの製造方法。4. An acyl peroxide having a polyfluoroalkyl group at both ends and a (meth) acrylic acid are reacted to have a polyfluoroalkyl group at both ends and (meth)
A method for producing an ion-conducting gel, which comprises obtaining a compound containing a unit based on acrylic acid and mixing the compound with an ionic liquid.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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-
2002
- 2002-03-06 JP JP2002060240A patent/JP2003257240A/en not_active Withdrawn
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