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JP2003317750A - Manufacturing method of stacked body - Google Patents

Manufacturing method of stacked body

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Publication number
JP2003317750A
JP2003317750A JP2002122824A JP2002122824A JP2003317750A JP 2003317750 A JP2003317750 A JP 2003317750A JP 2002122824 A JP2002122824 A JP 2002122824A JP 2002122824 A JP2002122824 A JP 2002122824A JP 2003317750 A JP2003317750 A JP 2003317750A
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Japan
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group
varnish
examples
electrode layer
bis
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JP2002122824A
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Japanese (ja)
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Makoto Higami
誠 樋上
Nobuyuki Kaneoka
長之 金岡
Ryoichiro Takahashi
亮一郎 高橋
Yoichi Asano
洋一 浅野
Osamu Sumiya
修 角谷
Gen Okiyama
玄 沖山
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Honda Motor Co Ltd
JSR Corp
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Honda Motor Co Ltd
JSR Corp
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Publication date
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    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To form an electrolyte layer without infiltrating onto an electrode layer, and to provide a stacked body having high power generating characteristics as an electrode structure. <P>SOLUTION: In a manufacturing method of the stacked body, proton conductive polymer solution or fluid dispersion containing 25 to 50 wt.% of moisture is coated on the electrode layer, they are dried to form a thin film made of the proton conductive polymer, proton conductive polymer solution or fluid dispersion containing 25 wt.% or lower of moisture is coated on the thin film, and they are dried to manufacture a laminated body composed of the electrode layer and the electrolyte layer. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明が属する技術分野】本発明は、燃料電池に好適な
電極層および電解質層からなる積層体の製造方法に関す
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a laminate comprising an electrode layer and an electrolyte layer suitable for a fuel cell.

【0002】[0002]

【従来技術】燃料電池は、通常電極層上に電解質層が形
成されてなるものである。従来、電極と電解質層とを一
体形成するには、予め水素還元触媒を担持したカーボン
を調製し、その触媒ペーストをカーボンペーパーに塗
布、熱処理した電極層を形成し、フィルム状の電解質を
2枚の電極層で挟みホットプレスで成形して、アノード
/電解質層/カソードの三層接合を行っていた。
2. Description of the Related Art A fuel cell usually has an electrolyte layer formed on an electrode layer. Conventionally, in order to integrally form an electrode and an electrolyte layer, carbon carrying a hydrogen reduction catalyst is prepared in advance, the catalyst paste is applied to carbon paper and heat treated to form an electrode layer, and two film-like electrolytes are formed. It was sandwiched between the electrode layers of No. 2 and was hot-pressed to perform three-layer bonding of anode / electrolyte layer / cathode.

【0003】しかし、このような三層接合方法では、各
層の密着性に劣る、三層の一体化に時間がかかる、1層
ごと個別に形成するため量産化には適していないなどの
技術上の問題があった。また、近年需要が高まっている
高耐熱性の電解質層は、電解質層の熱可塑性が不十分で
あり、接合加工に制限が生じるという問題もあった。
However, in such a three-layer joining method, the adhesion of each layer is poor, and it takes time to integrate the three layers, so that each layer is individually formed and is not suitable for mass production. There was a problem. Further, the high heat-resistant electrolyte layer, which has been in high demand in recent years, has a problem in that the thermoplasticity of the electrolyte layer is insufficient and the joining process is limited.

【0004】そこで、電極層を形成した後、電解質を形
成するための化合物を溶剤に溶解したワニスを電極層上
に塗布し、乾燥することによる方法が提案されている。
しかしながら、前述した高耐熱性の電解質を溶解したワ
ニスは、電極層上に塗布した際に電極層にしみ込んでし
まい、発電性能が十分に発現しないという不具合があっ
た。
Therefore, a method has been proposed in which, after forming an electrode layer, a varnish in which a compound for forming an electrolyte is dissolved in a solvent is applied onto the electrode layer and dried.
However, the above-mentioned varnish in which a highly heat-resistant electrolyte is dissolved penetrates into the electrode layer when applied on the electrode layer, and there is a problem that the power generation performance is not sufficiently exhibited.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、電極層上に
しみ込みなく電解質層を形成することができ、電極構造
体として良好な発電特性を有する積層体を得ることを目
的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to obtain a laminate which can form an electrolyte layer on an electrode layer without penetrating and has good power generation characteristics as an electrode structure.

【0006】[0006]

【発明を解決するための手段】本発明によれば下記積層
体の製造方法が提供されて、本発明の上記目的が達成さ
れる。 (1)電極層上に、水分含量が25〜50重量%のプロ
トン伝導性ポリマー溶液または分散液を塗布し、乾燥し
て前記プロトン伝導性ポリマーからなる薄膜を形成し、
次いで該薄膜上に水分含量が25重量%未満のプロトン
伝導性ポリマー溶液または分散液を塗布し、乾燥するこ
とを特徴とする電極層と電解質層とからなる積層体の製
造方法。 (2)プロトン伝導性ポリマーがスルホン化ポリアリー
レンであることを特徴とする(1)に記載の積層体の製
造方法。
According to the present invention, the following method for producing a laminate is provided to achieve the above object of the present invention. (1) A proton conductive polymer solution or dispersion having a water content of 25 to 50% by weight is applied on the electrode layer and dried to form a thin film made of the proton conductive polymer.
Next, a method for producing a laminate comprising an electrode layer and an electrolyte layer, which comprises applying a proton-conducting polymer solution or dispersion having a water content of less than 25% by weight onto the thin film and drying. (2) The method for producing a laminate according to (1), wherein the proton conductive polymer is sulfonated polyarylene.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る積層体の製造
方法について具体的に説明する。本発明では、電極層の
上に水分含量が異なる2種類のプロトン伝導性ポリマー
溶液または分散液を塗布し乾燥することにより積層体を
製造している。 (電極層)本発明において電極層は、通常、導電性多孔
性粒子に担持された水素還元能の触媒微粒子およびプロ
トン伝導性の高分子電解質成分からなるペーストをガス
拡散電極基材に塗布することにより調製される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The method for producing a laminate according to the present invention will be specifically described below. In the present invention, a laminate is manufactured by applying two types of proton conductive polymer solutions or dispersions having different water contents on the electrode layer and drying. (Electrode layer) In the present invention, the electrode layer is usually formed by applying a paste comprising catalyst fine particles having a hydrogen reducing ability and a proton conductive polymer electrolyte component supported on conductive porous particles to a gas diffusion electrode substrate. Is prepared by.

【0008】導電性多孔性粒子はケッチェンブラックや
アセチレンブラックなどの高ストラクチャーの表面積の
大きなものが用いられる。水素還元能の触媒としては、
白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウムなどの貴金属
やこれらの金属とクロム、モリブデン、タングステン、
チタン、ジルコニウム、コバルトなどの金属との合金が
挙げられる。触媒金属の担持量は、導電性多孔性粒子に
対し、通常10〜60重量%である。電極は該ペースト
をカーボンペーパーやカーボンクロスなどの多孔性ガス
拡散電極基材に、ドクターブレードやスプレーなどの塗
布法によって塗布される。
As the conductive porous particles, those having a high structure and a large surface area such as Ketjen black and acetylene black are used. As a catalyst for reducing hydrogen,
Noble metals such as platinum, palladium, ruthenium and rhodium, and these metals and chromium, molybdenum, tungsten,
Examples thereof include alloys with metals such as titanium, zirconium and cobalt. The supported amount of the catalyst metal is usually 10 to 60% by weight based on the conductive porous particles. For the electrode, the paste is applied to a porous gas diffusion electrode substrate such as carbon paper or carbon cloth by a coating method such as a doctor blade or spray.

【0009】電極層の膜厚は、通常5〜100μm、好
ましくは5〜50μmの膜厚である。 (プロトン伝導性ポリマー)本発明において、電解質層
を形成するためのプロトン伝導性ポリマーとしては、ス
ルホン化ポリアリーレン、スルホン化ポリアリーレンエ
ーテル、スルホン化ポリアリーレンケトン、スルホン化
ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、スルホン化
ポリベンゾミンダゾール、パーフルオロ炭化水素系のテ
トラフルオロエチレン共重合体のスルホン化物などを挙
げることができるが、良好な電気特性の電極構造体を得
るために、スルホン化ポリアリーレンを用いることが好
ましい。
The thickness of the electrode layer is usually 5 to 100 μm, preferably 5 to 50 μm. (Proton-Conducting Polymer) In the present invention, as the proton-conducting polymer for forming the electrolyte layer, sulfonated polyarylene, sulfonated polyarylene ether, sulfonated polyarylene ketone, sulfonated polyether ether ketone, polyimide, Examples thereof include sulfonated polybenzomindazole and sulfonated products of perfluorohydrocarbon-based tetrafluoroethylene copolymer, but use of sulfonated polyarylene to obtain an electrode structure having good electrical characteristics. Is preferred.

【0010】スルホン化ポリアリーレンは、下記一般式
(A)で表されるモノマー(A)と、下記一般式(B−
1)〜(B−4)から選ばれる少なくとも1種のモノマ
ー(B)とを反応させて得られる重合体をスルホン化し
たものが用いられる。
The sulfonated polyarylene includes a monomer (A) represented by the following general formula (A) and a general formula (B-
A sulfonated polymer obtained by reacting with at least one monomer (B) selected from 1) to (B-4) is used.

【0011】[0011]

【化1】 [Chemical 1]

【0012】式(A)中、R〜R'は互いに同一でも異
なっていてもよく、フッ素原子を除くハロゲン原子また
は−OSO2Z(ここで、Zはアルキル基、フッ素置換
アルキル基またはアリール基を示す。)で表される基を
示す。Zが示すアルキル基としてはメチル基、エチル基
などが挙げられ、フッ素置換アルキル基としてはトリフ
ルオロメチル基などが挙げられ、アリール基としてはフ
ェニル基、p−トリル基などが挙げられる。
In the formula (A), R to R'may be the same or different from each other, and a halogen atom excluding a fluorine atom or --OSO 2 Z (where Z is an alkyl group, a fluorine-substituted alkyl group or an aryl group). Is shown). Examples of the alkyl group represented by Z include a methyl group and an ethyl group, examples of the fluorine-substituted alkyl group include a trifluoromethyl group, and examples of the aryl group include a phenyl group and a p-tolyl group.

【0013】R1〜R8は互いに同一でも異なっていても
よく、水素原子、フッ素原子、アルキル基、フッ素置換
アルキル基、アリル基およびアリール基からなる群より
選ばれた少なくとも1種の原子または基を示す。アルキ
ル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチ
ル基、アミル基、ヘキシル基などが挙げられ、メチル
基、エチル基などが好ましい。
R 1 to R 8 may be the same or different and each is at least one atom selected from the group consisting of a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group, a fluorine-substituted alkyl group, an allyl group and an aryl group, or Indicates a group. Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, an amyl group and a hexyl group, and a methyl group and an ethyl group are preferable.

【0014】フッ素置換アルキル基としては、トリフル
オロメチル基、パーフルオロエチル基、パーフルオロプ
ロピル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロペンチ
ル基、パーフルオロヘキシル基などが挙げられ、トリフ
ルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基などが好まし
い。アリル基としては、プロペニル基などが挙げられ、
アリール基としては、フェニル基、ペンタフルオロフェ
ニル基などが挙げられる。
Examples of the fluorine-substituted alkyl group include a trifluoromethyl group, a perfluoroethyl group, a perfluoropropyl group, a perfluorobutyl group, a perfluoropentyl group and a perfluorohexyl group. A fluoroethyl group and the like are preferable. Examples of the allyl group include a propenyl group,
Examples of the aryl group include a phenyl group and a pentafluorophenyl group.

【0015】Xは2価の電子吸引性基を示し、電子吸引
性基としては、例えば−CO−、−CONH−、−(C
2p−(ここで、pは1〜10の整数である)、−C
(CF32−、−COO−、−SO−、−SO2−など
が挙げられる。なお、電子吸引性基とは、ハメット(Ha
mmett)置換基常数がフェニル基のm位の場合、0.0
6以上、p位の場合、0.01以上の値となる基をい
う。
X represents a divalent electron-withdrawing group, and examples of the electron-withdrawing group include --CO--, --CONH--,-(C
F 2 ) p- (where p is an integer of 1 to 10), -C
(CF 3) 2 -, - COO -, - SO -, - SO 2 - , and the like. The electron-withdrawing group is Hammett (Ha
mmett) When the substituent constant is m-position of the phenyl group, 0.0
A group having a value of 6 or more and 0.01 or more in the case of the p-position.

【0016】Yは2価の電子供与性基を示し、電子供与
性基としては、例えば−O−、−S−、−CH=CH
−、−C≡C−および下記式
Y represents a divalent electron-donating group, and examples of the electron-donating group include -O-, -S-, -CH = CH.
-, -C≡C- and the following formula

【0017】[0017]

【化2】 [Chemical 2]

【0018】で表される基などが挙げられる。nは0ま
たは正の整数であり、上限は通常100、好ましくは8
0である。上記一般式(A)で表されるモノマーとして
具体的には、例えば4,4'−ジクロロベンゾフェノン、
4,4'−ジクロロベンズアニリド、ビス(クロロフェニ
ル)ジフルオロメタン、2,2−ビス(4−クロロフェ
ニル)ヘキサフルオロプロパン、4−クロロ安息香酸−
4−クロロフェニル、ビス(4−クロロフェニル)スル
ホキシド、ビス(4−クロロフェニル)スルホン、これ
らの化合物において塩素原子が臭素原子またはヨウ素原
子に置き換わった化合物、さらにこれらの化合物におい
て4位に置換したハロゲン原子が3位に置換した化合物
などが挙げられる。
Examples include groups represented by: n is 0 or a positive integer, and the upper limit is usually 100, preferably 8
It is 0. Specific examples of the monomer represented by the general formula (A) include 4,4′-dichlorobenzophenone,
4,4'-dichlorobenzanilide, bis (chlorophenyl) difluoromethane, 2,2-bis (4-chlorophenyl) hexafluoropropane, 4-chlorobenzoic acid-
4-chlorophenyl, bis (4-chlorophenyl) sulfoxide, bis (4-chlorophenyl) sulfone, compounds in which a chlorine atom is replaced by a bromine atom or an iodine atom in these compounds, and a halogen atom substituted at the 4-position in these compounds is Examples thereof include compounds substituted at the 3-position.

【0019】また上記一般式(A)で表されるモノマー
として具体的には、例えば4,4'−ビス(4−クロロベ
ンゾイル)ジフェニルエーテル、4,4'−ビス(4−ク
ロロベンゾイルアミノ)ジフェニルエーテル、4,4'−
ビス(4−クロロフェニルスルホニル)ジフェニルエー
テル、4,4'−ビス(4−クロロフェニル)ジフェニル
エーテルジカルボキシレート、4,4'−ビス〔(4−ク
ロロフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ
プロピル〕ジフェニルエーテル、4,4'−ビス〔(4−
クロロフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオ
ロプロピル〕ジフェニルエーテル、4,4'−ビス〔(4
−クロロフェニル)テトラフルオロエチル〕ジフェニル
エーテル、これらの化合物において塩素原子が臭素原子
またはヨウ素原子に置き換わった化合物、さらにこれら
の化合物において4位に置換したハロゲン原子が3位に
置換した化合物、さらにこれらの化合物においてジフェ
ニルエーテルの4位に置換した基の少なくとも1つが3
位に置換した化合物などが挙げられる。
Specific examples of the monomer represented by the general formula (A) include 4,4'-bis (4-chlorobenzoyl) diphenyl ether and 4,4'-bis (4-chlorobenzoylamino) diphenyl ether. 4,4'-
Bis (4-chlorophenylsulfonyl) diphenyl ether, 4,4'-bis (4-chlorophenyl) diphenyl ether dicarboxylate, 4,4'-bis [(4-chlorophenyl) -1,1,1,3,3,3- Hexafluoropropyl] diphenyl ether, 4,4'-bis [(4-
Chlorophenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropyl] diphenyl ether, 4,4'-bis [(4
-Chlorophenyl) tetrafluoroethyl] diphenyl ether, a compound in which a chlorine atom is replaced with a bromine atom or an iodine atom in these compounds, a compound in which a halogen atom substituted in the 4-position of these compounds is substituted in the 3-position, and further these compounds At least one of the groups substituted at the 4-position of the diphenyl ether is 3
Compounds substituted at the position may be mentioned.

【0020】さらに上記一般式(A)で表されるモノマ
ーとしては、2,2−ビス[4−{4−(4−クロロベ
ンゾイル)フェノキシ}フェニル]−1,1,1,3,3,
3−ヘキサフルオロプロパン、ビス[4−{4−(4−
クロロベンゾイル)フェノキシ}フェニル]スルホン、
および下記式で表される化合物が挙げられる。
Further, as the monomer represented by the general formula (A), 2,2-bis [4- {4- (4-chlorobenzoyl) phenoxy} phenyl] -1,1,1,3,3,
3-hexafluoropropane, bis [4- {4- (4-
Chlorobenzoyl) phenoxy} phenyl] sulfone,
And a compound represented by the following formula.

【0021】[0021]

【化3】 [Chemical 3]

【0022】上記一般式(A)で表されるモノマーは、
例えば以下に示す方法で合成することができる。まず電
子吸引性基で連結されたビスフェノールを対応するビス
フェノールのアルカリ金属塩とするために、N−メチル
−2−ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、スル
ホラン、ジフェニルスルホン、ジメチルスルホキサイド
などの誘電率の高い極性溶媒中でリチウム、ナトリウ
ム、カリウムなどのアルカリ金属、水素化アルカリ金
属、水酸化アルカリ金属、アルカリ金属炭酸塩などのア
ルカリ金属化合物を反応させる。
The monomer represented by the general formula (A) is
For example, it can be synthesized by the following method. First, in order to convert the bisphenol linked with an electron-withdrawing group into the corresponding alkali metal salt of bisphenol, dielectrics such as N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, sulfolane, diphenylsulfone, and dimethyl sulfoxide are used. An alkali metal such as lithium, sodium and potassium, an alkali metal hydride, an alkali metal hydroxide, an alkali metal carbonate and the like are reacted in a highly polar solvent.

【0023】通常、アルカリ金属等はフェノールの水酸
基に対し、過剰気味で反応させ、通常、1.1〜2倍当
量を使用する。好ましくは、1.2〜1.5倍当量の使
用である。この際、ベンゼン、トルエン、キシレン、ヘ
キサン、シクロヘキサン、オクタン、クロロベンゼン、
ジオキサン、テトラヒドロフラン、アニソール、フェネ
トールなどの水と共沸する溶媒を共存させて、電子吸引
性基で活性化されたフッ素、塩素等のハロゲン原子で置
換された芳香族ジハライド化合物、例えば、4,4'−ジ
フルオロベンゾフェノン、4,4'−ジクロロベンゾフェ
ノン、4,4'−クロロフルオロベンゾフェノン、ビス
(4−クロロフェニル)スルホン、ビス(4−フルオロ
フェニル)スルホン、4−フルオロフェニル−4'−ク
ロロフェニルスルホン、ビス(3−ニトロ−4−クロロ
フェニル)スルホン、2,6−ジクロロベンゾニトリ
ル、2,6−ジフルオロベンゾニトリル、ヘキサフルオ
ロベンゼン、デカフルオロビフェニル、2,5−ジフル
オロベンゾフェノン、1,3−ビス(4−クロロベンゾ
イル)ベンゼンなどを反応させる。反応性から言えば、
フッ素化合物が好ましいが、次の芳香族カップリング反
応を考慮した場合、末端が塩素原子となるように芳香族
求核置換反応を組み立てる必要がある。活性芳香族ジハ
ライドはビスフェノールに対し、2〜4倍モル、好まし
くは2.2〜2.8倍モルの使用である。芳香族求核置
換反応の前に予め、ビスフェノールのアルカリ金属塩と
していてもよい。反応温度は60℃〜300℃で、好ま
しくは80℃〜250℃の範囲である。反応時間は15
分〜100時間、好ましくは1時間〜24時間の範囲で
ある。最も好ましい方法としては、下記式
Usually, an alkali metal or the like is reacted with the hydroxyl group of phenol with a slight excess, and usually 1.1 to 2 times the equivalent amount is used. Preferably, it is 1.2 to 1.5 times equivalent. At this time, benzene, toluene, xylene, hexane, cyclohexane, octane, chlorobenzene,
An aromatic dihalide compound substituted with a halogen atom such as fluorine or chlorine activated by an electron-withdrawing group in the coexistence of a water-azeotropic solvent such as dioxane, tetrahydrofuran, anisole, or phenetole, for example, 4,4 '-Difluorobenzophenone, 4,4'-dichlorobenzophenone, 4,4'-chlorofluorobenzophenone, bis (4-chlorophenyl) sulfone, bis (4-fluorophenyl) sulfone, 4-fluorophenyl-4'-chlorophenylsulfone, Bis (3-nitro-4-chlorophenyl) sulfone, 2,6-dichlorobenzonitrile, 2,6-difluorobenzonitrile, hexafluorobenzene, decafluorobiphenyl, 2,5-difluorobenzophenone, 1,3-bis (4 -Chlorobenzoyl) benzene etc. . In terms of reactivity,
Fluorine compounds are preferable, but in consideration of the following aromatic coupling reaction, it is necessary to assemble the aromatic nucleophilic substitution reaction so that the terminal is a chlorine atom. The active aromatic dihalide is used in an amount of 2 to 4 times, preferably 2.2 to 2.8 times the mol of bisphenol. Before the aromatic nucleophilic substitution reaction, an alkali metal salt of bisphenol may be used in advance. The reaction temperature is 60 ° C to 300 ° C, preferably 80 ° C to 250 ° C. Reaction time is 15
It is in the range of minutes to 100 hours, preferably 1 hour to 24 hours. The most preferable method is the following formula

【0024】[0024]

【化4】 [Chemical 4]

【0025】(式中、Xは一般式(A)に関して定義し
た通りである。)で示される活性芳香族ジハライドとし
て反応性の異なるハロゲン原子を一個づつ有するクロロ
フルオロ体を用いることであり、フッ素原子が優先して
フェノキシドと求核置換反応が起きるので、目的の活性
化された末端クロロ体を得るのに好都合である。
A chlorofluoro compound having one halogen atom having different reactivity is used as the active aromatic dihalide represented by the formula (wherein X is as defined for the general formula (A)). It is convenient to obtain the desired activated terminal chloro compound because the nucleophilic substitution reaction with the phenoxide takes place preferentially on the atom.

【0026】上記一般式(A)で表されるモノマーを合
成する他の方法としては、特開平2−159号公報に記
載のように求核置換反応と親電子置換反応を組み合わ
せ、目的の電子吸引性基、電子供与性基からなる屈曲性
化合物を合成する方法がある。具体的には電子吸引性基
で活性化された芳香族ジハライド、例えば、ビス(4−
クロロフェニル)スルホンをフェノール化合物で求核置
換反応させてビスフェノキシ化合物とする。次いで、こ
の置換体を例えば、4−クロロ安息香酸クロリドとのフ
リーデルクラフト反応により目的の化合物を得る。
As another method for synthesizing the monomer represented by the general formula (A), a nucleophilic substitution reaction and an electrophilic substitution reaction are combined as described in JP-A-2-159 to obtain a desired electron. There is a method of synthesizing a flexible compound composed of an attractive group and an electron donating group. Specifically, an aromatic dihalide activated with an electron-withdrawing group, for example, bis (4-
The chlorophenyl) sulfone is subjected to a nucleophilic substitution reaction with a phenol compound to give a bisphenoxy compound. Then, the substituted compound is subjected to, for example, a Friedel-Crafts reaction with 4-chlorobenzoic acid chloride to obtain the target compound.

【0027】ここで用いる電子吸引性基で活性化された
芳香族ジハライドは上記で例示した化合物が適用でき
る。またフェノール化合物は置換されていてもよいが、
耐熱性や屈曲性の観点から、無置換化合物が好ましい。
なお、フェノール化合物が置換されている場合はアルカ
リ金属塩であることが好ましく、フェノール化合物を置
換する際に使用可能なアルカリ金属化合物としては上記
に例示した化合物を使用できる。アルカリ金属化合物の
使用量はフェノール1モルに対し、1.2〜2倍モルで
ある。反応に際し、上述した極性溶媒や水との共沸溶媒
を用いることができる。
The compounds exemplified above can be applied to the aromatic dihalide activated by the electron-withdrawing group used here. The phenol compound may be substituted,
From the viewpoint of heat resistance and flexibility, unsubstituted compounds are preferable.
When the phenol compound is substituted, it is preferably an alkali metal salt, and as the alkali metal compound that can be used when substituting the phenol compound, the compounds exemplified above can be used. The amount of the alkali metal compound used is 1.2 to 2 times mol per mol of phenol. In the reaction, the above polar solvent or an azeotropic solvent with water can be used.

【0028】目的の化合物を得るには、ビスフェノキシ
化合物を塩化アルミニウム、三フッ化ホウ素、塩化亜鉛
などのルイス酸のフリーデルクラフト反応の活性化剤存
在下に、アシル化剤としてのクロロ安息香酸クロライド
と反応させる。クロロ安息香酸クロライドはビスフェノ
キシ化合物に対し、2〜4倍モル、好ましくは2.2〜
3倍モルの使用である。フリーデルクラフト活性化剤
は、アシル化剤のクロロ安息香酸などの活性ハライド化
合物1モルに対し、1.1〜2倍当量使用する。反応時
間は15分〜10時間の範囲で、反応温度は−20℃か
ら80℃の範囲である。使用溶媒は、フリーデルクラフ
ト反応に不活性な、クロロベンゼンやニトロベンゼンな
どを用いることができる。
To obtain the target compound, a bisphenoxy compound is used as a chlorobenzoic acid as an acylating agent in the presence of an activator of a Friedel-Crafts reaction of a Lewis acid such as aluminum chloride, boron trifluoride or zinc chloride. React with chloride. Chlorobenzoic acid chloride is 2 to 4 times mol, preferably 2.2 to 2 times the mol of the bisphenoxy compound.
Use of 3 times mole. The Friedel-Crafts activator is used in an amount of 1.1 to 2 times equivalent to 1 mol of the active halide compound such as chlorobenzoic acid as an acylating agent. The reaction time is in the range of 15 minutes to 10 hours, and the reaction temperature is in the range of -20 ° C to 80 ° C. As the solvent to be used, chlorobenzene, nitrobenzene or the like which is inert to the Friedel-Crafts reaction can be used.

【0029】また、一般式(A)において、nが2以上
であるモノマー(A)は、例えば、一般式(A)におい
て電子供与性基Yであるエーテル性酸素の供給源となる
ビスフェノールと、電子吸引性基Xである、>C=O、
−SO2−、および/または>C(CF32とを組み合
わした、具体的には2,2−ビス(4−ヒドロキシフェ
ニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパ
ン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ケトン、
2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルホンなど
のビスフェノールのアルカリ金属塩と過剰の4,4−ジ
クロロベンゾフェノン、ビス(4−クロロフェニル)ス
ルホンなどの活性芳香族ハロゲン化合物との置換反応を
N−メチル−2−ピロリドン、N,N-ジメチルアセトア
ミド、スルホランなどの極性溶媒存在下で前記単量体の
合成手法に順次重合して得られる。
Further, in the general formula (A), the monomer (A) in which n is 2 or more is, for example, bisphenol serving as a source of the etheric oxygen which is the electron donating group Y in the general formula (A), An electron-withdrawing group X,> C = O,
-SO 2 -, and / or> C (CF 3) was Kumiawashi and 2, specifically 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) 1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane Propane, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) ketone,
A substitution reaction of an alkali metal salt of bisphenol such as 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) sulfone with an excess amount of an active aromatic halogen compound such as 4,4-dichlorobenzophenone or bis (4-chlorophenyl) sulfone is carried out by N- It can be obtained by sequentially polymerizing the above monomers in the presence of a polar solvent such as methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide and sulfolane.

【0030】このようなモノマー(A)の例示として
は、下記式で表される化合物などを挙げることができ
る。
Examples of such a monomer (A) include compounds represented by the following formula.

【0031】[0031]

【化5】 [Chemical 5]

【0032】[0032]

【化6】 [Chemical 6]

【0033】[0033]

【化7】 [Chemical 7]

【0034】上記において、nは2以上、好ましくは2
〜100である。次に一般式(B−1)〜(B−4)で
表されるモノマーについて説明する。
In the above, n is 2 or more, preferably 2
~ 100. Next, the monomers represented by formulas (B-1) to (B-4) will be described.

【0035】[0035]

【化8】 [Chemical 8]

【0036】式中、RおよびR'は互いに同一でも異な
っていてもよく、上記一般式(A)中のRおよびR'と
同様の基を示す。R9〜R15は互いに同一でも異なって
いてもよく、水素原子、フッ素原子およびアルキル基か
らなる群より選ばれた少なくとも1種の原子または基を
示す。R9〜R15が示すアルキル基としては、上記一般
式(A)中のR1〜R8が示すアルキル基と同様のものが
挙げられる。
In the formula, R and R'may be the same as or different from each other and represent the same groups as R and R'in the general formula (A). R 9 to R 15 may be the same or different and each represents at least one atom or group selected from the group consisting of hydrogen atom, fluorine atom and alkyl group. Examples of the alkyl group represented by R 9 to R 15 include the same as the alkyl groups represented by R 1 to R 8 in the general formula (A).

【0037】mは0、1または2を示す。Xは上記一般
式(A)でXとして示したものと同様の群から選ばれた
2価の電子吸引性基を示す。Yは上記一般式(A)でY
として示したものと同様の群から選ばれた2価の電子供
与性基を示す。
M represents 0, 1 or 2. X represents a divalent electron-withdrawing group selected from the same group as that shown as X in the above general formula (A). Y is Y in the above general formula (A)
Represents a divalent electron-donating group selected from the same group as shown in.

【0038】Wはフェニル基、ナフチル基および下記式
(C−1)〜(C−3)で表される基からなる群より選
ばれる少なくとも1種の基を示す。
W represents at least one group selected from the group consisting of phenyl group, naphthyl group and groups represented by the following formulas (C-1) to (C-3).

【0039】[0039]

【化9】 [Chemical 9]

【0040】式中、Aは電子供与性基または単結合を示
す。電子供与性基としては、上記一般式(A)でYとし
て示したものと同様の群から選ばれた2価の電子供与性
基が挙げられる。R16およびR17は水素原子、アルキル
基およびアリール基からなる群より選ばれる原子または
基を示す。R16およびR17が示す、アルキル基およびア
リール基としては、上記一般式(A)中のR1〜R8が示
すアルキル基およびアリール基と同様のものが挙げられ
る。
In the formula, A represents an electron donating group or a single bond. Examples of the electron donating group include a divalent electron donating group selected from the same group as that shown as Y in the above general formula (A). R 16 and R 17 represent an atom or a group selected from the group consisting of a hydrogen atom, an alkyl group and an aryl group. Examples of the alkyl group and aryl group represented by R 16 and R 17 include those similar to the alkyl group and aryl group represented by R 1 to R 8 in the general formula (A).

【0041】R18〜R26は互いに同一でも異なっていて
もよく、水素原子、フッ素原子およびアルキル基からな
る群より選ばれる少なくとも1種の原子または基を示
す。qは0または1を示す。上記一般式(B−1)で表
されるモノマーとしては、下記式で表される化合物が挙
げられる。
R 18 to R 26 may be the same or different and each represents at least one atom or group selected from the group consisting of hydrogen atom, fluorine atom and alkyl group. q represents 0 or 1. Examples of the monomer represented by the general formula (B-1) include compounds represented by the following formula.

【0042】[0042]

【化10】 [Chemical 10]

【0043】より具体的には、一般式(B−1)で表さ
れる化合物としては、下記式で表される化合物が挙げら
れる。
More specifically, examples of the compound represented by the general formula (B-1) include compounds represented by the following formula.

【0044】[0044]

【化11】 [Chemical 11]

【0045】[0045]

【化12】 [Chemical 12]

【0046】また、上記のような化合物において、塩素
原子を臭素原子またはヨウ素原子に置き換えた化合物も
例示することができる。上から(B−2)、(B−
3)、(B−4)
Further, compounds in which chlorine atom is replaced with bromine atom or iodine atom in the above compounds can be exemplified. From above (B-2), (B-
3), (B-4)

【0047】[0047]

【化13】 [Chemical 13]

【0048】式(B−2)〜(B−4)中、Rおよび
R'は互いに同一でも異なっていてもよく、上記一般式
(A)中のRおよびR'と同様の基を示す。R27〜R34
は互いに同一でも異なっていてもよく、水素原子、フッ
素原子、アルキル基、フッ素置換アルキル基、アリール
基または下記一般式(D)で表される基を示す。
In the formulas (B-2) to (B-4), R and R'may be the same or different from each other and represent the same groups as R and R'in the general formula (A). R 27 ~ R 34
May be the same or different and each represents a hydrogen atom, a fluorine atom, an alkyl group, a fluorine-substituted alkyl group, an aryl group or a group represented by the following general formula (D).

【0049】[0049]

【化14】 [Chemical 14]

【0050】式(D)中、R35〜R43は互いに同一でも
異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、アルキ
ル基、フッ素置換アルキル基を示す。R27〜R34、R35
〜R43が示すアルキル基、フッ素置換アルキル基として
は、R1〜R8が示すアルキル基、フッ素置換アルキル基
と同様の基が挙げられる。またR27〜R34が示すアリー
ル基としては、R1〜R8が示すアリール基と同様の基が
挙げられる。
In the formula (D), R 35 to R 43, which may be the same or different, each represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group or a fluorine-substituted alkyl group. R 27 to R 34 , R 35
Examples of the alkyl group and the fluorine-substituted alkyl group represented by R 43 to R 43 include the same groups as the alkyl group and the fluorine-substituted alkyl group represented by R 1 to R 8 . Examples of the aryl group represented by R 27 to R 34 include the same groups as the aryl group represented by R 1 to R 8 .

【0051】Xは上記一般式(A)でXとして示したも
のと同様の群から選ばれた2価の電子吸引性基を示す。
Yは上記一般式(A)でYとして示したものと同様の群
から選ばれた2価の電子供与性基を示す。上記一般式
(B−2)で表されるモノマーとして具体的には、例え
ばp−ジクロロベンゼン、p−ジメチルスルフォニロキ
シベンゼン、2,5−ジクロロトルエン、2,5−ジメチ
ルスルフォニロキシベンゼン、2,5−ジクロロ−p−
キシレン、2,5−ジクロロベンゾトリフルオライド、
1,4−ジクロロ−2,3,5,6−テトラフルオロベンゼ
ン、およびこれらの化合物において塩素原子を臭素原子
またはヨウ素原子に置き換えた化合物などが挙げられ
る。
X represents a divalent electron-withdrawing group selected from the same group as that shown as X in the above general formula (A).
Y represents a divalent electron donating group selected from the same group as that shown as Y in the above general formula (A). Specific examples of the monomer represented by the above general formula (B-2) include p-dichlorobenzene, p-dimethylsulfonyloxybenzene, 2,5-dichlorotoluene, 2,5-dimethylsulfonyloxybenzene, and the like. 2,5-dichloro-p-
Xylene, 2,5-dichlorobenzotrifluoride,
Examples thereof include 1,4-dichloro-2,3,5,6-tetrafluorobenzene, and compounds in which chlorine atom is replaced with bromine atom or iodine atom in these compounds.

【0052】上記一般式(B−3)で表されるモノマー
として具体的には、例えば4,4'−ジメチルスルフォニ
ロキシビフェニル、4,4'−ジメチルスルフォニロキシ
−3,3'−ジプロペニルビフェニル、4,4'−ジブロモ
ビフェニル、4,4'−ジヨードビフェニル、4,4'−ジ
メチルスルフォニロキシ−3,3'−ジメチルビフェニ
ル、4,4'−ジメチルスルフォニロキシ−3,3'−ジフ
ルオロビフェニル、4,4'−ジメチルスルフォニロキシ
−3,3',5,5'−テトラフルオロビフェニル、4,4'
−ジブロモオクタフルオロビフェニル、4,4'−ジメチ
ルスルフォニロキシオクタフルオロビフェニルなどが挙
げられる。
Specific examples of the monomer represented by the above general formula (B-3) include, for example, 4,4'-dimethylsulfonyloxybiphenyl, 4,4'-dimethylsulfonyloxy-3,3'-diene. Propenyl biphenyl, 4,4'-dibromobiphenyl, 4,4'-diiodobiphenyl, 4,4'-dimethylsulphonyloxy-3,3'-dimethylbiphenyl, 4,4'-dimethylsulphonyloxy-3, 3'-difluorobiphenyl, 4,4'-dimethylsulfonyloxy-3,3 ', 5,5'-tetrafluorobiphenyl, 4,4'
-Dibromooctafluorobiphenyl, 4,4'-dimethylsulfonyloxyoctafluorobiphenyl and the like.

【0053】上記一般式(B−4)で表されるモノマー
として具体的には、例えばm−ジクロロベンゼン、m−
ジメチルスルフォニロキシベンゼン、2,4−ジクロロ
トルエン、3,5−ジクロロトルエン、2,6−ジクロロ
トルエン、3,5−ジメチルスルフォニロキシトルエ
ン、2,6−ジメチルスルフォニロキシトルエン、2,4
−ジクロロベンゾトリフルオライド、3,5−ジクロロ
ベンゾトリフルオライド、1,3−ジブロモ−2,4,5,
6−テトラフルオロベンゼン、およびこれらの化合物に
おいて塩素原子を臭素原子またはヨウ素原子に置き換え
た化合物などが挙げられる。
Specific examples of the monomer represented by the above general formula (B-4) include m-dichlorobenzene and m-dichlorobenzene.
Dimethylsulfonyloxybenzene, 2,4-dichlorotoluene, 3,5-dichlorotoluene, 2,6-dichlorotoluene, 3,5-dimethylsulfonyloxytoluene, 2,6-dimethylsulfonyloxytoluene, 2,4
-Dichlorobenzotrifluoride, 3,5-dichlorobenzotrifluoride, 1,3-dibromo-2,4,5,
Examples thereof include 6-tetrafluorobenzene, and compounds in which a chlorine atom is replaced with a bromine atom or an iodine atom in these compounds.

【0054】ポリアリーレンは上記モノマーを触媒の存
在下に反応させるが、使用される触媒は、遷移金属化合
物を含む触媒系であり、この触媒系としては、遷移金
属塩および配位子となる化合物(以下、「配位子成分」
という。)、または配位子が配位された遷移金属錯体
(銅塩を含む)、ならびに還元剤を必須成分とし、さ
らに、重合速度を上げるために、「塩」を添加してもよ
い。
The polyarylene reacts the above-mentioned monomers in the presence of a catalyst, and the catalyst used is a catalyst system containing a transition metal compound, and the catalyst system is a compound which becomes a transition metal salt and a ligand. (Hereinafter, "ligand component"
Say. ), Or a transition metal complex in which a ligand is coordinated (including a copper salt), and a reducing agent as essential components, and a “salt” may be added to increase the polymerization rate.

【0055】ここで、遷移金属塩としては、塩化ニッケ
ル、臭化ニッケル、ヨウ化ニッケル、ニッケルアセチル
アセトナートなどのニッケル化合物;塩化パラジウム、
臭化パラジウム、ヨウ化パラジウムなどのパラジウム化
合物;塩化鉄、臭化鉄、ヨウ化鉄などの鉄化合物;塩化
コバルト、臭化コバルト、ヨウ化コバルトなどのコバル
ト化合物などが挙げられる。これらのうち特に、塩化ニ
ッケル、臭化ニッケルなどが好ましい。
Here, as the transition metal salt, nickel compounds such as nickel chloride, nickel bromide, nickel iodide, and nickel acetylacetonate; palladium chloride,
Palladium compounds such as palladium bromide and palladium iodide; iron compounds such as iron chloride, iron bromide and iron iodide; cobalt compounds such as cobalt chloride, cobalt bromide and cobalt iodide. Of these, nickel chloride and nickel bromide are particularly preferable.

【0056】また、配位子成分としては、トリフェニル
ホスフィン、2,2'−ビピリジン、1,5−シクロオク
タジエン、1,3−ビス(ジフェニルホスフィノ)プロ
パンなどが挙げられる。これらのうち、トリフェニルホ
スフィン、2,2'−ビピリジンが好ましい。上記配位子
成分である化合物は、1種単独で、あるいは2種以上を
併用することができる。
Examples of the ligand component include triphenylphosphine, 2,2'-bipyridine, 1,5-cyclooctadiene and 1,3-bis (diphenylphosphino) propane. Of these, triphenylphosphine and 2,2'-bipyridine are preferable. The compound that is the ligand component may be used alone or in combination of two or more.

【0057】さらに、配位子が配位された遷移金属錯体
としては、例えば、塩化ニッケルビス(トリフェニルホ
スフィン)、臭化ニッケルビス(トリフェニルホスフィ
ン)、ヨウ化ニッケルビス(トリフェニルホスフィ
ン)、硝酸ニッケルビス(トリフェニルホスフィン)、
塩化ニッケル(2,2'−ビピリジン)、臭化ニッケル
(2,2'−ビピリジン)、ヨウ化ニッケル(2,2'−ビ
ピリジン)、硝酸ニッケル(2,2'−ビピリジン)、ビ
ス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケル、テトラキ
ス(トリフェニルホスフィン)ニッケル、テトラキス
(トリフェニルホスファイト)ニッケル、テトラキス
(トリフェニルホスフィン)パラジウムなどが挙げられ
る。これらのうち、塩化ニッケルビス(トリフェニルホ
スフィン)、塩化ニッケル(2,2'−ビピリジン)が好
ましい。
Further, examples of the transition metal complex having a ligand coordinated include nickel chloride bis (triphenylphosphine), nickel bromide bis (triphenylphosphine), nickel iodide bis (triphenylphosphine), Nickel nitrate bis (triphenylphosphine),
Nickel chloride (2,2'-bipyridine), nickel bromide (2,2'-bipyridine), nickel iodide (2,2'-bipyridine), nickel nitrate (2,2'-bipyridine), bis (1, 5-cyclooctadiene) nickel, tetrakis (triphenylphosphine) nickel, tetrakis (triphenylphosphite) nickel, tetrakis (triphenylphosphine) palladium, etc. are mentioned. Of these, nickel chloride bis (triphenylphosphine) and nickel chloride (2,2′-bipyridine) are preferable.

【0058】上記触媒系に使用することができる還元剤
としては、例えば、鉄、亜鉛、マンガン、アルミニウ
ム、マグネシウム、ナトリウム、カルシウムなどが挙げ
られる。これらのうち、亜鉛、マグネシウム、マンガン
が好ましい。これらの還元剤は、有機酸などの酸に接触
させることにより、より活性化して用いることができ
る。
Examples of the reducing agent that can be used in the above catalyst system include iron, zinc, manganese, aluminum, magnesium, sodium, calcium and the like. Of these, zinc, magnesium and manganese are preferable. These reducing agents can be further activated and used by bringing them into contact with an acid such as an organic acid.

【0059】また、上記触媒系において使用することの
できる「塩」としては、フッ化ナトリウム、塩化ナトリ
ウム、臭化ナトリウム、ヨウ化ナトリウム、硫酸ナトリ
ウムなどのナトリウム化合物、フッ化カリウム、塩化カ
リウム、臭化カリウム、ヨウ化カリウム、硫酸カリウム
などのカリウム化合物;フッ化テトラエチルアンモニウ
ム、塩化テトラエチルアンモニウム、臭化テトラエチル
アンモニウム、ヨウ化テトラエチルアンモニウム、硫酸
テトラエチルアンモニウムなどのアンモニウム化合物な
どが挙げられる。これらのうち、臭化ナトリウム、ヨウ
化ナトリウム、臭化カリウム、臭化テトラエチルアンモ
ニウム、ヨウ化テトラエチルアンモニウムが好ましい。
As the "salt" which can be used in the above catalyst system, sodium compounds such as sodium fluoride, sodium chloride, sodium bromide, sodium iodide and sodium sulfate, potassium fluoride, potassium chloride, odor, etc. Examples thereof include potassium compounds such as potassium iodide, potassium iodide and potassium sulfate; ammonium compounds such as tetraethylammonium fluoride, tetraethylammonium chloride, tetraethylammonium bromide, tetraethylammonium iodide and tetraethylammonium sulfate. Of these, sodium bromide, sodium iodide, potassium bromide, tetraethylammonium bromide and tetraethylammonium iodide are preferred.

【0060】各成分の使用割合は、遷移金属塩または遷
移金属錯体が、上記モノマーの総計1モルに対し、通
常、0.0001〜10モル、好ましくは0.01〜
0.5モルである。0.0001モル未満では、重合反
応が十分に進行しないことがあり、一方、10モルを超
えると、分子量が低下することがある。触媒系におい
て、遷移金属塩および配位子成分を用いる場合、この配
位子成分の使用割合は、遷移金属塩1モルに対し、通
常、0.1〜100モル、好ましくは1〜10モルであ
る。0.1モル未満では、触媒活性が不十分となること
があり、一方、100モルを超えると、分子量が低下す
ることがある。
The proportion of each component used is usually 0.0001 to 10 moles, preferably 0.01 to 10 moles of the transition metal salt or transition metal complex, relative to 1 mole of the total of the above monomers.
It is 0.5 mol. If it is less than 0.0001 mol, the polymerization reaction may not proceed sufficiently, while if it exceeds 10 mol, the molecular weight may decrease. When a transition metal salt and a ligand component are used in the catalyst system, the ratio of the ligand component used is usually 0.1 to 100 mol, preferably 1 to 10 mol, based on 1 mol of the transition metal salt. is there. If it is less than 0.1 mol, the catalytic activity may be insufficient, whereas if it exceeds 100 mol, the molecular weight may be lowered.

【0061】また、還元剤の使用割合は、上記モノマー
の総計1モルに対し、通常、0.1〜100モル、好ま
しくは1〜10モルである。0.1モル未満では、重合
が十分進行しないことがあり、100モルを超えると、
得られる重合体の精製が困難になることがある。さら
に、「塩」を使用する場合、その使用割合は、上記モノ
マーの総計1モルに対し、通常、0.001〜100モ
ル、好ましくは0.01〜1モルである。0.001モ
ル未満では、重合速度を上げる効果が不十分であること
があり、100モルを超えると、得られる重合体の精製
が困難となることがある。
The ratio of the reducing agent to be used is usually 0.1 to 100 mol, preferably 1 to 10 mol, based on 1 mol of the total amount of the above monomers. If it is less than 0.1 mol, the polymerization may not proceed sufficiently, and if it exceeds 100 mol,
Purification of the resulting polymer may be difficult. Furthermore, when a "salt" is used, its use ratio is usually 0.001 to 100 mol, preferably 0.01 to 1 mol, based on 1 mol of the total of the above monomers. If it is less than 0.001 mol, the effect of increasing the polymerization rate may be insufficient, and if it exceeds 100 mol, purification of the resulting polymer may be difficult.

【0062】使用することのできる重合溶媒としては、
例えばテトラヒドロフラン、シクロヘキサノン、ジメチ
ルスルホキシド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N
−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリド
ン、γ-ブチロラクトン、γ-ブチロラクタムなどが挙げ
られる。これらのうち、テトラヒドロフラン、N,N−
ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミ
ド、N−メチル−2−ピロリドンが好ましい。これらの
重合溶媒は、十分に乾燥してから用いることが好まし
い。
Polymerization solvents that can be used include
For example, tetrahydrofuran, cyclohexanone, dimethyl sulfoxide, N, N-dimethylformamide, N, N
-Dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, γ-butyrolactam and the like can be mentioned. Of these, tetrahydrofuran, N, N-
Dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide and N-methyl-2-pyrrolidone are preferred. It is preferable to use these polymerization solvents after drying them sufficiently.

【0063】重合溶媒中における上記モノマーの総計の
濃度は、通常、1〜90重量%、好ましくは5〜40重
量%である。また、重合する際の重合温度は、通常、0
〜200℃、好ましくは50〜120℃である。また、
重合時間は、通常、0.5〜100時間、好ましくは1
〜40時間である。
The total concentration of the above-mentioned monomers in the polymerization solvent is usually 1 to 90% by weight, preferably 5 to 40% by weight. The polymerization temperature during the polymerization is usually 0.
-200 degreeC, Preferably it is 50-120 degreeC. Also,
The polymerization time is usually 0.5 to 100 hours, preferably 1
~ 40 hours.

【0064】このようにして上記一般式(A)で表され
るモノマー(A)と、上記一般式(B−1)〜(B−
4)で表されるモノマーから選ばれる少なくとも1種の
モノマー(B)を重合させることにより、ポリアリーレ
ンを含む重合溶液が得られる。次に、本発明の伝導膜に
好適に用いられる、スルホン化ポリアリーレンは、スル
ホン酸基を有しない上記ポリアリーレンに、スルホン化
剤を用い、常法によりスルホン酸基導入することにより
得ることができる。
Thus, the monomer (A) represented by the general formula (A) and the general formulas (B-1) to (B-
A polymerization solution containing polyarylene is obtained by polymerizing at least one kind of monomer (B) selected from the monomers represented by 4). Next, the sulfonated polyarylene, which is preferably used in the conductive membrane of the present invention, can be obtained by introducing a sulfonic acid group into the above-mentioned polyarylene having no sulfonic acid group by using a sulfonating agent by a conventional method. it can.

【0065】スルホン酸基を導入する方法としては、例
えば、上記スルホン酸基を有しない共重合体を、無水硫
酸、発煙硫酸、クロルスルホン酸、硫酸、亜硫酸水素ナ
トリウムなどの公知のスルホン化剤を用いて、公知の条
件でスルホン化することができる〔Polymer Preprints,
Japan,Vol.42,No.3,p.730(1993);Polymer Preprint
s,Japan,Vol.42,No.3,p.736(1994);Polymer Preprin
ts,Japan,Vol.42,No.7,p.2490〜2492(1993)〕。
As a method of introducing a sulfonic acid group, for example, a known sulfonating agent such as sulfuric anhydride, fuming sulfuric acid, chlorosulfonic acid, sulfuric acid, sodium hydrogen sulfite, etc. Can be used for sulfonation under known conditions [Polymer Preprints,
Japan, Vol.42, No.3, p.730 (1993); Polymer Preprint
s, Japan, Vol.42, No.3, p.736 (1994); Polymer Preprin
ts, Japan, Vol. 42, No. 7, p. 2490 to 2492 (1993)].

【0066】すなわち、このスルホン化の反応条件とし
ては、上記スルホン酸基を有しない共重合体を、無溶剤
下、あるいは溶剤存在下で、上記スルホン化剤と反応さ
せる。溶剤としては、例えばn−ヘキサンなどの炭化水
素溶剤、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテ
ル系溶剤、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミ
ド、ジメチルスルホキシドのような非プロトン系極性溶
剤のほか、テトラクロロエタン、ジクロロエタン、クロ
ロホルム、塩化メチレンなどのハロゲン化炭化水素など
が挙げられる。反応温度は特に制限はないが、通常、−
50〜200℃、好ましくは−10〜100℃である。
また、反応時間は、通常、0.5〜1,000時間、好
ましくは1〜200時間である。
That is, as the reaction conditions for the sulfonation, the copolymer having no sulfonic acid group is reacted with the sulfonating agent in the absence of a solvent or in the presence of a solvent. Examples of the solvent include hydrocarbon solvents such as n-hexane, ether solvents such as tetrahydrofuran and dioxane, aprotic polar solvents such as dimethylacetamide, dimethylformamide and dimethylsulfoxide, and tetrachloroethane, dichloroethane, chloroform and chloride. Examples thereof include halogenated hydrocarbons such as methylene. The reaction temperature is not particularly limited, but usually-
It is 50 to 200 ° C, preferably -10 to 100 ° C.
The reaction time is usually 0.5 to 1,000 hours, preferably 1 to 200 hours.

【0067】このようにして得られる、スルホン化ポリ
アリーレン中の、スルホン酸基量は、0.5〜3ミリグ
ラム当量/g、好ましくは0.8〜2.8ミリグラム当
量/gである。0.5ミリグラム当量/g未満では、プ
ロトン伝導性が上がらず、一方3ミリグラム当量/gを
超えると、親水性が向上し、水溶性ポリマーとなってし
まうか、また水溶性に至らずとも耐久性が低下する。
The amount of sulfonic acid group in the sulfonated polyarylene thus obtained is 0.5 to 3 mg equivalent / g, preferably 0.8 to 2.8 mg equivalent / g. If it is less than 0.5 milliequivalent / g, the proton conductivity will not increase, while if it exceeds 3 milliequivalent / g, the hydrophilicity will be improved to become a water-soluble polymer, or it will be durable even if it does not become water-soluble. Sex decreases.

【0068】また、このようにして得られるスルホン酸
基含有共重合体のスルホン化前の前駆体のポリマーの分
子量は、ポリスチレン換算重量平均分子量で、1万〜1
00万、好ましくは2万〜80万である。1万未満で
は、成形フィルムにクラックが発生するなど、塗膜性が
不十分であり、また強度的性質にも問題がある。一方、
100万を超えると、溶解性が不十分となり、また溶液
粘度が高く、加工性が不良になるなどの問題がある。
The molecular weight of the polymer of the precursor thus obtained before sulfonation of the sulfonic acid group-containing copolymer is 10,000 to 1 in terms of polystyrene weight average molecular weight.
It is, 000,000, preferably 20,000 to 800,000. If it is less than 10,000, the coating film properties are insufficient, such as cracks in the molded film, and there is a problem in strength properties. on the other hand,
If it exceeds 1,000,000, there are problems such as insufficient solubility, high solution viscosity, and poor processability.

【0069】(積層体の製造方法)本発明では、電極層
上に、水分含量が25〜50重量%のプロトン伝導性ポ
リマー溶液または分散液(以下「第1ワニス」ともい
う。)を塗布し、乾燥して前記プロトン伝導性ポリマー
からなる薄膜を形成し、次いで該薄膜上に水分含量が2
5重量%未満のプロトン伝導性ポリマー溶液または分散
液(以下「第2ワニス」ともいう。)を塗布し、乾燥し
て電極層と電解質層とからなる積層体を製造している。
(Process for Producing Laminate) In the present invention, the electrode layer is coated with a proton conductive polymer solution or dispersion having a water content of 25 to 50% by weight (hereinafter also referred to as “first varnish”). Then, it is dried to form a thin film composed of the proton conductive polymer, and then a water content of 2 is formed on the thin film.
A laminate containing an electrode layer and an electrolyte layer is manufactured by applying a proton conductive polymer solution or dispersion (hereinafter also referred to as "second varnish") of less than 5% by weight and drying.

【0070】電極層の上に塗布する第1ワニスは、水分
含量が25〜45重量%、好ましくは25〜40重量%
であり、プロトン伝導性ポリマーの含有量は1〜10重
量%、好ましくは1〜8重量%であり、有機溶媒の含有
量は50〜70重量%である。有機溶媒としては、テト
ラヒドロフラン、シクロヘキサノン、ジメチルスルホキ
シド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチル
アセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、γ-ブチ
ロラクトン、γ-ブチロラクタムなど、好ましくはテト
ラヒドロフラン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N
−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン
などを挙げることができる。
The first varnish applied on the electrode layer has a water content of 25 to 45% by weight, preferably 25 to 40% by weight.
The content of the proton conductive polymer is 1 to 10% by weight, preferably 1 to 8% by weight, and the content of the organic solvent is 50 to 70% by weight. As the organic solvent, tetrahydrofuran, cyclohexanone, dimethyl sulfoxide, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, γ-butyrolactam, etc., preferably tetrahydrofuran, N, N -Dimethylformamide, N, N
-Dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone and the like can be mentioned.

【0071】ここで第1ワニスにおける水含有量が25
重量%未満であると、後から塗布する第2ワニスが電極
層へしみ込む現象を抑制する効果が低く、一方50重量
%を超えるとスルホン化ポリアリーレンの溶解または分
散が均一ではなくなり、均一な塗膜を形成することが困
難になる。第1ワニスを電極層上に塗布する方法として
は、バーコート法やスプレー法が挙げられるが、スプレ
ー法が好ましい。
Here, the water content in the first varnish was 25.
If the amount is less than 50% by weight, the effect of suppressing the phenomenon that the second varnish applied later is soaked into the electrode layer is low. On the other hand, if the amount exceeds 50% by weight, the sulfonated polyarylene is not uniformly dissolved or dispersed, resulting in a uniform coating. It becomes difficult to form a film. Examples of the method of applying the first varnish on the electrode layer include a bar coating method and a spray method, and the spray method is preferable.

【0072】第1ワニスを電極層上に塗布した後、50
〜150℃、好ましくは60〜130℃で乾燥する。第
1ワニスから得られる薄膜の厚さは、通常0.1〜10
μm、好ましくは0.2〜8μmである。次に、上記第
1ワニスから得られる薄膜上に第2ワニスを塗布する。
After applying the first varnish on the electrode layer, 50
Dry at ˜150 ° C., preferably 60˜130 ° C. The thickness of the thin film obtained from the first varnish is usually 0.1-10.
μm, preferably 0.2 to 8 μm. Next, the second varnish is applied onto the thin film obtained from the first varnish.

【0073】第2ワニスは、水含有量が25重量%未
満、好ましくは10〜20重量%、プロトン伝導性ポリ
マーの含有量が3〜50重量%、好ましくは5〜30重
量%、有機溶媒の含有量が60〜85重量%、好ましく
は65〜80重量%である。また、第1ワニスの水分含
量(重量%)と、第2ワニスの水分含量(重量%)との
差は、5重量%以上であることが好ましい。
The second varnish has a water content of less than 25% by weight, preferably 10 to 20% by weight, a proton conductive polymer content of 3 to 50% by weight, preferably 5 to 30% by weight, and an organic solvent. The content is 60 to 85% by weight, preferably 65 to 80% by weight. The difference between the water content (wt%) of the first varnish and the water content (wt%) of the second varnish is preferably 5 wt% or more.

【0074】ここで、有機溶媒としては第1ワニスで用
いられるものと同様のものを挙げることができる。第2
ワニスにおいて、水含有量が25重量%以上であると、
ワニス中のスルホン化ポリアリーレンの濃度を十分に上
げることができず、良好な電解質層を形成することがで
きなくなる。
Here, the same organic solvent as that used in the first varnish can be used. Second
In the varnish, if the water content is 25% by weight or more,
The concentration of the sulfonated polyarylene in the varnish cannot be sufficiently increased, and a good electrolyte layer cannot be formed.

【0075】第2ワニスは、バーコーターやドクターブ
レード法などで塗布できる。塗布後は通常50〜180
℃、好ましくは80〜150℃で乾燥する。第2ワニス
から得られる薄膜の厚さは、通常5〜200μm、好ま
しくは10〜100μmである。本発明において、前記
第2ワニス組成物を塗布した塗膜を形成後、第3のワニ
ス組成物をさらに塗布してもよい。
The second varnish can be applied by a bar coater or a doctor blade method. Usually 50 to 180 after coating
Dry at ℃, preferably 80-150 ℃. The thickness of the thin film obtained from the second varnish is usually 5 to 200 μm, preferably 10 to 100 μm. In the present invention, a third varnish composition may be further applied after forming a coating film applied with the second varnish composition.

【0076】第3のワニス組成物は、スルホン化ポリマ
ーを沸点100℃以下のアルコールおよび沸点が100
℃を超える有機溶媒Cからなる混合溶媒に溶解したもの
である。ここで、スルホン化ポリマーは前記ワニス組成
物の製造において用いられるスルホン化ポリマーと同様
のものを挙げることができる。
The third varnish composition comprises a sulfonated polymer with an alcohol having a boiling point of 100 ° C. or lower and a boiling point of 100.
It is dissolved in a mixed solvent consisting of an organic solvent C having a temperature higher than 0 ° C. Here, the sulfonated polymer may be the same as the sulfonated polymer used in the production of the varnish composition.

【0077】沸点100℃以下のアルコールとしては、
メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピル
アルコールなどを挙げることができる。また沸点100
℃を超える有機溶媒Cとしては、N,N−ジメチルホル
ムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル
−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトン、テトラメチル
尿素、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホリッ
クトリアミド、スルホランなどが挙げられる。
As the alcohol having a boiling point of 100 ° C. or lower,
Methanol, ethanol, propanol, isopropyl alcohol, etc. can be mentioned. Boiling point 100
Examples of the organic solvent C having a temperature above ° C are N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, tetramethylurea, dimethylsulfoxide, hexamethylphosphoric triamide, sulfolane. And so on.

【0078】本発明において、沸点100℃以下のアル
コールおよび沸点100℃を超える有機溶媒Cの使用割
合は重量比で5〜75:95〜25(ただし、合計10
0とする)である。この第3のワニス組成物におけるス
ルホン化ポリマーの濃度は1〜50重量%、好ましくは
3〜30重量%である。
In the present invention, the use ratio of the alcohol having a boiling point of 100 ° C. or less and the organic solvent C having a boiling point of 100 ° C. or more is 5 to 75:95 to 25 in weight ratio (however, the total amount is 10
0). The concentration of sulfonated polymer in this third varnish composition is 1 to 50% by weight, preferably 3 to 30% by weight.

【0079】第3のワニス組成物を前記ワニス組成物が
塗布された電極層上へ塗布する方法としては、バーコー
ト法やスプレー法等を挙げることができ、第3のワニス
組成物から得られる塗膜の厚さは1〜100μmであ
る。第3のワニス組成物の塗膜も塗膜は50〜200
℃、好ましくは50〜150℃で15分〜3時間、好ま
しくは30分〜2時間加熱することにより乾燥すること
ができる。
Examples of the method for applying the third varnish composition onto the electrode layer coated with the varnish composition include a bar coating method and a spray method, which are obtained from the third varnish composition. The thickness of the coating film is 1 to 100 μm. The coating film of the third varnish composition is 50 to 200
It can be dried by heating at 50 ° C., preferably 50 to 150 ° C. for 15 minutes to 3 hours, preferably 30 minutes to 2 hours.

【0080】[0080]

【実施例】以下、実施例に基づいて本発明をさらに具体
的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるも
のではない。 [ワニスの調製] (1)ワニスAの調製 2,5−ジクロロ−4’−(4−フェノキシ)フェノキ
シベンゾフェノン(以下「2,5−DCPPB」ともい
う。):下記式(a)で表されるモノマー(以下「olig
o−BCPAF」ともいう。)(Mn=11200、M
w=27500)=97:3(mol比)の組成比の共
重合体(Mn=50000、Mw=150000)のス
ルホン化物(スルホン酸濃度(以下「IEC」ともい
う。)=2.10meq/g)2gを、250mlポリ
瓶にとった。
The present invention will be described in more detail based on the following examples, but the invention is not intended to be limited to these examples. [Preparation of Varnish] (1) Preparation of Varnish A 2,5-Dichloro-4 ′-(4-phenoxy) phenoxybenzophenone (hereinafter also referred to as “2,5-DCPPB”): represented by the following formula (a). Monomer (hereinafter referred to as “olig
Also referred to as "o-BCPAF". ) (Mn = 11200, M
w = 27500) = 97: 3 (mol ratio) of the copolymer (Mn = 50000, Mw = 150,000) sulfonated product (sulfonic acid concentration (hereinafter, also referred to as “IEC”) = 2.10 meq / g) ) 2 g was taken in a 250 ml plastic bottle.

【0081】[0081]

【化15】 [Chemical 15]

【0082】これに、蒸留水30g、テトラヒドロフラ
ン(以下「THF」ともいう。)63g、N−メチル−
2−ピロリドン(以下「NMP」ともいう。)5gを加
え、ウエーブローターで20時間攪拌し、粘度58mP
a・s(25℃)のワニスAを得た。 (2)ワニスBの調製 2,5−DCPPB:oligo−BCPAF(Mn=112
00、Mw=27500)=97:3(mol比)の組
成比の共重合体(Mn=50000、Mw=15000
0)のスルホン化物(IEC=2.10meq/g)2
gを、250mlポリ瓶にとった。これに、蒸留水40
g、メチルエチルケトン(以下「MEK」ともいう。)
53g、NMP 5gを加え、ウエーブローターで20
時間攪拌し、粘度100mPa・s(25℃)のワニス
Bを得た。 (3)ワニスCの調製 2,5−DCPPB:oligo−BCPAF(Mn=112
00、Mw=27500)=97:3(mol比)の組
成比の共重合体(Mn=50000、Mw=15000
0)のスルホン化物(IEC=2.10meq/g)2
gを、250mlポリ瓶にとった。これに、蒸留水10
g、THF 63g、NMP 25gを加え、ウエーブロ
ーターで20時間攪拌し、粘度70mPa・s(25
℃)のワニスCを得た。 (4)ワニスDの調製 テトラフルオロエチレン共重合体のスルホン化物(商品
名:Nafion117、DuPont社製)4gを250ml
ポリ瓶にとった。これに蒸留水 15g、メタノール 2
0g、イソプロピルアルコール 40g、ノルマルプロ
ピルアルコール 21gを加え、ウエーブローターで2
0時間攪拌し、粘度90mPa・s(25℃)のワニス
Dを得た。 (5)ワニス(a) 2,5−DCPPB:oligo−BCPAF(Mn=112
00、Mw=27500)=97:3(mol比)の組
成比の共重合体(Mn=50000、Mw=15000
0)のスルホン化物(IEC=2.10meq/g)1
0gを、250mlポリ瓶にとった。これに、蒸留水
20g、THF 50g、NMP 20gを加え、ウエー
ブローターで20時間攪拌し、粘度5290mPa・s
(25℃)のワニス(a)を得た。 (6)ワニス(b) 2,5−DCPPB:oligo−BCPAF(Mn=11
200、Mw=27500)=97:3(mol比)の
組成比の共重合体(Mn=50000、Mw=1500
00)のスルホン化物(IEC=2.10meq/g)
10gを、250mlポリ瓶にとった。これに、蒸留水
10g、THF 40g、NMP 40gを加え、ウエ
ーブローターで20時間攪拌し、粘度5400mPa・
s(25℃)のワニス(b)を得た。 (7)ワニス(c) 2,5−DCPPB:oligo−BCPAF(Mn=112
00、Mw=27500)=97:3(mol比)の組
成比の共重合体(Mn=50000、Mw=15000
0)のスルホン化物(IEC=2.10meq/g)1
0gを、250mlポリ瓶にとった。これに、NMP
90gを加え、ウエーブローターで20時間攪拌し、粘
度2230mPa・s(25℃)のワニス(c)を得
た。
30 g of distilled water, 63 g of tetrahydrofuran (hereinafter also referred to as "THF"), N-methyl-
2-Pyrrolidone (hereinafter, also referred to as "NMP") 5 g was added, and the mixture was stirred for 20 hours with a wafer broth to have a viscosity of 58 mP.
A varnish A of a · s (25 ° C.) was obtained. (2) Preparation of Varnish B 2,5-DCPPB: oligo-BCPAF (Mn = 112
00, Mw = 27500) = 97: 3 (mol ratio), the copolymer (Mn = 50000, Mw = 15000).
0) sulfonate (IEC = 2.10 meq / g) 2
g was taken in a 250 ml plastic bottle. Distilled water 40
g, methyl ethyl ketone (hereinafter also referred to as “MEK”)
Add 53 g and 5 g of NMP, and add 20 with a wave broth.
The mixture was stirred for a time to obtain a varnish B having a viscosity of 100 mPa · s (25 ° C). (3) Preparation of Varnish C 2,5-DCPPB: oligo-BCPAF (Mn = 112
00, Mw = 27500) = 97: 3 (mol ratio), the copolymer (Mn = 50000, Mw = 15000).
0) sulfonate (IEC = 2.10 meq / g) 2
g was taken in a 250 ml plastic bottle. Distilled water 10
g, THF 63 g, and NMP 25 g were added, and the mixture was stirred for 20 hours with a wave rotor to give a viscosity of 70 mPa · s (25
Varnish C) was obtained. (4) Preparation of Varnish D 250 ml of 4 g of sulfonated tetrafluoroethylene copolymer (trade name: Nafion117, manufactured by DuPont)
I took it in a plastic bottle. Distilled water 15g, methanol 2
Add 0 g, 40 g of isopropyl alcohol, and 21 g of normal propyl alcohol, and add 2 with a wave broth.
The mixture was stirred for 0 hour to obtain a varnish D having a viscosity of 90 mPa · s (25 ° C). (5) Varnish (a) 2,5-DCPPB: oligo-BCPAF (Mn = 112
00, Mw = 27500) = 97: 3 (mol ratio), the copolymer (Mn = 50000, Mw = 15000).
0) sulfonate (IEC = 2.10 meq / g) 1
0 g was taken in a 250 ml plastic bottle. To this, distilled water
20 g, THF 50 g, NMP 20 g were added, and the mixture was stirred for 20 hours with a wafer rotor to give a viscosity of 5290 mPa · s.
A varnish (a) of (25 ° C.) was obtained. (6) Varnish (b) 2,5-DCPPB: oligo-BCPAF (Mn = 11
200, Mw = 27500) = 97: 3 (mol ratio) compositional copolymer (Mn = 50000, Mw = 1500)
00) sulfonate (IEC = 2.10 meq / g)
10 g was taken in a 250 ml plastic bottle. Distilled water (10 g), THF (40 g), and NMP (40 g) were added to this, and the mixture was stirred for 20 hours with a wafer broth to give a viscosity of 5400 mPa
The varnish (b) of s (25 degreeC) was obtained. (7) Varnish (c) 2,5-DCPPB: oligo-BCPAF (Mn = 112
00, Mw = 27500) = 97: 3 (mol ratio), the copolymer (Mn = 50000, Mw = 15000).
0) sulfonate (IEC = 2.10 meq / g) 1
0 g was taken in a 250 ml plastic bottle. In addition to this, NMP
90 g was added, and the mixture was stirred for 20 hours with a wafer rotor to obtain a varnish (c) having a viscosity of 2230 mPa · s (25 ° C.).

【0083】[0083]

【実施例1】米国エレクトロケム社製の1mg/cm2
白金担持ガス拡散電極の触媒層上に、ワニスAを噴霧器
を用いてスプレー塗布した。これを100℃で30分間
加熱乾燥し、厚さ0.8μmのプロトン伝導性スルホン
化ポリマーの薄膜を形成させた。
Example 1 1 mg / cm 2 manufactured by Electrochem, USA
Varnish A was spray-coated on the catalyst layer of the platinum-supported gas diffusion electrode using a sprayer. This was heated and dried at 100 ° C. for 30 minutes to form a 0.8 μm thick thin film of the proton conductive sulfonated polymer.

【0084】次に、この薄膜上に、ワニス(a)をドク
ターブレードを用いて、コーター塗布した。これを10
0℃で1時間加熱乾燥し、厚さ40μmのプロトン伝導
性スルホン化ポリマーの膜を形成させ、積層体を製造
し、下記に示す評価を行った。結果を表1および表2に
示す。 (断面の観察)得られた積層体から、ミクロトームを用
いて断面を切り出した。走査型顕微鏡(SEM)を用い
て、その断面を観察し、ワニス成分の電極層中への浸透
の度合いを観察した。
Next, the varnish (a) was coated on the thin film with a coater using a doctor blade. This is 10
The film was heated and dried at 0 ° C. for 1 hour to form a 40 μm-thick film of a proton conductive sulfonated polymer, a laminate was produced, and the following evaluations were performed. The results are shown in Tables 1 and 2. (Observation of Cross Section) A cross section was cut out from the obtained laminate using a microtome. The cross section was observed using a scanning microscope (SEM), and the degree of penetration of the varnish component into the electrode layer was observed.

【0085】(全細孔比表面積測定)自動ポロシメータ
を用いて水銀圧入法により、得られた積層体の電極層中
の全細孔比表面積を測定した。 (燃料電池の作成及び性能の評価)得られた積層体2枚
を電解質ワニス塗工面を対向させて貼り合わせて電極膜
接合体を作成した。次に作成した電極膜接合体を2枚の
チタン製の集電体で挟み、さらにその外側にヒーターを
配置し、有効面積25cm2の燃料電池を組み立てた。
(Measurement of Total Pore Specific Surface Area) The total pore specific surface area in the electrode layer of the obtained laminate was measured by the mercury porosimetry using an automatic porosimeter. (Fabrication of Fuel Cell and Evaluation of Performance) Two obtained laminates were attached to each other with the surfaces coated with the electrolyte varnish facing each other to produce an electrode membrane assembly. Next, the prepared electrode membrane assembly was sandwiched between two titanium current collectors, and a heater was placed outside the current collectors to assemble a fuel cell having an effective area of 25 cm 2 .

【0086】燃料電池の温度を80℃に保ち、燃料極に
湿度0%RHで水素、酸化極に湿度65%RHで酸素を
それぞれ2気圧で供給し、電流密度1A/cm2のとき
の端子間電圧を測定した。また、電圧の経時変化を観察
し、電圧が0Vとなるまでの時間を発電可能時間として
測定した。
The temperature of the fuel cell was kept at 80 ° C., hydrogen was supplied to the fuel electrode at a humidity of 0% RH and oxygen was supplied to the oxidation electrode at a humidity of 65% RH at 2 atm, respectively, and the current density was 1 A / cm 2. The voltage was measured. Moreover, the change with time of the voltage was observed, and the time until the voltage became 0 V was measured as the power generation possible time.

【0087】結果を表2に示す。The results are shown in Table 2.

【0088】[0088]

【実施例2〜3および比較例1〜4】実施例1におい
て、ワニスAおよびワニス(a)に代えて表1に示す各
ワニスを用いた以外は、実施例1と同様にして積層体を
製造し、得られた積層体の評価を行った。結果を表1お
よび表2に示す。
Examples 2 to 3 and Comparative Examples 1 to 4 A laminate was prepared in the same manner as in Example 1 except that each varnish shown in Table 1 was used instead of the varnish A and the varnish (a). The produced laminate was evaluated. The results are shown in Tables 1 and 2.

【0089】[0089]

【表1】 [Table 1]

【0090】[0090]

【表2】 [Table 2]

【0091】[0091]

【発明の効果】本発明によれば、電極層上に電解質のし
み込みなく電解質層を形成でき、電極構造体として良好
な発電特性を有する積層体を得ることができる。
According to the present invention, an electrolyte layer can be formed on an electrode layer without permeation of the electrolyte, and a laminate having good power generation characteristics as an electrode structure can be obtained.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金岡 長之 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 高橋 亮一郎 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 浅野 洋一 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 角谷 修 埼玉県狭山市新狭山一丁目10番地1 ホン ダエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 沖山 玄 埼玉県狭山市新狭山一丁目10番地1 ホン ダエンジニアリング株式会社内 Fターム(参考) 5H026 AA06 CX05 EE18 HH05    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Nagayuki Kanaoka             1-4-1 Chuo Stock Market, Wako City, Saitama Prefecture             Inside Honda Research Laboratory (72) Inventor Ryoichiro Takahashi             1-4-1 Chuo Stock Market, Wako City, Saitama Prefecture             Inside Honda Research Laboratory (72) Inventor Yoichi Asano             1-4-1 Chuo Stock Market, Wako City, Saitama Prefecture             Inside Honda Research Laboratory (72) Inventor Osamu Sumiya             1-10, Shin-Sayama, Sayama City, Saitama Prefecture             Within Da Engineering Co., Ltd. (72) Gen Okiyama             1-10, Shin-Sayama, Sayama City, Saitama Prefecture             Within Da Engineering Co., Ltd. F term (reference) 5H026 AA06 CX05 EE18 HH05

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】電極層上に、水分含量が25〜50重量%
のプロトン伝導性ポリマー溶液または分散液を塗布し、
乾燥して前記プロトン伝導性ポリマーからなる薄膜を形
成し、次いで該薄膜上に水分含量が25重量%未満のプ
ロトン伝導性ポリマー溶液または分散液を塗布し、乾燥
することを特徴とする電極層と電解質層とからなる積層
体の製造方法。
1. A water content of 25 to 50% by weight on the electrode layer.
Apply the proton conductive polymer solution or dispersion of
An electrode layer characterized by being formed by drying to form a thin film comprising the proton conductive polymer, and then applying a solution or dispersion of a proton conductive polymer having a water content of less than 25% by weight to the thin film and drying. A method for producing a laminate comprising an electrolyte layer.
【請求項2】プロトン伝導性ポリマーがスルホン化ポリ
アリーレンであることを特徴とする請求項1に記載の積
層体の製造方法。
2. The method for producing a laminate according to claim 1, wherein the proton conductive polymer is sulfonated polyarylene.
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