[發明專利]聚芳撐系共聚物及其用途

無效

• 申請號: 201080056529.5
• 申請日: 2010-10-15
• 公開（公告）號: CN102639592A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 中村大輔;町田洋一郎
• 申請（專利權）人: 住友化學株式會社
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12;C08G61/10;H01B1/06;H01M4/86;H01M8/02;H01M8/10
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 孫秀武;李炳愛

技術領域

本發明涉及聚芳撐系共聚物及其用途。

背景技術

作為一次電池、二次電池或燃料電池等電化學裝置的隔膜，可以使用高分子電解質膜。例如以ナフィオン(デュポン社的注冊商標)為代表的氟系高分子電解質膜，在作為燃料電池用的隔膜使用時由于其發電特性優異，以往主要使用該膜。但是，對于氟系高分子電解質膜，被指出存在價格非常昂貴、耐熱性低、廢棄成本高、膜強度低，如果不做一些補強則無法實用等問題。

在這種狀況中，可替代上述氟系高分子電解質膜、價格低廉、特性優異的烴系高分子電解質膜的開發近年來日益活躍。

作為烴系高分子電解質膜，例如已知有使用聚芳撐系共聚物而成的高分子電解質膜，該聚芳撐系共聚物包括聚芳撐結構并包含具有離子交換基團的嵌段、和不具有離子交換基團的嵌段，離子交換容量為2.3?meq/g?(例如參照日本特開2008-247857號公報)。

但是，上述高分子電解質膜在耐久性方面仍無法令人十分滿意。

發明內容

本發明的目的在于提供作為高分子電解質膜使用時，可獲得發揮優異耐久性的膜的聚芳撐系共聚物。本發明進一步提供含有該聚芳撐系共聚物的高分子電解質、含有該高分子電解質的燃料電池用構件(特別是高分子電解質膜)、含有該構件的高分子電解質型燃料電池。

本發明人鑒于上述情況，對于聚芳撐系共聚物進行了深入的研究，結果發現，對于分別含有多個具有離子交換基團的鏈段、和實質上不具有離子交換基團的鏈段的共聚物，通過確定具有離子交換基團的鏈段的至少一個含有特定的序列、確定具有離子交換基團的鏈段的重均分子量、且確定不具有離子交換基團的鏈段的至少一個的部分結構，由此可以解決上述課題，從而完成本發明。即，本發明提供[1]。

[1]?聚芳撐系共聚物，該聚芳撐系共聚物分別具有多個具有離子交換基團的鏈段、和實質上不具有離子交換基團的鏈段，其特征在于，具有離子交換基團的鏈段的至少一個含有聚芳撐結構，具有離子交換基團的鏈段的經聚苯乙烯換算的重均分子量為10,000-250,000，以及聚芳撐系共聚物的離子交換容量為3.0?meq/g以上。

本發明進一步提供以下的[2]-[15]作為上述聚芳撐系共聚物的優選的實施方案。

[2]?[1]所述的聚芳撐系共聚物，其特征在于，上述實質上不具有離子交換基團的鏈段的至少一個具有吸電子基團，且主鏈上具有選自醚鍵和硫醚鍵中的1種以上。

[3]?[2]所述的聚芳撐系共聚物，其特征在于，將上述實質上不具有離子交換基團的鏈段的主鏈中所含的醚鍵和硫醚鍵分解，之后測定的經聚苯乙烯換算的重均分子量為10,000-250,000。

[4]?[1]-[3]中任一項所述的聚芳撐系共聚物，其特征在于，將2200重量份二甲基亞砜、和2-13重量份含有25%重量四甲基氫氧化銨的甲醇溶液、和1重量份上述聚芳撐系共聚物混合，得到所混合的聚芳撐系共聚物全部或實質上全部溶解了的溶液，將該溶液在100℃下加熱2小時，之后測定的經聚苯乙烯換算的重均分子量為10,000-250,000。

[5]?[1]-[4]中任一項所述的聚芳撐系共聚物，其特征在于，上述具有離子交換基團的鏈段的經聚苯乙烯換算的重均分子量為10,000-160,000。

[6]?[2]、[4]和[5]中任一項所述的聚芳撐系共聚物，其特征在于，將上述實質上不具有離子交換基團的鏈段的主鏈中所含的醚鍵和硫醚鍵分解，之后測定的經聚苯乙烯換算的重均分子量為10,000-160,000。

[7]?[1]-[3]、[5]和[6]中任一項所述的聚芳撐系共聚物，其特征在于，將2200重量份二甲基亞砜、和2-13重量份含有25%重量四甲基氫氧化銨的甲醇溶液、和1重量份上述聚芳撐系共聚物混合，得到所混合的聚芳撐系共聚物全部或實質上全部溶解了的溶液，將該溶液在100℃下加熱2小時，之后測定的經聚苯乙烯換算的重均分子量為10,000-160,000。

[8]?[1]-[7]中任一項所述的聚芳撐系共聚物，其特征在于，上述實質上不具有離子交換基團的鏈段的至少一個含有下式(1)所示的結構單元：