JPS59258B2 - Method for producing perfluorocarbon cation exchanger - Google Patents
Method for producing perfluorocarbon cation exchangerInfo
- Publication number
- JPS59258B2 JPS59258B2 JP50123214A JP12321475A JPS59258B2 JP S59258 B2 JPS59258 B2 JP S59258B2 JP 50123214 A JP50123214 A JP 50123214A JP 12321475 A JP12321475 A JP 12321475A JP S59258 B2 JPS59258 B2 JP S59258B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polymer
- ion
- perfluorocarbon
- membrane
- graft
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
- Graft Or Block Polymers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明Iまパーフルオロカーボン系陽イオン交換体の製
造方法に関し、その目的とするところは耐薬品性、耐熱
性を有し且つ固定イオン濃度の高いパーフルオロカーボ
ン系陽イオン交換体を得るにある。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing a perfluorocarbon cation exchanger, and its object is to provide a perfluorocarbon cation exchanger having chemical resistance, heat resistance, and a high fixed ion concentration. It's about getting a body.
今日、イオン交換体は相変化のない分離技術として、粒
状物であるイオン交換樹脂、膜状物であるイオン交換膜
、繊維状物であるイオン交換繊維、その他管状物等各種
の形状のものが提案され、また実用に供されている。Today, ion exchangers are used as a separation technology without phase change, and are available in various shapes such as ion exchange resins in the form of granules, ion exchange membranes in the form of membranes, ion exchange fibers in the form of fibers, and other tubular objects. It has been proposed and put into practical use.
この種のイオン交換体はその機能によつて優劣を競うも
のであり、より多くの優れた機能を有しておれば、その
イオン交換体はより広範な分野に利用することができる
。近年、このようなことから従来の炭化水素系イオン交
換体とは別に耐薬品性を有するイオン交換体としてふつ
素原子を結合したイオン交換体が各種検討されている。
例えば、エーテル結合でペンダント側鎖を有し、これに
スルホン酸基が結合しているパーフルオロ系のものがあ
り、商品名ナフイオン(Naflon)として市販され
ている。その他、α、β、β′一トリフルオロスチレン
を重合して得た線状高分子をクロルスルホン酸で処理し
てスルホン架橋を行わしめながらスルホン酸基を導入す
るもの、ポリトリフルオロモノクロロエチレンをフェニ
ルリチウムで処理してフェニル基を導入したのちクロル
スルホン酸等で処理してスルホン基を導入して陽イオン
交換体とするもの、ふつ素含有高分子体にパーフルオロ
ビニルエーテルスルホニルハライド或はスルホン酸、ス
ルホン酸塩等をグラフト重合させてイオン交換体とする
方法、パーフルオロビニル系のカルボン酸、エステル、
酸塩化物等をグラフト重合させてイオン交換体とする方
法等の各種のものが提案されている。しかるに、このよ
うな含ふつ素早イオン交換体としての一つの機能的な問
題点は交換容量を高めることができないことにある。こ
の理由として特殊なビニル単量体を用いないといけない
ため交換容量を高めることができないことの他に、通常
の炭化水素系イオン交換体におけるジビニルベンゼンの
ような二官能性の架橋剤を使用しないで疎水結合によつ
て不溶化するか、或はスルホン架橋に頼つているためで
ある。イオン交換樹脂にあつてはイオンの交換・除去・
分離を目的としているために、イオン交換樹脂が水溶性
にならない限りにおいてイオン交換容量を高くすること
ができる。しかるにイオンの透過を行うイオン交換膜に
あつては異符号イオンの選択透過性とイオンが透過する
ときの抵抗即ち、膜状物の電気抵抗とが極めて重要な特
性である。電気抵抗の低いイオン交換膜とするためには
一般にイオン交換容量を高くすることが行われる。そし
て異符号イオンの選択透過性を高めるためには膜内の固
定イオン濃度を高めなければならない。なお、固定イオ
ン濃度とは膜中のイオン交換容量を含水率で除したもの
である。即ち、イオン交換容量を高め同時に含水量を低
減させることが必要である。しかし一般に交換容量を高
めると同時に含水量も増大するため固定イオン濃度の増
大は容易に望み得ない。希薄な塩溶液の電気透析、電解
透析にイオン交換膜を使用する場合には固定イオン濃度
が低くとも比較的高い電流効率で透析を実施することが
できるが、塩溶液の濃度が膜の固定イオン濃度に比較し
て相対的に高いとき、或は酸溶液、塩基溶液の電気透析
、電解透析にあつてはこの固定イオン濃度を著しく高く
しなければ透析における高い電流効率を得ることはでき
ない。Ion exchangers of this type compete with each other based on their functions, and the more excellent functions the ion exchanger has, the more it can be used in a wider range of fields. In recent years, in addition to conventional hydrocarbon-based ion exchangers, various ion exchangers to which fluorine atoms are bonded have been studied as ion exchangers having chemical resistance.
For example, there is a perfluoro-based compound having a pendant side chain with an ether bond and a sulfonic acid group bonded to the pendant side chain, and is commercially available under the trade name Naflon. In addition, a linear polymer obtained by polymerizing α, β, β′-trifluorostyrene is treated with chlorosulfonic acid to perform sulfone crosslinking and introduce sulfonic acid groups, and polytrifluoromonochloroethylene is Those treated with phenyllithium to introduce phenyl groups and then treated with chlorosulfonic acid etc. to introduce sulfone groups to become cation exchangers, fluorine-containing polymers with perfluorovinyl ether sulfonyl halide or sulfonic acid , a method of graft polymerizing sulfonates, etc. to form an ion exchanger, perfluorovinyl carboxylic acids, esters,
Various methods have been proposed, including methods for graft polymerizing acid chlorides and the like to form ion exchangers. However, one functional problem with such a fast ion exchanger containing fluorine is that it is not possible to increase the exchange capacity. The reason for this is that the exchange capacity cannot be increased because a special vinyl monomer must be used, and that difunctional crosslinking agents such as divinylbenzene are not used in ordinary hydrocarbon-based ion exchangers. This is because they are insolubilized by hydrophobic bonds or rely on sulfone crosslinks. For ion exchange resins, ion exchange, removal,
Since the purpose is separation, the ion exchange capacity can be increased as long as the ion exchange resin does not become water soluble. However, in the case of an ion exchange membrane that allows ions to permeate, the selective permeability to ions of opposite sign and the resistance when ions permeate, that is, the electrical resistance of the membrane material are extremely important characteristics. In order to obtain an ion exchange membrane with low electrical resistance, the ion exchange capacity is generally increased. In order to increase the selective permeability of ions of the opposite sign, the concentration of fixed ions within the membrane must be increased. Note that the fixed ion concentration is the ion exchange capacity in the membrane divided by the water content. That is, it is necessary to increase the ion exchange capacity and reduce the water content at the same time. However, it is generally not possible to increase the fixed ion concentration because the water content also increases at the same time as the exchange capacity increases. When using an ion exchange membrane for electrodialysis or electrodialysis of dilute salt solutions, dialysis can be performed with relatively high current efficiency even if the fixed ion concentration is low. When the fixed ion concentration is relatively high compared to the fixed ion concentration, or in the case of electrodialysis or electrodialysis of acid solutions or base solutions, high current efficiency in dialysis cannot be obtained unless the fixed ion concentration is significantly increased.
このような例として酸溶液の電気透析濃縮、塩基溶液の
電気透析濃縮がある。更に、近年水銀公害の観点から食
塩電解工業において注目され、著しく技術的な進歩が期
待されているイオン交換膜法食塩電解がある。特に後者
の目的に用いられるイオン交換膜はその苛酷な使用条件
に耐えるために耐食性を備えていなければならない。即
ち前記したふつ素原子を結合したイオン交換膜はこの必
然性から開発されているわけである。この種の含ふつ素
系イオン交換膜の代表的なものとしては例えば前記した
パーフルオロビニルエーテルスルホニルフルオライドと
4弗化エチレンを共重合し加水分解処理してスルホン酸
基を導入した陽イオン交換膜がある。この膜は4弗化エ
チレン鎖の疎水結合によつて溶媒に不溶化しているもの
であり、その使用前の処理条件によつて違つた特性を示
す。例えばこの種の膜で市販されている一つのグレード
であるNafiOOXR−170を100℃〜120℃
で加熱減圧乾燥して電解隔膜に用い飽和食塩水を電解し
て6.0N−NaOHを取得するときの電流効率は実に
95%にも達する。他方、この加熱減圧乾燥して電流効
率の向土した膜を純水中で煮沸すると電流効率は一挙に
95%から63%にまで低下する。このような事実は疎
水結合によつて膜が不溶化されているために、煮沸する
ことによりその結合部分がゆるみ含水量が増大するため
である。この現象は膜の伸縮性の測定と明確に対応して
おり、減圧加熱乾燥の処理により膜は著しく縮み、煮沸
することにより膜は著しく伸びる。このような膜物性の
変化はジビニルベンゼンのような架橋剤を用いて共有結
合により架橋処理を施した膜には見られない現象である
。スチレンージビニルベンゼン系の膜状物は膜材料の一
つとして耐熱性のない高分子材料を用いていない限り、
煮沸することにより膜性能が顕著に低下することはない
。本発明者等はこのような観点から、パーフルオロカー
ボン系のイオン交換膜に強固な共有結合性の架橋構造を
形成させれば、そして緻密に収縮して含水量の少ない状
態にして共有結合性の架橋構造を形成させれば高い膜の
固定イオン濃度を示すであろうことの知見に基づき、本
発明を提案したものである。Examples of this include electrodialytic concentration of acid solutions and electrodialytic concentration of base solutions. Furthermore, there is the ion-exchange membrane method of salt electrolysis, which has recently attracted attention in the salt electrolysis industry from the viewpoint of mercury pollution, and is expected to make significant technical progress. In particular, ion exchange membranes used for the latter purpose must have corrosion resistance in order to withstand the harsh conditions of use. In other words, the above-mentioned ion exchange membrane bonded with fluorine atoms has been developed based on this necessity. A typical example of this type of fluorine-containing ion exchange membrane is a cation exchange membrane in which sulfonic acid groups are introduced by copolymerizing the above-mentioned perfluorovinyl ether sulfonyl fluoride and tetrafluoroethylene and subjecting it to hydrolysis treatment. There is. This membrane is insolubilized in solvents by hydrophobic bonds of tetrafluoroethylene chains, and exhibits different characteristics depending on the treatment conditions before use. For example, one grade of this type of membrane commercially available, NafiOOXR-170, was heated to 100°C to 120°C.
The current efficiency reaches 95% when saturated saline is electrolyzed to obtain 6.0N-NaOH by heating and drying under reduced pressure and used as an electrolytic diaphragm. On the other hand, when this membrane, which has been heated and dried under reduced pressure to improve current efficiency, is boiled in pure water, the current efficiency drops from 95% to 63% at once. This is because the membrane is insolubilized by hydrophobic bonds, and boiling loosens the bonds and increases the water content. This phenomenon clearly corresponds to the measurement of the elasticity of the membrane; the membrane shrinks significantly when drying under reduced pressure and heat, and expands significantly when boiling. Such a change in film properties is a phenomenon that is not observed in films that have been crosslinked through covalent bonding using a crosslinking agent such as divinylbenzene. Styrene-divinylbenzene-based film materials do not require heat-resistant polymer materials as one of the film materials.
Boiling does not significantly reduce membrane performance. From this point of view, the present inventors believe that if a perfluorocarbon ion exchange membrane is formed with a strong covalent crosslinked structure, it will shrink densely and have a low water content, so that the covalent bonds can be formed. The present invention was proposed based on the knowledge that the membrane would exhibit a high fixed ion concentration if a crosslinked structure was formed.
なお、同様のことは同時に粒状、粉状のイオン交換樹脂
、繊維状のイオン交換樹脂にも云えることである。これ
らの各種形状のイオン交換体はイオン交換膜ほどに固定
イオン濃度がイオン交換体の特性を支配することはない
にしても、固定イオン濃度が高いことはドナン排除を高
め、イオン交換体の陽イオン或は陰イオンを選択的に交
換するというイオン交換体本来の特性を更に一段と高め
ることに変りない。したがつて、本発明の方法は膜状の
イオン交換体のみでなく各種形状の含ふつ素系イオン交
換体の特性を著しく向土させるものであり、含ふつ素系
イオン交換体の全般に適用できる普遍的なイオン交換体
の改質方法である。Incidentally, the same can be said of granular, powdery ion exchange resins, and fibrous ion exchange resins. Although the fixed ion concentration of these various forms of ion exchangers does not dominate the characteristics of the ion exchanger to the same extent as with ion exchange membranes, a high fixed ion concentration increases Donnan exclusion and increases the positive ion exchange rate of the ion exchanger. This does not change the fact that the original property of ion exchangers, which is to selectively exchange ions or anions, is further enhanced. Therefore, the method of the present invention significantly improves the characteristics of not only membrane-like ion exchangers but also various shapes of fluorine-containing ion exchangers, and is applicable to all fluorine-containing ion exchangers. This is a universal method for modifying ion exchangers.
本発明は、陽イオン交換基を有するパーフルオロカーボ
ン系高分子体または容易に陽イオン交換基へ変換し得る
官能基を有するパーフルオロカーボン系高分子体に、電
子線または放射線を0.005Mrad〜20Mrad
の範囲の線量で照射して、パーフルオロカーボン系ビニ
ル単量体を該高分子体の内部まで均一にグラフト架橋さ
せ、必要に応じて陽イオン交換基へ変換し得る官能基を
陽イオン交換基へ変換することを特徴とするパーフルオ
ロカーボン系陽イオン交換体の製造方法である。In the present invention, an electron beam or radiation is applied to a perfluorocarbon polymer having a cation exchange group or a perfluorocarbon polymer having a functional group that can be easily converted into a cation exchange group at a dose of 0.005 Mrad to 20 Mrad.
The perfluorocarbon vinyl monomer is uniformly grafted and crosslinked to the inside of the polymer by irradiation at a dose in the range of This is a method for producing a perfluorocarbon cation exchanger, which is characterized by converting the perfluorocarbon cation exchanger.
すなわち、本発明はパーフルオロカーボン系高分子体に
パーフルオロカーボン系ビニル単量体を該高分子体の内
部まで均一にグラフト架橋せしめ、必要に応じて陽イオ
ン交換基の導入あるいは陽イオン交換基への変換を行な
う耐薬品性、耐熱性とともに固定イオン濃度の高いパー
フルオロカーボン系陽イオン交換体の製造方法である。
一般にふつ素系高分子化合物は耐薬品性、耐熱性に極め
て優れているため、逆に各種の化学反応を行わしめよう
とする場合の各種反応試薬に対して不活性である。That is, the present invention involves uniformly graft-crosslinking a perfluorocarbon vinyl monomer to the inside of a perfluorocarbon polymer, and, if necessary, introducing a cation exchange group or adding a cation exchange group to the cation exchange group. This is a method for producing a perfluorocarbon-based cation exchanger that performs conversion and has chemical resistance, heat resistance, and a high fixed ion concentration.
In general, fluorine-based polymer compounds have extremely excellent chemical resistance and heat resistance, and are therefore inert to various reaction reagents when attempting to carry out various chemical reactions.
そのため、所謂通常の化学反応によつて架橋結合を形成
することは容易でない。本発明においてはパーフルオロ
カーボン系高分子体にパーフルオロカーボン系ビニル単
量体を電子線または放射線を用いてグラフト架橋を行わ
しめるものである。一般に高分子化合物は放射線、電子
線の照射により、その照射の程度によつても異なるが架
橋構造を形成するものと分解していくものとがある。パ
ーフルオロカーボン系高分子化合物は後者の分解型の高
分子化合物とされている。事実、前記したパーフルオロ
ビニルエーテルスルホン酸と4弗化エチレンの共重合体
である陽イオン交換膜は、放射線を照射すると照射時間
の増大と共に分解する。しかし分解することはイオン交
換体にラジカルが発生したことであり、このとき適当な
ビニル単量体、特にパーフルオロカーボン系ビニル単量
体が存在するとこれによつてイオン交換体は架橋結合を
形成し、含水量の増大、固定イオン濃度の低減を防止す
ることができるのである。更に詳細に発明の内容を説明
すると、グラフト架橋を行わしめるパーフルオロカーボ
ン系高分子体としてはC−F結合を有するイオン交換体
であり、陽イオン交換基としてスルホン酸基、カルボン
酸基、ホスホン酸基、亜ホスホン酸基、スルホン酸エス
テル基、リン酸・亜リン酸エステル基、つ チオール基
、フエノール性水酸基、金属キレート化合物で負の電荷
となりうるもの、解離しうる水素を有する酸アミド基等
の水溶液中で解離して負の電荷となるものを一種以上化
学的に結合しているもので、好ましくはパーフルオロ系
のカルボン; 酸、スルホン酸型の陽イオン交換体であ
る。Therefore, it is not easy to form a crosslink through a so-called normal chemical reaction. In the present invention, a perfluorocarbon vinyl monomer is graft-crosslinked onto a perfluorocarbon polymer using an electron beam or radiation. Generally, when a polymer compound is irradiated with radiation or an electron beam, some form a crosslinked structure while others decompose, depending on the degree of irradiation. Perfluorocarbon polymer compounds are considered to be the latter decomposition type polymer compounds. In fact, when irradiated with radiation, the cation exchange membrane, which is a copolymer of perfluorovinyl ether sulfonic acid and tetrafluoroethylene, decomposes as the irradiation time increases. However, decomposition is the generation of radicals in the ion exchanger, and at this time, if a suitable vinyl monomer, especially a perfluorocarbon vinyl monomer, is present, the ion exchanger forms crosslinks. , an increase in water content and a decrease in fixed ion concentration can be prevented. To explain the content of the invention in more detail, the perfluorocarbon polymer for graft crosslinking is an ion exchanger having a C-F bond, and the cation exchange group is a sulfonic acid group, a carboxylic acid group, a phosphonic acid group. groups, phosphonic acid groups, sulfonic acid ester groups, phosphoric acid/phosphite ester groups, thiol groups, phenolic hydroxyl groups, metal chelate compounds that can be negatively charged, acid amide groups with dissociable hydrogen, etc. It is chemically bonded with one or more substances that become negatively charged when dissociated in an aqueous solution, preferably perfluoro-based carboxylic acid or acid or sulfonic acid type cation exchangers.
勿論、グラフト架橋を行わしめる場合にイオン交換基を
結合した所ゆるイオン交換体である場合と上記したイオ
ン交換基を容易に導入しうる或は容易にイオン交換基に
変換しうる官能基を有する高分子体であつてもよい。即
ち、例えば酸ハライド基、酸エステルなどの状態で、イ
オン交換基に変換しうる官能基が存在していてもよい。
グラフト架橋を行わしめるビニル化合物の単量体として
例えばCF2=CF2,CF2=CFCj,CF2=C
F(CF3)、パーフルオロ(アルキルビニルエーテル
)、パーフルオロブタジエン、ヘキサフルオロプロピレ
ン等がイオン交換性をもたない単量体として好適に用い
られる。Of course, when performing graft crosslinking, it may be any ion exchanger with an ion exchange group bonded to it, or it may have a functional group into which the above-mentioned ion exchange group can be easily introduced or which can be easily converted into an ion exchange group. It may be a polymer. That is, a functional group that can be converted into an ion exchange group may be present, for example in the form of an acid halide group or an acid ester.
Examples of vinyl compound monomers for graft crosslinking include CF2=CF2, CF2=CFCj, CF2=C
F (CF3), perfluoro(alkyl vinyl ether), perfluorobutadiene, hexafluoropropylene, and the like are preferably used as monomers without ion exchange properties.
またイオン交換性を有するもの或は容易にイオン交換基
に変換しうる単量体としては例えばCF2=CA−CO
X,前記パーフルオロカーボン系ビニル単量体をパーフ
ルオロカーボン系高分子体にグラフト架橋させるにあた
つては、できるだけグラフト率を高くし且つ好ましくは
膜内に均一に行わしめるのがよい。そのためにはできる
だけイオン交換体あるいはその母体になる高分子体に親
和性が良く、より均一に浸透するビニル単量体であるこ
とが望ましい。グラフト架橋の条件について次に示すと
、グラフト架橋は常温、加温下、適宜条件は単量体と高
分子体の種類によつて選定され、気相、液相、特に液相
の場合には溶媒で希釈してもよく、また分散剤でビニル
単量体を分散させて実施してもよい。Monomers that have ion exchange properties or can be easily converted into ion exchange groups include, for example, CF2=CA-CO
X. When graft-crosslinking the perfluorocarbon vinyl monomer to the perfluorocarbon polymer, it is preferable to increase the grafting rate as much as possible and preferably to do it uniformly within the membrane. To this end, it is desirable to use a vinyl monomer that has as good an affinity as possible to the ion exchanger or its parent polymer and penetrates more uniformly. The conditions for graft crosslinking are as follows: Graft crosslinking can be carried out at room temperature or under heating, and the appropriate conditions are selected depending on the type of monomer and polymer. It may be diluted with a solvent, or the vinyl monomer may be dispersed with a dispersant.
この場合の溶媒は高分子体に親和性の大なるものを用い
ることが好ましく、前記したパーフルオロ(ビニルアル
キルエーテルスルホン酸)と4弗化エチレンの共重合体
でできた高分子体は含酸素系の溶媒によつて比較的良く
膨潤するため、この種のものを用いることは有効である
。高分子体にグラフト架橋せしめる場合には予め高分子
体に活性ラジカルを生成させて、これにグラフト架橋に
用いるビニル単量体を接触させてグラフト架橋させる方
法、高分子体とグラフト架橋に用いるビニル単量体を接
触させた状態で活性ラジカルを高分子体に生成させる方
法のいずれも、その高分子体とグラフト重合させる単量
体の条件によつて適宜選択される。In this case, it is preferable to use a solvent that has a high affinity for the polymer, and the above-mentioned polymer made of a copolymer of perfluoro(vinyl alkyl ether sulfonic acid) and tetrafluoroethylene is an oxygen-containing solvent. It is effective to use this type of material because it swells relatively well depending on the solvent of the system. In the case of graft crosslinking to a polymer, active radicals are generated in the polymer in advance, and a vinyl monomer used for graft crosslinking is brought into contact with the activated radicals to perform graft crosslinking, and the polymer and the vinyl used for graft crosslinking are Any of the methods for generating active radicals in a polymer while contacting the monomers is appropriately selected depending on the conditions of the polymer and the monomer to be graft-polymerized.
また、前記したように陽イオン交換基を有するパーフル
オロカーボン系高分子体或はイオン交換体に容易に変換
できる含ふつ素系高分子体にビニル単量体を浸み込ませ
て予め重合させて、これに活性ラジカルを生成させてパ
ーフルオロカーボン系高分子体と浸み込み重合した高分
子体との間に架橋構造を形成させる方法、更にこれに単
量体を共存させて活性ラジカルを発生させるグラフト架
橋する方法、これに活性ラジカルを発生させたあと単量
体中に共存させる方法なども有効であり適宜選択される
。この活性ラジカルを高分子体に発生させる方法として
は放射線、電子線等が特に有効である。In addition, as mentioned above, a perfluorocarbon polymer having a cation exchange group or a fluorine-containing polymer that can be easily converted into an ion exchanger is impregnated with a vinyl monomer and polymerized in advance. , A method in which active radicals are generated in this to form a crosslinked structure between the perfluorocarbon polymer and the polymerized polymer by immersion, and a method in which a monomer is made to coexist with this to generate active radicals. A method of graft crosslinking, a method of generating active radicals thereon and causing them to coexist in the monomer, etc. are also effective and are selected as appropriate. Radiation, electron beams, etc. are particularly effective methods for generating these active radicals in polymers.
高分子体及びグラフト架橋させるビニル化合物の種類に
よつて異なるが放射線量は0.005Mrad〜20M
radで通常行われる。グラフト架橋後の高分子体から
は望ましくはグラフト架橋に与らず、ホモポリマーが生
成する場合があり、また同時に未重合の単量体も混在す
るので、これらは抽出或は洗滌した方がよい。勿論、ホ
モポリマーが高分子体中に存在していても特に支障がな
い場合は抽出等の除去操作は特にやらなくとも良い。ま
た、イオン交換基に容易に変換しうる官能基を有する高
分子体をグラフト架橋処理の出発物質として用いた場合
には、これにグラフト架橋後にイオン交換基への変換を
すればよい。また、グラフト架橋に用いたビニル化合物
が酸ハライドのような容易にイオン交換基に変換しうる
官能基を有している単量体の場合には、その使用目的及
び必要に応じてイオン交換基に変換しても差しつかえな
い。このようなパーフルオロカーボン系のイオン交換体
をビニル化合物によつてグラフト架橋したイオン交換体
は従来公知の各種のイオン交換体の使用例に用いること
ができると同時に、より苛酷な条件での使用に特に優れ
ている。即ち、酸化雰囲気、高温雰囲気、有機溶媒の存
在する雰囲気においてその性能は発揮される。例えば膜
状物である陽イオン交換膜は輸率特に濃厚電解質溶液の
電気透析において、更にはアルカリ金属塩水溶液の電解
によつて塩素、水素、酸素、アルカリ水酸化物を得る場
合のアルカリ水酸化物生成の電流効率は著しく向土する
。しかし、同時に膜の電気抵抗の増大が生じることもま
たある程度止むを得ない。電流効率の向土によつて電力
原単位が低減しても膜の電気抵抗の増大が著しい場合に
は工業的な有用性が少なくなる。従つて、本発明のグラ
フト架橋の方法によつて電気抵抗の増大は25℃の0.
5N−NaOH中で測定した膜の電気抵抗が未処理のも
のに比較して10倍を越えないことが望ましく、グラフ
ト架橋させる単量体の量は該電気抵抗を勘案して適宜決
定すればよい。以下の実施例において本発明の陽イオン
交換体について具体的に説明するが、以下の実施例によ
つて本発明は何ら拘束されるものではない。The radiation dose varies depending on the polymer and the type of vinyl compound to be graft-crosslinked, but the radiation dose is 0.005 Mrad to 20 Mrad.
Usually done in rad. Homopolymers may be produced from the polymer after graft cross-linking, preferably without participating in graft cross-linking, and unpolymerized monomers may also be present, so these should be extracted or washed. . Of course, if there is no particular problem even if the homopolymer is present in the polymer, removal operations such as extraction may not be necessary. Furthermore, when a polymer having a functional group that can be easily converted into an ion exchange group is used as a starting material for graft crosslinking, the polymer may be converted into an ion exchange group after graft crosslinking. In addition, if the vinyl compound used for graft crosslinking is a monomer that has a functional group such as an acid halide that can be easily converted into an ion exchange group, the ion exchange group may be added depending on the purpose of use and if necessary. There is no harm in converting it to . Such an ion exchanger obtained by graft-crosslinking a perfluorocarbon ion exchanger with a vinyl compound can be used for various conventionally known ion exchangers, and at the same time, it can be used under more severe conditions. Especially excellent. That is, its performance is exhibited in an oxidizing atmosphere, a high temperature atmosphere, and an atmosphere containing an organic solvent. For example, a cation exchange membrane, which is a film-like material, has a transportability, especially in electrodialysis of concentrated electrolyte solutions, and also in alkali hydroxide when obtaining chlorine, hydrogen, oxygen, and alkali hydroxides by electrolysis of aqueous alkali metal salt solutions. The current efficiency of product production is significantly improved. However, at the same time, it is unavoidable to some extent that the electrical resistance of the film increases. Even if the electric power consumption rate is reduced by increasing the current efficiency, if the electrical resistance of the membrane increases significantly, its industrial usefulness will be reduced. Therefore, by the graft crosslinking method of the present invention, the electrical resistance can be increased by 0.5 at 25°C.
It is desirable that the electrical resistance of the film measured in 5N-NaOH does not exceed 10 times that of the untreated film, and the amount of monomer to be graft-crosslinked may be appropriately determined in consideration of the electrical resistance. . Although the cation exchanger of the present invention will be specifically explained in the following examples, the present invention is not limited to the following examples.
実施例中、膜の電気抵抗は0.5N−NaC′中で常温
で1000サイクル交流によつて測定した値である。ま
た固定イオン濃度はH型のイオン交換体19を中和する
に要するNaOHの当量数であり交換容量を求め、次い
でこの膜を0.5N−NaC/!中に浸漬平衡にしてと
り出し含水量を求める。このとき求めた含水量で先に求
めた交換容量を割つた値である。実施例 1
テトラフルオロエチレンと
の共重合体から得た高分子膜状物を加水分解して得たス
ルホン酸カリウム型陽イオン交換膜をCO6Oの線源か
らγ線を室温で窒素雰囲気で0.3Mrad照射して後
、液状のテトラフルオロエチレンの中8時間浸漬後とり
出し恒量になるまで減圧乾燥した。In the examples, the electrical resistance of the film was measured in 0.5N-NaC' at room temperature by 1000 cycles of alternating current. The fixed ion concentration is the number of equivalents of NaOH required to neutralize the H-type ion exchanger 19, and the exchange capacity is determined, and then this membrane is 0.5N-NaC/! Immerse it in the water for equilibrium and take it out to determine the water content. This is the value obtained by dividing the exchange capacity found earlier by the moisture content found at this time. Example 1 A potassium sulfonate type cation exchange membrane obtained by hydrolyzing a polymer membrane obtained from a copolymer with tetrafluoroethylene was exposed to γ rays from a CO6O source at room temperature in a nitrogen atmosphere for 0. After 3 Mrad irradiation, the sample was immersed in liquid tetrafluoroethylene for 8 hours, taken out, and dried under reduced pressure until it reached a constant weight.
重量増加は23%であつた。この膜の電気抵抗は74Ω
−dであつた。なお、上記のテトラフルオロエチレンの
グラフト架橋処理をしていない未処理膜の電気抵抗は4
.8Ω−dであつた。また固定イオン濃度を測定したと
ころ上記テトラフルオロエチレンのグラフト架橋、重合
の処理したものは10.2Nであつたが未処理のものは
6.3Nであつた。実施例 2
実施例1で用いたパーフルオロ系のスルホン酸カリウム
型の陽イオン交換膜をCF2=エチルアルコール90部
とよりなる単量体中に24時間浸漬したのちにCO6O
の線源から0.1Mrad/時間の線量率で24時間γ
線を照射した。The weight increase was 23%. The electrical resistance of this film is 74Ω
It was -d. The electrical resistance of the untreated membrane without the above tetrafluoroethylene graft crosslinking treatment is 4.
.. It was 8Ω-d. Further, when the fixed ion concentration was measured, it was 10.2N in the sample treated with the graft crosslinking and polymerization of tetrafluoroethylene, but 6.3N in the untreated sample. Example 2 The perfluorinated potassium sulfonate type cation exchange membrane used in Example 1 was immersed in a monomer consisting of CF2 = 90 parts of ethyl alcohol for 24 hours, and then immersed in CO6O.
γ for 24 hours at a dose rate of 0.1 Mrad/hour from a source of
The line was irradiated.
照射後この膜はベンゼン、メタノール、水で充分に抽出
後、この膜の性能を測定した。その結果、電気抵抗は4
.5Ω−d1固定イオン濃度は9.2Nであつた。After irradiation, this membrane was thoroughly extracted with benzene, methanol, and water, and the performance of this membrane was measured. As a result, the electrical resistance is 4
.. The 5Ω-d1 fixed ion concentration was 9.2N.
また前記グラフト架橋をしない未処理膜の電気抵抗は4
.8Ω−dで、固定イオン濃度は6.3Nであつた。実
施例 3
パーフルオロ(3−6−ジオキサ−4−メチルーJメ[オ
クテンスルホニルフルオライド)と4弗化エチレンとの
共重合体からなる膜状の高分子体をCF2=CFOCF
2CF2COOC2H5とC2F4の混合物中に24時
間浸漬し含浸せしめた後、加圧下の窒素雰囲気において
0.02Mrad/時間の割合でCO6Oの線源からγ
線を照射してグラフト架橋を行わしめた。In addition, the electrical resistance of the untreated membrane without graft crosslinking is 4
.. The fixed ion concentration was 6.3N at 8Ω-d. Example 3 A film-like polymer consisting of a copolymer of perfluoro(3-6-dioxa-4-methyl-J-octensulfonyl fluoride) and tetrafluoroethylene was prepared as CF2=CFOCF.
After immersion in a mixture of 2CF2COOC2H5 and C2F4 for 24 hours, γ from a CO6O source at a rate of 0.02 Mrad/hour in a nitrogen atmosphere under pressure
Graft crosslinking was carried out by irradiation with radiation.
Claims (1)
分子体または容易に陽イオン交換基へ変換し得る官能基
を有するパーフルオロカーボン系高分子体に、電子線ま
たは放射線を0.005Mrad〜20Mradの範囲
の線量で照射して、パーフルオロカーボン系ビニル単量
体を該高分子体の内部まで均一にグラフト架橋させ、必
要に応じて陽イオン交換基へ変換し得る官能基を陽イオ
ン交換基へ変換することを特徴とするパーフルオロカー
ボン系陽イオン交換体の製造方法。1. Electron beam or radiation is applied to a perfluorocarbon polymer having a cation exchange group or a perfluorocarbon polymer having a functional group that can be easily converted into a cation exchange group at a dose in the range of 0.005 Mrad to 20 Mrad. irradiation to uniformly graft-crosslink the perfluorocarbon vinyl monomer to the inside of the polymer, and convert functional groups that can be converted into cation exchange groups into cation exchange groups as necessary. A method for producing a featured perfluorocarbon cation exchanger.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP50123214A JPS59258B2 (en) | 1975-10-15 | 1975-10-15 | Method for producing perfluorocarbon cation exchanger |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP50123214A JPS59258B2 (en) | 1975-10-15 | 1975-10-15 | Method for producing perfluorocarbon cation exchanger |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5247589A JPS5247589A (en) | 1977-04-15 |
JPS59258B2 true JPS59258B2 (en) | 1984-01-06 |
Family
ID=14855013
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP50123214A Expired JPS59258B2 (en) | 1975-10-15 | 1975-10-15 | Method for producing perfluorocarbon cation exchanger |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59258B2 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2426037A1 (en) * | 1978-05-17 | 1979-12-14 | Rhone Poulenc Ind | METHOD FOR PREPARING ETHYL ACETATE |
JPH0277473U (en) * | 1988-11-28 | 1990-06-14 | ||
JP4953113B2 (en) * | 2001-09-17 | 2012-06-13 | 独立行政法人日本原子力研究開発機構 | Fluoropolymer ion exchange membrane having excellent oxidation resistance and high ion exchange capacity and method for producing the same |
KR101233384B1 (en) * | 2009-09-10 | 2013-02-14 | 제일모직주식회사 | Polymer membrane composition for fuel cell, polymer membranes prepared from same, and membrane-electrode assembly and fuel cell including same |
-
1975
- 1975-10-15 JP JP50123214A patent/JPS59258B2/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5247589A (en) | 1977-04-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4605685A (en) | Method for preparation of graft polymeric membranes | |
US3784399A (en) | Films of fluorinated polymer containing sulfonyl groups with one surface in the sulfonamide or sulfonamide salt form and a process for preparing such | |
US4169023A (en) | Electrolytic diaphragms, and method of electrolysis using the same | |
CA1094982A (en) | Single film, high performance bipolar membrane | |
CA1046457A (en) | Electrolytic diaphragms, and method of electrolysis using the same | |
JP2005539117A (en) | Process for making graft copolymers useful in membranes | |
JPS58501038A (en) | microporous diaphragm | |
JPS5858365B2 (en) | Manufacturing method of cation exchange membrane | |
US4200711A (en) | Process for preparing fluorine-containing polymers having carboxyl groups | |
JPS5833886B2 (en) | Cation exchange membrane and its manufacturing method | |
CA1126443A (en) | Fluorinated ion exchange polymer containing carboxylic groups, and process for making same | |
EP0079157B1 (en) | Process for esterifying fluorinated carboxylic acid polymer | |
JP2005521771A (en) | Polymer grafted support polymer | |
JPS59258B2 (en) | Method for producing perfluorocarbon cation exchanger | |
GB2393726A (en) | Ion exchange membranes formed from hydrolysed polymers | |
AU551369B2 (en) | Polymerization process | |
US4366262A (en) | Method for catalyzed conversion of perfluorocarbon cationic exchange functionality with SF4 | |
JPS61185507A (en) | Production of anion exchange material | |
JPS582970B2 (en) | Youion Koukan Makunoseizouhouhou | |
JPS5939452B2 (en) | Treatment method for cation exchanger | |
JPS6018692B2 (en) | Composite membrane manufacturing method | |
JPS609052B2 (en) | Method for manufacturing cation exchanger | |
JPS582971B2 (en) | Shinkiyo Ion Kokanmaku Oyobi Sonoseizouhouhou | |
JPS5939453B2 (en) | Method for manufacturing cation exchanger | |
JPS5858366B2 (en) | Manufacturing method of cation exchange membrane |