[发明专利]在溶剂中溶解有阴离子交换树脂的离聚物溶液

说明书

技术领域

本发明涉及在溶剂中溶解有阴离子交换树脂的离聚物溶液。

背景技术

在固体聚合物型燃料电池中，在电解质膜的两侧形成有阴极催化剂层和阳极催化剂层，这些催化剂层由离聚物和催化剂形成。离聚物担负用于赋予离子传导性的作用，因此离聚物包含具有离子传导性的材料、例如离子交换树脂。

离子交换树脂具有离子交换基团，例如如果为阴离子交换树脂则具有阴离子交换基团。这样的阴离子交换基团多数情况下使用三甲胺来制造(例如专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-367626号公报

发明内容

发明所要解决的问题

三甲胺是在常温常压下为气体、发出独特难闻气味的化合物。

因此，本发明的目的在于制造可操作性得到改善的具有胺单元的阴离子交换树脂，并提供将该阴离子交换树脂溶解于溶剂中而得到的离聚物溶液。

用于解决问题的手段

本发明提供一种离聚物溶液，其为包含阴离子交换树脂和溶剂的离聚物溶液，其中，上述阴离子交换树脂溶解于上述溶剂中，上述阴离子交换树脂具有基材树脂和阴离子交换基团，上述基材树脂包含苯乙烯类弹性体，上述阴离子交换基团为具有选自由具有碳原子数为2以上的烷基的N,N-二甲基烷基胺和在桥头位具有氮原子的双环烷烃组成的组中的至少一种胺单元的季铵盐基团。

另外，本发明提供包含由本发明制造的离聚物溶液和电极催化剂的固体聚合物型燃料电池用催化剂电极组合物。此外，本发明的固体聚合物型燃料电池用构件是包含阴离子交换膜的固体聚合物型燃料电池用构件，其中，阴离子交换膜在阴离子交换膜的至少一个面具有由本发明的催化剂电极组合物形成的层。本发明的固体聚合物型燃料电池包含由本发明得到的固体聚合物型燃料电池用构件。

发明效果

在本发明的离聚物溶液中，具有胺单元的阴离子交换树脂溶解于溶剂中，所述胺单元为具有碳原子数为2以上的烷基的N,N-二甲基烷基胺和/或在桥头位具有氮原子的双环烷烃。构成这些胺单元的胺相对容易操作，在除三甲胺单元以外的胺单元中，在离子交换容量和离子传导率的方面优良。因此，根据本发明，可以得到具有可操作性相对容易的胺单元且离子交换容量和离子传导率良好的离聚物溶液。

具体实施方式

以下对本发明的实施方式进行说明。需要说明的是，在以下的说明中，举例对本发明的实施方式进行说明，但本发明不限于以下说明的例子。

本实施方式的离聚物溶液是包含阴离子交换树脂和溶剂的离聚物溶液，其中，阴离子交换树脂溶解于溶剂中，阴离子交换树脂具有基材树脂和阴离子交换基团，基材树脂包含苯乙烯类弹性体，阴离子交换基团为具有选自由具有碳原子数为2以上的烷基的N,N-二甲基烷基胺和在桥头位具有氮原子的双环烷烃组成的组中的至少一种胺单元的季铵盐基团。

本实施方式中，离聚物溶液包含阴离子交换树脂和溶剂，阴离子交换树脂溶解于溶剂中。

离聚物溶液中包含的溶剂只要是可溶解阴离子交换树脂的溶剂就没有特别限定。作为溶剂的例子，有甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、正丁醇、甲乙酮、乙腈、硝基甲烷、甲苯、四氢呋喃、二甲亚砜、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺等，这些溶剂既可以单独使用一种溶剂，也可以并用两种以上溶剂。根据需要，可以使用挥发性好的溶剂。

本实施方式中，离聚物溶液中包含的阴离子交换树脂具有基材树脂和阴离子交换基团。

基材树脂中包含的苯乙烯类弹性体没有特别限定，可以使用包含硬嵌段(苯乙烯部分)和软嵌段(弹性体部分)的嵌段共聚物。这样的苯乙烯类弹性体例如为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、苯乙烯-(丁二烯/丁烯)-苯乙烯嵌段共聚物(SBBS)、苯乙烯-(乙烯/丁烯)-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、苯乙烯-异丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIBS)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)、苯乙烯-(乙烯/丙烯)-苯乙烯嵌段共聚物(SEPS)、苯乙烯-(乙烯/丙烯)嵌段共聚物(SEP)、苯乙烯-(乙烯-乙烯/丙烯)-苯乙烯嵌段共聚物(SEEPS)。作为苯乙烯类弹性体，优选苯乙烯-(乙烯/丁烯)-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、苯乙烯-异丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIBS)、苯乙烯-(乙烯/丙烯)-苯乙烯嵌段共聚物(SEPS)等的弹性体部分为饱和结构的苯乙烯类弹性体。这是因为，苯乙烯类弹性体的弹性体部分具有不饱和键时，有时在向苯乙烯类弹性体中引入阴离子交换基团时不饱和键部分发生反应而凝胶化。