[发明专利]离子交换性聚合物及其制造方法、电解质膜及其制造方法和离子交换性聚合物制造用组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种离子交换性聚合物及其制造方法、电解质膜及其制造方法和离子交换性聚合物制造用组合物。

背景技术

使用了离子交换性聚合物的离子交换膜在电脱盐(EDI：Electrodeionization)、连续的电脱盐(CEDI：Continuous Electrodeionization)、电渗析(ED：Electrodialysis)、倒极式电渗析(EDR：Electrodialysis reversal)及反向电渗析(RED：Reverse Electrodialysis)中使用。并且，不仅作为通常的用途使用，还作为医疗用途使用，最近，也用于固体高分子电解质型燃料电池中。

在此，电脱盐(EDI)是为了实现离子输送而使用离子交换膜和电位的从水性液体去除离子的水处理工艺。与现有的离子交换之类的其它净水技术不同，无需使用酸或烧碱之类的化学药品便能使用于超纯水的生产。电渗析(ED)及倒极式电渗析(EDR)是从水及其它流体去除离子等的电化学分离工艺。

作为具有各种功能的高分子功能膜，已知有离子交换膜、反渗透膜、正渗透膜或气体分离膜等。

迄今为止，有各种离子交换性聚合物及其制造例的报告(例如参考专利文献1、2)。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公表2011-506749号公报

专利文献2：美国专利第7,087,654号说明书

发明的概要

发明要解决的技术课题

离子交换膜优选为膜的电阻较低且透水率较低的膜。

若电荷密度高，则膜的电阻降低。然而，电荷密度越高，膜就变得越容易溶胀，因此透水率上升。另一方面，若用具有2个以上聚合性基团的交联剂来提高交联密度，则可以抑制膜的溶胀，但那样会导致电荷密度降低。

因此，膜的电阻与透水率之间存在权衡关系，实际上难以兼容低电阻和低透水率。

而且，除了较高的选择渗透性以外，还需要进一步提高基于氯的膜劣化即耐氯性，进而提高对酸、碱的耐久性等保存稳定性(耐久性)。并且，也需要离子交换性聚合物或电解质膜的简单且低价的制造方法。

从而，本发明的课题在于提供一种电阻和透水率同时降低、选择渗透性较高、对氯、酸及碱的耐久性优异的离子交换性聚合物及电解质膜。

进而，本发明的课题在于提供一种满足上述性能、能够以高效且低价地制造的离子交换性聚合物的制造方法、离子交换性聚合物制造用组合物及电解质膜的制造方法。

用于解决技术课题的手段

通过本发明人等的以往的研究，明确了由使用兼具与离子基可交联的2个以上的聚合性基团的化合物(带电交联剂)制作出的丙烯酰胺类聚合物构成的离子交换膜，膜的电阻、选择渗透性等作为离子交换膜其主要性能优异的情况。

本发明人等针对上述课题进行进一步研究结果发现，对从带电交联剂得到的单元，通过以特定比率组合特定单元而能够解决上述课题。本发明是根据这些见解而完成的。

上述课题通过下述方法而得到解决。

＜1＞一种离子交换性聚合物，其包含由下述通式(1)表示的结构。

[化学式1]

在通式(1)中，在将a1、b1及c1的合计设为1.000的情况下，a1为0.000～0.750，b1为0.240～0.990，c1为0.001～0.100。L表示亚烷基，L¹及L²分别独立地表示2价连接基。R¹表示氢原子或烷基，R²及R³分别独立地表示烷基或烯丙基。X₁^－及X₂^－分别独立地表示无机阴离子或有机阴离子。Y表示卤素原子。Z¹表示-O-或-NRa-。在此，Ra表示氢原子或烷基。

＜2＞根据＜1＞所述的离子交换性聚合物，其中，其结构为由下述通式(2)表示的结构。

[化学式2]