[发明专利]含磺基的聚苯醚、质子传导膜

说明书

本发明涉及含磺基的聚苯醚、质子传导膜。本发明的目的在于提供一种含磺基的聚苯醚，其通过抑制由热所致的磺基的脱离，从而耐久性优异。一种含磺基的聚苯醚，其特征在于，其包含通式(1)和通式(2)所表示的构成成分。

技术领域

本发明涉及含磺基的聚苯醚、质子传导膜。

背景技术

固体高分子形燃料电池中，在质子传导膜的两面接合电极，向质子传导膜-电极结构的阳极侧供给氢，向阴极侧供给氧或空气，利用在电极两端产生的电位差来进行发电。

此时，作为在质子传导膜中使用的固体高分子电解质，需要质子传导性高、气体透过性低、化学和机械稳定性高。

作为质子传导膜，采用了主要以Nafion(注册商标、美国杜邦公司制造)为代表例的价格非常昂贵的全氟烷基磺酸聚合物。全氟磺酸系的膜虽然显示出高质子传导性和高稳定性，但是存在在高温和低湿区域的质子传导性不足、并且制造成本高的问题。

作为克服这种缺点的质子传导膜，着眼于在烃系的高分子中导入磺基而形成的质子传导膜。例如，可例示出将聚芳基醚砜磺化而成的物质(例如参见非专利文献1)、将聚醚醚酮磺化而成的物质(例如参见专利文献1、2参照)等。

作为其他例子，还可以举出将聚苯醚磺化而成的物质(例如参见非专利文献2)。在该例中，将作为用作通用工程塑料的聚苯醚的聚(2,6-二甲基-1,4亚苯基醚)作为基材，该质子传导膜由于容易改性、经济性优异，因而是最受到期待的材料之一。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平6-93114号公报

专利文献2：日本特开2005-255850号公报

专利文献3：日本特开2002-110174号公报

专利文献4：美国专利申请公开第2002/0091225号说明书(第1～2页)

非专利文献

非专利文献l：Journal of Membrane Science，Vol.83(1993)p.211-220

非专利文献2：Journal of Applied Polymer Science，Vol.29(1984)p.4017-4027

发明内容

发明要解决的课题

但是，在因经济性优异而被期待应用于高分子膜中的聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚)的情况下，难以抑制通过磺化而导入至主链骨架的芳香环上的磺基因热而发生脱离。磺基的脱离是由于聚苯醚的主链骨架的电子丰富而产生的。

为了解决该课题，有文献报道了下述方法：使用路易斯酸和磺内酯，藉由烷基将磺基导入聚苯醚的母骨架中(例如参见专利文献3)。但是，该方法中，磺内酯的反应性低，因而需要高温、长时间的反应条件，因而未必是实用的方法。

另外，作为抑制了由热所导致的磺基脱离的聚合物，有文献报道了一种热稳定性高的磺化聚芳基醚砜系化合物，其是使用在吸电子性的芳香环上导入有磺基的单体进行聚合而得到的(例如参见专利文献4)。但是，该方法由于单体的反应性低，因而为了得到聚合物所需要的聚合反应时间变长，聚合物的经济性存在问题。

此外，为了提高热稳定性及质子导电性，还报道了高度设计的非氟型芳香族高分子膜，但是存在合成方法复杂的问题。

因此，本发明的目的在于提供一种热稳定性良好、适宜作为质子传导膜的材料的含磺基的聚苯醚。

用于解决课题的方案