放射線グラフト重合による電解質膜の合成; 基材の影響

Synthesis of proton-conducting membranes by radiation-induced grafting; Influence of base materials

浅野 雅春; Chen, J.; 八巻 徹也; 吉田 勝

Asano, Masaharu; Chen, J.; Yamaki, Tetsuya; Yoshida, Masaru

前照射・後グラフト重合により種々のフッ素系高分子基材へのスチレン/ジビニルベンゼン(97/3vol%)のグラフト重合性及び機械的特性を検討した。グラフト重合の基材として、PTFE,電子線架橋PTFE(cPTFE), PFA, FEP, ETFE, PVDF, PVFなどを用いた。その結果、グラフト重合性はFEP, cPTFE, PFA, PTFEなどの炭化フッ素系高分子基材に比べて、PVDF, PVA, ETFEなどの炭化フッ素・炭化水素系高分子基材の方が高いことがわかった。この原因として、炭化フッ素系高分子に比べて、炭化フッ素・炭化水素系高分子では、ラジカルの生成量が多いこと、さらに基材高分子膜の自由体積が大きいために膜内へのモノマーの浸透が速いことなどが考えられる。これらの膜をスルホン化して得た電解質膜の引っ張り強度はPFA, ETFE, PVDFなどの基材で、ナフィオン112(20MPa)より高い値を示した。伸び率ではナフィオン112に比べてすべての基材で低い値を示したが、通常、伸び率で100%以上、引っ張り強度では15MPa以上であれば、燃料電池用高分子電解質膜としての強度には問題ないことから、この値をクリアーするcPTFE, PFA, ETFE, PVDFなどは電解質膜の基材として有望であることがわかった。

To prepare proton-conducting membranes with an excellent mechanical characteristic, a mixture of styrene and divinylbenzene was grafted into various base materials such as CF2-derivatives (PTFE, PFA and FEP) and CF2/CH2-derivatives (ETFE and PVDF). It was found that the introduction of graft-chains into CF2/CH2-derivatives was easier compared with that of CF2-derivatives. These derivatives that introduced the graft-chains were then sulfoanted, in order to determine the tensile strength, as a resulting of higher tensile strength for sulfonated CF2/CH2-derivatives