放射線グラフト重合を利用した電解質膜の作製; 化学架橋剤の影響

Preparation of radiation-grafted polymer electrolyte membranes; Effect of chemical crosslinker

Chen, J.; 浅野 雅春; 前川 康成; 吉田 勝

Chen, J.; Asano, Masaharu; Maekawa, Yasunari; Yoshida, Masaru

高分子電解質膜の開発において、化学的安定性を向上させるために、多官能性モノマー(架橋剤)の導入が試みられている。そこで本発表では、ジビニルベンゼン(DVB),トリアリルシアヌレート(TAC),1,2-ビス(p,p-ビニルフェニル)エタン(BVPE)などの架橋剤を用いて、エチレン-テトラフルオロエチレン共重合(ETFE)膜を基材とした放射線グラフト重合法による新規電解質膜の合成を試み、得られた膜の特性を評価した結果を報告する。15kGy照射したETFE膜(50m)にアルゴンガスをバブリングしたm,p-メチルスチレンモノマー(MeSt)と架橋剤のモノマー溶液(40vol%)とトルエン(60vol%)の混合溶液を充填して50Cでグラフト重合を行った。前照射・後グラフト重合法によるETFE膜へのMeStをグラフト重合(グラフト率は約60%)後、スルホン化して得た架橋剤導入電解質膜の耐酸化性を検討した。耐酸化性は50C、3%過酸化水素水溶液中に電解質膜を浸漬した後の重量変化から評価した。その結果、スルホン酸基の脱離は架橋剤の導入により、抑制されることがわかった。その抑制効果は、架橋剤の種類により異なり、TAC, BVPE, DVBの順に大きくなった。その中でも、DVB導入系では未架橋系に比べて7倍以上の耐酸化性を示したことから、化学的安定性の付与にDVBが有効であると結論した。

The object of this study is to improve the durability of radiation-grafted polymer electrolyte membranes (PEM), which were prepared by post-grafting p-methyl styrene with chemical crosslinkers such as divinylbenzene (DVB), 1,2-bis(p,p-vinylphenyl)ethane (BVPE), and triallyl cyanurate (TAC) into ETFE films after -preirradiation and subsequent sulfonation. Among the three different chemical crosslinkers, DVB showed the most pronounced efficiency for durability of the PEM obtained, in close relation to introduction of tightly crosslinked network structures based on DVB.