陽電子消滅法を利用した架橋PTFE電解質膜の構造解析

Structure analysis of crosslinked-PTFE electrolyte membranes by positron annihilation method

澤田 真一; 河裾 厚男; 前川 雅樹; 鈴木 晶大*; 寺井 隆幸*; 前川 康成

Sawada, Shinichi; Kawasuso, Atsuo; Maekawa, Masaki; Suzuki, Akihiro*; Terai, Takayuki*; Maekawa, Yasunari

陽電子消滅寿命(PAL)測定法を用いて、架橋ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を基材とする電解質膜の構造解析を行った。比較のため、架橋PTFE膜及びスチレングラフト膜の測定も行った。架橋PTFE電解質膜中には、半径0.280.30nmと0.440.45nmのサイズの自由空隙が存在することがわかった。小さい方の自由空隙はPTFE結晶領域及びポリスチレンスルホン酸グラフト鎖領域に位置し、一方、大きい空隙はPTFE非結晶領域に位置することが明らかとなった。

Positron annihilation lifetime spectroscopy (PALS) measurements were performed on polymer electrolyte membranes (PEMs) synthesized by radiation-induced graft polymerization of styrene into crosslinked-polytetrafluoroethylene (cPTFE) films and subsequent sulfonation. The base cPTFE and polystyrene-grafted films were also measured as references. The cPTFE based PEM was found to have free-volume holes with different radius of 0.28-0.30 nm and 0.44-0.45 nm. The larger holes may be located in PTFE amorphous regions, while the smaller ones are considered to exist in both PTFE crystallites and poly(styrene sulfonic acid) grafts containing no water.