Development of grafted type poly(ether ether ketone) electrolyte membranes; Morphology of PEEK substrate and radiation-induced graft polymerization

グラフト型ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)電解質膜の開発; PEEK基材のモルホロジーと放射線グラフト重合

長谷川 伸; Chen, J.; 越川 博; 岩瀬 裕希*; 小泉 智; 大沼 正人*; 前川 康成; 岩瀬 裕希*

Hasegawa, Shin; Chen, J.; Koshikawa, Hiroshi; Iwase, Hiroki*; Koizumi, Satoshi; Onuma, Masato*; Maekawa, Yasunari; Iwase, Hiroki*

耐熱性、及び機械特性に優れた芳香族炭化水素膜であるポリエーテルエーテルケトン(PEEK)基材へのスルホン酸含有スチレン誘導体の放射線グラフト重合を検討した。PEEK膜へのスルホン酸含有スチレン誘導体であるスチレンスルホン酸エチルエステル(E4S)へのグラフト重合は、PEEKの結晶化度11から26%において穏やかに進行し、72時間でグラフト率50%以上に達した。しかしながら、結晶化度26%以上では、グラフト重合がほとんど進行しなかった。SAXSを用いてこれら結晶化度の異なる試料についてモルホロジーの変化を検討したところ、結晶化度26%以上でd=14nmのラメラ周期構造を見いだした。こうして、結晶化度26%以上でのPEEK膜へのグラフト重合の抑制は、ラメラ周期構造の形成によるモノマー拡散の阻害によることが明らかとなった。

Radiation-induced graft polymerization of sulfo-containing styrene derivatives into crystalline poly(ether ether ketone) (PEEK) substrates was carried out to prepare thermally and mechanically stable polymer electrolyte membranes based on an aromatic hydrocarbon polymer, so-called "super-engineering plastics". Graft polymerization of the sulfo-containing styrene, ethyl 4-styrenesulfonate (E4S) into PEEK substrates with degrees of crystallinity (DC) of 11 - 26% gradually progressed, achieving a grafting degree of more than 50% after 72 hours, whereas graft polymerization of the substrates with DC above 26% did not proceed. When morphological change in these films were measured by SAXS, PEEK films with DC larger than 26% showed a new peak at d=14 nm, corresponding to lamella structure. Thus, the suppression of graft polymerization of PEEK films with DC above 26% was due to obstruct of monomer diffusion by the formation of the oriented lamella structure.