小角X線及び中性子散乱法によるETFE基材グラフト電解質膜の構造解析

Structural analysis of ETFE-based graft-type polymer electrolyte membranes by small angle X-ray / neutron scattering method

Tran, D. T.; 澤田 真一; 長谷川 伸; Putra, A.; 山口 大輔; 大場 洋次郎*; 小泉 智; 大沼 正人*; 前川 康成; 勝村 庸介*

Tran, D. T.; Sawada, Shinichi; Hasegawa, Shin; Putra, A.; Yamaguchi, Daisuke; Oba, Yojiro*; Koizumi, Satoshi; Onuma, Masato*; Maekawa, Yasunari; Katsumura, Yosuke*

放射線グラフト法によって燃料電池用の高性能電解質膜を開発するには、グラフト電解質膜の構造を詳細に理解することが必要不可欠である。そこで本研究では、小角X線及び中性子散乱法により、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)を基材とするグラフト電解質膜の構造解析を行った。基材ETFE膜では、相関長23nmの位置に結晶ラメラの間隔に起因するピークが見られた。スチレングラフト膜(グラフト率34%)と電解質膜(イオン交換容量2.0meq/g)では、それぞれ30, 33nmの位置にピークが観察された。この結果は、ラメラ内の非晶相領域にグラフト鎖が導入され、ラメラ間隔を広げたと解釈できる。

We investigated the structure of the ethylene-co-tetrafluoroethylene (ETFE) based radiation-grafted polymer electrolyte membranes (PEMs) by the small-angle X-ray scattering (SAXS) method. From SAXS profile for the base ETFE film, a lamellar structure with spacing of 23 nm was observed. For the styrene-grafted film and PEM, the lamellar spacing measured by SAXS profiles were 30 and 33 nm, respectively. This can be explained by that the grafted regions were introduced into the amorphous phases in the lamellar structures, thereby extending the lamellar spacing.