A Novel characterization method for graft-polymer structures chemically attached on thermally stable polymer films

耐熱性高分子膜に化学的に結合したグラフト鎖の新たな同定方法

榎本 一之; 高橋 周一; 前川 康成

Enomoto, Kazuyuki; Takahashi, Shuichi; Maekawa, Yasunari

燃料電池開発において、その心臓部分である電解質膜の高温耐久性が自動車用電源の実現に必要不可欠である。グラフト型電解質膜は、熱的,化学的に安定なフッ素系基材膜にスチレンスルホン酸やアルキルスルホン酸を導入することで作製するため、そのグラフト鎖の構造,分子量等を詳細に調べることが困難であった。最近、グラフト鎖が高分子鎖切断など分解することなく基材膜界面から直接脱離することを見いだした。そこで、今回、フッ素系基材膜へのアクリル酸メチルのグラフト重合とグラフト鎖のスルホン化により得られる新規アルキルスルホン酸グラフト鎖を上記脱離法により単離し、その化学構造と分子量を解析した。その結果、スルホン化過程で、脱カルボニルが起こる場合と起こらない場合があり、結果として3つの異なるモノマーユニットからなる3元系グラフト鎖であることがわかった。さらに、分子量測定より、アルキルスルホン酸グラフト鎖の分子量は約7万と、これまでの報告にあるグラフト鎖同等であることが解析できた。今後、このようなグラフト鎖の構造の燃料電池特性に及ぼす効果を詳細に検討する。

Most polymer grafts in grafted polymer films obtained by radiation-induced solid graft polymerization have not been analyzed in detail due to difficulties in isolation of the grafts without structural decomposition. We report herein a novel structural and molecular weight characterization method for polymer grafts chemically attached to thermally and chemically stable polymer substrates, based on swelling-induced graft detachment in hot water. The polymer grafts prepared by radiation-induced polymerization of alkyl acrylate into poly(ethylene-co-tetrafluoroethylene) (ETFE) followed by a sulfonation reaction were found to have a ternary copolymer structure whose monomer units contained -COOH, -SOH, or both.