エチレン-テトラフルオロエチレン共重合体膜への塩化ビニルベンジルのイオン飛跡グラフト重合反応; 反応媒質効果の速度論的解析

Ion-track grafting of vinylbenzyl chloride into poly(ethylene-co-tetrafluoroethylene) films; Kinetic analysis of reaction-medium effects

八巻 徹也; Nuryanthi, N.*; 喜多村 茜; 越川 博; 吉村 公男; 澤田 真一; 浅野 雅春*; 前川 康成; 鈴木 晶大*; 寺井 隆幸*

Yamaki, Tetsuya; Nuryanthi, N.*; Kitamura, Akane; Koshikawa, Hiroshi; Yoshimura, Kimio; Sawada, Shinichi; Asano, Masaharu*; Maekawa, Yasunari; Suzuki, Akihiro*; Terai, Takayuki*

イオン飛跡グラフト重合を利用した燃料電池用アニオン交換膜の開発では、照射イオンのフルエンスを低くした上で、いかにグラフト率(DOG)を増加させ十分なイオン交換容量を確保するかが鍵である。本研究では、DOGを高める試みとして、エチレン-テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)膜への塩化ビニルベンジル(VBC)のイオン飛跡グラフト重合を異なる反応媒質で行い、その効果をDOGの経時変化から速度論に基づいて解析した。具体的には、反応媒質である水-イソプロピルアルコール溶液の混合比を変化させ、そのときに初期重合速度(r)、ラジカル再結合速度()、グラフト効率(r/)が受ける影響を追跡した。ETFE鎖上のラジカルはVBCグラフト重合とイソプロピルアルコールへの連鎖移動との競合反応により消費されると仮定した上で、ゲル効果やETFE膜の膨潤を考慮すると、各因子の挙動はすべて説明することができた。

We investigated the ion-track grafting of vinylbenzyl chloride (VBC) into a poly(ethylene--tetrafluoroethylene) (ETFE) film using different grafting media for applications as anion exchange membranes for fuel cells. In an attempt to increase the grafting yield, we applied a poor solvent system as the grafting medium, , a mixture of water and isopropyl alcohol (HO-PrOH mixture). The optimum HO-PrOH composition was identified by the kinetic parameters including the initial polymerization rate (r), the radical recombination rate () and the grafting efficiency (r/). These parameters changed depending on the VBC-grafting/chain-transfer reaction competition for the radicals on ETFE and the Trommsdorff effect; the swelling of the grafting substrate gave an additional effect.