Preparation of proton exchange membranes based on crosslinked polytetrafluoroethylene for fuel cell applications

八巻 徹也; 小林 和博; 浅野 雅春; 久保田 仁*; 吉田 勝

Polymer, 45(19), p.6569 - 6573, 2004/09

https://doi.org/10.1016/j.polymer.2004.07.048

架橋ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)にスチレンを線グラフトした後、スルホン化することによって、プロトン交換膜を合成した。グラフト率は、PTFE基材膜の架橋密度とグラフト反応の条件により775%の範囲で制御された。今回の作製条件において、膜内部まで均一にスルホン酸基を導入するためには30%以上のグラフト率が必要であることがわかった。得られたプロトン交換膜は、ナフィオンのような市販のパーフルオロスルホン酸膜を大きく上回る2.9meq gという大きなイオン交換容量を有するとともに、含水時における高い寸法安定性も兼ね備えている。これらの優れた特性は、言うまでもなく架橋PTFEをグラフト基材に用いたことに起因し、われわれのプロトン交換膜が燃料電池に応用可能であることを強く示唆している。

Temperature effects on radiation induced phenomena in polymers

田畑 米穂*; 大島 明博*; 高鹿 和信*; 瀬口 忠男

Radiation Physics and Chemistry, 48(5), p.563 - 568, 1996/00

https://doi.org/10.1016/0969-806X(96)00081-3

ポリテトラフルオロエチレンとポリスチレンの放射線照射効果に及ぼす温度依存性について調べた。ポリテトラフルオロエチレンは、融点直上で架橋するが、融点以下の温度では主鎖切断を起こす。しかし、77Kの極低温では、その切断は抑制される。一方、ポリスチレンは、室温照射では効果的に架橋するが、ガラス転移点異常の温度での照射では、切断が支配的になる。また、アタクテックとシンジオタクテックの構造の違いによりその照射効果は異なるとともに、結晶や非晶の違いにおいても照射効果の違いを観察した。

Annual reports of the Osaka Laboratory for Radiation Chemistry, Japan Atomic Energy Research Institute, No.23, 24, 25; April 1, 1989 - March 31, 1992

大阪支所

JAERI-M 92-129, 40 Pages, 1992/09

JAERI-M-92-129.pdf:1.44MB

本報告書は、大阪支所において、平成元年度から3年度までに行なわれた研究活動を、各年度ごとにまとめたものである。主な研究題目は、エキシマーレーザー光照射による有機低分子化合物より高付加価値化合物の合成、高機能付与のための高分子表面改質、線によるグラフト反応及び難燃材料の開発、放射線による金属カルボニル及び金属塩水溶液からの金属微粒子の合成、化学吸着による多層膜の形成、気体の励起発光、線量測定の研究などである。

Emulsifier-free emulsion polymerization of tetrafluoroethylene by radiation, 5; Effect of reaction conditions on the stability of polytetrafluoroethylene latex

諏訪 武; 渡辺 光崇; 岡本 次郎; 町 末男

Journal of Polymer Science; Polymer Chemistry Edition, 17(2), p.503 - 516, 1979/00

乳化剤不在下の放射線乳化重合で得られたポリテトラフルオルエチレン(PTFE)ラテックスの安定性を検討するために電気泳動による電位の測定および電導度滴定を行った。放置安定性は線量率よりむしろ全照射線量に依存し、次の領域で安定なラテックスが得られた:logD0.026V-0.6 ここでDは照射線量(10rad)、Vはラテックス中のポリマー濃度(g/l)である。安定性はモノマーが充分存在する重合中にのみ増加する。ラテックス粒子の電位は重合したままの状態(PH3)では-25~-50mVであり、PH10では-50~-65mVと安定性はアルカリ側で増加する。また表面電荷密度は水の放射線分解のG値から計算した値より電導度滴定による実測値の方が大きい。上の結果から粒子表面に酸が依存することは明らかである。これらの酸はカルボキシル基と吸着したフッ酸であると推測され、安定化はこれらの酸およびOHによるものである。

Morphology of polytetrafluoroethylene prepared by radiation-induced emulsion polymerization

瀬口 忠男; 諏訪 武; 田村 直幸; 武久 正昭

J.Polym.Sci.,Polym.Phys.Ed., 12(12), p.2567 - 2576, 1974/12

テトラフルオルエチレン(TFE)を放射線乳化重合したときに得られるポリマー(PTFE)の形態を電子顕微鏡で観察し、重合条件とポリマーの形との関係をしらべ形態におよぼす原因を検討した。観測されるポリマーの形は繊維状、棒状、粒状と3つに大別できる。繊維状のものは乳化剤濃度が高く、線量率が高い場合に得られ、粒状のものは乳化剤濃度が低い場合に得られる。棒状のものはそれらの中間のときに得られる。しかし乳化剤濃度が高くても、後重合の場合には粒状になった。したがって照射中の乳化剤濃度が重要な役割を果たしていることがわかった。分子量と形状を比較すると、低分子量のものは繊維状高分子量のものが粒状になり分子量に強く影響を受けている。

ポリテトラフルオルエチレンの放射線崩壊反応に及ぼすハロゲン置換メタンの加速効果

萩原 幸; 田川 徹*; 土田 英俊*; 篠原 功*; 鍵谷 勤*

高分子論文集, 31(5), p.336 - 340, 1974/05

https://doi.org/10.1295/koron.31.336

ポリテトラフルオルエチレン(PTFE)に線を照射すると、その引張り強度および伸びは線量とともに急激に低下する。この強度低下は空気中照射もしくは照射後の加熱によって一層顕著となる。さらに、この崩壊反応は高温で、とくに、ハロゲン置換メタンを共存させると効果的に起ることを見いだした。生成気体の分析から、空気中における崩壊反応はCOおよびCOの発生をともなっており。一方、CClを添加した場合にはCFClおよびCFClが生成し、CHClを添加するとCFCl,CHFCl,CFCl,CHFCl,CHClなどが生成することがわかった。以上の結果に基づきハロゲン置換メタンによる崩壊促進機構をラジカル連鎖反応によって説明した。

Heat treatment and isothermal crystallization of as-polymerized polytetrafluoroethylene

諏訪 武; 武久 正昭; 町 末男

Reports on Progress in Polymer Physics in Japan, 17, p.217 - 220, 1974/00

As-polymerized PTFEを融点(327C)以下で、熱処理すると結晶化度は低下する。Mn=10~10では部分融解した一部は再配列して結晶化するが、Mn10(とくに10以上)では部分融解して非晶域が増加するのみで、再配列による結晶化はほとんど起こらない。熱処理により再配列して、As-Polymerized PTFEの結晶化度に近ずけうる分子鎖長は、1000A位までで、それ以上になると一度融解する再配列は起きてもAs-Polymerized PTFEの結晶化度にまで到達しえない。

Molecular motion and structure of unsintered polytetrafluoroethylene, 3; Texture from the measurement of 100 Debye-Scherrer line profiles

依田 修; 田村 直幸

Reports on Progress in Polymer Physics in Japan, 16, p.231 - 234, 1973/00

未焼成ポリテトラフルオルエチレンのラテラル方向の微結晶サイズと格子歪を、100デバイーシェラー線を測定することによって調べた。その結果(1)乳化重合PTFEに懸濁重合物よりも結晶サイズは大きく、また分子鎖のパッキングはより密である。(2)機械的処理によって微結晶はより小さくなり、格子歪は増大すると共に、非晶成分が現われる。(3)焼成によってポリマー分子鎖は再配列を起し、格子の欠陥部分は結晶外に押し出されることにより結晶サイズが増大すると共に歪は減少する。(4)50MRまでの線照射では結晶サイズ、格子歪共に顕著な変化は見出されないことがわかった。