Imidazolium-based anion exchange membranes for alkaline anion fuel cells; Elucidation of the morphology and the interplay between the morphology and properties

Zhao, Y.; 吉村 公男; 猪谷 秀幸*; 山口 進*; 田中 裕久*; 小泉 智*; Szekely, N.*; Radulescu, A.*; Richter, D.*; 前川 康成

Soft Matter, 12(5), p.1567 - 1578, 2016/02

https://doi.org/10.1039/C5SM02724A

We investigated the interplay between morphology and properties of a new graft-type of anion exchange membranes (AEMs) containing 2-methylimidazolium groups by using contrast variation small angle neutron scattering (SANS) technique. These AEMs prepared by radiation-induced grafting of 2-methyl-1-vinylimidazole and styrene into poly(ethylene-co-tetrafluoroethylene) (ETFE) films, possessed both high alkaline durability and high conductivity. The SANS measurement reveals that these membranes are consisted of three phases: crystalline lamellar and crystallite domains originating from the pristine ETFE, which offer good mechanical properties, hydrophobic amorphous domains, which offer a matrix to create conducting regions, and interconnected hydrated domains, which are composed of the entire graft chains and water and play a key role to promote the conductivity.

Preparation of sulfonated crosslinked PTFE--poly(alkyl vinyl ether) membranes for polymer electrolyte membrane fuel cells by radiation processing

Chen, J.; 浅野 雅春; 八巻 徹也; 吉田 勝

Journal of Membrane Science, 256(1-2), p.38 - 45, 2005/06

放射線同時照射法による新しい燃料電池用電解質膜を作製した。電子線架橋したPTFE膜に放射線同時照射法により、プロピルビニルエーテル(nPVE)及びイソプロピルビニルエーテル(iPVE)をグラフト重合させたところ、照射線量とともにグラフト率は、見かけ上直線的に増加することがわかった。また、照射温度を変化させた場合、グラフト反応はそれぞれの沸点付近において急激に進行した。一方、塩化アルミなどの触媒を共存させることにより、グラフト率は顕著に加速された。スルホン化後の電解質膜の特性を調べたところ、イオン交換容量が小さいにもかかわらずナフィオンに同等のプロトン導電性を示した。

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。

Multi-stage grafting and simultaneous co-grafting of acrylic acid and vinyl pyrrolidone onto polyethylene induced by -ray irradiation

G.M.Qin*; 梶 加名子; 畑田 元義

JAERI-M 91-106, 114 Pages, 1991/07

JAERI-M-91-106.pdf:2.21MB

多種類の官能基をある種の規則性を以ってポリマーに導入するために、アクリル酸とビニルピロリドンの多段・複合重合及び共グラフト重合の研究を行った。多段・複合グラフト重合においては、グラフト率-時間曲線及び第二段階のグラフト率はグラフト重合のモード及び第一段階のグラフト率に依存した。同時共グラフト重合では、グラフト率-時間曲線は、モノマー溶液中のモノマー比に依存した。10%KOH電解液中のグラフト膜の電気抵抗は、グラフト膜のグラフト率に依存するが、その挙動は、グラフト重合のモード及び第一段階のグラフト率に依存する。グラフト重合条件を定めるための予備実験の結果も詳しく述べた。

ポリエステル繊維中のグラフトポリメタクリル酸の分布

金谷 義博*; 梶 加名子

繊維学会誌, 45(7), p.318 - 323, 1989/07

https://doi.org/10.2115/fiber.45.7_318

表面官能基濃度の高いポリエステル繊維を得る目的でメタクリル酸の薄層グラフト重合を行なった。グラフトメタクリル酸の濃度と繊維のアルカリ加水分解による方法で調べたところ、この濃度は繊維の最表面で比較的低く、表面から1m以内の内部で最大値を示し、更に内部では次第に減少し0に近づくことが明らかになった。この結果から、グラフト後、繊維の表層部分をアルカリ処理により適量削り取り、表面官能基濃度最大の面を露出させることにより、表面官能基濃度の高いグラフト繊維が得られることが期待できる。事実、メタクリル酸のグラフト率が1%以下のポリエステルでも、アルカリ処理により鮮明に染色されるようになった。

Annual Report of the Osaka Laboratory for Radiation Chemistry,Japan Atomic Energy Research Institute, No.17; April 1,1983-March 31,1984

大阪支所*

JAERI-M 84-239, 59 Pages, 1985/01

JAERI-M-84-239.pdf:1.44MB

本報告は、大阪支所において昭和58年度に行われた研究活動を述べたものである。主な研究題目は、電子あるいはイオン照射下の界面現象に関する基礎研究、電子線照射による重合反応の研究、ポリマーの改質および上記の研究と関連した重合反応、高分子分解、ならびにグラフト重合に関する基礎研究である。

Annual Report of the Osaka Laboratory for Radiation Chemistry Japan Atomic Energy Research Institute,No.15; April 1,1981-March 31,1982

畑田 元義

JAERI-M 82-192, 95 Pages, 1982/12

JAERI-M-82-192.pdf:2.27MB

本報告は昭和56年度に、大阪支所において行なわれた研究活動を述べたものである。主な研究題目は、一酸化炭素、水素、およびメタンの反応ならびにそれと関連した研究、高線量率電子線照射による重合反応の研究、ポリマーの改質、および上記の研究と関連した重合反応、高分子分解、架橋ならびにグラフト重合に関する基礎的研究などである。

Graft polymerization of acrylic acid onto polyethylene film by preirradiation method, I; Effects of preirradiation dose,monomer concentration,reaction temperature,and film thickness

石垣 功; 須郷 高信; 妹尾 敬次*; 岡田 紀夫*; 岡本 次郎; 町 末男

J.Appl.Polym.Sci., 27, p.1033 - 1041, 1982/00

https://doi.org/10.1002/app.1982.070270322

低密度および高密度ポリエチレン(LDPE,HDPE)へのアクリル酸のグラフト重合について、電子線前照射線量、モノマー濃度、反応温度および膜厚の影響を検討した。2~50Mradの線量をLDPE,HDPEに照射し、次いで30~100wt%のアクリル酸(AAc)水溶液中に、25~40Cで10分~5時間浸漬しグラフとさせた。HDPEは、LDPEにくらべてグラフト速度は小さいが最終到達グラフト率は高くなった。何れの場合も照射線量とともにグラフト速度及び最終到達グラフト率は高くなるが、高線量で飽和現象が認められた。モノマー濃度依存性では、60wt%でグラフト速度が最高値を示し、グラフト膜のモノマー溶液中での膨潤挙動と一致することが判った。温度及び膜厚依存性からも、本系グラフト反応が、AAcのPEマトリックス中への拡散速度に強く依存していることが明らかになった。

Annual Report of the Osaka Laboratory for Radiation Chemistry Japan Atomic Energy Research Institute(No.14)April 1,1980-March 31,1981

大阪研究所*

JAERI-M 9856, 131 Pages, 1981/12

JAERI-M-9856.pdf:2.81MB

本報告は昭和55年度に、大阪研究所において行なわれた研究活動を述べたものである。主な研究題目は、一酸化炭素、水素およびメタンの反応ならびにそれに関連した研究、高線量率電子線照射による重合反応の研究、ポリマーの改質、および上記の研究と関連した重合反応、高分子分解、架橋ならびにグラフト重合に関する基礎的研究などである。

Annual Report of the Osaka Laboratory for Radiation Chemistry, Japan Atomic Energy Research Institute,No.13; April 1, 1979-March 31, 1980

大阪研究所*

JAERI-M 9214, 146 Pages, 1980/11

JAERI-M-9214.pdf:4.1MB

本報告は昭和53年度に、大阪研究所において行なわれた研究活動を述べたものである。主な研究題目は、一酸化炭素、水素およびメタンの反応ならびにそれに関連した研究、高線量率電子線照射による重合反応の研究、ポリマーの改質、および上記の研究と関連した重合反応、高分子分解、架橋ならびにグラフト重合に関する基礎的研究などである。