[发明专利]聚芳撑系共聚物及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及聚芳撑系共聚物及其用途。

背景技术

作为一次电池、二次电池或燃料电池等电化学装置的隔膜，可以使用高分子电解质膜。例如以ナフィオン(デュポン社的注册商标)为代表的氟系高分子电解质膜，在作为燃料电池用的隔膜使用时由于其发电特性优异，以往主要使用该膜。但是，对于氟系高分子电解质膜，被指出存在价格非常昂贵、耐热性低、废弃成本高、膜强度低，如果不做一些补强则无法实用等问题。

在这种状况中，可替代上述氟系高分子电解质膜、价格低廉、特性优异的烃系高分子电解质膜的开发近年来日益活跃。

作为烃系高分子电解质膜，例如已知有使用聚芳撑系共聚物而成的高分子电解质膜，该聚芳撑系共聚物包括聚芳撑结构并包含具有离子交换基团的嵌段、和不具有离子交换基团的嵌段，离子交换容量为2.3 meq/g (例如参照日本特开2008-247857号公报)。

但是，上述高分子电解质膜在耐久性方面仍无法令人十分满意。

发明内容

本发明的目的在于提供作为高分子电解质膜使用时，可获得发挥优异耐久性的膜的聚芳撑系共聚物。本发明进一步提供含有该聚芳撑系共聚物的高分子电解质、含有该高分子电解质的燃料电池用构件(特别是高分子电解质膜)、含有该构件的高分子电解质型燃料电池。

本发明人鉴于上述情况，对于聚芳撑系共聚物进行了深入的研究，结果发现，对于分别含有多个具有离子交换基团的链段、和实质上不具有离子交换基团的链段的共聚物，通过确定具有离子交换基团的链段的至少一个含有特定的序列、确定具有离子交换基团的链段的重均分子量、且确定不具有离子交换基团的链段的至少一个的部分结构，由此可以解决上述课题，从而完成本发明。即，本发明提供[1]。

[1] 聚芳撑系共聚物，该聚芳撑系共聚物分别具有多个具有离子交换基团的链段、和实质上不具有离子交换基团的链段，其特征在于，具有离子交换基团的链段的至少一个含有聚芳撑结构，具有离子交换基团的链段的经聚苯乙烯换算的重均分子量为10,000-250,000，以及聚芳撑系共聚物的离子交换容量为3.0 meq/g以上。

本发明进一步提供以下的[2]-[15]作为上述聚芳撑系共聚物的优选的实施方案。

[2] [1]所述的聚芳撑系共聚物，其特征在于，上述实质上不具有离子交换基团的链段的至少一个具有吸电子基团，且主链上具有选自醚键和硫醚键中的1种以上。

[3] [2]所述的聚芳撑系共聚物，其特征在于，将上述实质上不具有离子交换基团的链段的主链中所含的醚键和硫醚键分解，之后测定的经聚苯乙烯换算的重均分子量为10,000-250,000。

[4] [1]-[3]中任一项所述的聚芳撑系共聚物，其特征在于，将2200重量份二甲基亚砜、和2-13重量份含有25%重量四甲基氢氧化铵的甲醇溶液、和1重量份上述聚芳撑系共聚物混合，得到所混合的聚芳撑系共聚物全部或实质上全部溶解了的溶液，将该溶液在100℃下加热2小时，之后测定的经聚苯乙烯换算的重均分子量为10,000-250,000。

[5] [1]-[4]中任一项所述的聚芳撑系共聚物，其特征在于，上述具有离子交换基团的链段的经聚苯乙烯换算的重均分子量为10,000-160,000。

[6] [2]、[4]和[5]中任一项所述的聚芳撑系共聚物，其特征在于，将上述实质上不具有离子交换基团的链段的主链中所含的醚键和硫醚键分解，之后测定的经聚苯乙烯换算的重均分子量为10,000-160,000。

[7] [1]-[3]、[5]和[6]中任一项所述的聚芳撑系共聚物，其特征在于，将2200重量份二甲基亚砜、和2-13重量份含有25%重量四甲基氢氧化铵的甲醇溶液、和1重量份上述聚芳撑系共聚物混合，得到所混合的聚芳撑系共聚物全部或实质上全部溶解了的溶液，将该溶液在100℃下加热2小时，之后测定的经聚苯乙烯换算的重均分子量为10,000-160,000。

[8] [1]-[7]中任一项所述的聚芳撑系共聚物，其特征在于，上述实质上不具有离子交换基团的链段的至少一个含有下式(1)所示的结构单元：