本发明专利技术涉及交联高分子电解质及其制备方法、交联高分子电解质膜、电池。本发明专利技术通过由下述(1)或(2)得到的交联高分子电解质，提供耐水性、耐溶剂性优异，耐热性高、价格低廉、甲醇透过性低的适合燃料电池的质子传导膜的新型交联高分子电解质及其制备方法。(1)使具有2或3个以上反应基团的化合物与高分子电解质反应；(2)使具有2或3个以上反应基团的化合物与高分子反应，获得交联高分子，向所得交联高分子中导入离子交换基团。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及交联高分子电解质、特别是适合作为燃料电池使用的交联高分子电解质及其制备方法。
技术介绍
作为固体高分子型燃料电池中使用的质子传导性的高分子电解质，由于全氟烷基磺酸系高分子作为燃料电池的特性优异，因此以往主要是使用该材料，但是该材料价格昂虫贝ο作为燃料电池中使用的燃料，有望采用氢或甲醇，但是在以甲醇作为燃料、并使用上述全氟烷基磺酸系高分子的燃料电池中，甲醇对全氟烷基磺酸系高分子的透过性高，因此电压或输出功率降低。在上述状况下，对于可替代全氟烷基磺酸系材料、价格低廉、且难以透过甲醇的高分子电解质的开发近年来日益活跃。其中向耐热性优异、薄膜强度高的芳族聚醚中导入有磺酸基的材料受到重视，例如人们提出了磺化聚醚酮系(日本特表平11-502249号公报)、 磺化聚醚砜系(日本特开平10-45913号公报、日本特开平10-21943号公报)的高分子电解质。近年来，从甲醇的透过性受到抑制或耐水性提高的角度考虑，有人公开了通过放射线进行交联的高分子电解质(日本特开2004-269599号公报)，由于是通过放射线进行交联，因此需要大规模的设备，膜容易由于放射线而劣化。还有人提出了使用胺成分进行酰胺化从而进行交联的方法(日本特开平6-93114 号公报)，但是有助于质子传导的基团的当量低，并且容易被水解。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供耐水性、耐溶剂性优异，耐热性高，价格低廉且甲醇透过性低的、适合燃料电池的质子传导膜的新型交联高分子电解质及其制备方法。本专利技术人等为实现上述目的进行了深入的研究，结果完成了本专利技术。S卩，本专利技术涉及由下述(1)或⑵得到的交联高分子电解质(1)使具有2或3个以上反应基团的化合物与高分子电解质反应；(2)使具有2或3个以上反应基团的化合物与高分子反应，得到交联高分子，向所得交联高分子中导入离子交换基团。本专利技术还涉及下述交联高分子电解质 的交联高分子电解质，该交联高分子电解质是在50 300°C范围的温度下，使具有2或3个以上反应基团的化合物与高分子电解质或者高分子反应； 的交联高分子电解质，该交联高分子电解质是在100 200°C范围的温度下，使具有2或3个以上反应基团的化合物与高分子电解质或高分子反应；的交联高分子电解质，其中具有2或3个以上反应基团的化合物的分子量为500 以下；上述的交联高分子电解质，其中在酸催化剂存在下，使具有2或3个以上反应基团的化合物与高分子电解质或高分子反应； 的交联高分子电解质，其中相对于高分子或高分子电解质，交联剂的比例为0. 5 50%重量；和 的交联高分子电解质， 其中在酸催化剂存在下，使具有2或3个以上反应基团的化合物与高分子电解质或高分子反应。还涉及上述的交联高分子电解质，其中具有2或3个以上反应基团的化合物是选自下述通式(i_l) (i_5)的至少一种的化合物。 权利要求1.由下述( 得到的交联高分子电解质(2)使具有2或3个以上反应基团的化合物与高分子反应，得到交联高分子，向所得交联高分子中导入离子交换基团，其中具有2或3个以上反应基团的化合物是选自下述通式(i-Ι) (i-5)的至少一种的化合物2.权利要求1的交联高分子电解质，其是在50 300°C范围的温度下，使具有2或3 个以上反应基团的化合物与高分子反应。3.权利要求2的交联高分子电解质，其是在100 200°C范围的温度下，使具有2或3 个以上反应基团的化合物与高分子反应。4.权利要求1的交联高分子电解质，其中相对于高分子，交联剂的比例为0.5 50% 重量。5.权利要求1的交联高分子电解质，其是在酸催化剂存在下，使具有2或3个以上反应基团的化合物与高分子反应。6.权利要求1的交联高分子电解质，其中V各自独立为卤素原子、羟基甲基、烷氧基甲基、乙烯基、烯丙基、商代甲基、烷氧基甲基氨基、双(烷氧基甲基)氨基、商代酰基、异丙烯基或烯丙氧基。7.权利要求1的交联高分子电解质，其中W各自独立为卤素原子、氢原子、羟基甲基、烷氧基甲基、乙烯基、烯丙基、商代甲基、烷氧基甲基氨基、双(烷氧基甲基)氨基、商代酰基、 异丙烯基、烯丙氧基、羟基、羧酸基、磺酸基、氨基、酰胺基、硝基、醛基、腈基、酯基、可具有取代基的碳原子数1 6的烷基、可具有取代基的碳原子数6 20的芳基或可具有取代基的碳原子数7 20的芳烷基。8.权利要求1的交联高分子电解质，其中U各自独立为直接键合、-0-、-S-、-C0-、-C00 -、-S02-、-S03-、亚苯基、亚联苯基、亚蒽基、亚萘基、碳原子数7 12的亚芳烷基、碳原子数 1 20的亚烷基、碳原子数1 20的亚烷氧基、或碳原子数1 20的亚烷基硫基。9.权利要求6或7的交联高分子电解质，其中至少两个V为羟基甲基，W为羟基。10.权利要求9的交联高分子电解质，其中具有2或3个以上反应基团的化合物是2， 6-双(羟基甲基)苯酚或其衍生物。11.权利要求1的交联高分子电解质，其中离子交换基团为阳离子交换基团。12.权利要求11的交联高分子电解质，其中阳离子交换基团为磺酸基。13.权利要求12的交联高分子电解质，其中使用选自浓硫酸、氯磺酸、发烟硫酸的磺化剂导入磺酸基。14.权利要求12的交联高分子电解质，其特征在于导入磺酸基时，使卤素系溶剂共存。15.交联高分子电解质膜，其含有权利要求1的交联高分子电解质。16.交联高分子电解质膜，其由下述(4)得到(4)将具有2或3个以上反应基团的化合物和高分子溶解于溶剂中，使用所得溶液成膜，然后使所得膜交联，接着向所得膜中导入离子交换基团，其中具有2或3个以上反应基团的化合物是选自下述通式(i-Ι) (i-5)的至少一种的化合物17.交联高分子电解质膜-电极接合体，其含有权利要求15或16的高分子电解质膜和电极。18.电池，其含有权利要求17的交联高分子电解质膜-电极接合体。19.燃料电池，其含有权利要求17的交联高分子电解质膜-电极接合体。20.交联高分子电解质的制备方法，该方法包含下述O)(2)使具有2或3个以上反应基团的化合物与高分子反应，得到交联高分子，向所得交联高分子中导入离子交换基团，其中具有2或3个以上反应基团的化合物是选自下述通式(i-Ι) (i-5)的至少一种的化合物21.权利要求20的交联高分子电解质的制备方法，其中将具有2或3个以上反应基团的化合物和高分子在50°C 300°C的范围内进行加热。22.权利要求21的交联高分子电解质的制备方法，其中在100 200°C范围的温度内， 使具有2或3个以上反应基团的化合物与高分子反应。23.权利要求20的交联高分子电解质的制备方法，其中相对于高分子，交联剂的比例为0. 5 50%重量。24.权利要求20的制备方法，该方法将具有2或3个以上反应基团的化合物和高分子溶解于溶剂中，使用所得溶液成膜，然后将所得膜进行交联，接着向所得膜中导入离子交换基团。25.权利要求21的制备方法，其特征在于加热时使酸催化剂共存。全文摘要本专利技术涉及交联高分子电解质及其制备方法、交联高分子电解质膜、电池。本专利技术通过由下述(1)或(2)得到的交联高分子电解质，提供耐水性、耐溶剂性优异，耐热性高、价格低廉、甲醇透过性低的适合燃料电池的质子传导膜的新型交联高分子电解质及其制备方法。(1)使具有2或本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．由下述（２）得到的交联高分子电解质：（２）使具有２或３个以上反应基团的化合物与高分子反应，得到交联高分子，向所得交联高分子中导入离子交换基团，其中具有２或３个以上反应基团的化合物是选自下述通式（ｉ－１）～（ｉ－５）的至少一种的化合物：其中式（ｉ－１）～（ｉ－５）中，Ｖ表示反应基团，Ｗ表示氢原子、取代基或反应基团，各式中，多个Ｖ互相可以相同或不同，各式中，多个Ｗ互相可以相同或不同，Ｕ表示直接键合或二价基团。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：吉村研，
申请(专利权)人：住友化学株式会社，
类型：发明
国别省市：JP
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