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公開番号2025076964
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-16
出願番号2023188959
出願日2023-11-02
発明の名称陰イオン交換樹脂、電解質膜、電極触媒層形成用バインダーおよび電池電極触媒層
出願人国立大学法人山梨大学,タカハタプレシジョン株式会社
代理人個人
主分類B01J 41/13 20170101AFI20250509BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】化学的特性に優れる電解質膜、電極触媒層形成用バインダーおよび電池電極触媒層を製造できる陰イオン交換樹脂、その陰イオン交換樹脂から形成される電解質膜および電極触媒層形成用バインダー、ならびにその電極触媒層形成用バインダーから形成される電池電極触媒層を提供する。
【解決手段】多環部と接続部とからなる疎水性基と、多環部と接続部とからなる親水性基とを有する、例えば、下記式で示される陰イオン交換樹脂4-QPPAF-TMAを用いる。
<com:Image com:imageContentCategory="Drawing"> <com:ImageFormatCategory>TIFF</com:ImageFormatCategory> <com:FileName>2025076964000059.tif</com:FileName> <com:HeightMeasure com:measureUnitCode="Mm">45</com:HeightMeasure> <com:WidthMeasure com:measureUnitCode="Mm">170</com:WidthMeasure> </com:Image> 【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
下記式（１）で表される２価の疎水性基と、
下記式（２）で表される２価の親水性基と
からなり、
前記疎水性基単体からなる、または、前記疎水性基が、エーテル結合、チオエーテル結合、もしくは炭素－炭素結合を介して繰り返される疎水ユニットと、
前記親水性基単体からなる、または、前記親水性基が、エーテル結合、チオエーテル結合、もしくは炭素－炭素結合を介して繰り返される親水ユニットと
を有し、
前記疎水ユニットと前記親水ユニットとが、エーテル結合、チオエーテル結合、または炭素－炭素結合を介して結合している
ことを特徴とする、陰イオン交換樹脂。
－Ｒ
１
－Ａ
１
－（１）
（式中、Ｒ
１
は、単数の多環式化合物からなる、または、２価の炭化水素基、２価のケイ素含有基、２価の窒素含有基、２価のリン含有基、２価の酸素含有基、もしくは２価の硫黄含有基、もしくは炭素－炭素結合を介して互いに結合する複数の多環式化合物であり、Ａ
１
は、ハロゲン原子または擬ハロゲン化物で置換されていてもよい、２価の炭化水素基、２価のケイ素含有基、２価の窒素含有基、２価のリン含有基、２価の酸素含有基、または２価の硫黄含有基である。）
－Ｒ
２
－Ａ
２
－（２）
（式中、Ｒ
２
は、単数の多環式化合物からなる、または、２価の炭化水素基、２価のケイ素含有基、２価の窒素含有基、２価のリン含有基、２価の酸素含有基、もしくは２価の硫黄含有基である連結基、および／または炭素－炭素結合を介して互いに結合する複数の多環式化合物からなり、前記連結基または前記多環式化合物のうち少なくとも１つが、陰イオン交換基含有基と結合したものであり、Ａ
２
は、ハロゲン原子または擬ハロゲン化物で置換されていてもよい、２価の炭化水素基、２価のケイ素含有基、２価の窒素含有基、２価のリン含有基、２価の酸素含有基、または２価の硫黄含有基である。）
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記Ｒ
１
は、下記式（Ｒ
１
’）または下記式（Ｒ
１
’’）で表される
ことを特徴とする、請求項１に記載の陰イオン交換樹脂。
TIFF
2025076964000054.tif
26
169
（式中、ｌは、１以上の整数を示す。）
TIFF
2025076964000055.tif
26
169
（式中、ｌは、１以上の整数を示す。）
【請求項３】
前記Ａ
１
は、下記式（Ａ
１
’）で表される
ことを特徴とする、請求項１に記載の陰イオン交換樹脂。
TIFF
2025076964000056.tif
26
169
（式中、Ｍ
１
およびＭ
１
’は、互いに同一または相異なって、ハロゲン原子または擬ハロゲン化物で置換されていてもよい、１価の炭化水素基である。）
【請求項４】
前記Ｒ
２
が、下記式（Ｒ
２
’）で表されるフルオレン残基である
ことを特徴とする、請求項１に記載の陰イオン交換樹脂。
TIFF
2025076964000057.tif
32
169
（式中、Ａは、互いに同一または相異なって、陰イオン交換基含有基を示すか、または陰イオン交換基を含有する環状構造を示す。）
【請求項５】
前記Ａ
２
は、下記式（Ａ
２
’）で表される
ことを特徴とする、請求項１に記載の陰イオン交換樹脂。
TIFF
2025076964000058.tif
26
169
（式中、Ｍ
２
およびＭ
２
’は、互いに同一または相異なって、ハロゲン原子または擬ハロゲン化物で置換されていてもよい、１価の炭化水素基である。）
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の陰イオン交換樹脂を含む
ことを特徴とする、電解質膜。
【請求項７】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の陰イオン交換樹脂を含む
ことを特徴とする、電極触媒層形成用バインダー。
【請求項８】
請求項７に記載の電極触媒層形成用バインダーを含む
ことを特徴とする、電池電極触媒層。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は陰イオン交換樹脂、電解質膜、電極触媒層形成用バインダーおよび電池電極触媒層に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
単数の芳香環からなる、または、２価の炭化水素基、２価のケイ素含有基、２価の窒素含有基、２価のリン含有基、２価の酸素含有基、２価の硫黄含有基、もしくは炭素－炭素結合を介して互いに結合する複数の芳香環からなる２価の疎水性基と、単数の多環式化合物からなる、または、２価の炭化水素基、２価のケイ素含有基、２価の窒素含有基、２価のリン含有基、２価の酸素含有基、もしくは２価の硫黄含有基である連結基、および／または炭素－炭素結合を介して互いに結合する複数の多環式化合物からなり、前記連結基または前記多環式化合物のうち少なくとも１つが、炭素数２以上の２価の飽和炭化水素基を介して陰イオン交換基と結合した２価の親水性基とからなり、前記疎水性基単体からなる、または、前記疎水性基が、エーテル結合、チオエーテル結合、もしくは炭素－炭素結合を介して繰り返される疎水ユニットと、前記親水性基単体からなる、または、前記親水性基が、エーテル結合、チオエーテル結合、もしくは炭素－炭素結合を介して繰り返される親水ユニットとを有し、前記疎水ユニットと前記親水ユニットとが、エーテル結合、チオエーテル結合、または炭素－炭素結合を介して結合している陰イオン交換樹脂が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１９－２３２５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された陰イオン交換樹脂は、化学的特性（耐久性）および機械的特性（薄膜の柔軟性）に優れるものの、さらなる化学的特性（耐久性、特に耐アルカリ性）の向上が望まれている。
【０００５】
本発明は、化学的特性（耐久性、特に耐アルカリ性）に優れる電解質膜、電極触媒層形成用バインダーおよび電池電極触媒層を製造できる陰イオン交換樹脂、その陰イオン交換樹脂から形成される電解質膜および電極触媒層形成用バインダー、ならびにその電極触媒層形成用バインダーから形成される電池電極触媒層を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明の陰イオン交換樹脂は、
下記式（１）で表される２価の疎水性基と、
下記式（２）で表される２価の親水性基と
からなり、
前記疎水性基単体からなる、または、前記疎水性基が、エーテル結合、チオエーテル結合、もしくは炭素－炭素結合を介して繰り返される疎水ユニットと、
前記親水性基単体からなる、または、前記親水性基が、エーテル結合、チオエーテル結合、もしくは炭素－炭素結合を介して繰り返される親水ユニットと
を有し、
前記疎水ユニットと前記親水ユニットとが、エーテル結合、チオエーテル結合、または炭素－炭素結合を介して結合していることを特徴とする。
【０００７】
－Ｒ
１
－Ａ
１
－（１）
（式中、Ｒ
１
は、単数の多環式化合物からなる、または、２価の炭化水素基、２価のケイ素含有基、２価の窒素含有基、２価のリン含有基、２価の酸素含有基、もしくは２価の硫黄含有基、もしくは炭素－炭素結合を介して互いに結合する複数の多環式化合物であり、Ａ
１
は、ハロゲン原子または擬ハロゲン化物で置換されていてもよい、２価の炭化水素基、２価のケイ素含有基、２価の窒素含有基、２価のリン含有基、２価の酸素含有基、または２価の硫黄含有基である。）
【０００８】
－Ｒ
２
－Ａ
２
－（２）
（式中、Ｒ
２
は、単数の多環式化合物からなる、または、２価の炭化水素基、２価のケイ素含有基、２価の窒素含有基、２価のリン含有基、２価の酸素含有基、もしくは２価の硫黄含有基である連結基、および／または炭素－炭素結合を介して互いに結合する複数の多環式化合物からなり、前記連結基または前記多環式化合物のうち少なくとも１つが、陰イオン交換基含有基と結合したものであり、Ａ
２
は、ハロゲン原子または擬ハロゲン化物で置換されていてもよい、２価の炭化水素基、２価のケイ素含有基、２価の窒素含有基、２価のリン含有基、２価の酸素含有基、または２価の硫黄含有基である。）
【０００９】
本発明の陰イオン交換樹脂では、前記Ｒ
１
は、下記式（Ｒ
１
’）または下記式（Ｒ
１
’’）で表されることが好適である。
【００１０】
TIFF
2025076964000002.tif
26
169
（式中、ｌは、１以上の整数を示す。）
（【００１１】以降は省略されています）

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