2018 Fiscal Year Annual Research Report
結晶性を有する二重網目構造の構築とプロトン交換膜としての展開
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17K14538
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| Research Institution | Kanagawa University |
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Principal Investigator |
片岡 利介 神奈川大学, 工学研究所, 客員研究員 (20514425)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 結晶性高分子 / プロトン交換膜 / 結晶 / 電子顕微鏡 / プロトン伝導 / 燃料電池 / 二重網目構造 / コンポジット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度の研究では、結晶性高分子をモノマーとブレンドした後に高分子を結晶化させ、その後熱重合することで結晶性/非晶性の二重網目構造を持つ薄膜を得た。しかしこの方法では、混合の際にモノマーの揮発と重合を避けるために融点の低い結晶性高分子を使用せざるを得ず、最終物の高い耐熱性が期待できなかった。そこでこの問題を解決するため、今年度は一度溶媒中にて高分子を結晶化させ、その後溶媒をモノマーへと置換し、重合する方法で、融点の高い高分子からなるプロトン交換膜が得られるか検討を行った。まずモノマーとしてスチレン、結晶性高分子としてモノマーの沸点よりも高い融点を持つアイソタクチックポリプロピレン(iPP)を選択した。iPPの濃厚溶液をメルトプレスし、冷却してiPPを結晶化させた。得られた薄膜をスチレンへ浸漬した後、熱重合とスルホン化により最終的にプロトン交換膜を得た。この膜内部の溶媒はほぼ完全にスチレンに置き換わり、スルホン化後はスルホ基が均一に分布していることが確認された。またこの方法で得られた膜は、昨年度作製した二重網目を持つプロトン交換膜と同等のプロトン伝導性とメタノール透過性を示した。膜の作製条件と構造・物性との関係について考察した。
更にこの作製法を溶剤耐性のあるフッ素樹脂へと転換が可能であるか予備実験した結果、製膜性にまだ問題があるものの、一部のフッ素樹脂においてプロトン伝導性を有するコンポジットを得ることができた。本結果は、膜の作製法を工夫することで幅広い組み合わせで二重網目を構築できることを示すものであり、高分子の選択肢により必要に応じた物性を持つプロトン交換膜が得られることを期待できる。
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