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JPS6411335B2 - - Google Patents
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JPS6411335B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6411335B2
JPS6411335B2 JP56205102A JP20510281A JPS6411335B2 JP S6411335 B2 JPS6411335 B2 JP S6411335B2 JP 56205102 A JP56205102 A JP 56205102A JP 20510281 A JP20510281 A JP 20510281A JP S6411335 B2 JPS6411335 B2 JP S6411335B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
organic
fluorine
polymer
cation exchange
Prior art date
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Expired
Application number
JP56205102A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS58109141A (en
Inventor
Shozo Kato
Kenji Kunai
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokuyama Corp
Original Assignee
Tokuyama Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Tokuyama Corp filed Critical Tokuyama Corp
Priority to JP56205102A priority Critical patent/JPS58109141A/en
Publication of JPS58109141A publication Critical patent/JPS58109141A/en
Publication of JPS6411335B2 publication Critical patent/JPS6411335B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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  • Graft Or Block Polymers (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、耐薬品性、耐熱性に優れた陽イオン
交換体の製造方法に関する。 従来、含フツ素ビニル基を分子中に含有する有
機フツ素系モノマーを無機高分子体へグラフトさ
せる試みはほとんどされていない。本発明者ら
は、長年、有機フツ素化学分野における研究を続
けてきた。有機フツ素化合物の最大の特徴は耐薬
品性および耐熱性に優れていることにある。また
有機フツ素系有機酸例えば有機フツ素系カルボン
酸においては、PKaが2以下という強酸性を示
すことも特徴の一つである。本発明者らは、これ
らの有機フツ素化合物の特徴に着目し、耐薬品性
および耐熱性に優れた、有機フツ素系のイオン交
換基を含有する無機高分子体を開発すべく鋭意研
究を重ねてきた。しかしながら、含フツ素ビニル
基を含有する有機フツ素系モノマーは、対応する
構造の炭化水素系モノマーと比較して、フツ素原
子のかさ高さ故に著しく重合性が悪く、ごく限ら
れたモノマーがごく限られた条件下においてのみ
しか重合しないと言う欠点がある。さらに、有機
フツ素系モノマーは強い撥水性を示すため無機高
分子体との親和性が無いと言う欠点をも有してい
る。即ち、有機フツ素系モノマーと無機高分子体
とのグラフト化が極めて難しいために、現在まで
ほとんど研究が行われていないのが現状である。
本発明者らは、有機フツ素系モノマーと無機高分
子体とのグラフト反応を鋭意研究を重ねた結果、
驚くべきことに、放射線照射下において、このグ
ラフト化反応が容易に進行するという事実を見い
出した。本発明者らはさらに詳しい研究を重ね、
遂に無機高分子体をベースとした有機フツ素系イ
オン交換基を含有するイオン交換体を製造するこ
とに成功し、本発明を完成するに至つた。 即ち、本発明は、陽イオン交換基、容易に陽イ
オン交換基に交換し得る官能基及び陽イオン交換
基を導入し得る有機基よりなる群から選ばれた少
くとも1つの基と含フツ素ビニル基とを分子中に
含有する有機フツ素系モノマーを酸化ケイ素又は
酸化アルミニウムを構成成分とする無機高分子体
又は有機基を有するケイ素ポリマーにグラフトさ
せるに際し、放射線照射することにより該無機高
分子体又は有機基を有するケイ素ポリマーに有機
フツ素系モノマーをグラフトし、必要に応じて陽
イオン交換基を付与することを特徴とする陽イオ
ン交換体の製造方法である。 本発明で使用する有機フツ素系モノマーはイオ
ン交換基、容易にイオン交換基に変換し得る官能
基又はイオン交換基を導入し得る有機基と含フツ
素ビニル基とを分子中に含有するものである。上
記イオン交換基又は後処理でイオン交換基を付与
できる基は、本発明の目的物がイオン交換体であ
るための必要な基で、結果的にイオン交換体とな
りうるものであれば特に限定されず如何なるイオ
ン交換基又は後処理でイオン交換基としうるもの
であつてもよい。本発明で得られる目的物は陽イ
オン交換体であるので、上記イオン交換基は陽イ
オン交換基である必要がある。該陽イオン交換基
は公知のものが使用されるが、一般に好適に使用
される代表的なものを例示するとスルホン酸基、
カルボン酸基、その他の陽イオン交換基或いはこ
れらのナトリウム、カリウム、アンモニウム等の
塩等である。また容易にイオン交換基に変換し得
る官能基としては例えば
The present invention relates to a method for producing a cation exchanger having excellent chemical resistance and heat resistance. Hitherto, few attempts have been made to graft an organic fluorine-based monomer containing a fluorine-containing vinyl group in its molecule to an inorganic polymer. The present inventors have continued research in the field of organic fluorine chemistry for many years. The most important feature of organic fluorine compounds is that they have excellent chemical resistance and heat resistance. Another characteristic of organic fluorine-based organic acids, such as organic fluorine-based carboxylic acids, is that they exhibit strong acidity with a PKa of 2 or less. The present inventors focused on the characteristics of these organic fluorine compounds and conducted intensive research to develop an inorganic polymer containing an organic fluorine-based ion exchange group that has excellent chemical resistance and heat resistance. I've been piling it up. However, organic fluorine-based monomers containing fluorine-containing vinyl groups have significantly poor polymerizability due to their bulky fluorine atoms compared to hydrocarbon monomers with the corresponding structure, and only a limited number of monomers can be used. It has the disadvantage that it only polymerizes under very limited conditions. Furthermore, since organic fluorine-based monomers exhibit strong water repellency, they also have the disadvantage of having no affinity with inorganic polymers. That is, the grafting of organic fluorine-based monomers and inorganic polymers is extremely difficult, so that very little research has been conducted to date.
As a result of extensive research into the grafting reaction between organic fluorine-based monomers and inorganic polymers, the present inventors found that
Surprisingly, we have found that this grafting reaction proceeds easily under radiation irradiation. The inventors conducted further detailed research,
We have finally succeeded in producing an ion exchanger containing an organic fluorine-based ion exchange group based on an inorganic polymer, and have completed the present invention. That is, the present invention provides at least one group selected from the group consisting of a cation exchange group, a functional group that can be easily exchanged into a cation exchange group, and an organic group that can introduce a cation exchange group, and a fluorine-containing group. When grafting an organic fluorine-based monomer containing a vinyl group in the molecule to an inorganic polymer comprising silicon oxide or aluminum oxide or a silicon polymer having an organic group, the inorganic polymer is irradiated with radiation. This is a method for producing a cation exchanger, which comprises grafting an organic fluorine-based monomer onto a silicon polymer having a body or an organic group, and adding a cation exchange group as necessary. The organic fluorine-based monomer used in the present invention contains in its molecule an ion exchange group, a functional group that can be easily converted into an ion exchange group, or an organic group that can introduce an ion exchange group, and a fluorine-containing vinyl group. It is. The above-mentioned ion exchange group or a group capable of imparting an ion exchange group through post-treatment is a necessary group for the object of the present invention to be an ion exchanger, and is not particularly limited as long as it can become an ion exchanger as a result. It may be any ion exchange group or one that can be converted into an ion exchange group by post-treatment. Since the target product obtained in the present invention is a cation exchanger, the above ion exchange group needs to be a cation exchange group. As the cation exchange group, known ones can be used, and representative examples that are generally preferably used include sulfonic acid group,
These include carboxylic acid groups, other cation exchange groups, and salts thereof such as sodium, potassium, and ammonium. Examples of functional groups that can be easily converted into ion exchange groups include:

【式】又は[Formula] or

【式】(但し、Xはフツ素原子又はト リフルオロメチル基で、Yは塩素原子、フツ素原
子又はOR(但し、Rはアルキル基である)であ
る)で示される官能基である。上記アルキル基は
一般に炭素原子数1〜5個のアルキル基が好適に
使用される。そしてこれらの官能基は例えば加水
分解することによりカルボン酸基、スルホン酸基
或いはこれらのアルカリ金属又はアンモニウム塩
等のイオン交換基に変換しうる。更にまたイオン
交換基を導入し得る有機基は例えばベンゼン環、
[Formula] (wherein, X is a fluorine atom or a trifluoromethyl group, and Y is a chlorine atom, a fluorine atom, or OR (provided, R is an alkyl group)). The above alkyl group is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. These functional groups can be converted into ion exchange groups such as carboxylic acid groups, sulfonic acid groups, or alkali metal or ammonium salts thereof, for example, by hydrolysis. Furthermore, organic groups into which ion exchange groups can be introduced include, for example, benzene rings,

【式】(但し、Aは水素原子、フツ素原子 又はトリフルオロメチル基等である)又は−O−
CF=CF2等の有機基が好適に使用できる。該ベ
ンゼン環には例えば濃硫酸、クロルスルホン酸等
で処理し必要に応じて加水分解することにより容
易にスルホン酸基を導入できるし、上記一般式で
示した有機基は例えば酸化剤によつて酸化するこ
とにより、或いはイオン交換基又は容易にイオン
交換基に変換し得る官能基を有する化合物と反応
させ、必要に応じて後処理でイオン交換基にする
ことによりイオン交換基を付与することができ
る。 また前記有機フツ素系モノマーが含フツ素ビニ
ル基を有しない場合はグラフト反応が生起しな
い。したがつて、本発明にあつては含フツ素ビニ
ル基を有することが必要である。該含フツ素ビニ
ル基は特に限定されず公知の含フツ素ビニル基で
あればよい。特に一般に好適な含フツ素ビニル基
は例えば
[Formula] (where A is a hydrogen atom, a fluorine atom, a trifluoromethyl group, etc.) or -O-
Organic groups such as CF=CF 2 can be suitably used. A sulfonic acid group can be easily introduced into the benzene ring by, for example, treatment with concentrated sulfuric acid, chlorosulfonic acid, etc. and hydrolysis if necessary. An ion exchange group can be added by oxidation or by reacting with an ion exchange group or a compound having a functional group that can be easily converted into an ion exchange group, and if necessary converting it into an ion exchange group by post-treatment. can. Furthermore, when the organic fluorine-based monomer does not have a fluorine-containing vinyl group, no graft reaction occurs. Therefore, in the present invention, it is necessary to have a fluorine-containing vinyl group. The fluorine-containing vinyl group is not particularly limited as long as it is a known fluorine-containing vinyl group. In particular, generally preferred fluorine-containing vinyl groups include, for example:

【式】(但し、Aは水素原子、フ ツ素原子又はトリフルオロメチル基)で、上記基
は炭素に直接結合していてもよく、他の原子例え
ば酸素を介して炭素と結合していてもよい。 更に具体的に本発明で好適に使用される前記有
機フツ素系モノマーを例示すると次ぎの通りであ
る。
[Formula] (where A is a hydrogen atom, a fluorine atom, or a trifluoromethyl group), and the above group may be bonded directly to carbon, or may be bonded to carbon through another atom such as oxygen. good. More specific examples of the organic fluorine monomers preferably used in the present invention are as follows.

【式】【formula】

CF2=CF(−CF2)−lCF=CF2 CF 2 = CF (-CF 2 ) - l CF = CF 2 ,

【式】【formula】

【式】【formula】

【式】【formula】

【式】【formula】

【式】 但し、上記式中のYはフツ素原子、塩素原子、
又はOZ(Zは水素原子、炭素数1〜5のアルキル
基、アンモニウム、アルカリ金属である)であ
り、n=0〜8、l=0〜8、m=2〜10であ
る。 本発明で使用する有機フツ素系モノマーは単独
でも、また2種以上の有機フツ素系モノマーを混
合して使用することもできる。更にこれらの有機
フツ素系モノマーを、例えばテトラフルオロエチ
レンのような重合性の高いモノマーと混合して使
用することもできる。 さらに、このような有機フツ素系モノマーは、
そのままでも使用されるし、また必要に応じて溶
媒や分散剤を加えた状態でも使用できる。溶媒は
放射線の安定なものが好ましく有機フツ素系モノ
マーが溶解されれば特に制限なく使用できるが、
有機フツ素系モノマーの良溶媒である有機フツ素
系溶媒例えば、1,1,2−トリクロロ−トリフ
ルオロエタン、フオンブリン油(商品名)、パー
フルオロケロセン等が好ましい。 本発明で使用する無機高分子体は酸化ケイ素又
は酸化アルミニウムを構成成分とするものが好適
であり、酸化ケイ素又は酸化アルミニウムに他の
有機基や金属酸化物が結合したものも好適に使用
される。一般に好適に使用される該無機高分子体
の代表的なものを具体的に挙げると、シリカゲ
ル、アルミナ、石綿、ガラス等である。また本発
明で使用する有機基を有するケイ素ポリマー(以
下単に有機ケイ素ポリマーとも言う)は公知のも
のが使用出来、一般に好適に使用されるものを例
示すると、ポリシラン、ポリシロキサン、ポリシ
ラザン、ポリメタロシロキサン、ポリシルメチレ
ン、ポリシルフエニレン、ポリシルフニレンシロ
キサン等のケイ素ポリマー等である。これらの無
機高分子体又は有機ケイ素ポリマーの形状は特に
限定されないが、パウダー状、シート状、多孔膜
状、せんい状、ビーズ状等のものが好適に使用さ
れる。グラフト反応の効率から言えば、一般に単
位重量あたりの表面積の大きいものである方が好
ましい。 本発明の最大の特徴は、前記有機フツ素系モノ
マーを酸化ケイ素又は酸化アルミニウムを構成成
分とする無機高分子体又は有機ケイ素ポリマーに
グラフトさせるに際し、放射線を照射することに
より該無機高分子体又は有機ケイ素ポリマーに該
有機フツ素系モノマーをグラフトさせることであ
る。 上記放射線の種類は特に限定されず公知のもの
例えばα,β,γ線が好ましく、特にγ線が好ま
しい。本発明における放射線の照射線量は特に制
限されないが、グラフトの効率および有機フツ素
化合物の放射線に対する安定性等の種々の要因に
より、最適線量を決めればよく、一般に考慮され
る要因としては、線源の種類、照射線量率、有機
フツ素系モノマーの種類、無機高分子体の種類等
がある。通常は0.01〜100Mrad、好ましくは0.20
〜50Mradの範囲から選べば好適である。 本発明における前記無機高分子体又は有機ケイ
素ポリマーへ有機フツ素系モノマーをグラフトす
る方法は特に限定されず如何なる方法を採用して
もよいが、一般には前記無機高分子体又は有機ケ
イ素ポリマーに放射線を照射した後、該前記無機
高分子体又は有機ケイ素ポリマーと有機フツ素系
モノマーとを接触させる方法、前記無機高分子体
又は有機ケイ素モノマーと有機フツ素系モノマー
とが共に存在する状態で放射線を照射する方法等
が好適に採用される。上記グラフト反応がどのよ
うな機構で進行するのか現在尚明らかではない
が、本発明者等は前記無機高分子体又は有機ケイ
素ポリマーに放射線が照射されることにより活性
ラジカルが生じ、この活性ラジカルの働きで有機
フツ素系モノマーが反応するものと推定してい
る。 一般に前記グラフト化反応は後述する実施例か
らも明らかなように、放射線の照射線量が増加す
るにつれて前記無機高分子体又は有機ケイ素ポリ
マーの表面に有機フツ素系モノマーがグラフトさ
れる量も増加する傾向にある。もちろんこの際、
有機フツ素系モノマーの一部のものはグラフト重
合を起こす場合もある。例えばテトラフルオロエ
チレン共存下でグラフト化を行なつた場合前記無
機高分子体又は有機ケイ素ポリマーの表面が有機
フツ素系高分子体で被覆されるようになる。即
ち、有機フツ素モノマーとテトラフルオロエチレ
ンとの共重合体あるいはブロツク重合体が前記無
機高分子体又は有機ケイ素ポリマーの表面に生成
する。テトラフルオロエチレン以外にも、例えば
パーフルオロアルコキシビニエーテル等の化合物
〔一般式CF2=CF−O−B(但し、BはCF3
C2F5,C3F7基などのパーフルオロアルキル基を
示す)〕を共存したときも同様である。 前記の反応によつて製造されたグラフト反応後
の生成物は、適当な手段例えば抽出、蒸発、濾
過、洗浄等により未反応の有機フツ素系モノマー
や副生成物等を分離除去した後、必要に応じてイ
オン交換基を導入すればよい。該イオン交換基の
導入方法は特に限定されず公知方法例えば加水分
解や硫酸、クロルスルホン酸等による後処理によ
つて実施すればよい。 本発明のイオン交換体は、前記説明のように放
射線照射と言う極めて簡単な手段で無機高分子体
又は有機ケイ素ポリマーに有機フツ素系モノマー
をグラフトされたものとして得られる。該グラフ
トされた生成物は有機フツ素系モノマー又はその
重合物を溶解する溶媒例えば1,1,2−トリク
ロロトリフルオロエタンで抽出しても有機フツ素
系モノマー又はその重合物を分離することができ
ない強固な結合となつている。そして本発明で得
られるイオン交換体は耐薬品性および耐熱性に優
れている特徴を有するイオン交換体として得られ
る。したがつて、該イオン交換体は公知のイオン
交換体としての用途に制限されず使用でき、特に
電解用隔膜、固体状触媒例えば強酸性イオン交換
基を有する固体状のアルキル化触媒、オレフイン
の水和触媒等広く使用される。 本発明を更に具体的に説明するため以下実施例
を挙げて説明するが、本発明はこれら実施例に限
定されるものではない。 実施例 1 シリカゲル(35〜70mesh)1.0gを直径8mmの
ガラスアンプル中に入れ、更にパーフルオロスル
ホン酸モノマー を、シリカゲルが浸漬するまで加え、封管した。
この封管サンプルにC0 60によるγ線を、線量率
2.0×104(rad/hr)で123時間照射し、合計照射
線量2.5Mradを照射した。 照射後、サンプルをとり出し、水および1,
1,2−トリクロロトリフルオロエタンにて各々
数時間ずつ未反応モノマーおよび可溶性成分を抽
出除去した。このようにして得られた該溶媒に不
溶のグラフト生成物につき滴定法によつて交換容
量を測定したところ1.3meq/gであつた。 実施例 2 有機フツ素系モノマー及び無機高分子体を表1
に示すように変えた以外は、実施例1と同様の方
法により、各種の有機フツ素系モノマーを、各種
の無機高分子体へグラフト反応及び後処理をし
た。該後処理中−COF基、−COCl基、−SO2F基、
−CO2C2H5基を有する有機フツ素系モノマーの
場合には、1N−NaOH中で60℃、5時間撹拌後
デカンテーシヨンによる可溶部を除き、更に塩酸
で酸性とし生成物を得た。
[Formula] However, Y in the above formula is a fluorine atom, a chlorine atom,
or OZ (Z is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, ammonium, or an alkali metal), and n=0 to 8, l=0 to 8, and m=2 to 10. The organic fluorine monomer used in the present invention can be used alone, or two or more organic fluorine monomers can be used in combination. Furthermore, these organic fluorine-based monomers can also be used in combination with a highly polymerizable monomer such as tetrafluoroethylene. Furthermore, such organic fluorine monomers are
It can be used as it is, or it can be used with a solvent or dispersant added if necessary. The solvent is preferably one that is stable to radiation, and can be used without particular restrictions as long as the organic fluorine monomer can be dissolved.
Organic fluorine-based solvents that are good solvents for organic fluorine-based monomers, such as 1,1,2-trichloro-trifluoroethane, fombrine oil (trade name), perfluorokerosene, and the like are preferred. The inorganic polymer used in the present invention preferably has silicon oxide or aluminum oxide as a constituent, and silicon oxide or aluminum oxide bonded with other organic groups or metal oxides are also preferably used. . Typical inorganic polymers that are generally preferably used include silica gel, alumina, asbestos, and glass. Furthermore, as the silicon polymer having an organic group (hereinafter simply referred to as an organosilicon polymer) used in the present invention, known ones can be used, and examples of commonly used silicon polymers include polysilane, polysiloxane, polysilazane, and polymetallosiloxane. , polysilmethylene, polysilphenylene, polysilphenylene siloxane, and other silicon polymers. The shape of these inorganic polymers or organosilicon polymers is not particularly limited, but powder, sheet, porous film, fiber, bead, and the like are preferably used. In terms of graft reaction efficiency, it is generally preferable to use a material with a large surface area per unit weight. The most important feature of the present invention is that when the organic fluorine monomer is grafted onto an inorganic polymer or an organosilicon polymer containing silicon oxide or aluminum oxide, the inorganic polymer or organosilicon polymer is grafted by irradiation with radiation. The method involves grafting the organofluorine monomer onto an organosilicon polymer. The type of radiation mentioned above is not particularly limited, and known ones such as α, β, and γ rays are preferable, and γ rays are particularly preferable. The radiation dose in the present invention is not particularly limited, but the optimum dose may be determined depending on various factors such as the efficiency of the graft and the stability of the organic fluorine compound against radiation. types, irradiation dose rate, types of organic fluorine monomers, types of inorganic polymers, etc. Usually 0.01~100Mrad, preferably 0.20
It is preferable to select from the range of ~50 Mrad. The method of grafting the organofluorine monomer to the inorganic polymer or organosilicon polymer in the present invention is not particularly limited and any method may be employed, but in general, the inorganic polymer or organosilicon polymer is grafted with radiation. A method of contacting the inorganic polymer or organosilicon polymer with an organic fluorine-based monomer after irradiating the inorganic polymer or organosilicon monomer with the organic fluorine-based monomer; A method of irradiating the light with a light source, etc. is preferably adopted. Although the mechanism by which the above-mentioned grafting reaction proceeds is still unclear, the present inventors have discovered that active radicals are generated when the inorganic polymer or organosilicon polymer is irradiated with radiation, and that these active radicals are It is presumed that the organic fluorine monomer reacts with the action. Generally, in the grafting reaction, as the radiation dose increases, the amount of organic fluorine-based monomer grafted onto the surface of the inorganic polymer or organosilicon polymer increases, as is clear from the examples described later. There is a tendency. Of course, at this time,
Some organic fluorine-based monomers may cause graft polymerization. For example, when grafting is carried out in the coexistence of tetrafluoroethylene, the surface of the inorganic polymer or organosilicon polymer becomes coated with the organic fluorine-based polymer. That is, a copolymer or block polymer of an organic fluorine monomer and tetrafluoroethylene is formed on the surface of the inorganic polymer or organosilicon polymer. In addition to tetrafluoroethylene, compounds such as perfluoroalkoxyvinyether [general formula CF 2 = CF-O-B (where B is CF 3 ,
The same applies when a perfluoroalkyl group such as a C 2 F 5 or C 3 F 7 group is present. After the graft reaction product produced by the above reaction is separated and removed by appropriate means such as extraction, evaporation, filtration, washing, etc., unreacted organic fluorine monomers and by-products are removed, and then the necessary An ion exchange group may be introduced depending on the requirements. The method for introducing the ion exchange group is not particularly limited, and may be carried out by known methods such as hydrolysis or post-treatment with sulfuric acid, chlorosulfonic acid, or the like. As explained above, the ion exchanger of the present invention can be obtained by grafting an organic fluorine-based monomer onto an inorganic polymer or an organosilicon polymer by the extremely simple means of radiation irradiation. Even if the grafted product is extracted with a solvent that dissolves the organic fluorine monomer or its polymer, such as 1,1,2-trichlorotrifluoroethane, the organic fluorine monomer or its polymer cannot be separated. It has become an incredibly strong bond. The ion exchanger obtained in the present invention has excellent chemical resistance and heat resistance. Therefore, the ion exchanger can be used without being limited to known applications as an ion exchanger, and in particular can be used as a diaphragm for electrolysis, a solid catalyst such as a solid alkylation catalyst having a strongly acidic ion exchange group, and water for olefins. Widely used as a catalyst. EXAMPLES In order to explain the present invention more specifically, the present invention will be described below with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples. Example 1 1.0 g of silica gel (35-70 mesh) was placed in a glass ampoule with a diameter of 8 mm, and perfluorosulfonic acid monomer was added. was added until the silica gel was immersed, and the tube was sealed.
Gamma rays from C 0 60 were applied to this sealed tube sample at a dose rate of
It was irradiated for 123 hours at 2.0×10 4 (rad/hr) for a total irradiation dose of 2.5 Mrad. After irradiation, take out the sample and add water and 1,
Unreacted monomers and soluble components were extracted and removed with 1,2-trichlorotrifluoroethane for several hours each. The exchange capacity of the thus obtained graft product insoluble in the solvent was measured by titration and was found to be 1.3 meq/g. Example 2 Organic fluorine monomers and inorganic polymers are shown in Table 1.
Various organic fluorine-based monomers were grafted onto various inorganic polymers and post-treated in the same manner as in Example 1, except for the following changes. During the post-treatment -COF group, -COCl group, -SO2F group,
In the case of an organic fluorine monomer having 5 -CO 2 C 2 H groups, the soluble portion was removed by decantation after stirring in 1N-NaOH at 60°C for 5 hours, and the product was acidified with hydrochloric acid. Obtained.

【表】 実施例 3 実施例1と同様の方法により、
[Table] Example 3 By the same method as Example 1,

【式】とシリカゲル2.3g(35〜 70mesh)の混合物にC0 60γ線を合計2.0Mrad照射
した。照射後未反応モノマーなどの可溶成分を実
施例1と同様にして抽出除去した。次いで得られ
たグラフト生成物を濃硫酸中に60℃、3時間浸漬
し、スルホン化を行なつてイオン交換基を導入し
た。なお、スルホニル基の存在は元素分析による
イオウの定量ならびに赤外吸収スペクトル(IR)
による1200cm-1付近の吸収の出現により確認し
た。このようにして得られたイオン交換体につき
滴定法によつてイオン交換容量を求めたところ、
1.0meq/gであつた。 実施例 4 実施例3と同様の方法により、表2に示す各種
の有機フツ素系モノマーをグラフトさせた。未反
応モノマーなどの可溶成分を実施例
A mixture of [Formula] and 2.3 g (35 to 70 mesh) of silica gel was irradiated with C 0 60 γ-rays at a total dose of 2.0 Mrad. After irradiation, soluble components such as unreacted monomers were extracted and removed in the same manner as in Example 1. The resulting grafted product was then immersed in concentrated sulfuric acid at 60°C for 3 hours to effect sulfonation and introduce ion exchange groups. The presence of sulfonyl groups can be determined by quantitative determination of sulfur by elemental analysis and by infrared absorption spectrum (IR).
This was confirmed by the appearance of absorption near 1200 cm -1 . The ion exchange capacity of the ion exchanger thus obtained was determined by titration.
It was 1.0meq/g. Example 4 By the same method as in Example 3, various organic fluorine monomers shown in Table 2 were grafted. Examples of soluble components such as unreacted monomers

【表】 3と同様にして除去した。得られたグラフト生成
物は表2のスルホン化剤で実施例3と同様にスル
ホン化した。その結果は表2に示す通りであつ
た。 実施例 5 シリカゲル(35〜70mesh;2.3g)が浸漬する
までCF2=CF−O−CF2−CF2−O−CF=CF2
実施例1と同様に加え封管した。次いでこの封管
サンプルにC0 60γ線を1.5Mrad照射した。得られ
たグラフト生成物を1,1,2−トリクロロトリ
フルオロエタンで洗浄した。次いでUVランプ
(東芝水銀ランプSHL−100UV2)を用いて、100
℃の空気中で8時間紫外線を照射することによ
り、グラフト生成物中に残存する主としてビニル
基を酸素酸化し、カルボキシル基を生成させた。
即ち該酸化生成物はIR測定で1780cm-1に−
CF2COOH基に由来する吸収を示した。このよう
にして得られたイオン交換体の交換容量は
0.8meq/gであつた。 実施例 6 グラフト反応における溶媒の検討を行なう目的
で、以下に示す各種の溶媒の共存下において実施
例2の6と同じ反応条件下で、グラフト化を行な
つた。この結果を表3に示す。
[Table] Removed in the same manner as in 3. The resulting graft product was sulfonated using the sulfonating agent shown in Table 2 in the same manner as in Example 3. The results were as shown in Table 2. Example 5 CF 2 =CF-O-CF 2 -CF 2 -O-CF=CF 2 was added in the same manner as in Example 1 until silica gel (35 to 70 mesh; 2.3 g) was immersed, and the tube was sealed. Next, this sealed tube sample was irradiated with C 0 60 γ-rays at 1.5 Mrad. The resulting grafted product was washed with 1,1,2-trichlorotrifluoroethane. Then, using a UV lamp (Toshiba mercury lamp SHL-100UV2),
By irradiating the grafted product with ultraviolet rays for 8 hours in air at a temperature of 0.degree. C., mainly vinyl groups remaining in the grafted product were oxidized with oxygen to generate carboxyl groups.
That is, the oxidation product is 1780 cm -1 by IR measurement.
It showed absorption derived from CF 2 COOH group. The exchange capacity of the ion exchanger obtained in this way is
It was 0.8meq/g. Example 6 For the purpose of examining the solvent used in the grafting reaction, grafting was carried out under the same reaction conditions as in Example 2-6 in the presence of the various solvents shown below. The results are shown in Table 3.

【表】 実施例 7 表4に示す放射線を使用した以外は実施例1に
記載した方法と同様にしてグラフト反応を行なつ
た。その結果を表4に示す。
[Table] Example 7 A graft reaction was carried out in the same manner as described in Example 1, except that the radiation shown in Table 4 was used. The results are shown in Table 4.

【表】 実施例 8 放射線照射の際、線量を表5に示す通り変化さ
せる以外は実施例1に記載した方法と全く同一の
条件下でグラフト反応を行なつた。照射線量とグ
ラフト生成物のイオン交換容量の関係は表5に示
す通りであつた。
[Table] Example 8 A graft reaction was carried out under exactly the same conditions as described in Example 1, except that during radiation irradiation, the dose was varied as shown in Table 5. The relationship between the irradiation dose and the ion exchange capacity of the grafted product was as shown in Table 5.

【表】 実施例 9 シリカゲル(35〜70mesh;2.1g)をガラスア
ンプル中に入れ脱気した後封管しγ線2Mradを
照射した。次いでテフロン製肉厚容器内に を20ml入れ、この中に上記アンプルと鉄の玉とを
入れ、脱気した後密封し、激しく振盪した。 その後約8時間静置し、テフロン製容器からグ
ラフト生成物を取り出し、実施例1に記載したの
と同様な後処理を施した。このようにして得られ
たグラフト生成物は実施例1で得られたものとそ
の性状が同一であり、交換容量は1.2meq/gで
あつた。 実施例 10 ガラスアンプル中にシリカゲル(35〜
70mesh;10.0g)と 20mlとを加えこの中にテトラフルオロエチレンを
溶解させて、ゲージ圧3Kg/cm2の状態でアンプル
を封管した。 該封管アンプルにγ線を0.5Mrad照射したとこ
ろ、得られたグラフト生成物の交換容量は
0.4meq/gであり、重量増加率({グラフト後の
重量(g)−原試料(g)}/原試料(g)×100
〔%〕)は35%であつた。 実施例 11 テトラフルオロエチレンを使用しない以外は実
施例10と同一条件下でグラフト反応及び後処理を
行なつた。 得られたグラフト生成物の交換容量は
0.3meq/gであり、重量増加率は20%であつた。 実施例 12 テトラフルオロエチレンの代りにCF2=CF−
O−C3F7(20ml)を使用する以外は実施例10と同
一条件下でグラフト反応及び後処理を行なつた。
得られたグラフト生成物の交換容量は0.4meq/
gであり、重量増加率は33%であつた。 実施例 13 トリクロロフエニルシランを希塩酸水溶液中で
加水分解し、得られたフエニルシルセスキオキサ
ンをメノウ製乳鉢で粉砕して100mesh以上の微粉
体とした。 上記微粉体5.0gを、パーフルオロスルホン酸モ
ノマー 5ml中に浸漬したガラスアンプルを、実施例1と
同様にして作製した。 このガラスアンプルにγ線を2.2Mrad照射し、
得られたグラフト生成物に対し、実施例1に記載
したのと同様の後処理を施した。このようにして
得られたグラフト生成物の交換容量は1.3meq/
gであつた。 実施例 14 シリカゲル(35〜70mesh;2.0g)を、式 で表わされるパーフルオロカルボン酸ソーダ30重
量部を脱気純水70重量部に溶解した液中に浸漬
し、γ線を3Mrad照射した。 得られたグラフト生成物は0.85meq/gの交換
容量を有していた。 実施例 15 有機フツ素モノマーが である以外は、実施例14と同様にして、グラフト
反応及び後処理を行なつた。 得られた生成物は、交換容量0.80meq/gであ
つた。 実施例 16 有機フツ素モノマーがCF2=CF−(CF2−)5CF=
CF2である以外は、実施例5と同様にしてグラフ
ト反応、後処理ならびに紫外線照射を行なつた。 生成物はIR測定において1780cm-1に−CF2
CO2H基に由来する吸収を示した。このようにし
て得られたイオン交換体の交換容量は、
0.8meq/gであつた。 参考例 1 である有機フツ素モノマーに、γ線を3Mrad照
射した。照射後、サンプルの各種溶媒への溶解性
を検討した。この結果1,1,2−トリクロロト
リフルオロエタン、フオンブリン油、パーフルオ
ロケロセン、テトラヒドロフランに易溶であつ
た。 参考例 2 に、γ線を3Mrad照射した。このものは、1,
1,2−トリクロロトリフルオロエタン、フオン
ブリン油、パーフルオロケロセンに易溶であつ
た。
[Table] Example 9 Silica gel (35 to 70 mesh; 2.1 g) was placed in a glass ampoule, degassed, sealed, and irradiated with γ-rays of 2 Mrad. Then put it in a thick Teflon container. The above ampoule and iron ball were placed in the ampoule, and after degassing, the mixture was sealed and shaken vigorously. The grafted product was then allowed to stand for about 8 hours, removed from the Teflon container, and subjected to the same post-treatment as described in Example 1. The graft product thus obtained had the same properties as those obtained in Example 1, and the exchange capacity was 1.2 meq/g. Example 10 Silica gel (35~
70mesh; 10.0g) 20 ml was added to dissolve the tetrafluoroethylene therein, and the ampoule was sealed at a gauge pressure of 3 kg/cm 2 . When the sealed ampoule was irradiated with γ-rays at 0.5 Mrad, the exchange capacity of the resulting graft product was
0.4meq/g, weight increase rate ({weight after grafting (g) - original sample (g)}/original sample (g) x 100
[%]) was 35%. Example 11 The graft reaction and post-treatment were carried out under the same conditions as in Example 10, except that tetrafluoroethylene was not used. The exchange capacity of the resulting grafted product is
It was 0.3meq/g, and the weight increase rate was 20%. Example 12 CF 2 =CF− instead of tetrafluoroethylene
The graft reaction and post-treatment were carried out under the same conditions as in Example 10, except that O-C 3 F 7 (20 ml) was used.
The exchange capacity of the obtained grafted product is 0.4meq/
g, and the weight increase rate was 33%. Example 13 Trichlorophenylsilane was hydrolyzed in a dilute aqueous hydrochloric acid solution, and the obtained phenylsilsesquioxane was ground in an agate mortar to form a fine powder of 100 mesh or more. 5.0g of the above fine powder was mixed with perfluorosulfonic acid monomer. A glass ampoule immersed in 5 ml was prepared in the same manner as in Example 1. This glass ampoule was irradiated with 2.2 Mrad of gamma rays,
The resulting grafted product was subjected to the same post-treatment as described in Example 1. The exchange capacity of the grafted product thus obtained was 1.3meq/
It was hot at g. Example 14 Silica gel (35-70mesh; 2.0g) was prepared using the formula The sample was immersed in a solution in which 30 parts by weight of sodium perfluorocarboxylate represented by was dissolved in 70 parts by weight of degassed pure water, and irradiated with 3 Mrad of γ-rays. The resulting grafted product had an exchange capacity of 0.85 meq/g. Example 15 Organic fluorine monomer The graft reaction and post-treatment were carried out in the same manner as in Example 14, except for the following. The resulting product had an exchange capacity of 0.80 meq/g. Example 16 The organic fluorine monomer is CF 2 =CF−(CF 2 −) 5 CF=
The graft reaction, post-treatment, and ultraviolet irradiation were carried out in the same manner as in Example 5, except that CF 2 was used. The product is −CF 2 − at 1780 cm −1 in IR measurement.
It showed absorption derived from CO 2 H group. The exchange capacity of the ion exchanger obtained in this way is
It was 0.8meq/g. Reference example 1 The organic fluorine monomer was irradiated with γ-rays at 3 Mrad. After irradiation, the solubility of the sample in various solvents was examined. As a result, it was found to be easily soluble in 1,1,2-trichlorotrifluoroethane, fombin oil, perfluorokerosene, and tetrahydrofuran. Reference example 2 Then, γ-rays were irradiated at 3 Mrad. This one is 1,
It was easily soluble in 1,2-trichlorotrifluoroethane, fombin oil, and perfluorokerosene.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 陽イオン交換基、容易に陽イオン交換基に変
換し得る官能基及び陽イオン交換基を導入し得る
有機基よりなる群から選ばれた少くとも1つの基
と含フツ素ビニル基とを分子中に含有する有機フ
ツ素系モノマーを酸化ケイ素又は酸化アルミニウ
ムを構成成分とする無機高分子体又は有機基を有
するケイ素ポリマーにグラフトさせるに際し、放
射線照射することにより、該無機高分子体又は有
機基を有するケイ素ポリマーに有機フツ素系モノ
マーをグラフトし、必要に応じて陽イオン交換基
を付与することを特徴とする陽イオン交換体の製
造方法。 2 無機高分子体がシリカゲル、アルミナ、石綿
又はガラスである特許請求の範囲1記載の方法。 3 容易に陽イオン交換基に変換し得る官能基が
一般式、【式】【式】 (但し、Xはフツ素原子又はトリフルオロメチ
ル基で、Yは塩素原子、フツ素原子又はOZ(但
し、Zは水素原子、アルキル基、アンモニウム又
はアルカリ金属である)である)で示される官能
基である特許請求の範囲1記載の方法。 4 陽イオン交換基を導入し得る有機基がベンゼ
ン環、【式】(但し、Aは水素原子、フツ 素原子又はトリフルオロメチル基である)又は−
O−CF=CF2で示される有機基である特許請求
の範囲1記載の方法。 5 含有フツ素ビニル基が【式】(但し、 Aは水素原子、フツ素原子又はトリフルオロメチ
ル基である)である特許請求の範囲1記載の方
法。
[Scope of Claims] 1. At least one group selected from the group consisting of a cation exchange group, a functional group that can be easily converted into a cation exchange group, and an organic group that can introduce a cation exchange group, and a cation exchange group. When grafting an organic fluorine-based monomer containing a vinyl group in its molecule to an inorganic polymer containing silicon oxide or aluminum oxide or a silicon polymer having an organic group, the inorganic A method for producing a cation exchanger, which comprises grafting an organic fluorine-based monomer onto a polymer or a silicon polymer having an organic group, and optionally imparting a cation exchange group. 2. The method according to claim 1, wherein the inorganic polymer is silica gel, alumina, asbestos, or glass. 3 A functional group that can be easily converted into a cation exchange group has the general formula: [Formula] [Formula] , Z is a hydrogen atom, an alkyl group, ammonium or an alkali metal). 4. The organic group into which a cation exchange group can be introduced is a benzene ring, [Formula] (where A is a hydrogen atom, a fluorine atom, or a trifluoromethyl group), or -
The method according to claim 1, wherein O-CF= CF2 is an organic group. 5. The method according to claim 1, wherein the containing fluorine vinyl group is [Formula] (wherein A is a hydrogen atom, a fluorine atom, or a trifluoromethyl group).
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