JPH0443098B2 - - Google Patents
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- JPH0443098B2 JPH0443098B2 JP61175550A JP17555086A JPH0443098B2 JP H0443098 B2 JPH0443098 B2 JP H0443098B2 JP 61175550 A JP61175550 A JP 61175550A JP 17555086 A JP17555086 A JP 17555086A JP H0443098 B2 JPH0443098 B2 JP H0443098B2
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- membrane
- ion
- immersed
- pyrrole
- ion exchanger
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- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
- Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、酸化重合可能な単量体を含有するイ
オン交換体中で、該単量体を酸化重合することを
特徴とするイオン交換体の製造方法に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an ion exchanger containing an oxidatively polymerizable monomer, which is characterized in that the monomer is oxidatively polymerized. Relating to a manufacturing method.
従来、イオン交換膜のイオン選択透過性を向上
させたり、低下せしめたり、同符号イオン間の選
択透過性を変えるために種々の方法が試みられて
きた。さらに、イオン交換膜に新しい機能を賦与
するための種々の試みとして、重合可能なビニル
単量体を陽イオン交換膜、あるいは陰イオン交換
膜中に含浸重合させる方法が行われ、塩の拡散透
過量の減少、輸率の向上、酸の漏洩量の減少、塩
基の漏洩量の減少をもたらしてきた。しかし、こ
れらの方法は、一般にビニル単量体を膜内で重合
させる場合が多く、イオン交換膜自体がこれらの
ビニル単量体によつて膨潤することがあるため、
膜の機械的強度の低下を招く問題がある。また、
縮合系の単量体をイオン交換膜内で縮合させるこ
とも報告されているが、縮合反応を完結させるた
めに、加熱処理を必要とする場合が多く、膜の性
能を損う問題を生ずる。
Conventionally, various methods have been attempted to improve or reduce the ion-selective permselectivity of ion exchange membranes, or to change the permselectivity between ions of the same sign. Furthermore, various attempts have been made to impart new functions to ion exchange membranes by impregnating and polymerizing polymerizable vinyl monomers into cation exchange membranes or anion exchange membranes. This has led to a decrease in the amount of acid, an increase in the transfer number, a decrease in the amount of acid leakage, and a decrease in the amount of base leakage. However, these methods generally polymerize vinyl monomers within the membrane, and the ion exchange membrane itself may swell with these vinyl monomers.
There is a problem in that the mechanical strength of the membrane decreases. Also,
Although it has been reported that condensation monomers are condensed within an ion exchange membrane, heat treatment is often required to complete the condensation reaction, resulting in problems that impair membrane performance.
本発明者らは上記の問題に鑑み、広く一般にイ
オン交換体のマトリツクス中に別ポリマーのマト
リツクスを形成することによつて、該イオン交換
体の特性を変え、また該イオン交換体に新しい機
能を賦与することができないか種々検討を重ね
た。その結果、ピロール、チオフエン及びそれら
の誘導体などの特に酸化重合可能複素環化合物
が、イオン交換体に対して親和性がよく、かつ酸
化反応によつて比較的容易に膜内で重合し、該イ
オン交換体の特性が変わり、また新たに有用な機
能を有するイオン交換体が得られることを見出
し、本発明を提供するに至つたものである。すな
わち、本発明によれば、酸化重合可能な単量体を
含有するイオン交換体中で、該単量体を酸化重合
させることを特徴とするイオン交換体の製造方法
が提供される。
In view of the above problems, the present inventors generally form a matrix of another polymer in the matrix of an ion exchanger to change the properties of the ion exchanger and to add new functions to the ion exchanger. We have repeatedly considered whether it would be possible to provide an endowment. As a result, oxidatively polymerizable heterocyclic compounds, such as pyrrole, thiophene, and their derivatives, have good affinity for ion exchangers and are relatively easily polymerized within the membrane by oxidation reactions, allowing the ion The inventors have discovered that the characteristics of the exchanger can be changed and that an ion exchanger having new useful functions can be obtained, leading to the provision of the present invention. That is, according to the present invention, there is provided a method for producing an ion exchanger, which comprises oxidatively polymerizing an oxidatively polymerizable monomer in an ion exchanger containing the monomer.
本発明のイオン交換体としては、有機系に限ら
ず、例えばリン酸ジルコニウム等の無機イオン交
換体そのもの、及びこれらを適当な有機、無機の
結合剤によつて加圧、加熱成型したものも好適に
用いられる。有機系のイオン交換体としては重合
系のイオン交換体、謂ゆるスチレン−ジビニルベ
ンゼン系の共重合体でイオン交換基が結合したも
の、縮合系のイオン交換体で陽イオン交換基及
び/または陰イオン交換基を結合したものが好適
に用いられる。かかるイオン交換体としては、従
来公知の均一系または不均系のイオン交換体を用
いることもでき、またイオン交換体の基体とし
て、炭化水素系、ふつ化炭素系、パーフルオロカ
ーボン系の如何に関係なく好適に用いられる。 The ion exchangers of the present invention are not limited to organic ones, but also inorganic ion exchangers themselves such as zirconium phosphate, and those obtained by pressurizing and heat-molding these with suitable organic or inorganic binders are also suitable. used for. Examples of organic ion exchangers include polymeric ion exchangers, so-called styrene-divinylbenzene copolymers with ion exchange groups bonded to them, and condensation ion exchangers with cation exchange groups and/or anions. Those to which an ion exchange group is bonded are preferably used. As such an ion exchanger, conventionally known homogeneous or heterogeneous ion exchangers can be used, and the substrate of the ion exchanger may be hydrocarbon-based, carbon fluoride-based, or perfluorocarbon-based. It is preferably used without any restrictions.
本発明に用いる上記したイオン交換体は、一般
に乾燥したイオン交換体の1gあたりに0.1ミリ
当量以上、15ミリ当量以下の交換基を結合してい
るものであれば特に限定されない。イオン交換基
としては、従来公知の陽イオン交換基であるスル
ホン酸、カルボン酸、リン酸、亜リン酸、スルホ
ン酸エステル、フエノール性水酸基、チオール
基、三級のパーフルオロアルコールなどが用いら
れ、陰イオン交換基としては、一級、二級、三級
アミン、第四級アンモニウム、第三級スルホニウ
ム、第四級ホスホニウム、コバルチラニウム等の
オニウム塩基が好適である。 The above-mentioned ion exchanger used in the present invention is not particularly limited as long as it generally has 0.1 milliequivalent or more and 15 milliequivalent or less of exchange groups per 1 g of the dry ion exchanger. As the ion exchange group, conventionally known cation exchange groups such as sulfonic acid, carboxylic acid, phosphoric acid, phosphorous acid, sulfonic acid ester, phenolic hydroxyl group, thiol group, tertiary perfluoroalcohol, etc. are used. As the anion exchange group, onium bases such as primary, secondary, and tertiary amines, quaternary ammonium, tertiary sulfonium, quaternary phosphonium, and cobaltyranium are suitable.
また、本発明のイオン交換基は、イオン交換基
が基体に均一に分散しているもの、一方に片寄つ
て存在しているもの、濃度勾配が存在するもの等
各種のものが必要に応じて好適に用いられる。こ
のようなイオン交換体に存在するイオン交換基
は、陽イオン交換基のみ存在する場合、陰イオン
交換基のみ存在する場合、両イオン交換基が同時
に存在する場合も含まれる。両イオン交換基が同
時に存在する場合は、二種のイオン交換基が二層
以上に亘つて層状に存在する形態、任意に均一に
存在する形態のいずれでもよい。また陽イオン交
換基が存在する層があり、陽イオン交換基と陰イ
オン交換基が任意に分布する層があり、再び陽イ
オン交換基が存在する層がある場合、あるいは陰
イオン交換基を有する層が存在する層がある場
合、あるいはこれの逆の場合等各種のイオン交換
基の存在状態によつて各種のイオン交換体が形成
されるが、これら全ての形態のイオン交換体が、
それぞれ本発明の方法において有効に適用され
る。なお、上記した陽イオン交換基及び陰イオン
交換基は同一種類の陽イオン交換基、陰イオン交
換基を意味するのでなく、例えばカルボン酸基と
スルホン酸基といつた異なつた陽イオン交換基で
あつてもよいが、異種のものを用いたとき特に有
効である場合が多い。また、上記の無機イオン交
換体及び有機イオン交換体は、それぞれ単独のマ
トリツクスのものに限定されるものではなく、両
者の複合体も好適に用いられる。具体的には、無
機イオン交換体の微粉体を熱可塑性のある有機イ
オン交換体によつて成型して適当な形状としたも
の、あるいは適当な溶媒に高分子電解質または不
活性な高分子を溶解し、これに無機イオン交換体
を分散させて溶媒を飛散させることにより、必要
とする形状のイオン交換体とすることができる。
さらに、本発明で用いるイオン交換体は、膜状物
の他に、粒状物、粉状物、繊維状物、管状物など
各種の形状のものが用いられる。 In addition, various types of ion exchange groups according to the present invention are suitable as required, such as those in which the ion exchange groups are uniformly dispersed in the substrate, those in which the ion exchange groups are present concentrated on one side, and those in which a concentration gradient exists. used for. The ion exchange groups present in such an ion exchanger include cases where only a cation exchange group is present, cases where only an anion exchange group is present, and cases where both ion exchange groups are present simultaneously. When both ion exchange groups are present at the same time, the two types of ion exchange groups may be present in a layered form over two or more layers, or arbitrarily uniformly present. In addition, there is a layer in which cation exchange groups exist, a layer in which cation exchange groups and anion exchange groups are arbitrarily distributed, and a layer in which cation exchange groups exist, or an anion exchange group. Various ion exchangers are formed depending on the state of existence of various ion exchange groups, such as when there is a layer or vice versa, but all of these forms of ion exchangers are
Each is effectively applied in the method of the present invention. Note that the above-mentioned cation exchange group and anion exchange group do not mean the same type of cation exchange group and anion exchange group, but different cation exchange groups such as a carboxylic acid group and a sulfonic acid group. However, it is often particularly effective when different types are used. Furthermore, the above-mentioned inorganic ion exchanger and organic ion exchanger are not limited to a single matrix, but a composite of the two may also be suitably used. Specifically, fine powder of an inorganic ion exchanger is molded into an appropriate shape using a thermoplastic organic ion exchanger, or a polymer electrolyte or an inert polymer is dissolved in an appropriate solvent. However, by dispersing an inorganic ion exchanger therein and scattering the solvent, an ion exchanger having a desired shape can be obtained.
Furthermore, the ion exchanger used in the present invention may be in various shapes such as granular, powder, fibrous, and tubular materials in addition to membrane-like materials.
本発明において、上記したイオン交換体中に含
有する酸化重合可能な単量体としては、ピロール
及びその誘導体、例えばN−メチルピロール、2
−エチルピロールなど、チオフエン及びその誘導
体、イソチアナフテン及びその誘導体、インドー
ル、アズレン、フラン、アニリン、フエノール、
ベンゼン、ナフタリン等のそれぞれの誘導体がそ
れぞれ一種以上で好適に用いられる。特にピロー
ル、インドール、アズレン、チオフエン、フラン
及びそれらの誘導体などの複素環化合物は、イオ
ン交換体と親和性がよく、イオン交換して該イオ
ン交換体に均一に分散するため好適に用いられ
る。これら酸化重合可能な単量体をイオン交換体
に含有する方法は、一般に該単量体を水あるいは
例えばアルコール、アセトニトリルなどの有機溶
媒に0.01%−飽和まで適当な濃度に調製した溶液
中に、該イオン交換体を浸漬する方法が簡便に採
用される。浸漬時間は、用いる酸化重合可能な単
量体の種類、イオン交換体の種類によつて変わ
り、一般に1分以上、72時間までの適当な時間を
選定して行うことができる。 In the present invention, the oxidatively polymerizable monomer contained in the above-mentioned ion exchanger includes pyrrole and its derivatives, such as N-methylpyrrole, 2
- Ethylpyrrole, etc., thiophene and its derivatives, isothianaphthene and its derivatives, indole, azulene, furan, aniline, phenol,
One or more derivatives of benzene, naphthalene, etc. are preferably used. In particular, heterocyclic compounds such as pyrrole, indole, azulene, thiophene, furan, and their derivatives have good affinity with ion exchangers and are preferably used because they undergo ion exchange and are uniformly dispersed in the ion exchanger. The method of incorporating these oxidatively polymerizable monomers into an ion exchanger generally involves adding the monomers to a solution of water or an organic solvent such as alcohol or acetonitrile to an appropriate concentration of 0.01% to saturation. A method of immersing the ion exchanger is easily adopted. The immersion time varies depending on the type of oxidatively polymerizable monomer and the type of ion exchanger used, and can be generally selected from an appropriate time of 1 minute or more and up to 72 hours.
次に、本発明は上記のイオン交換体に含有の酸
化重合可能な単量体を酸化重合することによつ
て、目的とするイオン交換体を容易に得ることが
できる。本発明における酸化重合は、一般に酸化
重合可能な単量体を含有するイオン交換体を酸化
剤の水溶液など溶液中に浸漬することによつて容
易に達成することができる。酸化剤としては、従
来公知の酸化剤が適当に用いられ、例えばH2O2,
(C6H5CO)2O2などの過酸化物、FeCl3,CuSO4,
CuCl2,RuCl3などの金属塩、Na2S2O8,Na2
SO5,(NH4)2SO5などのプルオクソ酸(塩)、
NaClO,NaBrO,NaClO3などの酸素酸塩など
が挙げられる。すなわち、三価の鉄イオン、二価
の銅イオン、三価のルテニウムイオンなどの荷電
が酸化還元によつて変化する金属イオン、同様に
荷電が酸化還元によつて変化する有機化合物ある
いは金属錯体陽イオンなどの陽イオン類、また過
硫酸イオン、過ほう素酸イオン、過塩素酸イオン
などの酸化性を有する陰イオン類が好適に用いら
れる。これら陽イオン及び陰イオンは、酸化状態
でイオン交換体の交換基とイオン交換し、イオン
交換体内に均一に分散するので好適である。な
お、イオン交換体の表層部のみにおいて、本発明
の酸化重合反応を実施したいときには、長鎖アル
キル基を結合した過酸あるいはナフタリン環のよ
うなイオン交換体の細孔内に容易に入り得ないよ
うな化合物に過酸基が結合したようなものを用い
る方が好ましい。 Next, in the present invention, the desired ion exchanger can be easily obtained by oxidatively polymerizing the oxidatively polymerizable monomer contained in the above-mentioned ion exchanger. Oxidative polymerization in the present invention can generally be easily achieved by immersing an ion exchanger containing an oxidatively polymerizable monomer in a solution such as an aqueous solution of an oxidizing agent. As the oxidizing agent, conventionally known oxidizing agents are appropriately used, such as H 2 O 2 ,
Peroxides such as ( C6H5CO ) 2O2 , FeCl3 , CuSO4 ,
Metal salts such as CuCl 2 and RuCl 3 , Na 2 S 2 O 8 , Na 2
Puroxo acids (salts) such as SO 5 , (NH 4 ) 2 SO 5 ,
Examples include oxyacid salts such as NaClO, NaBrO, and NaClO3 . In other words, metal ions whose charge changes by redox, such as trivalent iron ions, divalent copper ions, and trivalent ruthenium ions, as well as organic compounds or metal complex cations whose charge changes by redox. Cations such as ions, and oxidizing anions such as persulfate ions, perborate ions, and perchlorate ions are preferably used. These cations and anions are suitable because they undergo ion exchange with the exchange groups of the ion exchanger in an oxidized state and are uniformly dispersed within the ion exchanger. Note that when it is desired to carry out the oxidative polymerization reaction of the present invention only in the surface layer of the ion exchanger, a peracid or a naphthalene ring bonded with a long-chain alkyl group cannot easily enter the pores of the ion exchanger. It is preferable to use a compound in which a peracid group is bonded to such a compound.
以下、本発明について、若干の具体的な例を示
す。 Some specific examples of the present invention will be shown below.
(1) スチレン−ジビニルベンゼンで架橋した陽イ
オン交換膜をピロールの水溶液中に浸漬したの
ち、塩化鉄の水溶液中に浸漬するとピロールは
重合する。このようにして得られた膜を充分に
水洗し、1規定−塩酸と0.5規定−食塩水で充
分にコンデイシヨニングしてFe6+を除去した
のち、0.25規定の塩酸と0.25規定の食塩を含む
液を電気透析すると水素イオンが選択的に膜透
過する。(1) When a cation exchange membrane crosslinked with styrene-divinylbenzene is immersed in an aqueous solution of pyrrole and then immersed in an aqueous solution of iron chloride, the pyrrole polymerizes. The membrane thus obtained was thoroughly washed with water, thoroughly conditioned with 1N hydrochloric acid and 0.5N saline to remove Fe 6+ , and then treated with 0.25N hydrochloric acid and 0.25N saline. When a solution containing hydrogen is subjected to electrodialysis, hydrogen ions selectively permeate through the membrane.
(2) (1)で合成した膜状物を減圧乾燥したのち電気
伝導度を測定したところ、1KΩ・cm2以下の電
気抵抗であつた。他方、上記ピロールを重合し
なかつた膜は、電気伝導度は20MΩ・cm2以上で
ある。(2) When the electrical conductivity of the film synthesized in (1) was measured after drying under reduced pressure, it was found to have an electrical resistance of 1 KΩ·cm 2 or less. On the other hand, the membrane in which pyrrole is not polymerized has an electrical conductivity of 20 MΩ·cm 2 or more.
(3) ピリジウム塩基を陰イオン交換基とする陰イ
オン交換樹脂をピロールの水溶液中に浸漬した
のち、過硫酸アンモニウム溶液中に浸漬し重合
させた。該樹脂は酸アルカリによつてくり返し
洗浄しても溶出しなかつた。(3) An anion exchange resin having a pyridium base as an anion exchange group was immersed in an aqueous solution of pyrrole, and then immersed in an ammonium persulfate solution for polymerization. The resin did not dissolve even after repeated washing with acid and alkali.
(4) ベンジルトリメチルアンモニウムイオンを陰
イオン交換基とする管状イオン交換体をアニリ
ンの水溶液中に浸漬したのち、過硫酸アンモニ
ウム水溶液中に浸漬したところ、アニリンが陰
イオン交換体中に含浸重合して淡黄色の管状陰
イオン交換体は黒色に変色した。これの電気伝
導度を測定したところ、100Ω・cm以下の電導
度を示したが、アニリンを含浸していないイオ
ン交換体は20MΩ・cm以上の電気伝動度であつ
た。(4) When a tubular ion exchanger having benzyltrimethylammonium ion as an anion exchange group was immersed in an aqueous solution of aniline and then in an aqueous ammonium persulfate solution, aniline impregnated and polymerized into the anion exchanger, resulting in a pale ion exchanger. The yellow tubular anion exchanger turned black. When the electrical conductivity of this was measured, it was found to be less than 100 Ω·cm, whereas the ion exchanger not impregnated with aniline had an electrical conductivity of more than 20 MΩ·cm.
(5) アニリン水溶液中にピリジニウム塩基型の膜
状の陰イオン交換体を浸漬したのち、過硫酸ア
ンモニウム水溶液中に浸漬させたところ重合し
黒色のポリアニリンとなつた。膜状物をとり出
し、硫酸イオンと塩素イオンの選択透過性を測
定したところ、ポリアニリンが存在していない
ときは、塩素イオンが1当量透過したとき、硫
酸イオンは0.3当量透過したのに対して、ポリ
アニリンが含浸したものは0.01となつていた。(5) A pyridinium base type membrane anion exchanger was immersed in an aqueous aniline solution, and then immersed in an aqueous ammonium persulfate solution, resulting in polymerization to form black polyaniline. When the membrane-like material was taken out and the selective permeability of sulfate ions and chloride ions was measured, it was found that when polyaniline was not present, when 1 equivalent of chlorine ions permeated, 0.3 equivalents of sulfate ions permeated. , and those impregnated with polyaniline were 0.01.
本発明で得られたイオン交換体はイオンの透過
性、特に同符号イオン間の選択透過性が変わり、
一般に電荷の大きいイオン種、水和イオン半径の
小さいイオン種の透過が阻止されるようになる。
また単量体の酸化重合の方法によつては電子伝導
性の機能が賦与されてイオン交換膜がセンサーな
どの新しい機能性物質に変わることになる。
The ion exchanger obtained in the present invention has different ion permeability, especially selective permeability between ions of the same sign,
In general, the permeation of highly charged ionic species and ionic species with a small hydrated ion radius is blocked.
Furthermore, depending on the method of oxidative polymerization of monomers, an electron conductive function can be imparted to the ion exchange membrane, turning it into a new functional substance such as a sensor.
以下、実施例を挙げて具体的に本発明の内容を
説明するが、本発明は以下の実施例によつて何ら
拘束されるものではない。
EXAMPLES Hereinafter, the content of the present invention will be specifically explained with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.
実施例 1
スルホン酸基を結合したイオン交換容量が2.3
ミリ当量/グラム乾燥膜陽イオン交換膜(7.0×
7.0cm2)をピロールの2%水溶液500c.c.中に浸漬し
平衡にした後、塩化第二鉄の5%水溶液中に浸漬
し攪拌した。16時間放置後とり出し、水洗し、エ
タノールで洗浄後、1規定−塩酸中に浸漬し、く
り返し、塩酸をとりかえたのち、蛍光X線によつ
て鉄の吸収を見たところ、殆んど膜から鉄は除去
されていた。Example 1 Ion exchange capacity with sulfonic acid group bonded is 2.3
milliequivalent/gram dry membrane cation exchange membrane (7.0×
7.0 cm 2 ) was immersed in 500 c.c. of a 2% aqueous solution of pyrrole to achieve equilibrium, then immersed in a 5% aqueous solution of ferric chloride and stirred. After leaving it for 16 hours, I took it out, washed it with water, washed it with ethanol, immersed it in 1N hydrochloric acid, changed the hydrochloric acid repeatedly, and looked at the absorption of iron using fluorescent X-rays. Iron had been removed from
上記で得た膜を用いて二室に分割したアクリル
製のセルで各々の内容積が120c.c.の室に0.25規定
のNaClと0.25規定のCaCl2溶液を満たした。な
お、膜は二室のセルに組込む前に、この0.25規定
のNaClと0.25規定のCaCl2の溶液に充分に平衡し
た。このセルには両側の室に銀と塩化銀電極を設
け、この電極を通して1A/dm2の電流密度で電
気透析した。有効通電面積は0.1dm2であつた。2
時間通電後に膜を透過した陽イオンの量を求めた
ところ、電流効率は97%であり、Na+が1当量膜
透過したときのCa2+の膜透過量は0.2当量であつ
た。 Using the membrane obtained above, an acrylic cell was divided into two chambers, each having an internal volume of 120 c.c., and filled with 0.25N NaCl and 0.25N CaCl 2 solutions. The membrane was sufficiently equilibrated with this solution of 0.25N NaCl and 0.25N CaCl 2 before being incorporated into the two-chamber cell. This cell was equipped with silver and silver chloride electrodes in both chambers, and electrodialysis was carried out through these electrodes at a current density of 1 A/dm 2 . The effective current carrying area was 0.1 dm2 . 2
When the amount of cations permeated through the membrane after electricity was applied for a certain period of time was determined, the current efficiency was 97%, and when 1 equivalent of Na + permeated through the membrane, the amount of Ca 2+ permeated through the membrane was 0.2 equivalent.
他方、比較のためにピロールを含浸重合してい
ない通常のスルホン酸型の陽イオン交換膜を用い
て、上記と同一の条件で電気透析して測定した電
流効率は98%であり、Na+が1当量膜透過したと
きCa2+は2.1当量が膜透過した。 On the other hand, for comparison, an ordinary sulfonic acid type cation exchange membrane impregnated with pyrrole and not polymerized was used for electrodialysis under the same conditions as above, and the current efficiency measured was 98%, indicating that Na + When 1 equivalent of Ca 2+ passed through the membrane, 2.1 equivalents of Ca 2+ passed through the membrane.
また、上記の電気透析したピロールを含浸重合
の膜を取り出し、1規定−塩酸に平衡にしたの
ち、減圧乾燥して後に電気伝導度を測定したとこ
ろ、28Ω・cmであつた。他方、ピロールを含浸重
合していない通常の陽イオン交換膜では、電導度
は同一条件で測定して電気抵抗20MΩ・cm以上で
あつた。なお、用いた陽イオン交換膜はスチレン
とジビニルベンゼンを共重合し製膜したもので、
ジビニルベンゼンの含量は5%であつた。また電
導度の測定は、巾が1cmの膜で1cm間隙で銀ペー
ストを塗布し乾燥させて、電導計で測定し、膜の
厚みの換算をして比電導度を算出した。以下の実
施例においても同様にした。 Further, the electrodialyzed pyrrole impregnated polymer membrane was taken out, equilibrated with 1N-hydrochloric acid, dried under reduced pressure, and then the electrical conductivity was measured and found to be 28 Ω·cm. On the other hand, an ordinary cation exchange membrane that was not impregnated with pyrrole and polymerized had an electrical conductivity of 20 MΩ·cm or more when measured under the same conditions. The cation exchange membrane used was made by copolymerizing styrene and divinylbenzene.
The content of divinylbenzene was 5%. Further, the electrical conductivity was measured by applying silver paste on a film with a width of 1 cm with a gap of 1 cm, drying it, measuring it with a conductivity meter, and calculating the specific electrical conductivity by converting it to the thickness of the film. The same thing was done in the following examples.
実施例 2
スチレン、ジビニルベンゼン及び4−ビニルピ
リジンの混合物にポリ塩化ビニル微粉末を添加
し、次いで重合開始剤であるベンゾイルパーオキ
サイドを加えて粘稠なペースト状混合物とし、こ
れをポリ塩化ビニル製の布に塗布して両面をセロ
フアンでおおい、70℃に窒素雰囲気で加熱重合し
て高分子膜状物を得た。これをヘキサン及びヨウ
化メチルの混合溶液からなるアルキル化浴に25℃
で24時間浸漬して、第4級アンモニウム塩基を陰
イオン交換基とする陰イオン交換膜を得た。Example 2 Polyvinyl chloride fine powder was added to a mixture of styrene, divinylbenzene and 4-vinylpyridine, and then benzoyl peroxide as a polymerization initiator was added to form a viscous paste mixture, which was then made into polyvinyl chloride. The mixture was coated on a cloth, both sides covered with cellophane, and polymerized by heating at 70°C in a nitrogen atmosphere to obtain a polymer film. This was placed in an alkylation bath consisting of a mixed solution of hexane and methyl iodide at 25°C.
An anion exchange membrane having a quaternary ammonium base as an anion exchange group was obtained.
上記で得た陰イオン交換膜を5%のアニリンを
分散した水溶液中に充分に浸漬し、次いで過硫酸
アンモニウムの10%水溶液中に浸漬し、室温で6
時間攪拌した。膜状物は淡黄色から黒変した。 The anion exchange membrane obtained above was sufficiently immersed in an aqueous solution in which 5% aniline was dispersed, then immersed in a 10% aqueous solution of ammonium persulfate, and then heated at room temperature for 60 minutes.
Stir for hours. The film-like substance turned pale yellow to black.
これをとり出して1規定−塩酸と0.5規定アン
モニヤ水でコンデイシヨニングしたのち、0.25規
定−芒硝と0.25規定−食塩の1:1混合溶液を実
施例1と同様に電気透析に用いて、SO4 --とCl-
の膜透過性を比較した。その結果、アニリンが含
浸重合していない膜はCl-1当量の透過に対して
SO4 --は0.3当量透過したが、アニリンが膜内で
重合した膜では0.01当量しか膜透過しなかつた。 After taking this out and conditioning it with 1N hydrochloric acid and 0.5N ammonia water, a 1:1 mixed solution of 0.25N sodium sulfate and 0.25N table salt was used for electrodialysis in the same manner as in Example 1. SO4-- and Cl-
The membrane permeability of the two was compared. As a result, the membrane impregnated with aniline and not polymerized has a permeation rate of 1 equivalent of Cl -
Although 0.3 equivalents of SO 4 -- permeated through the membrane, only 0.01 equivalents permeated through the membrane in which aniline was polymerized within the membrane.
なお、上記した電気透析したあとのアニリン含
浸重合した陰イオン交換膜を減圧乾燥したのち、
電導度の測定をしたところ12Ω・cmであつた。 In addition, after drying the aniline-impregnated and polymerized anion exchange membrane after electrodialysis described above under reduced pressure,
When the conductivity was measured, it was 12Ω·cm.
実施例 3
スチレンと4−ビニルピリジン及びジビニルベ
ンゼンの混合物にポリ塩化ビニルの微粉末を加え
て得たペースト状混合物にベンゾイルパーオキサ
イドを加えて、これをポリプロピレン製の不織布
に塗布し、加熱して重合し膜状物とした。これを
97%硫酸に浸漬してゆるやかに3日間かけてスル
ホン化処理した。次いで、これを一旦0.1規定の
苛性ソーダ中に浸漬したあと、ヘキサンとヨウ化
メチルからなる浴に浸漬して、ピリジン環をアル
キル化処理した。このようにして得た両性イオン
交換膜の陽イオン交換容量は0.81ミリ当量/g乾
燥で陰イオン交換容量は1.12ミリ当量/g乾燥で
あつた。Example 3 Benzoyl peroxide was added to a paste mixture obtained by adding fine powder of polyvinyl chloride to a mixture of styrene, 4-vinylpyridine, and divinylbenzene, and this was applied to a polypropylene nonwoven fabric and heated. It was polymerized to form a film. this
It was immersed in 97% sulfuric acid and gently sulfonated for 3 days. Next, this was once immersed in 0.1N caustic soda and then immersed in a bath consisting of hexane and methyl iodide to alkylate the pyridine ring. The thus obtained amphoteric ion exchange membrane had a cation exchange capacity of 0.81 meq/g dry and an anion exchange capacity of 1.12 meq/g dry.
この両性イオン交換膜を用いて次の二つの処理
を行つた。 The following two treatments were performed using this amphoteric ion exchange membrane.
(a) 2%のピロール水溶液中に浸漬し、次いで三
塩化ルテニウムの水溶液中に膜を浸漬したとこ
ろ、両性イオン交換膜中でピロールが含浸重合
した。水洗、メタノール洗浄後、減圧乾燥し
て、電導度を測定したところ25Ω・cmであつ
た。(a) When the membrane was immersed in a 2% aqueous pyrrole solution and then in an aqueous solution of ruthenium trichloride, pyrrole impregnated and polymerized in the amphoteric ion exchange membrane. After washing with water and methanol, it was dried under reduced pressure and its conductivity was measured to be 25 Ω·cm.
(b) アニリンの1%水溶液中に浸漬したのち過硫
酸ソーダの5%水溶液中に浸漬して重合させ、
これを水洗、メタノール洗浄して後、減圧乾燥
したところ、19Ω・cmの電導度を示した。(b) immersed in a 1% aqueous solution of aniline and then immersed in a 5% aqueous solution of sodium persulfate to polymerize;
When this was washed with water and methanol and then dried under reduced pressure, it showed an electrical conductivity of 19Ω·cm.
なお、いずれの膜も0.25規定の塩酸と0.25規定
の食塩の1:1の混合溶液の電気透析を実施した
ところ、ピロールを含浸重合した膜は電流効率95
%で、Na+1当量に対して水素イオンは21当量が
膜透過した。 Furthermore, when both membranes were electrodialyzed with a 1:1 mixed solution of 0.25N hydrochloric acid and 0.25N common salt, the membrane impregnated with pyrrole had a current efficiency of 95.
%, 21 equivalents of hydrogen ions per 1 equivalent of Na + permeated the membrane.
また、ポリアニリンが含浸重合した膜は電流効
率97%で、Na+1当量に対して水素イオンは30当
量が透過した。 Furthermore, the membrane impregnated with polyaniline had a current efficiency of 97%, and 30 equivalents of hydrogen ions per 1 equivalent of Na + permeated.
実施例 4
スチレン、ブタジエン及びN,N′−ジメチル
ビニルベンジルアミンをリビングアニオン重合に
して、ブロツク共重合体を合成した。これを平板
上にキヤステイングしてフイルムとして、電顕に
よつて観察したところ、相分離構造を形成してい
た。すなわち、スチレンの領域、ブタジエンの領
域及びN,N′−ジメチルビニルベンジルアミン
の領域に分れていた。このフイルムを硫酸によつ
てスルホン化してスルホン酸基を導入し、次いで
メタノールで置換したのち、沃化メチルで処理し
て4級アンモニウム塩基を導入した。Example 4 A block copolymer was synthesized by living anionic polymerization of styrene, butadiene and N,N'-dimethylvinylbenzylamine. When this was casted on a flat plate to form a film and observed under an electron microscope, a phase-separated structure was formed. That is, it was divided into a styrene region, a butadiene region, and an N,N'-dimethylvinylbenzylamine region. This film was sulfonated with sulfuric acid to introduce a sulfonic acid group, then substituted with methanol, and then treated with methyl iodide to introduce a quaternary ammonium base.
このようにして得たモザイク状に陽イオン交換
基領域、中性領域及び陰イオン交換基領域が分布
した膜をピロールの2%のアセトニトリル溶液中
に浸漬し、次いでこれを三塩化鉄の水溶液中に浸
漬したところ、主にスルホン酸基が存在する領域
でピロールが酸化重合した。 The thus obtained membrane in which cation exchanger regions, neutral regions, and anion exchanger regions are distributed in a mosaic pattern is immersed in a 2% solution of pyrrole in acetonitrile, and then in an aqueous solution of iron trichloride. When immersed in water, pyrrole was oxidatively polymerized mainly in the region where sulfonic acid groups were present.
この膜について、食塩と薦糖の透過性を測定し
たところ、ピロールが含浸して酸化重合していな
い膜は食塩に比べて薦糖の透過係数が1/81であつ
たが、1/210に減少していた。 When we measured the permeability of this membrane to table salt and recommended sugar, we found that the membrane impregnated with pyrrole and not subjected to oxidative polymerization had a permeability coefficient of recommended sugar of 1/81 compared to that of table salt, but it was 1/210. It was decreasing.
更に、同様にして作つた別の膜を水洗、メタノ
ール洗いして減圧乾燥した後、電導度を測定した
ところ、膜の厚み方向には電導性があつたが膜の
二次元方向には全く電導度はなかつた。すなわ
ち、異方導電性膜となつていた。 Furthermore, when another membrane made in the same way was washed with water and methanol and dried under reduced pressure, its conductivity was measured, and it was found that it was conductive in the thickness direction, but not at all in the two-dimensional direction of the membrane. There was no degree. In other words, it was an anisotropically conductive film.
実施例 5
スチレンとジビニルベンゼンの混合物にポリエ
チレンの微粉末を混合し、粘稠なペースト状混合
物を作り、これをポリプロピレン製の布に塗布し
たあと、膜の片面のみ反応できる反応装置で膜の
片面のみ濃硫酸によつてスルホン化処理して、片
面のみスルホン酸基を導入した。Example 5 Fine powder of polyethylene is mixed with a mixture of styrene and divinylbenzene to make a viscous paste-like mixture, and this is applied to a polypropylene cloth. Only one side was sulfonated with concentrated sulfuric acid to introduce sulfonic acid groups.
次いで、これをピロールの10%エチルアルコー
ル溶液中に16時間浸漬したのち、三塩化ルテニウ
ムの5%水溶液中に浸漬したところ、スルホン酸
基の部分のみのピロールが酸化重合した。 Next, this was immersed in a 10% ethyl alcohol solution of pyrrole for 16 hours, and then immersed in a 5% aqueous solution of ruthenium trichloride, whereupon only the pyrrole in the sulfonic acid group was oxidatively polymerized.
これを水洗、メタノール洗浄、減圧乾燥した
後、電導度を測定したところ、膜の片面のみ二次
元方向に導電性が認められ、裏面は絶縁体となつ
ていた。 After washing it with water, washing it with methanol, and drying it under reduced pressure, its conductivity was measured, and it was found that only one side of the membrane was conductive in two-dimensional directions, and the back side was an insulator.
実施例 6
実施例5で片面のみスルホン化した膜を再び片
面のみ反応ができる反応装置に組込み、未反応の
面にクロルメチルエーテルと四塩化スズの四塩化
炭素溶液を接触させて、クロルメチル基を膜の片
面に導入した。次いで、この膜トリメチルアミン
の水−アセトン溶液に浸漬してアミノ化反応を行
い、膜の片面にスルホン酸基があり、裏面に第4
級アンモニウム塩基のある膜を作つた。Example 6 The membrane that had been sulfonated on only one side in Example 5 was again incorporated into a reaction device capable of reacting on only one side, and the unreacted side was brought into contact with a carbon tetrachloride solution of chloromethyl ether and tin tetrachloride to remove chloromethyl groups. introduced on one side of the membrane. Next, this membrane was immersed in a water-acetone solution of trimethylamine to perform an amination reaction, so that one side of the membrane had a sulfonic acid group and the other side had a quaternary group.
We created a membrane with grade ammonium base.
この膜を5%のアニリンのエタノール溶液に浸
漬したのち、過硫酸ソーダの5%水溶液中に浸漬
した。10時間後、陰イオン交換基の部分でアニリ
ンは重合していた。この部分は導電性が認められ
た。 This membrane was immersed in a 5% aniline solution in ethanol and then in a 5% aqueous solution of sodium persulfate. After 10 hours, aniline had been polymerized at the anion exchange group. This part was found to be electrically conductive.
次いで、この膜をピロールの2%のエタノール
溶液中に浸漬し、さらに第2塩化鉄の5%の水溶
液中に浸漬したところ、陽イオン交換基が存在す
る部分でピロールが重合し、水洗、減圧乾燥後電
導度を測定したところ、この面にも電導度が認め
られた。 Next, when this membrane was immersed in a 2% ethanol solution of pyrrole and then in a 5% aqueous solution of ferric chloride, pyrrole polymerized in the areas where cation exchange groups were present, and was washed with water and depressurized. When the conductivity was measured after drying, conductivity was also observed on this surface.
実施例 7
市販の陽イオン交換樹脂、陰イオン交換樹脂及
び両性イオン交換樹脂にそれぞれ次の処理をし
た。Example 7 Commercially available cation exchange resins, anion exchange resins, and amphoteric ion exchange resins were each subjected to the following treatments.
(a) スルホン酸型の陽イオン交換樹脂をピロール
の10%水溶液中に浸漬したのち、第二塩化鉄水
溶液に浸漬したところ、陽イオン交換樹脂は黒
色となつた。(a) When a sulfonic acid type cation exchange resin was immersed in a 10% pyrrole aqueous solution and then immersed in a ferric chloride aqueous solution, the cation exchange resin turned black.
(b) 第四級アンモニウム塩基型の陰イオン交換基
を有する樹脂をピロールの10%水溶液中に浸漬
したのち、過硫酸アンモニウムの10%水溶液中
に浸漬したところ、黒色の球状樹脂となつた。(b) When a resin having a quaternary ammonium base type anion exchange group was immersed in a 10% aqueous solution of pyrrole and then in a 10% aqueous solution of ammonium persulfate, it became a black spherical resin.
(c) 第四級アンモニウム塩基とスルホン酸基を有
する球状の両性イオン交換樹脂をピロールの10
%水溶液中に浸漬したのち、第二塩化鉄の5%
水溶液中に浸漬したところ、同様に球状樹脂は
黒色となり、ピロールが酸化重合した。(c) A spherical amphoteric ion exchange resin containing a quaternary ammonium base and a sulfonic acid group is
% aqueous solution, then 5% of ferric chloride.
When immersed in an aqueous solution, the spherical resin similarly turned black and pyrrole was oxidatively polymerized.
上記した(a),(b)及び(c)で得られた樹脂は、いず
れも減圧乾燥後、電導性が認められた。 The resins obtained in (a), (b), and (c) above were all found to have electrical conductivity after being dried under reduced pressure.
実施例 8
ポリクロロメチルスチレンをノズルから押出し
成型し、管状のポリマーを得た。これを塩化アル
ミニウムの二硫化炭素溶液と接触させて、フリー
デルクラフト反応によつて架橋反応を形成させ
た。次いで、これをトリメチルアミン、水及びア
セトンの混合溶液に浸漬してアミノ化処理して第
四級アンモニウム塩基を有する管状陰イオン交換
体とした。Example 8 Polychloromethylstyrene was extruded from a nozzle to obtain a tubular polymer. This was contacted with a solution of aluminum chloride in carbon disulfide to form a crosslinking reaction via a Friedel-Crafts reaction. Next, this was immersed in a mixed solution of trimethylamine, water, and acetone for amination treatment to obtain a tubular anion exchanger having a quaternary ammonium base.
これをピロールの水溶液中に浸漬し、次いで過
硫酸アンモニウム水溶液中に浸漬し、本発明の管
状の物質を得た。これの電気伝導度を測定した結
果、ピロールを重合しないものは電導度は認めら
れなかつたが、ピロールを重合したものは電導度
が認められた。 This was immersed in an aqueous solution of pyrrole and then in an aqueous ammonium persulfate solution to obtain a tubular material of the present invention. As a result of measuring the electrical conductivity of this material, no electrical conductivity was observed in the material in which pyrrole was not polymerized, but electrical conductivity was observed in the material in which pyrrole was polymerized.
実施例 9
スチレンとジビニルベンゼンの共重合体をスル
ホン化処理して得た陽イオン交換樹脂の微粉末を
ポリスチレンと混合し、実施例8と同様にしてノ
ズルから押出して管状の陽イオン交換体を合成し
た。Example 9 A fine powder of a cation exchange resin obtained by sulfonating a copolymer of styrene and divinylbenzene was mixed with polystyrene and extruded from a nozzle in the same manner as in Example 8 to form a tubular cation exchanger. Synthesized.
これを一旦純水で沸騰したあと、チオールの2
%水溶液中に浸漬したのち、三塩化鉄の水溶液中
に浸漬し、50℃に加熱して24時間放置した。次い
で、この管状イオン交換体をとり出し、水洗、減
圧乾燥して、電導度を測定したところ、電導性が
認められた。 After boiling this with pure water, thiol 2
% aqueous solution, then immersed in an aqueous solution of iron trichloride, heated to 50°C, and left for 24 hours. Next, this tubular ion exchanger was taken out, washed with water, dried under reduced pressure, and its electrical conductivity was measured, and it was found to have electrical conductivity.
Claims (1)
体中で、該単量体を酸化重合させることを特徴と
するイオン交換体の製造方法。1. A method for producing an ion exchanger, which comprises oxidatively polymerizing an oxidatively polymerizable monomer in an ionexchanger containing a monomer capable of oxidatively polymerizing.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61175550A JPS6333428A (en) | 1986-07-28 | 1986-07-28 | Method for manufacturing ion exchanger |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61175550A JPS6333428A (en) | 1986-07-28 | 1986-07-28 | Method for manufacturing ion exchanger |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6333428A JPS6333428A (en) | 1988-02-13 |
| JPH0443098B2 true JPH0443098B2 (en) | 1992-07-15 |
Family
ID=15998040
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61175550A Granted JPS6333428A (en) | 1986-07-28 | 1986-07-28 | Method for manufacturing ion exchanger |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6333428A (en) |
-
1986
- 1986-07-28 JP JP61175550A patent/JPS6333428A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6333428A (en) | 1988-02-13 |
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