[发明专利]高分子电解质膜的制造方法及高分子电解质膜

说明书

技术领域

本发明涉及高分子电解质膜的制造方法。更详细地涉及可以较好地适用于固体高分子型燃料电池的高分子电解质膜的制造方法。

背景技术

作为燃料电池中使用的高分子电解质膜，以往主要研究的是包含Nafion(DuPont公司的注册商标)等全氟磺酸类高分子的高分子电解质膜。另一方面，为了寻求更高的耐热性、机械特性，研究了包含磺化聚醚酮类高分子(例如，参照日本特表平11-502249号公报)、磺化聚醚砜类高分子(例如，参照日本特开平10-45913号公报、日本特开平10-21943号公报)等烃类高分子电解质的高分子电解质膜在固体高分子型燃料电池中的用途。

因此，作为适用于固体高分子型燃料电池(以下，有时简称为“燃料电池”)的高分子电解质膜所需要的特性，可以列举高质子传导度和优良的吸水时的尺寸稳定性(以下，称为“吸水尺寸稳定性”。)。作为以高水平达到上述要求的高分子电解质，在日本特开2001-250567号公报中，提出了包含：具有磺酸基的嵌段、和实质上不具有磺酸基的嵌段的嵌段共聚物作为前述燃料电池的质子传导膜中适用的高分子电解质。

发明内容

前述日本特开2001-250567号公报中记载的高分子电解质，作为固体高分子型燃料电池中使用的质子传导膜具有优良的特性，但是为了在工业上得到该电解质，如果采用用溶液浇铸法的连续制膜法来获得高分子电解质膜，则存在质子传导度、吸水尺寸稳定性(size stability)降低，不能得到所需的特性的情况。

本发明不仅解决这些问题点，而且提供工业上有用的制造方法，该方法即使使用各种不同的高分子电解质，也可以制得能实现高度的离子导电性和吸水尺寸稳定性的高分子电解质膜。

本发明人们为了解决上述技术问题进行了深入研究，结果完成了本发明。

即，本发明提供：

<1>一种高分子电解质膜的连续制造方法，其特征在于，包含以下工序：

(i)制备工序，将含有离子导电性高分子(ion conductive polymers)的高分子电解质溶解在可溶解该高分子电解质的有机溶剂中，来制备高分子电解质溶液，所述离子导电性高分子具有离子交换基；

(ii)涂布工序，在连续移动(走行)的支撑基材上流延涂布(casting)前述(i)中得到的高分子电解质溶液，连续地得到支撑基材和含有离子导电性高分子的层叠层而形成的叠层膜1；以及

(iii)干燥工序，使前述(ii)中得到的叠层膜1通过干燥炉，除去前述含有离子导电性高分子的层中残留的前述有机溶剂，连续地得到支撑基材和高分子电解质膜中间体叠层而形成的叠层膜2；

其中，在前述(iii)中，叠层膜1在干燥炉中的滞留时间为50分钟以内，刚通过干燥炉后的叠层膜2中所存在的高分子电解质膜中间体中的有机溶剂残存浓度为40重量％以下。

而且，作为本发明<1>的优选实施方式，提供下述的<2>～<12>。

<2>根据<1>的高分子电解质膜的连续制造方法，其中，前述干燥炉具有60～130℃的加热区域。

<3>根据<1>或<2>的高分子电解质膜的连续制造方法，其中，在放入前述干燥炉之前瞬间的叠层膜1中所存在的含有离子导电性高分子的层中的残留有机溶剂浓度超过70重量％。

<4>根据<1>～<3>中任一项的高分子电解质膜的连续制造方法，其进一步具有(iv)工序：将前述(iii)中得到的叠层膜2卷绕在卷芯上的卷绕工序。

<5>根据<1>～<4>中任一项的高分子电解质膜的连续制造方法，其中，前述离子导电性高分子具有构成主链的芳香环，且具有与构成主链的芳香环直接键合的离子交换基、或者与构成主链的芳香环通过其他原子或原子团间接键合的离子交换基。

<6>根据<1>～<5>中任一项的高分子电解质膜的连续制造方法，其中，前述离子导电性高分子包含：1种以上选自下述式(1a)、(2a)、(3a)及(4a)[以下，有时简记为“(1a)～(4a)”。]的具有离子交换基的结构单元