[发明专利]离子交换膜、离子交换膜形成用组合物及离子交换膜的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种离子交换膜、离子交换膜形成用组合物及离子交换膜的制造方法。

背景技术

离子交换膜用于电脱盐(EDI：Electrodeionization)、连续的电脱盐(CEDI：Continuous Electrodeionization)、电渗析(ED：Electrodialysis)、倒极式电渗析(EDR：Electrodialysis reversal)及反向电渗析(RED：Reverse Electrodialysis)等。

电脱盐(EDI)是为了实现离子输送而使用离子交换膜和电位从水性液体中去除离子的水处理工艺。与现有的离子交换等其他净水技术不同，不要求使用酸或苛性苏打等化学药品，可用于生产超纯水。电渗析(ED)及倒极式电渗析(EDR)是从水及其他流体中去除离子等的电化学分离工艺。

关于离子交换膜已有各种研究，例如提出有为了提高耐热性、化学稳定性及交换容量而将苯乙烯-二乙烯苯共聚物设为交联聚合物的阴离子交换膜(参考专利文献1)等。并且提出有为了提高该离子交换容量，而且为了改善自支撑性及柔软性，在具有双分子膜形成能力的两亲性场中通过自由基聚合，将具有季盐基团和具有3个以上的自由基聚合性基团的单体进行聚合的方法(参考专利文献2)等。并且，提出有为了改进离子交换膜的保存稳定性及降低电阻而规定具有两个丙烯酰胺基的交联剂和具有具备阳离子性基团的烯属不饱和基团的单体等的含量的固化组合物(参考专利文献3、4)等。

并且，作为从含有抗体的活体样品中分离无用化合物(例如，宿主细胞蛋白质、凝集抗体、病毒)的抗体纯化用膜，还研究了由乙烯基交联剂和具有季铵基团且具有两个以上的环结构的芳香族单体构成的聚合物树脂(参考专利文献5)。其所要求的作用和所要求的功能均不同于离子交换膜。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-212306号公报

专利文献2：日本特开平06-073206号公报

专利文献3：国际公开第2013/011273号小册子

专利文献4：国际公开第2011/073638号小册子

专利文献5：日本特表2013-513623号公报

发明的概要

发明要解决的技术课题

专利文献1中所记载的阴离子交换膜为苯乙烯-二乙烯苯共聚物，是通过在聚合反应后所得到的聚合物通过叔胺的亲核取代反应等导入季氨基来制造。该聚合固化反应为基于热的聚合固化，为了得到固化度较高的膜，需要长时间反应。并且，由于在聚合后进行季氨化，因此难以溶解于水等亲水性溶剂，季氨化反应难以进行至聚合物内部，导致成为不均匀的季氨化。因此，为了使季氨化进行至聚合物内部，会导致降低聚合物的固化度，膜中的荷电密度(季氨基的密度)下降，并且膜强度下降。而且，离子交换膜本身的与水的亲和性较低，因此膜的电阻必然会增高。

专利文献2中，是一种具有3个以上的烯属不饱和基团和季铵基的单体、即仅使交联性单体进行均聚而得到的离子交换膜，所得到的膜虽然有自支撑性，但所得到的离子交换膜难以调整物性。而且，聚合固化反应利用由两亲性表面活性剂形成的双分子膜的反应场而聚合固化。因此，虽然进行光聚合，但因交联膜的均匀性的差异而容易产生性能的偏差，导致成为缺陷较多的膜。

专利文献3、4中所提出的离子交换膜虽然在选择透过性(迁移率)及pH耐性方面进行了改进，但要求作为高分子功能性膜的进一步的性能提高，还要求除这些以外的高分子功能性膜的特性的提高。

本发明人等的研究中得知，在使用苯乙烯类单体的高分子功能性膜中，通过进一步降低膜的电阻(以下，也称为“膜电阻”)，有可能显著提高作为离子交换膜的功能。并且，发现通过组合水溶性较高的单体及水溶性较高的交联剂这两者，能够高浓度溶解各单体，由此能够维持高浓度，从而能够制备出均匀的涂布液。以此为线索，进一步对单体种类进行了研究的结果，得知有可能提供膜电阻较低且膜缺陷较少的机械强度优异的高性能离子交换膜。

由此，本发明的课题在于提供一种将膜电阻抑制为较低的离子交换膜(以下，有时仅称作膜)、离子交换膜形成用组合物及离子交换膜的制造方法。

除此以外，本发明的课题在于提供一种含水率及透水率较低、而且气孔的产生得到抑制、能够用于广范围用途的、作为阴离子交换膜的离子交换膜、上述离子交换膜形成用组合物及能够在极短时间内制造这种优异的高分子功能性膜的离子交换膜的制造方法。

用于解决技术课题的手段