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有機-無機ハイブリッド高分子組成物とその膜の製造方法

国内特許コード P08A013818
掲載日 2008年10月7日
出願番号 特願2007-021879
公開番号 特開2007-231258
登録番号 特許第4775715号
出願日 平成19年1月31日(2007.1.31)
公開日 平成19年9月13日(2007.9.13)
登録日 平成23年7月8日(2011.7.8)
優先権データ
  • 特願2006-024301 (2006.2.1) JP
発明者
  • 金 済徳
出願人
  • 独立行政法人物質・材料研究機構
発明の名称 有機-無機ハイブリッド高分子組成物とその膜の製造方法
発明の概要

【課題】耐熱性、耐酸化性を共に有する有機-無機ハイブリッド高分子組成物と、この組
成物の自己支持性を有する膜の製造方法を提供する。
【解決手段】無機材料と炭化水素からなる有機-無機ハイブリッド高分子組成物であって
、2個の酸素原子間に長鎖炭化水素基を有するジオール化合物とジルコニウムアルコキシ
ドとによりネットワーク構造を有することを特徴とする。また、有機-無機ハイブリッド
高分子組成物膜の製造方法であって、2個の酸素原子間に長鎖炭化水素基を有するジオー
ル化合物とジルコニウムアルコキシドとからなる液状混合物を層状に展延し、加熱してネ
ットワーク構造を生成することを特徴とする。
【選択図】なし

従来技術、競合技術の概要


ゾル-ゲル法は、結晶もしくは非結晶性のセラミック酸化物やガラスの調製に用いられ
てきた。その方法で得られる物は、等方性、柔軟性及び出発原料である有機及び無機分子
の基(moiety)に由来する機能を有しており、更には、環境負荷の少ない容易な製
造プロセスで低コストに合成することができるという利点を有している。これらの多くは
、種々の有機分子及び無機分子の基(moiety)を、シリコンエトキシドや金属アル
コキシドから得られた無機ケイ素化物の中に包み込む構成を有していた(非特許文献1、
非特許文献2参照)。このような有機-無機ハイブリッド材の工業的利用については、そ
れが持つ優れた性質のゆえに、例えば、光学的特性、半導体特性、電気化学的性質を利用
した実用化が多方面に渡って検討されている。



また、本発明者等は、有機-無機のナノハイブリッド巨大分子から成る新しいファミリ
ーの高分子電解質膜を報告している(非特許文献3、非特許文献4参照)。この膜は、ナ
ノサイズのジルコニア若しくはチタニアが、ポリジメチルシロキサン(PDMS)とポリ
テトラメチレンオキシド(PTMO)との柔高分子へ架橋することで、柔軟性及び均質性
を保有している。このジルコニア若しくはチタニア-PTMOハイブリッド膜は、温度に
対する寛容性を示し相当な高温度でも安定であるが、85%リン酸のような酸に対しては
非常に弱い。



さらにまた、本発明者等は、ジルコニアとトリ-及びオクタ-メチレングリコールとを
用いたハイブリッド物質とその製造プロセスを報告している(非特許文献4参照)。しか
し、このプロセスにおいては、柔軟な膜や膜応用可能な耐熱性・耐酸性を有するハイブリ
ッド物質は得られていない。新しい薄膜製造技術及びいろいろな分野に応用可能な耐熱性
、耐酸性を有する膜(さらにまた、自己支持性を有する膜)は、現在もなお各種技術分野
から望まれているところである。




【非特許文献1】H.-H.Huang,B.Orler,G.L.Wilkes, Macromolecules 20(1987)1322-1330.

【非特許文献2】N.Yamada,I.Yoshinaga,S.Katayam a,J.Applied Physics 85(1999)2423-2427.

【非特許文献3】J.D.Kim,I.Honma,J.Electrochem. Soc.151(2004)A1396-1401.

【非特許文献4】J.D.Kim,I.Honma,Electrochim. A cta 49(2004)3179-3183.

産業上の利用分野


本発明は、無機材料と炭化水素からなる有機-無機ハイブリッド高分子組成物とその膜
の製造方法に関し、より詳しくはこれらの耐熱性及び耐酸性の向上に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
個の酸素原子間に長鎖炭化水素基を有するジオール化合物とジルコニウムアルコキシドとによりネットワーク構造を有するとともに、
前記ジルコニウムアルコキシドに対する前記ジオール化合物の配合率がモル比で表して1:2から1:30の範囲であり、
前記長鎖炭化水素基の前記2個の酸素原子間の炭素数が6以上である
有機-無機ハイブリッド高分子組成物膜

【請求項2】
前記ジオール化合物が水素基、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基及びイソブチル基からなる群から夫々選択される側鎖を有する、請求項1に記載の有機-無機ハイブリッド高分子組成物膜

【請求項3】
前記ジルコニウムアルコキシドが下式で表される、請求項1又は2に記載の有機-無機ハイブリッド高分子組成物膜。
【化学式1】



式中、R、R、R及びRは、水素基、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基及びイソブチル基からなる群から夫々選択される。

【請求項4】
前記ジオール化合物と前記ジルコニウムアルコキシドとからなり前記ジルコニウムアルコキシドに対する前記ジオール化合物の配合率がモル比で表して1:2から1:30の範囲である液状混合物を層状に展延し、加熱してネットワーク構造を生成するステップを含む、請求項1から3の何れかに記載の有機-無機ハイブリッド高分子組成物膜の製造方法。

【請求項5】
前記ジオール化合物がポリメチレングリコールであり、前記ジルコニウムアルコキシドが下式で表される、請求項4に記載の有機-無機ハイブリッド高分子組成物膜の製造方法。
【化学式2】



式中、R、R、R及びRは、水素基、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基及びイソブチル基からなる群から夫々選択される。

【請求項6】
前記層状に展延後の加熱条件が、温度範囲1.0×10~1.8×10℃、加熱時間1~3日間である、請求項5に記載の有機-無機ハイブリッド高分子組成物膜の製造方法。
産業区分
  • 高分子化合物
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 権利存続中
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