(57)【要約】      （修正有）【課題】安定な液晶構造を有する高分子膜を形成し得る組成物及びその応用を提供する。【解決手段】式（Ａ−１）で表される化合物と、酸及びその無機塩からなる群より選択される少なくとも１種の化合物と、を含有する組成物及びその応用。Ｒ１及びＲ２：重合性官能基とアルキレン基とを有する基、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３及びＬ４：単結合又は特定の連結基群（Ｌ−１）より選択される１種の２価の連結基等、Ｘ１及びＸ２：カチオン性基、Ｙ１及びＹ２：アニオン性基、Ｚ１：単結合又は特定の連結基群（Ｚ−１）より選択される２価の連結基。2020012074.tif 000065【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記式（Ａ−１）で表される化合物と、酸及びその無機塩からなる群より選択される少なくとも１種の化合物と、を含有する組成物。
【化１】
2020012074.tif 000053
式（Ａ−１）中、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立して、重合性官能基と、アルキレン基と、を有する基を表し、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３及びＬ４は、それぞれ独立して、単結合、又は下記連結基群（Ｌ−１）より選択される１種の２価の連結基若しくは２種以上を組み合わせてなる２価の連結基を表し、Ｘ１及びＸ２は、それぞれ独立して、カチオン性基を表し、Ｙ１及びＹ２は、それぞれ独立して、アニオン性基を表し、Ｚ１は、Ｒ１、Ｌ１、Ｘ１、Ｌ２、若しくはＹ１と、Ｒ２、Ｌ２、Ｘ２、Ｌ４、若しくはＹ２と、連結する、単結合、又は下記連結基群（Ｚ−１）より選択される２価の連結基を表す。ただし、式（Ａ−１）において、Ｒ１及びＲ２に含まれる全重合性官能基の結合位置、並びにＺ１の結合位置の少なくとも一方から、Ｙ１及びＹ２までの構造部分に第２級アミド基を有する化合物を除く。
【化２】
2020012074.tif 000054
連結基群（Ｌ−１）中、＊は、それぞれ、Ｒ１、Ｒ２、Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、又はＹ２との結合位置を表し、ｍは、それぞれ独立して、１〜１０の整数を表し、ｎは、それぞれ独立して、０〜１０の整数を表す。
【化３】
2020012074.tif 000055
連結基群（Ｚ−１）中、＊は、それぞれ、Ｒ１、Ｒ２、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、又はＹ２との結合位置を表し、ｐ及びｑは、それぞれ独立して、１〜１０の整数を表す。
【請求項２】
前記Ｚ１が、前記Ｌ１と前記Ｌ３と連結している、又は前記Ｘ１と前記Ｘ２と連結している請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
前記Ｒ１における前記アルキレン基の総炭素数、及び前記Ｒ２における前記アルキレン基の総炭素数が、それぞれ独立して、６〜２０である請求項１又は請求項２に記載の組成物。
【請求項４】
前記Ｒ１及びＲ２が、それぞれ独立して、アルケニル基である請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項５】
前記Ｘ１及びＸ２が、それぞれ独立して、第４級アンモニウムカチオン、又は第４級ホスホニウムカチオンである請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項６】
前記Ｘ１及びＸ２が、それぞれ独立して、下記カチオン性基群（Ｘ−１）より選択されるカチオン性基である請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の組成物。
【化４】
2020012074.tif 000056
カチオン性基群（Ｘ−１）中、Ｒ１Ｘ、Ｒ２Ｘ、Ｒ３Ｘ及びＲ４Ｘは、それぞれ独立して、炭素数が１〜３のアルキル基を表し、＊は、それぞれ、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、又はＬ４との結合位置を表す。
【請求項７】
前記Ｙ１及びＹ２が、それぞれ独立して、下記式（Ｙ−１）で表される基、−ＳＯ３−、−ＨＰＯ３−、又は−ＣＯ２−である請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の組成物。
【化５】
2020012074.tif 000057
式（Ｙ−１）中、Ｒ１Ｙは、ハロゲン原子、又は有機基を表し、＊は、結合位置を表す。
【請求項８】
前記式（Ａ−１）で表される化合物が、下記式（Ａ−２）で表される化合物である請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の組成物。
【化６】
2020012074.tif 000058
式（Ａ−２）中、Ｒ１Ａ及びＲ２Ａは、それぞれ独立して、アルケニル基、又はアルケニル基で置換されていてもよいアルキル基を表し、Ｘ１及びＸ２は、それぞれ独立して、カチオン性基を表し、Ｌ２Ａ及びＬ４Ａは、それぞれ独立して、炭素数が２〜１０のアルキレン基を表し、Ｙ１及びＹ２は、それぞれ独立して、アニオン性基を表し、Ｚ１Ａは、下記連結基群（Ｚ−３）より選択される２価の連結基を表し、ｘ及びｙは、それぞれ独立して、０〜５の整数を表す。
【化７】
2020012074.tif 000059
連結基群（Ｚ−３）中、＊は、結合位置を表し、ｒ及びｓは、それぞれ独立して、１〜１０の整数を表す。
【請求項９】
前記酸が、下記化合物群（Ｂ−１）より選択される少なくとも１種の化合物である請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の組成物。
【化８】
2020012074.tif 000060
化合物群（Ｂ−１）中、Ｘは、ハロゲン原子、又はハロゲン化アルキル基を表し、Ｒ１Ｂ、Ｒ２Ｂ、Ｒ３Ｂ、Ｒ４Ｂ及びＲ５Ｂは、それぞれ独立して、重合性官能基を有する基、ハロゲン原子、アルキル基、ハロゲン化アルキル基、又はアリール基を表す。
【請求項１０】
前記酸が、下記化合物群（Ｂ−２）より選択される少なくとも１種の化合物である請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の組成物。
【化９】
2020012074.tif 000061
化合物群（Ｂ−２）中、Ｒ６Ｂ、Ｒ７Ｂ及びＲ８Ｂは、それぞれ独立して、重合性官能基を有する基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、又はアリール基を表す。
【請求項１１】
前記無機塩が、リチウム塩、又はナトリウム塩である請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項１２】
前記式（Ａ−１）で表される化合物に対する、前記酸及びその無機塩からなる群より選択される少なくとも１種の化合物のモル比が、０．１〜３．０である請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項１３】
請求項１〜請求項１２のいずれか１項に記載の組成物の硬化物である高分子膜。
【請求項１４】
下記式（Ａ−１）で表される化合物の重合体を含む高分子膜。
【化１０】
2020012074.tif 000062
式（Ａ−１）中、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立して、重合性官能基と、アルキレン基と、を有する基を表し、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３及びＬ４は、それぞれ独立して、単結合、又は下記連結基群（Ｌ−１）より選択される１種の２価の連結基若しくは２種以上を組み合わせてなる２価の連結基を表し、Ｘ１及びＸ２は、それぞれ独立して、カチオン性基を表し、Ｙ１及びＹ２は、それぞれ独立して、アニオン性基を表し、Ｚ１は、Ｒ１、Ｌ１、Ｘ１、Ｌ２、若しくはＹ１と、Ｒ２、Ｌ２、Ｘ２、Ｌ４、若しくはＹ２と、連結する、単結合、又は下記連結基群（Ｚ−１）より選択される２価の連結基を表す。ただし、式（Ａ−１）において、Ｒ１及びＲ２に含まれる全重合性官能基の結合位置、並びにＺ１の結合位置の少なくとも一方から、Ｙ１及びＹ２までの構造部分に第２級アミド基を有する化合物を除く。
【化１１】
2020012074.tif 000063
連結基群（Ｌ−１）中、＊は、それぞれ、Ｒ１、Ｒ２、Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、又はＹ２との結合位置を表し、ｍは、それぞれ独立して、１〜１０の整数を表し、ｎは、それぞれ独立して、０〜１０の整数を表す。
【化１２】
2020012074.tif 000064
連結基群（Ｚ−１）中、＊は、それぞれ、Ｒ１、Ｒ２、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、又はＹ２との結合位置を表し、ｐ及びｑは、それぞれ独立して、１〜１０の整数を表す。
【請求項１５】
請求項１３又は請求項１４に記載の高分子膜を含む、燃料電池。
【請求項１６】
請求項１〜請求項１２のいずれか１項に記載の組成物の層を形成する工程と、
前記組成物の層に活性エネルギー線を照射して前記組成物の層を硬化する工程と、
を含む、高分子膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、組成物、高分子膜、燃料電池、及び高分子膜の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
疎水性ドメインと親水性ドメインとで形成されるミクロ相分離構造を有するナフィオン（登録商標）等の機能性材料は、燃料電池の電解質等において広く利用されている。近年では、液晶性分子による集合構造を利用した機能性材料が提案されている。
【０００３】
例えば、双連続キュービック液晶構造を有するイオン伝導性ポリマーが知られている（例えば、特許文献１参照。）。双連続キュービック液晶構造は、連続した２つの相により形成される三次元周期構造を有し、ジャイロイド構造とも呼ばれる。
【０００４】
また、両親媒性の双性イオン化合物とビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドとの複合体が、双連続キュービック液晶構造を発現することが知られている（例えば、非特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１３２６１０号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】T. Ichikawaら著，「3D Continuous Water Nanosheet as a Gyroid Minimal Surface Formed by Bicontinuous Cubic Liquid-Crystalline Zwitterions」，Journal of the American Chemical Society，2012，134，11354-11357
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来提案されている相分離構造を有する高分子材料は、機械的強度が高いという利点がある。しかしながら、従来の高分子材料では、相分離構造のドメインサイズが大きいため、イオンチャンネルを有効に利用することができない。例えば、ドメインサイズの大きな相分離構造を有する高分子材料を電解質膜として燃料電池に適用した場合、疎水性ドメインにのみと接する白金粒子等の触媒は、プロトンの授受を行うことができず、触媒として機能できない。
【０００８】
他方、上記機能性材料の中でも低分子材料は、自己組織化によって、高分子材料よりも微細に相分離した液晶構造を形成できる。しかしながら、低分子材料は、外力、熱等の影響を受けやすいため、物理化学的に不安定であり、液晶構造を維持できない。
【０００９】
本開示は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、本開示の一実施形態は、安定な液晶構造を有する高分子膜を形成し得る組成物を提供することを目的とする。
本開示の他の一実施形態は、安定な液晶構造を有する高分子膜を提供することを目的とする。
本開示の他の一実施形態は、安定な液晶構造を有する高分子膜を含む燃料電池を提供することを目的とする。
本開示の他の一実施形態は、安定な液晶構造を有する高分子膜の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するための手段には、以下の態様が含まれる。
＜１＞  下記式（Ａ−１）で表される化合物と、酸及びその無機塩からなる群より選択される少なくとも１種の化合物と、を含有する組成物。
【００１１】
【化１】
2020012074.tif 000002
【００１２】
式（Ａ−１）中、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立して、重合性官能基と、アルキレン基と、を有する基を表し、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３及びＬ４は、それぞれ独立して、単結合、又は下記連結基群（Ｌ−１）より選択される１種の２価の連結基若しくは２種以上を組み合わせてなる２価の連結基を表し、Ｘ１及びＸ２は、それぞれ独立して、カチオン性基を表し、Ｙ１及びＹ２は、それぞれ独立して、アニオン性基を表し、Ｚ１は、Ｒ１、Ｌ１、Ｘ１、Ｌ２、若しくはＹ１と、Ｒ２、Ｌ２、Ｘ２、Ｌ４、若しくはＹ２と、連結する、単結合、又は下記連結基群（Ｚ−１）より選択される２価の連結基を表す。ただし、式（Ａ−１）において、Ｒ１及びＲ２に含まれる全重合性官能基の結合位置、並びにＺ１の結合位置の少なくとも一方から、Ｙ１及びＹ２までの構造部分に第２級アミド基を有する化合物を除く。
【００１３】
【化２】
2020012074.tif 000003
【００１４】
連結基群（Ｌ−１）中、＊は、それぞれ、Ｒ１、Ｒ２、Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、又はＹ２との結合位置を表し、ｍは、それぞれ独立して、１〜１０の整数を表し、ｎは、それぞれ独立して、０〜１０の整数を表す。
【００１５】
【化３】
2020012074.tif 000004
【００１６】
連結基群（Ｚ−１）中、＊は、それぞれ、Ｒ１、Ｒ２、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、又はＹ２との結合位置を表し、ｐ及びｑは、それぞれ独立して、１〜１０の整数を表す。
＜２＞  上記Ｚ１が、上記Ｌ１と上記Ｌ３と連結している、又は上記Ｘ１と上記Ｘ２と連結している＜１＞に記載の組成物。
＜３＞  上記Ｒ１における上記アルキレン基の総炭素数、及び上記Ｒ２における上記アルキレン基の総炭素数が、それぞれ独立して、６〜２０である＜１＞又は＜２＞に記載の組成物。
＜４＞  上記Ｒ１及びＲ２が、それぞれ独立して、アルケニル基である＜１＞〜＜３＞のいずれか１つに記載の組成物。
＜５＞  上記Ｘ１及びＸ２が、それぞれ独立して、第４級アンモニウムカチオン、又は第４級ホスホニウムカチオンである＜１＞〜＜４＞のいずれか１つに記載の組成物。
＜６＞  上記Ｘ１及びＸ２が、それぞれ独立して、下記カチオン性基群（Ｘ−１）より選択されるカチオン性基である＜１＞〜＜５＞のいずれか１つに記載の組成物。
【００１７】
【化４】
2020012074.tif 000005
【００１８】
カチオン性基群（Ｘ−１）中、Ｒ１Ｘ、Ｒ２Ｘ、Ｒ３Ｘ及びＲ４Ｘは、それぞれ独立して、炭素数が１〜３のアルキル基を表し、＊は、それぞれ、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、又はＬ４との結合位置を表す。
＜７＞  上記Ｙ１及びＹ２が、それぞれ独立して、下記式（Ｙ−１）で表される基、−ＳＯ３−、−ＨＰＯ３−、又は−ＣＯ２−である＜１＞〜＜６＞のいずれか１つに記載の組成物。
【００１９】
【化５】
2020012074.tif 000006
【００２０】
式（Ｙ−１）中、Ｒ１Ｙは、ハロゲン原子、又は有機基を表し、＊は、結合位置を表す。
＜８＞  上記式（Ａ−１）で表される化合物が、下記式（Ａ−２）で表される化合物である＜１＞〜＜７＞のいずれか１つに記載の組成物。
【００２１】
【化６】
2020012074.tif 000007
【００２２】
式（Ａ−２）中、Ｒ１Ａ及びＲ２Ａは、それぞれ独立して、アルケニル基、又はアルケニル基で置換されていてもよいアルキル基を表し、Ｘ１及びＸ２は、それぞれ独立して、カチオン性基を表し、Ｌ２Ａ及びＬ４Ａは、それぞれ独立して、炭素数が２〜１０のアルキレン基を表し、Ｙ１及びＹ２は、それぞれ独立して、アニオン性基を表し、Ｚ１Ａは、下記連結基群（Ｚ−３）より選択される２価の連結基を表し、ｘ及びｙは、それぞれ独立して、０〜５の整数を表す。
【００２３】
【化７】
2020012074.tif 000008
【００２４】
連結基群（Ｚ−３）中、＊は、結合位置を表し、ｒ及びｓは、それぞれ独立して、１〜１０の整数を表す。
＜９＞  上記酸が、下記化合物群（Ｂ−１）より選択される少なくとも１種の化合物である＜１＞〜＜８＞のいずれか１つに記載の組成物。
【００２５】
【化８】
2020012074.tif 000009
【００２６】
化合物群（Ｂ−１）中、Ｘは、ハロゲン原子、又はハロゲン化アルキル基を表し、Ｒ１Ｂ、Ｒ２Ｂ、Ｒ３Ｂ、Ｒ４Ｂ及びＲ５Ｂは、それぞれ独立して、重合性官能基を有する基、ハロゲン原子、アルキル基、ハロゲン化アルキル基、又はアリール基を表す。
＜１０＞  上記酸が、下記化合物群（Ｂ−２）より選択される少なくとも１種の化合物である＜１＞〜＜９＞のいずれか１つに記載の組成物。
【００２７】
【化９】
2020012074.tif 000010
【００２８】
化合物群（Ｂ−２）中、Ｒ６Ｂ、Ｒ７Ｂ及びＲ８Ｂは、それぞれ独立して、重合性官能基を有する基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、又はアリール基を表す。
＜１１＞  上記無機塩が、リチウム塩、又はナトリウム塩である＜１＞〜＜１０＞のいずれか１つに記載の組成物。
＜１２＞  上記式（Ａ−１）で表される化合物に対する、上記酸及びその無機塩からなる群より選択される少なくとも１種の化合物のモル比が、０．１〜３．０である＜１＞〜＜１１＞のいずれか１つに記載の組成物。
＜１３＞  ＜１＞〜＜１２＞のいずれか１つに記載の組成物の硬化物である高分子膜。
＜１４＞  下記式（Ａ−１）で表される化合物の重合体を含む高分子膜。
【００２９】
【化１０】
2020012074.tif 000011
【００３０】
式（Ａ−１）中、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立して、重合性官能基と、アルキレン基と、を有する基を表し、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３及びＬ４は、それぞれ独立して、単結合、又は下記連結基群（Ｌ−１）より選択される１種の２価の連結基若しくは２種以上を組み合わせてなる２価の連結基を表し、Ｘ１及びＸ２は、それぞれ独立して、カチオン性基を表し、Ｙ１及びＹ２は、それぞれ独立して、アニオン性基を表し、Ｚ１は、Ｒ１、Ｌ１、Ｘ１、Ｌ２、若しくはＹ１と、Ｒ２、Ｌ２、Ｘ２、Ｌ４、若しくはＹ２と、連結する、単結合、又は下記連結基群（Ｚ−１）より選択される２価の連結基を表す。ただし、式（Ａ−１）において、Ｒ１及びＲ２に含まれる全重合性官能基の結合位置、並びにＺ１の結合位置の少なくとも一方から、Ｙ１及びＹ２までの構造部分に第２級アミド基を有する化合物を除く。
【００３１】
【化１１】
2020012074.tif 000012
【００３２】
連結基群（Ｌ−１）中、＊は、それぞれ、Ｒ１、Ｒ２、Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、又はＹ２との結合位置を表し、ｍは、それぞれ独立して、１〜１０の整数を表し、ｎは、それぞれ独立して、０〜１０の整数を表す。
【００３３】
【化１２】
2020012074.tif 000013
【００３４】
連結基群（Ｚ−１）中、＊は、それぞれ、Ｒ１、Ｒ２、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、又はＹ２との結合位置を表し、ｐ及びｑは、それぞれ独立して、１〜１０の整数を表す。
＜１５＞  ＜１３＞又は＜１４＞に記載の高分子膜を含む、燃料電池。
＜１６＞  ＜１＞〜＜１２＞のいずれか１つに記載の組成物の層を形成する工程と、
上記組成物の層に活性エネルギー線を照射して上記組成物の層を硬化する工程と、
を含む、高分子膜の製造方法。
【発明の効果】
【００３５】
本開示の一実施形態によれば、安定な液晶構造を有する高分子膜を形成し得る組成物を提供することができる。
本開示の他の一実施形態によれば、安定な液晶構造を有する高分子膜を提供することができる。
本開示の他の一実施形態によれば、安定な液晶構造を有する高分子膜を含む燃料電池を提供することができる。
本開示の他の一実施形態によれば、安定な液晶構造を有する高分子膜の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施例１の組成物のＸ線回折パターンを示す。
【図２】実施例１の組成物の偏光顕微鏡像を示す。
【図３】実施例７の高分子膜のＸ線回折パターンを示す。
【図４】実施例７の高分子膜の偏光顕微鏡像を示す。
【図５】実施例７の高分子膜の各温度におけるＸ線回折パターンを示す。
【図６】実施例７の高分子膜及び比較例１の組成物のイオン伝導度を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本開示の実施形態について詳細に説明する。なお、本開示は、以下の実施形態に何ら制限されず、本開示の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。
【００３８】
本開示において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。本開示に段階的に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本開示において、組成物中の各成分の量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する複数の物質の合計量を意味する。
本開示において、「工程」との用語には、独立した工程だけでなく、他の工程と明確に区別できない場合であっても工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
本開示における基（原子団）の表記において、置換及び無置換を記していない表記は、置換基を有しないものと共に置換基を有するものをも包含するものである。例えば「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基（無置換アルキル基）のみならず、置換基を有するアルキル基（置換アルキル基）をも包含するものである。
本開示において、「質量％」と「重量％」とは同義であり、「質量部」と「重量部」とは同義である。
本開示において、２以上の好ましい態様の組み合わせは、より好ましい態様である。
本開示において、化学構造式は、水素原子を省略した簡略構造式で記載する場合もある。
【００３９】
＜組成物＞
本開示の組成物は、下記式（Ａ−１）で表される化合物と、酸及びその無機塩からなる群より選択される少なくとも１種の化合物と、を含有する。
【００４０】
【化１３】
2020012074.tif 000014
【００４１】
式（Ａ−１）中、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立して、重合性官能基と、アルキレン基と、を有する基を表し、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３及びＬ４は、それぞれ独立して、単結合、又は下記連結基群（Ｌ−１）より選択される１種の２価の連結基若しくは２種以上を組み合わせてなる２価の連結基を表し、Ｘ１及びＸ２は、それぞれ独立して、カチオン性基を表し、Ｙ１及びＹ２は、それぞれ独立して、アニオン性基を表し、Ｚ１は、Ｒ１、Ｌ１、Ｘ１、Ｌ２、若しくはＹ１と、Ｒ２、Ｌ２、Ｘ２、Ｌ４、若しくはＹ２と、連結する、単結合、又は下記連結基群（Ｚ−１）より選択される２価の連結基を表す。ただし、式（Ａ−１）において、Ｒ１及びＲ２に含まれる全重合性官能基の結合位置、並びにＺ１の結合位置の少なくとも一方から、Ｙ１及びＹ２までの構造部分に第２級アミド基を有する化合物を除く。
【００４２】
【化１４】
2020012074.tif 000015
【００４３】
連結基群（Ｌ−１）中、＊は、それぞれ、Ｒ１、Ｒ２、Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、又はＹ２との結合位置を表し、ｍは、それぞれ独立して、１〜１０の整数を表し、ｎは、それぞれ独立して、０〜１０の整数を表す。
【００４４】
【化１５】
2020012074.tif 000016
【００４５】
連結基群（Ｚ−１）中、＊は、それぞれ、Ｒ１、Ｒ２、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、又はＹ２との結合位置を表し、ｐ及びｑは、それぞれ独立して、１〜１０の整数を表す。
【００４６】
本開示の組成物によれば、安定な液晶構造を有する高分子膜を形成することができる。本開示の組成物が、このような効果を奏する理由は明らかではないが、以下のように推察される。
上記のとおり、従来技術において、相分離構造のドメインサイズの微細化と、液晶構造等の物理化学的な安定性とを実用的な基準で両立することは困難であった。例えば、非特許文献１に開示されている複合体は、低分子であるため流動性があり、安定性も十分でない。
式（Ａ−１）で表される化合物と、酸及びその無機塩からなる群より選択される少なくとも１種の化合物と、を含有する本開示の組成物は、液晶構造を発現することができる。そして、式（Ａ−１）で表される化合物は、重合性官能基及びアルキレン基を有する基と、カチオン性基と、アニオン性基と、を含む２つの分子骨格をＺ１で連結させた構造を有している。このため、本開示の組成物を用いて高分子膜を形成した場合、液晶構造を維持したまま、式（Ａ−１）で表される化合物を起点とした強固な三次元高分子ネットワークを形成できる。また、式（Ａ−１）で表される化合物は特定の構造部分に第２級アミド基を有しないため、形成される高分子膜は酸加水分解等に対しても高い安定性を有する。したがって、本開示の組成物によれば、安定な液晶構造を有する高分子膜を形成することができると考えられる。
【００４７】
［化合物］
本開示の組成物は、上記式（Ａ−１）で表される化合物を含有する。ただし、式（Ａ−１）において、Ｒ１及びＲ２に含まれる全重合性官能基の結合位置、並びにＺ１の結合位置の少なくとも一方から、Ｙ１及びＹ２までの構造部分に第２級アミド基を有する化合物を除く。
【００４８】
式（Ａ−１）中、Ｒ１及びＲ２で表される基は、少なくとも、重合性官能基と、アルキレン基と、を有する基であれば制限されない。Ｒ１及びＲ２で表される基に、重合性官能基とアルキレン基とが含まれることにより、液晶構造を維持し、物理化学的に安定な高分子膜を形成することができる。
【００４９】
式（Ａ−１）中、Ｒ１及びＲ２における重合性官能基としては、重合性を示す官能基であれば制限されず、例えば、エチレン性不飽和基、アセチレン性不飽和基等が挙げられる。ここで、「エチレン性不飽和基」とは、エチレン性の炭素−炭素二重結合を有する官能基をいい、「アセチレン性不飽和基」とは、アセチレン性の炭素−炭素三重結合を有する官能基をいう。これらの中でも、重合性官能基としては、エチレン性不飽和基であることが好ましい。
【００５０】
式（Ａ−１）中、Ｒ１における重合性官能基の数、及びＲ２における重合性官能基の数は、それぞれ独立して、１又は２以上であることが好ましく、２以上であることがより好ましい。すなわち、Ｒ１及びＲ２における重合性官能基の総数は、２以上であり、３以上であることが好ましく、４以上であることがより好ましい。Ｒ１及びＲ２における重合性官能基の総数の上限値は、制限されず、製造性の観点から、８以下であることが好ましい。
【００５１】
式（Ａ−１）中、Ｒ１及びＲ２におけるアルキレン基は、直鎖状のアルキレン基でもよく、分岐状のアルキレン基でもよい。また、式（Ａ−１）中、Ｒ１におけるアルキレン基の数、及びＲ２におけるアルキレン基の数は、制限されない。式（Ａ−１）中、Ｒ１におけるアルキレン基の総炭素数、及びＲ２におけるアルキレン基の総炭素数は、液晶性の観点から、それぞれ独立して、６〜２０であることが好ましく、６〜１６であることがより好ましい。
【００５２】
式（Ａ−１）中、Ｒ１及びＲ２で表される基は、本開示の効果を損なわない範囲において、重合性官能基及びアルキレン基以外の基を有していてもよい。重合性官能基及びアルキレン基以外の基としては、例えば、フェニレン基、−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−、−Ｃ（＝Ｏ）ＮＨ−等が挙げられる。
【００５３】
式（Ａ−１）中、Ｒ１及びＲ２は、液晶構造の安定性の観点から、それぞれ独立して、アルケニル基であることが好ましく、炭素数が６〜２０のアルケニル基であることがより好ましく、炭素数が６〜１６のアルケニル基がさらに好ましく、炭素数が１０〜１６のアルケニル基であることが特に好ましい。Ｒ１及びＲ２におけるアルケニル基は、直鎖状のアルケニル基でもよく、分岐状のアルケニル基でもよい。
【００５４】
上記の中でも、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立して、下記式（Ｒ−１）で表されるアルケニル基であることが好ましい。Ｘ１及びＸ２で表されるカチオン性基の近傍に重合性官能基が存在することで、液晶構造の安定性を向上することができる。
【００５５】
【化１６】
2020012074.tif 000017
【００５６】
式（Ｒ−１）中、Ｒ３は、炭素数が６〜１６のアルキル基を表し、ａ及びｂは、それぞれ独立して、０〜２の整数を表し、＊は、結合位置を表す。
【００５７】
式（Ｒ−１）中、Ｒ３におけるアルキル基は、直鎖状のアルキル基でもよく、分岐状のアルキル基でもよい。式（Ｒ−１）中、Ｒ３は、炭素数が８〜１６のアルキル基であることが好ましく、炭素数が８〜１４のアルキル基であることがより好ましい。炭素数が８〜１４のアルキル基としては、例えば、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、テトラデシル基等が挙げられる。
【００５８】
式（Ｒ−１）中、ａ及びｂは、それぞれ独立して、０〜２の整数を表し、０又は１が好ましく、０がより好ましい。
【００５９】
式（Ａ−１）中、Ｒ１及びＲ２は、同一であってもよく、異なっていてもよく、液晶性の観点から、同一であることがより好ましい。
【００６０】
式（Ａ−１）中、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３及びＬ４は、それぞれ独立して、単結合、又は上記連結基群（Ｌ−１）より選択される１種の２価の連結基若しくは２種以上を組み合わせてなる２価の連結基を表し、単結合、又は上記連結基群（Ｌ−１）より選択される２価の連結基であることが好ましく、上記連結基群（Ｌ−１）より選択される２価の連結基であることがより好ましい。
【００６１】
連結基群（Ｌ−１）中、ｍは、それぞれ独立して、１〜１０の整数を表し、液晶性の観点から、２〜１０の整数であることが好ましく、２〜５の整数であることがより好ましい。
【００６２】
連結基群（Ｌ−１）中、ｎは、それぞれ独立して、０〜１０の整数を表し、液晶性の観点から、０〜５の整数であることが好ましく、１〜５の整数であることがより好ましく、１〜４の整数であることがさらに好ましく、１又は２の整数であることが特に好ましい。
【００６３】
上記の中でも、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３及びＬ４は、液晶性の観点から、それぞれ独立して、下記連結基群（Ｌ−２）より選択される２価の連結基であることが好ましい。
【００６４】
【化１７】
2020012074.tif 000018
【００６５】
連結基群（Ｌ−２）中、＊は、それぞれ、Ｒ１、Ｒ２、Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、又はＹ２との結合位置を表し、ｍは、それぞれ独立して、１〜１０の整数を表し、ｎは、それぞれ独立して、０〜１０の整数を表す。連結基群（Ｌ−２）中、ｍは、液晶性の観点から、それぞれ独立して、２〜１０の整数であることが好ましく、２〜５の整数であることがより好ましい。連結基群（Ｌ−２）中、ｎは、液晶性の観点から、それぞれ独立して、０〜５の整数であることが好ましく、１〜５の整数であることがより好ましく、１〜４の整数であることがさらに好ましく、１又は２の整数であることが特に好ましい。
【００６６】
液晶性の観点から、式（Ａ−１）中、Ｌ１及びＬ３は同一であり、かつ、Ｌ２及びＬ４は同一であることが好ましい。式（Ａ−１）中、Ｌ１及びＬ３は、下記式（Ｌ−３）で表される２価の連結基であり、かつ、Ｌ２及びＬ４は、下記式（Ｌ−４）で表される２価の連結基であることがより好ましい。
【００６７】
【化１８】
2020012074.tif 000019
【００６８】
式（Ｌ−３）中、＊は、それぞれ、Ｒ１、Ｒ２、Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、又はＹ２との結合位置を表し、ｎは、０〜１０の整数を表す。式（Ｌ−３）中、ｎは、液晶性の観点から、０〜５の整数であることが好ましく、１〜５の整数であることがより好ましく、１〜４の整数であることがさらに好ましく、１又は２の整数であることが特に好ましい。
【００６９】
【化１９】
2020012074.tif 000020
【００７０】
式（Ｌ−４）中、＊は、それぞれ、Ｒ１、Ｒ２、Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、又はＹ２との結合位置を表し、ｍは、１〜１０の整数を表す。式（Ｌ−４）中、ｍは、２〜１０の整数であることが好ましく、２〜５の整数であることがより好ましい。
【００７１】
式（Ａ−１）中、Ｘ１及びＸ２で表されるカチオン性基としては、例えば、アンモニウムカチオン、ホスホニウムカチオン等が挙げられる。これらの中でも、Ｘ１及びＸ２は、液晶性の観点から、それぞれ独立して、第４級アンモニウムカチオン、又は第４級ホスホニウムカチオンであることが好ましく、第４級アンモニウムカチオンであることがより好ましい。より具体的には、Ｘ１及びＸ２は、それぞれ独立して、下記カチオン性基群（Ｘ−１）より選択されるカチオン性基であることが好ましい。
【００７２】
【化２０】
2020012074.tif 000021
【００７３】
カチオン性基群（Ｘ−１）中、Ｒ１Ｘ、Ｒ２Ｘ、Ｒ３Ｘ及びＲ４Ｘは、それぞれ独立して、炭素数が１〜３のアルキル基を表し、＊は、それぞれ、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、又はＬ４との結合位置を表す。
【００７４】
カチオン性基群（Ｘ−１）中、Ｒ１Ｘ、Ｒ２Ｘ、Ｒ３Ｘ及びＲ４Ｘにおけるアルキル基は、直鎖状のアルキル基でもよく、分岐状のアルキル基でもよい。Ｒ１Ｘ、Ｒ２Ｘ、Ｒ３Ｘ及びＲ４Ｘで表される炭素数が１〜３のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基等が挙げられる。
【００７５】
上記の中でも、Ｘ１及びＸ２は、それぞれ独立して、下記化合物群（Ｘ−２）より選択されるカチオン性基であることが好ましい。
【００７６】
【化２１】
2020012074.tif 000022
【００７７】
カチオン性基群（Ｘ−２）中、＊は、それぞれ、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、又はＬ４との結合位置を表す。
【００７８】
式（Ａ−１）中、Ｘ１及びＸ２は、同一であってもよく、異なっていてもよく、液晶性の観点から、同一であることがより好ましい。
【００７９】
式（Ａ−１）中、Ｙ１及びＹ２で表されるアニオン性基としては、例えば、下記式（Ｙ−１）で表される基、−ＳＯ３−、−ＨＰＯ３−、−ＣＯ２−等が挙げられる。これらの中でも、Ｙ１及びＹ２は、液晶性の観点から、それぞれ独立して、下記式（Ｙ−１）で表される基、−ＳＯ３−、−ＨＰＯ３−、又は−ＣＯ２−であることが好ましく、−ＳＯ３−、−ＨＰＯ３−、又は−ＣＯ２−であることがより好ましく、−ＳＯ３−であることが特に好ましい。
【００８０】
【化２２】
2020012074.tif 000023
【００８１】
式（Ｙ−１）中、Ｒ１Ｙは、ハロゲン原子、又は有機基を表し、＊は、結合位置を表す。
【００８２】
式（Ｙ−１）中、Ｒ１Ｙで表されるハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。Ｒ１Ｙで表されるハロゲン原子としては、フッ素原子であることが好ましい。
【００８３】
式（Ｙ−１）中、Ｒ１Ｙで表される有機基としては、例えば、ビニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、アルキル基、ハロゲン化アルキル基、アリール基、アルコキシ基等が挙げられる。
【００８４】
Ｒ１Ｙで表される有機基におけるアルキル基は、直鎖状のアルキル基でもよく、分岐状のアルキル基でもよい。アルキル基としては、炭素数が１〜３のアルキル基であることが好ましい。炭素数が１〜３のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基等が挙げられる。
【００８５】
Ｒ１Ｙで表される有機基におけるハロゲン化アルキル基は、直鎖状のハロゲン化アルキル基でもよく、分岐状のハロゲン化アルキル基でもよい。ハロゲン化アルキル基におけるハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。ハロゲン化アルキル基としては、炭素数が１〜３のハロゲン化アルキル基であることが好ましく、炭素数が１〜３のフッ化アルキル基であることがより好ましく、トリフルオロメチル基であることが特に好ましい。
【００８６】
Ｒ１Ｙで表される有機基におけるアリール基は、単環で構成されるアリール基であってもよく、縮合環で構成されるアリール基であってもよく、置換基を有していてもよい。アリール基としては、炭素数が６〜１２のアリール基であることが好ましい。炭素数が６〜１２のアリール基としては、例えば、フェニル基、トリル基、ビニルフェニル基、ナフチル基等が挙げられる。
【００８７】
Ｒ１Ｙで表される有機基におけるアルコキシ基は、直鎖状のアルコキシ基でもよく、分岐状のアルコキシ基でもよい。アルコキシ基としては、炭素数が１〜３のアルコキシ基であることが好ましい。炭素数が１〜３のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等が挙げられる。
【００８８】
上記の中でも、Ｒ１Ｙは、液晶性の観点から、ハロゲン原子、ビニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、アルキル基、ハロゲン化アルキル基、又はアリール基であることが好ましく、ハロゲン原子、又はハロゲン化アルキル基であることがより好ましく、フッ素原子、又は炭素数が１〜３のフッ化アルキル基であることがさらに好ましく、フッ素原子、又はトリフルオロメチル基であることが特に好ましい。
【００８９】
式（Ａ−１）中、Ｙ１及びＹ２は、同一であってもよく、異なっていてもよく、液晶性の観点から、同一であることがより好ましい。
【００９０】
式（Ａ−１）中、Ｚ１は、Ｒ１、Ｌ１、Ｘ１、Ｌ２、若しくはＹ１と、Ｒ２、Ｌ２、Ｘ２、Ｌ４、若しくはＹ２と、連結する、単結合、又は上記連結基群（Ｚ−１）より選択される２価の連結基を表す。Ｒ１、Ｌ１、Ｘ１、Ｌ２及びＹ１を含む分子骨格と、Ｒ２、Ｌ２、Ｘ２、Ｌ４及びＹ２を含む分子骨格とが、Ｚ１によって連結されていることで、それぞれの分子骨格を起点とした強固な三次元高分子ネットワークを形成できる。
【００９１】
式（Ａ−１）中、Ｚ１は、液晶構造の安定性の観点から、Ｌ１とＬ３と連結している、又はＸ１とＸ２と連結していることが好ましく、Ｌ１とＬ３と連結していることがより好ましい。
【００９２】
式（Ａ−１）中、Ｚ１は、単結合、又は上記連結基群（Ｚ−１）より選択される２価の連結基を表し、上記連結基群（Ｚ−１）より選択される２価の連結基であることがより好ましい。
【００９３】
連結基群（Ｚ−１）中、ｐ及びｑは、それぞれ独立して、１〜１０の整数を表し、合成の観点から、４〜１０の整数であることがより好ましい。さらに、連結基群（Ｚ−１）中、ｐ及びｑは、合成の観点から、同一の整数であることがより好ましい。
【００９４】
上記の中でも、Ｚ１は、液晶構造の安定性の観点から、下記連結基群（Ｚ−２）より選択される２価の連結基であることが好ましい。
【００９５】
【化２３】
2020012074.tif 000024
【００９６】
連結基群（Ｚ−２）中、＊は、それぞれ、Ｒ１、Ｒ２、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、又はＹ２との結合位置を表し、ｐ及びｑは、それぞれ独立して、１〜１０の整数を表す。
【００９７】
連結基群（Ｚ−２）中、ｐ及びｑは、液晶構造の安定性及び合成の観点から、それぞれ独立して、４〜１０の整数であることが好ましい。さらに、連結基群（Ｚ−２）中、ｐ及びｑは、液晶構造の安定性及び合成の観点から、同一の整数であることがより好ましい。
【００９８】
上記式（Ａ−１）で表される化合物の中でも、下記式（Ａ−２）で表される化合物であることが好ましい。Ｘ１及びＸ２で表されるカチオン性基の近傍に重合性官能基が存在することで、液晶構造の安定性を向上することができる。
【００９９】
【化２４】
2020012074.tif 000025
【０１００】
式（Ａ−２）中、Ｒ１Ａ及びＲ２Ａは、それぞれ独立して、アルケニル基、又はアルケニル基で置換されていてもよいアルキル基を表し、Ｘ１及びＸ２は、それぞれ独立して、カチオン性基を表し、Ｌ２Ａ及びＬ４Ａは、それぞれ独立して、炭素数が２〜１０のアルキレン基を表し、Ｙ１及びＹ２は、それぞれ独立して、アニオン性基を表し、Ｚ１Ａは、下記連結基群（Ｚ−３）より選択される２価の連結基を表し、ｘ及びｙは、それぞれ独立して、０〜５の整数を表す。
【０１０１】
【化２５】
2020012074.tif 000026
【０１０２】
連結基群（Ｚ−３）中、＊は、結合位置を表し、ｒ及びｓは、それぞれ独立して、１〜１０の整数を表す。
【０１０３】
式（Ａ−２）中、Ｒ１Ａ及びＲ２Ａで表されるアルケニル基は、直鎖状のアルケニル基でもよく、分岐状のアルケニル基でもよい。Ｒ１Ａ及びＲ２Ａで表されるアルケニル基としては、液晶性の観点から、炭素数が６〜２０のアルケニル基であることが好ましく、炭素数が６〜１６のアルケニル基がより好ましく、炭素数が８〜１６のアルケニル基であることが特に好ましい。
【０１０４】
式（Ａ−２）中、Ｒ１Ａ及びＲ２Ａで表されるアルキル基は、アルケニル基で置換されていてもよく、無置換のアルキル基でもよい。Ｒ１Ａ及びＲ２Ａで表されるアルキル基は、直鎖状のアルキル基でもよく、分岐状のアルキル基でもよい。Ｒ１Ａ及びＲ２Ａで表されるアルキル基としては、液晶性の観点から、炭素数が６〜２０のアルキル基であることが好ましく、炭素数が６〜１６のアルケニル基がより好ましく、炭素数が８〜１６のアルキル基であることが特に好ましい。
置換基としてのアルケニル基は、直鎖状のアルケニル基でもよく、分岐状のアルケニル基でもよい。置換基としてのアルケニル基としては、炭素数が２〜１０のアルケニル基であることが好ましく、炭素数が２〜６のアルケニル基がより好ましい。
【０１０５】
上記の中でも、Ｒ１Ａ及びＲ２Ａは、液晶性及び合成の観点から、それぞれ独立して、下記式（Ｒ−２）で表されるアルケニル基であることが好ましい。
【０１０６】
【化２６】
2020012074.tif 000027
【０１０７】
式（Ｒ−２）中、Ｒ４は、炭素数が６〜２０のアルキル基を表し、＊は、結合位置を表す。
【０１０８】
式（Ｒ−２）中、Ｒ４で表されるアルキル基は、直鎖状のアルキル基でもよく、分岐状のアルキル基でもよい。式（Ｒ−２）中、Ｒ４は、炭素数が６〜１６のアルキル基であることが好ましく、炭素数が８〜１４のアルキル基であることがより好ましい。炭素数が８〜１４のアルキル基としては、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、テトラデシル基等が挙げられる。
【０１０９】
式（Ａ−２）中、Ｒ１Ａ及びＲ２Ａは、同一であってもよく、異なっていてもよく、液晶性の観点から、同一であることがより好ましい。
【０１１０】
式（Ａ−２）中、Ｘ１及びＸ２で表されるカチオン性基は、式（Ａ−１）中のＸ１及びＸ２で表されるカチオン性基と同義であり、好ましい範囲も同様である。
【０１１１】
式（Ａ−２）中、Ｘ１及びＸ２は、同一であってもよく、異なっていてもよく、液晶性及び合成の観点から、同一であることがより好ましい。
【０１１２】
式（Ａ−２）中、Ｌ２Ａ及びＬ４Ａは、それぞれ独立して、炭素数が２〜１０のアルキレン基を表し、液晶性及び合成の観点から、炭素数が２〜６のアルキレン基であることが好ましい。Ｌ２Ａ及びＬ４Ａにおけるアルキレン基は、直鎖状のアルキレン基であってもよく、分岐状のアルキレン基であってもよく、また、無置換のアルキレン基であってもよく、置換基（例えば、メチル基）を有するアルキレン基であってもよい。炭素数が２〜６のアルキレン基としては、エチレン基、プロピレン基、イソプロピレン基、ブチレン基、イソブチレン基、ヘキシレン基等が挙げられる。上記の中でも、Ｌ２Ａ及びＬ４Ａは、合成の観点から、それぞれ独立して、エチレン基、プロピレン基、イソプロピレン基、ブチレン基、又はイソブチレン基であることが好ましく、プロピレン基、イソプロピレン基、ブチレン基、又はイソブチレン基であることがより好ましく、プロピレン基、又はブチレン基であることが特に好ましい。
【０１１３】
式（Ａ−２）中、Ｌ２Ａ及びＬ４Ａは、同一であってもよく、異なっていてもよく、液晶性の観点から、同一であることがより好ましい。
【０１１４】
式（Ａ−２）中、Ｙ１及びＹ２で表されるアニオン性基は、式（Ａ−１）中のＹ１及びＹ２で表されるアニオン性基と同義であり、好ましい範囲も同様である。
【０１１５】
式（Ａ−２）中、Ｙ１及びＹ２は、同一であってもよく、異なっていてもよく、液晶性及び合成の観点から、同一であることがより好ましい。
【０１１６】
式（Ａ−２）中、ｘ及びｙは、それぞれ独立して、０〜５の整数を表し、合成の観点から、１〜５の整数であることがより好ましく、１〜４の整数であることがさらに好ましく、１又は２の整数であることが特に好ましい。式（Ａ−２）中、ｘ及びｙは、合成の観点から、同一であることが好ましい。
【０１１７】
連結基群（Ｚ−３）中、ｒ及びｓは、それぞれ独立して、１〜１０の整数を表し、液晶構造の安定性の観点から、４〜１０の整数であることがより好ましい。連結基群（Ｚ−３）中、ｒ及びｓは、合成の安定性の観点から、同一の整数であることが好ましい。
【０１１８】
上記の中でも、Ｚ１Ａは、液晶構造の安定性の観点から、下記式（Ｚ−４）で表される２価の連結基であることがより好ましい。
【０１１９】
【化２７】
2020012074.tif 000028
【０１２０】
式（Ｚ−４）中、＊は、結合位置を表し、ｒは、１〜１０の整数を表す。ｒは、液晶構造の安定性の観点から、４〜１０の整数であることが好ましい。
【０１２１】
本開示において、式（Ａ−１）で表される化合物は、１種単独で用いられてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【０１２２】
本開示の組成物中の式（Ａ−１）で表される化合物の含有量は、制限されず、後述する酸及びその無機塩の含有量に応じて適宜調整することができる。
【０１２３】
式（Ａ−２）における、Ｒ１Ａ、Ｒ２Ａ、Ｘ１、Ｘ２、Ｌ２Ａ、Ｌ４Ａ、Ｙ１、Ｙ２、及びＺ１Ａの好ましい組み合わせとしては、液晶構造の安定性の観点から、Ｒ１Ａ及びＲ２Ａは、それぞれ独立して、上記式（Ｒ−２）で表されるアルケニル基であり、Ｘ１及びＸ２は、それぞれ独立して、上記化合物群（Ｘ−２）より選択されるカチオン性基であり、Ｌ２Ａ及びＬ４Ａは、それぞれ独立して、炭素数が２〜６のアルキレン基であり、Ｙ１及びＹ２は、それぞれ独立して、−ＳＯ３−、−ＨＰＯ３−、又は−ＣＯ２−であり、Ｚ１Ａは、上記式（Ｚ−４）で表される２価の連結基である。各構成のより好ましい態様は、既述のとおりである。
【０１２４】
以下、式（Ａ−１）で表される化合物の具体例を示す。ただし、本開示は、以下の例示に制限されない。
【０１２５】
【化２８】
2020012074.tif 000029
【０１２６】
【化２９】
2020012074.tif 000030
【０１２７】
［化合物の合成方法］
本開示の化合物の合成方法は、制限されず、目的とする化合物に応じて通常用いられる方法から適宜選択することができる。式（Ａ−１）で表される化合物の合成方法としては、例えば、（１）Ｒ１、Ｌ１、Ｘ１、Ｌ２及びＹ１を含む部分構造と、Ｒ２、Ｌ２、Ｘ２、Ｌ４及びＹ２を含む部分構造と、をＺ１で連結する方法、（２）Ｘ１又はその前駆体を含む部分構造と、Ｘ２又はその前駆体を含む部分構造と、をＺ１で連結した後、Ｒ１及びＲ２を導入し、次いで、Ｙ１及びＹ２を導入する方法、（３）Ｒ１を含む部分構造と、Ｒ２を含む部分構造と、をＺ１で連結した後、Ｘ１又はその前駆体を含む部分構造及びＸ２又はその前駆体を含む部分構造を導入し、次いで、Ｙ１及びＹ２を導入する方法等が挙げられる。
【０１２８】
本開示の化合物の合成方法を、式（Ａ−２）で表される化合物を例に説明する。式（Ａ−２）で表される化合物の合成は、例えば、以下の反応式によって行われる。
【０１２９】
【化３０】
2020012074.tif 000031
【０１３０】
上記反応式中の記号は、上述の式（Ａ−２）中の記号と同義である。上記反応式中、Ｘ１’、Ｘ２’、Ｌ２Ａ’、Ｌ４Ａ’、Ｙ１’及びＹ２’は、それぞれ、Ｘ１、Ｘ２、Ｌ２Ａ、Ｌ４Ａ、Ｙ１及びＹ２を構築するための部分構造を表す。
【０１３１】
上記反応式では、式（１ａ）で表されるジアミン化合物に、カチオン性基の前駆体を含む部分構造を導入することによって、式（１ｂ）で表される化合物を合成する。次に、式（１ｂ）で表される化合物のイミン骨格を還元し、式（１ｃ）で表される化合物を合成する。式（１ｃ）で表される化合物及び式（１ｄ）で表される化合物を反応させ、式（１ｃ）で表される化合物に重合性官能基を導入することで、式（１ｅ）で表される化合物を合成する。そして、式（１ｅ）で表される化合物にアニオン性基を導入することによって、式（Ａ−２）で表される化合物を得ることができる。
【０１３２】
本開示の化合物の合成方法を、上述の化合物Ａ１を例に説明する。化合物Ａ１の合成は、例えば、以下の反応式によって行われる。
【０１３３】
【化３１】
2020012074.tif 000032
【０１３４】
上記反応式では、事前に合成した化合物３及び化合物５を反応させることで化合物６を合成し、次いで、得られた化合物６及びスルトンの反応により、カチオン性及びアニオン性基を形成することによって化合物Ａ１を合成している。上記反応式中、化合物３は、上述の反応式中の式（１ｄ）で表される化合物に、化合物４は、上述の反応式中の式（１ｂ）で表される化合物に、化合物５は、上述の反応式中の式（１ｃ）で表される化合物に、化合物６は、上述の反応式中の式（１ｅ）で表される化合物に、それぞれ該当する。
化合物３は、水素化ナトリウム存在下で化合物１及びホスホノ酢酸トリエチルを反応させることで得られる化合物２のエステル基を、カルボキシ基に変換することによって得ることができる。化合物５は、１，６−ヘキサンジアミン及び４−ピリジンカルボキシアルデヒドの反応によって得られる化合物４のイミン骨格を、水素化ホウ素ナトリウムで還元することで得ることができる。化合物６は、化合物３及び化合物５の反応によって得ることができる。そして、化合物６及び１，３−プロパンスルトンの反応により、ピリジン骨格をピリジニウム骨格に変換し、そして、−ＳＯ３−を導入することで、化合物Ａ１を得ることができる。
【０１３５】
本開示の化合物のような極性の高い化合物は、通常、精製が容易ではない。そのため、本開示の化合物の合成方法においては、上記反応式に示されるとおり、カチオン性基及びアニオン性基を形成する反応を、合成手順の後半の段階に、より好ましくは最後の段階に設けることで、目的物を良好な収率で得ることができる。また、重合性官能基を導入する反応後の各反応における温度は、熱重合を防ぐ観点から、１２０℃以下であることが好ましい。
【０１３６】
また、化合物Ａ１は、上記反応式において、化合物４に代えて以下の反応式によって合成される化合物を用いて合成することができる。
【０１３７】
【化３２】
2020012074.tif 000033
【０１３８】
化合物Ａ１以外の化合物についても、上記反応式及び公知の手法を応用することで合成することができる。例えば、上記反応式において、１，３−プロパンスルトンに代えて１−メチル−１，３−プロパンスルトンを用いることで、上述の化合物Ａ２を合成することができる。同様に、１，３−プロパンスルトンに代えて１，４−ブタンスルトンを用いることで、上述の化合物Ａ４を合成することができる。また、上記反応式において、１，６−ヘキサンジアミンに代えて１，１０−デカンジアミンを用いることで、上述の化合物Ａ３を合成することができる。同様に、１，６−ヘキサンジアミンに代えて１，４−フェニレンジアミンを用いることで、上述の化合物Ａ６を合成することができる。そして、上記反応式において、化合物５に代えて以下の反応式によって合成される化合物を用いることで、上述の化合物Ａ９を合成することができる。
【０１３９】
【化３３】
2020012074.tif 000034
【０１４０】
また、上記反応式において、化合物６に代えて以下の反応式によって合成される化合物を用いることで、上述の化合物Ａ１０を合成することができる。
【０１４１】
【化３４】
2020012074.tif 000035
【０１４２】
上述のとおり、本開示の化合物は、目的とする化合物に応じて、上記の記載、後述の実施例の記載、及び公知の手法を応用することで合成することができる。
【０１４３】
［酸及びその無機塩］
本開示の組成物は、酸及びその無機塩からなる群より選択される少なくとも１種の化合物を含有する。本開示の組成物は、上記化合物と、酸及びその無機塩からなる群より選択される少なくとも１種の化合物と、を含有することで、液晶性を発現することができる。本開示において、「酸」とは、ブレンステッド酸をいう。
【０１４４】
酸としては、例えば、ハロゲン化水素、硝酸、カルボン酸、スルホン酸、リン酸、テトラフルオロホウ酸、ヘキサフルオロリン酸、スルホニルイミド等が挙げられる。これらの中でも、酸としては、下記化合物群（Ｂ−１）より選択される少なくとも１種の化合物であることが好ましい。
【０１４５】
【化３５】
2020012074.tif 000036
【０１４６】
化合物群（Ｂ−１）中、Ｘは、ハロゲン原子、又はハロゲン化アルキル基を表し、Ｒ１Ｂ、Ｒ２Ｂ、Ｒ３Ｂ、Ｒ４Ｂ及びＲ５Ｂは、それぞれ独立して、重合性官能基を有する基、ハロゲン原子、アルキル基、ハロゲン化アルキル基、又はアリール基を表す。
【０１４７】
化合物群（Ｂ−１）中、Ｘで表されるハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。Ｘで表されるハロゲン原子としては、フッ素原子であることが好ましい。
【０１４８】
化合物群（Ｂ−１）中、Ｘで表されるハロゲン化アルキル基は、直鎖状のハロゲン化アルキル基でもよく、分岐状のハロゲン化アルキル基でもよい。ハロゲン化アルキル基におけるハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。ハロゲン化アルキル基としては、炭素数が１〜３のハロゲン化アルキル基が好ましく、炭素数が１〜３のフッ化アルキル基がより好ましく、トリフルオロメチル基が特に好ましい。
【０１４９】
化合物群（Ｂ−１）中、Ｒ１Ｂ、Ｒ２Ｂ、Ｒ３Ｂ、Ｒ４Ｂ及びＲ５Ｂで表される重合性官能基を有する基における重合性官能基は、式（Ａ−１）中のＲ１及びＲ２における重合性官能基と同義であり、好ましい範囲も同様である。重合性官能基を有する基を導入することで、形成される高分子膜の強度を向上することができ、また、酸及びその無機塩の溶出を低減することができる。
【０１５０】
Ｒ１Ｂ、Ｒ２Ｂ、Ｒ３Ｂ、Ｒ４Ｂ及びＲ５Ｂで表される重合性官能基を有する基としては、例えば、ビニル基、ブタジエニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、スチリル基、ビニルフェニル基、エポキシ基、アルコキシシリル基等が挙げられる。アルコキシシリル基としては、炭素数が１〜１０のアルコキシシリル基が好ましく、炭素数が３〜６のアルコキシシリル基がより好ましい。炭素数が３〜６のアルコキシシリル基としては、例えば、トリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基等が挙げられる。これらの中でも、重合性官能基を有する基としては、高分子膜の強度並びに酸及びその無機塩の溶出の低減の観点から、炭素数が２〜１０である、重合性官能基を有する基であることが好ましく、炭素数が２〜８である、重合性官能基を有する基であることがより好ましく、ビニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、ビニルフェニル基、エポキシ基、又は炭素数が２〜６のアルコキシシリル基であることがさらに好ましく、ビニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、又はビニルフェニル基であることが特に好ましい。
【０１５１】
化合物群（Ｂ−１）中、Ｒ１Ｂ、Ｒ２Ｂ、Ｒ３Ｂ、Ｒ４Ｂ及びＲ５Ｂで表されるハロゲン原子、及びハロゲン化アルキル基は、それぞれ、上記化合物群（Ｂ−１）においてＸで表されるハロゲン原子、及びハロゲン化アルキル基と同義であり、好ましい範囲も同様である。
【０１５２】
化合物群（Ｂ−１）中、Ｒ１Ｂ、Ｒ２Ｂ、Ｒ３Ｂ、Ｒ４Ｂ及びＲ５Ｂで表されるアルキル基は、直鎖状のアルキル基でもよく、分岐状のアルキル基でもよい。アルキル基としては、炭素数が１〜３のアルキル基が好ましい。炭素数が１〜３のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基等が挙げられる。
【０１５３】
化合物群（Ｂ−１）中、Ｒ１Ｂ、Ｒ２Ｂ、Ｒ３Ｂ、Ｒ４Ｂ及びＲ５Ｂで表されるアリール基は、単環で構成されるアリール基であってもよく、縮合環で構成されるアリール基であってもよく、置換基を有していてもよい。アリール基としては、炭素数が６〜１２のアリール基が好ましい。炭素数が６〜１２のアリール基としては、例えば、フェニル基、トリル基、ビニルフェニル基、ナフチル基等が挙げられる。
【０１５４】
上記の中でも、Ｒ１Ｂ、Ｒ２Ｂ、Ｒ３Ｂ、Ｒ４Ｂ及びＲ５Ｂは、液晶性の観点から、それぞれ独立して、重合性官能基を有する基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、又はアリール基であることが好ましく、炭素数が２〜８である、重合性官能基を有する基、ハロゲン原子、又は炭素数が１〜３のハロゲン化アルキル基であることがより好ましく、ビニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、ビニルフェニル基、フッ素原子、又は炭素数が１〜３のフッ化アルキル基であることがさらに好ましく、ビニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、ビニルフェニル基、又はトリフルオロメチル基であることが特に好ましい。
【０１５５】
上記の中でも、液晶性の観点から、酸としては、下記化合物群（Ｂ−２）より選択される少なくとも１種の化合物で表される化合物であることが好ましい。
【０１５６】
【化３６】
2020012074.tif 000037
【０１５７】
化合物群（Ｂ−２）中、Ｒ６Ｂ、Ｒ７Ｂ及びＲ８Ｂは、それぞれ独立して、重合性官能基を有する基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、又はアリール基を表す。
【０１５８】
化合物群（Ｂ−２）中、Ｒ６Ｂ、Ｒ７Ｂ及びＲ８Ｂで表される重合性官能基を有する基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、及びアリール基は、それぞれ、化合物群（Ｂ−１）においてＲ１Ｂ、Ｒ２Ｂ、Ｒ３Ｂ、Ｒ４Ｂ及びＲ５Ｂで表される重合性官能基を有する基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、及びアリール基と同義であり、好ましい範囲も同様である。
【０１５９】
化合物群（Ｂ−２）中、Ｒ６Ｂ、Ｒ７Ｂ及びＲ８Ｂは、それぞれ独立して、重合性官能基を有する基、ハロゲン原子、又はハロゲン化アルキル基であることが好ましく、炭素数が２〜８である、重合性官能基を有する基、ハロゲン原子、又は炭素数が１〜３のハロゲン化アルキル基であることがより好ましく、ビニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、ビニルフェニル基、フッ素原子、又は炭素数が１〜３のフッ化アルキル基であることがさらに好ましく、ビニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、ビニルフェニル基、又はトリフルオロメチル基であることが特に好ましい。
また、高分子膜の強度並びに酸及びその無機塩の溶出の低減の観点から、化合物群（Ｂ−２）中、Ｒ６Ｂ及びＲ７Ｂのうち少なくとも１つは、重合性官能基を有する基であることが好ましい。
【０１６０】
無機塩としては、上記酸の無機塩であれば制限されず、例えば、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩などが挙げられる。これらの中でも、無機塩としては、リチウム塩、又はナトリウム塩が好ましい。
【０１６１】
本開示の組成物において、式（Ａ−１）で表される化合物に対する、酸及びその無機塩からなる群より選択される少なくとも１種の化合物のモル比は、液晶性の観点から、０．１〜３．０であることが好ましく、０．１〜２．０であることがより好ましく、０．２〜１．５であることが特に好ましい。ここで、「酸及びその無機塩からなる群より選択される少なくとも１種の化合物のモル比」とは、酸及びその無機塩からなる群より選択される少なくとも１種の化合物に該当する化合物の物質量の合計に基づくモル比をいう。
【０１６２】
本開示の組成物中の酸及びその無機塩からなる群より選択される少なくとも１種の化合物の含有量は、組成物の全質量に対して、１質量％〜３０質量％であることが好ましく、５質量％〜１５質量％であることがより好ましい。ここで、「酸及びその無機塩からなる群より選択される少なくとも１種の化合物の含有量」とは、酸及びその無機塩からなる群より選択される少なくとも１種の化合物に該当する化合物の合計量をいう。
【０１６３】
以下、酸及びその無機塩の具体例を示す。ただし、本開示は、以下の例示に制限されない。
【０１６４】
【化３７】
2020012074.tif 000038
【０１６５】
〔重合開始剤〕
本開示の組成物は、さらに重合開始剤を含有することができる。
【０１６６】
重合開始剤としては、制限されず、公知の重合開始剤を用いることができる。重合開始剤としては、例えば、光重合開始剤、熱重合開始剤等が挙げられる。これらの中でも、重合開始剤としては、光重合開始剤が好ましく、光ラジカル重合開始剤がより好ましい。光ラジカル重合開始剤としては、例えば、アセトフェノン化合物、ベンゾフェノン化合物、ホスフィンオキシド化合物、プロピオフェノン化合物等が挙げられる。
【０１６７】
アセトフェノン化合物としては、例えば、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、２−メトキシ−２−フェニルアセトフェノン、２−ヒドロキシ−２−フェニルアセトフェノン、２−メトキシ−２−フェニルアセトフェノン、２−イソプロポキシ−２−フェニルアセトフェノン、２−イソブトキシ−２−フェニルアセトフェノン、２−エトキシ−２−フェニルアセトフェノン等が挙げられる。
【０１６８】
ベンゾフェノン化合物としては、例えば、ベンゾフェノン、４，４’−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、４，４’−ビス（ジメチルアミノ）ベンゾフェノン、４，４’−ジクロロベンゾフェノン等が挙げられる。
【０１６９】
ホスフィンオキシド化合物としては、例えば、ジフェニル（２，４，６−トリメチルベンゾイル）ホスフィンオキシド、フェニルビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）ホスフィンオキシド等が挙げられる。
【０１７０】
プロピオフェノン化合物としては、例えば、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオフェノン、２−ヒドロキシ−４’−（２−ヒドロキシエトキシ）−２−メチルプロピオフェノン、２−メチル−４’−（メチルチオ）−２−モルホリノプロピオフェノン、２−ヒドロキシイミドプロピオフェノン等が挙げられる。
【０１７１】
本開示において、重合開始剤は、１種単独で用いられてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【０１７２】
本開示の組成物中の重合開始剤の含有量は、組成物の固形分に対して、０．１質量％〜１０質量％であることが好ましく、１質量％〜５質量％であることがより好ましい。
【０１７３】
〔水〕
本開示の組成物は、さらに水を含有することができる。水を含有することで、本開示の組成物のプロトン伝導性を向上させることができる。
【０１７４】
本開示の組成物中の水の含有量は、プロトン伝導性の観点から、組成物の全質量に対して、１質量％〜３０質量％であることが好ましく、５質量％〜３０質量％であることがより好ましく、１０質量％〜２５質量％であることが特に好ましい。
【０１７５】
〔有機溶媒〕
本開示の組成物は、さらに有機溶媒を含有していてもよい。
【０１７６】
有機溶媒としては、制限されず、公知の有機溶媒を用いることができる。有機溶媒としては、例えば、アルコール系溶媒、エーテル系溶媒、アミド系溶媒、炭化水素系溶媒、ニトリル系溶媒等が挙げられる。
【０１７７】
アルコール系溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等が挙げられる。
【０１７８】
エーテル系溶媒としては、例えば、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等が挙げられる。
【０１７９】
アミド系溶媒としては、例えば、ジメチルホルムアミド、ジエチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等が挙げられる。
【０１８０】
炭化水素系溶媒としては、例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ベンゼン、トルエン、キシレン、プロピレンカーボネート等が挙げられる。
【０１８１】
ニトリル系溶媒としては、例えば、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、ベンゾニトリル等が挙げられる。
【０１８２】
本開示において、有機溶媒は、１種単独で用いられてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【０１８３】
本開示の組成物中の有機溶媒の含有量は、組成物の全質量に対して、２０質量％以下であることが好ましく、１０質量％以下であることがより好ましい。
【０１８４】
〔他の添加剤〕
本開示の組成物は、本開示の効果を損なわない範囲において、他の添加剤を含有することができる。他の添加剤としては、例えば、無機ナノ粒子(例えば、金、白金ナノ粒子等)、層状化合物（例えば、酸化チタン等の金属酸化物、グラフェン化合物、粘土鉱物、金属水酸化物、カルコゲナイドなど）、無機フィラー（例えば、ガラス繊維、カーボンブラック、炭素繊維等）等が挙げられる。
【０１８５】
＜組成物の製造方法＞
本開示の組成物の製造方法は、式（Ａ−１）で表される化合物と、酸及びその無機塩からなる群より選択される少なくとも１種の化合物と、を混合する工程（以下、「混合工程」という。）を含む。
【０１８６】
混合方法としては、制限されず、通常用いられる方法から適宜選択することができる。
【０１８７】
式（Ａ−１）で表される化合物に対する、酸及びその無機塩からなる群より選択される少なくとも１種の化合物の添加量は、モル比で、０．１〜３．０であることが好ましく、０．１〜２．０であることがより好ましく、０．２〜１．５であることが特に好ましい。
【０１８８】
混合工程においては、混合の均一性の観点から、さらに有機溶媒を添加することが好ましい。有機溶媒としては、制限されず、既述の有機溶媒を用いることができる。
【０１８９】
混合工程において、有機溶媒は、１種単独で用いられてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【０１９０】
有機溶媒の量は、式（Ａ−１）で表される化合物と、酸及びその無機塩からなる群より選択される少なくとも１種の化合物と、を均一に混合できる量であれば制限されない。通常、有機溶媒の量は、式（Ａ−１）で表される化合物の添加量と、酸及びその無機塩の添加量と、の合計１００質量部に対し、０．０５質量部〜５００質量部の範囲とすることができる。
【０１９１】
本開示の組成物の製造方法は、式（Ａ−１）で表される化合物と、酸及びその無機塩からなる群より選択される少なくとも１種の化合物との混合物を、加熱する工程（以下、「加熱工程」という。）をさらに含むことができる。
【０１９２】
加熱方法は、制限されず、通常用いられる方法から適宜選択することができる。
【０１９３】
加熱温度は、６０℃以下であることが好ましく、５０℃以下であることが好ましい。
【０１９４】
＜高分子膜＞
本開示の高分子膜は、上記組成物の硬化物である。本開示の高分子膜は、上記組成物の硬化物であるため、安定な液晶構造を有することができる。
【０１９５】
組成物の硬化方法としては、制限されず、通常用いられる方法から適宜選択することができる。硬化方法としては、例えば、活性エネルギー線の照射、加熱等が挙げられる。これらの中でも、硬化方法としては、後述にて説明するとおり、活性エネルギー線の照射が好ましい。
【０１９６】
本開示の高分子膜は、下記式（Ａ−１）で表される化合物の重合体を含む。
【０１９７】
【化３８】
2020012074.tif 000039
【０１９８】
式（Ａ−１）中、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立して、重合性官能基と、アルキレン基と、を有する基を表し、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３及びＬ４は、それぞれ独立して、単結合、又は下記連結基群（Ｌ−１）より選択される１種の２価の連結基若しくは２種以上を組み合わせてなる２価の連結基を表し、Ｘ１及びＸ２は、それぞれ独立して、カチオン性基を表し、Ｙ１及びＹ２は、それぞれ独立して、アニオン性基を表し、Ｚ１は、Ｒ１、Ｌ１、Ｘ１、Ｌ２、若しくはＹ１と、Ｒ２、Ｌ２、Ｘ２、Ｌ４、若しくはＹ２と、連結する、単結合、又は下記連結基群（Ｚ−１）より選択される２価の連結基を表す。ただし、式（Ａ−１）において、Ｒ１及びＲ２に含まれる全重合性官能基の結合位置、並びにＺ１の結合位置の少なくとも一方から、Ｙ１及びＹ２までの構造部分に第２級アミド基を有する化合物を除く。
【０１９９】
【化３９】
2020012074.tif 000040
【０２００】
連結基群（Ｌ−１）中、＊は、それぞれ、Ｒ１、Ｒ２、Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、又はＹ２との結合位置を表し、ｍは、それぞれ独立して、１〜１０の整数を表し、ｎは、それぞれ独立して、０〜１０の整数を表す。
【０２０１】
【化４０】
2020012074.tif 000041
【０２０２】
連結基群（Ｚ−１）中、＊は、それぞれ、Ｒ１、Ｒ２、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、又はＹ２との結合位置を表し、ｐ及びｑは、それぞれ独立して、１〜１０の整数を表す。
【０２０３】
〔重合体〕
本開示の高分子膜は、上記式（Ａ−１）で表される化合物の重合体を含む。上記式（Ａ−１）で表される化合物の重合体を含むことで、本開示の高分子膜は、安定な液晶構造を有することができる。「式（Ａ−１）で表される化合物」については、上記において説明したとおりであり、好ましい範囲も同様である。また、本開示の重合体は、式（Ａ−１）で表される化合物に含まれる重合性官能基の少なくとも１つが重合反応することによって形成されていればよく、一部に未反応の重合性官能基を含んでいてもよい。
【０２０４】
〔酸及びその無機塩〕
本開示の高分子膜は、酸及びその無機塩からなる群より選択される少なくとも１種の化合物を含むことができる。酸及びその無機塩からなる群より選択される少なくとも１種の化合物を含むことで、本開示の高分子膜のイオン伝導性を向上させることができる。「酸及びその無機塩」については、上記において説明したとおりであり、好ましい範囲も同様である。
【０２０５】
本開示の高分子膜中の酸及びその無機塩からなる群より選択される少なくとも１種の化合物の含有量は、イオン伝導性及び強度の観点から、高分子膜の全質量に対して、０．１質量％〜５０質量％であることが好ましく、５質量％〜３０質量％であることがより好ましい。ここで、「酸及びその無機塩からなる群より選択される少なくとも１種の化合物の含有量」とは、酸及びその無機塩からなる群より選択される少なくとも１種の化合物に該当する化合物の合計量をいう。
【０２０６】
本開示の高分子膜中の酸及びその無機塩からなる群より選択される少なくとも１種の化合物の含有量の調整方法としては、制限されず、通常用いられる方法から適宜選択することができる。例えば、本開示の高分子膜を、酸及びその無機塩からなる群より選択される少なくとも１種の化合物又はその溶液と接触させる方法等が挙げられる。
【０２０７】
〔水〕
本開示の高分子膜は、さらに水を含有することができる。本開示の高分子膜は、水を含有することで、優れたプロトン伝導性を示すことができる。
【０２０８】
本開示の高分子膜中の水の含有量は、プロトン伝導性の観点から、高分子膜の全質量に対して、１質量％〜３０質量％であることが好ましく、５質量％〜３０質量％であることがより好ましく、１０質量％〜２５質量％であることが特に好ましい。
【０２０９】
本開示の高分子膜中の水の含有量の調整方法としては、制限されず、通常用いられる方法から適宜選択することができる。例えば、本開示の高分子膜を任意の湿度雰囲気下に曝露する方法等が挙げられる。
【０２１０】
〔他の成分〕
本開示の高分子膜は、本開示の効果を損なわない範囲において、他の成分を含有することができる。他の成分としては、例えば、無機ナノ粒子(例えば、金、白金ナノ粒子等)、層状化合物（例えば、酸化チタン等の金属酸化物、グラフェン化合物、粘土鉱物、金属水酸化物、カルコゲナイドなど）、無機フィラー（例えば、ガラス繊維、カーボンブラック、炭素繊維等）等が挙げられる。
【０２１１】
〔膜厚〕
本開示の高分子膜の厚みは、制限されず、目的に応じて適宜調整することができる。例えば、後述の燃料電池に適用される場合、本開示の高分子膜の厚みは、１μｍ〜３００μｍが好ましく、１μｍ〜１０μｍがより好ましい。
【０２１２】
本開示の高分子膜は、上記のとおり、安定な液晶構造を有するため、例えば、分離膜、電解質膜等の機能性材料として利用することができる。
【０２１３】
＜高分子膜の製造方法＞
本開示の高分子膜の製造方法は、上記組成物の層を形成する工程と、上記組成物の層に活性エネルギー線を照射して上記組成物の層を硬化する工程と、を含む。
【０２１４】
［層形成工程］
本開示の高分子膜の製造方法は、上記組成物の層を形成する工程（以下、「層形成工程」という。）を含む。
【０２１５】
組成物の層を形成する方法は、組成物を層状に形成できる方法であれば制限されず、通常用いられる方法から適宜選択することができる。例えば、スピンコート法、バーコート法、ブレードコート法、スリットコート法、ディップコート法等の塗布法などが挙げられる。
【０２１６】
層形成工程においては、組成物の層の厚みを調整することによって、得られる高分子膜の厚みを調整することができる。層形成工程においては、組成物の使用量等の製造条件によって、組成物の層の厚みを調整することができる。
また、組成物の層を厚さ方向に加圧することによって、組成物の層の厚みを均一に調整することもできる。組成物の層の厚みを均一に調整することによって、得られる高分子膜の厚みを均一にすることができる。加圧方法としては、通常用いられる方法から適宜選択することができ、例えば、２つの板状の部材で組成物の層を挟む等の方法が挙げられる。圧力は、制限されず、目的とする厚みに応じて適宜選択すればよい。
【０２１７】
［硬化工程］
本開示の高分子膜の製造方法は、上記組成物の層に活性エネルギー線を照射して上記組成物の層を硬化する工程（以下、「硬化工程」という。）を含む。硬化工程においては、上記組成物の層に活性エネルギー線を照射することで、上記組成物に含有される上記化合物の重合反応によって上記組成物を硬化することができる。
【０２１８】
活性エネルギー線としては、組成物の層において活性種を発生させることのできるエネルギー線であれば制限されず、例えば、電子線、紫外線、可視光線等が挙げられる。これらの中でも、紫外線が好ましく、波長２５０ｎｍ〜４００ｎｍの紫外線がより好ましい。
【０２１９】
活性エネルギー線の照射量は、制限されず、活性エネルギー線の種類、組成物の量等に応じて適宜選択することができる。活性エネルギー線の照射量としては、通常、１００ｋＪ／ｃｍ２〜５０００ｋＪ／ｃｍ２であり、４００ｋＪ／ｃｍ２〜２０００ｋＪ／ｃｍ２であることが好ましく、１０００ｋＪ／ｃｍ２〜１５００ｋＪ／ｃｍ２であることがより好ましい。
【０２２０】
＜燃料電池＞
本開示の燃料電池は、上記高分子膜を有する。
【０２２１】
本開示の燃料電池は、上記した本開示の高分子膜を有するものであれば制限されない。本開示の燃料電池は、例えば、電解質材料として上記高分子膜を有することができる。電解質材料として固体高分子膜を用いる燃料電池は、固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）として知られている。
【０２２２】
本開示の燃料電池は、アノードと、カソードと、上記アノードと上記カソードとの間に配置された上記高分子膜と、を含む膜電極接合体（ＭＥＡ）を有することが好ましい。このような構成を備えることによって、アノード及びカソードに含まれる触媒と電解質膜中の親水性ドメインとの接触面積を増大することができるため、燃料電池の発電性能を向上することができる。
【０２２３】
通常、アノード及びカソードは、それぞれ、触媒層を有する。触媒層に含まれる触媒としては、制限されず、公知の触媒を用いることができる。触媒としては、例えば、白金触媒等が挙げられる。
【実施例】
【０２２４】
以下、実施例により本開示を詳細に説明するが、本開示はこれらに制限されるものではない。なお、特に断りのない限り、「％」は質量基準である。
【０２２５】
＜化合物Ａ１の合成＞
以下の反応式にしたがって、化合物Ａ１を合成した。
【０２２６】
【化４１】
2020012074.tif 000042
【０２２７】
ＴＨＦ（１００ｍＬ）に溶解させたホスホノ酢酸トリエチル（４．６４ｇ、２０．７ｍｍｏｌ）の溶液を、水素化ナトリウム（０．８０２ｇ、２０．１ｍｍｏｌ）及びＴＨＦ（１００ｍＬ）を含む懸濁液に０℃にて滴下した後、室温で１時間撹拌した。得られた溶液に、化合物１（４．０５ｇ、２２．２ｍｍｏｌ）を滴下し、６５℃で３０分反応させることによって、化合物２を得た。
【０２２８】
化合物２をエタノール（１００ｍＬ）及び水（５ｍＬ）に溶解させ、得られた溶液に水酸化ナトリウム（０．９０ｇ、２２．５ｍｍｏｌ）を添加し、６０℃で３時間反応させることによって、白色固体の化合物３のナトリウム塩を得た。この化合物を希塩酸中で撹拌することで、白色固体の化合物３を得た（収率７７％）。
【０２２９】
化合物３の１Ｈ−核磁気共鳴（ＮＭＲ）スペクトルを以下に示す。
１Ｈ  ＮＭＲ（４００ＭＨｚ  ＣＤＣｌ３）：δ＝７．３５（ｍ，１Ｈ），６．１９（ｍ，２Ｈ）,５．７８（ｄ，１Ｈ），２．１７（ｍ，２Ｈ），１．２６−１．３４（ｍ，１４Ｈ），０．８８  （ｔ，３Ｈ）
【０２３０】
【化４２】
2020012074.tif 000043
【０２３１】
１，６−ヘキサンジアミン（２．７０ｇ、２３．３ｍｍｏｌ）及び４−ピリジンカルボキシアルデヒド（５．００ｇ、４６．７ｍｍｏｌ）をエタノール（５０ｍＬ）に添加し、４時間還流加熱することによって化合物４を含む溶液を得た。得られた溶液に、水素化ホウ素ナトリウム（２．１６ｇ、５７．７ｍｍｏｌ）のエタノール分散溶液を滴下し、４時間還流加熱することによって、白色固体の化合物５を得た（収率８３％）。
【０２３２】
化合物５の１Ｈ−核磁気共鳴（ＮＭＲ）スペクトルを以下に示す。
１Ｈ  ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）：δ＝８．４９（ｄｄ，Ｊ＝８．０，２．８Ｈｚ，４Ｈ），７．５０（ｄ，Ｊ＝８．０Ｈｚ，４Ｈ），３．８２（ｓ，４Ｈ），２．６４（ｔ，Ｊ＝６．７２Ｈｚ，４Ｈ），１．８１（ｔ，Ｊ＝８．４Ｈｚ，４Ｈ）
【０２３３】
【化４３】
2020012074.tif 000044
【０２３４】
化合物５（１．００ｇ、３．３５ｍｍｏｌ）、化合物３（２．１ｇ、１０．１ｍｍｏｌ）、トリエチルアミン（Ｅｔ３Ｎ、２．０４ｇ、２０．２ｍｍｏｌ）、及び１−ヒドロキシベンゾトリアゾール（ＨＯＢｔ、１．３６ｇ、１０．１ｍｍｏｌ）を、ジクロロメタン（１００ｍＬ）中で、０℃で撹拌した。５分後、得られた溶液に、ジクロロメタン（５０ｍＬ）に１−（３−ジメチルアミノプロピル）−３−エチルカルボジイミド塩酸塩（ＥＤＣ／ＨＣｌ、１．９４ｇ、１０．１ｍｍｏｌ）を懸濁させた液を滴下し、室温で１２時間反応させることによって、液体状の化合物６を得た（収率７６％）。
【０２３５】
化合物６の１Ｈ−核磁気共鳴（ＮＭＲ）スペクトルを以下に示す。
１Ｈ  ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）：δ＝８．５６（ｍ，４Ｈ），７．３９−７．３５（ｍ，４Ｈ），７．１３（ｍ，４Ｈ），６．２５−６．０２（ｍ，６Ｈ），４．６１（ｄ，４Ｈ），３．４８−３．２７（ｍ，４Ｈ），２．１８−２．１２（ｍ，４Ｈ），１．５６−１．２７（ｍ，３６Ｈ），０．８７（ｔ，Ｊ＝６．８Ｈｚ，６Ｈ）
【０２３６】
化合物６（１．８０ｇ、２．５０ｍｍｏｌ）、及び過剰量の１，３−プロパンスルトンを、トルエン、アセトニトリル及び２−プロパノールの混合溶液（体積比＝１０：１０：１）に溶解させ、８時間還流加熱することによって、黄色固体の化合物Ａ１を得た（収率７９％）。
【０２３７】
化合物Ａ１の１Ｈ−核磁気共鳴（ＮＭＲ）スペクトル、及び１３Ｃ−核磁気共鳴（ＮＭＲ）スペクトルを以下に示す。
１Ｈ  ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤ３ＯＤ）：δ＝８．９７−８．９０（ｍ，４Ｈ），７．９２（ｄ，４Ｈ），７．２７（ｔ，Ｊ＝９．２Ｈｚ，４Ｈ），６．５２（ｄ，Ｊ＝１４．４Ｈｚ，２Ｈ），６．４０（ｔ，Ｊ＝１０．４Ｈｚ，２Ｈ），６．２４−６．１６（ｍ，２Ｈ），４．８０−４．７７（ｍ，４Ｈ），３．５９−３．４９（ｍ，４Ｈ），２．８３（ｔ，Ｊ＝７．２Ｈｚ，４Ｈ），２．４３（ｔ，Ｊ＝６．８Ｈｚ，４Ｈ），２．２２−２．２０（ｍ，４Ｈ），１．６８−１．３０（ｍ，３４Ｈ），０．９０（ｍ，６Ｈ）
１３Ｃ  ＮＭＲ（１００ＭＨｚ，Ｍｅｔｈａｎｏｌ＋ＣＤＣｌ３）：１６８．３２，１５９．６４，１４４．４３，１２８．８０，１２５．９９，１１７．２２，５９．３４，４９．７９，４９．０８，３１．７５，２９．５４，２９．３９，２９．２８，２９．１４，２９．０４，２８．６６，２６．９６，２６．１８，２２．４５，２１．２２，１３．２５
【０２３８】
＜化合物Ａ１１の合成＞
以下の反応式にしたがって、化合物Ａ１１を合成した。
【０２３９】
【化４４】
2020012074.tif 000045
【０２４０】
上記と同様の手順により合成した化合物３（３．２０ｇ、１５．２ｍｍｏｌ）及び１，４−フェニレンジアミン（０．７５ｇ、６．９１ｍｍｏｌ）に、Ｎ，Ｎ’−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ、１００ｍＬ）及び１−（３−ジメチルアミノプロピル）−３−エチルカルボジイミド塩酸塩（ＥＤＣ／ＨＣｌ、２．９１ｇ、１５．２ｍｍｏｌ）を添加した後、室温で１２時間撹拌し、白色固体の化合物７を得た（収率５０％）。
【０２４１】
化合物７（０．５ｇ、１．０２ｍｍｏｌ）及び水素化ナトリウム（０．０７３ｇ、３．０４４ｍｍｏｌ）を、トルエン及びジメチルスルホキシドの混合溶媒（３０ｍＬ、体積比＝１：１）中で３０分間反応させた。次いで、１−４−ジブロモヘキサンを反応溶液に添加し、８０℃で１時間反応させることによって、固体の化合物８を得た（収率５２％）。
【０２４２】
化合物８の１Ｈ−核磁気共鳴（ＮＭＲ）スペクトルを以下に示す。
１Ｈ  ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）：δ＝７．３０（ｍ，２Ｈ），７．２８（ｓ，４Ｈ），６．１５−５．９５（ｍ，４Ｈ），５．６６（ｄ，２Ｈ），３．８５（ｍ，４Ｈ），３．４４（ｍ，４Ｈ），２．１０（ｍ，４Ｈ），１．９０（ｍ，４Ｈ），１．７４（ｍ，４Ｈ），１．３８（ｍ，４Ｈ）１．２４（ｍ，２４Ｈ），０．８７（ｔ，Ｊ＝６．８Ｈｚ，６Ｈ）
【０２４３】
イミダゾール（０．９３７ｇ、１３．８ｍｍｏｌ）、及び水素化ナトリウム（０．５５ｇ、１３．８ｍｍｏｌ）を、Ｎ，Ｎ’−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ、３０ｍＬ）中で３０分間反応させた。得られた溶液に、化合物８（１．０ｇ、１．３８ｍｍｏｌを添加し、１２時間室温で反応させることで、黄色固体の化合物９を得た（収率４９％）。
【０２４４】
化合物９の１Ｈ−核磁気共鳴（ＮＭＲ）スペクトルを以下に示す。
１Ｈ  ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）：δ＝７．４４（ｓ，２Ｈ），７．３１（ｓ，４Ｈ），7．３０（ｍ，２Ｈ），７．１３（ｓ，２Ｈ），７．０９（ｓ，２Ｈ），６．９４（ｓ，２Ｈ），６．１８−５．９５（ｍ，４Ｈ），５．６０（ｄ，Ｊ＝１４．４Ｈｚ，２Ｈ），３．９９（ｍ，４Ｈ），３．８１（ｍ，４Ｈ），２．１０（ｍ，４Ｈ），１．８１（ｍ，４Ｈ），１．７１（ｍ，４Ｈ），１．５６（ｍ，４Ｈ），１．３６（ｍ，４Ｈ），１．２４（ｍ，２４Ｈ），０．８５（ｍ，Ｊ＝６．８Ｈｚ，６Ｈ）
【０２４５】
化合物９（０．５０ｇ、０．６７８ｍｍｏｌ）、及び過剰量の１，３−プロパンスルトンを、トルエン、アセトニトリル及び２−プロパノールの混合溶液（体積比＝１０：１０：１）に溶解させ、８時間還流加熱することによって、黄色固体の化合物Ａ１１を得た（収率９０％）。
【０２４６】
化合物Ａ１１の１Ｈ−核磁気共鳴（ＮＭＲ）スペクトルを以下に示す。
１Ｈ  ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）：δ＝９．４６（ｓ，２Ｈ），７．６５（ｄ，２Ｈ），７．５１（ｄ，２Ｈ），７．２３（ｍ，６Ｈ），６．１２−５．９０（ｍ，４Ｈ），５．６４（ｄ，２Ｈ），４．４５（ｍ，４Ｈ），４．２５（ｍ，４Ｈ），３．８０（ｍ，４Ｈ），２．７５（ｍ，４Ｈ），２．２９（ｍ，４Ｈ），２．０９（ｍ，４Ｈ），１．８７（ｍ，４Ｈ），１．５５（ｍ，４Ｈ），１．３５（ｍ，４Ｈ），１．２２（ｍ，２４Ｈ），０．８４（ｍ，Ｊ＝６．８Ｈｚ，６Ｈ）
【０２４７】
＜実施例１＞
化合物Ａ１（４７．８ｍｇ、０．０５２ｍｍｏｌ）、及びビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（Ｂ１）（７．４ｍｇ、０．０２６ｍｍｏｌ）を、メタノール（１ｍＬ）に溶解させた。得られた溶液を４５℃で加熱し、メタノールを徐々に留去した。得られた混合物に水（１３．５μＬ）を添加し、次いで撹拌することによって、実施例１の組成物を得た。
【０２４８】
＜実施例２＞
化合物Ａ１（４７．８ｍｇ、０．０５２ｍｍｏｌ）、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（Ｂ１）（７．４ｍｇ、０．０２６ｍｍｏｌ）、及び２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン（Ｐ１）（０．６９ｍｇ、０．００２７ｍｍｏｌ）をメタノール（１ｍＬ）に溶解させた。得られた溶液を４５℃で加熱し、メタノールを徐々に留去した。得られた混合物に水（１３．５μＬ）を添加し、次いで撹拌することによって、実施例２の組成物を得た。
【０２４９】
＜実施例３〜６＞
酸及びその無機塩の種類を表１の記載にしたがって変更した点以外は、実施例２と同様の手順により、実施例３〜６の組成物をそれぞれ調製した。
【０２５０】
＜実施例７＞
実施例２の組成物をテフロン（登録商標）シート（モノタロウ社製、品番：５０９５８３３７）上に塗布した。塗布した実施例２の組成物上に、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）メンブレンフィルター（Ｍｅｒｃｋ社製、品番：ＪＶＷＰ０２５００）を乗せ、実施例２の組成物の厚み方向に圧力をかけることによって、組成物の層を形成した。得られた組成物の層に対して、紫外線（波長３６５ｎｍ、１００ｍＷ／ｃｍ２）を３０℃で５時間照射することによって、実施例７の高分子膜を得た。紫外線の光源としては、キセノンランプ（朝日分光社製、品番：ＭＡＸ−３０３）を用いた。実施例７の高分子膜は、アセトン、メタノール、ジエチルエーテル、クロロホルム、ヘキサンに対して不溶であった。
【０２５１】
＜実施例８＞
実施例２の組成物を実施例３の組成物に変更した点以外は、実施例７と同様の手順により、実施例８の高分子膜を得た。実施例８の高分子膜は、アセトン、メタノール、ジエチルエーテル、クロロホルム、ヘキサンに対して不溶であった。
【０２５２】
＜実施例９＞
実施例２の組成物を実施例４の組成物に変更した点以外は、実施例７と同様の手順により、実施例８の高分子膜を得た。実施例９の高分子膜は、アセトン、メタノール、ジエチルエーテル、クロロホルム、ヘキサンに対して不溶であった。
【０２５３】
＜実施例１０＞
実施例２の組成物を実施例５の組成物に変更した点以外は、実施例７と同様の手順により、実施例８の高分子膜を得た。実施例１０の高分子膜は、アセトン、メタノール、ジエチルエーテル、クロロホルム、ヘキサンに対して不溶であった。
【０２５４】
＜実施例１１＞
実施例２の組成物を実施例６の組成物に変更した点以外は、実施例７と同様の手順により、実施例８の高分子膜を得た。実施例１１の高分子膜は、アセトン、メタノール、ジエチルエーテル、クロロホルム、ヘキサンに対して不溶であった。
【０２５５】
＜比較例１＞
上記非特許文献１（T. Ichikawaら著，Journal of the American Chemical Society，2012，134，11354-11357）の記載に基づいて、下記化合物Ｃ１、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（Ｂ１）、及び水を含有する、比較例１の組成物を調製した。なお、化合物Ａ２、及びビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（Ｂ１）のモル比は、１：１であり、比較例１の組成物の含水率は９．４質量％である。
【０２５６】
【化４５】
2020012074.tif 000046
【０２５７】
＜評価＞
【０２５８】
［液晶性］
Ｘ線回折測定、及び偏光顕微鏡観察により、実施例１〜６及び比較例１の組成物、並びに実施例７〜１１の高分子膜の液晶性について評価した。評価結果をまとめて表１に示す。
【０２５９】
（Ｘ線回折測定）
実施例１〜６及び比較例１の組成物、並びに実施例７〜１１の高分子膜を用いて、小角領域におけるＸ線回折測定を３０℃で行った。実施例１の組成物のＸ線回折パターンを図１に、実施例７の高分子膜のＸ線回折パターンを図３に示す。図１において、３８．６Å及び３４．５Åの位置に２つのピークが観測された。ピーク位置の相対比から回折面を帰属すると、２つのピークは、それぞれ、双連続キュービック液晶構造に由来する（２１１）面及び（２２０）面であることがわかった。同様に、図３においても、双連続キュービック液晶構造に由来する（２１１）面及び（２２０）面にそれぞれ帰属される２つのピークが観察された。実施例２〜６及び比較例１の組成物、並びに実施例７〜１１の高分子膜についてもＸ線回折測定を行った結果、双連続キュービック液晶構造に由来する（２１１）面及び（２２０）面に帰属される２つのピーク（ｄ２１１、ｄ２２０）が観測された。
【０２６０】
（偏光顕微鏡観察）
ジャイロイド構造を有する双連続キュービック液晶構造は、光学的に等方であるため、複屈折を示さないことが知られている。実施例１〜６及び比較例１の組成物、並びに実施例７〜１１の高分子膜を用いて、偏光顕微鏡観察を３０℃で行った。実施例１の組成物の偏光顕微鏡観察の結果を図２に、実施例７の高分子膜の偏光顕微鏡観察の結果を図４に示す。図２及び図４より、実施例１の組成物の複屈折、及び実施例７の高分子膜の複屈折は観察されなかった。実施例２〜６及び比較例１の組成物、並びに実施例８〜１１の高分子膜についても同様に偏光顕微鏡観察を行った結果、いずれも複屈折は観察されなかった。なお、表１中、「Ｎ」は、複屈折が観察されなかったことを意味する。
【０２６１】
［熱安定性］
実施例７の高分子膜を用いて、３０℃〜１８０℃の温度条件下におけるＸ線回折パターンに基づいて熱安定性を評価した。実施例７の高分子膜を３０℃から１８０℃まで加熱して、５０℃毎に、Ｘ線回折測定を行った。この結果を、図５に示す。図５において、３０℃から１８０℃までの温度領域において、双連続キュービック液晶構造に由来する（２１１）面及び（２２０）面に帰属される２つのピーク（ｄ２１１、ｄ２２０）が観測された。また、実施例７の高分子膜は、１８０℃まで加熱しても自立性の形状を維持した。実施例８〜１１の高分子膜についても同様に、高い温度領域において層連続キュービック液晶構造に由来するピークを観測することができる。
【０２６２】
［イオン伝導度］
実施例７の高分子膜、及び比較例１の組成物を用いて、イオン伝導度を評価した。３０℃〜１２０℃の温度条件下における、実施例７の高分子膜、及び比較例１の組成物のイオン伝導度を測定した。イオン伝導度の測定結果を図６に示す。なお、イオン伝導度の測定においては、相対湿度（ＲＨ）９０％で１２時間静置した実施例７の高分子膜を用いた。この高分子膜中の水の含有量は、高分子膜の全質量に対して、１９．６質量％である。イオン伝導度の測定は、交流インピーダンス法により行った。測定条件を以下に示す。
周波数：１０Ｈｚ〜１０ＭＨｚ
電圧振幅：１００ｍＶ
電極：櫛形金電極
【０２６３】
【表１】
2020012074.tif 000047
【０２６４】
＜酸及びその無機塩＞
Ｂ１：下記の構造を有する化合物（東京化成工業社製）。
【０２６５】
【化４６】
2020012074.tif 000048
【０２６６】
Ｂ２：下記の構造を有する化合物。化合物Ｂ２は、「Ｍａｃｒｏｍｏｌｕｃｕｌｅｓ，２０１５，４８，４５２０−４５２８」の記載にしたがって合成した。
【０２６７】
【化４７】
2020012074.tif 000049
【０２６８】
Ｂ３：下記の構造を有する化合物。化合物Ｂ３は、「Ｍａｃｒｏｍｏｌｕｃｕｌｅｓ，２０１５，４８，４５２０−４５２８」の記載にしたがって合成した。
【０２６９】
【化４８】
2020012074.tif 000050
【０２７０】
Ｂ４：下記の構造を有する化合物（東京化成工業社製）。
【０２７１】
【化４９】
2020012074.tif 000051
【０２７２】
Ｂ５：下記の構造を有する化合物（東京化成工業社製）。
【０２７３】
【化５０】
2020012074.tif 000052
【０２７４】
表１より、実施例１〜６の組成物、並びに実施例７〜１１の高分子膜は、双連続キュービック液晶構造を形成していることがわかった。図５より、実施例７の高分子膜は、高温領域においても双連続キュービック液晶構造を維持できることがわかった。また、図６より、実施例７の高分子膜は、比較例１の組成物に比べて、高温領域においても優れたイオン伝導性を示すことがわかった。一方、比較例１の組成物では、双連続キュービック液晶構造の崩壊のため、７０℃以上の温度領域においてイオン伝導度が低下した。
【図１】
2020012074.tif 000066
【図２】
2020012074.tif 000067
【図３】
2020012074.tif 000068
【図４】
2020012074.tif 000069
【図５】
2020012074.tif 000070
【図６】
2020012074.tif 000071