(57)【要約】本発明は、アルカリ溶液中で無機成分の溶出が抑制されたアルカリ水電解用隔膜を安価で提供することを目的とする。本発明は、水酸化マグネシウム、及び、有機高分子樹脂を含むことを特徴とするアルカリ水電解用隔膜である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
水酸化マグネシウム、及び、有機高分子樹脂を含むことを特徴とするアルカリ水電解用隔膜。
【請求項２】
前記有機高分子樹脂は、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、及びポリフェニルスルホンからなる群より選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項１に記載のアルカリ水電解用隔膜。
【請求項３】
前記水酸化マグネシウムの平均粒子径が０．０５〜２．０μｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載のアルカリ水電解用隔膜。
【請求項４】
気孔率が２０〜８０体積％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のアルカリ水電解用隔膜。
【請求項５】
前記アルカリ水電解用隔膜は、水酸化マグネシウム１００質量部に対して有機高分子樹脂を２０〜４０質量部含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のアルカリ水電解用隔膜。
【請求項６】
更に多孔性支持体を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のアルカリ水電解用隔膜。
【請求項７】
前記多孔性支持体は、ポリプロピレン、ポリエチレン、及びポリフェニレンサルファイドからなる群より選択される少なくとも１種の樹脂を含むことを特徴とする請求項６に記載のアルカリ水電解用隔膜。
【請求項８】
前記多孔性支持体は、不織布、織布、又はメッシュであることを特徴とする請求項６又は７に記載のアルカリ水電解用隔膜。
【請求項９】
水酸化マグネシウム、及び、有機高分子樹脂を含むアルカリ水電解用隔膜を製造する方法であって、該製造方法は、
水酸化マグネシウム及び溶媒を含む分散液を調製する工程、
該分散液と有機高分子樹脂を混合して樹脂混合液を調製する工程、及び、
該樹脂混合液を用いて膜を形成する工程を含む
ことを特徴とするアルカリ水電解用隔膜の製造方法。
【請求項１０】
前記膜を形成する工程は、
樹脂混合液の塗膜を形成する工程、
該塗膜を非溶媒と接触させることにより該塗膜を凝固させる工程、及び、
該凝固した塗膜を乾燥させることにより多孔膜を得る工程を含む
ことを特徴とする請求項９に記載のアルカリ水電解用隔膜の製造方法。
【請求項１１】
水酸化マグネシウム、及び、有機高分子樹脂を含む膜をアルカリ水電解装置の隔膜として使用する方法。
【請求項１２】
金属水酸化物粒子、及び、疎水性樹脂を含む無機有機複合膜を製造する方法であって、
該製造方法は、金属水酸化物粒子、疎水性樹脂、及び溶媒を含む樹脂組成物の塗膜を形成する工程、及び、該塗膜を水に接触させて凝固させる工程を含み、
該溶媒は、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、及びジメチルスルホキシドからなる群より選択される少なくとも１種である
ことを特徴とする無機有機複合膜の製造方法。
【請求項１３】
前記樹脂組成物は、金属水酸化物粒子、疎水性樹脂、及び溶媒を混合分散することにより調製されることを特徴とする請求項１２に記載の無機有機複合膜の製造方法。
【請求項１４】
前記疎水性樹脂は、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、及びポリフェニルスルホンからなる群より選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の無機有機複合膜の製造方法。
【請求項１５】
前記金属水酸化物粒子は、水酸化マグネシウム、水酸化ジルコニウム、及び水酸化チタンからなる群より選択される少なくとも１種の粒子であることを特徴とする請求項１２〜１４のいずれかに記載の無機有機複合膜の製造方法。
【請求項１６】
前記樹脂組成物は、樹脂組成物１００質量％中、金属水酸化物粒子１５〜５０質量％、疎水性樹脂３〜２２質量％、及び溶媒４５〜７５質量％を含むことを特徴とする請求項１２〜１５のいずれかに記載の無機有機複合膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルカリ水電解用隔膜、及びその製造方法に関する。より詳しくは、無機成分の溶出が抑制され、安価なアルカリ水電解用隔膜、及びその製造方法に関する。本発明はまた、無機有機複合膜の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、低炭素社会の実現に向けて、太陽光、風力、地熱等の自然エネルギーを利用した再生可能エネルギーの導入が進められている。再生可能エネルギーのうち風力発電や太陽光発電等は気象条件によって発電量が変動するため、電力の需給バランスが取れず、余剰電力が生まれてしまう。そのような余剰電力をエネルギーの形で貯蔵・利用するためのＰｏｗｅｒ  ｔｏ  Ｇａｓという技術が近年注目されている。上記技術は、具体的には、余剰電力を水の電気分解を利用して水素やメタン等の気体燃料に変換し、貯蔵・利用する技術である。【０００３】
水の電気分解は、水素の工業的な製造方法の一つとして知られており、一般的に、導電性を高めるために水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等を電解質として添加した水に、直流電流を印加することにより行われている。そのような水の電気分解には、陽極室と陰極室を有し、これらが隔膜により仕切られた電解槽が使用される。【０００４】
水の電気分解は、電子（又はイオン）の移動により行われる。そのため、電気分解を効率良く行うためには、隔膜には高いイオン透過性が必要とされる。また、陽極室で発生した酸素と、陰極室で発生した水素とを遮断し得るガスバリア性が必要とされる。水の電気分解では、３０％程度の高濃度のアルカリ性水溶液が使用され、８０〜９０℃程度で行われるので、隔膜には耐高温や耐アルカリ性も必要とされる。【０００５】
水の電気分解に使用されるアルカリ水電解用隔膜としては、これまでに種々提案されている。
例えば、特許文献１では、イオン透過膜と、上記イオン透過膜の片側または両側に配置された多孔性補強体とを備え、上記イオン透過膜がイオン交換基を有するポリマーから構成され、上記多孔性補強体が金属酸化物を含む、アルカリ水電解用隔膜が提案されている。また例えば、特許文献２では、シート状の多孔性支持体と有機高分子樹脂を含む微多孔膜とを備え、多孔性支持体の片面又は両面に前記微多孔膜が積層されたアルカリ水電解用隔膜が提案されている。また例えば、特許文献３では、特定範囲の平均孔径と空隙率を有し、ポリフェニレン共重合体を含む微多孔膜と支持基材を構成要素として含むことにより、高温かつ高濃度の酸性又はアルカリ性環境下での耐加水分解性が高く、高いガス遮断性とイオン透過性を両立したアルカリ水電解用隔膜が提案されている。【０００６】
このような従来のアルカリ水電解用隔膜では、イオン透過性を向上させ、発生するガスの膜への付着を防止するために、隔膜の表面に酸化ジルコニウムや酸化チタン等の金属酸化物又は金属水酸化物を含ませて、隔膜を親水化させることが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−２４９５１０号公報
【特許文献２】特開２０１３−２０４１４６号公報
【特許文献３】特開２０１７−６６１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来のアルカリ水電解用隔膜で使用される酸化ジルコニウムや酸化チタンは非常に高価であるため、上記隔膜の製造費用が高くなるといった問題があった。また、電解装置の大型化に合わせてアルカリ水電解用隔膜を大型化する場合、酸化ジルコニウムや酸化チタンは比重が大きいため、これらを使用したアルカリ水電解用隔膜では重量が大きくなり、当該隔膜の製造時や使用時の取り扱い性が低下するという問題があった。また、水の電気分解では、３０％程度の高濃度のアルカリ溶液が使用されるので、アルカリ溶液中で、アルカリ水電解用隔膜から無機成分ができるだけ溶出しないことが望まれる。【０００９】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、アルカリ溶液中での無機成分の溶出が抑制されたアルカリ水電解用隔膜を安価で提供することを目的とする。本発明はまた、安価で、無機成分が溶出しにくいアルカリ水電解用隔膜を製造する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】
本発明者は、アルカリ水電解用隔膜の材料について種々検討したところ、水酸化マグネシウムと有機高分子樹脂を使用して隔膜を形成することにより、イオン透過性に優れるとともに緻密でガスバリア性が高く、アルカリ溶液と接しても無機成分が溶出しにくいアルカリ水電解用隔膜を安価で実現できることを見いだした。従来、アルカリ水電解用隔膜の製造において水酸化マグネシウムを使用すると、水の電気分解（「電解」ともいう。）中、隔膜から無機成分（マグネシウム）が溶出し、水に溶解した炭酸イオンと反応して水不溶性の炭酸マグネシウムが生成され、それが電極や隔膜に付着して電子又はイオンの移動が妨げられ、電解効率を著しく低下させるという懸念があった。そのため、水酸化マグネシウムはアルカリ水電解用隔膜の材料としてこれまで使用されてこなかったが、本発明者は、水酸化マグネシウムと有機高分子樹脂を含む隔膜はアルカリ溶液中で使用した場合でも無機成分（マグネシウム）の溶出が少なく、アルカリ水電解用隔膜として使用できることを見いだした。また、水酸化マグネシウムは、従来使用されていた酸化ジルコニウムや酸化チタンと比べて安価であり、比重も小さいので、水酸化マグネシウムを使用することにより、より安価で、より軽量なアルカリ水電解用隔膜を得ることができることを見いだした。【００１１】
すなわち本発明は、水酸化マグネシウム、及び、有機高分子樹脂を含むことを特徴とするアルカリ水電解用隔膜である。【００１２】
上記有機高分子樹脂は、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、及びポリフェニルスルホンからなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましい。【００１３】
上記水酸化マグネシウムの平均粒子径は０．０５〜２．０μｍであることが好ましい。
上記アルカリ水電解用隔膜は、気孔率が２０〜８０体積％であることが好ましい。【００１４】
上記アルカリ水電解用隔膜は、水酸化マグネシウム１００質量部に対して有機高分子樹脂を２０〜４０質量部含むことが好ましい。【００１５】
上記アルカリ水電解用隔膜は、更に多孔性支持体を含むことが好ましい。
上記多孔性支持体は、ポリプロピレン、ポリエチレン、及びポリフェニレンサルファイドからなる群より選択される少なくとも１種の樹脂を含むことが好ましい。
上記多孔性支持体は、不織布、織布、又はメッシュであることが好ましい。【００１６】
本発明はまた、水酸化マグネシウム、及び、有機高分子樹脂を含むアルカリ水電解用隔膜を製造する方法であって、上記製造方法は、水酸化マグネシウム及び溶媒を含む分散液を調製する工程、上記分散液と有機高分子樹脂を混合して樹脂混合液を調製する工程、及び、上記樹脂混合液を用いて膜を形成する工程を含むことを特徴とするアルカリ水電解用隔膜の製造方法である。【００１７】
上記膜を形成する工程は、樹脂混合液の塗膜を形成する工程、上記塗膜を非溶媒と接触させることにより上記塗膜を凝固させる工程、及び、上記凝固した塗膜を乾燥させることにより多孔膜を得る工程を含むことが好ましい。【００１８】
本発明はまた、水酸化マグネシウム、及び、有機高分子樹脂を含む膜をアルカリ水電解装置の隔膜として使用する方法でもある。【００１９】
本発明はまた、水酸化マグネシウム、及び、有機高分子樹脂を含む膜の、アルカリ水電解装置の隔膜としての使用でもある。【００２０】
本発明はまた、金属水酸化物粒子、及び、疎水性樹脂を含む無機有機複合膜を製造する方法であって、上記製造方法は、金属水酸化物粒子、疎水性樹脂、及び溶媒を含む樹脂組成物の塗膜を形成する工程、及び、上記塗膜を水に接触させて凝固させる工程を含み、上記溶媒は、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、及びジメチルスルホキシドからなる群より選択される少なくとも１種であることを特徴とする無機有機複合膜の製造方法でもある。【００２１】
上記樹脂組成物は、金属水酸化物粒子、疎水性樹脂、及び溶媒を混合分散することにより調製されることが好ましい。【００２２】
上記疎水性樹脂は、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、及びポリフェニルスルホンからなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましい。【００２３】
上記金属水酸化物粒子は、水酸化マグネシウム、水酸化ジルコニウム、及び水酸化チタンからなる群より選択される少なくとも１種の粒子であることが好ましい。【００２４】
上記樹脂組成物は、樹脂組成物１００質量％中、金属水酸化物粒子１５〜５０質量％、疎水性樹脂３〜２２質量％、及び溶媒４５〜７５質量％を含むことが好ましい。【００２５】
上記水酸化マグネシウムの平均粒子径は、０．１〜１．５μｍであることが好ましい。
上記水酸化マグネシウムの形状は、板状であることが好ましい。
上記水酸化マグネシウムのアスペクト比は、２．０〜８．０であることが好ましい。
上記水酸化マグネシウムは、Ｘ線回折により測定される（１１０）面に垂直な方向の結晶子径が３５ｎｍ以上であることが好ましい。
上記水酸化マグネシウムは、Ｘ線回折により測定される（００１）面に垂直な方向の結晶子径が１５ｎｍ以上であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明のアルカリ水電解用隔膜は、安価でありながらイオン透過性に優れるとともに緻密でガスバリア性が高く、アルカリ溶液中での無機成分の溶出が極めて高く抑制されたものであり、アルカリ水の電気分解に好適に用いることができる。また、本発明のアルカリ水電解用隔膜の製造方法は、このようなアルカリ水電解用隔膜を製造する際の好適な製造方法である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施例１で得られたアルカリ水電解用隔膜の表面の、アルカリ耐久試験前の電界放出形走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）画像（倍率：２５０００倍）を示す写真である。
【図２】実施例１で得られたアルカリ水電解用隔膜の表面の、アルカリ耐久試験後の電界放出形走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）画像（倍率：２５０００倍）を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に本発明を詳述する。
なお、以下において記載する本発明の個々の好ましい形態を２つ以上組み合わせたものもまた、本発明の好ましい形態である。
【００２９】
１．アルカリ水電解用隔膜
本発明のアルカリ水電解用隔膜は、水酸化マグネシウム、及び、有機高分子樹脂を含むことを特徴とし、アルカリ溶液中で無機成分が溶出しにくいものである。水酸化マグネシウムを含むことにより、隔膜の耐アルカリ性を向上させることができる。また、水酸化マグネシウムは安価であるので、アルカリ水電解用隔膜を安価で製造することができる。
水酸化マグネシウムと有機高分子樹脂を含むことにより、アルカリ水電解用隔膜から無機成分の溶出が抑制されるのは、水酸化マグネシウムがアルカリ溶液に溶けにくい性質を有することに加えて、水酸化マグネシウムが有機高分子樹脂に被覆されることで、アルカリ溶液と水酸化マグネシウムとの接触が極めて高く抑制され、水酸化マグネシウムの溶出が抑制されると推測される。
【００３０】
まず、アルカリ水電解用隔膜を構成する成分について説明する。
（水酸化マグネシウム）
本発明のアルカリ水電解用隔膜は、水酸化マグネシウムを含む。本発明のアルカリ水電解用隔膜は、水酸化マグネシウムと有機高分子樹脂との空隙部分に電解液が満たされてイオン透過性を発揮することができる。また、水酸化マグネシウムを含むことにより、アルカリ水電解用隔膜が親水化し、水の電気分解において発生する酸素ガスや水素ガスが隔膜に付着して電気分解の妨げになることを抑制することができる。
【００３１】
本発明において使用する水酸化マグネシウムとしては、特に限定されず、天然物であっても合成物であってもよい。また、表面が未処理のものであってもよく、シランカップリング剤、ステアリン酸、オレイン酸、リン酸エステル等により表面処理したものであってもよい。
【００３２】
上記水酸化マグネシウムの形状は、特に限定されず、不定形；粒状；顆粒状；薄片状、六角板状等の板状；繊維状等のいずれの形状であってもよいが、なかでも、溶液に分散させ塗布液を調製しやすい点で、粒状、板状、繊維状であることが好ましく、樹脂との密着性とイオン透過性の観点から、粒状、板状であることがより好ましく、板状であることが更に好ましく、薄片状であることが特に好ましい。
【００３３】
上記水酸化マグネシウムは、アスペクト比が２．０〜８．０であることが好ましい。アスペクト比が上述の範囲であると、イオン透過性がより一層優れ、均一性に優れた隔膜とすることができる。上記アスペクト比は、２．５〜７．０であることがより好ましく、３．０〜６．０であることが更に好ましい。
本明細書中、アスペクト比とは、最長径ａと最短径ｂとの比（ａ／ｂ）を意味し、水酸化マグネシウムの粒子をＳＥＭで観察し、得られた画像の任意の１０粒子において、解析ソフト等を使用して、各粒子の最長径ａと最短径ｂとの比（ａ／ｂ）を測定し、それらの比の単純平均値をその粒子のアスペクト比として求めることができる。
通常、最長径ａの中点を通って最長径と直交する径のうちの最も短い径を最短径ｂとすることが好ましい。
上記最長径ａとしては、例えば、粒子の形状が薄片状や六角板状等の板状の場合、粒子の板面の長径を採用し、繊維状である場合は、繊維の長さを採用する。
上記最短径ｂとしては、例えば、粒子の形状が薄片状や六角板状等の板状の場合は、粒子の厚みを採用し、繊維状である場合は、繊維の太さを採用する。粒子の厚み及び繊維の太さとしては、最長径ａの中点における厚み、太さをそれぞれ採用することが好ましい。
上記アスペクト比は、より具体的には、後述する実施例に記載の方法により求めることができる。
【００３４】
上記水酸化マグネシウムの平均粒子径は、好ましくは０．０５〜２．０μｍである。上記水酸化マグネシウムの平均粒子径が上述の範囲であると、イオン透過性、ガスバリア性により優れた隔膜とすることができる。上記水酸化マグネシウムの平均粒子径は、０．１μｍ以上であることがより好ましく、０．２μｍ以上であることが更に好ましく、また、１．５μｍ以下であることがより好ましく、１．０μｍ以下であることが更に好ましく、０．５μｍ以下であることが特に好ましい。
上記水酸化マグネシウムの平均粒子径は、より好ましくは０．１〜１．５μｍ、更に好ましくは０．２〜１．０μｍ、特に好ましくは０．２〜０．５μｍである。
なお、上記平均粒子径は、レーザー回折法による粒度分布測定から求められる体積平均粒子径（Ｄ５０）である。具体的には、平均粒子径はレーザー回折／散乱式粒度分布測定装置（堀場製作所社製「型番ＬＡ−９２０」）を用いて粒度分布を測定し、体積基準の粒度分布におけるメジアン径（Ｄ５０）を平均粒子径とする。なお、粒子をエタノールに混合し超音波照射して分散させたものを測定試料とする。上記平均粒子径は、より具体的には、後述する実施例に記載の方法により求めることができる。
【００３５】
上記水酸化マグネシウムは、Ｘ線回折により測定される（１１０）面に垂直な方向の結晶子径が３５ｎｍ以上であることが好ましい。上記（１１０）面に垂直な方向の結晶子径が上述の範囲であると、隔膜のイオン透過性や隔膜の均一性がより一層優れる。
上記（１１０）面に垂直な方向の結晶子径は、４０ｎｍ以上であることが好ましく、５０ｎｍ以上であることがより好ましく、６０ｎｍ以上であることが更に好ましく、６５ｎｍ以上であることが特に好ましい。
上記（１１０）面に垂直な方向の結晶子径は、その上限値は特に限定されないが、通常は例えば４００ｎｍ以下であり、好ましくは３５０ｎｍ以下、更に好ましくは３００ｎｍ以下である。
【００３６】
上記水酸化マグネシウムは、Ｘ線回折により測定される（００１）面に垂直な方向の結晶子径が１５ｎｍ以上であることが好ましい。
上記（００１）面に垂直な方向の結晶子径は、１８ｎｍ以上であることがより好ましく、２１ｎｍ以上であることが更に好ましく、２４ｎｍ以上であることが特に好ましい。
上記（００１）面に垂直な方向の結晶子径は、その上限値は特に限定されないが、通常は例えば３００ｎｍ以下であり、好ましくは２５０ｎｍ以下、更に好ましくは２００ｎｍ以下である。
【００３７】
上記結晶子径は、粉末Ｘ線回折法により水酸化マグネシウム粒子のＸ線回折パターンを測定し、対象の格子面に帰属される回折線の広がり（半値幅）から、Ｓｃｈｅｒｒｅｒの式を用いて結晶子径（上記格子面に垂直方向の結晶子径）を算出して求めることができる。より具体的には、後述の実施例に記載の方法に従って測定することができる。
【００３８】
上述した特定の結晶子径範囲の水酸化マグネシウムを得るための方法は、例えば、以下の通りである。
マグネシウム塩（塩化マグネシウム、硝酸マグネシウム等）の水溶液、又は、従来公知の方法で得られた酸化マグネシウムの水分散液を原料とし、アルカリ性物性（水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、アンモニア水等）の添加により、水和反応を行うことで水酸化マグネシウムを調製する。この際に、蟻酸、酢酸、プロピオン酸等の有機酸、硝酸、硫酸等の多塩基酸、又は、これらの混合物の添加により、生成した水酸化マグネシウムの溶解度を調整したり、水熱反応の温度（例えば１５０℃から２７０℃）や時間（例えば３０分〜１０時間）を適宜調整したりすることにより、結晶子径の異なる粒子を調製できる。酸の添加量が多い方が結晶成長は進み、結晶子径が大きくなる。また、水熱反応の温度は高い方が、時間は長い方が、結晶成長が進み、結晶子径は大きくなる。
【００３９】
本発明においては、水酸化マグネシウムとして、一般的な市販品を使用することもできる。本発明において使用することができる水酸化マグネシウムの市販品としては、例えば、協和化学工業社製の２００−０６Ｈ、宇部マテリアル社製ＵＰ６５０−１、タテホ化学工業社製ＭＡＧＳＴＡＲ♯２０、神島化学工業社製♯２００等が挙げられる。
【００４０】
上記水酸化マグネシウムの含有量は、好ましくは、アルカリ水電解用隔膜１００質量％中３０〜９０質量％である。上記水酸化マグネシウムの含有量が上述の範囲であると、アルカリ溶液中での無機成分の溶出がより一層抑制され、イオン透過性、ガスバリア性、耐熱性及び耐アルカリ性に優れた隔膜とすることができる。上記水酸化マグネシウムの含有量は、アルカリ水電解用隔膜１００質量％中、より好ましくは３２〜８５質量％、更に好ましくは３５〜８０質量％である。
上記水酸化マグネシウムの含有量は、本発明のアルカリ水電解用隔膜が後述する多孔性支持体を含まない場合は、アルカリ水電解用隔膜１００質量％中６０〜９０質量％であることが好ましく、より好ましくは６５〜８５質量％、更に好ましくは７０〜８０質量％である。
本発明のアルカリ水電解用隔膜が後述する多孔性支持体を含む場合は、上記水酸化マグネシウムの含有量は、好ましくはアルカリ水電解用隔膜１００質量％中３０〜４５質量％、より好ましくは３２〜４３質量％、更に好ましくは３５〜４０質量％である。
【００４１】
（有機高分子樹脂）
本発明のアルカリ水電解用隔膜は、更に有機高分子樹脂を含む。有機高分子樹脂は水酸化マグネシウム粒子を保持する。さらに、水酸化マグネシウム自体がアルカリ溶液中での安定性に優れるものの、有機高分子樹脂を含むことにより、水酸化マグネシウムの粒子の表面が有機高分子樹脂で被覆され、アルカリ溶液と水酸化マグネシウムの接触が極めて抑制されるので、アルカリ溶液中で当該隔膜から無機成分が溶出するのを一層抑制することができる。
【００４２】
上記有機高分子樹脂としては、水酸化マグネシウムの粒子表面を保持し、好ましくは充分被覆することができ、本発明の効果を発揮できる樹脂であれば特に限定されないが、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂；ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂；又は、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン等の芳香族炭化水素系樹脂等が挙げられる。これらは１種単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。なかでも、更に耐熱性、耐アルカリ性に優れたアルカリ水電解用隔膜とすることができる点で、芳香族炭化水素系樹脂が好ましい。
【００４３】
上記芳香族炭化水素系樹脂としては、より具体的には、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニルスルホン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリアミドイミド等が挙げられる。なかでも、より一層優れた耐アルカリ性を付与することができる点で、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、及びポリフェニルスルホンからなる群より選択される少なくとも１種が好ましく、製造上の観点で、ポリスルホンがより好ましい。
ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、及びポリフェニルスルホンからなる群より選択される少なくとも１種を用いることで、得られるアルカリ水電解用隔膜の抵抗値が更に低くなり、また、耐アルカリ性が更に高くなることで、アルカリ溶液中で長時間使用した場合の寸法や質量、抵抗値の安定性や空孔の発生抑制効果により優れたものとなる。
【００４４】
上記有機高分子樹脂の含有量は、好ましくはアルカリ水電解用隔膜１００質量％中５〜４０質量％である。上記有機高分子樹脂の含有量が上述の範囲であると、アルカリ溶液中でのアルカリ水電解用隔膜からの無機成分の溶出が更に一層抑制される。また、イオン透過性、ガスバリア性、耐熱性及び耐アルカリ性にも優れたアルカリ水電解用隔膜となり得る。上記有機高分子樹脂の含有量は、アルカリ水電解用隔膜１００質量％中、より好ましくは７〜３５質量％であり、更に好ましくは１０〜３０質量％である。
上記有機高分子樹脂の含有量は、本発明のアルカリ水電解用隔膜が後述する多孔性支持体を含まない場合は、アルカリ水電解用隔膜１００質量％中１０〜４０質量％であることが好ましく、より好ましくは１５〜３５質量％、更に好ましくは２０〜３０質量％である。
本発明のアルカリ水電解用隔膜が後述する多孔性支持体を含む場合は、上記有機高分子樹脂の含有量は、好ましくはアルカリ水電解用隔膜１００質量％中５〜２０質量％、より好ましくは７〜１８質量％、更に好ましくは１０〜１５質量％である。
【００４５】
本発明のアルカリ水電解用隔膜は、上記水酸化マグネシウム１００質量部に対して上記有機高分子樹脂を２０〜４０質量部含むことが好ましく、２２〜３８質量部含むことがより好ましく、２５〜３５質量部含むことが更に好ましい。水酸化マグネシウムと有機高分子樹脂の含有割合が上述した範囲であると、アルカリ溶液中でのアルカリ水電解用隔膜からの無機成分の溶出が更に一層抑制される。また、イオン透過性、ガスバリア性、耐熱性及び耐アルカリ性にも優れたアルカリ水電解用隔膜となり得る。
【００４６】
（多孔性支持体）
本発明のアルカリ水電解用隔膜は、上述した水酸化マグネシウムと有機高分子樹脂を含む膜からなるものであるが、当該膜と更に多孔性支持体を含んでいてもよい。上記多孔性支持体は、多孔質であり、イオン透過性を有し、アルカリ水電解用隔膜の支持体となり得る部材である。上記多孔性支持体は、シート状の部材であることが好ましい。
【００４７】
上記多孔性支持体の材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニルスルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリケトン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、フッ素系樹脂等の樹脂が挙げられる。これらは、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、優れた耐熱性及び耐アルカリ性を発揮できる点で、ポリプロピレン、ポリエチレン、及びポリフェニレンサルファイドからなる群より選択される少なくとも１種の樹脂を含むことが好ましく、ポリプロピレン、及びポリフェニレンサルファイドからなる群より選択される少なくとも１種の樹脂を含むことがより好ましい。
【００４８】
上記多孔性支持体の形態としては、例えば、不織布、織布、メッシュ、多孔質膜、又は不織布と織布の混合布等が挙げられるが、好ましくは、不織布、織布、又はメッシュが挙げられ、より好ましくは、不織布、メッシュが挙げられ、更に好ましくは不織布が挙げられる。
【００４９】
本発明において使用する多孔性支持体としては、なかでも、ポリプロピレン、ポリエチレン、及びポリフェニレンサルファイドからなる群より選択される少なくとも１種の樹脂を含む、不織布、織布、又はメッシュが好ましい。
更に、多孔性支持体としては、ポリフェニレンサルファイドを含む、不織布又はメッシュが好ましい。
【００５０】
上記多孔性支持体がシート状である場合、上記多孔性支持体の厚みは、本発明のアルカリ水電解用隔膜が本発明の効果を発揮できる限り特に限定されないが、例えば、好ましくは３０〜３００μｍ、より好ましくは５０〜２５０μｍ、更に好ましくは１００〜２００μｍである。
【００５１】
本発明のアルカリ水電解用隔膜において、上述した水酸化マグネシウムと有機高分子樹脂を含む膜は、上記多孔性支持体の一方の面に形成されていてもよいし、両面に形成されていてもよい。
また、本発明のアルカリ水電解用隔膜は、上述した水酸化マグネシウム、及び有機高分子樹脂を含む膜と、上記多孔性支持体とが一体化した複合体であってもよい。多孔性支持体との複合体とすることにより、アルカリ水電解用隔膜の強度と靱性を単膜の場合よりも向上させることができる。
【００５２】
本発明のアルカリ水電解用隔膜の気孔率は、２０〜８０体積％が好ましく、２５〜７５体積％がより好ましく、３０〜７０体積％が更に好ましい。気孔率が上述の範囲であると、膜中の気孔に電解液が連続的に満たされるためイオン透過性に優れ、かつガスバリア性に優れた膜とすることができる。
上記気孔率は、アルカリ水電解用隔膜を終夜で電解液に浸漬させ、吸液前後の隔膜の質量によって求めることができる。具体的には、下記の式によって求めることができる。
気孔率（体積％）＝（浸漬後の隔膜の質量−浸漬前の隔膜の質量）／電解液の密度／隔膜の体積×１００
【００５３】
本発明のアルカリ水電解用隔膜の空孔の大きさは、０．０１〜１μｍであることが好ましく、０．０５〜０．９μｍであることがより好ましく、０．１〜０．８μｍであることが更に好ましい。空孔の大きさが上述の範囲であると、イオン透過性がより一層優れる。
上記空孔の大きさは、アルカリ水電解用隔膜のＦＥ−ＳＥＭ測定による表面観察画像（倍率×２５０００）から測定して求めることができる。具体的には、アルカリ水電解用隔膜のＦＥ−ＳＥＭ画像における任意の空隙１０点について、解析ソフト（Ｉｍａｇｅ−Ｐｒｏ  Ｐｒｅｍｉｅｒ、日本ローパー社製）を使用して、選択した各空隙の重心を通るような直径を空孔の大きさとして測定し、平均値を算出して求める。
【００５４】
また、本発明のアルカリ水電解用隔膜は、アルカリ耐久試験前後の空孔の変化率が５０％以下であることが好ましく、３０％以下であることがより好ましい。
上記空孔の変化率は、下記の式で求めることができる。
空孔の変化率（％）＝［（アルカリ耐久試験後の空孔の大きさ）−（アルカリ耐久試験前の空孔の大きさ）］／（アルカリ耐久試験前の空孔の大きさ）×１００
なお、アルカリ耐久試験前の空孔の大きさとは、アルカリ水電解用隔膜を３０％水酸化カリウム水溶液に９０℃で２０時間浸漬して取り出した後の隔膜の空孔の大きさをいい、アルカリ耐久試験後の空孔の大きさとは、更に３０％水酸化カリウム水溶液に９０℃で１週間浸漬して取り出した後の隔膜の空孔の大きさをいう。
空孔の大きさは、上述した方法で求めることができる。
上記アルカリ水電解用隔膜の空孔の大きさ、及び、空孔の変化率は、より具体的には、実施例に記載の方法で求めることができる。
【００５５】
本発明のアルカリ水電解用隔膜の厚みは、特に限定されず、使用する設備の大きさや取り扱い性等に応じて適宜選択すればよいが、膜のガスバリア性やイオン透過性、強度の観点から、５０〜１０００μｍが好ましく、１００〜５００μｍがより好ましく、２００〜４００μｍが更に好ましい。
また、上述した多孔性支持体を含む場合、本発明のアルカリ水電解用隔膜の厚みは、好ましくは５０〜１０００μｍ、より好ましくは１００〜５００μｍ、更に好ましくは２００〜４００μｍである。
【００５６】
本発明のアルカリ水電解用隔膜は、マグネシウム溶出量が０．５ｐｐｍ以下であることが好ましく、０．３ｐｐｍ以下であることがより好ましく、０．２ｐｐｍ以下であることが更に好ましい。
上記マグネシウム溶出量は、アルカリ水電解用隔膜を３０％水酸化カリウム水溶液Ａに９０℃で２０時間浸漬して取り出した後、次いで、別の３０％水酸化カリウム水溶液Ｂに９０℃で１週間浸漬して取り出し、２０時間浸漬後の水酸化カリウム水溶液Ａ中のマグネシウム量Ａ１と、１週間浸漬後の水酸化カリウム水溶液Ｂ中のマグネシウム量Ｂ１との差（Ｂ１−Ａ１）を算出した値である。水酸化カリウム水溶液Ａ及びＢ中のマグネシウム量は、誘導結合プラズマ質量分析計を用いて求めることができる。
上記マグネシウム溶出量は、より具体的には、実施例に記載の方法で求めることができる。
【００５７】
２．アルカリ水電解用隔膜の製造方法
本発明のアルカリ水電解用隔膜を製造する方法について説明する。
本発明のアルカリ水電解用隔膜を製造する方法としては、特に限定されず、公知の方法を適用することができるが、アルカリ溶液中での無機成分の溶出が抑制され、更にイオン透過性、ガスバリア性に優れたアルカリ水電解用隔膜を効率良く製造できる点で、非溶媒誘起相分離法が好ましい。
【００５８】
本発明のアルカリ水電解隔膜を製造する方法としては、具体的には下記の工程（１）〜（３）を含むことが好ましい。
（１）水酸化マグネシウム及び溶媒を含む分散液を調製する工程、
（２）上記分散液と有機高分子樹脂を混合して樹脂混合液を調製する工程、及び、
（３）上記樹脂混合液を用いて膜を形成する工程
このようなアルカリ水電解用隔膜を製造する方法、すなわち、水酸化マグネシウム、及び、有機高分子樹脂を含むアルカリ水電解用隔膜を製造する方法であって、上記製造方法は、水酸化マグネシウム及び溶媒を含む分散液を調製する工程、上記分散液と有機高分子樹脂を混合して樹脂混合液を調製する工程、及び、上記樹脂混合液を用いて膜を形成する工程を含むことを特徴とするアルカリ水電解用隔膜の製造方法もまた、本発明の１つである。
以下に、各工程について説明する。
【００５９】
（１）水酸化マグネシウム及び溶媒を含む分散液を調製する工程
本発明の製造方法では、水酸化マグネシウムを有機高分子樹脂と混合する場合、水酸化マグネシウムを固形のまま混合してもよく、溶媒に分散させた分散液（スラリー）を調製してから、混合してもよいが、溶媒に分散させた分散液（スラリー）を調製してから、混合することが好ましい。水酸化マグネシウムの分散液（スラリー）を調製してから有機高分子樹脂と混合することで、水酸化マグネシウムと有機高分子樹脂とをより均一に混合することができ、これにより、水酸化マグネシウムが有機高分子樹脂によって充分に被覆され、無機成分の溶出がより充分に抑制されたアルカリ水電解用隔膜を得ることができる。
【００６０】
水酸化マグネシウムを分散させるための溶媒としては、後に混合する有機高分子樹脂を溶解し得る性質を有するものであれば特に限定されず、例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等が挙げられる。これらの溶媒は、１種単独で使用してもよいし、２種以上を混合して使用してもよい。なかでも、水酸化マグネシウムの分散性が良好となる点で、Ｎ−メチル−２−ピロリドンが好ましい。
【００６１】
上記分散液中の水酸化マグネシウムの含有量は、２０〜７０質量％であることが好ましく、より好ましくは３０〜６０質量％、更に好ましくは４０〜５０質量％である。
【００６２】
水酸化マグネシウムを溶媒に分散させる方法としては、特に限定されず、ミキサー、ボールミル、ジェットミル、ディスパー、サンドミル、ロールミル、ポットミル、ペイントシェーカー等を用いる方法等、公知の混合分散の手段を適用することができる。
【００６３】
（２）上記分散液と有機高分子樹脂を混合して樹脂混合液を調製する工程
工程（１）で調製された分散液に有機高分子樹脂を混合する方法としては、上記分散液と有機高分子樹脂を充分に混合することができる方法であれば特に限定されず、上記分散液に有機高分子樹脂をそのまま混合してもよいし、予め有機高分子樹脂を溶媒に溶解させた樹脂溶液を調製して、上記樹脂溶液と上記分散液とを混合してもよい。なかでも、上記水酸化マグネシウムと上記有機高分子樹脂をより均一に分散・混合できる点で、上記樹脂溶液を調製して、上記樹脂溶液と上記分散液とを混合する方法が好ましい。
【００６４】
上記樹脂溶液を調製する場合に使用する溶媒としては、上記有機高分子樹脂を溶解する性質を有するものであれば特に限定されず、例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等が挙げられる。なかでも、上記水酸化マグネシウムと有機高分子樹脂がより均一に分散・混合できる点で、上記分散液の調製に使用した溶媒と同じ溶媒が好ましい。
【００６５】
上記樹脂溶液中の有機高分子樹脂の含有量は、１０〜５０質量％であることが好ましく、１５〜４０質量％であることがより好ましく、２０〜３０質量％であることが更に好ましい。
上記混合する方法としては、工程（１）で記載した混合分散の手段と同様の手段が挙げられる。
【００６６】
上記分散液と有機高分子樹脂とは、好ましくは、水酸化マグネシウム１００質量部に対して、有機高分子樹脂が２０〜４０質量部、より好ましくは２２〜３８質量部、更に好ましくは２５〜３５質量部になるように混合することが好ましい。
【００６７】
上記水酸化マグネシウムの分散液と有機高分子樹脂溶液とを混合する場合、水酸化マグネシウムの分散液中の溶媒と有機高分子樹脂溶液中の溶媒との合計含有量は、水酸化マグネシウムの分散液と有機高分子樹脂溶液の合計質量１００質量％に対して、４５〜７５質量％であることが好ましい。より好ましくは、５０〜７０質量％であり、更に好ましくは、５５〜６５質量％である。アルカリ水電解用隔膜の気孔率を好ましい範囲に調整するためにはこのような割合で溶媒を用いることが好ましい。
【００６８】
（３）上記樹脂混合液を用いて膜を形成する工程
工程（２）で得られた樹脂混合液を用いて膜を形成する。
上記膜を形成する方法としては、アルカリ溶液中での無機成分の溶出がより一層抑制されたアルカリ水電解用隔膜を容易に製造することができる点で、下記の工程（３−ａ）〜（３−ｃ）を含むことが好ましい。
（３−ａ）上記樹脂混合液の塗膜を形成する工程、
（３−ｂ）上記塗膜を非溶媒と接触させることにより上記塗膜を凝固させる工程、及び、
（３−ｃ）上記凝固した塗膜を乾燥させることにより多孔膜を得る工程
【００６９】
このように、上記工程（３）の膜を形成する工程が、上記樹脂混合液の塗膜を形成する工程、上記塗膜を非溶媒と接触させることにより上記塗膜を凝固させる工程、及び、上記凝固した塗膜を乾燥させることにより多孔膜を得る工程を含む場合もまた、本発明のアルカリ水電解用隔膜の製造方法における好ましい実施態様の一つである。
【００７０】
（３−ａ）樹脂混合液の塗膜を形成する工程
上記樹脂混合液の塗膜を形成する方法としては、例えば、上記で得られた樹脂混合液を基材上に塗布する方法や、上記樹脂混合液中に基材を浸漬させ、上記樹脂混合液が含浸した基材を得る方法等が挙げられる。なかでも、簡便に塗膜を形成できる点で、上記樹脂混合液を基材上に塗布する方法が好ましい。
【００７１】
上記樹脂混合液を基材上に塗布する方法としては、特に限定されず、ダイコーティング、スピンコーティング、グラビアコーティング、カーテンコーティング、スプレー、アプリケーター、コーター等を用いる方法等の公知の塗布手段を適用することができる。
【００７２】
上記基材としては、上記樹脂混合液を塗布して塗膜を形成することができるものであれば、特に限定されず、例えば、ポリテトラエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアセタール、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート等の樹脂からなるフィルム又はシート、ガラス板等が挙げられる。なかでも、原料コストが低減できる点で、ポリテトラエチレンテレフタレートが好ましい。
また、上述した多孔性支持体を含むアルカリ水電解用隔膜を製造する場合は、上記基材として上記多孔性支持体を使用してもよい。
【００７３】
また、水酸化マグネシウムと有機高分子樹脂を含む膜と多孔性支持体とが一体化した複合体であるアルカリ水電解用隔膜を製造する場合は、上記基材上に、上記樹脂混合液を塗布し、その塗液上に上記多孔性支持体を置いて塗液を上記多孔性支持体に含浸させてもよい。
【００７４】
上記樹脂混合液の塗布量としては、特に限定されず、上記隔膜が、上述した効果が発揮できる厚みを有するよう適宜設定すればよい。
【００７５】
（３−ｂ）上記塗膜を非溶媒と接触させることにより上記塗膜を凝固させる工程
上記塗膜を非溶媒と接触させることにより、上記塗膜中に非溶媒が拡散し、非溶媒に溶解しない有機高分子樹脂が凝固する。一方、非溶媒に溶解しうる塗膜中の溶媒は、塗膜から溶出する。このように相分離が生じることにより、有機高分子樹脂（及び水酸化マグネシウム）が凝固し、孔を有する膜が形成される。
上記塗膜と非溶媒とを接触させる方法としては、上記塗膜を上記非溶媒中に浸漬させる方法（凝固浴）等が挙げられる。
【００７６】
上記非溶媒としては、上記有機高分子樹脂を実質的に溶解しない性質を有するものであれば、特に限定されないが、例えば、イオン交換水；メタノール、エタノール、プロピルアルコール等の低級アルコール；又はこれらの混合溶媒等が挙げられ、なかでも経済性と排液処理の観点からイオン交換水が好ましい。また上記非溶媒には、上述した成分以外に、塗膜中に含まれる溶媒と同様の溶媒を少量含んでいてもよい。
【００７７】
上記非溶媒の使用量は、塗膜の質量１００質量％、すなわち、塗膜の形成に用いられる樹脂混合液の固形分１００質量％に対して、５０〜１００００質量％であることが好ましい。より好ましくは、１００〜５０００質量％であり、更に好ましくは、２００〜１０００質量％である。得られる多孔膜の気孔率を好ましい範囲に調整するためには、非溶媒をこのような割合で使用することが好ましい。
【００７８】
（３−ｃ）上記凝固した塗膜を乾燥させることにより多孔膜を得る工程
前記工程で凝固した塗膜を乾燥させて、非溶媒を除去することにより、多孔膜を得ることができる。
上記塗膜の乾燥温度としては、６０〜８０℃が好ましい。
乾燥時間としては、２〜１２０分が好ましく、５〜６０分がより好ましく、１０〜３０分が更に好ましい。
【００７９】
このように、上述した工程（１）〜（３）により、本発明のアルカリ水電解用隔膜を簡便に製造することができる。
【００８０】
３．用途
本発明のアルカリ水電解用隔膜は、アルカリ溶液中で無機成分が溶出しにくいものであり、耐アルカリ性に優れるものである。また、イオン透過性、ガスバリア性を有する。そのため、本発明のアルカリ水電解用隔膜は、アルカリ性水溶液を電解液とした水の電気分解用の隔膜として好適に使用することができる。
以下に、本発明のアルカリ水電解用隔膜を使用した電解装置と電解方法について説明する。
【００８１】
（電解装置）
本発明のアルカリ水電解用隔膜は、アルカリ水電解装置の部材として用いられる。上記アルカリ水電解装置としては、例えば、陽極、陰極、及び、陽極と陰極の間に配置された上記アルカリ水電解用隔膜を含むものが挙げられる。より具体的には、上記アルカリ水電解装置は、上記アルカリ水電解用隔膜によって隔てられた、陽極が存在する陽極室と、陰極が存在する陰極室とを有する。
陽極、及び陰極としては、ニッケル又はニッケル合金等を含む導電性基体を含む、公知の電極が挙げられる。
【００８２】
（電解方法）
本発明のアルカリ水電解用隔膜を備えたアルカリ水電解装置を用いて行う水の電気分解の方法は、特に限定されず、公知の方法で行うことができる。例えば、上述した本発明のアルカリ水電解用隔膜を備えたアルカリ水電解装置に、電解液を充填し、電解液中で電流を印加することにより行うことができる。
上記電解液としては、水酸化カリウム又は水酸化ナトリウム等の電解質を溶解したアルカリ性水溶液が用いられる。上記電解液における電解質の濃度は、特に限定されないが、電解効率がより一層向上し得る点で、２０〜４０質量％であることが好ましい。
また、電気分解を行う場合の温度としては、電解液のイオン電導性がより向上し、電解効率がより一層向上し得る点で、５０〜１２０℃が好ましく、８０〜９０℃がより好ましい。電流の印加条件は、公知の条件・方法で行うことができる。
【００８３】
以上のように、本発明のアルカリ水電解用隔膜は、アルカリ水電解装置の隔膜として好適に使用することができる。このような、水酸化マグネシウム、及び、有機高分子樹脂を含む膜をアルカリ水電解装置の隔膜として使用する方法（水酸化マグネシウム、及び、有機高分子樹脂を含む膜の、アルカリ水電解装置の隔膜としての使用）も、本発明の一つである。
【００８４】
４．無機有機複合膜の製造方法
また、本発明は、金属水酸化物粒子、及び、疎水性樹脂を含む無機有機複合膜を製造する方法であって、上記製造方法は、金属水酸化物粒子、疎水性樹脂、及び溶媒を含む樹脂組成物の塗膜を形成する工程、及び、上記塗膜を水に接触させて凝固させる工程を含み、上記溶媒は、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、及びジメチルスルホキシドからなる群より選択される少なくとも１種であることを特徴とする無機有機複合膜の製造方法でもある。
本発明の無機有機複合膜の製造方法によれば、金属水酸化物粒子が凝集せず、膜中に均一に分散した状態の無機有機複合膜を得ることができ、膜の性能を十分に発揮させることができる。
本発明の製造方法により、金属水酸化物粒子が膜中に均一に分散した状態の無機有機複合膜を得ることができるのは、溶媒が金属水酸化物粒子と疎水性樹脂を相溶化させ、凝集を抑制することによると推測される。
【００８５】
本発明の無機有機複合膜の製造方法は、金属水酸化物粒子、疎水性樹脂、及び溶媒を含む樹脂組成物の塗膜を形成する工程（以下、「工程（１）」とも記載する。）、及び、上記塗膜を水に接触させて凝固させる工程（以下、「工程（２）」とも記載する。）を含む。
【００８６】
＜工程（１）＞
本発明の無機有機複合膜の製造方法は、まず、金属水酸化物粒子、疎水性樹脂、及び溶媒を含む樹脂組成物の塗膜を形成する工程を有する。
上記塗膜を形成する方法としては、金属水酸化物粒子、疎水性樹脂、及び溶媒を含む樹脂組成物を調製し、得られた上記樹脂組成物を使用して塗膜を形成する方法が挙げられる。
【００８７】
（金属水酸化物粒子）
上記金属水酸化物粒子としては、例えば、マグネシウム、ジルコニウム、チタン、亜鉛、アルミニウム、タンタル等の水酸化物が挙げられる。なかでも、金属水酸化物粒子の分散性がより一層優れる点で、水酸化マグネシウム、水酸化ジルコニウム、水酸化チタンが好ましく、水酸化マグネシウムがより好ましい。上記水酸化マグネシウムとしては、上述の「アルカリ水電解用隔膜」に使用される水酸化マグネシウムと同様のものが好ましい。上記金属水酸化物粒子は、１種単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００８８】
上記金属水酸化物粒子は、天然物であっても合成物であってもよい。また、表面が未処理のものであってもよく、シランカップリング剤、ステアリン酸、オレイン酸、リン酸エステル等により表面処理したものであってもよい。
【００８９】
上記金属水酸化物粒子の形状は、粒子状であれば特に限定されず、不定形、球状、薄片状、六角板状等のいずれの形状であってもよいが、溶媒に分散しやすく、樹脂組成物を調製しやすい点で、球状、薄片状であることが好ましい。
【００９０】
上記金属水酸化物粒子の平均粒子径は、上記金属水酸化物粒子の分散性がより一層優れる点で、０．０１〜５．０μｍであることが好ましく、０．０５〜２．０μｍであることがより好ましく、０．１〜１．０μｍであることが更に好ましい。
上記金属水酸化物粒子の平均粒子径は、上述した「アルカリ水電解用隔膜」における水酸化マグネシウムの平均粒子径と同様の方法により測定して求めることができる。
【００９１】
（疎水性樹脂）
上記疎水性樹脂としては、例えば、フッ素系樹脂、オレフィン系樹脂、芳香族炭化水素系樹脂等が挙げられる。
上記フッ素系樹脂としては、例えば、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−フッ化ビニリデン共重合体等が挙げられる。
【００９２】
上記オレフィン系樹脂としては、例えば、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン等が挙げられる。
【００９３】
上記芳香族炭化水素系樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニルスルホン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリアミドイミド等が挙げられる。
【００９４】
なかでも、上記疎水性樹脂としては、上記金属水酸化物粒子の分散性がより一層優れる点で、芳香族炭化水素系樹脂が好ましく、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、及びポリフェニルスルホンからなる群より選択される少なくとも１種がより好ましい。上記疎水性樹脂は、１種単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００９５】
（溶媒）
本発明の製造方法においては、上記溶媒として、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、及びジメチルスルホキシドからなる群より選択される少なくとも１種を使用する。これらの溶媒を使用することで、上記金属水酸化物と上記疎水性樹脂とを均一に混合分散した樹脂組成物を調製することができ、上記樹脂組成物を使用して、上記金属水酸化物が膜中に均一に分散した無機有機複合膜を製造することができる。なかでも、上記金属水酸化物の分散性がより一層優れる点で、Ｎ−メチル−２−ピロリドン好ましい。
【００９６】
上記溶媒は、上述した溶媒以外の他の溶媒を含んでいてもよいが、上記金属水酸化物の分散性がより一層優れた膜を製造することができる点で、上記溶媒は、上記樹脂組成物中の溶媒成分全量１００質量％に対し、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、及びジメチルスルホキシドからなる群より選択される少なくとも１種の溶媒を、好ましくは８０質量％以上、より好ましくは９０質量％以上、更に好ましくは９５質量％以上含む。
【００９７】
上記樹脂組成物は、上述した金属水酸化物粒子、疎水性樹脂、及び溶媒を混合分散することにより調製するのが好ましい。上記混合分散することにより、上記金属水酸化物粒子が凝集せず、膜中に均一に分散した状態の無機有機複合膜をより好適に得ることができる。
上記混合分散の方法としては、特に限定されず、ミキサー、ボールミル、ジェットミル、ディスパー、サンドミル、ロールミル、ポットミル、ペイントシェーカー等の公知の混合分散の手段を適用するとよい。
【００９８】
上述した成分の混合は、特に限定されず、上記金属水酸化物粒子と上記疎水性樹脂と上記溶媒を同時に混合してもよいし、上記金属水酸化物粒子を上記溶媒に分散した溶液（スラリー）を予め調製し、上記スラリーに上記疎水性樹脂を混合してもよいし、上記疎水性樹脂を上記溶媒に溶解した溶液を調製し、上記スラリーと上記疎水性樹脂を溶解した溶液とを混合してもよい。
【００９９】
上記樹脂組成物は、上記樹脂組成物１００質量％中、上記金属水酸化物粒子１５〜５０質量％、上記疎水性樹脂３〜２２質量％、及び溶媒４５〜７５質量％を含むことが好ましい。上記樹脂組成物が各成分を上述の範囲で含むと、金属水酸化物粒子の分散性に優れた無機有機複合膜を容易に製造することができる。
上記樹脂組成物は、樹脂組成物１００質量％中、より好ましくは金属水酸化物粒子２０〜４５質量％、疎水性樹脂５〜１８質量％、及び溶媒４７〜７０質量％を含み、更に好ましくは金属水酸化物粒子２５〜４０質量％、疎水性樹脂７〜１５質量％、及び溶媒５０〜６５質量％を含む。
【０１００】
上記樹脂組成物の塗膜を形成する方法としては、特に限定されず公知の方法を採用すればよく、例えば、上記樹脂組成物を基材上に塗布することにより塗膜を形成したり、上記樹脂組成物中に基材を浸漬することにより塗膜を形成する方法が挙げられる。塗布方法としては、上述の「アルカリ水電解用隔膜の製造方法」に記載の塗布方法と同様の方法が挙げられる。
上記基材としては、上述の「アルカリ水電解用隔膜の製造方法」において使用される基材と同様のものが挙げられる。
【０１０１】
＜工程（２）＞
本発明の無機有機複合膜の製造方法は、次いで、工程（１）で形成された塗膜を水に接触させて凝固させる工程（以下、「工程（２）」とも記載する。）を含む。
上記塗膜を水に接触させることにより、上記塗膜中に水が拡散し、水に溶解しない疎水性樹脂が凝固する。一方、水に溶解することができる塗膜中の溶媒は、塗膜から溶出する。このように水に対する溶解性に応じて相分離が生じることにより、疎水性樹脂が凝固し、孔を有する膜が形成される。上記塗膜と水とを接触させる方法としては、上記塗膜を水中に浸漬する方法（凝固浴）等が挙げられる。水としては、蒸留水、イオン交換水が挙げられるが、イオン交換水が好ましい。
【０１０２】
水の使用量は、塗膜の質量１００質量％、すなわち、塗膜の形成に用いられる樹脂組成物の固形分１００質量％に対して、５０〜１００００質量％であることが好ましく、１００〜５０００質量％であることがより好ましく、２００〜１０００質量％が更に好ましい。
【０１０３】
工程（２）の後、更に、凝固した塗膜を乾燥させて水を除去することにより、多孔膜を得る工程を有することが好ましい。
上記塗膜の乾燥温度及び加熱時間としては、特に限定されず、無機有機複合膜の用途・目的・大きさ等に応じて適宜設計すればよいが、例えば、上述の「アルカリ水電解用隔膜の製造方法」における塗膜の乾燥温度及び加熱時間と同じ乾燥温度、乾燥時間が挙げられる。
【０１０４】
このように、上述した工程（１）及び（２）により、無機有機複合膜を製造することができる。また、こうして得られる無機有機複合膜は、金属水酸化物粒子の二次凝集が抑制され、膜中での分散性が非常に優れるものであり、膜の性能を十分に発揮することができる。
【０１０５】
上記無機有機複合膜は、更に支持体を有していてもよい。すなわち、上記無機有機複合膜は、金属水酸化物粒子及び疎水性樹脂を含む膜と支持体とを含むもの（無機有機複合体）であってもよい。また上記無機有機複合体は、金属水酸化物粒子及び疎水性樹脂を含む膜と支持体が一体化した複合体であってもよい。
上記支持体としては、上述の「アルカリ水電解用隔膜」における多孔性支持体と同様のものを挙げることができる。
上記支持体を有する無機有機複合膜は、上述の多孔性支持体を含む場合のアルカリ水電解用隔膜の製造方法と同様の方法により製造することができる。すなわち、支持体を有する無機有機複合膜を製造する場合、上記支持体上に塗膜の形成に用いられる樹脂組成物を塗布したり、基材上に上記樹脂組成物を塗布し、その塗液上に上記支持体を置いて塗液を上記支持体に含浸させてもよい。
【０１０６】
上記無機有機複合膜における上記金属水酸化物粒子の含有量は、好ましくは３０〜９０質量％、より好ましくは３２〜８５質量％、更に好ましくは３５〜８０質量％である。
上記無機有機複合膜が支持体を有しない場合、上記金属水酸化物粒子の含有量は、好ましくは６０〜９０質量％、より好ましくは６５〜８５質量％、更に好ましくは７０〜８０質量％である。
上記無機有機複合膜が支持体を有する場合、上記金属水酸化物粒子の含有量は、好ましくは３０〜４５質量％、より好ましくは３２〜４３質量％、更に好ましくは３５〜４０質量％である。
【０１０７】
上記無機有機複合膜における上記疎水性樹脂の含有量は、好ましくは５〜４０質量％、より好ましくは７〜３５質量％、更に好ましくは１０〜３０質量％である。
上記無機有機複合膜が支持体を有しない場合、上記疎水性樹脂の含有量は、好ましくは１０〜４０質量％、より好ましくは１５〜３５質量％、更に好ましくは２０〜３０質量％である。
上記無機有機複合膜が支持体を有する場合、上記疎水性樹脂の含有量は、好ましくは５〜２０質量％、より好ましくは７〜１８質量％、更に好ましくは１０〜１５質量％である。
【０１０８】
上記無機有機複合膜の厚みは、特に限定されず、目的、用途に応じて適宜設計することができるが、通常１０〜１０００μｍ、好ましくは２０〜５００μｍ、より好ましくは３０〜３００μｍである。
【０１０９】
上記無機有機複合膜の気孔率としては、１０〜９０体積％が好ましく、２０〜７０体積％がより好ましく、３０〜７０体積％が更に好ましい。
上記気孔率は、上述の「アルカリ水電解用隔膜」における気孔率と同様の測定方法により求めることができる。
【０１１０】
上記無機有機複合膜の空孔の大きさは、０．０１〜１μｍであることが好ましく、０．０５〜０．９μｍであることがより好ましく、０．１〜０．８μｍであることが更に好ましい。空孔の大きさが上述の範囲であると、イオン透過性がより一層優れる。
上記空孔の大きさは、上述の「アルカリ水電解用隔膜」における空孔の大きさと同様の測定方法により求めることができる。
【０１１１】
上記無機有機複合膜の用途としては、特に限定されず、例えば、上述したアルカリ水電解用隔膜の他、アルカリ形燃料電池用セパレーター、１次電池用セパレーター、２次電池用セパレーター等の電池用セパレーター、食塩電解用セパレーター等の用途に用いることができる。
【０１１２】
このように本発明の無機有機複合膜の製造方法によれば、金属水酸化物粒子が二次凝集せず、膜中に均一に分散した無機有機複合膜を得ることができる。本発明の無機有機複合膜の製造方法は、アルカリ水電解用隔膜や、アルカリ形燃料電池用セパレーター、１次電池用セパレーター、又は２次電池用セパレーター等の電池用セパレーターや、食塩電解用セパレーターの製造方法としても好適に適用することができる。
【実施例】
【０１１３】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は「質量部」を、「％」は「質量％」を意味するものとする。【０１１４】
本実施例において、各種物性等の測定条件は下記のとおりである。
（１）アルカリ耐久試験
（１−１）耐久試験前評価
アルカリ水電解用隔膜を３ｃｍ角に切り出し、これを試験片とした。この試験片を、フッ素樹脂容器（ＰＦＡ製）に入れ、３０ｇの３０％ＫＯＨ水溶液に、９０℃にて２０時間浸漬させた。浸漬後、試験片を取り出し、膜抵抗測定、質量測定、及び寸法測定を行った。膜抵抗は、バッテリハイテスタ３５５５（日置電機社製）により測定した。
膜抵抗の値は、実測値（Ω）と、測定試料面積（９ｃｍ２）を考慮した値（Ωｃｍ２）とを示した。【０１１５】
（１−２）耐久試験後評価
上記（１）と同様に、試験片（３ｃｍ角）をフッ素樹脂容器に入れ、３０ｇの３０％ＫＯＨ水溶液に、９０℃の恒温乾燥機内にて１週間浸漬させた。浸漬後、上記（１−１）と同様に膜抵抗測定、質量測定、及び寸法測定を行った。
膜抵抗の値は、実測値（Ω）と、測定試料面積（９ｃｍ２）を考慮した値（Ωｃｍ２）とを示した。【０１１６】
（２）無機成分溶出量の測定
アルカリ耐久試験後のアルカリ水電解用隔膜からの無機成分（マグネシウム、ジルコニウム）の溶出の有無を確認するため、アルカリ耐久試験にて試験片を浸漬した後のＫＯＨ水溶液中のマグネシウム（又はジルコニウム）の量について、誘導結合プラズマ質量分析計（ＩＣＰ−ＭＳ、Ａｇｉｌｅｎｔ社製７７００Ｓ）を用いて、Ｓレンズ条件にて、定量を行った。サンプルとして、上記（１−１）及び（１−２）の耐久試験において試験片を浸漬した後のＫＯＨ水溶液を、純水で１０００倍希釈したものを用いた。耐久試験後のマグネシウム（又はジルコニウム）量から、耐久試験前のマグネシウム（又はジルコニウム）量を減じた値をマグネシウム（又はジルコニウム）溶出量とした。【０１１７】
（３）空孔測定
アルカリ耐久試験後のアルカリ水電解用隔膜のＦＥ−ＳＥＭ測定の表面観察画像（倍率×２５０００）から、空孔の大きさを測定して求めた。より具体的にはアルカリ耐久試験後のアルカリ水電解用隔膜のＦＥ−ＳＥＭ像について、任意の空隙１０点において解析ソフト（Ｉｍａｇｅ−Ｐｒｏ  Ｐｒｅｍｉｅｒ）を使用し、選択した空隙の重心を通るような直径を空孔の大きさとし測定して求めた。【０１１８】
（４）気孔率の測定
アルカリ水電解用隔膜を３ｃｍ角で３枚切り出し、サンプルとした。このサンプルを終夜、電解液（３０％ＫＯＨ水溶液）に浸漬させ、浸漬前後のサンプルの質量を測定し、下記の式に基づいて各サンプルの気孔率を求め、その平均値を隔膜の気孔率の値とした。
気孔率（体積％）＝（浸漬後の隔膜の質量−浸漬前の隔膜の質量）／電解液の密度／隔膜の体積×１００【０１１９】
（５）ＦＥ−ＳＥＭ測定
アルカリ耐久試験前後のアルカリ水電解用隔膜の表面を、ＦＥ−ＳＥＭにより観察した。
装置：日本電子社製、型番「ＪＳＭ−７６００Ｆ」
倍率：２５０００倍【０１２０】
（６）アスペクト比の測定
水酸化マグネシウム粒子等の粒子をＦＥ−ＳＥＭ（日本電子社製、型番「ＪＳＭ−７６００Ｆ」）により２万倍率で観察し、得られた画像の任意の１０粒子において解析ソフト（Ｉｍａｇｅ−Ｐｒｏ  Ｐｒｅｍｉｅｒ）を使用し、各粒子の最長径ａと最短径ｂとの比（ａ／ｂ）を測定し、それらの比の単純平均値をその粒子のアスペクト比とした。
粒子の最短径ｂとしては、最長径の中点を通って最長径と直交する径のうちの最も短い径を最短径とした。例えば、粒子が薄片状の粒子の場合、薄片面内における最長径を最長径とし、最長径の中点における厚みを最短径とした。【０１２１】
（７）平均粒子径の測定
水酸化マグネシウム粒子等の粒子の平均粒子径は以下のようにして測定した。すなわち、レーザー回折／散乱式粒度分布測定装置（堀場製作所社製「型番ＬＡ−９２０」）を用いて粒度分布を測定し、体積基準の粒度分布におけるメジアン径（Ｄ５０）を平均粒子径とした。なお、粒子をエタノールに混合し超音波照射して分散させたものを測定試料とした。【０１２２】
（８）水酸化マグネシウム粒子の粉末Ｘ線回折測定および結晶子径の算出
水酸化マグネシウム粒子（粉体）に対し、Ｘ線回折装置（商品名：ＳｍａｒｔＬａｂ、リガク社製）を用い、以下の条件で測定を行った。
（測定条件）
Ｘ線管球          Ｃｕ
Ｘ線出力          ４５ｋＶ、２００ｍＡ
スキャンスピード  ５°／ｍｉｎ
走査範囲          ５〜９０°
得られた水酸化マグネシウムの各結晶面のピークから、以下の結晶子径の算出方法により、各結晶面に垂直な方向の結晶子径を算出した。
（結晶子径の算出）
結晶子径は、Ｓｃｈｅｒｒｅｒの式（下記式）により算出した。
（結晶子径）＝Ｋλ／（βｃｏｓθ）
ＫはＳｃｈｅｒｒｅｒ定数であり、０．９４とした。
λは、使用したＸ線管球の波長である。
βは、β＝ｂ−Ｂより求められる値であり、ｂは完全でよく結晶成長した結晶における半
値幅であり、Ｂは実際の測定により得られた半値幅である。
θは、回折角２θにおけるθの値である。【０１２３】
＜実施例１＞
（１．水酸化マグネシウム分散液の調製）
水酸化マグネシウム（協和化学工業社製、品番２００−０６Ｈ、平均粒子径０．５４μｍ、アスペクト比３．５２、（１１０）面に垂直な方向の結晶子径７０．７ｎｍ）とＮ−メチル−２−ピロリドン（和光純薬工業社製）を質量比１：１となるよう混合し、ジルコニアメディアボールを入れたポットミルにて、室温で６時間分散処理を行うことにより水酸化マグネシウム分散液を調製した。【０１２４】
（２．ポリスルホン樹脂溶解液の調製）
ポリスルホン樹脂（ＢＡＳＦ社製、品番ウルトラゾーンＳ３０１０）を３０質量％の濃度で８０〜１００℃にてＮ−メチル−２−ピロリドン（和光純薬工業社製）に熱溶解させることによりポリスルホン樹脂溶解液を調製した。【０１２５】
（３．塗液の調製）
上記で得られた水酸化マグネシウム分散液とポリスルホン樹脂溶解液とを、水酸化マグネシウム１００質量部に対してポリスルホン樹脂（ＰＳＵ）が３３質量部になるように計量し、自転公転ミキサー（シンキー社製、品番あわとり練太郎ＡＲＥ−５００）にて室温で１０００ｒｐｍで約１０分間混合した。得られた混合液を、ＳＵＳの２００メッシュで濾過することで塗液を得た。【０１２６】
（４．塗膜の形成）
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム上に、アプリケーターにて塗液を、乾燥後の塗液の秤量値が１２．０ｍｇ／ｃｍ２となるように塗布して塗膜を形成した。その後、室温にて１０分間水浴させることで塗膜を凝固させ、水中でＰＥＴから塗膜を剥離した。水浴後、得られた膜を乾燥機にて８０℃、３０分間乾燥し、水酸化マグネシウム及びポリスルホン樹脂を含む、厚み３００μｍのアルカリ水電解用隔膜を得た。【０１２７】
＜実施例２＞
実施例１において（４．塗膜の形成）を下記のように行ったこと以外は、実施例１と同様の方法でアルカリ水電解用隔膜を得た。
（４’．塗膜の形成）
ＰＥＴフィルム上に、アプリケーターにて塗液を、乾燥後の塗液の秤量値が１２．０ｍｇ／ｃｍ２となるように塗布し、その上にポリプロピレン（ＰＰ）不織布（日本バイリーン社製、品番ＯＡ１６７２８Ｆ、厚み１６０μｍ、目付６０ｇ／ｍ２）を接触させることで、不織布に塗液を完全に含浸させた。その後、塗液を含浸させた不織布を、室温にて１０分間水浴させ、塗液を凝固させて膜を形成し、水中でＰＥＴフィルムから不織布ごと膜を剥離した。水浴後、得られた膜を、乾燥機にて８０℃で、３０分間乾燥し、不織布と水酸化マグネシウム及びポリスルホン樹脂を含む膜との複合体からなる、総厚み３００μｍのアルカリ水電解用隔膜を得た。【０１２８】
＜実施例３＞
ポリスルホン樹脂の代わりに、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳＵ）（ＢＡＳＦ社製、ウルトラゾーンＥ３０１０）を使用した以外は、実施例１と同様の方法でアルカリ水電解用隔膜を得た。【０１２９】
＜実施例４＞
ポリスルホン樹脂の代わりに、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳＵ）（ＢＡＳＦ社製、ウルトラゾーンＥ３０１０）を使用した以外は、実施例２と同様の方法でアルカリ水電解用隔膜を得た。【０１３０】
＜実施例５＞
ポリスルホン樹脂の代わりに、ポリフェニルスルホン（ＰＰＳＵ）（ＢＡＳＦ社製、ウルトラゾーンＰ３０１０）を使用した以外は実施例１と同様の方法でアルカリ水電解用隔膜を得た。【０１３１】
＜実施例６＞
ポリスルホン樹脂の代わりに、ポリフェニルスルホン（ＰＰＳＵ）（ＢＡＳＦ社製、ウルトラゾーンＰ３０１０）を使用した以外は実施例２と同様の方法でアルカリ水電解用隔膜を得た。【０１３２】
＜実施例７＞
水酸化マグネシウムとして、水酸化マグネシウム粒子（平均粒子径０．２μｍ、アスペクト比６．２１、（１１０）面に垂直な方向の結晶子径４０．１ｎｍ）を使用した以外は、実施例２と同様の方法でアルカリ水電解用隔膜を得た。【０１３３】
＜実施例８＞
水酸化マグネシウムとして、水酸化マグネシウム粒子（平均粒子径０．２μｍ、アスペクト比６．２１、（１１０）面に垂直な方向の結晶子径４０．１ｎｍ）を使用した以外は、実施例４と同様の方法でアルカリ水電解用隔膜を得た。【０１３４】
＜実施例９＞
水酸化マグネシウムとして、水酸化マグネシウム粒子（平均粒子径０．２μｍ、アスペクト比６．２１、（１１０）面に垂直な方向の結晶子径４０．１ｎｍ）を使用した以外は、実施例６と同様の方法でアルカリ水電解用隔膜を得た。【０１３５】
＜実施例１０＞
水酸化マグネシウムとして、水酸化マグネシウム粒子（平均粒子径０．２μｍ、アスペクト比６．２１、（１１０）面に垂直な方向の結晶子径４０．１ｎｍ）を使用し、多孔性支持体として、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）不織布（目付１１０ｇ／ｍ２、厚み２１４μｍ）を使用した以外は、実施例２と同様の方法でアルカリ水電解用隔膜を得た。【０１３６】
＜実施例１１＞
水酸化マグネシウムとして、水酸化マグネシウム粒子（平均粒子径０．２μｍ、アスペクト比６．２１、（１１０）面に垂直な方向の結晶子径４０．１ｎｍ）を使用し、多孔性支持体としてポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）不織布（目付１１０ｇ／ｍ２、厚み２１４μｍ）を使用した以外は、実施例４と同様の方法でアルカリ水電解用隔膜を得た。【０１３７】
＜実施例１２＞
水酸化マグネシウムとして、水酸化マグネシウム（平均粒子径０．２μｍ、アスペクト比６．２１、（１１０）面に垂直な方向の結晶子径４０．１ｎｍ）を使用し、多孔性支持体としてポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）不織布（目付１１０ｇ／ｍ２、厚み２１４μｍ）を使用した以外は、実施例６と同様の方法でアルカリ水電解用隔膜を得た。【０１３８】
＜実施例１３＞
水酸化マグネシウムとして、水酸化マグネシウム粒子（平均粒子径０．２μｍ、アスペクト比６．２１、（１１０）面に垂直な方向の結晶子径４０．１ｎｍ）を使用し、多孔性支持体としてポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）のメッシュ（１５０メッシュ、厚み１００μｍ）を使用した以外は、実施例２と同様の方法でアルカリ水電解用隔膜を得た。【０１３９】
＜実施例１４＞
水酸化マグネシウムとして、水酸化マグネシウム粒子（平均粒子径０．７４μｍ、アスペクト比４．７５、（１１０）面に垂直な方向の結晶子径５２．３ｎｍ）を使用し、多孔性支持体としてポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）不織布（目付１１０ｇ／ｍ２、厚み２１４μｍ）を使用した以外は、実施例２と同様の方法でアルカリ水電解用隔膜を得た。【０１４０】
＜実施例１５＞
水酸化マグネシウムとして、水酸化マグネシウム粒子（平均粒子径０．２μｍ、アスペクト比６．２１、（１１０）面に垂直な方向の結晶子径が４０．１ｎｍ）を使用し、多孔性支持体としてポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）不織布（目付１１０ｇ／ｍ２、厚み２１４μｍ）を使用した以外は、実施例２と同様の方法でアルカリ水電解用隔膜を得た。【０１４１】
＜比較例１＞
水酸化マグネシウムの代わりに、ジルコニア（第一稀元素化学工業社製、品番ＵＥＰ）を使用した以外は実施例１と同様の方法でアルカリ水電解用隔膜を得た。得られた隔膜の無機成分の溶出量として、ジルコニウム量を定量した。【０１４２】
＜比較例２＞
水酸化マグネシウムの代わりに、ジルコニア（第一稀元素化学工業社製、品番ＵＥＰ）を使用した以外は実施例２と同様の方法でアルカリ水電解用隔膜を得た。得られた隔膜の無機成分の溶出量として、ジルコニウム量を定量した。【０１４３】
＜比較例３＞
多孔性支持体としてポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）不織布（目付１１０ｇ／ｍ２、厚み２１４μｍ）を使用した以外は、比較例２と同様の方法でアルカリ水電解用隔膜を得た。【０１４４】
＜比較例４＞
多孔性支持体としてポリフェニレンサルファイドのメッシュ（１５０メッシュ、厚み１００μｍ）を使用した以外は、比較例２と同様の方法でアルカリ水電解用隔膜を得た。【０１４５】
上記で得られたアルカリ水電解用隔膜について、気孔率を測定した。また、アルカリ耐久試験を行い、耐久試験前後の隔膜の寸法変化、質量変化、膜抵抗を評価した。またアルカリ耐久試験後の無機成分溶出量、及び空孔の大きさを評価した。結果を表１に示す。
また、図１及び２に、実施例１で得られたアルカリ水電解用隔膜の、アルカリ耐久試験前後の表面を、電界放出形走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）で観察して得られた画像の写真を示す。【０１４６】
【表１】
2019021774.tif 000002
【０１４７】
【表２】
2019021774.tif 000003
【０１４８】
表１及び表２より、水酸化マグネシウムと有機高分子樹脂を含むアルカリ水電解用隔膜は、アルカリ溶液中でも無機成分の溶出が充分抑制されることが認められた。
また、水酸化マグネシウムと有機高分子樹脂を含むアルカリ水電解用隔膜は、９０℃の高濃度アルカリ溶液を用いたアルカリ耐久試験前後において、寸法変化、質量変化が見られず、膜抵抗値も変化が見られず、充分低い値のままであったことから、イオン透過性、耐アルカリ性、耐熱性に優れることが認められた。【０１４９】
また、水酸化マグネシウムと有機高分子樹脂を含むアルカリ水電解用隔膜は、従来の酸化ジルコニウムを含むアルカリ水電解用隔膜と、少なくとも同等のイオン透過性、耐アルカリ性、耐熱性に優れることが認められた。
また、水酸化マグネシウムと有機高分子樹脂を含むアルカリ水電解用隔膜は、従来の酸化ジルコニウムを含むアルカリ水電解用隔膜と比べて、空孔が小さいことから、ガスバリア性に優れることが期待できる。【０１５０】
このように、水酸化マグネシウムと有機高分子樹脂を含むことにより、アルカリ溶液中での無機成分の溶出が抑制され、イオン透過性、耐アルカリ性、耐熱性にも優れたアルカリ水電解用隔膜を得ることができることがわかった。また、本発明で得られるアルカリ水電解用隔膜は、比較的安価な水酸化マグネシウムを利用できるので、安価で得ることができる。
【図１】
2019021774.tif 000004
【図２】
2019021774.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】令和2年2月5日(2020.2.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水酸化マグネシウム、及び、有機高分子樹脂を含むことを特徴とするアルカリ水電解用隔膜。
【請求項２】
前記有機高分子樹脂は、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、及びポリフェニルスルホンからなる群より選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項１に記載のアルカリ水電解用隔膜。
【請求項３】
前記水酸化マグネシウムの平均粒子径が０．０５〜２．０μｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載のアルカリ水電解用隔膜。
【請求項４】
前記水酸化マグネシウムは、形状が板状であり、アスペクト比が２．０〜８．０であるものを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のアルカリ水電解用隔膜。
【請求項５】
前記水酸化マグネシウムは、Ｘ線回折により測定される（１１０）面に垂直な方向の結晶子径が３５ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のアルカリ水電解用隔膜。
【請求項６】
前記水酸化マグネシウムは、Ｘ線回折により測定される（００１）面に垂直な方向の結晶子径が１５ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のアルカリ水電解用隔膜。
【請求項７】
気孔率が２０〜８０体積％であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のアルカリ水電解用隔膜。
【請求項８】
前記アルカリ水電解用隔膜は、水酸化マグネシウム１００質量部に対して有機高分子樹脂を２０〜４０質量部含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のアルカリ水電解用隔膜。
【請求項９】
更に多孔性支持体を含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のアルカリ水電解用隔膜。
【請求項１０】
前記多孔性支持体は、ポリプロピレン、ポリエチレン、及びポリフェニレンサルファイドからなる群より選択される少なくとも１種の樹脂を含むことを特徴とする請求項９に記載のアルカリ水電解用隔膜。
【請求項１１】
前記多孔性支持体は、不織布、織布、又はメッシュであることを特徴とする請求項９又は１０に記載のアルカリ水電解用隔膜。
【請求項１２】
水酸化マグネシウム、及び、有機高分子樹脂を含むアルカリ水電解用隔膜を製造する方法であって、該製造方法は、
水酸化マグネシウム及び溶媒を含む分散液を調製する工程、
該分散液と有機高分子樹脂を混合して樹脂混合液を調製する工程、及び、
該樹脂混合液を用いて膜を形成する工程を含む
ことを特徴とするアルカリ水電解用隔膜の製造方法。
【請求項１３】
前記膜を形成する工程は、
樹脂混合液の塗膜を形成する工程、
該塗膜を非溶媒と接触させることにより該塗膜を凝固させる工程、及び、
該凝固した塗膜を乾燥させることにより多孔膜を得る工程を含む
ことを特徴とする請求項１２に記載のアルカリ水電解用隔膜の製造方法。
【請求項１４】
水酸化マグネシウム、及び、有機高分子樹脂を含む膜をアルカリ水電解装置の隔膜として使用する方法。
【請求項１５】
金属水酸化物粒子、及び、疎水性樹脂を含む無機有機複合膜を製造する方法であって、
該製造方法は、金属水酸化物粒子、疎水性樹脂、及び溶媒を含む樹脂組成物の塗膜を形成する工程、及び、該塗膜を水に接触させて凝固させる工程を含み、
該溶媒は、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、及びジメチルスルホキシドからなる群より選択される少なくとも１種である
ことを特徴とする無機有機複合膜の製造方法。
【請求項１６】
前記樹脂組成物は、金属水酸化物粒子、疎水性樹脂、及び溶媒を混合分散することにより調製されることを特徴とする請求項１５に記載の無機有機複合膜の製造方法。
【請求項１７】
前記疎水性樹脂は、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、及びポリフェニルスルホンからなる群より選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の無機有機複合膜の製造方法。
【請求項１８】
前記金属水酸化物粒子は、水酸化マグネシウム、水酸化ジルコニウム、及び水酸化チタンからなる群より選択される少なくとも１種の粒子であることを特徴とする請求項１５〜１７のいずれかに記載の無機有機複合膜の製造方法。
【請求項１９】
前記樹脂組成物は、樹脂組成物１００質量％中、金属水酸化物粒子１５〜５０質量％、疎水性樹脂３〜２２質量％、及び溶媒４５〜７５質量％を含むことを特徴とする請求項１５〜１８のいずれかに記載の無機有機複合膜の製造方法。
【国際調査報告】
2019021774.tif 000006
2019021774.tif 000007