【手続補正書】
【提出日】平成23年10月26日(2011.10.26)
【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】
下記化学構造１を含むイオン伝導性ポリマー。
【化１０】
2011507980.tif 000001
【請求項２】
前記ポリマーが実質上無水状態の場合に、前記ポリマーが温度120°Cで少なくとも約1 x 10-5 S/cmのイオン伝導率を持つ、請求項１記載のポリマー。
【請求項３】
前記ポリマーが、下記化学構造を含む化合物１から誘導され、かつ化合物１の量が10から90までのモルパーセントの範囲内にある、請求項１記載のポリマー。
【化１１】
2011507980.tif 000002
【請求項４】
前記ポリマーが、下記化学構造を含む化合物２から誘導され、かつ化合物２の量が10から90までのモルパーセントの範囲内にある、請求項１記載のポリマー。
【化１２】
2011507980.tif 000003
【請求項５】
前記ポリマーが、下記化学構造を含む化合物３から誘導され、かつ化合物３の量が10から90までのモルパーセントの範囲内にある、請求項１記載のポリマー。
【化１３】
2011507980.tif 000004
【請求項６】
前記ポリマーが、下記化学構造を含む化合物４から誘導され、かつ化合物４の量が10から90までのモルパーセントの範囲内にある、請求項１記載のポリマー。
【化１４】
2011507980.tif 000005
【請求項７】
前記ポリマーが、化合物１、化合物２、化合物３および化合物４から誘導される、請求項１記載のポリマー。
【化１１】
2011507980.tif 000006
【化１２】
2011507980.tif 000007
【化１３】
2011507980.tif 000008
【化１４】
2011507980.tif 000009
【請求項８】
ポリマーのイオン伝導率を増加させる添加剤を含む、請求項１記載のポリマー。
【請求項９】
前記添加剤が、ヘテロポリ酸、遷移金属リン酸塩、遷移金属リン酸塩上に固定されたヘテロポリ酸およびそれらの混合物から選ばれる、請求項８記載のポリマー。
【請求項１０】
高分子電解質膜が第一のポリマーから作られ、前記膜がバインダーとしての第二のポリマーを含む一対の電極間に挟まれ、前記第一及び前記第二のポリマーの少なくとも１つが、下記化学構造１を含むイオン伝導性ポリマーを含む、膜・電極一体構造。
【化１５】
2011507980.tif 000010
【請求項１１】
150℃以上の温度で操作可能である、請求項１０記載の膜・電極一体構造。
【請求項１２】
下記化学構造１を含むイオン伝導性ポリマーから作られた燃料電池構成要素。
【化１６】
2011507980.tif 000011
【請求項１３】
高分子電解質膜あるいは電極バインダーを含む、請求項１２記載の燃料電池構成要素。
【請求項１４】
下記化学構造１を含むイオン伝導性ポリマーを製造する工程であって、
前記工程には、溶剤または溶剤混合物中の反応体を混合し、前記反応体混合物を加熱して、前記ポリマーを製造する工程を含む、イオン伝導性ポリマーを製造する工程。
【化１７】
2011507980.tif 000012
【請求項１５】
前記ポリマーが、極性非プロトン性溶媒および無極性溶媒を含む溶剤混合物中の反応体の混合により製造される、請求項１４記載の工程。
【請求項１６】
前記極性非プロトン性溶媒が、N,N'-ジメチルアセトアミド、N,N'-ジメチルホルムアミド、N-メチル-2-ピロリドン、スルフォランおよびそれらの混合物から選ばれる、請求項１５記載のポリマー。
【請求項１７】
前記無極性溶媒が、ベンゼン、トルエン、o-キシレン、m-キシレン、p-キシレンおよびそれらの混合物から選ばれる、請求項１５記載のポリマー。
【請求項１８】
前記極性非プロトン性溶媒と前記無極性溶媒との重量割合が、1:9から9:1までの範囲内の前記溶剤混合物を含む、請求項１５記載のポリマー。
【請求項１９】
前記極性非プロトン性溶媒対前記無極性溶媒の重量割合が、6:4から8:2までの範囲内である、請求項１５記載のポリマー。
【請求項２０】
下記化学構造１を含むイオン伝導性ポリマーを製造する工程であって、前記工程が触媒反応を含む、イオン伝導性ポリマーを製造する工程。
【化１８】
2011507980.tif 000013
【請求項２１】
前記触媒が、アルカリ金属とそれらの炭酸塩、アルカリ土類金属とそれらの水酸化物、遷移金属リン酸のアルカリ金属塩、およびそれらの混合物から選ばれる、請求項２０記載の工程。
【請求項２２】
前記ポリマーが、化合物１、化合物２、化合物３および化合物４から誘導され、かつ前記触媒の量が、化合物３および化合物４を組み合わせたモル比を超えて、約1から約30までのモルパーセントの範囲内にある、請求項２０記載の工程。
【化１１】
2011507980.tif 000014
【化１２】
2011507980.tif 000015
【化１３】
2011507980.tif 000016
【化１４】
2011507980.tif 000017
【請求項２３】
下記化学構造１を含むイオン伝導性ポリマーを製造する工程であり、
【化１９】
2011507980.tif 000018
前記ポリマーが下記化学構造を含む化合物４から誘導され、かつ前記化合物４の量が、10から90のモルパーセントまでの範囲内にあり、
【化２０】
2011507980.tif 000019
前記化合物４は、下記化学構造を含む化合物５と化合物６の反応により製造されたものである、イオン伝導性ポリマーを製造する工程。
【化２１】
2011507980.tif 000020
【化２２】
2011507980.tif 000021
【請求項２４】
極性非プロトン性溶媒、無極性溶媒および極性溶媒を含む溶剤混合物中で、化合物５と化合物６とを反応させる、請求項２３記載の工程。
【請求項２５】
前記極性非プロトン性溶媒対前記無極性溶媒対前記極性溶媒の重量割合が、1:7:2から7:2.5:0.5までの範囲内にある、請求項２４記載のポリマー。
【請求項２６】
前記極性非プロトン性溶媒対前記無極性溶媒対前記極性溶媒の重量割合が、6:3:1から7:2.5:0.5までの範囲内にある、請求項２５記載のポリマー。
【請求項２７】
前記極性非プロトン性溶媒が、N,N'-ジメチルアセトアミド、N,N'-ジメチルホルムアミド、N-メチル-2-ピロリドン、スルフォランおよびそれらの混合物から選ばれ、前記無極性溶媒が、ベンゼン、トルエン、o-キシレン、m-キシレン、p-キシレンおよびそれらの混合物から選ばれ、また前記極性溶媒が、n-ブタノール、イソプロパノール、シクロヘキサノールおよびそれらの混合物から選ばれる、請求項２４記載のポリマー。
【請求項２８】
化合物５と化合物６との反応が、硫酸、リン酸、ポリリン酸、p-トルエンスルフォン酸、アルカリ金属とそれらの炭酸塩、アルカリ土類金属とそれらの水酸化物、遷移金属リン酸のアルカリ金属塩およびそれらの混合物から選ばれた触媒であり、かつ前記触媒の量が約1から約30のモルパーセントまでの範囲内にある、請求項２３記載の工程。
【請求項２９】
下記化学構造１を含むイオン伝導性ポリマーを製造する工程であり、
【化２３】
2011507980.tif 000022
下記ステップによるポリマー製造を含む工程：
(a) SMとして指定された溶剤もしくは溶剤混合物中、かつC1として指定された触媒の存在下で、化合物１，化合物２，化合物３および化合物５を混合し、さらに前記反応体混合物を加熱して下記化学構造２を含む生成物を得ること；
そしてその後、(b) SM(a)として指定された溶剤混合物中、かつC2として指定された触媒の存在下で、生成物と化合物６とを反応させて前記ポリマーを製造すること。
【化２４】
2011507980.tif 000023
【化１１】
2011507980.tif 000024
【化１２】
2011507980.tif 000025
【化１３】
2011507980.tif 000026
【化２１】
2011507980.tif 000027
【請求項３０】
SMが、極性非プロトン性溶媒と無極性溶媒を含む溶剤混合物を含み、前記極性非プロトン性溶媒が、N,N' -ジメチルアセトアミド、N,N'-ジメチルホルムアミド、N-メチル-2-ピロリドン、スルフォランおよびそれらの混合物から選ばれ、無極性溶媒が、ベンゼン、トルエン、o-キシレン、m-キシレン、p-キシレンおよびそれらの混合物から選ばれ、かつ前記極性非プロトン性溶媒対無極性溶媒の比率が、約1:9から約9:1の範囲内にある、請求項２９の記載の工程。
【請求項３１】
前記溶剤混合物SM(a)は、極性非プロトン性溶媒、無極性溶媒および極性溶媒を含んでいる混合物を含み、前記極性非プロトン性溶媒がN,N'-ジメチルアセトアミド、N,N' -ジメチルホルムアミド、N-メチル-2-ピロリドン、スルフォランおよびそれらの混合物から選ばれ、無極性溶媒が、ベンゼン、トルエン、o-キシレン、m-キシレン、p-キシレンおよびそれらの混合物から選ばれ、前記極性溶媒が、n-ブタノール、イソプロパノール、シクロヘキサノールおよびそれらの混合物から選ばれ、かつ前記極性非プロトン性溶媒対無極性溶媒対前記極性溶媒の比率が、1:7:2から7:2.5:0.5までの範囲内にある、請求項２９の記載の工程。
【請求項３２】
前記触媒C1が、アルカリ金属とそれらの炭酸塩、アルカリ土類金属とそれらの水酸化物、遷移金属リン酸のアルカリ金属塩およびそれらの混合物から選ばれ、かつ前記触媒C1の量が、化合物３および化合物５を組み合わせたモル比を超えて、1から30までのモルパーセントの範囲内にある、請求項２９に記載の工程。
【請求項３３】
前記触媒C2が、硫酸、リン酸、ポリリン酸、p-トルエンスルフォン酸、アルカリ金属とそれらの炭酸塩、アルカリ土類金属とそれらの水酸化物、遷移金属リン酸のアルカリ金属塩およびそれらの混合物から選ばれ、かつ前記触媒C2の量が、1から30までのモルパーセントの範囲内にある、請求項２９に記載の工程。
【請求項３４】
イオン伝導性ポリマーを製造するのに適するポリマー構造体を含む骨格と、および下記いずれかのR2構造をさらに含む骨格を持つポリマーを含む、イオン伝導性ポリマー。
【化２５】
2011507980.tif 000028
【化２６】
2011507980.tif 000029
【化２７】
2011507980.tif 000030
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
〔実施例２：ベンゾイミダゾール骨格を含む、スルホン化されたポリ(アリルエーテルスルホン)の合成〕
撹拌棒、熱電対、ディーン・スターク冷却器および気体パージ用注入口を装備した1リットルの樹脂反応ケトルの中に、ビフェニル-4,4'-ジオール(30g,0.1611モル)、4,4'-(4-(1H-ベンゾ[d]イミダゾール-2-イル)ブタン-2,2-ジイル)ジフェノール(17.32g,0.0483モル)、4,4'-スルホニルビス(クロロベンゼン)(39.09g,0.1361モル)、5,5'-スルホニルビス(2-クロロベンゼンスルホン酸)ナトリウム(36.01g,0.0733モル)、K2CO3(33.29g,0.2409モル)、N,N'-ジメチルアセトアミド600mLおよびトルエン300mLを加えた。試薬は約133℃に達するまで還流温度までゆっくり加熱され、そして還流は4時間維持された。トルエンは徐々に除去され、温度は165℃に増大された。反応はその温度で20時間維持された。20時間終了後、反応混合物は80℃に冷却され、ポリマー溶液は、Whatman（商標）濾紙4番が取り付けられたBuchner漏斗を用いてろ過された。ろ過されたポリマー溶液は、水中で沈殿させて分離され、引き続いて24時間120℃にて真空オーブン中で乾燥させた。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
〔実施例３：カルボン酸骨格を含む、スルホン化されたポリ(アリルエーテルスルホン)の合成〕
撹拌棒、熱電対、ディーン・スターク冷却器および気体パージ用注入口を装備した1リットルの樹脂反応ケトルの中に、ビフェニル-4,4'-ジオール(38.80g,0.2084モル)、4,4-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ペンタン酸(5.97g、0.0208モル)、4,4'-スルホニルビス(クロロベンゼン)(52.65g、0.1834モル)、5,5'-スルホニルビス(2-クロロベンゼンスルホン酸) ナトリウム(22.52g,0.0458モル)、K2CO3(39.74g,0.2875モル)、N,N'-ジメチルアセトアミド600mLおよびトルエン300mLを加えた。試薬は約133℃に達するまで還流温度までゆっくり加熱され、そして還流は4時間維持された。トルエンは徐々に除去され、温度は165℃に増大された。反応はその温度で20時間維持された。20時間終了後、反応混合物は80℃に冷却され、ポリマー溶液は、Whatman（登録商標）濾紙4番が取り付けられたBuchner漏斗を用いてろ過された。ろ過されたポリマー溶液は、水中で沈殿させて分離され、引き続いて24時間120℃にて真空オーブン中で乾燥させた。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
〔実施例５：ベンゾイミダゾールが接合されたポリマーの合成〕
（ステップ1）
250ml反応ケトル中に、7.01gのPolysciences社から入手したMn〜10,000のポリ(4-ビニルフェノール)とtetrahydrofuran 120mLを加えて、アルゴン雰囲気下、室温で撹拌した。固形微粒子を完全溶解した後、NaH(Aldrich社から入手したパラフィン油中60%分散物) 1.8グラムが加えられ、十分撹拌された。6-ブロモヘキサン酸12.2グラムはTHF 20mL中に溶解され、この溶液は30分間にわたって反応ケトルに加えられた。反応は室温にて12時間行なわれた。また、生成物はイソプロパノール中の反応体混合物を沈殿させることにより注意深く分離され、引き続いて生成物を40℃で12時間、真空オーブン中で乾燥した。