(57)【要約】【課題】取り扱い性の改善されたアミン単位を有するアニオン交換樹脂を製造し、このアニオン交換樹脂が溶媒に溶解されたアイオノマー溶液を提供する。【解決手段】アニオン交換樹脂と溶媒とを含むアイオノマー溶液であって、アニオン交換樹脂は溶媒に溶解されており、アニオン交換樹脂は基材樹脂とアニオン交換基とを有し、基材樹脂がスチレン系エラストマーを含み、炭素原子数が２以上であるアルキル基を有するＮ，Ｎ−ジメチルアルキルアミン、および窒素原子を橋頭位に有するビシクロアルカンからなる群より選ばれる少なくとも１種のアミン単位を有する４級アンモニウム塩基である、アイオノマー溶液とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アニオン交換樹脂と溶媒とを含むアイオノマー溶液であって、
前記アニオン交換樹脂は前記溶媒に溶解されており、
前記アニオン交換樹脂は基材樹脂とアニオン交換基とを有し、
前記基材樹脂がスチレン系エラストマーを含み、
前記アニオン交換基が、炭素原子数が２以上であるアルキル基を有するＮ，Ｎ−ジメチルアルキルアミン、および窒素原子を橋頭位に有するビシクロアルカンからなる群より選ばれる少なくとも１種のアミン単位を有する４級アンモニウム塩基である、
アイオノマー溶液。
【請求項２】
前記Ｎ，Ｎ−ジメチルアルキルアミンがｎ−ブチルジメチルアミンである、
請求項１に記載のアイオノマー溶液。
【請求項３】
前記窒素原子を橋頭位に有するビシクロアルカンが１，４−ジアザビシクロ［２．２．２］オクタンである、
請求項１に記載のアイオノマー溶液。
【請求項４】
前記基材樹脂が前記スチレン系エラストマーの芳香環に結合したアルキル鎖をさらに含み、
前記アニオン交換基が前記アルキル鎖に結合している、
請求項１〜３のいずれか１項に記載のアイオノマー溶液。
【請求項５】
前記アルキル鎖が炭素数１〜４のアルキル鎖である、
請求項４に記載のアイオノマー溶液。
【請求項６】
前記アルキル鎖がメチル鎖である、
請求項４または５に記載のアイオノマー溶液。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のアイオノマー溶液および電極触媒を含む固体高分子形燃料電池用の触媒電極組成物。
【請求項８】
アニオン交換膜を含む固体高分子形燃料電池用部材であって、
前記アニオン交換膜は、前記アニオン交換膜の少なくとも一方の面に請求項７に記載の触媒電極組成物から形成された層を有する、固体高分子形燃料電池用部材。
【請求項９】
請求項８に記載の固体高分子形燃料電池用部材を含む固体高分子形燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アニオン交換樹脂を溶媒に溶解させたアイオノマー溶液に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子形燃料電池において、電解質膜の両側にはカソード触媒層およびアノード触媒層が形成されており、これらの触媒層はアイオノマーと触媒とから形成されている。アイオノマーは、イオン伝導性付与のための役割を担っているため、アイオノマーはイオン伝導性を有する材料、例えばイオン交換樹脂を含んでいる。
【０００３】
イオン交換樹脂はイオン交換基を有しており、例えばアニオン交換樹脂であればアニオン交換基を有している。このようなアニオン交換基はトリメチルアミンを用いて製造されることが多い（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３６７６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
トリメチルアミンは、常温常圧で気体であり、独特の悪臭を発する化合物である。
【０００６】
したがって、本発明は、取り扱い性の改善されたアミン単位を有するアニオン交換樹脂を製造し、このアニオン交換樹脂が溶媒に溶解されたアイオノマー溶液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】
【０００７】
本発明は、
アニオン交換樹脂と溶媒とを含むアイオノマー溶液であって、
前記アニオン交換樹脂は前記溶媒に溶解されており、
前記アニオン交換樹脂は基材樹脂とアニオン交換基とを有し、
前記基材樹脂がスチレン系エラストマーを含み、
前記アニオン交換基が、炭素原子数が２以上であるアルキル基を有するＮ，Ｎ−ジメチルアルキルアミン、および窒素原子を橋頭位に有するビシクロアルカンからなる群より選ばれる少なくとも１種のアミン単位を有する４級アンモニウム塩基である、アイオノマー溶液を提供する。
【０００８】
また、本発明は、本発明によって製造されたアイオノマー溶液および電極触媒を含む固体高分子形燃料電池用の触媒電極組成物を提供する。さらに、本発明の固体高分子形燃料電池用部材は、アニオン交換膜を含む固体高分子形燃料電池用部材であって、アニオン交換膜が、アニオン交換膜の少なくとも一方の面に本発明の触媒電極組成物から形成された層を有する。本発明の固体高分子形燃料電池は、本発明によって得られた固体高分子形燃料電池用部材を含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のアイオノマー溶液は、炭素原子数が２以上であるアルキル基を有するＮ，Ｎ−ジメチルアルキルアミンおよび／または窒素原子を橋頭位に有するビシクロアルカンであるアミン単位を有するアニオン交換樹脂が溶媒に溶解されている。これらのアミン単位を構成するアミンは、比較的取り扱いやすく、トリメチルアミン単位を除くアミン単位の中では、イオン交換容量およびイオン伝導度に優れている。したがって、本発明によれば、取り扱い性が比較的容易なアミン単位を有し、イオン交換容量およびイオン伝導度の良好なアイオノマー溶液を得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態について、以下に説明する。なお、以下の説明では、本発明の実施形態について例を挙げて説明するが、本発明は以下で説明する例に限定されない。
【００１１】
本実施の形態のアイオノマー溶液は、
アニオン交換樹脂と溶媒とを含むアイオノマー溶液であって、
アニオン交換樹脂は溶媒に溶解されており、
アニオン交換樹脂は基材樹脂とアニオン交換基とを有し、
基材樹脂がスチレン系エラストマーを含み、
アニオン交換基が、炭素原子数が２以上であるアルキル基を有するＮ，Ｎ−ジメチルアルキルアミン、および窒素原子を橋頭位に有するビシクロアルカンからなる群より選ばれる少なくとも１種のアミン単位を有する４級アンモニウム塩基である。
【００１２】
本実施の形態において、アイオノマー溶液はアニオン交換樹脂と溶媒とを含み、アニオン交換樹脂が溶媒に溶解されている。
【００１３】
アイオノマー溶液に含まれる溶媒は、アニオン交換樹脂が溶解される溶媒であれば特に限定されない。溶媒の例としては、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、ｎ−ブタノール、メチルエチルケトン、アセトニトリル、ニトロメタン、トルエン、テトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド等があり、これらの溶媒は１種類の溶媒を単独で用いてもよいし、２種類以上の溶媒を併用してもよい。必要に応じて、揮発性の良い溶媒を用いてもよい。
【００１４】
本実施の形態において、アイオノマー溶液に含まれるアニオン交換樹脂は、基材樹脂とアニオン交換基とを有する。
【００１５】
基材樹脂に含まれるスチレン系エラストマーには、特には限定がなく、ハードブロック（スチレン部）とソフトブロック（エラストマー部）とからなるブロック共重合体を用いることができる。このようなスチレン系エラストマーは、例えば、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体（ＳＢＳ）、スチレン−（ブタジエン／ブチレン）−スチレンブロック共重合体（ＳＢＢＳ）、スチレン−（エチレン／ブチレン）−スチレンブロック共重合体（ＳＥＢＳ）、スチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＢＳ）、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＳ）、スチレン−（エチレン／プロピレン）−スチレンブロック共重合体（ＳＥＰＳ）、スチレン−（エチレン／プロピレン）ブロック共重合体（ＳＥＰ）、スチレン−（エチレン−エチレン／プロピレン）−スチレンブロック共重合体（ＳＥＥＰＳ）である。スチレン系エラストマーとしては、スチレン−（エチレン／ブチレン）−スチレンブロック共重合体（ＳＥＢＳ）、スチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＢＳ）、スチレン−（エチレン／プロピレン）−スチレンブロック共重合体（ＳＥＰＳ）等のエラストマー部が飽和構造であるスチレン系エラストマーが好適である。スチレン系エラストマーのエラストマー部が不飽和結合を有していると、スチレン系エラストマーにアニオン交換基を導入する時に不飽和結合部が反応してゲル化することがあるためである。
【００１６】
スチレン系エラストマーのスチレン部の重量は、特に限定されないが、例えばスチレン系エラストマー全体の重量の１０〜７０％であり、特に２５〜５５％である。このようなスチレン系エラストマーの使用は、アニオン交換樹脂の機械的特性や電気的特性の改善に適している。
【００１７】
基材樹脂は、スチレン系エラストマーの芳香環に結合したアルキル鎖をさらに含んでいてもよい。この場合、アニオン交換基はこのアルキル鎖に結合してもよい。すなわち、アニオン交換樹脂は、スチレン系エラストマー、アルキル鎖（以下、アルキル鎖Ｒ）およびアニオン交換基を有しており、スチレン系エラストマーとアニオン交換基は、スチレン系エラストマーの芳香環に結合したアルキル鎖Ｒを介して連結されている。このアルキル鎖Ｒは、炭素数１〜４のアルキル鎖であることが好ましく、具体的にはメチル鎖、エチル鎖、プロピル鎖、またはブチル鎖である。
【００１８】
アルキル鎖Ｒは、スチレン系エラストマーの芳香環にハロゲン化アルキル基を導入することによって得られてもよい。ハロゲン化アルキル基（Ｒ−Ｘ）のハロゲンは、例えばヨウ素、臭素、塩素、フッ素であり、特に臭素、塩素である。ハロゲン化アルキル基は、例えばクロロメチル基、クロロエチル基、ブロモブチル基であり、特にクロロメチル基である。
【００１９】
スチレン系エラストマーの芳香環にハロゲン化アルキル基を導入する一例として、ハロゲン化アルキル基がクロロメチル基である例を述べる。スチレン系エラストマーとクロロメチル化剤とを反応させると、スチレン系エラストマーの芳香環にクロロメチル基を導入することができる。クロロメチル化剤は、例えばクロロメチルメチルエーテル、１，４−ビス（クロロメトキシ）ブタン、１−クロロメトキシ−４−クロロブタン、ホルムアルデヒド−塩化水素、パラホルムアルデヒド−塩化水素であり、特にクロロメチルメチルエーテルである。このようなクロロメチル化剤を用いると、スチレン系エラストマーの芳香環にクロロメチル基を良好に導入できる。この反応に用いることのできる触媒は、例えば塩化スズ、塩化亜鉛である。この反応は、例えば室温〜１２０℃の温度範囲で実施することができ、特に３５℃〜８０℃の温度範囲で実施できる。
【００２０】
ハロゲン化アルキル基をスチレン系エラストマーに導入する場合、スチレン系エラストマーを溶媒等に溶解させて用いてもよい。例えば、クロロメチル化剤としてクロロメチルメチルエーテルを用いる場合、スチレン系エラストマーをクロロメチルメチルエーテルまたは有機溶媒に溶解させて使用してもよい。有機溶媒はスチレン系エラストマーが溶解すればよく、特には限定されないが、例えばクロロホルム、ジクロロエタン、１，１，２，２−テトラクロロエタン等のハロゲン含有炭化水素である。
【００２１】
アニオン交換樹脂に含まれるアニオン交換基は、炭素原子数が２以上であるアルキル基を有するＮ，Ｎ−ジメチルアルキルアミンおよび／または窒素原子を橋頭位に有するビシクロアルカンであるアミン単位を有する４級アンモニウム塩基である。基材樹脂がスチレン系エラストマーの芳香環に結合したアルキル鎖Ｒを含んでいる場合、アミン単位はアルキル鎖Ｒに結合していることが好ましい（例えば、アミン単位がｎ−ブチルジメチルアミンである場合、Ｒ−Ｎ(ＣＨ3)2Ｃ4Ｈ9、Ｒはアルキル鎖）。すなわち、アニオン交換基は、アルキル鎖Ｒを介してスチレン系エラストマーに結合している。
【００２２】
アミン単位を有する４級アンモニウム塩基は、ハロゲン化アルキル基とアミンとの反応（アミンの４級化反応）によって形成することができる。例えば、アミン単位がｎ−ブチルジメチルアミン単位である場合、ｎ−ブチルジメチルアミン単位を有する４級アンモニウム塩基は、ハロゲン化アルキル基とｎ−ブチルジメチルアミンとの反応によって形成することができる。
【００２３】
本実施形態で用いるアミンは常温常圧で液体または固体状態であるため、独特の悪臭を有する常温常圧で気体状態のトリメチルアミンよりも取り扱い性が容易である。アミンの使用や保存用の特別な設備が不要であるため、アニオン交換樹脂やアイオノマー溶液等の製造コストの低下につながる可能性もある。また、本実施形態で用いるアミンにおいては、窒素原子に結合した置換基に起因する立体障害が比較的小さい。Ｎ，Ｎ−ジメチルアルキルアミンは、立体構造の小さいメチル基が２つ窒素原子に結合した構造を有するため、置換基に起因する立体障害が比較的小さいと考えられる。橋頭位に窒素原子を有するビシクロアルカンは、窒素原子に結合した置換基が環構造を形成するため、置換基に起因する立体障害が比較的小さいと考えられる。したがって、これらのアミンの窒素原子上に存在する非共有電子対における反応が阻害されにくいと考えられる。その結果、アミンの４級化反応が生じやすく、４級アンモニウム塩基が形成されやすいと考えられる。得られたアニオン交換樹脂は、多くの４級アンモニウム塩基を有し、さらに窒素原子に結合した置換基に起因する立体障害の比較的小さいアミン単位を有する。したがって、アニオン交換樹脂のイオン交換容量は向上し、イオン伝導度が良好になり得る。
【００２４】
Ｎ，Ｎ−ジメチルアルキルアミンに含まれるアルキル基は、例えば、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基であり、エチル基、プロピル基、ｎ−ブチル基、ペンチル基が好ましい。Ｎ，Ｎ−ジメチルアルキルアミンは、例えばＮ，Ｎ−ジメチルエチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルプロピルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルブチルアミン（ｎ−ブチルジメチルアミン）、Ｎ，Ｎ−ジメチルペンタン−１−アミンである。
【００２５】
橋頭位に窒素原子を有するビシクロアルカン１分子中には、窒素原子は少なくとも１つ含まれ、２つ以上含まれていてもよい。本明細書において、橋頭位に存在する原子とは分子内に存在する２つ以上の環構造に重複して含まれる原子をいう。窒素原子が２つ含まれる場合、２つの窒素原子はともにビシクロアルカンの橋頭位に存在することが好ましい。ビシクロ構造を形成する環構造のうち、環構造を構成する原子数が最も多い環構造を主環とすると、ビシクロアルカンの主環は５〜８原子で構成される飽和複素環であることが好ましい。主環を構成する原子は炭素原子および窒素原子であることが好ましい。このような構造のビシクロアルカンは、例えば１，４−ジアザビシクロ［２．２．２］オクタン、１−アザビシクロ［２．２．２］オクタン（キヌクリジン）、１−アザビシクロ［２．２．１］ヘプタンである。
【００２６】
４級アンモニウム塩基を形成するための、ハロゲン化アルキル基とアミンとの反応は、溶媒中で実施してもよい。例えば、溶媒に基材樹脂を加え、アミンをこの溶媒に加えることによって実施できる。この反応に用いる溶媒は、特に限定されないが、ハロゲン化アルキル基を有する基材樹脂が溶解しない溶媒を用いると、反応終了後、得られたアニオン交換樹脂と溶媒とを濾別できる。このような溶媒としては、例えばメタノール、エタノール、アセトンがある。
【００２７】
アニオン交換樹脂は、４級アンモニウム塩基に対するアニオン（対イオン）を有している。例えば、クロロアルキル基とアミンとを反応させると、対イオンは塩化物イオンである。このアニオン交換樹脂を、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等の水酸化物の水溶液中で分散させると、対イオンが水酸化物イオンに交換される。この水酸化物イオンは、大気中の二酸化炭素と反応しやすく炭酸水素イオンに変換されるため、あらかじめ二酸化炭素ガスでバブリングして水酸化物イオンを炭酸水素イオンに変換してもよい。したがって、アニオン交換基の対イオンは、例えば塩化物イオン等のハロゲンイオン、水酸化物イオン、炭酸水素イオンであり、特に炭酸水素イオンである。
【００２８】
アニオン交換樹脂のイオン交換容量は、特に限定されないが、固体高分子形燃料電池の触媒層に充分なイオン伝導性を付与できる点から、アニオン交換樹脂１ｇ中、例えば０．１〜５．０ｍｍｏｌ／ｇであり、特に０．４〜２．５ｍｍｏｌ／ｇである。スチレン系エラストマーが非架橋性スチレン系エラストマーである場合には、イオン交換容量が高くなると水への溶解性が高くなるため、イオン交換容量は例えば０．４〜１．５ｍｍｏｌ／ｇである。これらのイオン交換容量は、後述する実施例に記載の測定方法により測定できる。
【００２９】
アイオノマー溶液におけるアニオン交換樹脂の濃度は、特に限定されず、アニオン交換樹脂の溶媒への溶解度、アイオノマー溶液の粘度、電極触媒に塗布するアニオン交換樹脂の量、電極触媒への浸透性等に応じて定めればよい。例えばアニオン交換樹脂がアイオノマー溶液全体の重量に対して０．５〜３０重量％含まれており、特に１〜１５重量％含まれている。
【００３０】
本実施の形態で得られた固体高分子形燃料電池用の触媒電極組成物は、本実施の形態のアイオノマー溶液および電極触媒を含む。
【００３１】
本実施の形態の固体高分子形燃料電池用部材は、アニオン交換膜を含む固体高分子形燃料電池用部材であって、このアニオン交換膜は、アニオン交換膜の少なくとも一方の面に本実施の形態の触媒電極組成物から形成された層を有する。
【００３２】
本実施の形態の固体高分子形燃料電池は、本実施の形態の固体高分子形燃料電池用部材を含む。
【実施例】
【００３３】
以下に本発明の実施例および比較例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３４】
実施例および比較例で得られたアニオン交換樹脂の物性は、以下の方法を用いて測定した。
【００３５】
（イオン交換容量）
ＨＣＯ3型アニオン交換樹脂を、塩化ナトリウム水溶液（３ｍｏｌ／Ｌ）中に１日以上浸漬し、対イオンをＣｌイオンに交換した。得られたアニオン交換樹脂を８０℃雰囲気下で１時間乾燥後、重量Ｗ［ｇ］を測定した。乾燥後のアニオン交換樹脂を、６０℃の１規定（１ｍｏｌ／Ｌ）の硝酸ナトリウム水溶液に２４時間浸漬させて、対イオンを硝酸イオンに交換した。０．０５Ｎ硝酸銀水溶液を用いて電位差滴定装置（平沼産業株式会社製、ＣＯＭ−２５００）で、遊離したＣｌイオン量Ａ［ｍｏｌ］を定量した。イオン交換容量（ＩＥＣ）［ｍｍｏｌ／ｇ］を以下の式により求めた。
イオン交換容量（ＩＥＣ）［ｍｍｏｌ／ｇ］＝Ａ［ｍｏｌ］×１０００／Ｗ［ｇ］
【００３６】
（イオン伝導度）
アイオノマー溶液（ＨＣＯ3型アニオン交換樹脂溶液）をフッ素樹脂製ペトリ皿上に流涎させた。その後６０℃で乾燥させ、キャスト膜を作製した。得られたキャスト膜を幅１０ｍｍに裁断して、６０℃の水中に曝した。１時間経過後、ＬＣＲメータ（日置電機株式会社製、Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｍｅｔｅｒ  ３５３２−８０）を用いて、４端子法により交流インピーダンスを測定した。測定周波数範囲は１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚとした。得られたインピーダンスの実数部分を横軸に、虚数部分を縦軸にプロットし、極小値の実数部分の値を膜抵抗Ｒ［Ω］とした。膜の厚みをｔ［μｍ］、膜の幅をｈ［ｃｍ］、電圧測定端子間距離をＬ［ｃｍ］として、イオン伝導度［ｍＳ／ｃｍ］を次式から求めた。
イオン伝導度［ｍＳ／ｃｍ］
＝（Ｌ［ｃｍ］×１０3）／（Ｒ［Ω］×ｔ［μｍ］×ｈ［ｃｍ］×１０-4）
【００３７】
（合成例１）
スチレン−（エチレン／ブチレン）−スチレンブロック共重合体（ＳＥＢＳ）（スチレン部の重量が共重合体全体の重量の３０％）１４．００ｇとクロロメチルメチルエーテルを１２６．００ｇとを、２００ｍｌ三口フラスコに加え、窒素気流下で撹拌してＳＥＢＳを溶解させた。この溶液に塩化亜鉛（ＺｎＣｌ2）０．７０３５ｇを添加し、窒素気流下、液温を４０℃に保ち撹拌しながら反応させた。１時間経過後、反応溶液を大量のメタノール中に滴下した。析出した固形物を濾別し、乾燥させた。固形物の乾燥後の重量は１４．８７ｇであった。上記のような方法を複数回繰り返して、乾燥後の固形物を必要量製造し、アニオン交換樹脂前駆体１とした。アニオン交換樹脂前駆体１について塩素の元素分析結果を行った。元素分析結果から求めたクロロメチル基量は１．４６７ｍｍｏｌ/ｇであった。
【００３８】
（実施例１）
ｎ−ブチルジメチルアミン１００ｇおよびアセトン３００ｇを１Ｌフラスコに加えた。このフラスコに、アニオン交換樹脂前駆体１を１０．００ｇ加え、室温において撹拌し続けた。３日経過後、固体物を濾別した。この固体物を０．５規定（０．５ｍｏｌ／Ｌ）の塩酸に加え、１時間撹拌後濾別し、Ｃｌ型アニオン交換樹脂１を得た。このＣｌ型アニオン交換樹脂１を大過剰の０．５規定（０．５ｍｏｌ／Ｌ）水酸化ナトリウム水溶液に加え、室温において撹拌させた。１日経過後、固体物を純水で洗浄し、ＯＨ型アニオン交換樹脂１を得た。このアニオン交換樹脂を純水に加え、３時間二酸化炭素バブリングを行った後乾燥させた。アニオン交換樹脂の乾燥後の重量は１１．６４ｇであった。これをＨＣＯ3型アニオン交換樹脂１とした。このＨＣＯ3型アニオン交換樹脂１の含有量が５重量％となるように、テトラヒドロフランと１−プロパノールとの混合溶媒（重量比でテトラヒドロフラン：１−プロパノール＝７：３）に溶解させ、ＨＣＯ3型アニオン交換樹脂１の溶液（アイオノマー溶液）が得られた。
【００３９】
（実施例２）
１，４−ジアザビシクロ［２．２．２］オクタン３０ｇおよびアセトン２７０ｇを１Ｌフラスコに加えた。このフラスコに、アニオン交換樹脂前駆体１を１０．００ｇ加え、室温において撹拌し続けた。１日経過後、固体物を濾別した。この固体物を、アセトンを用いて洗浄後、濾別し、さらに純水を用いて洗浄後、濾別し、Ｃｌ型アニオン交換樹脂２を得た。このＣｌ型アニオン交換樹脂２を大過剰の０．５規定（０．５ｍｏｌ／Ｌ）水酸化ナトリウム水溶液に加え、室温において撹拌させた。１日経過後、固体物を純水で洗浄し、ＯＨ型アニオン交換樹脂２を得た。このアニオン交換樹脂を純水に加え、３時間二酸化炭素バブリングを行った後乾燥させた。アニオン交換樹脂の乾燥後の重量は１１．９５ｇであった。これをＨＣＯ3型アニオン交換樹脂２とした。このＨＣＯ3型アニオン交換樹脂２の含有量が５重量％となるように、テトラヒドロフランと１−プロパノールとの混合溶媒（重量比でテトラヒドロフラン：１−プロパノール＝７：３）に溶解させ、ＨＣＯ3型アニオン交換樹脂２の溶液（アイオノマー溶液）が得られた。
【００４０】
（比較例１）
トリメチルアミンのエタノール溶液（４．２ｍｏｌ／Ｌ）５０ｇおよびアセトン５０ｇを２００ｍｌフラスコに加えた。このフラスコに、アニオン交換樹脂前駆体１を２．００ｇ加え、室温において撹拌し続けた。３日経過後、固体物を濾別した。この固体物を０．５規定（０．５ｍｏｌ／Ｌ）塩酸に加え、１時間撹拌後濾別し、Ｃｌ型アニオン交換樹脂３を得た。このＣｌ型アニオン交換樹脂３を大過剰の０．５規定（０．５ｍｏｌ／Ｌ）水酸化ナトリウム水溶液に加え、室温において撹拌させた。１日経過後、固体物を純水で洗浄し、ＯＨ型アニオン交換樹脂３を得た。このアニオン交換樹脂を純水に加え、３時間二酸化炭素バブリングを行った後乾燥させた。乾燥後のアニオン交換樹脂の重量は２．１８ｇであった。これをＨＣＯ3型アニオン交換樹脂３とした。このＨＣＯ3型アニオン交換樹脂３の含有量が５重量％となるように、テトラヒドロフランと１−プロパノールとの混合溶媒（重量比でテトラヒドロフラン：１−プロパノール＝７：３）に溶解させ、ＨＣＯ3型アニオン交換樹脂３の溶液（アイオノマー溶液）が得られた。
【００４１】
（比較例２）
トリエチルアミン２０ｇおよびアセトン６０ｇを２００ｍｌフラスコに加えた。このフラスコに、アニオン交換樹脂前駆体１を２．００ｇ加え、室温において撹拌し続けた。３日経過後、固体物を濾別した。この固体物を０．５規定（０．５ｍｏｌ／Ｌ）塩酸に加え、１時間撹拌後濾別し、Ｃｌ型アニオン交換樹脂４を得た。このＣｌ型アニオン交換樹脂４を大過剰の０．５規定（０．５ｍｏｌ／Ｌ）水酸化ナトリウム水溶液に加え、室温において撹拌させた。１日経過後、固体物を純水で洗浄し、ＯＨ型アニオン交換樹脂４を得た。このアニオン交換樹脂を純水に加え、３時間二酸化炭素バブリングを行った後乾燥させた。乾燥後のアニオン交換樹脂の重量は２．２４ｇであった。これをＨＣＯ3型アニオン交換樹脂４とした。このＨＣＯ3型アニオン交換樹脂４の含有量が５重量％となるように、テトラヒドロフランと１−プロパノールとの混合溶媒（重量比でテトラヒドロフラン：１−プロパノール＝７：３）に溶解させ、ＨＣＯ3型アニオン交換樹脂４の溶液（アイオノマー溶液）が得られた。
【００４２】
表１に、作製したアニオン交換樹脂の評価結果を示す。
【００４３】
【表１】
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【００４４】
表１に示すように、ｎ−ブチルジメチルアミンを用いたアニオン交換樹脂（実施例１）、１，４−ジアザビシクロ［２．２．２］オクタンを用いたアニオン交換樹脂（実施例２）は、トリメチルアミンを用いたアニオン交換樹脂（比較例１）と同等のイオン交換容量およびイオン伝導度を有していた。
【００４５】
ｎ−ブチルジメチルアミンとトリエチルアミンは、ともに常温常圧において液体状のアミンであり、分子量が同じである。しかし、ｎ−ブチルジメチルアミンを用いたイオン交換樹脂（実施例１）の方が、トリエチルアミンを用いたイオン交換樹脂（比較例２）よりもイオン交換容量やイオン伝導度が良い。これは、窒素原子周辺の立体障害の影響が考えられる。ジメチル基を有しているｎ−ブチルジメチルアミンは、トリエチルアミンよりも窒素原子周辺の立体障害が小さいと考えられる。その結果ｎ−ブチルジメチルアミンの方がアニオン交換基の導入がされやすく、得られたアニオン交換樹脂のイオン交換容量とイオン伝導度の良好なアニオン交換樹脂が得られたと考えられる。
【００４６】
１，４−ジアザビシクロ［２．２．２］オクタンは、分子内に含まれる２個の窒素原子同士が３本のエチル鎖を介して結合された構造を有しているため、窒素原子周辺の立体障害が比較的小さく、窒素原子の有する非共有電子対における反応が比較的生じやすいと考えられる。その結果、イオン交換容量とイオン伝導度の良好なアニオン交換樹脂が得られたと考えられる。また、１，４−ジアザビシクロ［２．２．２］オクタンは、常温常圧において固体状態のアミンであり、取り扱いが容易である。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明により、アニオン交換樹脂が溶媒に溶解されたアイオノマー溶液を得ることができる。このアイオノマー溶液は固体高分子形燃料電池用の触媒電極組成物に用いることができる。この触媒電極組成物は、固体高分子形燃料電池用部材に用いることができる。この固体高分子形燃料電池用部材は固体高分子形燃料電池に使用できる。