従来の後スルホン化工程におけるスルホン基部位の制御困難性、主鎖の容易な分解および膜材料の固有の耐酸化安定性不足という問題に対して、本研究ではスルホン化ジビアゾナフタロン単量体(SDBD-Na)を設計・合成した。スルホン基は単量体段階でベンゼン環に局在的に導入され、SDBD、4-(4'-ヒドロキシフェニル)-2,3-ジビアゾナフタロン-1-オン(DHPZ)、および4,4'-ジフルオロジフェニルケトン(DFK)を単量体として用い、高温溶液重合によりエーテル結合を有しない親水性単位を持つスルホン化ジビアゾナフタロン系ポリアリールエーテルケトン(S-PDPEKs)の一連を調製した。得られた重合体の特性粘度は1.18～2.77 dL·g^-1の範囲で、イオン交換容量(IEC)は0.89～1.46 mmol·g^-1、引張強度は51～93 MPaであり、優れた機械的特性を示す。80 ℃において、S-PDPEKs膜の吸水率は11.2％～24.3％の範囲で、膨潤率はNafion 212より低く、優れた寸法安定性を持つ。80 ℃のフェントン試薬中で、S-PDPEKs膜の破断時間は6.3～18.0時間、溶解時間は14.5～40.0時間であり、後スルホン化系(b-SPDPESs、SPDPEKKs)より耐酸化安定性が向上している。S-PDPEKs膜のプロトン伝導率は15.0～81.3 mS·cm^-1の範囲である。S-PDPEKs膜を水素空気燃料電池に組み立てたところ、最大出力密度(P_max)は156.7 mW·cm^-2に達した。

プロトン交換膜; スルホン化ポリアリールエーテルケトン; ジビアゾナフタロン; スルホン化単量体; 耐酸化安定性