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KR20160046464A - Method for preparing sulfonated multi-block copolymer - Google Patents

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KR20160046464A
KR20160046464A KR1020140142338A KR20140142338A KR20160046464A KR 20160046464 A KR20160046464 A KR 20160046464A KR 1020140142338 A KR1020140142338 A KR 1020140142338A KR 20140142338 A KR20140142338 A KR 20140142338A KR 20160046464 A KR20160046464 A KR 20160046464A
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South Korea
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organic solvent
block
multiblock copolymer
sulfonated
acid
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KR1020140142338A
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Inventor
이현직
장용희
최용진
Original Assignee
주식회사 엘지화학
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Publication date
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Abstract

본 발명은 술폰화 멀티 블록공중합체의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a process for the preparation of sulfonated multiblock copolymers.

Description

술폰화 멀티 블록공중합체의 제조방법{METHOD FOR PREPARING SULFONATED MULTI-BLOCK COPOLYMER}METHOD FOR PREPARING SULFONATED MULTI-BLOCK COPOLYMER [0002]

본 발명은 브랜치된 술폰화 멀티 블록공중합체의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a process for the preparation of branched sulfonated multiblock copolymers.

최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 수 있는 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 이러한 대체에너지의 하나로서 연료전지는 고효율이고, NOx 및 SOx 등의 공해 물질을 배출하지 않으며, 사용되는 연료가 풍부하다는 등의 장점으로 인해 특히 주목받고 있다.Recently, as the exhaustion of existing energy resources such as oil and coal is predicted, interest in energy that can replace them is increasing. As one of such alternative energies, fuel cells are attracting particular attention due to their advantages such as high efficiency, emission of pollutants such as NO x and SO x , and abundant fuel.

연료전지는 연료와 산화제의 화학 반응 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 발전 시스템으로서, 연료로는 수소와 메탄올, 부탄 등과 같은 탄화수소가, 산화제로는 산소가 대표적으로 사용된다. 연료전지에 있어서, 전기를 발생시키는 가장 기본적인 단위는 막전극 접합체(MEA)로서, 이는 전해질막과 전해질 막 양면에 형성되는 애노드 및 캐소드 전극으로 구성된다. 연료전지의 전기 발생 원리를 나타낸 하기 반응식(수소를 연료로 사용한 경우의 연료전지의 반응식)을 참조하면, 애노드 전극에서는 연료의 산화 반응이 일어나 수소이온 및 전자가 발생하고, 수소 이온은 전해질 막을 통해 캐소드 전극으로 이동하며, 캐소드 전극에서는 산소(산화제)와 전해질막을 통해 전달된 수소 이온과 전자가 반응하여 물이 생성된다. 이러한 반응에 의해 외부회로에 전자의 이동이 발생하게 된다. A fuel cell is a power generation system that converts the chemical reaction energy of a fuel and an oxidant into electric energy. Hydrogen, hydrocarbons such as methanol and butane are used as fuel, and oxygen is used as an oxidant. In a fuel cell, the most basic unit for generating electricity is a membrane electrode assembly (MEA), which is composed of an anode and a cathode formed on both surfaces of an electrolyte membrane and an electrolyte membrane. Referring to the following reaction formula (a reaction formula of a fuel cell when hydrogen is used as a fuel) showing the principle of electricity generation of a fuel cell, in the anode electrode, oxidation reaction of fuel occurs and hydrogen ions and electrons are generated. And moves to the cathode electrode. At the cathode electrode, hydrogen ions and electrons transferred through the oxygen (oxidizing agent) and the electrolyte membrane react with each other to generate water. This reaction causes electrons to migrate to the external circuit.

[반응식][Reaction Scheme]

애노드 전극: H2 → 2H+ + 2e- The anode: H 2 → 2H + + 2e -

캐소드 전극: 1/2O2 + 2H+ + 2e- H2OCathode electrode: 1 / 2O 2 + 2H + + 2e - & gt ; - & gt ; H 2 O

전체 반응식: H2 + 1/2O2 → H2OOverall Scheme: H 2 + 1 / 2O 2 - > H 2 O

연료전지 중 고분자 전해질 연료전지(PEFC)는 에너지 효율이 높고 전류밀도 및 출력밀도가 크며 구동시간이 짧은 동시에 부하변화에 대한 응답 특성이 빠른 특성을 갖고 있다. 고분자 전해질 연료전지에서 사용되는 전해질막은 높은 수소이온 전도도와 화학적 안정성, 작동온도에서의 열적 안정성, 낮은 기체 투과도, 특히 분리막으로서의 우수한 기계적 강도 등의 특징을 가져야 한다. 이러한 조건을 만족시키는 막이 개발되어도 이를 상업화하기 위해서는 가격 경쟁이 가능하고 환경 친화적인 제조 기술이 필요하다. 듀퐁(Du Pont)에서 개발한 퍼플루오르화 술폰산(perfluorinated sulfonic acid) 계통의 불소계뿐만 아니라 내열성 고분자를 기본 골격으로 하고 여기에 극성기를 도입하여 고분자 전해질로서의 기능을 부여한 비불소계 고분자의 연구도 활발하다.Polymer electrolyte fuel cells (PEFC) in fuel cells have high energy efficiency, high current density and power density, short driving time, and fast response to load changes. Electrolyte membranes used in polymer electrolyte fuel cells should have characteristics such as high hydrogen ion conductivity and chemical stability, thermal stability at operating temperature, low gas permeability, especially excellent mechanical strength as a separator. Even if a film satisfying these conditions is developed, commercialization of the film requires cost-competitive and environment-friendly manufacturing technology. Studies on non-fluorinated polymers, which have been developed by Du Pont as well as perfluorinated sulfonic acid-based fluoropolymers as well as heat-resistant polymers as basic skeletons and polar groups introduced thereinto as functional polymers, have been actively studied.

이들 중 방향족 유도체 및 에테르 결합을 갖는 구조의 폴리(아릴렌 에테르)(poly(arylene ether))계 고분자는 내열성뿐만 아니라 기계적 강도, 내구성, 내화학성 등이 우수함과 동시에 제조 비용이 저렴한 특징이 있다. Of these, poly (arylene ether) -based polymers having an aromatic derivative and an ether bond structure are excellent in not only heat resistance but also mechanical strength, durability, chemical resistance, and low manufacturing cost.

이러한 블록 공중합체의 제조에 있어 가장 일반적인 방법은 페네이트 이온(phenate ion)이 활성화된 이탈기를 치환시켜 에테르 결합을 형성시키는 방향족 친핵성 치환 반응(SNAr; nucleophilic aromatic substitution) 을 중합반응으로 이용하는 것이다. 효과적인 반응을 위하여 주로 dimethylsulfoxide(DMSO), N-methylpyrrolidone(NMP), N,N-dimethylacetamide(DMAc), N,N-dimethylformamide(DMF) 등의 극성 비양성자성 용매를 주로 사용한다.The most common method for the preparation of such block copolymers is to use an aromatic nucleophilic aromatic substitution (SNAr) which forms an ether bond by substituting a phenate ion-activated leaving group. For an effective reaction, polar aprotic solvents such as dimethylsulfoxide (DMSO), N-methylpyrrolidone (NMP), N, N-dimethylacetamide (DMAc) and N, N-dimethylformamide (DMF) are mainly used.

캐나다 특허 CA 847963에는 탄산나트륨과 탄산칼륨 등의 약염기를 이용하여 poly(arylene ether)계 고분자를 제조하였다.The Canadian patent CA 847963 produced poly (arylene ether) based polymers using weak bases such as sodium carbonate and potassium carbonate.

R. Viswanathan et al.은 (Polymer, Vol. 25, 1984, pp. 1827-1836) 용매 DMAc에서 탄산칼륨을 이용한 중합반응에 대하여 심도 있는 연구를 하였다. 대한민국공개특허 제2006-0071690호에서도 탄산칼륨을 이용하여 술폰화 멀티 블록 공중합체를 제조하였다.R. Viswanathan et al. (Polymer, Vol. 25, 1984, pp. 1827-1836) conducted in-depth studies on the polymerization reaction with potassium carbonate in the solvent DMAc. Korean Patent Publication No. 2006-0071690 also discloses sulfonated multiblock copolymers using potassium carbonate.

한편, 기존 멀티 블록 공중합체의 제조방법에서는 반응물로 사용했던 탄산칼륨(potassium carbonate)의 제거를 위해 과량의 정제수를 사용하여 8회 이상의 세척과정을 필요로 했다. 이러한 과정은 과량의 폐수를 유발할 뿐만 아니라 오랜 시간을 필요로 하여 전체 공정 시간이 길어지는 단점이 있다.
Meanwhile, in the conventional method for preparing a multi-block copolymer, an excess amount of purified water was required to remove potassium carbonate, which was used as a reactant, in at least 8 washing steps. This process not only causes an excessive amount of wastewater but also takes a long time, and the whole process time is long.

종래기술의 블록 공중합체의 제조방법은 과량의 정제수를 사용하여 세척하는 문제점이 있다. 이로 인해, 과량의 폐수를 유발할 뿐만 아니라 전체 공정 시간이 길어지는 문제점이 있다.The conventional process for producing a block copolymer has a problem of washing with excess of purified water. This causes not only an excessive amount of wastewater but also a long process time.

이에, 본 발명은 세척 효율을 높일 수 있는 블록 공중합체 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 즉, 본 발명은 세척횟수 및 시간이 단축된 블록 공중합체 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for producing a block copolymer capable of improving cleaning efficiency. In other words, it is an object of the present invention to provide a method for producing a block copolymer in which the number of times of washing and the time are shortened.

따라서, 폐수양이 줄어들 뿐만 아니라 공정시간이 매우 짧아지는 블록 공중합체 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for producing a block copolymer in which the amount of wastewater is reduced and the processing time is extremely shortened.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 1) 술폰화 멀티 블록 공중합체 용액에서 술폰화 멀티 블록 공중합체를 침전시키는 단계; 2) 상기 침전된 용액을 물로 희석시키고, 산으로 pH를 조절하는 단계; 3) 상기 pH가 조절된 용액에서 상기 술폰화 멀티 블록 공중합체를 여과하는 단계; 및 4) 상기 여과된 술폰화 멀티 블록 공중합체를 세척하는 단계;를 포함하는 술폰화 멀티 블록 공중합체의 제조방법을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a method for producing a sulfonated multiblock copolymer, comprising the steps of: 1) precipitating a sulfonated multiblock copolymer in a sulfonated multiblock copolymer solution; 2) diluting the precipitated solution with water and adjusting the pH with acid; 3) filtering the sulfonated multiblock copolymer in the pH controlled solution; And 4) washing the filtered sulfonated multiblock copolymer. The present invention also provides a method for producing a sulfonated multiblock copolymer.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 1) 단계는 비용매를 적가하여 수행될 수 있다. 상기 비용매는 아세톤; 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올 및 n-부탄올 중 선택된 1종 이상의 알코올; 헥산, 시클로 헥산 및 헵탄 중 선택된 1종 이상의 알칸류; 및 이들의 혼합물 중 선택된 1 종 이상을 포함할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the step 1) may be performed by adding a non-solvent. The non-solvent being acetone; At least one alcohol selected from methanol, ethanol, isopropyl alcohol and n-butanol; One or more alkanes selected from hexane, cyclohexane and heptane; And a mixture thereof.

본 발명의 바람직한 일실시예는 상기 2)단계에서 물은 상기 술폰화 멀티 블록 공중합체가 침전된 용액 100 중량부에 대하여 1 ~ 15 중량부를 포함할 수 있다. 그리고 상기 2)단계에서 산은 황산, 질산, 염산(HCl) 및 카르복실산 중 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 상기 카르복실산은 포름산 및 아세트산등을 포함한다. 그리고 상기 3)단계의 조절된 용액의 pH는 6 ~ 8일 수 있다. In a preferred embodiment of the present invention, the water in the step 2) may include 1 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the solution in which the sulfonated multiblock copolymer is precipitated. In the step 2), the acid may include at least one selected from sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid (HCl), and carboxylic acid, and the carboxylic acid includes formic acid and acetic acid. And the pH of the controlled solution in step 3) may be 6-8.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 4) 단계는 1회 이상으로 수행가능하며, 바람직하게는 1 ~ 7회로 수행할 수 있다.
According to a preferred embodiment of the present invention, the step 4) may be performed one or more times, preferably 1 to 7 times.

본 발명은 세척 효율을 높일 수 있는 블록 공중합체 제조방법을 제공할 수 있다. 즉, 본 발명은 세척횟수 및 시간이 단축된 블록 공중합체 제조방법을 제공할 수 있다.The present invention can provide a method for producing a block copolymer capable of increasing the cleaning efficiency. That is, the present invention can provide a method for producing a block copolymer with reduced number of times of cleaning and shortened time.

따라서, 본 발명에 따른 블록 공중합체 제조방법은 폐수 양이 줄어들 뿐만 아니라 공정시간이 매우 짧아지는 블록 공중합체 제조방법을 제공할 수 있다.
Accordingly, the method of producing a block copolymer according to the present invention can provide a method of producing a block copolymer in which the amount of wastewater is reduced and the processing time is shortened.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다. 하기의 구체적 설명은 본 발명의 일 실시예에 대한 설명이므로, 비록 한정적 표현이 있더라도 특허청구범위로부터 정해지는 권리범위를 제한하는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail. The following detailed description is merely an example of the present invention, and therefore, the present invention is not limited thereto.

종래기술의 블록 공중합체의 제조방법은 과량의 정제수를 사용하여 세척하는 문제점이 있다. 이로 인해, 과량의 폐수를 유발 할 뿐만 아니라 전체 공정 시간이 길어지는 문제점이 있다.The conventional process for producing a block copolymer has a problem of washing with excess of purified water. This causes not only an excessive amount of wastewater but also a long process time.

이에 본 발명자들은 효율적인 세척을 위해 예의 노력한바, 전처리를 수행함으로써, 세척단계의 효율이 향상시킬 수 있다는 것을 발견하였다. 따라서 본 발명자들은 폐수 양을 줄일 뿐만 아니라, 공정시간이 매우 짧아지는 술폰화 멀티 블록공중합체의 제조방법을 발견하고, 본 발명을 완성하였다.Therefore, the inventors of the present invention have found that it is possible to improve the efficiency of the washing step by carrying out the pretreatment with an effort to make efficient washing. Therefore, the present inventors have found a method for producing a sulfonated multiblock copolymer which not only reduces the amount of wastewater but also has a very short processing time, and completed the present invention.

즉, 본 발명은 1) 술폰화 멀티 블록 공중합체 용액에서 술폰화 멀티 블록 공중합체를 침전시키는 단계; 2) 상기 술폰화 멀티 블록 공중합체가 침전된 용액을 물로 희석시키고, 산으로 pH를 조절하는 단계; 3) 상기 pH가 조절된 용액에서 상기 술폰화 멀티 블록 공중합체를 여과하는 단계; 및 4) 상기 여과된 술폰화 멀티 블록 공중합체를 세척하는 단계;를 포함하는 술폰화 멀티 블록 공중합체의 제조방법을 제공한다.
That is, the present invention provides a method for preparing a sulfonated multiblock copolymer, comprising: 1) precipitating a sulfonated multiblock copolymer in a sulfonated multiblock copolymer solution; 2) diluting the solution in which the sulfonated multiblock copolymer is precipitated with water and adjusting the pH with acid; 3) filtering the sulfonated multiblock copolymer in the pH controlled solution; And 4) washing the filtered sulfonated multiblock copolymer. The present invention also provides a method for producing a sulfonated multiblock copolymer.

본 발명은 술폰화 멀티 블록 공중합체의 제조방법에 관한 것으로서, 친수 블록(branched hydrophilic block)과 소수 블록(branched hydrophobic block)을 중합함에 있어서 한 반응기 내에서 바로 상기 친수 블록 및 소수 블럭을 블록 공중합 시킨다. 이와 같은 방법은 보다 간단하게 박막의 기계적 집적도를 유지시켜주는 소수 블록과 박막에 이온전도성을 부여하는 친수 블록이 교대로된 화학적 결합을 만들어주게 된다.
The present invention relates to a method for producing a sulfonated multiblock copolymer, wherein, in the polymerization of a branched hydrophilic block and a branched hydrophobic block, the hydrophilic block and the minor block are blocked by block copolymerization in one reactor . This method makes the chemical bonding alternately between a small number of blocks which maintain the mechanical densities of the thin film and a hydrophilic block which gives the ion conductivity to the thin film.

이하 본 발명의 술폰화 멀티 블록 공중합체의 제조방법에 대해 설명한다.
Hereinafter, a method for producing a sulfonated multiblock copolymer of the present invention will be described.

먼저, 본 발명의 상기 술폰화 멀티 블록 공중합체 용액에 대해 설명한다.First, the sulfonated multiblock copolymer solution of the present invention will be described.

본 발명의 상기 술폰화 멀티 블록 공중합체 용액은 통상적으로 사용하는 것이면 무엇이든 가능하고, 바람직하게는 하기 세가지의 방법으로 제조할 수 있다.The sulfonated multiblock copolymer solution of the present invention can be used in any conventional manner, and preferably, the following three methods can be used.

첫 번째로, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 술폰화 멀티 블록 공중합체 용액은 a) 반응기 내에 비스페놀계 단량체 또는 방향족 디할로겐계 단량체; 산 치환체를 갖는 비스페놀계 단량체 또는 산 치환체를 갖는 방향족 디할로겐계 단량체; 탄산염 무수물 촉매; 제1유기용매 및 제2유기용매를 넣고 중합하여 친수 블록을 제조하는 단계; 및 b) 상기 제조된 친수 블록, 상기 제1유기용매를 포함하는 상기 반응기 내에서, 비스페놀계 단량체, 방향족 디할로겐계 단량체, 탄산염 무수물 촉매, 제1유기용매 및 제2유기용매를 첨가하고 중합하여 소수 블록을 제조하는 동시에 멀티블록 공중합체를 제조하는 단계;를 포함하여 제조될 수 있다. First, according to a preferred embodiment of the present invention, the sulfonated multiblock copolymer solution comprises: a) a bisphenol-based monomer or aromatic dihalide-based monomer; An aromatic dihalogen monomer having an acid substituent or a bisphenol monomer having an acid substituent; Carbonate anhydride catalyst; Adding a first organic solvent and a second organic solvent and polymerizing them to prepare a hydrophilic block; And b) adding bisphenol-based monomer, aromatic dihalide-based monomer, carbonate anhydride catalyst, first organic solvent and second organic solvent in the reactor comprising the hydrophilic block and the first organic solvent, and polymerizing And preparing a multi-block copolymer at the same time as producing a small number of blocks.

두 번째로, 본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 술폰화 멀티 블록 공중합체 용액은 a) 반응기 내에 비스페놀계 단량체, 방향족 디할로겐계 단량체, 탄산염 무수물 촉매, 제1유기용매 및 제2유기용매를 넣고 중합하여 소수 블록을 제조하는 단계; 및 b) 상기 제조된 소수 블록, 상기 제1유기용매를 포함하는 상기 반응기 내에서, 비스페놀계 단량체 또는 방향족 디할로겐계 단량체; 산 치환체를 갖는 비스페놀계 단량체 또는 산 치환체를 갖는 방향족 디할로겐계 단량체; 탄산염 무수물 촉매; 제1유기용매 및 제2유기용매를 첨가하고 중합하여 친수 블록을 제조하는 동시에 멀티 블록 공중합체를 제조하는 단계;를 포함하여 제조될 수 있다. Secondly, according to another embodiment of the present invention, the sulfonated multi-block copolymer solution is prepared by a process comprising the steps of: a) introducing a bisphenol-based monomer, an aromatic dihalide-based monomer, a carbonate anhydride catalyst, a first organic solvent and a second organic solvent And polymerizing to prepare a small number of blocks; And b) a bisphenol-based monomer or an aromatic dihalide-based monomer in the reactor comprising the prepared minor block, the first organic solvent; An aromatic dihalogen monomer having an acid substituent or a bisphenol monomer having an acid substituent; Carbonate anhydride catalyst; Adding a first organic solvent and a second organic solvent and polymerizing them to prepare a hydrophilic block and simultaneously preparing a multi-block copolymer.

세 번째로, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, a) 반응기 내에 비스페놀계 단량체, 방향족 디할로겐계 단량체, 탄산염 무수물 촉매, 제1유기용매 및 제2유기용매를 넣고 중합하여 소수 블록을 제조하는 단계; b) 반응기 내에 비스페놀계 단량체 또는 방향족 디할로겐계 단량체, 산 치환체를 갖는 비스페놀계 단량체 또는 산 치환체를 갖는 방향족 디할로겐계 단량체, 탄산염 무수물 촉매, 제1유기용매 및 제2유기용매를 넣고 중합하여 친수 블록을 제조하는 단계; 및 c) 상기 a)단계에서 제조한 소수 블록 및 b)단계에서 제조한 친수 블록을 제1유기용매 및 제2유기용매에 용해시킨 후, 탄산염 무수물 촉매 하에 반응시켜 멀티 블록 공중합체를 제조하는 단계;를 포함하여 제조될 수 있다.Thirdly, according to a preferred embodiment of the present invention, there is provided a method for producing a hydrophobic block, comprising the steps of: a) adding a bisphenol-based monomer, an aromatic dihalogen monomer, a carbonate anhydride catalyst, a first organic solvent and a second organic solvent into a reactor, step; b) An aromatic dihalide monomer having a bisphenol-based monomer or aromatic dihalogen monomer, an acid substituent, or an acid substituent, a carbonate anhydride catalyst, a first organic solvent and a second organic solvent are charged in a reactor and polymerized to prepare a hydrophilic Producing a block; And c) dissolving the hydrophobic block prepared in the step a) and the hydrophilic block prepared in the step b) in a first organic solvent and a second organic solvent, and reacting the resultant with a carbonate anhydride catalyst to prepare a multi-block copolymer ; ≪ / RTI >

상기 제조방법에 있어서, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 브랜치된 술폰화 멀티 블록 공중합체를 제조하기 위해서 친수 블록 또는 소수 블록을 제조하는 단계에서 브랜처를 추가로 첨가하여 친수 블록 또는 소수 블럭을 제조할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, a branching agent is further added in the step of preparing a hydrophilic block or a hydrophobic block to prepare a branched sulfonated multiblock copolymer, so that a hydrophilic block or a hydrophobic block Can be prepared.

상기에 전술한 바와 같이, 본 발명의 제조방법에 있어서 상기 첫번째와 두번째 방법과 같이, 친수 블록과 소수블록의 제조순서는 선택적이며, 따라서 소수 블록을 먼저 제조한 후, 친수 블록을 제조할 수 있다. 그리고 세번째와 같이 본 발명의 다른 일실시예에서로서 친수 블록 및 소수 블록을 각각 제조한 후 별개로 브랜치된 술폰화 멀티 블록 공중합체의 중합반응이 수행될 수 있다. 이 경우에는, 단량체가 존재하지 않으므로 탄산 무수염 촉매의 첨가량은 얻고자 하는 공중합체의 분자량이나 반응 조건 등을 고려하여 반복적인 실험에 의해 적절하게 채택할 수 있음은 자명하다. 그리고, 본 발명에 따른 소수 블록은 산 치환체를 갖는 페놀계 단량체 또는 산 치환체를 갖는 비스페놀계 단량체 또는 산 치환체를 갖는 방향족 디할로겐계 단량체를 사용하지 않는다는 것을 제외하고는 상기 친수 블록과 동일한 범위의 반응조건 및 반응과정으로 제조될 수 있다.
As described above, in the manufacturing method of the present invention, as in the first and second methods, the order of manufacturing the hydrophilic block and the fractional block is optional. Therefore, a hydrophobic block can be prepared after the prime block is first prepared . And thirdly, in another embodiment of the present invention, polymerization of separately branched sulfonated multiblock copolymers may be performed after hydrophilic blocks and minor blocks, respectively, are prepared. In this case, since the monomer is not present, it is obvious that the addition amount of the anhydrous carbonic acid catalyst can be appropriately adopted by repeated experiments in consideration of the molecular weight of the copolymer to be obtained, reaction conditions, and the like. The hydrophobic block according to the present invention has the same range of reaction as the hydrophilic block except that the phenol-based monomer having an acid substituent, the bisphenol-based monomer having an acid substituent, or the aromatic dihalogen monomer having an acid substituent is not used Conditions and reaction processes.

상기 제조방법들에서 사용되는 상기 비스페놀계 단량체는 2,2-비스(4-히드록시페닐)헥사플루오로프로판, 4,4'-바이페놀 및 9,9-비스(4-하이드록시페닐)플루오렌 중 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 9,9-비스(4-하이드록시페닐)플루오렌일 수 있다.The bisphenol-based monomer used in the above-mentioned production methods may be at least one selected from the group consisting of 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane, 4,4'-biphenol and 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) (4-hydroxyphenyl) fluorene, and preferably 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene.

그리고 상기 방향족 디할로겐계 단량체는 4,4'-디플루오로벤조페논 및 4,4'-디클로로벤조페논 중 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 4,4'-디플루오로벤조페논일 수 있다.The aromatic dihalide-based monomer may include at least one selected from 4,4'-difluorobenzophenone and 4,4'-dichlorobenzophenone, preferably 4,4'-difluorobenzene May be a jaffe.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 산 치환체를 갖는 비스페놀계 단량체는 하이드로퀴논 술포닉산 포타슘염, 2,7-디하이드록시나프탈렌-3,6-디술포닉산 디소듐염, 1,7-디하이드록시나프탈렌-3-술포닉산 모노소듐염, 비스(4-플루오로페닐)술폰 및 2,3-디하이드록시나프탈렌-6-술포닉산 모노소듐염 중 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 하이드로퀴논 술포닉산 포타슘염일 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the bisphenol-based monomer having an acid substituent is selected from the group consisting of hydroquinone sulfonic acid potassium salt, 2,7-dihydroxynaphthalene-3,6-disulfonic acid disodium salt, Dihydroxynaphthalene-3-sulfonic acid monosodium salt, bis (4-fluorophenyl) sulfone, and 2,3-dihydroxynaphthalene-6-sulfonic acid monosodium salt. , Preferably a hydroquinone sulfonic acid potassium salt.

그리고 산 치환체를 갖는 방향족 디할로겐계 단량체는 포타슘 5,5'-카르노빌비스(2-플루오로벤젠 술포네이트), 4,4'-디플루오로디페닐 술폰 및 포타슘 2,2'-[9,9-비스(4-하이드록시페닐)플루오렌]술포네이트 중 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 2,2'-[9,9-비스(4-하이드록시페닐)플루오렌]술포네이트일 수 있다.And aromatic dihalogen monomers having an acid substituent are selected from the group consisting of potassium 5,5'-carbonylbis (2-fluorobenzenesulfonate), 4,4'-difluorodiphenylsulfone and potassium 2,2 '- [9, 9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene] sulfonate, preferably 2,2 '- [9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene] ] Sulfonate.

상기 산 치환체를 갖는 방향족 디할로계 단량체 중에서 포타슘 5,5'-카르노빌비스(2-플루오로벤젠 술포네이트)는 4,4'-디플루오로벤조페논 및 4,4'-디플루오로디페닐 술폰을 발연 황산(fuming sulfuric acid)으로 바로 술폰화(direct sulfonation)하여 제조할 수 있다. Among the aromatic dihalo monomers having the above acid substituent, potassium 5,5'-carnovilbis (2-fluorobenzenesulfonate) is preferably used as the aromatic dihalo monomer having 4,4'-difluorobenzophenone and 4,4'-difluorodiphenyl The sulfones can be prepared by direct sulfonation with fuming sulfuric acid.

그리고 포타슘 2,2'-[9,9-비스(4-하이드록시페닐)플루오렌]술포네이트는 9,9-비스(4-하이드록시페닐)플루오렌을 클로로황산(CIHSO4)으로 바로 술폰화하여 제조할 수 있다.(4-hydroxyphenyl) fluorene sulfonyl chloride was prepared by reacting 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene with chlorosulfuric acid (CIHSO 4 ) Can be produced by sulfonation.

또한 상기 술폰화 멀티 블록 공중합체 제조시, 친수 블록을 제조하기 위한 단량체를 탄산염 무수물과 함께 제1유기용매 및 제2유기용매에 용해시킨 후 (또는 소수블록을 제조하기 위한 단량체를 먼저 용해시킬 수 있다.), 상기 혼합물을 90 ~ 150℃, 바람직하게는 100 ~ 140℃에서 3 ~ 5 시간 동안 교반하며, 공비혼합물을 제거한 다음, 이를 150 ~ 190℃에서 6 ~ 24 시간 동안 교반하여 반응시킨다. In preparing the sulfonated multi-block copolymer, the monomer for producing the hydrophilic block is dissolved in the first organic solvent and the second organic solvent together with the carbonate anhydride (or the monomer for producing the hydrophobic block may be dissolved first ), The mixture is stirred at 90 to 150 ° C, preferably 100 to 140 ° C for 3 to 5 hours, and the azeotropic mixture is removed, and the mixture is reacted by stirring at 150 to 190 ° C for 6 to 24 hours.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 탄산염 무수물 촉매는 통상적으로 사용 가능한 것이면 무방하고, 바람직하게는 탄산칼륨(K2CO3)을 사용하는 것이 좋다.According to a preferred embodiment of the present invention, the carbonate anhydride catalyst may be any generally usable catalyst, and preferably potassium carbonate (K 2 CO 3 ) is preferably used.

상기 제1 유기용매와 제2유기용매는 친수 및 소수 블록 모두 같이 사용될 수 있다. 그리고 상기 제1유기용매는 반응물과 생성물을 잘 용해시키며 끓는점이 높은 용매이고, 제2유기용매는 초기 반응액에서 공비혼합물(특히, 물)을 제거하기 위해 사용되는 용매이다. 즉, 상기 제2유기용매는 증류가 되어 없어지고, 반응 후에는 반응용액에는 제1유기용매만 남을 수 있다. The first organic solvent and the second organic solvent may be used both as hydrophilic and hydrophobic blocks. The first organic solvent is a solvent which dissolves reactants and products well and has a high boiling point. The second organic solvent is a solvent used for removing an azeotropic mixture (particularly, water) in the initial reaction solution. That is, the second organic solvent is distilled off and only the first organic solvent may remain in the reaction solution after the reaction.

상기 제1유기용매는 반응물과 생성물을 잘 용해시킬 수 있는 것이면 크게 제한되지 않으나, 바람직하게는 N,N-디메틸아세트아미드(N,N-dimethylacetamide, DMAc), N-메틸피롤리돈(N-methyl pyrrolidone, NMP), 디메틸술폭시드(dimethyl sulfoxide, DMSO) 및 N,N-디메틸포름아미드(N,N-dimethylformamide, DMF)중 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. The first organic solvent is not particularly limited as long as it can dissolve reactants and products well, but it is preferable to use N, N-dimethylacetamide (DMAc), N-methylpyrrolidone (N- methyl pyrrolidone (NMP), dimethyl sulfoxide (DMSO), and N, N-dimethylformamide (DMF).

그리고 상기 제2유기용매는 반응물에서 물과 공비를 이루어 잘 제거될 수 있는 것이면 크게 제한되지 않으나, 바람직하게는 벤젠, 톨루엔 및 자일렌 중 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다The second organic solvent may be any one selected from benzene, toluene and xylene, although it is not particularly limited as long as it can be removed by azeotropic distillation with water in the reactant.

또한, 브랜치된 술폰화 멀티 블록 공중합체를 제조하기 위하여 투입되는 상기 브랜처는 술폰화 멀티 블록 공중합체의 주사슬을 직접 구성하는 역할을 한다.In addition, the branching agent that is input to produce the branched sulfonated multiblock copolymers also plays a role in directly configuring the main chain of the sulfonated multiblock copolymer.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 브랜처는 [3,5-비스(4-플루오로벤조일)페닐](4-플루오로페닐)메탄온([3,5-bis(4-fluorobenzoyl)phenyl](4-fluorophenyl)methanone), [3,5-비스(4-플루오로술포닐)페닐](4-플루오로페닐)메탄온([3,5-bis(4-fluorosulfonyl)phenyl](4-fluorophenyl)methanone), 3,5-디플루오로-4'-플로오로벤조페논)(3,5-difluoro-4'-fluorobenzophenone) 및 3,5-디플루오로-4'-플루오로페닐)술폰((3,5-difluoro-4'-fluorophenyl)sulfone)중 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. According to one preferred embodiment of the present invention, the branche is selected from the group consisting of [3,5-bis (4-fluorobenzoyl) phenyl] (4-fluorophenyl) 3,5-bis (4-fluorosulfonyl) phenyl] (4-fluorophenyl) methanone, 4-fluorophenyl) methanone, 3,5-difluoro-4'-fluorobenzophenone) and 3,5-difluoro-4'-fluorophenyl Sulfone ((3,5-difluoro-4'-fluorophenyl) sulfone).

이중 상기 [3,5-비스(4-플루오로벤조일)페닐](4-플루오로페닐)메탄온은 1,3,5-벤젠트리카르보닐트리클로라이드(1,3,5-benzenetricarbonyltrichloride), 알루미늄 클로라이드(aluminum chloride) 및 플루오로벤젠(fluorobenzene)을 프리델-크라프트 반응(friedel-crafts reaction)하여 제조할 수 있으며, 이외에 다른 구조의 브랜처 역시 유사한 프리델-크라프트 반응에 의해 제조할 수 있다.The above [3,5-bis (4-fluorobenzoyl) phenyl] (4-fluorophenyl) methanone is obtained by reacting 1,3,5-benzenetricarbonyltrichloride, aluminum Aluminum chloride and fluorobenzene can be prepared by a friedel-crafts reaction. In addition, branche structures of other structures can also be prepared by a similar Friedel-Craft reaction.

그 다음, 상기 혼합물의 온도를 80℃이하로 낮춘 후 추가로 소수 블록(또는 친수 블록)을 제조하기 위한 단량체를 탄산염 무수물과 함께 유기용매에 첨가한다.Next, the temperature of the mixture is lowered to 80 캜 or lower, and then monomers for producing a minority block (or hydrophilic block) are added to the organic solvent together with the carbonate anhydride.

이때 추가로 가하는 유기용매는 앞서 사용한 유기용매와 동일한 것일 수 있다. 이 혼합물을 상기 혼합물을 90 ~ 150℃, 바람직하게는 100 ~ 140℃에서 3 ~ 5 시간 동안 교반 한 후, 톨루엔 또는 벤젠과 공비혼합물을 딘-스탁 트랩(dean-stark trap)을 통하여 제거한다. 이때, 증류되어 나오는 공비혼합물이 딘-스탁 트랩을 통하여 나오지 않을 때까지 제거한다. 상기와 같이 공비혼합물을 완전히 제거한 후, 반응혼합물의 온도를 150 ~ 190℃에서 6 ~ 24 시간 동안 계속 교반하면서 반응시킨다.The organic solvent to be added may be the same as the organic solvent. The mixture is stirred at 90 to 150 ° C, preferably 100 to 140 ° C for 3 to 5 hours, and then the azeotropic mixture with toluene or benzene is removed through a dean-stark trap. At this time, the azeotropic mixture which is distilled off is removed through the dean-stark trap. After the azeotropic mixture is completely removed as described above, the reaction mixture is allowed to react at 150 to 190 ° C for 6 to 24 hours with continued stirring.

다음 1)단계에 대해 설명한다.The following 1) step will be described.

본 단계에서는 술폰화 멀티 블록 공중합체 용액에서 술폰화 멀티 블록 공중합체를 침전시킨다. 상기 술폰화 멀티 블록 공중합체를 침전시키는 방법은 통상적으로 사용 가능한 것이면 무방하나, 바람직하게는 비용매를 사용하여 침전시킬 수 있다.In this step, a sulfonated multiblock copolymer is precipitated in a sulfonated multiblock copolymer solution. The method of precipitating the sulfonated multiblock copolymer is not particularly limited as long as it is usable in general, but it is preferably precipitated using a non-solvent.

보다 구체적으로 설명하면, 술폰화 멀티 블록 공중합체 용액에 비용매를 적가함으로써, 술폰화 멀티 블록 공중합체 용액에 있는 술폰화 멀티 블록 공중합체를 침전시킬 수 있다. More specifically, the sulfonated multiblock copolymer in the sulfonated multiblock copolymer solution can be precipitated by adding non-solvent to the sulfonated multiblock copolymer solution.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 비용매는 아세톤; 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올 및 n-부탄올 중 선택된 1종 이상의 알코올; 헥산, 시클로 헥산 및 헵탄 중 선택된 1종 이상의 알칸류; 및 이들의 혼합물 중 선택된 1 종 이상을 포함할 수 있다. 상기 비용매로는 전술한 바로 한정되는 것은 아니며, 상기 술폰화 멀티 블록 공중합체 용액 제조를 위해 사용된 용매와 혼합되고, 용매에 대해서는 가용성이면 가능하다. 또한, 침전대상물인 술폰화 멀티 블록 공중합체에 대해서는 용해도가 낮은 물질이면, 본 발명의 비용매로 모두 사용 가능하다. According to a preferred embodiment of the present invention, the non-solvent comprises acetone; At least one alcohol selected from methanol, ethanol, isopropyl alcohol and n-butanol; One or more alkanes selected from hexane, cyclohexane and heptane; And a mixture thereof. The non-solvent is not limited to the above-mentioned solvent, but may be mixed with the solvent used for preparing the sulfonated multi-block copolymer solution, and soluble if the solvent is available. In addition, if the solubility of the sulfonated multiblock copolymer is low, it can be used as a non-solvent for the present invention.

그리고, 상기 1) 단계에서는 술폰화 멀티 블록 공중합체 용액을 교반기로 교반하면서 상기 비용매를 적가할 수 있다. 상기 비용매의 적가량은 상기 술폰화 멀티 블록 공중합체 용액 중의 용매량의 0.5 내지 5배일 수 있으며, 바람직하게는 0.5배에서 2배일 수 있다. 그리고 비용매의 적가속도는 총 술폰화 멀티 블록 공중합체 용액 량(kg) 당 2000 kg/hr/kg 이하일 수 있다.In step 1), the non-solvent may be added while stirring the sulfonated multi-block copolymer solution with a stirrer. The amount of the non-solvent may be 0.5 to 5 times the amount of the solvent in the sulfonated multi-block copolymer solution, and preferably 0.5 to 2 times. And the accelerating acceleration of the non-solvent can be less than 2000 kg / hr / kg of total sulfonated multi-block copolymer solution (kg).

상기 1) 단계를 수행하는 온도는 -30 ~ 150℃일 수 있다. 바람직하게는 20 ~ 50℃일 수 있으며, 이 경우 경제적으로 유리할 수 있다. 그리고 상기 침전된 술폰화 멀티 블록 공중합체는 구형의 입자로 침전될 수 있다.
The temperature for carrying out the step 1) may be -30 to 150 ° C. Preferably from 20 to 50 < 0 > C, which may be economically advantageous. And the precipitated sulfonated multi-block copolymer can be precipitated as spherical particles.

다음 상기 2) 단계에 대해 설명한다.Next, the above 2) step will be described.

본 단계는 상기 술폰화 멀티 블록 공중합체가 침전된 용액을 물로 희석시키고, 산으로 pH를 조절하는 단계로써, 탄산염 무수물이 산과 반응하여 제거가 잘되도록 하는 역할을 한다.In this step, the solution in which the sulfonated multi-block copolymer is precipitated is diluted with water, and the pH is adjusted with acid, so that the carbonate anhydride reacts with the acid to be easily removed.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 2)단계에서 물은 상기 술폰화 멀티 블록 공중합체가 침전된 용액 100 중량부에 대하여 1 ~ 15중량부를, 바람직하게는 1 ~ 3 중량부를 포함할 수 있다. 만약 1 중량부 미만이면, 탄산염 무수물이 효과적으로 제거가 되지 않는 문제가 있을 수 있고, 15 중량부를 초과하면, 제조공정의 워킹볼륨(Working volume)이 커지며 생산성이 떨어지고 폐액이 많아질 수 있으므로, 상기의 범위가 바람직하다. According to a preferred embodiment of the present invention, in the step 2), water may contain 1 to 15 parts by weight, preferably 1 to 3 parts by weight, based on 100 parts by weight of the solution in which the sulfonated multiblock copolymer has been precipitated have. If the amount is less than 1 part by weight, the carbonate anhydride may not be effectively removed. If the amount is more than 15 parts by weight, the working volume of the manufacturing process may become large, the productivity may be low and the waste liquid may be large. Range is preferred.

그리고 상기 산은 황산, 질산, 염산(HCl) 및 카르복실산 중 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 염산일 수 있다. 그리고 상기 카르복실산은 포름산 및 아세트산등을 포함할 수 있다. The acid may include at least one selected from sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid (HCl), and carboxylic acid, preferably hydrochloric acid. And the carboxylic acid may include formic acid, acetic acid, and the like.

본 발명에서는 술폰화 멀티 블록 공중합체가 침전된 용액을 물로 희석하고 pH를 조절함으로써, 결정으로 석출되었던 탄산염 무수물이 효과적으로 제거 되도록한다. In the present invention, the solution in which the sulfonated multiblock copolymer is precipitated is diluted with water and the pH is adjusted so that the carbonate anhydride precipitated in crystals is effectively removed.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 조절된 pH는 6 ~ 8일 수 있으며, 바람직하게는 6.5 ~ 7.5 일 수 있다. 만약 pH가 6 미만이면, 공중합체의 작용기와 반응하여 고분자의 물성이 달라지는 문제가 있을 수 있고, 8을 초과하면 탄산염 무수물의 제거 효율이 떨어질 수 있다.
According to a preferred embodiment of the present invention, the adjusted pH may be 6 to 8, preferably 6.5 to 7.5. If the pH is less than 6, there may be a problem that the physical properties of the polymer are changed by reacting with the functional group of the copolymer, and if the pH is more than 8, the removal efficiency of the carbonate anhydride may be lowered.

다음 3)단계에 대해 설명한다.The next step 3) will be described.

상기 2) 단계에서 침전된 술폰화 멀티 블록 공중합체를 여과하는 단계이며, 술폰화 멀티 블록 공중합체 용액에서 술폰화 멀티 블록 공중합체만을 얻는 단계이다. 본 발명의 여과하는 단계는 특별한 제약은 없으나, 다만, 구형의 입자인 술폰화 멀티 블록 공중합체가 여과될 수 있는 정도의 기공(pore)을 갖는 장치이면 충분하다.
The step of filtering the sulfonated multiblock copolymer precipitated in the step 2) is a step of obtaining only a sulfonated multiblock copolymer in a sulfonated multiblock copolymer solution. The filtration step of the present invention is not particularly limited, but it is sufficient that a device having a pore to such an extent that a sulfonated multiblock copolymer, which is a spherical particle, can be filtered.

그리고 상기 3)단계 후에는 4)단계인 세척하는 단계를 수행한다.After step 3), the step 4) is performed.

본 단계는 여과된 술폰화 멀티 블록 공중합체에 잔존하는 용매나 염을 제거하기 위하여 물 및/또는 알코올을 이용하여 세척할 수 있다. 건조효율을 고려하여 뜨거운 탈이온수(~80℃)와 비점이 낮은 용매인 알코올로 세척할 수 있다. 세척된 고분자는 상온 내지 150℃의 온도에서 건조할 수 있으며, 감압 내지 진공조건을 이용하여 건조시간을 단축할 수 있다.This step can be washed with water and / or alcohol to remove any solvent or salt remaining in the filtered sulfonated multiblock copolymer. Considering the drying efficiency, it can be washed with hot deionized water (~ 80 ℃) and alcohol with low boiling point. The washed polymer can be dried at a temperature of from room temperature to 150 ° C, and the drying time can be shortened by using a reduced pressure or a vacuum condition.

한편, 종래에는 술폰화 멀티 블록 공중합체를 여과하기 전에 전처리를 하지 않음으로써, 세척하는 단계에서 과량의 정제수를 사용하여야 했다. 그리고 8회 이상의 세척단계를 수행함으로써, 공정시간이 길다는 문제가 있다.In the prior art, however, the sulfonated multiblock copolymer was not pretreated before filtration, so that an excessive amount of purified water had to be used in the washing step. There is a problem in that the process time is long by performing the cleaning step 8 times or more.

그러나 본 발명에서는 술폰화 멀티 블록 공중합체가 침전된 용액을 물로 희석하고 pH를 조절함으로써, 잔류하는 탄산염 무수물이 효과적으로 제거되게 된다. 그래서 술폰화 멀티 블록 공중합체를 여과한 후, 수행되는 세척단계의 효율을 향상시키게 된다. 따라서 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 세척단계는 1회 이상 수행할 수 있고, 바람직하게는 1 ~ 7회로 수행 가능할 수 있다. 더욱 바람직하게는 6회 미만일 수 있고, 가장 바람직하게는 4회 이하로 수행될 수 있다. 이로 인해 공정시간이 현저히 줄어들어, 경제적인 효과도 얻게 된다.
However, in the present invention, the solution in which the sulfonated multiblock copolymer precipitates is diluted with water and the pH is adjusted, whereby the residual carbonate anhydride is effectively removed. Thus, after filtering the sulfonated multiblock copolymer, the efficiency of the washing step to be performed is improved. Therefore, according to a preferred embodiment of the present invention, the cleaning step may be performed one or more times, preferably one to seven times. More preferably less than 6 times, and most preferably less than 4 times. As a result, the process time is remarkably reduced, and the economical effect is also obtained.

결론적으로 본 발명에서는 술폰화 멀티 블록 공중합체의 제조방법을 세척효율이 향상시킬 수 있다. In conclusion, the present invention can improve the cleaning efficiency of the sulfonated multiblock copolymer.

이로 인해, 폐수량이 현저히 줄이고, 공정시간도 줄임으로써, 경제적인 효과를 볼 수 있다.
As a result, the amount of wastewater is remarkably reduced, and the process time is reduced, so that an economical effect can be obtained.

이하 본 발명을 실시예에 기초하여 더욱 상세하게 설명하지만, 하기에 개시되는 본 발명의 실시 형태는 어디까지 예시로써, 본 발명의 범위는 이들의 실시 형태에 한정되지 않는다. 본 발명의 범위는 특허청구범위에 표시되었고, 더욱이 특허 청구범위 기록과 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경을 함유하고 있다. 또한, 이하의 실시예, 비교예에서 함유량을 나타내는 "%" 및 "부"는 특별히 언급하지 않는 한 중량 기준이다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the embodiments of the present invention described below are illustrative only and the scope of the present invention is not limited to these embodiments. The scope of the present invention is indicated in the claims, and moreover, includes all changes within the meaning and range of equivalency of the claims. In the following Examples and Comparative Examples, "%" and "part" representing the content are based on weight unless otherwise specified.

제조예Manufacturing example

Dean stark 장치가 연결된 1L 반응기에 4,4'-디플루오로벤조페논 14.82g, 하이드로퀴논술포닉액시드 포타슘 염 14.38g, [3,5-비스(4-플루오로벤조일)페닐](4-플루오로페닐)메탄온 0.62g, 포타슘카보네이트 17.41g을 넣고 디메틸술폭시드(dimethyl sulfoxide, DMSO) 101.00g과 벤젠 90.90g을 질소분위기에서 투입하였다. 상기 반응물을 4시간 동안 90 ~ 140℃까지 승온 및 교반하여 벤젠을 증류시키고, 반응온도를 170℃로 승온하여 5시간 축중합 반응 시켰다. 상기 반응 종료 후 반응온도를 80℃로 감온 시킨 후, 동일 반응기에 4,4'-디플루오로벤조페논 2.29g, 9,9-비스(4-하이드록시페닐)플루오렌 6.25g, [3,5-비스(4-플루오로벤조일)페닐](4-플루오로페닐)메탄온 0.10g, 포타슘카보네이트 4.93g을 넣고 디메틸술폭시드(dimethyl sulfoxide, DMSO) 101.60g 과 벤젠 99.40g을 질소분위기에서 투입하였다. 상기 반응물을 4시간 동안 90 ~ 140℃까지 승온 및 교반하여 벤젠을 증류시키고, 반응온도를 170℃로 승온하여 14시간 축중합 반응 시켰다. 반응종료 후 반응물을 실온으로 감온 시켰다.In a 1 L reactor connected to a Dean stark apparatus, 14.82 g of 4,4'-difluorobenzophenone, 14.38 g of a hydroquinone sulfonic acid potassium salt, [3,5-bis (4-fluorobenzoyl) phenyl] Fluorophenyl) methanone and 17.41 g of potassium carbonate were placed, 101.00 g of dimethyl sulfoxide (DMSO) and 90.90 g of benzene were added in a nitrogen atmosphere. The reaction product was heated to 90-140 ° C for 4 hours and stirred to distill the benzene. The reaction temperature was raised to 170 ° C and condensation polymerization was carried out for 5 hours. After the completion of the reaction, the reaction temperature was lowered to 80 ° C, and then 2.29 g of 4,4'-difluorobenzophenone, 6.25 g of 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene, 0.10 g of 5-bis (4-fluorobenzoyl) phenyl] (4-fluorophenyl) methanone and 4.93 g of potassium carbonate were charged and 101.60 g of dimethyl sulfoxide (DMSO) and 99.40 g of benzene Respectively. The reaction product was heated to 90-140 ° C. for 4 hours and stirred to distill the benzene. The reaction temperature was raised to 170 ° C., and the reaction mixture was allowed to undergo condensation polymerization for 14 hours. After completion of the reaction, the reaction product was warmed to room temperature.

실시예Example

제조예에서 제조된 브랜치된 술폰화 멀티 블록 공중합체 반응액에 아세톤 246.60g을 1시간에 걸쳐 서서히 적가하였다. 침전의 교반속도는 250 rpm이었다. 220g 정도의 아세톤이 투입되면 고분자가 서서히 침전되기 시작하였다. 아세톤 적가 완료 후 메탄올 246.60g을 30분에 걸쳐 적가하였다. 메탄올 적가 완료 후 구형의 침전이 형성되었다. 이후 정제수 246.60g을 투입하고 1N HCl 수용액을 사용하여 반응액의 pH를 7로 조절하였다. 이후 고분자 슬러리를 여과하고 메탄올 105.69g으로 세척 후 정제수 211.38g으로 4회에 걸쳐 세척하였다.To the branched sulfonated multiblock copolymer reaction solution prepared in Production Example, 246.60 g of acetone was gradually added dropwise over 1 hour. The stirring speed of the precipitation was 250 rpm. When about 220 g of acetone was added, the polymer began to precipitate slowly. After completion of the acetone addition, 246.60 g of methanol was added dropwise over 30 minutes. A spherical precipitate formed after completion of the methanol addition. Then, 246.60 g of purified water was added thereto, and the pH of the reaction solution was adjusted to 7 using 1 N HCl aqueous solution. The polymer slurry was then filtered, washed with 105.69 g of methanol, and then washed four times with 211.38 g of purified water.

비교예Comparative Example

제조예에서 제조된 브랜치된 술폰화 멀티 블록 공중합체 반응액에 아세톤 246.60g을 1시간에 걸쳐 서서히 적가하였다. 침전의 교반속도는 250 rpm이었다. 220g 정도의 아세톤이 투입되면 고분자가 서서히 침전되기 시작하였다. 아세톤 적가 완료 후 메탄올 246.60g을 30분에 걸쳐 적가하였다. 메탄올 적가 완료 후 구형의 침전이 형성되었다. 이후 고분자 슬러리를 여과하고 메탄올 105.69g으로 세척 후 정제수 211.38g을 사용하여 8회에 걸쳐 세척을 하였다.
To the branched sulfonated multiblock copolymer reaction solution prepared in Production Example, 246.60 g of acetone was gradually added dropwise over 1 hour. The stirring speed of the precipitation was 250 rpm. When about 220 g of acetone was added, the polymer began to precipitate slowly. After completion of the acetone addition, 246.60 g of methanol was added dropwise over 30 minutes. A spherical precipitate formed after completion of the methanol addition. The polymer slurry was then filtered, washed with 105.69 g of methanol, and then washed eight times with 211.38 g of purified water.

실험예Experimental Example

상기 실시예 및 비교예에 잔존하는 탄산 칼슘의 잔류량을 측정하기 위하여 잔존하는 K+이온의 양을 ICP-OES(Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry) 장비를 사용하여 분석하였고, 하기 표 1에 나타내었다.The residual amount of K + ions was analyzed using ICP-OES (Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry) equipment to measure the residual amount of calcium carbonate remaining in the examples and comparative examples.

세척횟수Number of washes 1차Primary 2차Secondary 3차Third 4차Fourth 5차5th 6차6th 7차Seventh 8차8th car 비교예Comparative Example 21%21% 0.49%0.49% 0.15%0.15% 465ppm465ppm 130ppm130 ppm 39ppm39ppm 13ppm13 ppm 4ppm4 ppm 실시예Example 0.13%0.13% 233ppm233 ppm 33ppm33 ppm 4ppm4 ppm  -- -- -- --

단, 상기 실시예 및 비교예에서 제조된 브랜치된 술폰화 멀티 공중합체가 이 후 전해질 막으로 제조 시 탄산염 무수물이 잔류하면 얇은 막의 기계적 강도가 떨어지나, 공중합체 내에 10ppm 이하로 존재 시 기계적 강도에 영향이 없어 실시예는 4차, 비교예는 8차로만 측정하였다.However, when the branched sulfonated multifunctional copolymers prepared in the above Examples and Comparative Examples are made into an electrolyte membrane after the production, the mechanical strength of the thin membrane is lowered when the carbonate anhydride is remained, but when the branched anhydride is present in the copolymer at less than 10 ppm, And the measurement was performed only in the fourth example and the second example in the comparative example.

측정결과 상기 표 1에서 보는 바와 같이, 중화 세척 방법의 경우 4회 세척만으로도 기존의 8회 세척과 동등한 결과를 나타낸다는 것을 알 수 있다.Measurement results As shown in Table 1, it can be seen that, in the case of the neutralized washing method, only four times of washing shows the same results as the conventional 8 times of washing.

Claims (17)

1) 술폰화 멀티 블록 공중합체 용액에서 술폰화 멀티 블록 공중합체를 침전시키는 단계;
2) 상기 술폰화 멀티 블록 공중합체가 침전된 용액을 물로 희석시키고, 산으로 pH를 조절하는 단계;
3) 상기 pH가 조절된 용액에서 상기 술폰화 멀티 블록 공중합체를 여과하는 단계; 및
4) 상기 여과된 술폰화 멀티 블록 공중합체를 세척하는 단계;를 포함하는 술폰화 멀티 블록 공중합체의 제조방법.
1) precipitating a sulfonated multiblock copolymer in a sulfonated multiblock copolymer solution;
2) diluting the solution in which the sulfonated multiblock copolymer is precipitated with water and adjusting the pH with acid;
3) filtering the sulfonated multiblock copolymer in the pH controlled solution; And
4) washing the filtered sulfonated multi-block copolymer.
청구항 1에 있어서,
상기 1)단계의 술폰화 멀티 블록 공중합체 용액은
a) 반응기 내에 비스페놀계 단량체 또는 방향족 디할로겐계 단량체, 산 치환체를 갖는 비스페놀계 단량체 또는 산 치환체를 갖는 방향족 디할로겐계 단량체, 탄산염 무수물 촉매, 제1유기용매 및 제 2유기용매를 넣고 중합하여 친수 블록을 제조하는 단계; 및
b) 상기 제조된 친수 블록, 상기 제1유기용매를 포함하는 상기 반응기 내에서, 비스페놀계 단량체, 방향족 디할로겐계 단량체, 탄산염 무수물 촉매, 제1유기용매 및 제 2유기용매를 첨가하고 중합하여 소수 블록을 제조하는 동시에 멀티블록 공중합체를 제조하는 단계;를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는 술폰화 멀티 블록 공중합체의 제조방법.
The method according to claim 1,
The sulfonated multiblock copolymer solution of step 1)
a) An aromatic dihalide monomer having a bisphenol-based monomer or aromatic dihalogen monomer, an acid substituent, or an acid substituent, a carbonate anhydride catalyst, a first organic solvent and a second organic solvent are charged in a reactor, Producing a block; And
b) In the reactor comprising the hydrophilic block, the first organic solvent, the bisphenol-based monomer, the aromatic dihalide-based monomer, the carbonate anhydride catalyst, Adding a first organic solvent and a second organic solvent, and polymerizing the resultant to prepare a minor block and preparing a multi-block copolymer.
청구항 1에 있어서,
상기 1)단계의 술폰화 멀티 블록 공중합체 용액은
a) 반응기 내에 비스페놀계 단량체, 방향족 디할로겐계 단량체, 탄산염 무수물 촉매, 제1유기용매 및 제 2유기용매를 넣고 중합하여 소수 블록을 제조하는 단계; 및
b) 상기 제조된 소수 블록, 상기 제1유기용매를 포함하는 상기 반응기 내에서, 비스페놀계 단량체 또는 방향족 디할로겐계 단량체, 산 치환체를 갖는 비스페놀계 단량체 또는 산 치환체를 갖는 방향족 디할로겐계 단량체, 탄산염 무수물 촉매, 제1유기용매 및 제2유기용매를 첨가하고 중합하여 친수 블록을 제조하는 동시에 멀티 블록 공중합체를 제조하는 단계;를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는 술폰화 멀티 블록 공중합체의 제조방법.
The method according to claim 1,
The sulfonated multiblock copolymer solution of step 1)
a) reacting a bisphenol-based monomer, an aromatic dihalogen-based monomer, a carbonate anhydride catalyst, Adding a first organic solvent and a second organic solvent to prepare a minor block; And
b) preparing the minor block, The first organic solvent An aromatic dihalogen monomer having a bisphenol-based monomer or an aromatic dihalide-based monomer, a bisphenol-based monomer having an acid substituent or an acid substituent, a carbonate anhydride catalyst, A step of adding a first organic solvent and a second organic solvent and polymerizing them to prepare a hydrophilic block and simultaneously preparing a multiblock copolymer.
청구항 1에 있어서,
상기 1)단계의 술폰화 멀티 블록 공중합체 용액은
a) 반응기 내에 비스페놀계 단량체, 방향족 디할로겐계 단량체, 탄산염 무수물 촉매, 제1유기용매 및 제 2유기용매를 넣고 중합하여 소수 블록을 제조하는 단계;
b) 반응기 내에 비스페놀계 단량체 또는 방향족 디할로겐계 단량체, 산 치환체를 갖는 비스페놀계 단량체 또는 산 치환체를 갖는 방향족 디할로겐계 단량체, 탄산염 무수물 촉매, 제1유기용매 및 제 2유기용매를 넣고 중합하여 친수 블록을 제조하는 단계; 및
c) 상기 a)단계에서 제조한 소수 블록 및 b)단계에서 제조한 친수 블록을 제1유기용매 및 제 2유기용매에 용해시킨 후, 탄산염 무수물 촉매 하에 반응시켜 멀티 블록 공중합체를 제조하는 단계;를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는 술폰화 멀티 블록 공중합체의 제조방법.
The method according to claim 1,
The sulfonated multiblock copolymer solution of step 1)
a) preparing bisphenol-based monomer, aromatic dihalide-based monomer, carbonate anhydride catalyst, first organic solvent and second organic solvent in a reactor and polymerizing to prepare a minor block;
b) An aromatic dihalide monomer having a bisphenol-based monomer or aromatic dihalogen monomer, an acid substituent, or an acid substituent, a carbonate anhydride catalyst, a first organic solvent and a second organic solvent are charged in a reactor and polymerized to prepare a hydrophilic Producing a block; And
c) dissolving the hydrophobic block prepared in the step a) and the hydrophilic block prepared in the step b) in a first organic solvent and a second organic solvent, and reacting the resultant with a carbonate anhydride catalyst to prepare a multiblock copolymer; ≪ / RTI > wherein the sulfonated multiblock copolymer is prepared by the process comprising:
청구항 2 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 비스페놀계 단량체는
2,2-비스(4-히드록시페닐)헥사플루오로프로판, 4,4'-바이페놀 및 9,9-비스(4-하이드록시페닐)플루오렌 중 선택되는 어느 하나 이상을 포함하고,
상기 방향족 디할로겐계 단량체는
4,4'-디플루오로벤조페논 및 4,4'-디클로로벤조페논 중 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 술폰화 멀티 블록 공중합체의 제조방법.
The method according to any one of claims 2 to 4,
The bisphenol-based monomer
At least one selected from the group consisting of 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane, 4,4'-biphenol and 9,9-bis (4-hydroxyphenyl)
The aromatic dihalogen monomers include
4,4'-difluorobenzophenone, 4,4'-difluorobenzophenone, and 4,4'-dichlorobenzophenone.
청구항 2 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 산 치환체를 갖는 비스페놀계 단량체는
하이드로퀴논술포닉 산 포타슘 염, 2,7-디하이드록시나프탈렌-3,6-디술포닉 산 디소듐염, 1,7-디하이드록시나프탈렌-3-술포닉산 모노소듐염, 비스(4-플루오로페닐)술폰 및 2,3-디하이드록시나프탈렌-6-술포닉산 모노소듐염 중 선택되는 어느 하나 이상을 포함하고,
산 치환체를 갖는 방향족 디할로겐계 단량체는
포타슘 5,5'-카르노빌비스(2-플루오로벤젠 술포네이트), 4,4'-디플루오로디페닐 술폰 및 포타슘 2,2'-[9,9-비스(4-하이드록시페닐)플루오렌]술포네이트중 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 술폰화 멀티 블록 공중합체의 제조방법.
The method according to any one of claims 2 to 4,
The bisphenol-based monomer having an acid substituent
Dihydroxynaphthalene-3,6-disulfonic acid disodium salt, 1,7-dihydroxynaphthalene-3-sulfonic acid monosodium salt, bis (4-fluoro Sulfonylphenyl) sulfone, and 2,3-dihydroxynaphthalene-6-sulfonic acid monosodium salt,
The aromatic dihalogen monomers having an acid substituent include
(2-fluorobenzenesulfonate), 4,4'-difluorodiphenylsulfone and potassium 2,2 '- [9,9-bis (4-hydroxyphenyl) A sulfonate group, and a sulfonate group; and a sulfonate group.
청구항 2 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
브랜치된 친수 블록 또는 소수 블록을 제조하기 위하여, 상기 친수 블록 또는 소수 블록 제조 시에 브랜처를 첨가하는 것을 특징으로 하는 술폰화 멀티 블록 공중합체의 제조방법.
The method according to any one of claims 2 to 4,
Characterized in that a branching agent is added in the production of said hydrophilic block or minority block to produce a branched hydrophilic block or fractional block.
청구항 7에 있어서,
상기 브랜처는 [3,5-비스(4-플루오로벤조일)페닐](4-플루오로페닐)메탄온,[3,5-비스(4-플루오로술포닐)페닐](4-플루오로페닐)메탄온, 3,5-디플루오로-4'-플로오로벤조페논 및 (3,5-디플루오로-4'-플루오로페닐)술폰 중 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 술폰화 멀티 블록 공중합체의 제조방법.
The method of claim 7,
The branche was prepared by reacting [3,5-bis (4-fluorobenzoyl) phenyl] (4-fluorophenyl) methanone, [3,5- Phenyl) methanone, 3,5-difluoro-4'-fluorobenzophenone and (3,5-difluoro-4'-fluorophenyl) sulfone. Wherein the sulfonated multiblock copolymer is prepared by reacting a sulfonated polybutadiene with a sulfonated polyimide.
청구항 2 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 탄산염 무수물 촉매는 탄산칼륨인 것을 특징으로 하는 술폰화 멀티 블록 공중합체의 제조방법.
The method according to any one of claims 2 to 4,
Wherein the carbonate anhydride catalyst is potassium carbonate. ≪ RTI ID = 0.0 > 8. < / RTI >
청구항 2 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1유기용매는
N,N'-디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈, 디메틸술폭시드 및 N,N-디메틸포름아미드 중 선택되는 어느 하나 이상을 포함하고,
상기 제2유기용매는
벤젠, 톨루엔 및 자일렌 중 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 술폰화 멀티 블록 공중합체의 제조방법.
The method according to any one of claims 2 to 4,
The first organic solvent
At least one selected from the group consisting of N, N'-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, dimethylsulfoxide and N, N-dimethylformamide,
The second organic solvent
Benzene, toluene, and xylene. The method for producing a sulfonated multiblock copolymer according to claim 1,
청구항 1에 있어서,
상기 1) 단계는 비용매를 적가하여 수행되는 것을 특징으로 하는 술폰화 멀티 블록 공중합체 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step 1) is carried out by adding a non-solvent.
청구항 11에 있어서,
상기 비용매는 아세톤; 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올 및 n-부탄올 중 선택된 1종 이상의 알코올; 헥산, 시클로 헥산 및 헵탄 중 선택된 1종 이상의 알칸류; 및 이들의 혼합물 중 선택된 1 종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 술폰화 멀티 블록 공중합체의 제조방법.
The method of claim 11,
The non-solvent being acetone; At least one alcohol selected from methanol, ethanol, isopropyl alcohol and n-butanol; One or more alkanes selected from hexane, cyclohexane and heptane; And a mixture thereof. The method for producing a sulfonated multiblock copolymer according to claim 1,
청구항 1에 있어서,
상기 2)단계에서 물은 상기 술폰화 멀티 블록 공중합체가 침전된 용액 100 중량부에 대하여 1 ~ 15 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 술폰화 멀티 블록 공중합체의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the water in the step 2) comprises 1 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the solution in which the sulfonated multiblock copolymer is precipitated.
청구항 1에 있어서,
상기 2)단계에서 산은
황산, 질산, 카르복실산 및 염산(HCl) 중 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 술폰화 멀티 블록 공중합체의 제조방법.
The method according to claim 1,
In the step 2)
Wherein at least one selected from the group consisting of sulfuric acid, nitric acid, carboxylic acid and hydrochloric acid (HCl) is contained.
청구항 1에 있어서,
상기 3)단계의 조절된 pH는 6 ~ 8인 것을 특징으로 하는 술폰화 멀티 블록 공중합체의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the adjusted pH of step 3) is from 6 to 8. < RTI ID = 0.0 > 8. < / RTI >
청구항 1에 있어서,
상기 4) 단계는 1회 이상으로 수행하는 것을 특징으로 하는 술폰화 멀티 블록 공중합체의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step 4) is carried out one or more times.
청구항 16에 있어서,
상기 4) 단계는 1 ~ 7회로 수행하는 것을 특징으로 하는 술폰화 멀티 블록 공중합체의 제조방법.
18. The method of claim 16,
Wherein the step 4) is carried out from 1 to 7 times.
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