KR20170030693A - Crosslinker containing electron withdrawing group for ion exchangable polymer, ion exchangable-crosslinked polymer crosslinked by the crosslinker and use thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전자끌게기를 갖는, 이온교환성 고분자용 가교제, 상기 가교제에 의해 가교된 이온전도성 가교 고분자 및 이의 용도에 관한 것이다.
The present invention relates to a crosslinking agent for an ion-exchange polymer having an electron-withdrawing group, an ion-conducting crosslinked polymer crosslinked by the crosslinking agent, and a use thereof.
전 세계적으로 지구 온난화에 의한 가뭄 현상 심화, 지하수 고갈, 사막화 진행과, 인구 증가, 산업화에 의한 생활·산업 용수 사용 증가로 인하여 물의 자원으로서의 가치가 증대되고 있어, 해수의 담수화나 생활·산업 폐수의 재활용화 등이 새로운 이슈로 등장하고 있다. 또한 산업용 초순수의 제조에 대한 관심이 높아지고, 생활면에서는 먹고, 씻을 맑은 물의 수요가 증가함에 따라 고효율의 이온 제거 장치의 개발에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
Worldwide, the value of water resources is increasing due to the deepening of drought phenomena caused by global warming, depletion of groundwater, progress of desertification, population increase, increase of living and industrial water use by industrialization, and the desalination of seawater, And recycling are emerging as new issues. In addition, as interest in the production of ultra pure water for industrial use increases, the demand for clean water that can be eaten and washed increases in living, and research on the development of high efficiency ion removing apparatus is actively carried out.
현재 이온물질을 제거하는 기술은 주로 증발법, 역삼투막법 및 이온교환막법을 이용하고 있으며, 증발법과 역삼투막법은 높은 에너지 소비에 따른 운전비용 및 운전상의 문제점 등을 가지고 있고 가장 폭 넓게 사용하는 이온교환막법은 재생할 때 산(Acid)이나 소금(NaCl)을 과량 사용하므로 2차 오염물질을 만드는 단점을 가지고 있다.
The evaporation method and the reverse osmosis membrane method are mainly used for evaporation method, reverse osmosis membrane method and ion exchange membrane method. The evaporation method and the reverse osmosis membrane method have operation cost and operational problems due to high energy consumption and the most widely used ion exchange membrane The method has the disadvantage of producing secondary pollutants because it uses excess acid or salt (NaCl) during regeneration.
이러한 부산물로의 과농축수는 역전기투석 공정에서의 좋은 원료로 사용이 가능하다. 역전기투석은 전기투석의 역방향으로의 운전을 통해 전기를 생산해내는 신재생에너지 시스템이다. 다시 말해서 양이온 교환막과 음이온 교환막이 교대로 놓여 격실을 만들고 각 격실에 교대로 염수와 농수를 흘리면 각각의 이온교환막을 통해 이온의 흐름이 생성되고 이를 통해 생성된 전류를 이용하는 시스템이다. 이의 핵심 소재인 이온교환막은 시스템의 성능을 결정하는 가장 중요한 소재이나 현재 사용되는 이온교환막의 경우 가격이 매우 비싸고 내구성이 이온선택도에 의한 성능이 만족스럽지 않아 이를 만족시킬 수 있는 새로운 소재 및 기술이 요구되고 있다.
Concentrated water as such by-product can be used as a good raw material in the reverse electrodialysis process. Reverse electrodialysis is a renewable energy system that produces electricity through the reverse operation of electrodialysis. In other words, when the cation exchange membrane and the anion exchange membrane alternate with each other to create a compartment and alternately flow salt water and agricultural water to each compartment, ion flow is generated through each ion exchange membrane and the current generated through the ion exchange membrane is utilized. The ion exchange membrane, which is the core material of the ion exchange membrane, is the most important material that determines the performance of the system. However, since the ion exchange membrane used is very expensive and the durability is not satisfactory due to the ion selectivity, new materials and technologies Is required.
또한, 이온교환막을 이용한 전기투석은 전극과 전해질 용액을 통해 공급되는 직류전원에 의해 형성되는 전기장을 이용하여 물 속에 용해되어 있는 이온성 물질을 분리하는 공정이다. 여기에 사용되는 이온교환막은 전해질 용액에서 막 내부의 고정이온의 이온결합에 의한 대응이온의 선택 투과성을 나타낸다. 일반적으로 이온교환막은 높은 투과선택성, 낮은 전기저항, 우수한 기계적 강도, 높은 화학적 안정성 등이 요구된다.
Electrodialysis using an ion exchange membrane is a process for separating ionic materials dissolved in water by using an electric field formed by a direct current power supplied through an electrode and an electrolyte solution. The ion exchange membrane used here indicates the selective permeability of the corresponding ions by the ionic bonding of the fixed ions in the membrane in the electrolyte solution. In general, ion exchange membranes are required to have high permeability selectivity, low electrical resistance, excellent mechanical strength, and high chemical stability.
기존 아민계 가교제를 사용하여 이온교환성 및/또는 이온전도성 가교 고분자를 제조하는 방법은 3차 아민을 가교제로서 사용하여 가교 반응과 함께 상기 3차 아민 가교제가 암모늄 이온으로 변환되어 이온교환성 작용기를 형성하는 방식을 사용한다. 그러나, 이러한 경우 water uptake나 conductivity 등 이온교환막(ion-exchange membrane)으로서의 기능성에 영향을 준다.
A method for producing an ion exchangeable and / or ionically conductive crosslinked polymer by using an existing amine-based crosslinking agent is a method in which a tertiary amine is used as a crosslinking agent and the tertiary amine crosslinking agent is converted into an ammonium ion, . However, this affects the functionality of ion-exchange membranes such as water uptake and conductivity.
본 발명의 목적은 이온교환성 작용기의 형성 없이 가교만을 할 수 있고 제막시 급격한 가교 반응을 억제하여 막의 형태 변화를 방지할 수 있는 가교제, 상기 가교제로 가교된 이온전도성 가교 고분자 및 이의 용도를 제공하는 것이다.
An object of the present invention is to provide a crosslinking agent capable of only crosslinking without formation of an ion-exchange functional group and inhibiting a sudden crosslinking reaction at the time of film formation to prevent a change in the shape of the membrane, an ionically conductive crosslinked polymer crosslinked with the crosslinking agent, and a use thereof will be.
본 발명의 제1양태는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 이온교환성 가교 고분자용 가교제 조성물을 제공한다:A first aspect of the present invention provides a crosslinking agent composition for an ion-exchange crosslinked polymer comprising a compound represented by the following formula (1): < EMI ID =
[화학식 1][Chemical Formula 1]
상기 화학식 1에서, In Formula 1,
A는 전자끌게기로서 -(C=O)-, -(P=O)-, -(SO2)-, -CF2- 또는 -(C(CF3)2)-이거나 또는 상기 전자끌게기 중 1종 이상으로 치환된 C6 -20 아릴 또는 C5 -20 헤테로아릴이고;A is an electron withdrawing group - (C = O) -, - (P = O) -, - (SO 2) -, -CF 2 - or - (C (CF 3) 2 ) - , or or the electron withdrawing group substituted by at least one of C 6 aryl or C 5 -20 -20 heteroaryl;
B1 및 B2는 각각 독립적으로 -NH2, 또는 -NHR이고;B 1 and B 2 are each independently -NH 2 , or -NHR;
R은 수소, -(CH2)zCH3(z는 0이거나 1≤z≤100 범위의 정수), -(CX2)zCX3-(z는 0이거나 1≤z≤100 범위의 정수, X는 할로겐 원자), -NH2, -NH(CH3), -NH-(CH2)y-NH2(1≤y≤100, y는 정수), -(C=O)H, -C(CH3)2H, -CH2(OH), -O-CH2-C(CH3)2-CH2-OH, -(O-CH2-CH2)p-O-CH2-CH3(1≤p≤100, p는 정수), -O-(CH2)2-(O-CH2-CH2)x-OH, -OH, -SO2H, -SH, 비치환 또는 할로겐, C1 -6 알킬 또는 C6 -10 아릴로 치환된 피롤기, 비치환 또는 할로겐, C1 -6 알킬 또는 C6 -10 아릴로 치환된 피리딘기, 페놀기 또는 페닐기이고;R is hydrogen, - (CH 2 ) z CH 3 (z is 0 or an integer in the
m 및 n은 각각 독립적으로 1 내지 100의 정수이다.m and n are each independently an integer of 1 to 100;
본 발명의 제2양태는 이온전도성 고분자가 하기 화학식 2로 표시되는 가교 단위를 통해 가교된 것이 특징인 이온전도성 가교 고분자를 제공한다:The second aspect of the present invention provides an ionically conductive crosslinked polymer characterized in that the ion conductive polymer is crosslinked through a crosslinking unit represented by the following formula (2)
[화학식 2](2)
상기 화학식 2에서, In Formula 2,
A는 전자끌게기로서 -(C=O)-, -(P=O)-, -(SO2)-, -CF2- 또는 -(C(CF3)2)-이거나 또는 상기 전자끌게기 중 1종 이상으로 치환된 C6 -20 아릴 또는 C5 -20 헤테로아릴이고;A is an electron withdrawing group - (C = O) -, - (P = O) -, - (SO 2) -, -CF 2 - or - (C (CF 3) 2 ) - , or or the electron withdrawing group substituted by at least one of C 6 aryl or C 5 -20 -20 heteroaryl;
B1' 및 B2'는 각각 독립적으로 -NH-, 또는 -NR-이고;B 1 'and B 2 ' are each independently -NH-, or -NR-;
R은 수소, -(CH2)zCH3(z는 0이거나 1≤z≤100 범위의 정수), -(CX2)zCX3-(z는 0이거나 1≤z≤100 범위의 정수, X는 할로겐 원자), -NH2, -NH(CH3), -NH-(CH2)y-NH2(1≤y≤100, y는 정수), -(C=O)H, -C(CH3)2H, -CH2(OH), -O-CH2-C(CH3)2-CH2-OH, -(O-CH2-CH2)p-O-CH2-CH3(1≤p≤100, p는 정수), -O-(CH2)2-(O-CH2-CH2)x-OH, -OH, -SO2H, -SH, 비치환 또는 할로겐, C1 -6 알킬 또는 C6 -10 아릴로 치환된 피롤기, 비치환 또는 할로겐, C1 -6 알킬 또는 C6 -10 아릴로 치환된 피리딘기, 페놀기 또는 페닐기이고;R is hydrogen, - (CH 2 ) z CH 3 (z is 0 or an integer in the
m 및 n은 각각 독립적으로 1 내지 100의 정수이다.m and n are each independently an integer of 1 to 100;
본 발명의 제3양태는 하기 화학식 3-1, 화학식 4-1 또는 화학식 5-1로 표시되는 반복단위를 포함하는 화합물을 제공한다:A third aspect of the present invention provides a compound comprising a repeating unit represented by the following general formula (3-1), (4-1) or (5-1)
[화학식 3-1][Formula 3-1]
[화학식 4-1][Formula 4-1]
[화학식 5-1][Formula 5-1]
상기 화학식 3-1, 화학식 4-1 및 화학식 5-1에서, In the above Formulas (3-1), (4-1) and (5-1)
A는 전자끌게기로서 -(C=O)-, -(P=O)-, -(SO2)-, -CF2- 또는 -(C(CF3)2)-이거나 또는 상기 전자끌게기 중 1종 이상으로 치환된 C6 -20 아릴 또는 C5 -20 헤테로아릴이고;A is an electron withdrawing group - (C = O) -, - (P = O) -, - (SO 2) -, -CF 2 - or - (C (CF 3) 2 ) - , or or the electron withdrawing group substituted by at least one of C 6 aryl or C 5 -20 -20 heteroaryl;
B1' 및 B2'는 각각 독립적으로 -NH-, 또는 -NR-이고;B 1 'and B 2 ' are each independently -NH-, or -NR-;
R, R1", R2", R3", R4", R5", R6", R7", R8", R9", R10", R11", R12", R13", R14", R15", R16", R17", R18", D 및 D'는 각각 독립적으로 수소, -(CH2)zCH3(z는 0이거나 1≤z≤100 범위의 정수), -(CX2)zCX3-(z는 0이거나 1≤z≤100 범위의 정수, X는 할로겐 원자), -NH2, -NH(CH3), -NH-(CH2)y-NH2(1≤y≤100, y는 정수), -(C=O)H, -C(CH3)2H, -CH2(OH), -O-CH2-C(CH3)2-CH2-OH, -(O-CH2-CH2)p-O-CH2-CH3(1≤p≤100, p는 정수), -O-(CH2)2-(O-CH2-CH2)x-OH, -OH, -SO2H, -SH, 비치환 또는 할로겐, C1 -6 알킬 또는 C6 -10 아릴로 치환된 피롤기, 비치환 또는 할로겐, C1 -6 알킬 또는 C6 -10 아릴로 치환된 피리딘기, 페놀기 또는 페닐기이고; R, R 1 ", R 2 ", R 3 ", R 4",
X는 할로겐 원자이고;X is a halogen atom;
m, n, q, r 및 p는 각각 독립적으로 1 내지 100의 정수이고;m, n, q, r and p are each independently an integer of 1 to 100;
0.001≤q/(q+r)≤0.50 이다.0.001? Q / (q + r)? 0.50.
본 발명의 제4양태는 상기 제2양태에 따른 이온전도성 가교 고분자의 제조방법에 있어서, A fourth aspect of the present invention is the method for producing an ionically conductive crosslinked polymer according to the second aspect,
할로겐화 고분자를 준비하는 제1단계;A first step of preparing a halogenated polymer;
상기 할로겐화 고분자에 하기 화학식 1로 표시되는 가교제를 첨가하여 할로겐화 고분자의 일부 할로겐 작용기 위치에서 할로겐화 고분자 사이에서 가교 반응에 의해 가교형 중합체를 형성하는 제2단계; 및 A second step of adding a crosslinking agent represented by the following formula (1) to the halogenated polymer to form a crosslinked polymer by a cross-linking reaction between halogenated polymers at some halogen functional sites of the halogenated polymer; And
상기 가교형 중합체의 잔여 할로겐 작용기를 음이온 교환성 작용기, 양이온 교환성 작용기 또는 양쪽성 이온 교환성 작용기로 치환시키는 제3단계를 포함하는, 제조방법을 제공한다:And a third step of replacing the residual halogen functionality of the crosslinking polymer with an anion exchange functional group, a cation exchange functional group or an amphoteric ion exchange functional group.
[화학식 1][Chemical Formula 1]
상기 화학식 1에서, In Formula 1,
A는 전자끌게기로서 -(C=O)-, -(P=O)-, -(SO2)-, -CF2- 또는 -(C(CF3)2)-이거나 또는 상기 전자끌게기 중 1종 이상으로 치환된 C6 -20 아릴 또는 C5 -20 헤테로아릴이고;A is an electron withdrawing group - (C = O) -, - (P = O) -, - (SO 2) -, -CF 2 - or - (C (CF 3) 2 ) - , or or the electron withdrawing group substituted by at least one of C 6 aryl or C 5 -20 -20 heteroaryl;
B1 및 B2는 각각 독립적으로 -NH2, 또는 -NHR이고;B 1 and B 2 are each independently -NH 2 , or -NHR;
R은 수소, -(CH2)zCH3(z는 0이거나 1≤z≤100 범위의 정수), -(CX2)zCX3-(z는 0이거나 1≤z≤100 범위의 정수, X는 할로겐 원자), -NH2, -NH(CH3), -NH-(CH2)y-NH2(1≤y≤100, y는 정수), -(C=O)H, -C(CH3)2H, -CH2(OH), -O-CH2-C(CH3)2-CH2-OH, -(O-CH2-CH2)p-O-CH2-CH3(1≤p≤100, p는 정수), -O-(CH2)2-(O-CH2-CH2)x-OH, -OH, -SO2H, -SH, 비치환 또는 할로겐, C1 -6 알킬 또는 C6 -10 아릴로 치환된 피롤기, 비치환 또는 할로겐, C1 -6 알킬 또는 C6 -10 아릴로 치환된 피리딘기, 페놀기 또는 페닐기이고;R is hydrogen, - (CH 2 ) z CH 3 (z is 0 or an integer in the
m 및 n은 각각 독립적으로 1 내지 100의 정수이다.m and n are each independently an integer of 1 to 100;
본 발명의 제5양태는 상기 제2양태에 따른 이온전도성 가교 고분자를 포함하는 막을 제공한다.
A fifth aspect of the present invention provides a film comprising the ionically conductive crosslinked polymer according to the second aspect.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명에서는 아민계 가교제로서 1차 또는 2차 아민 가교제를 사용하여 이온교환성 작용기의 형성 없이 가교만을 할 수 있다. 특히, water uptake, conductivity 등의 막(membrane)의 기능에는 영향 없이 가교로 인한 치수 안정성(dimension stability) 및 기계적 안정성(mechanical stability)을 향상시키고 음이온 교환 작용기의 조절에 용이하다는 장점이 있다.In the present invention, a primary or secondary amine cross-linking agent can be used as the amine-based cross-linking agent to perform crosslinking only without forming an ion-exchange functional group. In particular, it has an advantage that it improves the dimensional stability and mechanical stability due to crosslinking without affecting the functions of membranes such as water uptake and conductivity, and is easy to control the anion exchange function.
본 발명의 일 구체예에 따른 이온교환성 및/또는 이온전도성 가교 고분자의 제조 과정을 도식화하여 도 1에 나타내었다.
FIG. 1 is a schematic view illustrating a process for producing an ion exchangeable and / or ionically conductive crosslinked polymer according to one embodiment of the present invention.
특히, 본 발명에서는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물로서 "A" 위치에 전자끌게기를 갖는 방향족 1차 또는 2차 아민 가교제를 사용함으로써 제막시 급격한 가교 반응을 억제하여 막의 형태 변화를 방지할 수 있다.In particular, in the present invention, by using an aromatic primary or secondary amine crosslinking agent having an electron-withdrawing group at the "A" position as a compound represented by the following formula (1), it is possible to suppress the rapid crosslinking reaction during film formation,
[화학식 1][Chemical Formula 1]
바람직하게는 A는 전자끌게기로서 -(C=O)-, -(P=O)-, -(SO2)-, -CF2- 또는 -(C(CF3)2)-이거나 또는 상기 전자끌게기 중 1종 이상으로 치환된 C6 -20 아릴 또는 C5-20 헤테로아릴이고, 특히 A로서 -(C=O)-를 갖는 화합물을 이온교환성 가교 고분자의 제조를 위한 아민 가교제로서 사용할 수 있다.
Preferably A is an electron withdrawing group - (C = O) -, - (P = O) -, - (SO 2) -, -CF 2 - or - (C (CF 3) 2 ) - , or or the substituted with one or more electron withdrawing groups of the C 6 -20 aryl or C 5-20 heteroaryl group, especially a a - (C = O) - a compound having the ion-exchangeable crosslinked amine as a crosslinking agent for the production of high molecular Can be used.
구체적으로, 본 발명의 실시예에서는 다양한 아민계 가교제를 사용하여 이온교환막을 제조하여 스크리닝 테스트를 한 경우 지방족에 대비해 방향족 및 지환족 아민이 가교제로서 머무름 시간(retention time)이 훨씬 길며, 특히 "A" 부분에 전자끌게기(electron withdrawing group)가 있는 경우 머무름 시간이 현저하게 증가하는 것을 발견하였으며, 이로 인해 제막시 급격한 가교 반응으로 인한 막의 형태변화를 방지하는 효과가 있음을 확인하였다. 또한, 상기 "B1" 및 "B2" 부분에 -NH2, 또는 -NHR의 1차 또는 2차 아민기가 위치하여 전술한 바와 같이 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 이온교환 작용기가 아닌 가교제로서만 작용할 수 있다.
Specifically, in the examples of the present invention, when an ion-exchange membrane was prepared using various amine-based crosslinking agents and subjected to a screening test, the aromatic and alicyclic amines as crosslinking agents were much longer in retention time than aliphatic groups, ", It was found that the retention time was significantly increased in the case of the electron withdrawing group, and it was confirmed that the effect of preventing the change of the film shape due to the rapid crosslinking reaction during the film formation was confirmed. In addition, when the primary or secondary amine group of -NH 2 or -NHR is located in the above-mentioned "B 1 " and "B 2 ", and the compound represented by the
본 발명의 이온교환성 및/또는 이온전도성 가교 고분자는 이온교환막 제조용으로 사용될 수 있다. 본 발명의 본 발명의 이온교환성 및/또는 이온전도성 가교 고분자는 역전기 투석(reverse electrodialysis, RED), 전기투석(electrodialysis, ED), 축전식 탈염(capacitive deionization, CDI) 등의 수처리 분야에 적용할 수 있다.
The ion exchangeable and / or ionically conductive crosslinked polymer of the present invention can be used for preparing ion exchange membranes. The ion exchangeable and / or ionically conductive crosslinked polymer of the present invention is applicable to water treatment such as reverse electrodialysis (RED), electrodialysis (ED), capacitive deionization (CDI), etc. can do.
역전기투석(Reverse Electrodialysis)은 PRO (pressure-retarded osmosis)처럼 해수와 담수의 염도 차이를 이용하여 전력을 발생시키는 블루에너지(blue energy) 기술로서, 전기를 공급하여 전해질 농도 차를 발생시키는 일반적인 전기투석 공정과는 반대로 전기투석을 이용하여 담수화의 역과정을 거치면서 에너지를 얻는 기술이다. 역전기투석의 효율적인 공정을 위해서는 이온교환막의 낮은 전기저항성, 고선택투과성은 물론 내구성, 고강도, 저생산 단가가 요구된다.
Reverse Electrodialysis is a blue energy technology that generates power using the difference in salinity between seawater and fresh water, such as PRO (pressure-retarded osmosis). It is a general energy that generates electricity by supplying electricity. In contrast to the dialysis process, electrodialysis is used to obtain energy while going through the reverse process of desalination. For the efficient process of reverse electrodialysis, the ion exchange membrane is required to have low electrical resistance, high selectivity permeability, durability, high strength, and low production cost.
전기투석(electrodialysis)은 전극과 전해질 용액을 통해 공급되는 직류전원에 의해 형성되는 전기장을 이용하여 이온성 물질을 분리하는 이온교환막 공정이다. 전기투석공정은 응용분야에 따라 탈염 전기투석, 물분해 전기투석, 전기탈이온 공정으로 구분한다. 폐수처리 공정에서 전기투석을 응용하고 있는 분야로서 가장 널리 알려진 전기도금폐수 공정은 공업용수의 재순환 및 금속이온의 회수가 운전 목적이다. 이 외에 구리-도금 공정, 시안은-도금 공정 등에 응용이 되고 있다. 이외에 질산나트륨 농축, 황화나트륨의 농축 및 회수, 염화칼슘 등의 농축 및 회수에 전기투석을 이용하고 있다. 물분해 전기투석 공정(WSED; Water-splitting electrodialysis)은 양이온/음이온교환막과 함께 바이폴라막을 사용하는 공정으로 바이폴라막을 도입한 공정으로 다양한 화학 및 생물공정에서 부산물의 발생 없이 산/염기를 생산하기 위한 효율적인 공정이다. 전기탈이온공정(Continuous electrodeionization; CEDI)은 주로 반도체, 발전, 식품, 의료, 에너지사업의 초순수의 생산에 주로 사용된다. 전기탈이온 공정(CEDI)은 기존의 이온교환수지법의 대체공정으로서 초순수의 제조나 저농도의 유입수내의 이온성 물질의 제거를 위한 공정이다.
Electrodialysis is an ion exchange membrane process in which an ionic material is separated using an electric field formed by a direct current power supplied through an electrode and an electrolyte solution. The electrodialysis process is divided into desalting electrodialysis, water-decomposing electrodialysis, and electric deionization depending on the application. The electroplating wastewater process, which is the most widely used field of electrodialysis in the wastewater treatment process, is the recycling of industrial water and the recovery of metal ions. In addition, copper plating process and cyan plating process are applied to plating process. In addition, sodium nitrate concentration, concentration and recovery of sodium sulfide, and electrodialysis are used for concentration and recovery of calcium chloride. Water-splitting electrodialysis (WSED) is a process that uses a bipolar membrane together with a cation / anion exchange membrane. It is a process that introduces a bipolar membrane and is effective for producing acid / base without producing by-products in various chemical and biological processes. Process. Continuous electrodeionization (CEDI) is mainly used for the production of ultrapure water for semiconductor, power generation, food, medical and energy businesses. Electrodeionization process (CEDI) is an alternative to conventional ion exchange resin processes and is a process for the production of ultrapure water and for the removal of ionic substances in the inflow water at low concentrations.
축전식 탈염(capacitive deionization, CDI)은 정전기적 인력에 의해 이온들이 하전된 전극 표면에 흡착되는 원리를 이용한 것이다. 분극성 전극(polarized electrode)에 과전위(overpotential) 이내의 전위를 인가하면 양극과 음극에 각각 양전하와 음전하가 충전된다. 하전된 전극 사이로 염수를 공급하면 하전된 전극과 이온들 간의 정전기적 인력이 작용하여 양이온은 음극에, 음이온은 양극표면에 흡착되어 탈염이 이루어진다. 전극 표면에 흡착된 이온들은 두 전극을 단락(short)시키거나 역 전위를 인가함으로써 탈착할 수 있다.
Capacitive deionization (CDI) is based on the principle that ions are adsorbed to the charged electrode surface by electrostatic attraction. When a potential within an overpotential is applied to a polarized electrode, positive and negative charges are charged to the positive and negative electrodes, respectively. When brine is supplied between the charged electrodes, an electrostatic attractive force between the charged electrode and the ions acts to desorb the positive ions on the negative electrode and the negative ions on the positive electrode surface. The ions adsorbed on the electrode surface can be desorbed by shorting the two electrodes or applying a reverse potential.
본 발명에 따른 가교제 조성물은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리스타이렌, 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에테르설폰, 폴리비닐리덴플로라이드, 폴리에테르케톤, 폴리페닐설파이드, 방향족 폴리에스테르, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아크릴산, 폴리아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸렌이미드, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 트리아세테이트, 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌글리콜, 술폰화된 폴리술폰, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리비닐아세테이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 및 폴리에틸렌나프탈레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 고분자를 가교하는데 사용될 수 있다.
The cross-linking agent composition according to the present invention can be used as a cross-linking agent in the present invention, such as polypropylene, polyethylene, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polystyrene, polycarbonate, polymethyl methacrylate, polyethersulfone, polyvinylidene fluoride, polyether ketone, A polymer selected from the group consisting of polyester, polyacrylonitrile, polyacrylic acid, polyacrylate, polymethyl methacrylate, polyethyleneimide, cellulose acetate, cellulose triacetate, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polyethylene glycol, , A polymer selected from the group consisting of polyethylene oxide, polyvinyl acetate, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate and polyethylene naphthalate.
본 발명에서는 상기 화학식 1로 표시되는 가교제에 의해 가교된 이온전도성 가교 고분자를 제공할 수 있다.
In the present invention, it is possible to provide an ionically conductive crosslinked polymer crosslinked by the crosslinking agent represented by the general formula (1).
본 발명에서 사용하는 용어, "이온전도성 고분자"는 이온전도성을 갖는 고분자로서 가교 전 고분자 골격(backbone)으로서 제공되는 고분자를 의미할 수 있다.
As used herein, the term "ionically conductive polymer" refers to a polymer having ionic conductivity, which is a polymer provided as a polymer backbone before crosslinking.
본 발명에서 사용하는 용어, "이온전도성 가교 고분자"는 상기 화학식 1로 표시되는 가교제에 의해 가교된 형태의 이온전도성 고분자를 의미할 수 있다. 이때 가교는 이온전도성 고분자의 주쇄 부분 사이에서 일어날 수도 있고 이온전도성 고분자의 주쇄에 연결되어 있는 측쇄 부분에서도 일어날 수 있다.
The term "ionically conductive crosslinked polymer" used in the present invention may mean an ion conductive polymer crosslinked by the crosslinking agent represented by the general formula (1). In this case, the crosslinking may occur between the main chain portions of the ion conductive polymer and may occur at the side chain portions connected to the main chain of the ion conductive polymer.
본 발명에 따른 이온전도성 가교 고분자는 이온전도성 고분자가 하기 화학식 2로 표시되는 가교 단위를 통해 가교된 것이 특징이다.The ion conductive crosslinked polymer according to the present invention is characterized in that the ion conductive polymer is crosslinked through a crosslinking unit represented by the following formula (2).
[화학식 2](2)
상기 화학식 2에서, In Formula 2,
A는 전자끌게기로서 -(C=O)-, -(P=O)-, -(SO2)-, -CF2- 또는 -(C(CF3)2)-이거나 또는 상기 전자끌게기 중 1종 이상으로 치환된 C6 -20 아릴 또는 C5 -20 헤테로아릴이고;A is an electron withdrawing group - (C = O) -, - (P = O) -, - (SO 2) -, -CF 2 - or - (C (CF 3) 2 ) - , or or the electron withdrawing group substituted by at least one of C 6 aryl or C 5 -20 -20 heteroaryl;
B1' 및 B2'는 각각 독립적으로 -NH-, 또는 -NR-이고;B 1 'and B 2 ' are each independently -NH-, or -NR-;
R은 수소, -(CH2)zCH3(z는 0이거나 1≤z≤100 범위의 정수), -(CX2)zCX3-(z는 0이거나 1≤z≤100 범위의 정수, X는 할로겐 원자), -NH2, -NH(CH3), -NH-(CH2)y-NH2(1≤y≤100, y는 정수), -(C=O)H, -C(CH3)2H, -CH2(OH), -O-CH2-C(CH3)2-CH2-OH, -(O-CH2-CH2)p-O-CH2-CH3(1≤p≤100, p는 정수), -O-(CH2)2-(O-CH2-CH2)x-OH, -OH, -SO2H, -SH, 비치환 또는 할로겐, C1 -6 알킬 또는 C6 -10 아릴로 치환된 피롤기, 비치환 또는 할로겐, C1 -6 알킬 또는 C6 -10 아릴로 치환된 피리딘기, 페놀기 또는 페닐기이고;R is hydrogen, - (CH 2 ) z CH 3 (z is 0 or an integer in the
m 및 n은 각각 독립적으로 1 내지 100의 정수이다.
m and n are each independently an integer of 1 to 100;
본 발명에 따른 이온전도성 가교 고분자는 할로겐화 고분자 중 할로겐 작용기 위치에서 할로겐화 고분자 사이가 가교되어 형성된 것일 수 있다.
The ionically conductive crosslinked polymer according to the present invention may be formed by crosslinking a halogenated polymer at a halogen functional site in the halogenated polymer.
상기 이온전도성 고분자는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리스타이렌, 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에테르설폰, 폴리비닐리덴플로라이드, 폴리에테르케톤, 폴리페닐설파이드, 방향족 폴리에스테르, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아크릴산, 폴리아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸렌이미드, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 트리아세테이트, 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌글리콜, 술폰화된 폴리술폰, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리비닐아세테이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트 및 폴리에틸렌나프탈레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 고분자를 주쇄로 할 수 있다.
Wherein the ion conductive polymer is selected from the group consisting of polypropylene, polyethylene, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polystyrene, polycarbonate, polymethyl methacrylate, polyether sulfone, polyvinylidene fluoride, polyether ketone, polyphenyl sulfide, , Polyacrylonitrile, polyacrylic acid, polyacrylate, polymethylmethacrylate, polyethyleneimide, cellulose acetate, cellulose triacetate, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polyethylene glycol, sulfonated polysulfone, polyethylene The main chain may be a polymer selected from the group consisting of oxide, polyvinyl acetate, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate, and polyethylene naphthalate.
본 발명에서, 상기 이온전도성 고분자는 음이온 교환성 작용기, 양이온 교환성 작용기 또는 양쪽성 이온 교환성 작용기를 갖는 것일 수 있다.
In the present invention, the ion conductive polymer may have an anion-exchangeable functional group, a cation-exchangeable functional group or an amphoteric ion-exchange functional group.
본 발명에서, 음이온 교환성 작용기는 -NH3E, -NR'H2E, -NR'2HE, -NR'3E, -PR'3E 또는 -SR'2E 또는 -C5H5NHE이고(R'는 C1 -4 알킬 또는 C6 -12 아릴이고, E는 히드록사이드 음이온, 비카보네이트 음이온, 클로라이드 음이온 또는 설페이트 음이온임), 양이온 교환성 작용기는 -SO3 -, -COO-, -PO3 2 -, -PO3H- 또는 -C6H40- 이고, 양쪽성 이온 교환성 작용기는 베타인 또는 술포베타인 일 수 있다.
In the present invention, the anion-exchangeable functional group is selected from -NH 3 E, -NR'H 2 E, -NR ' 2 HE, -NR' 3 E, -PR ' 3 E or -SR' 2 E or -C 5 H 5 NHE and (R 'is C 1 -4 alkyl or C 6 -12 aryl, E is a hydroxide anion, bicarbonate anion, a chloride anion or a sulfate anion Im), a cation-exchange functional groups are -SO 3 -, -COO - , -PO 3 2 - , -PO 3 H - or -C 6 H 4 0 - , and the amphoteric ion-exchange functional group may be betaine or sulfobetaine.
일 구체예로서, 본 발명에 따른 이온전도성 가교 고분자는 하기 화학식 3으로 표시되는 반복단위를 포함하는 골격을 갖는 것일 수 있다.In one embodiment, the ionically conductive crosslinked polymer according to the present invention may have a skeleton containing a repeating unit represented by the following formula (3).
[화학식 3](3)
상기 화학식 3에서, In Formula 3,
A는 전자끌게기로서 -(C=O)-, -(P=O)-, -(SO2)-, -CF2- 또는 -(C(CF3)2)-이거나 또는 상기 전자끌게기 중 1종 이상으로 치환된 C6 -20 아릴 또는 C5 -20 헤테로아릴이고;A is an electron withdrawing group - (C = O) -, - (P = O) -, - (SO 2) -, -CF 2 - or - (C (CF 3) 2 ) - , or or the electron withdrawing group substituted by at least one of C 6 aryl or C 5 -20 -20 heteroaryl;
B1' 및 B2'는 각각 독립적으로 -NH-, 또는 -NR-이고;B 1 'and B 2 ' are each independently -NH-, or -NR-;
R, R1", R2", D 및 D'는 각각 독립적으로 수소, -(CH2)zCH3(z는 0이거나 1≤z≤100 범위의 정수), -(CX2)zCX3-(z는 0이거나 1≤z≤100 범위의 정수, X는 할로겐 원자), -NH2, -NH(CH3), -NH-(CH2)y-NH2(1≤y≤100, y는 정수), -(C=O)H, -C(CH3)2H, -CH2(OH), -O-CH2-C(CH3)2-CH2-OH, -(O-CH2-CH2)p-O-CH2-CH3(1≤p≤100, p는 정수), -O-(CH2)2-(O-CH2-CH2)x-OH, -OH, -SO2H, -SH, 비치환 또는 할로겐, C1-6 알킬 또는 C6-10 아릴로 치환된 피롤기, 비치환 또는 할로겐, C1-6 알킬 또는 C6-10 아릴로 치환된 피리딘기, 페놀기 또는 페닐기이고; R, R 1 ", R 2 ", D and D 'are each independently hydrogen, - (CH 2) z CH 3 (z is zero or an integer in the range 1≤z≤100), - (CX 2) z CX 3 - (z is 0 or an integer in the range of 1 ? Z? 100, X is a halogen atom), -NH 2 , -NH (CH 3 ), -NH- (CH 2 ) y -NH 2 , y is an integer), - (C = O) H, -C (CH 3) 2 H, -CH 2 (OH), -O-CH 2 -C (CH 3) 2 -CH 2 -OH, - ( O-CH 2 -CH 2) p -O-CH 2 -CH 3 (1≤p≤100, p is an integer), -O- (CH 2) 2 - (O-CH 2 -CH 2) x -OH , -OH, -SO 2 H, -SH, unsubstituted or halogen, C 1-6 alkyl substituted with a blood or C 6-10 aryl rolgi, unsubstituted or halogen, C 1-6 alkyl or C 6-10 aryl A phenoxy group or a phenyl group;
f는 음이온 교환성 작용기, 양이온 교환성 작용기 또는 양쪽성 이온 교환성 작용기이고; f is an anion exchange functional group, a cation exchange functional group or an amphoteric ion exchange functional group;
m, n, q, r 및 p는 각각 독립적으로 1 내지 100의 정수이고;m, n, q, r and p are each independently an integer of 1 to 100;
0.001≤q/(q+r)≤0.50 이다.
0.001? Q / (q + r)? 0.50.
상기 화학식 3으로 표시되는 반복단위를 포함하는 골격을 갖는 이온전도성 가교 고분자는 하기 화학식 3-1로 표시되는 반복단위를 포함하는 골격을 갖는 가교 고분자의 할로겐 작용기를 음이온 교환성 작용기, 양이온 교환성 작용기 또는 양쪽성 이온 교환성 작용기로 이온 교환시킴으로써 제조될 수 있다.The ion-conductive crosslinked polymer having a skeleton containing the repeating unit represented by the above-mentioned formula (3) can be produced by reacting a halogen functional group of a crosslinked polymer having a skeleton containing a repeating unit represented by the following formula (3-1) with an anion- Or by ion exchange with an amphoteric ion-exchange functional group.
[화학식 3-1][Formula 3-1]
상기 화학식 3-1에서, In Formula 3-1,
A, B1', B2', R, R1", R2", D, D', m, n, q, r 및 p는 상기 화학식 3에서 정의된 바와 같고;Wherein A, B 1 ', B 2 ', R, R 1 ", R 2 ", D, D ', m, n, q, r and p are as defined in Formula 3;
X는 할로겐 원자이다.
X is a halogen atom.
다른 구체예로서, 본 발명에 따른 이온전도성 가교 고분자는 하기 화학식 4로 표시되는 반복단위를 포함하는 골격을 갖는 것일 수 있다.In another embodiment, the ionically conductive crosslinked polymer according to the present invention may have a skeleton containing a repeating unit represented by the following formula (4).
[화학식 4][Chemical Formula 4]
상기 식에서, In this formula,
A는 전자끌게기로서 -(C=O)-, -(P=O)-, -(SO2)-, -CF2- 또는 -(C(CF3)2)-이거나 또는 상기 전자끌게기 중 1종 이상으로 치환된 C6 -20 아릴 또는 C5 -20 헤테로아릴이고;A is an electron withdrawing group - (C = O) -, - (P = O) -, - (SO 2) -, -CF 2 - or - (C (CF 3) 2 ) - , or or the electron withdrawing group substituted by at least one of C 6 aryl or C 5 -20 -20 heteroaryl;
B1' 및 B2'는 각각 독립적으로 -NH-, 또는 -NR-이고;B 1 'and B 2 ' are each independently -NH-, or -NR-;
R, R3", R4", R5", R6", R7", R8", R9", R10", D 및 D'는 각각 독립적으로 수소, -(CH2)zCH3(z는 0이거나 1≤z≤100 범위의 정수), -(CX2)zCX3-(z는 0이거나 1≤z≤100 범위의 정수, X는 할로겐 원자), -NH2, -NH(CH3), -NH-(CH2)y-NH2(1≤y≤100, y는 정수), -(C=O)H, -C(CH3)2H, -CH2(OH), -O-CH2-C(CH3)2-CH2-OH, -(O-CH2-CH2)p-O-CH2-CH3(1≤p≤100, p는 정수), -O-(CH2)2-(O-CH2-CH2)x-OH, -OH, -SO2H, -SH, 비치환 또는 할로겐, C1-6 알킬 또는 C6-10 아릴로 치환된 피롤기, 비치환 또는 할로겐, C1-6 알킬 또는 C6-10 아릴로 치환된 피리딘기, 페놀기 또는 페닐기이고; R, R 3 ", R 4 ",
f는 음이온 교환성 작용기, 양이온 교환성 작용기 또는 양쪽성 이온 교환성 작용기이고; f is an anion exchange functional group, a cation exchange functional group or an amphoteric ion exchange functional group;
m, n, q, r 및 p는 각각 독립적으로 1 내지 100의 정수이고;m, n, q, r and p are each independently an integer of 1 to 100;
0.001≤q/(q+r)≤0.50 이다.
0.001? Q / (q + r)? 0.50.
상기 화학식 4로 표시되는 반복단위를 포함하는 골격을 갖는 이온전도성 가교 고분자는 하기 화학식 4-1로 표시되는 반복단위를 포함하는 골격을 갖는 가교 고분자의 할로겐 작용기를 음이온 교환성 작용기, 양이온 교환성 작용기 또는 양쪽성 이온 교환성 작용기로 이온 교환시킴으로써 제조될 수 있다.The ionically conductive crosslinked polymer having a skeleton containing the repeating unit represented by the formula (4) can be obtained by reacting a halogen functional group of a crosslinked polymer having a skeleton containing a repeating unit represented by the following formula 4-1 with an anion exchange functional group, Or by ion exchange with an amphoteric ion-exchange functional group.
[화학식 4-1][Formula 4-1]
상기 화학식 4-1에서, In the above formula (4-1)
A, B1', B2', R, R3", R4", R5", R6", R7", R8", R9", R10", D, D', m, n, q, r 및 p는 상기 화학식 4에서 정의된 바와 같고; A, B 1 ', B 2 ', R, R 3 ", R 4",
X는 할로겐 원자이다.
X is a halogen atom.
또 다른 구체예로서, 본 발명에 따른 이온전도성 가교 고분자는 하기 화학식 5로 표시되는 반복단위를 포함하는 골격을 갖는 것일 수 있다.In another embodiment, the ionically conductive crosslinked polymer according to the present invention may have a skeleton containing a repeating unit represented by the following formula (5).
[화학식 5][Chemical Formula 5]
상기 화학식 5에서, In
A는 전자끌게기로서 -(C=O)-, -(P=O)-, -(SO2)-, -CF2- 또는 -(C(CF3)2)-이거나 또는 상기 전자끌게기 중 1종 이상으로 치환된 C6 -20 아릴 또는 C5 -20 헤테로아릴이고;A is an electron withdrawing group - (C = O) -, - (P = O) -, - (SO 2) -, -CF 2 - or - (C (CF 3) 2 ) - , or or the electron withdrawing group substituted by at least one of C 6 aryl or C 5 -20 -20 heteroaryl;
B1' 및 B2'는 각각 독립적으로 -NH-, 또는 -NR-이고;B 1 'and B 2 ' are each independently -NH-, or -NR-;
R, R11", R12", R13", R14", R15", R16", R17", R18", D 및 D'는 각각 독립적으로 수소, -(CH2)zCH3(z는 0이거나 1≤z≤100 범위의 정수), -(CX2)zCX3-(z는 0이거나 1≤z≤100 범위의 정수, X는 할로겐 원자), -NH2, -NH(CH3), -NH-(CH2)y-NH2(1≤y≤100, y는 정수), -(C=O)H, -C(CH3)2H, -CH2(OH), -O-CH2-C(CH3)2-CH2-OH, -(O-CH2-CH2)p-O-CH2-CH3(1≤p≤100, p는 정수), -O-(CH2)2-(O-CH2-CH2)x-OH, -OH, -SO2H, -SH, 비치환 또는 할로겐, C1-6 알킬 또는 C6-10 아릴로 치환된 피롤기, 비치환 또는 할로겐, C1-6 알킬 또는 C6-10 아릴로 치환된 피리딘기, 페놀기 또는 페닐기이고; R, R 11 ", R 12 ", R 13 ", R 14", R 15 ", R 16", R 17 ", R 18", D and D 'are independently hydrogen, and each - (CH 2) z CH 3 (z is zero or an integer in the range 1≤z≤100), - (CX 2) z CX 3 - (z is zero or an integer from 1≤z≤100 range, X is a halogen atom), -NH 2, -NH (CH 3), -NH- ( CH 2) y -NH 2 (1≤y≤100, y is an integer), - (C = O) H, -C (CH 3) 2 H, -CH 2 (OH), -O-CH 2 -C (CH 3 ) 2 -CH 2 -OH, - (O-CH 2 -CH 2 ) p -O-CH 2 -CH 3 integer), -O- (CH 2) 2 - (O-CH 2 -CH 2) x -OH, -OH, -SO 2 H, -SH, unsubstituted or halogen, C 1-6 alkyl or C 6- substituted with aryl blood rolgi 10, unsubstituted or halogen, C 1-6 alkyl or C 6-10 aryl substituted with a pyridine group, a phenol group or a phenyl group;
f는 음이온 교환성 작용기, 양이온 교환성 작용기 또는 양쪽성 이온 교환성 작용기이고; f is an anion exchange functional group, a cation exchange functional group or an amphoteric ion exchange functional group;
m, n, q, r 및 p는 각각 독립적으로 1 내지 100의 정수이고;m, n, q, r and p are each independently an integer of 1 to 100;
0.001≤q/(q+r)≤0.50 이다.
0.001? Q / (q + r)? 0.50.
상기 화학식 5로 표시되는 반복단위를 포함하는 골격을 갖는 이온전도성 가교 고분자는 하기 화학식 5-1로 표시되는 반복단위를 포함하는 골격을 갖는 가교 고분자의 할로겐 작용기를 음이온 교환성 작용기, 양이온 교환성 작용기 또는 양쪽성 이온 교환성 작용기로 이온 교환시킴으로써 제조될 수 있다.The ionically conductive crosslinked polymer having a skeleton containing the repeating unit represented by the above-mentioned formula (5) can be produced by reacting a halogen functional group of a crosslinked polymer having a skeleton containing a repeating unit represented by the following formula (5-1) with an anion exchange functional group, Or by ion exchange with an amphoteric ion-exchange functional group.
[화학식 5-1][Formula 5-1]
상기 화학식 5-1에서, In Formula 5-1,
A, B1', B2', R, R11", R12", R13", R14", R15", R16", R17", R18", D, D', m, n, q, r 및 p는 상기 화학식 5에서 정의된 바와 같고; A, B 1 ', B 2 ', R, R 11 ", R 12", R 13 ", R 14", R 15 ", R 16", R 17 ", R 18", D, D ', m , n, q, r, and p are as defined in
X는 할로겐 원자이다.
X is a halogen atom.
본 발명에 따른 이온전도성 가교 고분자에서 각 반복단위 내에 R1" 및 R2"; 또는 R3", R4", R5", R6", R7", R8", R9" 및 R10"; 또는 R11", R12", R13", R14", R15", R16", R17" 및 R18"는 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 이에 따라 본 발명에 따른 이온전도성 가교 고분자에서 각 반복단위는 서로 동일한 반복단위들로 구성될 수도 있고 서로 다른 반복단위들이 일정 블록을 형성하여 블록 공중합체의 형태로 구성될 수도 있고 또는 서로 다른 반복단위들이 무작위로 연결되어 랜덤 공중합체의 형태로 구성될 수도 있다.
In the ion conductive crosslinked polymer according to the present invention, R 1 "and R 2 " in each repeating unit; Or R 3 ", R 4 ", R 5 ", R 6 ", R 7 ", R 8 ", R 9 "and R 10 "; Or R 11 ", R 12 ", R 13 ", R 14 ", R 15 ", R 16 ", R 17 "and R 18 " may be the same or different from each other. Accordingly, in the ionically conductive crosslinked polymer according to the present invention, each repeating unit may be composed of the same repeating units or different repeating units may form a certain block to form a block copolymer, May be randomly connected to form a random copolymer.
본 발명에 따른 이온전도성 가교 고분자에서, 전술한 바와 같이 0.001≤q/(q+r)≤0.50, 더욱 바람직하게는 0.01≤q/(q+r)≤0.30 이다. 본 발명에서, "q/(q+r)"은 전체 할로겐 반응기 100 몰에 대한 가교기의 몰 비율을 의미하는 것으로서, 가교율을 의미할 수 있다. 여기에서, 가교기가 결합하지 않은 반복단위 r의 블록에 이온 교환성 작용기가 결합한다.
In the ion conductive crosslinked polymer according to the present invention, 0.001? Q / (q + r)? 0.50, more preferably 0.01? Q / (q + r)? In the present invention, "q / (q + r)" means the molar ratio of the crosslinking group to 100 moles of the total halogen reactant, and may mean the crosslinking ratio. Here, the ion-exchange functional group is bonded to the block of the repeating unit r not bonded to the crosslinking group.
본 발명에 따른 이온전도성 가교 고분자는 10,000 내지 1,000,000의 Mn(수평균 분자량; number-average molecular weight) 또는 10,000 내지 10,000,000의 Mw(중량평균 분자량; weight-average molecular weight)의 분자량을 갖는 것일 수 있다. 분자량이 낮은 경우 예컨대, Mn 및 Mw가 10,000 미만인 경우, 필름 형성이 어려우며, 수분 함유량이 증대되고 라디칼의 공격에 쉽게 분해되어 전도도 및 내구성이 감소할 수 있다. 반면, 분자량이 높은 경우 예컨대, Mn이 1,000,000 초과이거나 Mw가 10,000,000 초과인 경우, 급격히 증대된 점도로 인해 고분자 용액의 제조 및 필름으로의 성형이 어려워져 막 제조 공정이 불가능해질 수 있다.
The ionically conductive crosslinked polymer according to the present invention may have Mn (number-average molecular weight) of 10,000 to 1,000,000 or molecular weight of Mw (weight-average molecular weight) of 10,000 to 10,000,000. When the molecular weight is low, for example, when Mn and Mw are less than 10,000, film formation is difficult, the moisture content is increased, and it is easily decomposed by the attack of radical, so that conductivity and durability may be decreased. On the other hand, when the molecular weight is high, for example, when the Mn is more than 1,000,000 or the Mw is more than 10,000,000, the production of the polymer solution and molding into a film become difficult due to the rapidly increased viscosity, and the film manufacturing process may become impossible.
중량평균 분자량과 점도평균 분자량은 서로 비슷한 값을 나타내므로, 본 발명의 구체적인 실시예에서는 고분자의 고유점도를 측정하여 분자량을 예측하였다. GPC(gel permeation chromatography)를 이용하면 분자량을 측정할 수 있으나, 술폰산기가 치환된 고분자의 경우 술폰산기 사이의 상호작용에 의해 데이터를 신뢰하기 어려우므로 점도를 측정하여 분자량을 예측할 수 있다.
Since the weight average molecular weight and the viscosity average molecular weight are similar to each other, the intrinsic viscosity of the polymer is measured to predict the molecular weight in the specific examples of the present invention. GPC (gel permeation chromatography) can be used to measure the molecular weight. However, in the case of a polymer substituted with a sulfonic acid group, the molecular weight can be estimated by measuring viscosity since it is difficult to trust data due to interaction between sulfonic acid groups.
본 발명에서 이온전도성 고분자는 바람직하게는 할로겐 작용기를 가지고 있고 상기 할로겐 작용기 위치에서 화학식 1로 표시되는 화합물, 즉 본 발명에 따른 가교제에 의해 가교 반응을 일으켜 화학식 2로 표시되는 가교 단위를 갖는 본 발명에 따른 이온전도성 가교 고분자를 형성할 수 있다.
In the present invention, the ion conductive polymer preferably has a halogen functional group, and at the halogen functional group position, the compound represented by the general formula (1), that is, the crosslinking agent according to the present invention, The ion-conductive crosslinked polymer according to the present invention can be formed.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 이온전도성 가교 고분자의 주쇄가 되는 이온전도성 고분자는 랜덤 공중합체, 교차 공중합체 또는 블록 공중합체일 수 있다. 즉, 주쇄(backbone)를 이루는 이온전도성 고분자 자체는 랜덤 공중합체, 교차 공중합체 또는 블록 공중합체 등의 다양한 형태의 고분자일 수 있으며 상기 고분자 내의 가교 반응을 일으킬 수 있는 작용기 위치에서 화학식 1로 표시되는 화합물에 의해 가교되어 랜덤 공중합체, 교차 공중합체 또는 블록 공중합체 등의 다양한 형태를 갖는 고분자가 서로 가교된 형태의 이온전도성 가교 고분자를 형성할 수 있다(도 1). 상기 가교 반응을 일으킬 수 있는 작용기는 할로겐 원소인 것이 바람직하다. 상기 할로겐 원소로는 F(fluorine; 불소), Cl(chlorine; 염소), Br(bromine; 브롬), I(iodine; 요오드) 등이 있다. 할로겐 원소는 높은 유효핵전하로 인한 높은 전기음성도로 인해 유기화합물에 치환기로 도입되었을 때 반응성이 뛰어나므로 축합, 치환 등의 반응을 위한 자리에 널리 도입되는 치환기이다. 보다 바람직하게 상기 할로겐 원소는 염소 원자일 수 있다.
As described above, the ion conductive polymer as a main chain of the ion conductive crosslinked polymer according to the present invention may be a random copolymer, a cross-copolymer or a block copolymer. That is, the ion conductive polymer constituting the backbone itself may be various types of polymers such as random copolymers, cross-linked copolymers, and block copolymers. In the functional groups capable of causing a cross-linking reaction in the polymer, Crosslinked by a compound, polymers having various forms such as random copolymers, cross-linked copolymers, and block copolymers can be crosslinked to form ionically-crosslinked polymers (FIG. 1). The functional group capable of causing the crosslinking reaction is preferably a halogen element. Examples of the halogen element include F (fluorine), Cl (chlorine), Br (bromine) and I (iodine). The halogen element is a substituent that is widely introduced for the reaction such as condensation and substitution because it is excellent in reactivity when it is introduced as a substituent to an organic compound due to high electronegativity due to high effective nuclear charge. More preferably, the halogen element may be a chlorine atom.
전술한 바와 같이, 상기 제2양태에 따른 이온전도성 가교 고분자의 제조방법은, As described above, the method for producing an ionically conductive crosslinked polymer according to the second aspect,
할로겐화 고분자를 준비하는 제1단계;A first step of preparing a halogenated polymer;
상기 할로겐화 고분자에 하기 화학식 1로 표시되는 가교제를 첨가하여 할로겐화 고분자의 일부 할로겐 작용기 위치에서 할로겐화 고분자 사이에서 가교 반응에 의해 가교형 중합체를 형성하는 제2단계; 및 A second step of adding a crosslinking agent represented by the following formula (1) to the halogenated polymer to form a crosslinked polymer by a cross-linking reaction between halogenated polymers at some halogen functional sites of the halogenated polymer; And
상기 가교형 중합체의 잔여 할로겐 작용기를 음이온 교환성 작용기, 양이온 교환성 작용기 또는 양쪽성 이온 교환성 작용기로 치환시키는 제3단계를 포함한다.And a third step of replacing the residual halogen functionality of the crosslinking polymer with an anion exchange functional group, a cation exchange functional group or an amphoteric ion exchange functional group.
[화학식 1][Chemical Formula 1]
상기 식에서, In this formula,
A는 전자끌게기로서 -(C=O)-, -(P=O)-, -(SO2)-, -CF2- 또는 -(C(CF3)2)-이거나 또는 상기 전자끌게기 중 1종 이상으로 치환된 C6 -20 아릴 또는 C5 -20 헤테로아릴이고;A is an electron withdrawing group - (C = O) -, - (P = O) -, - (SO 2) -, -CF 2 - or - (C (CF 3) 2 ) - , or or the electron withdrawing group substituted by at least one of C 6 aryl or C 5 -20 -20 heteroaryl;
B1 및 B2는 각각 독립적으로 -NH2, 또는 -NHR이고;B 1 and B 2 are each independently -NH 2 , or -NHR;
R은 수소, -(CH2)zCH3(z는 0이거나 1≤z≤100 범위의 정수), -(CX2)zCX3-(z는 0이거나 1≤z≤100 범위의 정수, X는 할로겐 원자), -NH2, -NH(CH3), -NH-(CH2)y-NH2(1≤y≤100, y는 정수), -(C=O)H, -C(CH3)2H, -CH2(OH), -O-CH2-C(CH3)2-CH2-OH, -(O-CH2-CH2)p-O-CH2-CH3(1≤p≤100, p는 정수), -O-(CH2)2-(O-CH2-CH2)x-OH, -OH, -SO2H, -SH, 비치환 또는 할로겐, C1 -6 알킬 또는 C6 -10 아릴로 치환된 피롤기, 비치환 또는 할로겐, C1 -6 알킬 또는 C6 -10 아릴로 치환된 피리딘기, 페놀기 또는 페닐기이고;R is hydrogen, - (CH 2 ) z CH 3 (z is 0 or an integer in the
m 및 n은 각각 독립적으로 1 내지 100의 정수이다.
m and n are each independently an integer of 1 to 100;
상기 제1단계는, 가교 반응을 일으킬 수 있는 반응성 작용기로서 할로겐 작용기가 도입된 고분자를 준비하는 단계이다.
The first step is a step of preparing a polymer to which a halogen functional group is introduced as a reactive functional group capable of causing a crosslinking reaction.
본 발명에서 사용되는 용어, "할로겐화 정도(degree of halogenation)"는 할로겐화 반응을 통해 전체 고분자 내에 생성된 할로겐 작용기의 수를 전체 반복단위의 수로 나눈 값이다. 즉, 반복단위 당 할로겐 작용기의 수를 의미할 수 있다. 이와 유사하게, 예컨대 "브롬화 정도(degree of bromination)"는 브롬화 반응을 통해 전체 고분자 내에 생성된 브롬 작용기의 수를 전체 반복단위의 수로 나눈 값이라 할 수 있고, "클로로메틸화도(degree of chloromethylation)"는 클로로메틸화 반응을 통해 전체 고분자 내에 생성된 브롬 작용기의 수를 전체 반복단위의 수로 나눈 값이라 할 수 있다.
The term " degree of halogenation "used in the present invention is a value obtained by dividing the number of halogen functional groups produced in the whole polymer by the halogenation reaction divided by the total number of repeating units. I. E., The number of halogen functional groups per repeating unit. Similarly, for example, "degree of bromination" is a value obtained by dividing the number of bromine functional groups produced in the entire polymer by the number of all repeating units through the bromination reaction, and "degree of chloromethylation ""Is a value obtained by dividing the number of bromine functional groups produced in the entire polymer by the number of all repeating units through chloromethylation reaction.
본 발명에서 할로겐화 고분자의 할로겐화 정도는 1 내지 150%(0.01 내지 1.5), 예컨대 10 내지 120%(0.1 내지 1.2), 10 내지 30%(0.1 내지 0.3), 30 내지 50%(0.3 내지 0.5), 80 내지 100%(0.8 내지 1) 등 다양하게 변경될 수 있다.
In the present invention, the degree of halogenation of the halogenated polymer is 1 to 150% (0.01 to 1.5), such as 10 to 120% (0.1 to 1.2), 10 to 30% (0.1 to 0.3), 30 to 50% (0.3 to 0.5) 80 to 100% (0.8 to 1), and the like.
본 발명에서 할로겐화 고분자는 시판되는 것을 입수하여 사용하거나 또는 할로겐화되어 있지 않은 고분자를 직접 할로겐화하여 사용할 수 있다. 또한 본 발명에서 할로겐화 고분자는 단량체를 입수하여 직접 중합하고 할로겐화하여 원하는 고분자로 제조하여 사용할 수도 있다.
In the present invention, a halogenated polymer can be used by obtaining a commercially available one, or by directly halogenating a non-halogenated polymer. Also, in the present invention, the halogenated polymer may be prepared by using a monomer as a desired polymer by directly polymerizing and halogenating the monomer.
할로겐화는 공지의 다양한 방법들을 이용하여 수행할 수 있다. 예컨대, 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌 옥사이드)(PPO)의 브롬화는 Hsin-I Chang et al. (Reactive & Functional Polymers, 70, (2010) 944-950) 및 X. Tongwen, Y. Weihua (Journal of Membrane Science, 190, (2001) 159-166)의 methyl-brominated PPO 합성법에 따라 실시할 수 있다. 이때 원하는 브롬화 정도는 NBS(N-bromosuccinimide)의 몰 비에 따라 조절할 수 있다. 또한, 폴리페닐술폰(polyphenylsulfone) 및 폴리술폰(polysulfone)에 대한 클로로메틸화는 대한민국 등록특허 제10-1284009호의 음이온전도체 함유용액의 제조법을 참고하여 수행할 수 있다. 원하는 클로로메틸화도는 클로로메틸 메틸 에테르의 몰 비에 따라 조절할 수 있다.
The halogenation can be carried out using various known methods. For example, the bromination of poly (2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide) (PPO) can be carried out as described in Hsin-I Chang et al. Methyl-brominated PPO synthesis method of Reactive & Functional Polymers, 70, (2010) 944-950 and X. Tongwen, Y. Weihua (Journal of Membrane Science, 190, (2001) 159-166) . The desired degree of bromination can be controlled according to the molar ratio of NBS (N-bromosuccinimide). In addition, chloromethylation of polyphenylsulfone and polysulfone can be carried out by referring to a process for producing an anion conductor-containing solution of Korean Patent No. 10-1284009. The desired degree of chloromethylation can be controlled by the molar ratio of chloromethyl methyl ether.
상기 할로겐화 조건에서 반응 온도, 반응 시간, 교반 조건 및 사용되는 할로겐 원소 등은 구체적으로는 제한되지 않으나, 생성 이온교환막의 크기, 성능 특성, 품질 및 기타 성질에 따라 적절히 선택될 수 있다. 할로겐 원자는 구체적으로 제한되지 않으나, 특히 불소, 염소, 브롬 및 요오드를 포함한다.
The reaction temperature, the reaction time, the stirring conditions, and the halogen element used in the halogenation are not particularly limited, but may be appropriately selected depending on the size, performance characteristics, quality and other properties of the resultant ion exchange membrane. The halogen atom is not particularly limited, but includes fluorine, chlorine, bromine and iodine in particular.
할로겐화 반응 온도는 예컨대, 바람직하게는 0 내지 300 ℃, 더욱 바람직하게는 20 내지 200 ℃ 의 범위 내에서 선택된다. 할로겐화 반응 시간은 다른 조건에 따라 적절히 선택될 수 있고, 바람직하게는 1 내지 10 시간이다. 할로겐화시 교반 조건에 있어서, 통상의 할로겐화 반응에서의 교반 속도가 사용될 수 있다. 사용되는 반응 개시제는 수용성 또는 지용성일 수 있고, 통상의 사용시 그것의 과산화물 또는 아조 개시제가 사용될 수 있다. 첨가제에 있어서, 종래의 안정화제 및 다른 것들이 사용될 수 있다. 다른 반응 조건은 구체적으로 제한되지 않는다.
The halogenation reaction temperature is selected, for example, preferably in the range of 0 to 300 占 폚, more preferably in the range of 20 to 200 占 폚. The halogenation reaction time can be appropriately selected depending on other conditions, and is preferably 1 to 10 hours. Under stirring conditions at the time of halogenation, a stirring speed in a usual halogenation reaction may be used. The reaction initiator used may be water-soluble or lipophilic and, in normal use, its peroxide or azo initiator may be used. For additives, conventional stabilizers and others may be used. Other reaction conditions are not specifically limited.
상기 제2단계는 할로겐화 고분자에 화학식 1로 표시되는 가교제를 첨가하여 할로겐화 고분자의 일부 할로겐 작용기 위치에서 할로겐화 고분자 사이에서 가교 반응에 의해 가교형 중합체를 형성하는 단계이다.
In the second step, a cross-linking agent represented by the general formula (1) is added to a halogenated polymer to form a cross-linked polymer by cross-linking reaction between halogenated polymers at a halogen functional site of the halogenated polymer.
상기 제2단계에서 가교 반응과 동시에 제막을 실시할 수 있다. 구체적으로, 할로겐화 고분자에 화학식 1로 표시되는 가교제를 첨가하여 얻은 수지 조성물을 캐스트, 압출, 방사 또는 압연 등의 임의의 방법으로 섬유 또는 필름 등의 형태로 성형체로 제조할 수 있다. 상기 수지 조성물은 필요에 따라 산화방지제, 열안정제, 윤활제, 점착부여제, 가소제, 가교제, 소포제, 분산제 등 각종 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
In the second step, the film formation can be performed simultaneously with the crosslinking reaction. Specifically, the resin composition obtained by adding the crosslinking agent represented by the general formula (1) to the halogenated polymer can be formed into a molded article in the form of fiber or film by any method such as casting, extrusion, spinning or rolling. The resin composition may further contain various additives such as an antioxidant, a heat stabilizer, a lubricant, a tackifier, a plasticizer, a cross-linking agent, a defoaming agent, and a dispersant, if necessary.
상기 제2단계의 가교시 반응 온도, 반응 시간 및 교반 조건 등은 구체적으로는 제한되지 않으나, 생성 이온교환막의 크기, 성능 특성, 품질 및 기타 성질에 따라 적절히 선택될 수 있다. 반응 온도는 예컨대, 바람직하게는 -10 내지 400 ℃, 더욱 바람직하게는 0 내지 200 ℃ 의 범위 내에서 선택된다. 반응 시간은 다른 조건에 따라 적절히 선택될 수 있고, 바람직하게는 100 시간 이내이다. 교반 조건에 있어서, 통상의 가교 반응에서의 교반 속도가 사용될 수 있다. 다른 반응 조건은 구체적으로 제한되지 않는다.
The reaction temperature, the reaction time, and the stirring conditions during the crosslinking in the second step are not specifically limited, but may be appropriately selected depending on the size, performance characteristics, quality and other properties of the resultant ion exchange membrane. The reaction temperature is, for example, preferably selected within the range of -10 to 400 占 폚, more preferably 0 to 200 占 폚. The reaction time can be appropriately selected depending on other conditions, and is preferably within 100 hours. In the stirring condition, the stirring speed in the ordinary crosslinking reaction can be used. Other reaction conditions are not specifically limited.
예를 들어, 할로겐화 고분자에 화학식 1로 표시되는 가교제를 첨가하여 얻은 수지 조성물을 성형하여 이온교환막을 제조할 수 있다. 구체적으로, 할로겐화 고분자 및 화학식 1로 표시되는 가교제를 유기 용매에 용해시키고, 상기 용액을 실리콘 주형 등의 성형 주형에 부어 상온으로부터 40 내지 100℃까지 단계적으로 승온시켜 가교 반응을 일으킨 후 고분자를 건조시켜 수 내지 수백 μm, 바람직하게 10 내지 200 μm, 보다 바람직하게 50 내지 150 μm 두께의 필름을 얻은 다음 성형 주형으로부터 탈착하여 제조할 수 있다. 상기 유기 용매는 구체적으로 제한되지 않으나, 특히 포화 사슬 탄화수소, 예컨대 펜탄, (n-)헥산 및 헵탄; 지환족 탄화수소, 예컨대 시클로헥산; 방향족 탄화수소, 예컨대 벤젠, 톨루엔 및 자일렌; 또는 범용 용매, 예컨대 클로로포름, 디메틸설폭사이드, 디메틸아세트아마이드, 디메틸포름아마이드, 클로로벤젠, N-메틸-2-피롤리디논 등을 포함한다. 상기 언급한 유기 용매 중, 클로로포름, N-메틸-2-피롤리디논이 더욱 바람직하다. 상기 제시한 용매는 예시일 뿐 본 발명의 범위가 이에 제한되지 않으며, 고분자를 용해시키고 건조조건에서 증발될 수 있는 것이면 통상의 유기용매를 사용할 수 있다. 구체적으로 상기 고분자 제조시 사용된 유기용매와 동일한 것을 사용할 수 있다.
For example, a resin composition obtained by adding a crosslinking agent represented by the general formula (1) to a halogenated polymer may be molded to prepare an ion exchange membrane. Specifically, the halogenated polymer and the crosslinking agent represented by the formula (1) are dissolved in an organic solvent, the solution is poured into a molding mold such as a silicone mold, and the temperature is elevated from room temperature to 40 to 100 ° C stepwise to cause a crosslinking reaction. A film having a thickness of several to several hundreds of μm, preferably 10 to 200 μm, more preferably 50 to 150 μm, and then desorbing from the molding mold. Examples of the organic solvent include, but are not limited to, saturated chain hydrocarbons such as pentane, (n-) hexane and heptane; Alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane; Aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene; Or a general-purpose solvent such as chloroform, dimethylsulfoxide, dimethylacetamide, dimethylformamide, chlorobenzene, N-methyl-2-pyrrolidinone and the like. Among the above-mentioned organic solvents, chloroform and N-methyl-2-pyrrolidinone are more preferable. The above-mentioned solvent is only illustrative, and the scope of the present invention is not limited thereto. Conventional organic solvents may be used as long as they dissolve the polymer and can be evaporated under the drying condition. Specifically, the same organic solvent as that used in the preparation of the polymer may be used.
본 발명의 구체적인 실시예에 의하면, 할로겐화 고분자로서 브롬화 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌 옥사이드), 클로로메틸화 폴리페닐술폰 또는 클로로메틸화 폴리술폰을 각각 가교제로서 4,4'-디아미노벤조페논과 함께 용매에 녹여 일정한 크기의 실리콘 주형에 부어 주고 60 내지 100℃, 바람직하게 70 내지 90℃에서 12 내지 36시간, 바람직하게 18 내지 30시간 동안 건조하여 막을 얻을 수 있다.
According to a specific embodiment of the present invention, poly (2,6-dimethyl-1,4-phenylene bromide), chloromethylated polyphenylsulfone or chloromethylated polysulfone as a halogenated polymer are used as crosslinking agents, Minobenzophenone dissolved in a solvent and poured into a silicone mold having a predetermined size, and dried at 60 to 100 ° C., preferably 70 to 90 ° C., for 12 to 36 hours, preferably 18 to 30 hours to obtain a film.
상기 제3단계는, 상기 가교형 중합체의 잔여 할로겐 작용기를 음이온 교환성 작용기, 양이온 교환성 작용기 또는 양쪽성 이온 교환성 작용기로 치환시켜 이온전도성이 부여하는 단계이다.
The third step is a step in which the residual halogen functional group of the crosslinkable polymer is substituted with an anion exchange functional group, a cation exchange functional group or an amphoteric ion exchange functional group to impart ionic conductivity.
상기 이온 교환성 작용기 치환은 공지의 다양한 치환 방법을 사용할 수 있다. 예컨대 상기 제2단계에서 가교된 고분자를 트리메틸아민 등의 다양한 이온 교환성 작용기를 갖는 화합물의 수용액을 아세톤에 희석한 용액에 일정 시간 동안 담군 다음 증류수에도 일정 시간 동안 담그는 방식으로 수행할 수 있다.
The ion exchangeable functional group substitution can be carried out by various known substitution methods. For example, in the second step, the crosslinked polymer may be immersed in a solution in which an aqueous solution of a compound having various ion exchangeable functional groups such as trimethylamine is diluted in acetone for a predetermined time, and then immersed in distilled water for a predetermined time.
본 발명은 상기 이온전도성 가교 고분자를 포함하는 막을 제공할 수 있다. 상기 막은 이온교환막일 수 있다. 또한, 상기 막은 수처리막일 수 있다.
The present invention can provide a film containing the ionically conductive crosslinked polymer. The membrane may be an ion exchange membrane. Further, the film may be a water treatment film.
본 발명에 따른 이온전도성 가교 고분자를 포함하는 이온교환막을 사용하여 교환 가능한 음이온은 유기 음이온 또는 무기 음이온이며 이는 유기산 또는 무기산으로부터 하나 이상의 수소 이온의 소실에 의해 발생하는 음이온을 의미한다. The anion which can be exchanged by using the ion exchange membrane comprising the ion conductive crosslinked polymer according to the present invention is an organic anion or an inorganic anion, which means an anion generated by loss of one or more hydrogen ions from an organic acid or an inorganic acid.
무기 음이온으로서, 예컨대 술페이트, 포스포네이트, 보레이트, 시아니드, 카르보네이트, 탄산수소, 티오시아네이트, 티오술페이트, 술파이트, 아황산수소, 니트레이트, 시아네이트, 포스페이트, 인산수소, 메탈레이트(예, 몰리브데이트, 텅스테이트, 메타바나 데이트, 피로바나데이트, 수소 피로바나데이트, 니오베이트, 탄탈레이트, 퍼레네이트 (perrhenate) 등), 테트라플루오 로알루미네이트, 테트라플루오로보레이트, 헥사플루오로포스페이트 및 테트라클로로알루미네이트, Al2Cl7 - 이온 등을 들 수 있다. As inorganic anions, there may be mentioned, for example, sulfates, phosphonates, borates, cyanides, carbonates, hydrogen carbonates, thiocyanates, thiosulfates, sulfites, hydrogen sulfites, nitrates, cyanates, phosphates, (E.g. molybdate, tungstate, metavanadate, pyrovanadate, hydrogen pyrovanadate, niobate, tantalate, perrhenate, etc.), tetrafluoroaluminate, tetrafluoroborate, hexa Fluorophosphate and tetrachloroaluminate, and Al 2 Cl 7 - ions.
유기 음이온으로서, 술포네이트, 포르메이트, 옥살레이트, 아세테이트, (메트)아크릴레이트, 트리플루오 로아세테이트, 트로플로오로메탄술포네이트 및 비스(트리플루오로메탄술포네이트)아미드, (CF3SO2)3Cl- 음이온 등을 들 수 있다.
Organic anions include sulfonates, formates, oxalates, acetates, (meth) acrylates, trifluoroacetates, tropluoromethane sulfonates and bis (trifluoromethanesulfonate) amides, (CF 3 SO 2 ) 3 Cl - anion, and the like.
본 발명에 따른 아민계 가교제는 1차 또는 2차 아민 가교제로서 이온교환성 작용기의 형성 없이 가교만을 할 수 있고 전자끌게기를 가져 제막시 급격한 가교 반응을 억제하여 막의 형태 변화를 방지할 수 있어 특히, water uptake, conductivity 등의 막(membrane)의 기능에는 영향 없이 가교로 인한 치수 안정성(dimension stability) 및 기계적 안정성(mechanical stability)을 향상시키고 음이온 교환 작용기의 조절에 용이하다는 장점이 있다. 이에 따라 본 발명에 따른 아민계 가교제를 사용하여 기존 이온 전도성 고분자와 비교하여 동일 또는 유사한 이온교환능(ion exchange capacity, IEC)을 가지면서도 보다 우수한 치수안정성 및/또는 형태안정성을 갖는 고분자 막을 제조할 수 있다.
The amine-based crosslinking agent according to the present invention can be crosslinked only without forming an ion-exchange functional group as a primary or secondary amine crosslinking agent, and can inhibit the rapid crosslinking reaction at the time of film formation by preventing electron- it has an advantage that it improves the dimensional stability and mechanical stability due to crosslinking without affecting the function of the membrane such as water uptake and conductivity and is easy to control the anion exchange function. Accordingly, it is possible to produce a polymer membrane having the same or similar ion exchange capacity (IEC) and superior dimensional stability and / or shape stability as compared with conventional ion conductive polymers by using the amine-based crosslinking agent according to the present invention have.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 이온교환성 및/또는 이온전도성 가교 고분자의 제조 과정을 도식화하여 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 3에서 case 4(a) 및 case 5(b)의 방법으로 제막한 이온교환막의 모습을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예 3에서 case 6 내지 case 10(a-e)의 방법으로 제막한 이온교환막의 모습을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예 4에서 상기 case 11 내지 case 14(a-d)의 방법으로 제막한 이온교환막의 모습을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예 5에서 가교제를 첨가하지 않은 경우와 상기 case 15 내지 case 19(a-f)의 방법으로 제막한 이온교환막의 모습을 나타낸 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a process for producing an ion exchangeable and / or ionically conductive crosslinked polymer according to an embodiment of the present invention. FIG.
2 shows a state of an ion exchange membrane formed by the method of case 4 (a) and case 5 (b) in Example 3 of the present invention.
3 shows a state of an ion exchange membrane formed by the method of case 6 to case 10 (ae) in Example 3 of the present invention.
4 shows a state of an ion exchange membrane formed by the method of case 11 to case 14 (ad) in Example 4 of the present invention.
Fig. 5 shows the state of the ion exchange membrane formed by the method of Example 5 of the present invention without the addition of the crosslinking agent and the case 15 to case 19 (af).
이하, 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 효과를 보다 더 구체적으로 설명하고자 하나, 이들 실시예는 본 발명의 예시적인 기재일 뿐 본 발명의 범위가 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory only and are not restrictive of the invention, as claimed.
실시예Example
1: One:
가교제의
지방족과 방향족 아민 화합물의 가교 속도를 비교하기 위해, 하기 표 1에 나타낸 8종의 아민 화합물을 테스트하였다.To compare the crosslinking rates of aliphatic and aromatic amine compounds, eight amine compounds shown in Table 1 below were tested.
먼저, 할로겐화 고분자로서 30% 브롬화한 poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide) 1g를 dimethylacetamide 10ml에 녹인 용액에 각각의 중량퍼센트에 맞게 아민 화합물을 첨가한 다음 25℃에서 교반하며 겔 화되기까지의 시간(gelation time)을 측정하였다. 8종의 아민 화합물을 사용한 경우 모두 겔 화 하였다. 각각의 겔 화 시간은 하기 표 1에 나타내었다. First, an amine compound was added to a solution prepared by dissolving 1 g of poly (2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide) 30% brominated as a halogenated polymer in 10 ml of dimethylacetamide, and the mixture was stirred at 25 ° C., The gelation time was measured. When 8 kinds of amine compounds were used, all were gelled. The respective gelation times are shown in Table 1 below.
[표 1][Table 1]
상기 표 1을 통해, 4,4'-diaminobenzophenon 이 가장 긴 겔 화 시간을 나타내는 것을 알 수 있다. 이를 통해, 지방족 아민 화합물에 비해 방향족 아민 화합물이 약간 더 긴 겔 화 시간을 가지며, 특히 4,4'-diaminobenzophenon과 같이 방향족 기 사이에 전자끌게 기인 C=O를 갖는 아민 화합물이 현저하게 긴 겔 화 시간을 갖는 것을 확인하였다. 한편, 2,6-diaminopyridine의 경우 테스트한 dimethylacetamide 용매에 녹지 않아 다른 아민 화합물과 겔 화 시간을 비교할 수 없었다.
From Table 1 above, it can be seen that 4,4'-diaminobenzophenone exhibits the longest gelation time. As a result, aromatic amine compounds have slightly longer gelation times than aliphatic amine compounds, and in particular, amine compounds having C = O, which is an electron attractive group between aromatic groups such as 4,4'-diaminobenzophenon, Time. On the other hand, 2,6-diaminopyridine was not soluble in the tested dimethylacetamide solvent, and the gelation time could not be compared with other amine compounds.
실시예Example 2: 2: 가교제의Cross-linking 선택 2 Choice 2
상기 실시예 1에서 가장 긴 겔 화 시간을 보인 4,4'-diaminobenzophenon과 상용 아민 가교제의 가교 속도를 비교하기 위해, 하기 표 2에 나타낸 상용 아민 가교제 4종(국도 화학사, 대한민국)과 4,4'-diaminobenzophenon의 가교 속도를 테스트하였다.In order to compare the crosslinking speeds of 4,4'-diaminobenzophenon and the common amine crosslinking agent showing the longest gelation time in Example 1, four commercially available amine crosslinking agents (Kukdo Chemical Co., Ltd., Korea) and 4,4 ' -diaminobenzophenone. < / RTI >
가교 속도 테스트는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였으며, 다만 4,4’-diaminobenzophenone을 사용하는 경우에는 4,4’-diaminobenzophenone을 첨가한 후 40℃에서 30분, 60 ℃에서 30분, 그 이후 80 ℃를 유지하는 승온 조건에서 겔 화 시간을 측정하였다. 즉, 상용 아민 가교제는 실시예 1과 동일하게 상온에서 가교 테스트를 수행하고, 4,4’-diaminobenzophenone은 가교가 더욱 빨라지는 승온 조건에서 가교 테스트를 수행하였다.The crosslinking rate test was carried out in the same manner as in Example 1 except that 4,4'-diaminobenzophenone was added, followed by 30 minutes at 40 ° C, 30 minutes at 60 ° C The gelation time was measured at a temperature elevation maintaining 80 ° C. That is, the cross-linking test was carried out at room temperature under the same conditions as in Example 1, and the cross-linking test was conducted under the temperature increasing condition in which 4,4'-diaminobenzophenone accelerated crosslinking.
4종의 가교제에 대해 모두 겔 화 하였고 각각의 겔 화 시간은 하기 표 2에 기재하였다. All four crosslinking agents were gelated and the respective gelation times are listed in Table 2 below.
[표 2][Table 2]
상기 실시예 1에서 지방족 아민 화합물보다 방향족 아민 화합물이 더욱 긴 겔 화 시간을 갖는 것과 같이, 상기 표 2에서도 방향족 아민 화합물이 겔 화되는 시간이 더 길었지만 사실상 동류의 방향족 아민 화합물이더라도 방향족 기 사이에 전자끌게 기를 갖는 4,4’-diaminobenzophenone의 경우에 현저하게 긴 겔 화 시간을 나타내었다. 더욱이, 4,4’-diaminobenzophenone의 경우에는 가교 속도가 더욱 빨라지는 승온 조건에서도 기존 상용 아민 가교제에 비해 현저하게 긴 겔 화 시간을 보였다. 이에 retention time이 가장 길어 제막 시 가교 반응을 오래 일으킬 수 있는 가교제로서 4,4’-diaminobenzophenone을 선택하였다.
Although the aromatic amine compound has a longer gelation time than that of the aliphatic amine compound in Example 1, the time required for the aromatic amine compound to gelate in the above Table 2 is longer than that of the aromatic amine compound, In the case of 4,4'-diaminobenzophenone having a pulling group, the gelation time was remarkably long. Furthermore, 4,4'-diaminobenzophenone exhibited significantly longer gelation times than conventional amine cross-linking agents even at elevated temperatures at which the crosslinking rate was faster. As a result, 4,4'-diaminobenzophenone was selected as a crosslinking agent capable of prolonging the crosslinking reaction during the longest retention time.
실시예Example 3: 3: 가교된Bridged 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌 옥사이드)의Of poly (2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide) 제조 및 이온교환막의 제조 Manufacturing and Manufacturing of Ion Exchange Membranes
고분자로서 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌 옥사이드)(PPO)를 사용하고 가교제로서 상기 실시예 2에서 선택된 4,4’-diaminobenzophenone을 사용하여 하기 표 3과 같이 다양한 브롬화도 및 가교제 첨가량에 따라 가교 및 이온교환막 제조를 실시하였다.As a result, various bromination degrees and molecular weights were obtained as shown in Table 3 below using poly (2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide) (PPO) as a polymer and 4,4'-diaminobenzophenone selected in Example 2 as a cross- Crosslinking and ion exchange membranes were prepared according to the amount of crosslinking agent added.
[표 3][Table 3]
상기 표 3에서, 가교제 mol% 함량은 고분자 1g 기준으로 나타낸 것이다.
In Table 3, the mol% of the crosslinking agent is expressed on the basis of 1 g of the polymer.
PPO의 브롬화는 Reactive & Functional Polymers, 70, 2010, 944-950; Journal of Membrane Science, 190, 2001, 159-166; 및 Energy & Environmental Science, 5, 2012, 7888-7892를 참고하여 실시하였다. 원하는 브롬화 정도는 NBS(N-bromosuccinimide)의 몰 비에 따라 조절할 수 있다. 구체적으로, 30%의 브롬화 정도는 표 4와 같이 조절할 수 있고, 20%의 브롬화 정도는 표 5와 같이 조절할 수 있다. 1H-NMR를 통해 브롬화 정도를 확인하였다.Bromination of PPO is described in Reactive & Functional Polymers, 70, 2010, 944-950; Journal of Membrane Science, 190, 2001, 159-166; And Energy & Environmental Science, 5, 2012, 7888-7892. The degree of bromination desired can be controlled according to the molar ratio of NBS (N-bromosuccinimide). Specifically, the degree of bromination of 30% can be controlled as shown in Table 4, and the degree of bromination of 20% can be controlled as shown in Table 5. [Table 5] The degree of bromination was confirmed by 1 H-NMR.
[표 4][Table 4]
[표 5][Table 5]
구체적으로, 브롬화 정도가 50% 인 경우 PPO의 브롬화는 하기와 같이 수행하였으며, 브롬화의 정도는 NBS(N-bromosuccinimide) 몰수의 조절을 통해 조절할 수 있다.
Specifically, when the degree of bromination is 50%, bromination of PPO is carried out as follows, and the degree of bromination can be controlled by controlling the number of moles of NBS (N-bromosuccinimide).
12g의 PPO를 8wt%의 농도로 상온에서 chlorobenzene에 균질하게 녹였다. 그 다음 8.9g의 N-bromosuccinimide (NBS)와 0.5g의 2,2'-azobis-isobutyronitrile (AIBN)를 PPO 용액에 첨가하였다. 상기 혼합물은 환류식 장치를 이용해 140℃에서 3시간 반응시켰다. 반응이 끝난 생성물을 상온에서 천천히 식힌 다음, 10배 과량의 에탄올에 침전시켰다. 고분자를 여과한 다음 메탄올에 씻고 남은 결과물을 chloroform 100ml에 녹인 후 10배 과량의 메탄올에 침전시킨 다음 여과하였다.
12 g of PPO was dissolved homogeneously in chlorobenzene at a concentration of 8 wt%. Then, 8.9 g of N-bromosuccinimide (NBS) and 0.5 g of 2,2'-azobis-isobutyronitrile (AIBN) were added to the PPO solution. The mixture was reacted at 140 DEG C for 3 hours using a reflux condenser. The reaction product was slowly cooled at room temperature and then precipitated in a 10-fold excess of ethanol. The polymer was filtered, washed with methanol, and the resultant was dissolved in chloroform (100 ml), precipitated in a 10-fold excess of methanol, and filtered.
상기와 같이 합성된 브롬화 PPO는 브롬화 정도에 따라 노란색 또는 갈색의 파우더로 나타나며 이를 진공오븐에서 40℃로 하룻밤 동안 건조시켰다.
The PPO bromide synthesized as described above appeared as a yellow or brown powder according to the degree of bromination and was dried in a vacuum oven overnight at 40 ° C.
가교 및 제막은 다음과 같이 수행되었다.Crosslinking and film formation were performed as follows.
해당하는 브롬화 poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide) 1g을 15ml의 NMP/chloroform 혼합용매에 25℃에서 녹인 다음, 각각 해당하는 양의 4,4'-diaminobenzophenone을 첨가한 후 10분 교반하였다. 용매는 고분자의 브롬화 정도에 따라 chloroform이 0~10ml 첨가될 수 있다. 11x11(cm)의 실리콘 틀에 용액을 채우고 25℃로부터 40℃까지 1시간 동안 승온, 40℃에서 2시간 유지, 40℃로부터 60℃까지 1시간 동안 승온, 60℃에서 2시간 유지, 60℃로부터 80℃까지 1시간 동안 승온 한 다음 80℃에서 12시간 유지하였다. 상기 가교 및 제막이 끝난 직후 건조 상태의 이온교환막은 70~100 ㎛의 두께를 가졌다. trimethylamine 수용액을 1M 농도로 아세톤에 희석한 용액에 상기 제조된 이온교환막을 24시간 담군 다음 증류수에도 24시간 담궈 -N+(CH3)3 작용기를 붙였다. 0.5M NaCl 용액에 이온교환막을 24시간 담궈 Cl- 형태로 바꿀 수 있다.1 g of the corresponding poly (2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide) bromide was dissolved in 15 ml of a mixed solvent of NMP / chloroform at 25 ° C., and the corresponding amount of 4,4'-diaminobenzophenone was added thereto. Min. Depending on the degree of bromination of the polymer, 0 to 10 ml of chloroform may be added to the solvent. The solution was filled in a 11x11 cm silicon mold and heated from 25 占 폚 to 40 占 폚 for 1 hour, maintained at 40 占 폚 for 2 hours, elevated from 40 占 폚 to 60 占 폚 for 1 hour, maintained at 60 占 폚 for 2 hours, The temperature was raised to 80 캜 for 1 hour and then kept at 80 캜 for 12 hours. Immediately after the cross-linking and film-forming, the ion exchange membrane in a dry state had a thickness of 70 to 100 탆. trimethylamine aqueous solution was diluted in acetone to a concentration of 1M. The ion exchange membrane prepared above was immersed in the solution for 24 hours, and then immersed in distilled water for 24 hours to add -N + (CH 3 ) 3 functional group. The ion exchange membrane can be immersed in a 0.5M NaCl solution for 24 hours to convert it to Cl - form.
상기 case 4(a) 및 case 5(b)의 방법으로 제막한 이온교환막의 모습을 도 2에 나타내었다.FIG. 2 shows the state of the ion exchange membrane formed by the methods of case 4 (a) and case 5 (b).
상기 case 6 내지 case 10(a-e)의 방법으로 제막한 이온교환막의 모습을 도 3에 나타내었다.
FIG. 3 shows the state of the ion exchange membrane formed by the method of case 6 to case 10 (ae).
실험예Experimental Example 1: One: 가교된Bridged 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌 옥사이드)의Of poly (2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide) 이온교환막의 성능 분석 Performance Analysis of Ion Exchange Membrane
상기 실시예 3의 case 6에 해당하는 이온교환막에 대한 막저항, 이온선택도, IEC, 전도도를 분석하였다. 같은 조건의 case 6 (가교제 2.5mol%)에서 세 가지 샘플링을 하여 이름은 각각 case 6-1, case 6-2, case 6-3으로 표기하였다. 상용화된 음이온 교환 막 AMX(Asahi glass Co., Japan)와 AMH(Asahi glass Co., Japan)를 같은 분석 조건에서 비교하였다. 막저항, transport number, IEC, conductivity 모두 25℃에서 측정하였으며 모두 trimethylammonium 음이온 교환 작용기를 치환하였으며 IEC를 제외한 모두 Cl- 이온 형태로 측정하였다. 각각의 분석 조건은 다음과 같았다.The membrane resistance, ion selectivity, IEC and conductivity of the ion exchange membrane corresponding to case 6 of Example 3 were analyzed. Three samples were taken from case 6 (2.5 mol% cross-linking agent) under the same conditions, and their names were shown as case 6-1, case 6-2, case 6-3, respectively. Commercial anion exchange membrane AMX (Asahi glass Co., Japan) and AMH (Asahi glass Co., Japan) were compared under the same analytical conditions. All membrane resistances, transport number, IEC and conductivity were measured at 25 ℃ and all trimethylammonium anion exchange groups were substituted. All except IEC were measured in Cl - ion form. Each analysis condition was as follows.
막저항은 이온교환막을 상온에서 24시간 0.5M NaCl 수용액에 담근 후 측정하였다. 직경 0.5 cm 인 Pt 전극 사이에 샘플을 끼운 후 0.5M NaCl 수용액을 전해액으로 하여 상기 전해액 하에서 Resistance meter (Hioki 3560)로 저항을 측정하였다.The membrane resistance was measured by immersing the ion exchange membrane in a 0.5M NaCl aqueous solution for 24 hours at room temperature. A sample was sandwiched between Pt electrodes having a diameter of 0.5 cm, and resistance was measured with a resistance meter (Hioki 3560) under the electrolyte solution using an aqueous 0.5M NaCl solution as an electrolyte solution.
Transport number은 이온교환막을 상온에서 24시간 동안 0.001M NaCl 수용액에 담근 후 측정하였다. 샘플을 중심으로 양쪽에 0.001M, 0.005M NaCl 수용액을 놓고 두 용액 사이의 전위차를 Resistance meter (Hioki 3560)로 측정하였다. The transport number was measured by immersing the ion exchange membrane in 0.001M NaCl solution at room temperature for 24 hours. A 0.001M, 0.005M NaCl aqueous solution was placed on both sides of the sample, and the potential difference between the two solutions was measured with a resistance meter (Hioki 3560).
IEC은 이온교환막을 상온에서 24시간 동안 1M NaOH 수용액에 담금으로써 Cl- 이온 형태를 OH- 이온 형태로 바꾼 후 측정하였다. OH- 이온 형태로 바뀐 샘플을 각각 0.01M HCl 수용액에 24시간 교반 후, 0.01M NaOH 수용액으로 산-염기 적정하였다.IEC was measured after immersing the ion exchange membrane in aqueous 1M NaOH solution at room temperature for 24 hours after changing the Cl - ion form to the OH - ion form. OH - ion forms were each stirred in 0.01 M aqueous HCl solution for 24 hours and acid - base titrated with 0.01 M NaOH aqueous solution.
Conductivity 측정을 위하여, 이온교환막을 1×3 ㎠의 샘플 크기로 제단한 후 테스트에 사용하였다. Pt 전극의 cell에 샘플을 끼우고, 이를 4-probe electrochemical impedance spectroscopy (Solatron 1280)을 이용하여 25℃에서 100 % 상대습도 조건에서 impedance을 측정하였다.For conductivity measurement, the ion exchange membranes were aliquoted at a sample size of 1 × 3 cm 2 and used for testing. A sample was placed on the Pt electrode cell and the impedance was measured at 25 ° C and 100% relative humidity using a 4-probe electrochemical impedance spectroscopy (Solatron 1280).
상기 분석 결과를 하기 표 6에 나타내었다.The results of the analysis are shown in Table 6 below.
[표 6][Table 6]
표 6에 제시한 세 종류의 샘플은 Transport number에서 상용화 막과 유사한 수치를 보이고 conductivity 측면에서 상용화 막에 비해 더 우수한 수치를 나타내므로 상용화된 막과 동등 이상의 효과를 발휘함을 알 수 있다.
The three kinds of samples shown in Table 6 show similar numerical values to those of the commercialized membranes in the transport number and show better values than those of the commercialized membranes in terms of conductivity.
실험예Experimental Example 2: 2: 가교된Bridged 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌 옥사이드)의Of poly (2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide) 형태 안정성 조사 Shape stability investigation
가교하지 않은 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌 옥사이드)와 각각 2.5 mol% 및 5.0 mol%의 가교제(4,4’-diaminobenzophenone)를 사용하여 가교시킨 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌 옥사이드)에 대해, 하기 표 7과 같이 다양한 용매를 사용하여 용해성 분석을 실시하여 가교된 고분자의 형태 안정성을 조사하였다.(2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide) cross-linked using 2.5 mol% and 5.0 mol% of a crosslinking agent (4,4'-diaminobenzophenone) -1,4-phenylene oxide) was subjected to solubility analysis using various solvents as shown in Table 7 below to investigate the morphological stability of the crosslinked polymer.
구체적으로, 각각의 고분자는 실시예 3과 같이 제막하여 1×1 ㎠의 샘플 크기로 제단한 후 테스트에 사용하였다. 용해성은 상온에서 24시간 동안 각각의 용매에 담근 후 막의 형태 변화를 관찰하여 분석하였다.Specifically, each of the polymers was formed in the same manner as in Example 3, and was cut into a sample size of 1 x 1 cm 2 and used for the test. Solubility was analyzed by observing changes in membrane morphology after immersing in each solvent for 24 hours at room temperature.
그 결과를 하기 표 7에 나타내었다.The results are shown in Table 7 below.
[표 7][Table 7]
상기 표 7의 용해성 분석 결과를 통해, 가교 전 브롬화한 poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide)는 네 종류의 용매에 대해 모두 용해성을 보이나 가교제를 각각 2.5mol% 및 5.0mol%의 양으로 사용하여 가교시킨 고분자는 같은 네 종류의 용매에 대해 모두 녹지 않았다. 또한, 무게 변화율 대비 넓이 변화율이 적기때문에 가교된 고분자는 형태 안정성을 갖는 것을 알 수 있다.
The results of the solubility analysis of Table 7 show that the poly (2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide) which is brominated before crosslinking exhibits solubility in all four solvents, but the crosslinking agent is 2.5 mol% and 5.0 mol% The crosslinked polymer did not dissolve in all four kinds of solvents. In addition, since the rate of change of the width to the weight change rate is small, it can be seen that the crosslinked polymer has shape stability.
실시예Example 4: 4: 가교된Bridged 폴리페닐설폰의Of polyphenylsulfone 제조 및 이온교환막의 제조 Manufacturing and Manufacturing of Ion Exchange Membranes
고분자로서 폴리페닐설폰을 사용하고 상기 폴리페닐설폰을 클로로메틸화시켜 가교제로서 상기 실시예 2에서 선택된 4,4’-diaminobenzophenone을 사용하여 하기 표 8과 같이 다양한 가교제 첨가량에 따라 가교 및 이온교환막 제조를 실시하였다.Using polyphenylsulfone as a polymer and chloromethylating the polyphenylsulfone, 4,4'-diaminobenzophenone selected in Example 2 was used as a crosslinking agent, and crosslinking and ion exchange membranes were prepared according to the amount of various crosslinking agents as shown in Table 8 below. Respectively.
[표 8][Table 8]
상기 표 8에서, 가교제 mol% 함량은 고분자 1g 기준으로 나타낸 것이다.
In Table 8, the mol% of the crosslinking agent is expressed on the basis of 1 g of the polymer.
구체적으로, 폴리페닐술폰(polyphenylsulfone)에 대한 클로로메틸화는 대한민국 등록특허 제10-1284009호의 음이온전도체 함유용액의 제조법을 참고하였다. 원하는 클로로메틸화도는 클로로메틸 메틸 에테르의 몰 비에 따라 조절할 수 있으며 1H-NMR 분광법에 의하여 분석 가능하며 본 실시예에서의 폴리페닐술폰의 클로로메틸화도는 0.982이었다.Specifically, for the chloromethylation of polyphenylsulfone, reference is made to a method for preparing an anionic conductor-containing solution of Korean Patent No. 10-1284009. The desired degree of chloromethylation can be controlled by the molar ratio of chloromethyl methyl ether and can be analyzed by 1 H-NMR spectroscopy. The chloromethylation degree of the polyphenylsulfone in this example was 0.982.
먼저, 폴리페닐술폰(Radel®, Solvay, 수평균분자량 = 20,000) 100g을 100℃ 진공오븐에서 24시간 동안 건조시켜, 건조된 폴리페닐술폰을 기계식 교반기, 가스투입구, 응축기 및 온도 설정을 위한 항온수조가 설치된 1L 4구 둥근 바닥 플라스크에 투입하였다. 이어서, 1,1,2,2-테트라클로로에탄(TCE, 1,1,2,2-tetrachloroethane) 425.8㎖에 대하여 폴리페닐술폰이 12.8 중량%가 되도록 충분히 용해시켜 용액을 제조하였다. 상온에서 완전히 용해시킨 후, 항온수조의 온도를 40℃로 설정하였다. 상기 반응기에 촉매 ZnCl2 8.7327g을 넣고, 약 30분 정도 교반하였다. 이후, 적하 깔대기를 통해 클로로메틸 메틸 에테르(CMME, chloromethyl methyl ether) 103.0㎖를 떨어뜨리는데, 상기 CMME의 첨가량은 폴리페닐술폰 반복 단위 몰 수 당 반응하는 CMME의 몰 수의 6배 {6×(폴리페닐술폰양(g)/반복단위 분자량(g/mol)× 클로로메틸 메틸 에테르 분자량(g/mol)}로 산출하여 적하하였다. 상기 반응기에 부착된 가스투입구를 통해 건조한 비활성 가스를 주입하면서 격렬하게 교반하며 3.5 시간 동안 반응시켰다. 반응 종료된 상기의 반응물을 여과한 후 과량의 메탄올에 침전시키고, 침전된 클로로메틸화 폴리페닐술폰을 분쇄기로 갈고 다시 수차례 메탄올과 3차 증류수로 세척하였다. 세척된 상기 클로로메틸화 폴리페닐술폰을 건조기에서 80℃로 12시간 동안 건조하고, 80℃에서 36시간 진공 건조하였다.
First, 100 g of polyphenylsulfone (Radel®, Solvay, number average molecular weight = 20,000) was dried in a 100 ° C. vacuum oven for 24 hours, and the dried polyphenylsulfone was placed in a constant temperature water bath for mechanical stirrer, gas inlet, condenser, Was placed in a 1 L four-neck round bottom flask equipped with a stirrer. Subsequently, 425.8 ml of 1,1,2,2-tetrachloroethane (TCE, 1,1,2,2-tetrachloroethane) was sufficiently dissolved so as to obtain 12.8% by weight of polyphenylsulfone to prepare a solution. After completely dissolving at room temperature, the temperature of the constant temperature water bath was set at 40 占 폚. 8.7327 g of catalyst ZnCl 2 was added to the reactor and stirred for about 30 minutes. Then, 103.0 ml of chloromethyl methyl ether (CMME) was dropped through a dropping funnel. The amount of CMME added was 6 times (6 × (molar ratio)) times the number of moles of CMME reacted per mole of polyphenylsulfone (G / mol) × (molecular weight of chloromethyl methyl ether) (g / mol)}. The inert gas was injected through the gas inlet of the reactor, The resulting reaction product was filtered and then precipitated in an excess amount of methanol, and the precipitated chloromethylated polyphenylsulfone was pulverized by a pulverizer and washed several times with methanol and tertiary distilled water. The chloromethylated polyphenylsulfone thus obtained was dried in a drier at 80 DEG C for 12 hours and vacuum-dried at 80 DEG C for 36 hours.
이후 가교 및 제막은 다음과 같이 수행되었다.The cross-linking and membrane formation were then carried out as follows.
먼저, 1g의 클로로메틸화한 폴리페닐술폰을 10ml의 DMAc에 25℃에서 녹인 다음 해당하는 양의 가교제로서 4,4'-diaminobenzophenone을 첨가한 후 10분 교반하였다. 10x10(cm) 실리콘 틀에 용액을 채우고 25℃로부터 40℃까지 1시간 동안 승온, 40℃에서 2시간 유지, 40℃로부터 60℃까지 1시간 동안 승온, 60℃에서 2시간 유지, 60℃로부터 80℃까지 1시간 동안 승온한 다음 80℃에서 12시간 유지하였다. 상기 가교 및 제막이 끝난 직후 건조 상태의 이온교환막은 80~110 ㎛의 두께를 가졌다. trimethylamine 수용액을 1M 농도로 아세톤에 희석한 용액에 이온교환막을 24시간 담군 다음 증류수에도 24시간 담궈 -N+(CH3)3 작용기를 붙였다. 0.5M NaCl 용액에 이온교환막을 24시간 담궈 Cl- 형태로 바꿀 수 있다.First, 1 g of chloromethylated polyphenylsulfone was dissolved in 10 ml of DMAc at 25 ° C, 4,4'-diaminobenzophenone was added as a crosslinking agent of the corresponding amount, and the mixture was stirred for 10 minutes. The solution was filled in a 10x10 cm silicone mold and heated from 25 占 폚 to 40 占 폚 for 1 hour, maintained at 40 占 폚 for 2 hours, elevated from 40 占 폚 to 60 占 폚 for 1 hour, maintained at 60 占 폚 for 2 hours, Lt; 0 > C for 1 hour and then kept at 80 < 0 > C for 12 hours. Immediately after the crosslinking and film-forming, the ion-exchange membrane in a dried state had a thickness of 80 to 110 탆. trimethylamine aqueous solution was diluted in acetone to 1 M concentration. The ion exchange membrane was immersed in the solution for 24 hours, and then immersed in distilled water for 24 hours to add -N + (CH 3 ) 3 functional group. The ion exchange membrane can be immersed in a 0.5M NaCl solution for 24 hours to convert it to Cl - form.
상기 case 11 내지 case 14(a-d)의 방법으로 제막한 이온교환막의 모습을 도 4에 나타내었다.
FIG. 4 shows the state of the ion exchange membrane formed by the method of case 11 to case 14 (ad).
실험예Experimental Example 3: 3: 가교된Bridged 폴리페닐설폰의Of polyphenylsulfone 이온교환막의 성능 분석 Performance Analysis of Ion Exchange Membrane
상기 실시예 4와 같이 제조한 가교된 폴리페닐설폰의 가교제 함량에 따른 막의 분석 수치를 조사하였다.The analytical values of the crosslinked polyphenylsulfone membrane prepared in the same manner as in Example 4 were examined according to the amount of the crosslinking agent.
비교를 위하여, 상용화된 음이온 교환 막 AMX와 AMH를 같은 분석 조건에서 비교하였다. 막저항, transport number, IEC, conductivity 모두 25℃에서 측정하였으며 모두 trimethylammonium 음이온 교환 작용기를 치환하였으며 IEC를 제외한 모두 Cl- 이온 형태로 측정하였다. 각각의 분석은 실험예 1에서의 분석 조건과 동일하게 수행하였다.For comparison, commercial anion exchange membranes AMX and AMH were compared under the same analytical conditions. All membrane resistances, transport number, IEC and conductivity were measured at 25 ℃ and all trimethylammonium anion exchange groups were substituted. All except IEC were measured in Cl - ion form. Each analysis was performed in the same manner as the analysis conditions in Experimental Example 1.
상기 분석 결과를 하기 표 9에 나타내었다.The results of the analysis are shown in Table 9 below.
[표 9][Table 9]
표 9를 통해, 가교제 함랑이 증가함에 따라 IEC와 conductivity는 감소하지만 transport number는 증가하는 것을 알 수 있다. 상용화 막 AMX, AMH와 비교하면 conductivity 측면에서 가교한 polyphenylsulfone이 매우 우수하고 transport number 값이 유사하므로 상용화된 막과 동등 이상의 효과를 발휘함을 알 수 있다.
From Table 9, it can be seen that as the cross-linking agent increases, the IEC and conductivity decrease but the transport number increases. Compared with commercial membranes AMX and AMH, the polyphenylsulfone crosslinked in terms of conductivity is superior and has similar transport number values.
실험예Experimental Example 4: 4: 가교된Bridged 폴리페닐설폰의Of polyphenylsulfone 형태 안정성 조사 Shape stability investigation
가교하지 않은 폴리페닐설폰과 하기 표 10과 같이 각각 다양한 양의 가교제(4,4’-diaminobenzophenone)를 사용하여 가교시킨 폴리페닐설폰에 대해, 하기 표 10과 같이 다양한 용매를 사용하여 용해성 분석을 실시하여 가교된 고분자의 형태 안정성을 조사하였다.The polyphenyl sulfone crosslinked with non-crosslinked polyphenyl sulfone and various crosslinking agents (4,4'-diaminobenzophenone) as shown in Table 10 were subjected to solubility analysis using various solvents as shown in Table 10 below The morphological stability of the crosslinked polymer was investigated.
구체적으로, 각각의 고분자는 실시예 4와 같이 제막하여 1×1 ㎠의 샘플 크기로 제단한 후 테스트에 사용하였다. 용해성은 상온에서 24시간 동안 각각의 용매에 담근 후 막의 형태 변화를 관찰하여 분석하였다.Specifically, each of the polymers was formed in the same manner as in Example 4 and was cut into a sample size of 1 x 1 cm 2 and used in the test. Solubility was analyzed by observing changes in membrane morphology after immersing in each solvent for 24 hours at room temperature.
그 결과를 하기 표 10에 나타내었다.The results are shown in Table 10 below.
[표 10][Table 10]
표 10에서 가교제 함량에 따른 polyphenylsulfone의 용해도 테스트 결과를 나타내었다. 가교하지 않은 고분자는 toluene을 제외한 5종의 용매에 완전히 녹았으나 가교한 고분자들은 약간의 두께, 길이 변화는 있었지만 6종의 용매에 전혀 녹지 않았다. 이를 보아 4,4’-diaminobenzophenon 가교제를 이용한 경우 polyphenylsulfone 고분자는 용매에 대한 형태 안정성을 갖고 낮은 용해성을 보인다는 것을 알 수 있다.
Table 10 shows the solubility test results of polyphenylsulfone according to the crosslinking agent content. The non - crosslinked polymer was completely dissolved in 5 kinds of solvents except toluene, but the crosslinked polymer had slight thickness and length change but did not completely dissolve in 6 kinds of solvents. As a result, it can be seen that polyphenylsulfone polymer exhibits low solubility with a shape stability to a solvent when 4,4'-diaminobenzophenone crosslinking agent is used.
실시예Example 5: 5: 가교된Bridged 폴리설폰의Polysulfone 제조 및 이온교환막의 제조 Manufacturing and Manufacturing of Ion Exchange Membranes
고분자로서 폴리설폰을 사용하고 상기 폴리설폰을 클로로메틸화시켜 가교제로서 상기 실시예 2에서 선택된 4,4’-diaminobenzophenone을 사용하여 하기 표 11과 같이 다양한 가교제 첨가량에 따라 가교 및 이온교환막 제조를 실시하였다.Crosslinking and ion exchange membranes were prepared according to various amounts of crosslinking agent as shown in Table 11 using 4,4'-diaminobenzophenone selected in Example 2 as a crosslinking agent using polysulfone as a polymer and chloromethylating the polysulfone as a crosslinking agent.
[표 11][Table 11]
상기 표 11에서, 가교제 mol% 함량은 고분자 1g 기준으로 나타낸 것이다.
In Table 11, the mol% of the crosslinking agent is expressed on the basis of 1 g of the polymer.
구체적으로, 폴리술폰(polysulfone)에 대한 클로로메틸화는 대한민국 등록특허 제10-1284009호의 음이온전도체 함유용액의 제조법을 참고하였다. 원하는 클로로메틸화도는 클로로메틸 메틸 에테르의 몰 비에 따라 조절할 수 있으며 1H-NMR 분광법에 의하여 분석 가능하며 본 실시예에서의 폴리술폰의 클로로메틸화도는 1.136이었다.Specifically, the chloromethylation for polysulfone was referred to the method for preparing an anionic conductor-containing solution of Korean Patent No. 10-1284009. The desired degree of chloromethylation can be controlled by the molar ratio of chloromethyl methyl ether and can be analyzed by 1 H-NMR spectroscopy. The degree of chloromethylation of the polysulfone in this example was 1.136.
먼저, 폴리술폰(UDEL® Polysulfone, P-3500 LCD MB, Solvay Advanced Polymers) 100g을 100℃ 진공오븐에서 24시간 동안 건조시켜, 건조된 폴리술폰을 기계식 교반기, 가스투입구, 응축기 및 온도 설정을 위한 항온수조가 설치된 1L 4구 둥근 바닥 플라스크에 투입하였다. 이어서, 1,1,2,2-테트라클로로에탄(TCE, 1,1,2,2-tetrachloroethane) 425.8㎖에 대하여 폴리술폰이 12.8 중량%가 되도록 충분히 용해시켜 용액을 제조하였다. 상온에서 완전히 용해시킨 후, 항온수조의 온도를 40℃로 설정하였다. 상기 반응기에 촉매 ZnCl2 8.7327g을 넣고, 약 30분 정도 교반하였다. 이후, 적하 깔대기를 통해 클로로메틸 메틸 에테르(CMME, chloromethyl methyl ether) 103.0㎖를 떨어뜨리는데, 상기 CMME의 첨가량은 폴리술폰 반복 단위 몰 수 당 반응하는 CMME의 몰 수의 6배 {6×(폴리술폰양(g)/반복단위 분자량(g/mol)× 클로로메틸 메틸 에테르 분자량(g/mol)}로 산출하여 적하하였다. 상기 반응기에 부착된 가스투입구를 통해 건조한 비활성 가스를 주입하면서 격렬하게 교반하며 3.5 시간 동안 반응시켰다. 반응 종료된 상기의 반응물을 여과한 후 과량의 메탄올에 침전시키고, 침전된 클로로메틸화 폴리술폰을 분쇄기로 갈고 다시 수차례 메탄올과 3차 증류수로 세척하였다. 세척된 상기 클로로메틸화 폴리술폰을 건조기에서 80℃로 12시간 동안 건조하고, 80℃에서 36시간 진공 건조하였다.
First, polysulfone (UDEL ® Polysulfone, P-3500 LCD MB, Solvay Advanced Polymers) 100g was the dried in a vacuum oven at 100 ℃ for 24 hours, the dried polysulfone mechanical stirrer, a constant temperature for the gas inlet, condenser and a temperature set And placed in a 1 L four-neck round bottom flask equipped with a water bath. Subsequently, 425.8 ml of 1,1,2,2-tetrachloroethane (TCE, 1,1,2,2-tetrachloroethane) was sufficiently dissolved to make the polysulfone 12.8% by weight to prepare a solution. After completely dissolving at room temperature, the temperature of the constant temperature water bath was set at 40 占 폚. 8.7327 g of catalyst ZnCl 2 was added to the reactor and stirred for about 30 minutes. Then, 103.0 ml of chloromethyl methyl ether (CMME) was dropped through a dropping funnel. The amount of the CMME added was 6 times (6 × (poly (G / mol) × (molecular weight of chloromethyl methyl ether) (g / mol)} was added dropwise to the reactor. The inert gas was injected through the gas inlet of the reactor and stirred vigorously The precipitated chloromethylated polysulfone was pulverized by a pulverizer and washed several times with methanol and tertiary distilled water, and the washed chloroform The methylated polysulfone was dried in a drier at 80 DEG C for 12 hours and vacuum-dried at 80 DEG C for 36 hours.
이후 가교 및 제막은 다음과 같이 수행되었다.The cross-linking and membrane formation were then carried out as follows.
먼저, 1g의 클로로메틸화한 폴리술폰을 10ml의 DMAc에 25℃에서 녹인 다음 해당하는 양의 가교제로서 4,4'-diaminobenzophenone을 첨가한 후 10분 교반하였다. 10x10(cm) 실리콘 틀에 용액을 채우고 25℃로부터 40℃까지 1시간 동안 승온, 40℃에서 2시간 유지, 40℃로부터 60℃까지 1시간 동안 승온, 60℃에서 2시간 유지, 60℃로부터 80℃까지 1시간 동안 승온한 다음 80℃에서 12시간 유지하였다. 상기 가교 및 제막이 끝난 직후 건조 상태의 이온교환막은 70~110 ㎛의 두께를 가졌다. trimethylamine 수용액을 1M 농도로 아세톤에 희석한 용액에 이온교환막을 24시간 담군 다음 증류수에도 24시간 담궈 -N+(CH3)3 작용기를 붙였다. 0.5M NaCl 용액에 이온교환막을 24시간 담궈 Cl- 형태로 바꿀 수 있다.
First, 1 g of chloromethylated polysulfone was dissolved in 10 ml of DMAc at 25 ° C, 4,4'-diaminobenzophenone was added as a crosslinking agent of the corresponding amount, and the mixture was stirred for 10 minutes. The solution was filled in a 10x10 cm silicone mold and heated from 25 占 폚 to 40 占 폚 for 1 hour, maintained at 40 占 폚 for 2 hours, elevated from 40 占 폚 to 60 占 폚 for 1 hour, maintained at 60 占 폚 for 2 hours, Lt; 0 > C for 1 hour and then kept at 80 < 0 > C for 12 hours. Immediately after the crosslinking and film-forming, the ion-exchange membrane in a dried state had a thickness of 70 to 110 탆. trimethylamine aqueous solution was diluted in acetone to 1 M concentration. The ion exchange membrane was immersed in the solution for 24 hours, and then immersed in distilled water for 24 hours to add -N + (CH 3 ) 3 functional group. The ion exchange membrane can be immersed in a 0.5M NaCl solution for 24 hours to convert it to Cl - form.
가교제를 첨가하지 않은 경우와 상기 case 15 내지 case 19(a-f)의 방법으로 제막한 이온교환막의 모습을 도 5에 나타내었다.
FIG. 5 shows the state of the ion exchange membrane formed by the method of the case 15 to case 19 (af) in which no crosslinking agent is added.
실험예Experimental Example 5: 5: 가교된Bridged 폴리설폰의Polysulfone 이온교환막의 성능 분석 Performance Analysis of Ion Exchange Membrane
상기 실시예 5와 같이 제조한 가교된 폴리설폰의 가교제 함량에 따른 막의 분석 수치를 조사하였다.The analytical values of the membrane according to the crosslinking agent content of the crosslinked polysulfone prepared as in Example 5 were examined.
비교를 위하여, 상용화된 음이온 교환 막 AMX와 AMH를 같은 분석 조건에서 비교하였다. 막저항, transport number, IEC, conductivity 모두 25℃에서 측정하였으며 모두 trimethylammonium 음이온 교환 작용기를 치환하였으며 IEC를 제외한 모두 Cl- 이온 형태로 측정하였다. 각각의 분석은 실험예 1에서의 분석 조건과 동일하게 수행하였다.For comparison, commercial anion exchange membranes AMX and AMH were compared under the same analytical conditions. All membrane resistances, transport number, IEC and conductivity were measured at 25 ℃ and all trimethylammonium anion exchange groups were substituted. All except IEC were measured in Cl - ion form. Each analysis was performed in the same manner as the analysis conditions in Experimental Example 1.
상기 분석 결과를 하기 표 12에 나타내었다.The results of the analysis are shown in Table 12 below.
[표 12][Table 12]
표 12를 통해, 가교제의 함량이 증가할 수록 막 저항값은 증가하며 이는 상용화된 AMX 와는 유사한 값(15 mol% 기준)임을 알 수 있다. conductivity의 경우 가교제의 함량이 증가할수록 감소하지만 상용화 막 AMX, AMH에 대비했을 때 15mol% 기준 더 큰 값이고 1mol% 기준 2배 이상의 우수한 전도도를 보였다. Transport number 또한 가교제가 가장 많이 첨가된 15mol% 샘플을 기준으로 했을 때 AMX, AMH와 유사한 값을 가지므로 상용화된 막과 동등 이상의 효과를 발휘함을 알 수 있다.
From Table 12, it can be seen that as the content of crosslinking agent increases, the membrane resistance value increases, which is similar to that of commercial AMX (based on 15 mol%). conductivity was decreased as the amount of crosslinking agent increased, but it was higher than that of commercial AMX and AMH by 15 mol%, and showed excellent conductivity more than 2 times as high as 1 mol%. The transport number is similar to AMX and AMH when compared with the 15 mol% sample with the highest amount of cross-linking agent.
실험예Experimental Example 6: 6: 가교된Bridged 폴리설폰의Polysulfone 형태 안정성 조사 Shape stability investigation
가교하지 않은 폴리설폰과 하기 표 13과 같이 각각 다양한 양의 가교제(4,4’-diaminobenzophenone)를 사용하여 가교시킨 폴리설폰에 대해, 하기 표 13과 같이 다양한 용매를 사용하여 용해성 분석을 실시하여 가교된 고분자의 형태 안정성을 조사하였다.Crosslinked polysulfone was crosslinked with various amounts of crosslinking agent (4,4'-diaminobenzophenone) as shown in Table 13 below, and solubility analysis was carried out using various solvents as shown in Table 13, The morphological stability of the polymer was investigated.
구체적으로, 각각의 고분자는 실시예 5와 같이 제막하여 1×1 ㎠의 샘플 크기로 제단한 후 테스트에 사용하였다. 용해성은 상온에서 24시간 동안 각각의 용매에 담근 후 막의 형태 변화를 관찰하여 분석하였다.Specifically, each of the polymers was formed in the same manner as in Example 5 and was cut into a sample size of 1 x 1 cm 2 and used in the test. Solubility was analyzed by observing changes in membrane morphology after immersing in each solvent for 24 hours at room temperature.
그 결과를 하기 표 13에 나타내었다.The results are shown in Table 13 below.
[표 13][Table 13]
표 13은 polysulfone 고분자를 기본으로 가교제 함량에 따른 용해도 테스트 및 길이 및 두께 변화를 나타낸 것이다. 가교하지 않은 polysulfone 고분자는 6종의 용매에 대해 모두 녹았지만 가교한 고분자는 모두 녹지 않았다. Table 13 shows the solubility test and the change in length and thickness according to the crosslinker content based on the polysulfone polymer. The non - crosslinked polysulfone polymer was dissolved in all six solvents, but the crosslinked polymer did not dissolve.
Claims (19)
[화학식 1]
상기 식에서,
A는 전자끌게기로서 -(C=O)-, -(P=O)-, -(SO2)-, -CF2- 또는 -(C(CF3)2)-이거나 또는 상기 전자끌게기 중 1종 이상으로 치환된 C6 -20 아릴 또는 C5 -20 헤테로아릴이고;
B1 및 B2는 각각 독립적으로 -NH2, 또는 -NHR이고;
R은 수소, -(CH2)zCH3(z는 0이거나 1≤z≤100 범위의 정수), -(CX2)zCX3-(z는 0이거나 1≤z≤100 범위의 정수, X는 할로겐 원자), -NH2, -NH(CH3), -NH-(CH2)y-NH2(1≤y≤100, y는 정수), -(C=O)H, -C(CH3)2H, -CH2(OH), -O-CH2-C(CH3)2-CH2-OH, -(O-CH2-CH2)p-O-CH2-CH3(1≤p≤100, p는 정수), -O-(CH2)2-(O-CH2-CH2)x-OH, -OH, -SO2H, -SH, 비치환 또는 할로겐, C1 -6 알킬 또는 C6 -10 아릴로 치환된 피롤기, 비치환 또는 할로겐, C1 -6 알킬 또는 C6 -10 아릴로 치환된 피리딘기, 페놀기 또는 페닐기이고;
m 및 n은 각각 독립적으로 1 내지 100의 정수이다.
1. A crosslinking agent composition for an ion-exchange crosslinked polymer comprising a compound represented by the following formula
[Chemical Formula 1]
In this formula,
A is an electron withdrawing group - (C = O) -, - (P = O) -, - (SO 2) -, -CF 2 - or - (C (CF 3) 2 ) - , or or the electron withdrawing group substituted by at least one of C 6 aryl or C 5 -20 -20 heteroaryl;
B 1 and B 2 are each independently -NH 2 , or -NHR;
R is hydrogen, - (CH 2 ) z CH 3 (z is 0 or an integer in the range 1≤z≤100), - (CX 2 ) z CX 3 - (z is 0 or an integer in the range 1≤z≤100, X is a halogen atom), -NH 2 , -NH (CH 3 ), -NH- (CH 2 ) y -NH 2 (1 ≦ y ≦ 100, y is an integer), - (C═O) (CH 3) 2 H, -CH 2 (OH), -O-CH 2 -C (CH 3) 2 -CH 2 -OH, - (O-CH 2 -CH 2) p -O-CH 2 -CH 3 (1? P? 100, p is an integer), -O- (CH 2 ) 2 - (O-CH 2 -CH 2 ) x -OH, -OH, -SO 2 H, , C 1 -6 alkyl or C 6 -10 aryl group optionally substituted with a blood rolgi, unsubstituted or halogen, C 1 -6 alkyl or C 6 -10 a pyridine group substituted with aryl group, a phenol group or a phenyl group;
m and n are each independently an integer of 1 to 100;
The crosslinking agent composition according to claim 1, wherein the ion exchangeable crosslinked polymer is for preparing an ion exchange membrane.
The method according to claim 1, further comprising the step of applying a coating composition comprising a polyolefin selected from the group consisting of polypropylene, polyethylene, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polystyrene, polycarbonate, polymethyl methacrylate, polyethersulfone, polyvinylidene fluoride, polyether ketone, A polymer selected from the group consisting of an ester, polyacrylonitrile, polyacrylic acid, polyacrylate, polymethyl methacrylate, polyethyleneimide, cellulose acetate, cellulose triacetate, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polyethylene glycol, Wherein the cross-linking agent is used for crosslinking a polymer selected from the group consisting of polyethylene oxide, polyvinyl acetate, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate and polyethylene naphthalate.
[화학식 2]
상기 식에서,
A는 전자끌게기로서 -(C=O)-, -(P=O)-, -(SO2)-, -CF2- 또는 -(C(CF3)2)-이거나 또는 상기 전자끌게기 중 1종 이상으로 치환된 C6 -20 아릴 또는 C5 -20 헤테로아릴이고;
B1' 및 B2'는 각각 독립적으로 -NH-, 또는 -NR-이고;
R은 수소, -(CH2)zCH3(z는 0이거나 1≤z≤100 범위의 정수), -(CX2)zCX3-(z는 0이거나 1≤z≤100 범위의 정수, X는 할로겐 원자), -NH2, -NH(CH3), -NH-(CH2)y-NH2(1≤y≤100, y는 정수), -(C=O)H, -C(CH3)2H, -CH2(OH), -O-CH2-C(CH3)2-CH2-OH, -(O-CH2-CH2)p-O-CH2-CH3(1≤p≤100, p는 정수), -O-(CH2)2-(O-CH2-CH2)x-OH, -OH, -SO2H, -SH, 비치환 또는 할로겐, C1 -6 알킬 또는 C6 -10 아릴로 치환된 피롤기, 비치환 또는 할로겐, C1 -6 알킬 또는 C6 -10 아릴로 치환된 피리딘기, 페놀기 또는 페닐기이고;
m 및 n은 각각 독립적으로 1 내지 100의 정수이다.
Wherein the ionically conductive polymer is crosslinked through a crosslinking unit represented by the following formula (2): < EMI ID =
(2)
In this formula,
A is an electron withdrawing group - (C = O) -, - (P = O) -, - (SO 2) -, -CF 2 - or - (C (CF 3) 2 ) - , or or the electron withdrawing group substituted by at least one of C 6 aryl or C 5 -20 -20 heteroaryl;
B 1 'and B 2 ' are each independently -NH-, or -NR-;
R is hydrogen, - (CH 2 ) z CH 3 (z is 0 or an integer in the range 1≤z≤100), - (CX 2 ) z CX 3 - (z is 0 or an integer in the range 1≤z≤100, X is a halogen atom), -NH 2 , -NH (CH 3 ), -NH- (CH 2 ) y -NH 2 (1 ≦ y ≦ 100, y is an integer), - (C═O) (CH 3) 2 H, -CH 2 (OH), -O-CH 2 -C (CH 3) 2 -CH 2 -OH, - (O-CH 2 -CH 2) p -O-CH 2 -CH 3 (1? P? 100, p is an integer), -O- (CH 2 ) 2 - (O-CH 2 -CH 2 ) x -OH, -OH, -SO 2 H, , C 1 -6 alkyl or C 6 -10 aryl group optionally substituted with a blood rolgi, unsubstituted or halogen, C 1 -6 alkyl or C 6 -10 a pyridine group substituted with aryl group, a phenol group or a phenyl group;
m and n are each independently an integer of 1 to 100;
5. The ionically conductive crosslinked polymer according to claim 4, wherein the halogenated polymer is bridged at the halogen functional site among the halogenated polymers.
The ion conductive polymer according to claim 4, wherein the ion conductive polymer is selected from the group consisting of polypropylene, polyethylene, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polystyrene, polycarbonate, polymethyl methacrylate, polyethersulfone, polyvinylidene fluoride, polyether ketone, But are not limited to, sulfides, aromatic polyesters, polyacrylonitrile, polyacrylic acid, polyacrylates, polymethylmethacrylate, polyethyleneimide, cellulose acetate, cellulose triacetate, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polyethylene glycol, Wherein the polysiloxane is selected from the group consisting of polysulfone, polyethylene oxide, polyvinyl acetate, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate and polyethylene naphthalate.
The ionically conductive crosslinked polymer according to claim 4, wherein the ion conductive polymer has an anion-exchangeable functional group, a cation-exchangeable functional group or an amphoteric ion-exchange functional group.
The method of claim 7, wherein the anion-exchange functional group is -NH 3 E, -NR'H 2 E, -NR '2 HE, -NR' 3 E, -PR '3 E , or -SR' or E 2 -C 5 NHE H 5 and (R 'is C 1 -4 alkyl or C 6 -12 aryl, E is a hydroxide anion, bicarbonate anion, a chloride anion or a sulfate anion Im), a cation-exchange functional groups are -SO 3 -, -COO -, -PO 3 2 -, -PO 3 H - , or -C 6 H 4 0 -, and the amphoteric ion-exchange functional groups are betaine or alcohol Phoebe characterized in the ion-conducting crosslinked polymer others.
[화학식 3]
상기 화학식 3에서,
A는 전자끌게기로서 -(C=O)-, -(P=O)-, -(SO2)-, -CF2- 또는 -(C(CF3)2)-이거나 또는 상기 전자끌게기 중 1종 이상으로 치환된 C6 -20 아릴 또는 C5 -20 헤테로아릴이고;
B1' 및 B2'는 각각 독립적으로 -NH-, 또는 -NR-이고;
R, R1", R2", D 및 D'는 각각 독립적으로 수소, -(CH2)zCH3(z는 0이거나 1≤z≤100 범위의 정수), -(CX2)zCX3-(z는 0이거나 1≤z≤100 범위의 정수, X는 할로겐 원자), -NH2, -NH(CH3), -NH-(CH2)y-NH2(1≤y≤100, y는 정수), -(C=O)H, -C(CH3)2H, -CH2(OH), -O-CH2-C(CH3)2-CH2-OH, -(O-CH2-CH2)p-O-CH2-CH3(1≤p≤100, p는 정수), -O-(CH2)2-(O-CH2-CH2)x-OH, -OH, -SO2H, -SH, 비치환 또는 할로겐, C1 -6 알킬 또는 C6-10 아릴로 치환된 피롤기, 비치환 또는 할로겐, C1 -6 알킬 또는 C6 -10 아릴로 치환된 피리딘기, 페놀기 또는 페닐기이고;
f는 음이온 교환성 작용기, 양이온 교환성 작용기 또는 양쪽성 이온 교환성 작용기이고;
m, n, q, r 및 p는 각각 독립적으로 1 내지 100의 정수이고;
0.001≤q/(q+r)≤0.50 이다.
5. The ionically conductive crosslinked polymer according to claim 4, which has a skeleton containing a repeating unit represented by the following formula (3):
(3)
In Formula 3,
A is an electron withdrawing group - (C = O) -, - (P = O) -, - (SO 2) -, -CF 2 - or - (C (CF 3) 2 ) - , or or the electron withdrawing group substituted by at least one of C 6 aryl or C 5 -20 -20 heteroaryl;
B 1 'and B 2 ' are each independently -NH-, or -NR-;
R, R 1 ", R 2 ", D and D 'are each independently hydrogen, - (CH 2) z CH 3 (z is zero or an integer in the range 1≤z≤100), - (CX 2) z CX 3 - (z is 0 or an integer in the range of 1 ? Z? 100, X is a halogen atom), -NH 2 , -NH (CH 3 ), -NH- (CH 2 ) y -NH 2 , y is an integer), - (C = O) H, -C (CH 3) 2 H, -CH 2 (OH), -O-CH 2 -C (CH 3) 2 -CH 2 -OH, - ( O-CH 2 -CH 2) p -O-CH 2 -CH 3 (1≤p≤100, p is an integer), -O- (CH 2) 2 - (O-CH 2 -CH 2) x -OH , -OH, -SO 2 H, -SH, unsubstituted or halogen, C 1 -6 alkyl substituted with a blood or C 6-10 aryl rolgi, unsubstituted or halogen, C 1 -6 alkyl or C 6 -10 aryl A phenoxy group or a phenyl group;
f is an anion exchange functional group, a cation exchange functional group or an amphoteric ion exchange functional group;
m, n, q, r and p are each independently an integer of 1 to 100;
0.001? Q / (q + r)? 0.50.
[화학식 4]
상기 식에서,
A는 전자끌게기로서 -(C=O)-, -(P=O)-, -(SO2)-, -CF2- 또는 -(C(CF3)2)-이거나 또는 상기 전자끌게기 중 1종 이상으로 치환된 C6 -20 아릴 또는 C5 -20 헤테로아릴이고;
B1' 및 B2'는 각각 독립적으로 -NH-, 또는 -NR-이고;
R, R3", R4", R5", R6", R7", R8", R9", R10", D 및 D'는 각각 독립적으로 수소, -(CH2)zCH3(z는 0이거나 1≤z≤100 범위의 정수), -(CX2)zCX3-(z는 0이거나 1≤z≤100 범위의 정수, X는 할로겐 원자), -NH2, -NH(CH3), -NH-(CH2)y-NH2(1≤y≤100, y는 정수), -(C=O)H, -C(CH3)2H, -CH2(OH), -O-CH2-C(CH3)2-CH2-OH, -(O-CH2-CH2)p-O-CH2-CH3(1≤p≤100, p는 정수), -O-(CH2)2-(O-CH2-CH2)x-OH, -OH, -SO2H, -SH, 비치환 또는 할로겐, C1 -6 알킬 또는 C6 -10 아릴로 치환된 피롤기, 비치환 또는 할로겐, C1 -6 알킬 또는 C6 -10 아릴로 치환된 피리딘기, 페놀기 또는 페닐기이고;
f는 음이온 교환성 작용기, 양이온 교환성 작용기 또는 양쪽성 이온 교환성 작용기이고;
m, n, q, r 및 p는 각각 독립적으로 1 내지 100의 정수이고;
0.001≤q/(q+r)≤0.50 이다.
The ionically conductive crosslinked polymer according to claim 4, which has a skeleton containing a repeating unit represented by the following formula (4):
[Chemical Formula 4]
In this formula,
A is an electron withdrawing group - (C = O) -, - (P = O) -, - (SO 2) -, -CF 2 - or - (C (CF 3) 2 ) - , or or the electron withdrawing group substituted by at least one of C 6 aryl or C 5 -20 -20 heteroaryl;
B 1 'and B 2 ' are each independently -NH-, or -NR-;
R, R 3 ", R 4 ", R 5 ", R 6", R 7 ", R 8", R 9 ", R 10", D and D 'are independently hydrogen, respectively - z (CH 2) CH 3 (z is zero or an integer in the range 1≤z≤100), - (CX 2) z CX 3 - (z is zero or an integer from 1≤z≤100 range, X is a halogen atom), -NH 2, -NH (CH 3), -NH- ( CH 2) y -NH 2 (1≤y≤100, y is an integer), - (C = O) H, -C (CH 3) 2 H, -CH 2 (OH), -O-CH 2 -C (CH 3 ) 2 -CH 2 -OH, - (O-CH 2 -CH 2 ) p -O-CH 2 -CH 3 integer), -O- (CH 2) 2 - (O-CH 2 -CH 2) x -OH, -OH, -SO 2 H, -SH, unsubstituted or halogen, C 1 -6 alkyl, or C 6 - substituted with aryl blood rolgi 10, unsubstituted or halogen, C 1 -6 alkyl or C 6 -10 a pyridine group substituted with aryl group, a phenol group or a phenyl group;
f is an anion exchange functional group, a cation exchange functional group or an amphoteric ion exchange functional group;
m, n, q, r and p are each independently an integer of 1 to 100;
0.001? Q / (q + r)? 0.50.
[화학식 5]
상기 화학식 5에서,
A는 전자끌게기로서 -(C=O)-, -(P=O)-, -(SO2)-, -CF2- 또는 -(C(CF3)2)-이거나 또는 상기 전자끌게기 중 1종 이상으로 치환된 C6 -20 아릴 또는 C5 -20 헤테로아릴이고;
B1' 및 B2'는 각각 독립적으로 -NH-, 또는 -NR-이고;
R, R11", R12", R13", R14", R15", R16", R17", R18", D 및 D'는 각각 독립적으로 수소, -(CH2)zCH3(z는 0이거나 1≤z≤100 범위의 정수), -(CX2)zCX3-(z는 0이거나 1≤z≤100 범위의 정수, X는 할로겐 원자), -NH2, -NH(CH3), -NH-(CH2)y-NH2(1≤y≤100, y는 정수), -(C=O)H, -C(CH3)2H, -CH2(OH), -O-CH2-C(CH3)2-CH2-OH, -(O-CH2-CH2)p-O-CH2-CH3(1≤p≤100, p는 정수), -O-(CH2)2-(O-CH2-CH2)x-OH, -OH, -SO2H, -SH, 비치환 또는 할로겐, C1 -6 알킬 또는 C6 -10 아릴로 치환된 피롤기, 비치환 또는 할로겐, C1 -6 알킬 또는 C6 -10 아릴로 치환된 피리딘기, 페놀기 또는 페닐기이고;
f는 음이온 교환성 작용기, 양이온 교환성 작용기 또는 양쪽성 이온 교환성 작용기이고;
m, n, q, r 및 p는 각각 독립적으로 1 내지 100의 정수이고;
0.001≤q/(q+r)≤0.50 이다.
5. The ionically conductive crosslinked polymer according to claim 4, which has a skeleton containing a repeating unit represented by the following formula (5):
[Chemical Formula 5]
In Formula 5,
A is an electron withdrawing group - (C = O) -, - (P = O) -, - (SO 2) -, -CF 2 - or - (C (CF 3) 2 ) - , or or the electron withdrawing group substituted by at least one of C 6 aryl or C 5 -20 -20 heteroaryl;
B 1 'and B 2 ' are each independently -NH-, or -NR-;
R, R 11 ", R 12 ", R 13 ", R 14", R 15 ", R 16", R 17 ", R 18", D and D 'are independently hydrogen, and each - (CH 2) z CH 3 (z is zero or an integer in the range 1≤z≤100), - (CX 2) z CX 3 - (z is zero or an integer from 1≤z≤100 range, X is a halogen atom), -NH 2, -NH (CH 3), -NH- ( CH 2) y -NH 2 (1≤y≤100, y is an integer), - (C = O) H, -C (CH 3) 2 H, -CH 2 (OH), -O-CH 2 -C (CH 3 ) 2 -CH 2 -OH, - (O-CH 2 -CH 2 ) p -O-CH 2 -CH 3 integer), -O- (CH 2) 2 - (O-CH 2 -CH 2) x -OH, -OH, -SO 2 H, -SH, unsubstituted or halogen, C 1 -6 alkyl, or C 6 - substituted with aryl blood rolgi 10, unsubstituted or halogen, C 1 -6 alkyl or C 6 -10 a pyridine group substituted with aryl group, a phenol group or a phenyl group;
f is an anion exchange functional group, a cation exchange functional group or an amphoteric ion exchange functional group;
m, n, q, r and p are each independently an integer of 1 to 100;
0.001? Q / (q + r)? 0.50.
Of claim 9 to claim 11 according to any one of claims, wherein the anion-exchange functional group is -NH 3 E, -NR'H 2 E, -NR '2 HE, -NR' 3 E, -PR '3 E or - SR 'E 2 or -C 5 H 5 NHE and (R' is C 1 -4 alkyl or C 6 -12 aryl, E is a hydroxide anion, bicarbonate anion, a chloride anion or a sulfate anion Im), cation-exchange functional group is -SO 3 -, -COO -, -PO 3 2 -, -PO 3 H - , or -C 6 H 4 0 -, and the amphoteric ion-exchange functional groups are betaine or alcohol Phoebe ions characterized others Conducting crosslinked polymer.
5. The ionically conductive crosslinked polymer of claim 4, having a molecular weight of Mn (number-average molecular weight) of 10,000 to 1,000,000 or Mw (weight-average molecular weight) of 10,000 to 10,000,000.
The ionically conductive crosslinked polymer according to claim 4, wherein the ion conductive polymer is a random copolymer, a cross-copolymer or a block copolymer.
[화학식 3-1]
[화학식 4-1]
[화학식 5-1]
상기 식에서,
A는 전자끌게기로서 -(C=O)-, -(P=O)-, -(SO2)-, -CF2- 또는 -(C(CF3)2)-이거나 또는 상기 전자끌게기 중 1종 이상으로 치환된 C6 -20 아릴 또는 C5 -20 헤테로아릴이고;
B1' 및 B2'는 각각 독립적으로 -NH-, 또는 -NR-이고;
R, R1", R2", R3", R4", R5", R6", R7", R8", R9", R10", R11", R12", R13", R14", R15", R16", R17", R18", D 및 D'는 각각 독립적으로 수소, -(CH2)zCH3(z는 0이거나 1≤z≤100 범위의 정수), -(CX2)zCX3-(z는 0이거나 1≤z≤100 범위의 정수, X는 할로겐 원자), -NH2, -NH(CH3), -NH-(CH2)y-NH2(1≤y≤100, y는 정수), -(C=O)H, -C(CH3)2H, -CH2(OH), -O-CH2-C(CH3)2-CH2-OH, -(O-CH2-CH2)p-O-CH2-CH3(1≤p≤100, p는 정수), -O-(CH2)2-(O-CH2-CH2)x-OH, -OH, -SO2H, -SH, 비치환 또는 할로겐, C1 -6 알킬 또는 C6 -10 아릴로 치환된 피롤기, 비치환 또는 할로겐, C1 -6 알킬 또는 C6 -10 아릴로 치환된 피리딘기, 페놀기 또는 페닐기이고;
X는 할로겐 원자이고;
m, n, q, r 및 p는 각각 독립적으로 1 내지 100의 정수이고;
0.001≤q/(q+r)≤0.50 이다.
A compound comprising a repeating unit represented by the following formula (3-1), (4-1) or (5-1)
[Formula 3-1]
[Formula 4-1]
[Formula 5-1]
In this formula,
A is an electron withdrawing group - (C = O) -, - (P = O) -, - (SO 2) -, -CF 2 - or - (C (CF 3) 2 ) - , or or the electron withdrawing group substituted by at least one of C 6 aryl or C 5 -20 -20 heteroaryl;
B 1 'and B 2 ' are each independently -NH-, or -NR-;
R, R 1 ", R 2 ", R 3 ", R 4", R 5 ", R 6", R 7 ", R 8", R 9 ", R 10", R 11 ", R 12", R 13 ", R 14 ", R 15 ", R 16 ", R 17 ", R 18 ", D and D 'are each independently hydrogen, - (CH 2 ) z CH 3 - (CX 2 ) z CX 3 - (z is an integer in the range of 0 or 1? Z? 100, X is a halogen atom), -NH 2 , -NH (CH 3 ) (CH 2) y -NH 2 ( 1≤y≤100, y is an integer), - (C = O) H, -C (CH 3) 2 H, -CH 2 (OH), -O-CH 2 - C (CH 3) 2 -CH 2 -OH, - (O-CH 2 -CH 2) p -O-CH 2 -CH 3 (1≤p≤100, p is an integer), -O- (CH 2) 2 - (O-CH 2 -CH 2) x -OH, -OH, -SO 2 H, -SH, unsubstituted or halogen, C 1 -6 the blood rolgi, unsubstituted or substituted by alkyl, C 6 -10 aryl or a halogen, C 1 -6 alkyl or C 6 -10 a pyridine group substituted with aryl group, a phenol group or a phenyl group;
X is a halogen atom;
m, n, q, r and p are each independently an integer of 1 to 100;
0.001? Q / (q + r)? 0.50.
할로겐화 고분자를 준비하는 제1단계;
상기 할로겐화 고분자에 하기 화학식 1로 표시되는 가교제를 첨가하여 할로겐화 고분자의 일부 할로겐 작용기 위치에서 할로겐화 고분자 사이에서 가교 반응에 의해 가교형 중합체를 형성하는 제2단계; 및
상기 가교형 중합체의 잔여 할로겐 작용기를 음이온 교환성 작용기, 양이온 교환성 작용기 또는 양쪽성 이온 교환성 작용기로 치환시키는 제3단계를 포함하는, 제조방법:
[화학식 1]
상기 식에서,
A는 전자끌게기로서 -(C=O)-, -(P=O)-, -(SO2)-, -CF2- 또는 -(C(CF3)2)-이거나 또는 상기 전자끌게기 중 1종 이상으로 치환된 C6 -20 아릴 또는 C5 -20 헤테로아릴이고;
B1 및 B2는 각각 독립적으로 -NH2, 또는 -NHR이고;
R은 수소, -(CH2)zCH3(z는 0이거나 1≤z≤100 범위의 정수), -(CX2)zCX3-(z는 0이거나 1≤z≤100 범위의 정수, X는 할로겐 원자), -NH2, -NH(CH3), -NH-(CH2)y-NH2(1≤y≤100, y는 정수), -(C=O)H, -C(CH3)2H, -CH2(OH), -O-CH2-C(CH3)2-CH2-OH, -(O-CH2-CH2)p-O-CH2-CH3(1≤p≤100, p는 정수), -O-(CH2)2-(O-CH2-CH2)x-OH, -OH, -SO2H, -SH, 비치환 또는 할로겐, C1 -6 알킬 또는 C6 -10 아릴로 치환된 피롤기, 비치환 또는 할로겐, C1 -6 알킬 또는 C6 -10 아릴로 치환된 피리딘기, 페놀기 또는 페닐기이고;
m 및 n은 각각 독립적으로 1 내지 100의 정수이다.
12. A method for producing an ionically conductive crosslinked polymer according to any one of claims 4 to 11,
A first step of preparing a halogenated polymer;
A second step of adding a crosslinking agent represented by the following formula (1) to the halogenated polymer to form a crosslinked polymer by a cross-linking reaction between halogenated polymers at some halogen functional sites of the halogenated polymer; And
And a third step of replacing the residual halogen functionality of the crosslinking polymer with an anion exchange functional group, a cation exchange functional group or an amphoteric ion exchange functional group.
[Chemical Formula 1]
In this formula,
A is an electron withdrawing group - (C = O) -, - (P = O) -, - (SO 2) -, -CF 2 - or - (C (CF 3) 2 ) - , or or the electron withdrawing group substituted by at least one of C 6 aryl or C 5 -20 -20 heteroaryl;
B 1 and B 2 are each independently -NH 2 , or -NHR;
R is hydrogen, - (CH 2 ) z CH 3 (z is 0 or an integer in the range 1≤z≤100), - (CX 2 ) z CX 3 - (z is 0 or an integer in the range 1≤z≤100, X is a halogen atom), -NH 2 , -NH (CH 3 ), -NH- (CH 2 ) y -NH 2 (1 ≦ y ≦ 100, y is an integer), - (C═O) (CH 3) 2 H, -CH 2 (OH), -O-CH 2 -C (CH 3) 2 -CH 2 -OH, - (O-CH 2 -CH 2) p -O-CH 2 -CH 3 (1? P? 100, p is an integer), -O- (CH 2 ) 2 - (O-CH 2 -CH 2 ) x -OH, -OH, -SO 2 H, , C 1 -6 alkyl or C 6 -10 aryl group optionally substituted with a blood rolgi, unsubstituted or halogen, C 1 -6 alkyl or C 6 -10 a pyridine group substituted with aryl group, a phenol group or a phenyl group;
m and n are each independently an integer of 1 to 100;
12. A membrane comprising the ionically conductive crosslinked polymer according to any one of claims 4 to 11.
18. The membrane of claim 17, wherein the membrane is an ion exchange membrane.
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