KR100367637B1 - Process for producing a polyaniline and an apparatus for the same in large quantities - Google Patents
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Abstract
전도성 고분자인 폴리아닐린(Polyaniline)의 제조에 있어서 이상적인 양산을 위한 제조장치 및 최적의 전도성 폴리머 제조방법이 개시되어 있다. 본 발명에 따르면, 1M농도의 염산(HCl)용액 30ℓ를 60ℓ용량의 주 반응기 내에 넣고 거기에 아닐린 단량체를 0.22Mol 농도가 되도록 넣은 후 주 반응기의 온도를 0℃로 냉각 유지시키면서 용해시키고, 이와는 별도로 제 1 파이프 라인을 통해서 상기 주 반응기와 연결되고 0℃의 온도로 냉각 유지되는 보조 반응기 내에 1M농도의 HCl용액 20ℓ를 투입하고 0.05Mol농도가 되도록 암모늄퍼옥시디설페이트(Ammonium peroxydisulfate, [(NH4)2S2O8])를 첨가하여 용해시키며, 상기 보조 반응기 내에서 용해된 제 1 용액을 상기 제 1 파이프 라인을 통해서 상기 주 반응기 내로 투입한후 상기 주 반응기의 내부온도를 0℃로 유지하면서 90분 동안 반응시키고, 제 2 및 제 3 파이프 라인을 통해서 상기 주 반응기에 연결된 여과장치 내로 상기 주 반응기의 반응 생성물을 도입한후 여과하여 케이크 형태의 폴리아닐린 침전물을 얻는다. 이렇게 제조되는 폴리아닐린은 전해캐패시터용 전해질 재료 및 전자기파 차폐용 재료, 2차전지용 전극재료, 도전성도료용 재료, 저항페이스트용 재료, 정전기방지용 재료 등으로 적용이 가능하다.Disclosed are a manufacturing apparatus and a method for producing an optimal conductive polymer for the ideal mass production in the production of polyaniline, a conductive polymer. According to the present invention, 30 L of 1 M hydrochloric acid (HCl) solution is placed in a 60 L main reactor, and the aniline monomer is added thereto at a concentration of 0.22 Mol, and then dissolved while keeping the temperature of the main reactor cooled to 0 DEG C. Into a secondary reactor connected to the main reactor through a first pipeline and maintained at a temperature of 0 ° C., 20 L of a 1 M concentration of HCl solution was added to a concentration of 0.05 Mol (Ammonium peroxydisulfate, [(NH 4 ) 2 S 2 O 8 ]) is added to dissolve, and the first solution dissolved in the auxiliary reactor is introduced into the main reactor through the first pipeline and the internal temperature of the main reactor is maintained at 0 ° C. React for 90 minutes, introduce the reaction product of the main reactor through a second and third pipeline into the filter connected to the main reactor and then filter To obtain a cake-like form over the polyaniline precipitates. The polyaniline thus prepared is applicable to electrolyte materials for electrolytic capacitors and electromagnetic wave shielding materials, electrode materials for secondary batteries, conductive paint materials, resistance paste materials, antistatic materials, and the like.
Description
본 발명은 폴리아닐린(Polyaniline)의 제조에 있어서 이상적인 양산을 위한 전도성 고분자 제조장치에 관한 것이다.The present invention relates to a conductive polymer production apparatus for the ideal mass production in the production of polyaniline (Polyaniline).
전도성폴리머는 전해캐패시터용 전해질 재료 및 전자기파 차폐용 재료, 2차전지용 전극재료, 도전성도료(conductive paint)용 재료, 저항페이스트(resistive paste)용 재료, 정전기방지용 재료 등으로 쓰이며, 폴리머로서의 우수한 성질을 가지며, 아울러 우수한 기계적 강도와 전자기적 특성을 갖는다. 따라서, 이러한 특성을 갖는 전도성 폴리머를 합성하여 산업에 응용하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 머지않아 최첨단 신재료로 각광 받을 수 있다.Conductive polymers are used as electrolyte materials for electrolytic capacitors, electromagnetic wave shielding materials, secondary battery electrode materials, conductive paint materials, resistive paste materials, and antistatic materials. In addition, it has excellent mechanical strength and electromagnetic properties. Therefore, researches for synthesizing conductive polymers having such characteristics and applying them to industry have been actively conducted, and may soon be spotlighted as cutting-edge new materials.
이러한 추세에 따라 폴리아닐린의 제조에 있어서 이상적인 양산을 위한 제조장치 및 최적의 전도성 폴리머 제조공정 설계의 필요성이 대두되었다.This trend has led to the need for a production apparatus and an optimum conductive polymer manufacturing process design for the ideal mass production in the production of polyaniline.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 제 1의 목적은 전해캐패시터용 전해질 재료 및 전자기파 차폐용 재료, 2차전지용 전극재료, 도전성도료용 재료, 저항페이스트용 재료, 정전기방지용 재료 등으로 적용이 가능한 폴리아닐린의 제조방법을 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the above problems, the first object of the present invention is an electrolytic capacitor electrolyte material and electromagnetic wave shielding material, secondary battery electrode material, conductive paint material, resistance paste material, The present invention provides a method for producing polyaniline that can be applied as an antistatic material.
본 발명의 제 2의 목적은 이러한 특성을 갖는 전도성 고분자의 양산 제조장치를 제공하는데 있다.It is a second object of the present invention to provide a production apparatus for producing a conductive polymer having such characteristics.
도 1은 본 발명에 따른 전도성 고분자 제조장치의 전체적인 구성을 개략적으로 나타낸 도면, 그리고1 is a view schematically showing the overall configuration of a conductive polymer manufacturing apparatus according to the present invention, and
도 2는 도 1에 도시된 여과장치의 확대도이다.FIG. 2 is an enlarged view of the filtration device shown in FIG. 1.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10 : 전도성 고분자 제조장치 13: 바닥 프레임10: conductive polymer manufacturing apparatus 13: floor frame
20 : 주 반응기 21,31 : 모터20: main reactor 21,31: motor
22,32 : 덮개 24,34 : 컨트롤 박스22,32: cover 24,34: control box
25,35 : 투시창 30 : 보조 반응기25,35: sight glass 30: auxiliary reactor
41,42,43 : 파이프 라인 51,52 : 정량공급펌프41,42,43: pipeline 51,52: fixed-supply pump
60 : 냉각기 70 : 여과장치60: cooler 70: filtration device
76 : 깔대기 78 : 필터76 funnel 78 filter
상기한 제 1의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은,In order to achieve the first object described above, the present invention,
1M농도의 염산(HCl)용액 30ℓ를 60ℓ용량의 주 반응기 내에 넣고 거기에 아닐린 단량체를 0.22Mol 농도가 되도록 넣은 후 상기 주 반응기의 온도를 0℃로 냉각 유지시키면서 용해시키고, 이와는 별도로 제 1 파이프 라인을 통해서 상기 주 반응기와 연결되고 0℃의 온도로 냉각 유지되는 보조 반응기 내에 1M농도의 HCl용액 20ℓ를 투입하고 0.05Mol농도가 되도록 암모늄퍼옥시디설페이트(Ammonium peroxydisulfate, [(NH4)2S2O8])를 첨가하여 용해시키며, 상기 보조 반응기 내에서 용해된 제 1 용액을 상기 제 1 파이프 라인을 통해서 10-20분 동안 상기 주 반응기 내로 투입하면서 상기 주 반응기의 내부온도를 0℃로 유지, 교반기에 의해 교반하면서 90분 동안 반응시키고, 제 2 및 제 3 파이프 라인을 통해서 상기 주 반응기에 연결된 여과장치 내로 상기 주 반응기의 반응 생성물을 도입한후 여과하여 케이크 형태의 폴리아닐린 침전물을 얻는 것을 특징으로 하는 폴리아닐린의 양산 제조방법을 제공한다.30 L of 1 M hydrochloric acid (HCl) solution was placed in a 60 L main reactor, and the aniline monomer was added thereto at a concentration of 0.22 Mol, and then dissolved while maintaining the temperature of the main reactor cooled to 0 ° C., separately from the first pipeline. Into the secondary reactor is connected to the main reactor through the cooling and maintained at a temperature of 0 ℃ 20L of 1M HCl solution was added to the concentration of 0.05Mol ammonium peroxydisulfate ([NH 4 ) 2 S 2 O 8 ]) is added to dissolve, the first solution dissolved in the auxiliary reactor is introduced into the main reactor for 10-20 minutes through the first pipeline, maintaining the internal temperature of the main reactor at 0 ℃, React for 90 minutes with stirring by a stirrer and react the reaction of the main reactor into a filtration device connected to the main reactor via second and third pipelines. After introducing water and filtered to provide a mass production method of producing a polyaniline, characterized in that to obtain a cake-like form of the polyaniline precipitates.
또한, 상기한 제 2의 목적을 달성하기 위해서 본 발명은,In addition, the present invention, in order to achieve the second object described above,
바닥 프레임으로부터 상향향으로 수직하게 연장된 한쌍의 제 1 수직 프레임에 의해서 상기 바닥 프레임으로부터 윗쪽으로 일정높이만큼 떨어져서 위치하며, 상측에 배치된 제 1 모터에 의해서 회전구동되는 교반기를 내장하고, 상부는 제 1 덮개에 의해서 밀폐되며, 방사상 외측에는 제 1 냉각 재킷이 배치되고, 일측에는 제 1 컨트롤 박스가 배치된 보조 반응기;It is located a certain height upward from the bottom frame by a pair of first vertical frame extending vertically upward from the bottom frame, the built-in stirrer driven by the first motor disposed on the upper side, An auxiliary reactor sealed by a first cover, having a first cooling jacket disposed at a radial outer side, and a first control box disposed at one side thereof;
상기 바닥 프레임으로부터 상향향으로 수직하게 연장된 한쌍의 제 2 수직 프레임에 의해서 상기 바닥 프레임으로부터 윗쪽으로 일정높이만큼 떨어져서 위치하고 상기 보조 반응기 보다 낮은 위치에 배치되며, 상측에 배치된 제 2 모터에 의해서 회전구동되는 교반기를 내장하고, 상부는 제 2 덮개에 의해서 밀폐되며, 방사상 외측에는 제 2 냉각 재킷이 배치되고, 일측에는 제 2 컨트롤 박스가 배치된 주 반응기;A pair of second vertical frames extending vertically upwardly from the bottom frame, spaced upwards from the bottom frame by a predetermined height, disposed at a lower position than the auxiliary reactor, and rotated by a second motor disposed above A main reactor having a built-in stirrer, the upper part of which is closed by a second cover, a second cooling jacket disposed at a radial outer side, and a second control box disposed at one side;
상기 보조 반응기 내에서 혼합 용해된 용액을 상기 주 반응기 내로 안내하도록 상기 보조 반응기와 상기 주 반응기 사이에서 연장된 제 1 파이프 라인;A first pipeline extending between said secondary reactor and said main reactor to direct mixed dissolved solution within said secondary reactor into said main reactor;
제 2 파이프 라인 및 제 3 파이프 라인을 거쳐서 상기 주 반응기와 연결되고, 수직하게 차례로 배치된 깔대 상기 주 반응기에서 혼합 용해된 용액을 여과시키기 위한 여과장치;A filtration device connected to the main reactor via a second pipeline and a third pipeline, for filtering the mixed dissolved solution in the main reactor with a funnel arranged vertically in turn;
상기 제 2 파이프 라인과 상기 제 3 파이프 라인을 통해서 상기 주 반응기로부터 상기 여과장치로 이송되는 용액의 양을 조절하기 위하여 상기 제 2 파이프 라인과 상기 제 3 파이프 라인 사이에 배치된 제 2 정량공급펌프; 그리고A second fixed feed pump disposed between the second pipeline and the third pipeline to regulate the amount of solution transferred from the main reactor to the filtration apparatus through the second pipeline and the third pipeline; ; And
상기 바닥 프레임 상에 배치되고, 상기 주 반응기와 상기 보조 반응기의 온도조건을 일정하게 유지시켜 주기 위하여 냉매 유동라인을 통해서 상기 냉각재킷에 연결된 냉각장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 고분자 제조장치를 제공한다.It is disposed on the bottom frame, and provides a conductive polymer manufacturing apparatus comprising a cooling device connected to the cooling jacket through a refrigerant flow line to maintain a constant temperature condition of the main reactor and the auxiliary reactor. do.
바람직하게는, 상기 제 1 파이프 라인의 중간에는 제 1 정량공급펌프가 배치된다.Preferably, the first metered feed pump is disposed in the middle of the first pipeline.
본 발명에 따르면 이상에서 언급한 바와 같은 구조의 양산 제조장치를 운용하여 전해캐패시터용 전해질 재료 및 전자기파 차폐용 재료, 2차전지용 전극재료, 도전성도료용 재료, 저항페이스트용 재료, 정전기방지용 재료 등으로 적용이 가능한 폴리아닐인을 양산한다.According to the present invention by operating the mass production apparatus of the structure described above as an electrolytic capacitor electrolyte material and electromagnetic wave shielding material, secondary battery electrode material, conductive paint material, resistance paste material, antistatic material, etc. The polyanyl phosphorus which can be applied is mass-produced.
이하, 본 발명에 따른 전도성 고분자 제조장치 및 제조공정에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a conductive polymer manufacturing apparatus and a manufacturing process according to the present invention will be described in detail.
도 1은 본 발명에 따른 전도성 고분자 제조장치의 전체적인 구성을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 여과장치의 확대도이다.1 is a view schematically showing the overall configuration of a conductive polymer manufacturing apparatus according to the present invention, Figure 2 is an enlarged view of the filtration device shown in FIG.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전도성 고분자 제조장치(10)는 주 반응기(20)와 보조 반응기(30)를 포함한다. 주 반응기(20)와 보조 반응기(30)는 편평도가 유지되는 바닥 프레임(13)으로부터 상향향으로 수직하게 연장된 한쌍의 제 2 수직 프레임(12)과 제 1 수직 프레임(11)에 의해서 바닥으로부터 윗쪽으로 일정높이만큼 떨어져서 위치한다. 이때, 보조 반응기(30)는 주 반응기(20) 보다 높은 위치에 배치된다.1 and 2, the conductive polymer manufacturing apparatus 10 according to the present invention includes a main reactor 20 and an auxiliary reactor 30. The main reactor 20 and the auxiliary reactor 30 are separated from the bottom by a pair of second vertical frames 12 and first vertical frames 11 extending vertically upwardly from the bottom frame 13 in which the flatness is maintained. It is located at a certain height upwards. At this time, the auxiliary reactor 30 is disposed at a position higher than the main reactor 20.
보조 반응기(30)는 보조 반응기(30)의 상측에 배치된 제 1 모터(31)에 의해서 회전구동되는 교반기(도시되지 않음)를 내장한다. 교반기의 임펠러(impeller)는 내산성 재질로 이루어지고, 회전속도는 인버터에 의해 조절된다. 원통형상의 보조 반응기(30)의 상부는 제 1 덮개(32)에 의해서 밀폐된다. 제 1 덮개(32)는 보조 반응기(30)에서의 합성반응시 반응용액이 외부공기와 접촉되는 것을 방지한다. 보조 반응기(30)의 방사상 외측에는 제 1 냉각 재킷(33)이 배치되며, 보조 반응기(30)의 전면에는 제 1 투시창(35)이 형성된다. 제 1 투시창(35)은 보조 반응기(30) 내에서 일어나는 반응현상 및 변화를 외부에서 육안으로 관찰할 수 있도록 투명한 재질로 이루어진다. 보조 반응기(30)의 일측에는 보조 반응기(30)의 동작을 제어하기위한 제 1 컨트롤 박스(34)가 배치된다.The auxiliary reactor 30 has a built-in stirrer (not shown) that is rotationally driven by the first motor 31 disposed above the auxiliary reactor 30. The impeller of the stirrer is made of an acid resistant material, and the rotation speed is controlled by an inverter. The upper part of the cylindrical auxiliary reactor 30 is closed by the first cover 32. The first cover 32 prevents the reaction solution from contacting the external air during the synthesis reaction in the auxiliary reactor 30. A first cooling jacket 33 is disposed on the radially outer side of the auxiliary reactor 30, and a first viewing window 35 is formed on the front surface of the auxiliary reactor 30. The first viewing window 35 is made of a transparent material so that the reaction phenomenon and the change occurring in the auxiliary reactor 30 can be visually observed from the outside. One side of the auxiliary reactor 30 is disposed a first control box 34 for controlling the operation of the auxiliary reactor (30).
주 반응기(20)는 보조 반응기(30)와 유사하게 구성된다. 주 반응기(20)는 주 반응기(20)의 상측에 배치된 제 1 모터(21)에 의해서 회전구동되는 교반기(도시되지 않음)를 내장한다. 교반기의 임펠러는 내산성 재질로 이루어지고, 회전속도는 인버터에 의해 조절된다. 원통형상의 주 반응기(20)의 상부는 제 2 덮개(22)에 의해서 밀쇄된다. 제 2 덮개(22)는 주 반응기(20)에서의 합성반응시 반응용액이 외부공기와 접촉되는 것을 방지한다. 주 반응기(20)의 방사상 외측에는 제 2 냉각 재킷(23)이 배치되며, 주 반응기(20)의 전면에는 제 2 투시창(25)이 형성된다. 제 2 투시창(25)은 주 반응기(20) 내에서 일어나는 반응현상 및 변화를 외부에서 육안으로 관찰할 수 있도록 투명한 재질로 이루어진다. 주 반응기(20)의 일측에는 주 반응기(20)의 동작을 제어하기 위한 제 2 컨트롤 박스(24)가 배치된다.The main reactor 20 is constructed similarly to the auxiliary reactor 30. The main reactor 20 contains a stirrer (not shown) which is rotationally driven by the first motor 21 disposed above the main reactor 20. The impeller of the stirrer is made of acid resistant material, and the rotation speed is controlled by the inverter. The upper part of the cylindrical main reactor 20 is closed by the second lid 22. The second cover 22 prevents the reaction solution from contacting external air during the synthesis reaction in the main reactor 20. A second cooling jacket 23 is disposed on the radially outer side of the main reactor 20, and a second viewing window 25 is formed on the front surface of the main reactor 20. The second viewing window 25 is made of a transparent material so that the reaction phenomenon and the change occurring in the main reactor 20 can be visually observed from the outside. One side of the main reactor 20 is disposed a second control box 24 for controlling the operation of the main reactor 20.
보조 반응기(30)와 주 반응기(20) 사이에는 제 1 파이프 라인(41)이 연장된다. 제 1 파이프 라인(41)은 보조 반응기(30) 내에서 혼합 용해된 용액을 주 반응기(20) 내로 안내하기 위한 것으로, 제 1 파이프 라인(41)의 연결부위 및 모든 조인트(joint) 부분은 원터치 방식(one touch type)으로 이루어져서 세척 및 유지 보수가 편리하다. 제 1 파이프 라인(41)의 중간에는 제 1 정량공급펌프(51)가 배치된다. 제 1 파이프 라인(41)에서 제 1 정량공급펌프(51)의 앞쪽 위치에는 제 1 드레인 밸브(14)가 배치된다.A first pipeline 41 extends between the secondary reactor 30 and the main reactor 20. The first pipeline 41 is for guiding the mixed dissolved solution in the auxiliary reactor 30 into the main reactor 20. The connection portion and all joint portions of the first pipeline 41 are one-touch. It is made of one touch type, so it is easy to clean and maintain. In the middle of the first pipeline 41, a first metering pump 51 is disposed. The first drain valve 14 is disposed at the front position of the first metering pump 51 in the first pipeline 41.
제 1 정량공급펌프(51)는 제 1 파이프 라인(41)을 통해서 보조 반응기(30)로부터 주 반응기(20)로 이송되는 용액의 양을 조절하기 위한 것이다. 이와는 달리,제 1 파이프 라인(41)에 제 1 정량공급펌프(51)를 배치함이 없이, 주 반응기(20)에 연결된 제 1 파이프 라인(41)의 단부를 보조 반응기(30)에 연결된 제 1 파이프 라인(41)의 단부보다 낮은 위치에 놓이게 단차를 주어 보조 반응기(30) 내의 용액을 주 반응기(20) 내로 중력에 의해서 자유낙하 하도록 유도하는 것도 가능하다.The first metering feed pump 51 is for controlling the amount of solution transferred from the auxiliary reactor 30 to the main reactor 20 via the first pipeline 41. Alternatively, the end of the first pipeline 41 connected to the main reactor 20 may be connected to the auxiliary reactor 30 without the first metering pump 51 disposed in the first pipeline 41. It is also possible to give a step to be located at a position lower than the end of the one pipeline 41 to induce the solution in the auxiliary reactor 30 to fall freely by gravity into the main reactor 20.
주 반응기(20)는 제 2 파이프 라인(42) 및 제 3 파이프 라인(43)을 거쳐서 여과장치(70)와 유체 연결된다. 제 2 파이프 라인(42)과 제 3 파이프 라인(43)은 주 반응기(20) 내에서 처리된 용액을 여과장치(70) 쪽으로 안내하기 위한 것이며, 이들의 연결부위 및 모든 조인트 부분은 원터치 방식으로 이루어져서 세척 및 유지 보수가 편리하다. 제 2 파이프 라인(42)과 제 3 파이프 라인(43) 사이에는 제 2 정량공급펌프(52)가 배치된다. 따라서, 주 반응기(20)와 제 2 정량공급펌프(52) 사이에는 제 2 파이프 라인(42)이 연장되고, 계속해서 제 2 정량공급펌프(52)와 여과장치(70) 사이에는 제 3 파이프 라인(43)이 연장된다. 이때, 제 3 파이프 라인(43)의 중간에는 제 2 드레인 밸브(15)가 배치된다. 상기 제 2 정량공급펌프(52)는 제 2 파이프 라인(42)과 제 3 파이프 라인(43)을 통해서 주 반응기(20)로부터 여과장치(70)로 이송되는 용액의 양을 조절하기 위한 것이다.The main reactor 20 is in fluid communication with the filtration device 70 via a second pipeline 42 and a third pipeline 43. The second pipe line 42 and the third pipe line 43 are for guiding the solution treated in the main reactor 20 toward the filtration device 70, and the connecting portions thereof and all the joint portions are provided in a one-touch manner. It is easy to clean and maintain. A second fixed quantity feed pump 52 is disposed between the second pipeline 42 and the third pipeline 43. Thus, the second pipeline 42 extends between the main reactor 20 and the second metering feed pump 52, and then a third pipe between the second metering feed pump 52 and the filtration device 70. Line 43 extends. At this time, the second drain valve 15 is disposed in the middle of the third pipeline 43. The second metering pump 52 is for controlling the amount of solution transferred from the main reactor 20 to the filtration device 70 through the second pipeline 42 and the third pipeline 43.
도 2는 도 1에 도시된 여과장치의 확대도이다.FIG. 2 is an enlarged view of the filtration device shown in FIG. 1.
도 2에 도시된 바와 같이, 여과장치(70)의 하부 일측에는 외부의 진공장치(도시되지 않음)로부터 연장된 진공 공급라인(71)이 연결되고, 여과장치(70)의 상부 일측에는 진공 배기라인(72)이 연결된다. 여과장치(70)와 인접한 위치에서, 진공 공급라인(71)과 진공 배기라인(72)에는 진공 계기판(73)이 각각 설치된다.As shown in FIG. 2, a vacuum supply line 71 extending from an external vacuum device (not shown) is connected to a lower side of the filtration device 70, and a vacuum exhaust is connected to an upper side of the filtration device 70. Line 72 is connected. In a position adjacent to the filtration device 70, a vacuum instrument panel 73 is provided in the vacuum supply line 71 and the vacuum exhaust line 72, respectively.
여과장치(70)의 전면에는 여과장치(70)의 챔버를 폐쇄시키는 도어(74)가 개폐가능하게 설치되고, 여과장치(70)의 챔버 바닥에는 원통형 용기(75)가 안치된다. 원통형 용기(75) 내의 상측에는 깔대기(76)가 행거(77)에 의해서 고정 배치된다. 이때, 깔대기(76)의 대부분은 여과장치(70)의 상측 외부로 노출되며, 이렇게 노출된 깔대기(76)의 상측 내부에는 원형의 필터(78)가 깔대기(76)의 내부공간을 횡방향으로 가로질러서 배치된다.A door 74 that closes the chamber of the filtration device 70 is installed to be opened and closed at the front of the filtration device 70, and a cylindrical container 75 is placed at the bottom of the chamber of the filtration device 70. The funnel 76 is fixedly arranged by the hanger 77 on the upper side in the cylindrical container 75. At this time, most of the funnel 76 is exposed to the outside of the upper side of the filtering device 70, the circular filter 78 in the upper side of the exposed funnel 76 in the transverse direction of the inner space of the funnel 76 Placed across.
다시 도 1을 참조하면, 바닥 프레임(13) 상에는 주 반응기(20)와 보조 반응기(30)의 온도조건을 일정하게 유지시켜 주기위한 냉각기(60)가 배치된다. 냉각기(60)는 일반적인 냉각장치로서 압축기, 응축기, 증발기 등을 구비하는 것으로, 냉매 유동라인(61)을 통해서 주 반응기(20)와 보조 반응기(30)의 냉각재킷(23,33)에 유체 연결된다.Referring back to FIG. 1, a cooler 60 is disposed on the bottom frame 13 to maintain a constant temperature condition of the main reactor 20 and the auxiliary reactor 30. The cooler 60 includes a compressor, a condenser, an evaporator, etc. as a general cooling device, and fluidly connects to the cooling jackets 23 and 33 of the main reactor 20 and the auxiliary reactor 30 through the refrigerant flow line 61. do.
이와같이 구성된 전도성 고분자 제조장치를 이용하여 폴리아닐린을 양산하는 제조공정에 대해서 설명한다.The manufacturing process of mass-producing polyaniline using the conductive polymer manufacturing apparatus configured as described above will be described.
본 발명에서는 산(Acid)용액 하에서 산화제에 의해 아닐린 단량체(Monomer)를 중합(Polymerization)시킴으로써, 전도성고분자인 폴리아닐린(Polyaniline)을 얻게된다. 따라서, 상기한 장치를 구성하는 설비재료의 전제조건은 산에 강한 내산성 및 내약품성 재질이어야 한다.In the present invention, polyaniline, which is a conductive polymer, is obtained by polymerizing an aniline monomer with an oxidizing agent under an acid solution. Therefore, the prerequisites for the equipment materials constituting the above apparatus should be acid resistant and chemical resistant materials.
전도성고분자인 폴리아닐린을 제조하기 위해서는, 먼저 1M농도의 염산(HCl)용액 30ℓ를 60ℓ용량의 주 반응기(20) 내에 넣고 거기에 아닐린 단량체를 0.22Mol 농도가 되도록 200㎖ 넣은 후 주 반응기(20)에 내장된 교반기를 이용하여 용해시킨다. 이때, 냉각기(60)를 가동하여 주 반응기(20) 내의 온도를 0℃로 냉각 유지시킨다.In order to prepare polyaniline, which is a conductive polymer, first, 30 L of a 1 M hydrochloric acid (HCl) solution is put into a 60 L main reactor 20, and 200 mL of aniline monomer is added thereto to a concentration of 0.22 Mol, and then into the main reactor 20. Dissolve using the built-in stirrer. At this time, the cooler 60 is operated to keep the temperature in the main reactor 20 cooled to 0 ° C.
이와는 별도로, 1M농도의 HCl용액 20ℓ를 보조 반응기(30) 내에 넣고 0.05Mol농도가 되도록 산화제인 암모늄퍼옥시디설페이트(Ammonium peroxydisulfate, [(NH4)2S2O8]) 115g을 첨가하여 용해시킨다. 이때, 냉각기(60)를 가동하여 보조 반응기(30) 내의 온도를 0℃로 냉각 유지시킨다.Separately, 20 L of a 1 M HCl solution was added to the auxiliary reactor 30 and dissolved by adding 115 g of ammonium peroxydisulfate ([(NH 4 ) 2 S 2 O 8 ]) as an oxidizing agent to a concentration of 0.05 Mol. . At this time, the cooler 60 is operated to keep the temperature in the auxiliary reactor 30 cooled to 0 ° C.
다음에는, 주 반응기(20) 내에서 0℃로 유지되는 아닐린 단량체가 포함된 제 1 용액을 교반기로 저어주면서 제 1 정량공급펌프(51)를 가동시켜 보조 반응기(30) 내의 산화제가 포함된 제 2 용액을 제 1 파이프 라인(41)을 통해서 주 반응기(20) 내로 10∼20분에 걸쳐 첨가한다.Next, the first metered feed pump 51 is operated while stirring the first solution containing the aniline monomer maintained at 0 ° C. in the main reactor 20 by using a stirrer to prepare the oxidant containing the oxidant in the auxiliary reactor 30. 2 solution is added via the first pipeline 41 into the main reactor 20 over 10-20 minutes.
이때, 주 반응기(20) 내에서는 두 용액의 접촉과 동시에 반응이 일어나기 시작하고, 반응이 진행되면서 혼합용액은 진한 군청색을 띄며 혼합용액의 표면은 구리빛 광택을 나타낸다. 주 반응기(20)의 내부온도를 0℃로 유지하면서 반응물을 계속 교반하여 90분 동안 반응시킨다.At this time, in the main reactor 20, the reaction starts to occur simultaneously with the contact of the two solutions, and as the reaction proceeds, the mixed solution has a deep navy blue color and the surface of the mixed solution has a coppery luster. While maintaining the internal temperature of the main reactor 20 at 0 ° C., the reaction was continuously stirred to react for 90 minutes.
다음에는, 90분 동안 반응시킨 반응물을 내산성 재질의 제 2 정량공급펌프(52)를 이용하여 제 2 파이프 라인(42)과 제 3 파이프 라인(43)을 통해서 여과장치(70) 내로 도입한다. 이때, 여과장치(70)의 챔버 내에는 외부의 진공공급원인 진공펌프의 작동에 의해서 진공이 조성되며, 이러한 진공압력에 의해 상기 반응물이 여과장치(70)의 깔대기(76)를 거쳐 용기(75) 내로 수집된다. 그 결과,합성된 전도성고분자 침전물을 얻는다.Next, the reactant reacted for 90 minutes is introduced into the filtration apparatus 70 through the second pipeline 42 and the third pipeline 43 using the second fixed quantity feed pump 52 made of acid resistant material. At this time, a vacuum is formed in the chamber of the filtering device 70 by the operation of an external vacuum supply source, and the reactant passes through the funnel 76 of the filtering device 70 by the vacuum pressure. Collected into). As a result, a synthesized conductive polymer precipitate is obtained.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 전해캐패시터용 전해질 재료 및 전자기파 차폐용 재료, 2차전지용 전극재료, 도전성도료용 재료, 저항페이스트용 재료, 정전기방지용 재료 등으로 적용이 가능한 전도성고분자인 폴리아닐린의 양산이 가능하다.As described above, according to the present invention, polyaniline, which is a conductive polymer applicable to an electrolytic capacitor electrolyte material and an electromagnetic wave shielding material, a secondary battery electrode material, a conductive paint material, a resist paste material, an antistatic material, or the like Mass production is possible.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be able to variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. It will be appreciated.
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