KR100793560B1 - Halogenated Aromatic Compound, Polymer Thereof, and Proton-Conductive Membrane Comprising the Polymer - Google Patents

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Abstract

본 발명은 주쇄 중에 굴곡성 구조를 갖기 때문에 인성이 높고, 술폰화되어도 상기의 기계적 성질 및 열적 성질이 쉽게 저하되지 않는 중합체, 이 중합체를 술폰화하여 얻을 수 있는 술폰산기 함유 중합체 및 이 술폰산기 함유 중합체를 포함하는 기계적 강도가 우수하고, 내구성이 뛰어난 양성자 전도막을 제공하고자 하는 것이다.The present invention has a high toughness because it has a flexible structure in the main chain and does not easily degrade the mechanical and thermal properties even when sulfonated, a sulfonic acid group-containing polymer obtained by sulfonating this polymer, and a sulfonic acid group-containing polymer It is to provide a proton conductive membrane having excellent mechanical strength and excellent durability.

즉, 본 발명에 의해 화학식 1m으로 표시되는 할로겐화 방향족 화합물, 이 화합물의 굴곡성 구조를 주쇄 중에 갖는 중합체 또는 공중합체, 이를 술폰화한 술폰화 공중합체 중합체 및 이 술폰화 공중합체를 포함하는 양성자 전도막이 제공된다. That is, according to the present invention, the halogenated aromatic compound represented by the formula (1m), the polymer or copolymer having the flexible structure of the compound in the main chain, the sulfonated copolymer polymer obtained by sulfonation thereof, and the proton conductive film comprising the sulfonated copolymer Is provided.

Figure 112007076857385-pat00001
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상기 식 중, A는 독립적으로 전자 흡인성 기이고, B는 독립적으로 전자 공여성 원자 또는 기이고, X는 염소 원자, 요오드 원자 또는 브롬 원자이고, R1 내지 R8은 동일하거나 상이할 수 있고, 수소 원자, 불소 원자 또는 알킬기이고, n은 2 이상의 수이다.Wherein A is independently an electron withdrawing group, B is independently an electron donating atom or group, X is a chlorine atom, an iodine atom or a bromine atom, and R 1 to R 8 may be the same or different and , A hydrogen atom, a fluorine atom or an alkyl group, n is a number of two or more.

할로겐화 방향족 화합물, 중합체, 술폰산기 함유 중합체, 양성자 전도막, 굴곡성 구조 Halogenated aromatic compounds, polymers, sulfonic acid group-containing polymers, proton conductive films, flexible structures

Description

할로겐화 방향족 화합물, 이 화합물의 중합체 및 이 중합체를 포함하는 양성자 전도막 {Halogenated Aromatic Compound, Polymer Thereof, and Proton-Conductive Membrane Comprising the Polymer}Halogenated Aromatic Compounds, Polymers of the Compounds and Proton Conductive Membranes Containing the Polymers {Halogenated Aromatic Compound, Polymer Thereof, and Proton-Conductive Membrane Comprising the Polymer}

본 발명은 신규한 할로겐화 방향족 화합물, 그것을 단량체 성분으로 하여 중합된 폴리페닐렌계 중합체 및 이 중합체의 술폰화물을 포함하는 양성자 전도막에 관한 것이다. 양성자 전도막은 일차 전지용 전해질, 이차 전지용 전해질, 연료 전지용 고분자 고체 전해질, 표시 소자, 각종 센서, 신호 전달 매체, 고체 컨덴서, 이온 교환막 등에 유용한 것이 알려져 있다. The present invention relates to a novel halogenated aromatic compound, a polyphenylene-based polymer polymerized using it as a monomer component, and a proton conductive film containing a sulfonated product of the polymer. Proton conductive membranes are known to be useful for primary battery electrolytes, secondary battery electrolytes, fuel cell polymer solid electrolytes, display devices, various sensors, signal transmission media, solid capacitors, ion exchange membranes, and the like.

전해질은 통상 (수)용액으로 사용되는 일이 많지만 최근 이것을 고체계로 바꾸는 경향이 높아지고 있는데, 이같은 경향의 첫번째 이유로는 예를 들어 상기 전기ㆍ전자 재료에 응용하는 경우의 프로세싱이 용이해지고, 두번째 이유로는 경박단소ㆍ전력 절약화가 가능해지기 때문이다. Although electrolytes are commonly used as (aqueous) solutions, the tendency to change them to solid systems is increasing recently. The first reason for this tendency is to facilitate processing in the case of application to the electric and electronic materials, for example. This is because it is possible to reduce the weight and power of the device.

종래, 양성자 전도성 재료로는 무기물을 포함하는 것과 유기물을 포함하는 양쪽 모두가 알려져 있다. 무기물의 예로는 예를 들어 수화 화합물인 인산 우라닐을 들 수 있지만, 이들 무기 화합물은 계면에서의 접촉이 충분하지 않고, 전도층을 기판 또는 전극상에 형성하는 데에 문제가 많다. Conventionally, both proton conductive materials and inorganic matters are known. Examples of the inorganic substance include, for example, uranil phosphate, which is a hydrating compound, but these inorganic compounds do not have sufficient contact at the interface, and there are many problems in forming a conductive layer on a substrate or an electrode.

한편, 유기 화합물의 예로는 소위 양이온 교환 수지에 속하는 중합체, 예를 들어 폴리스티렌술폰산 등의 비닐계 중합체의 술폰화물, 나피온(듀퐁사 제조)을 대표로 하는 퍼플루오로알킬술폰산 중합체, 퍼플루오로알킬카르복실산 중합체 및 폴리벤즈이미다졸 및 폴리에테르에테르케톤 등의 내열성 고분자에 술폰산기 및 인산기를 도입시킨 중합체 [Polymer Preprints, Japan, Vol. 42, No.7, p. 2490 내지 2492 (1993), Polymer Preprints, Japan, Vol. 43, No. 3, p.735 내지 736 (1994), Polymer Preprints Japan, Vol. 42, No. 3, p. 730 (1993)] 등의 유기계 중합체를 들 수 있다. On the other hand, examples of the organic compound include sulfonates of polymers belonging to a so-called cation exchange resin, for example, vinyl polymers such as polystyrenesulfonic acid, perfluoroalkylsulfonic acid polymers represented by Nafion (manufactured by DuPont), and perfluoro Alkyl carboxylic acid polymers and polymers having sulfonic acid groups and phosphoric acid groups introduced into heat resistant polymers such as polybenzimidazole and polyether ether ketone [Polymer Preprints, Japan, Vol. 42, No. 7, p. 2490-2492 (1993), Polymer Preprints, Japan, Vol. 43, No. 3, p. 735 to 736 (1994), Polymer Preprints Japan, Vol. 42, no. 3, p. 730 (1993)].

이들 유기계 중합체는 통상 필름상으로 사용되지만 용매에 가용성인 것 또는 열가소성인 것을 이용하여, 전극상에 전도막을 접합 가공할 수 있다. 그러나, 이들 유기계 중합체의 대부분은 양성자 전도성이 아직 충분하지 않은 문제에 추가하여, 내구성 및 고온(100 ℃ 이상)에서 양성자 전도성이 저하되는 문제, 술폰화에 의해 취화되어 기계적 강도가 저하되는 문제, 습도 조건하의 의존성이 큰 문제, 또는 전극과의 밀착성이 충분하게 만족스럽지 않거나, 함수 중합체 구조에 기인된 가동 중의 과도한 팽윤에 의한 강도 저하 및 형상 붕괴에 이르는 문제가 있다. 따라서, 이들 유기 중합체는 상기 전기ㆍ전자 재료 등에 응용하기 위해서는 여러가지 문제가 있다. Although these organic polymers are normally used in a film form, the conductive film can be bonded to an electrode by using a solvent soluble or thermoplastic. However, most of these organic polymers, in addition to the problem that the proton conductivity is not yet sufficient, the problem of poor durability and proton conductivity at high temperature (above 100 ° C), the problem of embrittlement by sulfonation and the decrease of mechanical strength, humidity There is a problem that the dependence under the condition is large, or the adhesion with the electrode is not sufficiently satisfactory, or the strength decreases due to excessive swelling during operation due to the hydrous polymer structure and the shape collapses. Therefore, these organic polymers have various problems in order to be applied to the electric and electronic materials and the like.

미국 특허 제5,403,675호 명세서에서는 술폰화된 강직 폴리페닐렌을 포함하는 고체 고분자 전해질이 제안되어 있다. 이 중합체는 페닐렌 연쇄를 포함하는 방 향족 화합물을 중합하여 얻어지는 중합체(동 명세서 컬럼 9 기재의 구조)를 주성분으로 하며, 이것을 술폰화제와 반응시켜 술폰산기를 도입하고 있다. 그러나, 술폰산기의 도입량 증가에 의해 양성자 전도도가 향상되지만, 이와 동시에 얻어지는 술폰화 중합체의 기계적 성질, 예를 들어 파단 신장, 내절곡성 등의 인성 및 내열수성은 현저하게 손상된다. In US Pat. No. 5,403,675, a solid polymer electrolyte comprising sulfonated rigid polyphenylene is proposed. This polymer is mainly composed of a polymer obtained by polymerizing an aromatic compound containing a phenylene chain (structure described in column 9 of the same specification) and reacted with a sulfonating agent to introduce a sulfonic acid group. However, although the proton conductivity is improved by increasing the amount of sulfonic acid group introduced, the mechanical properties of the sulfonated polymer obtained at the same time, for example, toughness and hot water resistance such as elongation at break and bending resistance are remarkably impaired.

그래서 본 발명의 과제는 주쇄 중에 굴곡성 구조를 갖기 때문에 인성이 높고, 술폰화되어도 상기 인성 및 내열수성이 쉽게 저하되지 않는 중합체, 이 중합체를 술폰화하여 얻어지는 술폰산기 함유 중합체 및 이 술폰산기 함유 중합체를 포함하는 인성이 우수하고, 내구성이 우수한 양성자 전도막을 제공하는 데에 있다. Therefore, the object of the present invention is to provide a polymer having a flexible structure in the main chain, which has high toughness and does not easily degrade the toughness and hot water resistance even when sulfonated, a sulfonic acid group-containing polymer obtained by sulfonating this polymer, and a sulfonic acid group-containing polymer. An object of the present invention is to provide a proton conductive film having excellent toughness and excellent durability.

즉, 본 발명은 첫째로 중합체에 굴곡성 구조를 도입하는 데 유효한 단량체로서 유용한 화합물을 제공하는 것으로, 이 화합물은 화학식 1m으로 표시되는 할로겐화 방향족 화합물을 제공한다. That is, the present invention firstly provides a compound useful as a monomer effective for introducing a flexible structure into a polymer, which provides a halogenated aromatic compound represented by the formula (1m).

<화학식 1m><1m>

Figure 112007076857385-pat00002
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상기 식 중, A는 독립적으로 전자 흡인성 기이고, B는 독립적으로 전자 공여성 원자 또는 기이고, X는 염소 원자, 요오드 원자 또는 브롬 원자이고, R1 내지 R8은 동일하거나 상이할 수 있고, 수소 원자, 불소 원자 또는 알킬기이고, n은 2이상, 바람직하게는 2 내지 100, 특히 바람직하게는 2 내지 80의 정수이다.Wherein A is independently an electron withdrawing group, B is independently an electron donating atom or group, X is a chlorine atom, an iodine atom or a bromine atom, and R 1 to R 8 may be the same or different and , A hydrogen atom, a fluorine atom or an alkyl group, n is 2 or more, preferably 2 to 100, particularly preferably an integer of 2 to 80.

이 할로겐화 방향족 화합물은 중합체 중에 굴곡성 구조를 부여하며 중합체의 인성을 향상시킨다. This halogenated aromatic compound imparts a flexible structure in the polymer and improves the toughness of the polymer.

그래서, 본 발명은 두번째로 화학식 1로 표시되는 반복 단위를 갖는 폴리페닐렌계 중합체를 제공한다. Thus, the present invention provides a polyphenylene polymer having a repeating unit represented by the formula (1).

Figure 112007076857385-pat00003
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상기 식 중, A, B, R1 내지 R8 및 n은 화학식 1m에 관해서 정의한 대로이다. In the above formula, A, B, R 1 to R 8 and n are as defined for the general formula (1m).

이 폴리페닐렌계 중합체는 단독 중합체일 수도 있고, 다른 반복 단위를 포함하는 공중합체일 수도 있다. This polyphenylene type polymer may be a homopolymer, or may be a copolymer containing another repeating unit.

즉, 본 발명은 세번째로 화학식 1로 표시되는 반복 단위와, 별도의 2가의 방향족기를 포함하는 반복 단위를 갖는 폴리페닐렌계 공중합체를 제공한다. That is, the present invention provides a polyphenylene copolymer having a repeating unit represented by the general formula (1) and a repeating unit containing a separate divalent aromatic group.

본 발명은 네번째로 이들 공중합체의 일종으로 상기 2가의 방향족기를 포함하는 반복 단위가 화학식 2 내지 5를 포함하는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 단위인 것을 특징으로 하는 폴리페닐렌계 공중합체를 제공한다. 이 공중합체는 쉽게 술폰화되어 양성자 전도성을 부여할 수 있다. Fourthly, the present invention provides a polyphenylene-based copolymer characterized in that the repeating unit containing the divalent aromatic group is one or more units selected from the group containing the formulas (2) to (5). This copolymer can be easily sulfonated to impart proton conductivity.

Figure 112007076857385-pat00004
Figure 112007076857385-pat00004

상기 식 중, A 및 B는 상기 화학식 1m에 관해서 정의한 바와 같고, R9 내지 R15는 동일하거나 상이할 수 있고, 수소 원자, 불소 원자 또는 알킬기를 나타내며, Z는 아릴기이고, m은 0 내지 2의 정수이다. Wherein A and B are as defined for Formula 1m, R 9 to R 15 may be the same or different, represent a hydrogen atom, a fluorine atom or an alkyl group, Z is an aryl group, and m is 0 to Is an integer of 2.

Figure 112007076857385-pat00005
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Figure 112007076857385-pat00006
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Figure 112007076857385-pat00007
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상기 식들 중, R17 내지 R24는 동일하거나 상이하고, 수소 원자, 알킬기 또는 아릴기를 나타낸다.In said formula, R <17> -R <24> is the same or different, and represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an aryl group.

본 발명은 다섯번째로 또한 술폰산기를 갖는 상기 공중합체를 제공한다. The present invention further provides the above copolymer having sulfonic acid groups.

이 술폰산기 함유 공중합체는 양성자 전도막의 재료로서 유용하다. This sulfonic acid group containing copolymer is useful as a material of a proton conductive membrane.

본 발명은 여섯번째로 상기 술폰산기 함유 공중합체를 포함하는 양성자 전도막을 제공한다. A sixth aspect of the present invention provides a proton conductive membrane comprising the sulfonic acid group-containing copolymer.

<발명의 실시의 형태> <Embodiment of the Invention>

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated in detail.

[할로겐화 방향족 화합물] [Halogenated Aromatic Compound]

본 발명의 화학식 1m으로 표시되는 할로겐화 방향족 화합물 (이하, "단량체 (1m)"라고 함)은 이것을 단량체 단위로서 포함하는 중합체에 굴곡성 구조를 부여하고 중합체의 인성, 그 밖의 기계적 강도 등을 향상시키는 작용을 갖는다. The halogenated aromatic compound represented by the general formula (1m) of the present invention (hereinafter referred to as "monomer (1m)") has a function of imparting a flexible structure to a polymer containing it as a monomer unit and improving the toughness, other mechanical strength, etc. of the polymer. Has

이하, 화학식 1m에 관해서 설명한다. Hereinafter, the chemical formula 1m will be described.

X로는 염소 원자, 브롬 원자, 및 요오드 원자를 들 수 있다. X includes a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.

A는 전자 흡인성 기이고, 예를 들어 -CO-, -CONH-, -(CF2)p- (여기에서, p는 1 내지 10의 정수이다), -C(CF3)2-, -COO-, -SO-, -SO2- 등을 들 수 있다. 또한, 전자 흡인성 기란 하멧트(Ha㎜ett) 치환기 상수가 페닐기의 m 위치인 경우, 0.06 이상, p 위치인 경우, 0.01 이상의 값이 되는 기를 말한다. A is an electron withdrawing group, for example -CO-, -CONH-,-(CF 2 ) p- (where p is an integer from 1 to 10), -C (CF 3 ) 2 -,- and the like - COO-, -SO-, -SO 2. In addition, an electron withdrawing group means the group which becomes a value of 0.06 or more, when it is the m position of a phenyl group, and when it is a p position, the Hammett substituent constant is 0.01 or more.

B는 전자 공여성 기 또는 원자이고, 예를 들어 -O-, -S-, -CH=CH-, -C≡C-

Figure 112007076857385-pat00008
,
Figure 112007076857385-pat00009
등을 들 수 있다. B is an electron donating group or atom, for example -O-, -S-, -CH = CH-, -C≡C-
Figure 112007076857385-pat00008
,
Figure 112007076857385-pat00009
Etc. can be mentioned.

본 발명의 단량체 (1m)로는 예를 들어 2,2-비스[4-{4-(4-클로로벤조일)페녹시}페닐]-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판, 비스[4-{4-(4-클로로벤조일)페녹시}페닐]술폰 및 하기 화학식으로 표시되는 화합물을 들 수 있다. As the monomer (1m) of the present invention, for example, 2,2-bis [4- {4- (4-chlorobenzoyl) phenoxy} phenyl] -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane And bis [4- {4- (4-chlorobenzoyl) phenoxy} phenyl] sulfone and the compound represented by the following formula.

Figure 112007076857385-pat00010
Figure 112007076857385-pat00010

(상기 식 중, X는 화학식 1m에 관해서 정의한 바와 같다.)(Wherein, X is as defined for the formula (1m).)

단량체 (1m)은 예를 들어 다음과 같은 반응에 의해 합성할 수 있다. The monomer (1 m) can be synthesized by, for example, the following reaction.

우선 전자 흡인성기로 연결된 비스페놀을 대응되는 비스페놀의 알칼리 금속염으로 하기 위해 N-메틸-2-피롤리돈, N,N-디메틸아세트아미드, 술포란, 디페닐술폰, 디메틸술폭시드와 같은 유전율이 높은 극성 용매 중에서 리튬, 나트륨, 칼륨 등의 알칼리 금속, 수소화 알칼리 금속, 수산화 알칼리 금속, 알칼리 금속 탄산염 등을 첨가한다. First, in order to make the bisphenol linked with the electron withdrawing group as the alkali metal salt of the corresponding bisphenol, high dielectric constants such as N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, sulfolane, diphenyl sulfone and dimethyl sulfoxide Alkali metals, such as lithium, sodium, potassium, a hydrogenated alkali metal, alkali metal hydroxide, alkali metal carbonate, etc. are added in a polar solvent.

통상, 알칼리 금속은 페놀 수산기에 대하여 과량 반응시키고, 통상 1.1 내지 2배 당량을 사용한다. 바람직하게는, 1.2 내지 1.5 배 당량을 사용한다. 이 때, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 헥산, 시클로헥산, 옥탄, 클로로벤젠, 디옥산, 테트라히드로푸란, 아니톨, 페네톨 등의 물과 공비(共沸)하는 용매를 공존시켜, 전자 흡인성기로 활성화된 불소, 염소와 같은 할로겐 원자로 치환된 방향족 디할로겐 화합물, 예를 들어 4,4'-디플루오로벤조페논, 4,4'-디클로로벤조페논, 4,4'-클로로플루오로벤조페논, 비스(4-클로로페닐)술폰, 비스(4-플루오로페닐)술폰, 4-플루오로페닐-4'-클로로페닐술폰, 비스(3-니트로-4-클로로페닐)술폰, 2,6-디클로로벤조니트릴, 2,6-디플루오로벤조니트릴, 헥사플루오로벤젠, 데카플루오로비페닐, 2,5-디플루오로벤조페논, 1,3-비스(4-클로로벤조일)벤젠 등을 반응시킨다. 반응성을 고려하면 불소 화합물이 바람직하지만, 다음으로 방향족 커플링 반응을 고려한 경우, 말단이 염소 원자가 되게 방향족 구핵 치환 반응을 조립할 필요가 있다. 활성 방향족 디할로겐은 비스페놀에 대해 2 내지 4 배몰, 바람직하게는 2.2 내지 2.8 배몰을 사용한다. 방향족 구핵 치환 반응에 앞서서 미리 비스페놀의 알칼리 금속염일 수도 있다. 반응 온도는 60 ℃ 내지 300 ℃이고, 바람직하게는 80 ℃ 내지 250 ℃의 범위이다. 반응 시간은 15분 내지 100 시간, 바람직하게는 1 시간 내지 24 시간의 범위이다. 가장 바람직한 방법으로는 하기 반응식 1로 표시되는 활성 방향족 디할로겐으로서 반응성이 상이한 할로겐 원자를 하나씩 갖는 클로로플루오로체를 사용 하는 것이고, 불소 원자가 우선하여 페녹시드와 구핵 치환 반응이 일어나기 때문에 목적하는 활성화된 말단 클로로체를 얻는 데 안성마춤이다. Usually, alkali metal is made to react excessively with respect to a phenol hydroxyl group, and 1.1 to 2 times equivalent is normally used. Preferably, 1.2 to 1.5 times equivalents are used. At this time, a solvent which azeotropes with water, such as benzene, toluene, xylene, hexane, cyclohexane, octane, chlorobenzene, dioxane, tetrahydrofuran, anitol, and phentol, coexists, Aromatic dihalogen compounds substituted with halogen atoms such as activated fluorine, chlorine, for example 4,4'-difluorobenzophenone, 4,4'-dichlorobenzophenone, 4,4'-chlorofluorobenzophenone, Bis (4-chlorophenyl) sulfone, bis (4-fluorophenyl) sulfone, 4-fluorophenyl-4'-chlorophenylsulfone, bis (3-nitro-4-chlorophenyl) sulfone, 2,6-dichloro Benzonitrile, 2,6-difluorobenzonitrile, hexafluorobenzene, decafluorobiphenyl, 2,5-difluorobenzophenone, 1,3-bis (4-chlorobenzoyl) benzene and the like are reacted. In consideration of reactivity, a fluorine compound is preferable. However, when considering an aromatic coupling reaction, it is necessary to assemble an aromatic nucleophilic substitution reaction so that the terminal becomes a chlorine atom. The active aromatic dihalogens use 2 to 4 fold moles, preferably 2.2 to 2.8 fold moles relative to bisphenol. It may be an alkali metal salt of bisphenol before the aromatic nucleophilic substitution reaction. The reaction temperature is 60 ° C to 300 ° C, preferably in the range of 80 ° C to 250 ° C. The reaction time is in the range of 15 minutes to 100 hours, preferably 1 hour to 24 hours. The most preferred method is to use a chlorofluorobody having one halogen atom with different reactivity as the active aromatic dihalogen represented by Scheme 1 below. It is perfect for obtaining chloroform.

Figure 112007076857385-pat00011
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(상기 식 중, A는 화학식 1m에 관해서 정의한 바와 같다.)(In the above formula, A is as defined for Formula 1m.)

또는 일본 특허공개 평2-159호 공보에 기재된 바와 같이 구핵 치환 반응과 친전자 치환 반응을 조합시켜 목적하는 전자 흡인성기, 전자 공여성기를 포함하는 굴곡성 화합물의 합성 방법이 있다. Alternatively, there is a method for synthesizing a flexible compound containing a desired electron withdrawing group and an electron donating group by combining a nucleophilic substitution reaction and an electrophilic substitution reaction as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-159.

구체적으로는 전자 흡인성기로 활성화된 방향족 비스 할로겐, 예를 들어 비스 (4-클로로페닐)술폰을 페놀로 구핵 치환 반응 시켜 비스페녹시 치환체로 한다. 이어서, 이 치환체를 예를 들어 4-클로로벤조산클로라이드와의 프리델-크래프트(Friedel-Craft) 반응으로부터 목적하는 화합물을 얻는다. 여기에서 사용하는 전자 흡인성기로 활성화된 방향족 비스할로겐은 상기에서 예시된 화합물을 적용할 수 있다. 페놀 화합물은 치환되어 있을 수도 있지만 내열성 및 굴곡성의 관점에서 무치환 화합물이 바람직하다. 또한, 페놀의 치환 반응에는 알칼리 금속염으로 하는 것이 바람직하고, 사용 가능한 알칼리 금속 화합물은 상기에 예시된 화합물을 사용할 수 있다. 사용량은 페놀 1 몰에 대해 1.2 내지 2 배몰이다. 반응시에 상술한 극성 용매와 물의 공비 용매를 사용할 수 있다. 비스페녹시 화합물을 염화알 루미늄, 3불화붕소, 염화아연 등의 루이스산의 프리델-크래프트 반응의 활성화제 존재하에 아실화제로서 클로로벤조산클로라이드를 반응시킨다. 클로로벤조산클로라이드는 비스페녹시 화합물에 대해 2 내지 4 배몰, 바람직하게는 2.2 내지 3 배몰을 사용한다. 프리델-크래프트 활성화제는 아실화제의 클로로벤조산 등의 활성 할로겐 화합물 1 몰에 대해 1.1 내지 2 배 당량을 사용한다. 반응 시간은 15 분 내지 10 시간의 범위이고, 반응 온도는 -20 ℃에서 80 ℃의 범위이다. 사용 용매는 프리델크래프트 반응에 불활성인 클로로벤젠 및 니트로벤젠 등을 사용할 수 있다. Specifically, an aromatic bis halogen activated by an electron withdrawing group, for example, bis (4-chlorophenyl) sulfone, is subjected to nucleophilic substitution with phenol to form a bisphenoxy substituent. This substituent is then obtained, for example, from the Friedel-Craft reaction with 4-chlorobenzoic acid chloride to give the desired compound. The aromatic bishalogen activated by the electron withdrawing group used here can apply the compound illustrated above. Although the phenol compound may be substituted, an unsubstituted compound is preferable from the viewpoint of heat resistance and flexibility. In addition, it is preferable to use an alkali metal salt for the substitution reaction of phenol, and the compound illustrated above can be used for the alkali metal compound which can be used. The usage-amount is 1.2-2 times mole with respect to 1 mol of phenols. The azeotropic solvent of the polar solvent and water mentioned above can be used at the time of reaction. The bisphenoxy compound is reacted with chlorobenzoic acid chloride as an acylating agent in the presence of an activator of Friedel-Craft reaction of Lewis acid such as aluminum chloride, boron trifluoride, zinc chloride. Chlorobenzoic acid chloride is used 2 to 4 times mole, preferably 2.2 to 3 times mole with respect to the bisphenoxy compound. The Friedel-Craft activator uses 1.1 to 2 times the equivalent of 1 mole of active halogen compound such as chlorobenzoic acid of the acylating agent. The reaction time is in the range of 15 minutes to 10 hours, and the reaction temperature is in the range of -20 ° C to 80 ° C. As the solvent to be used, chlorobenzene, nitrobenzene and the like which are inert to the Friedelcraft reaction can be used.

이와 같이 하여 얻어지는 본 발명의 단량체 (1m)은 IR, NMR, 원소 분석 등에 의해 그 구조를 확인할 수 있다. The monomer (1m) of this invention obtained in this way can confirm the structure by IR, NMR, elemental analysis, etc.

본 발명에서 사용할 수 있는 화학식 1m으로 표시되는 할로겐 화합물은 n=2로 표시되는 단량체 외에, n이 2보다도 큰 올리고머 내지 중합체도 사용할 수 있다. 이들 올리고머 내지 중합체는 예를 들어 화학식 1m에 있어서 전자 공여성기 B인 에테르성 산소의 공급원이 되는 비스페놀과 전자 흡인성기 A인 >C=O, -SO2-, 및(또는) >C(CF3)2를 조합시킨 구체적으로는 2,2-비스(4-히드록시페닐)-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판, 2,2-비스(4-히드록시페닐)케톤, 2,2-비스(4-히드록시페닐)술폰 등의 비스페놀의 알칼리 금속염과 과잉의 4,4-디클로로벤조페논, 비스(4-클로로페닐)술폰 등의 활성 방향족 할로겐 화합물과의 치환 반응을 N-메틸-2-피롤리돈, N,N-디메틸아세트아미드, 술포란 등의 극성 용매 존재하에 상기 단량체의 합성 수법에 따라 순차 중합하여 얻을 수 있다. 얻어진 올리고머 내지 중합체는 중합체가 일반적인 정제 방법, 예를 들어 용해-침전의 조작으로 행할 수 있다. 분자량의 조정은 과잉의 방향족 디클로라이드와 비스페놀과의 반응 몰비에 의해서 행한다. 방향족디클로라이드가 과잉이기 때문에 얻어지는 올리고머, 중합체의 분자 말단은 방향족클로라이드가 되어 있다. 얻어진 올리고머, 중합체의 분자량은 GPC로, 또한 올리고머이면 NMR로 수 평균 분자량을 구할 수 있다. In addition to the monomer represented by n = 2, the halogen compound represented by General formula (1m) which can be used by this invention can also use oligomer or polymer whose n is larger than 2. These oligomers to polymers are, for example, bisphenol which becomes the source of etheric oxygen which is the electron donating group B in the formula (1m), and> C = O, -SO 2- , and / or> C (CF 3 ) More specifically, a combination of 2, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) Substitution reaction of alkali metal salt of bisphenol, such as ketone and 2, 2-bis (4-hydroxyphenyl) sulfone, and active aromatic halogen compounds, such as excess 4, 4- dichloro benzophenone and bis (4-chlorophenyl) sulfone Can be obtained by sequential polymerization in the presence of a polar solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, sulfolane and the like according to the synthesis method of the monomer. The obtained oligomers to polymers can be carried out by the polymer in a general purification method, for example, operation of dissolution-precipitation. Adjustment of molecular weight is performed by reaction molar ratio of excess aromatic dichloride and bisphenol. Since the aromatic dichloride is excess, the molecular terminal of the oligomer and polymer obtained becomes aromatic chloride. If the molecular weight of the obtained oligomer and polymer is GPC and an oligomer, the number average molecular weight can be calculated | required by NMR.

구체적인 분자 말단에 방향족 클로라이드를 갖는 올리고머, 또는 중합체의 구조로서 이하의 것을 들 수 있다. The following are mentioned as an oligomer which has an aromatic chloride in a specific molecular terminal, or a structure of a polymer.

Figure 112007076857385-pat00012
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Figure 112007076857385-pat00013
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Figure 112007076857385-pat00014
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[중합체] [polymer]

본 발명의 중합체는 상기 화학식 1로 표시되는 반복 단위 (이하, 반복 단위 (1)이라고 함)만으로 구성되는 단독 중합체일 수도 있고, 반복 단위 (1)과 다른 반복 단위로 구성되는 공중합체일 수도 있다. 어느 경우에도 중합체의 겔 투과크로마토그래피로 측정한 폴리스티렌 환산 중량 평균 분자량 (이하, "중량 평균 분자량" 이라고 함)은 1 만 내지 100 만, 바람직하게는 2 만 내지 80 만이다. The polymer of the present invention may be a homopolymer composed of only the repeating unit represented by the above formula (hereinafter, referred to as the repeating unit (1)), or may be a copolymer composed of the repeating unit (1) and other repeating units. . In any case, the polystyrene reduced weight average molecular weight (hereinafter referred to as "weight average molecular weight") measured by gel permeation chromatography of the polymer is 10,000 to 1 million, preferably 20,000 to 800,000.

상기 중합체가 다른 반복 단위를 갖는 경우에는 반복 단위 (1)의 함유량은 10 내지 80 몰% 인 것이 바람직하다. 반복 단위 (1)이 10 몰% 미만에서는 얻어지는 중합체의 인성 향상을 기대할 수 없다. When the said polymer has another repeating unit, it is preferable that content of a repeating unit (1) is 10-80 mol%. If the repeating unit (1) is less than 10 mol%, the toughness improvement of the polymer obtained cannot be expected.

여기에서, 반복 단위 (1)은 본 발명의 상기 단량체 (1m)으로 구성된다.Here, the repeating unit (1) is comprised of the said monomer (1m) of this invention.

본 발명의 중합체가 반복 단위 (1) 이외의 다른 반복 단위 (이하 "다른 반복 단위"라고 함)를 갖는 경우 다른 반복 단위로는 중합체에서 요구되는 특성, 기능 등에 따라 여러가지 단위를 선택할 수 있지만, 양성자 전도성을 갖는 중합체를 얻고자 하는 경우는 예를 들어 상기 화학식 2 내지 5로 표시되는 단위 (이하 각각, 단위 (2), (3), (4) 및 (5)라고 하고, 단위 (2) 내지 (5)를 총칭하여 " 단위 (A)"라고 함)를 들 수 있다. 이 반복 단위 (1)과 단위 (A)를 포함하는 공중합체는 술폰화하여 양성자 전도막 재료로 사용할 수 있다. When the polymer of the present invention has other repeating units (hereinafter referred to as "other repeating units") other than the repeating unit (1), various units may be selected as other repeating units depending on the properties, functions, and the like required for the polymer. In order to obtain a polymer having conductivity, for example, the units represented by Chemical Formulas 2 to 5 (hereinafter referred to as units (2), (3), (4) and (5), respectively, and units (2) to (5) is collectively called "unit (A)". The copolymer containing this repeating unit (1) and unit (A) can be sulfonated and used as a proton conductive membrane material.

단위 (A)로는 특히, 단위 (2)가 이 중합체를 술폰화하여 술폰산기를 도입할 때에 그 양을 제어하기 쉬운 점에서 유리하고 바람직하다. Especially as unit (A), when unit (2) sulfonates this polymer and introduces a sulfonic acid group, it is advantageous and preferable at the point which is easy to control the quantity.

단위 (2)를 나타내는 화학식 2에 있어서, R9 내지 R15는 수소 원자, 불소 원자 또는 알킬기를 나타내며, 알킬기로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 헥실기 등이 예시된다. 알킬기는 불소화되어 있을 수도 있고 트리플루오로메틸기, 펜타플루오로에틸기와 같은 퍼플루오로알킬기일 수도 있다. In General formula (2) which shows the unit (2), R <9> -R <15> represents a hydrogen atom, a fluorine atom, or an alkyl group, and a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a hexyl group, etc. are illustrated as an alkyl group. The alkyl group may be fluorinated or may be a perfluoroalkyl group such as trifluoromethyl group or pentafluoroethyl group.

또한, Z로 표시되는 아릴기로는 예를 들어 페닐기, 나프틸기, 하기 화학식으로 표시되는 비페니릴기를 들 수 있다. In addition, examples of the aryl group represented by Z include a phenyl group, a naphthyl group, and a biphenylyl group represented by the following chemical formula.

Figure 112007076857385-pat00015
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상기 식 중, R25 내지 R33은 동일하거나 또는 상이하고 수소 원자, 불소 원자 또는 알킬기이며, 알킬기로는 화학식 1 중의 R9 내지 R15에 대해서 예시한 것을 들 수 있다.In said formula, R <25> -R <33> is the same or different and is a hydrogen atom, a fluorine atom, or an alkyl group, The thing illustrated about R <9> -R <15> in General formula (1) is mentioned as an alkyl group.

단위 (3) 내지 (5)를 나타내는 화학식 3 내지 5에서, R17 내지 R24는 각각, 수소 원자, 알킬기, 불소 원자, 플루오르알킬기 및 아릴기를 나타내지만 알킬기로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 헥실기 등이 예시되어, 플루오르알킬기로는 퍼플루오로메틸기, 퍼플루오로에틸기 등이 예시되고, 아릴기로는 페닐기, 톨릴기, 크실릴기 등이 예시된다. In Formulas 3 to 5 representing units (3) to (5), R 17 to R 24 each represent a hydrogen atom, an alkyl group, a fluorine atom, a fluoroalkyl group and an aryl group, but the alkyl group is methyl, ethyl, propyl or butyl. A group, a hexyl group, etc. are illustrated, A perfluoromethyl group, a perfluoroethyl group, etc. are illustrated as a fluoroalkyl group, A phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, etc. are illustrated as an aryl group.

중합체 중에서 반복 단위 (A)의 비율은 공중합체 중에 10 내지 90 몰%의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 20 내지 80 몰% 이다. 단위 (A)가 지나치게 적으면, 술폰화에 의해 공중합체에 도입되는 술폰산기의 양이 불충분해지기 쉬우므로 얻을 수 있는 양성자 전도성이 충분하지 않다. It is preferable that the ratio of a repeating unit (A) in a polymer is the range of 10-90 mol% in a copolymer, More preferably, it is 20-80 mol%. If the unit (A) is too small, the amount of sulfonic acid groups introduced into the copolymer by sulfonation is likely to be insufficient, so that the proton conductivity obtained is not sufficient.

본 발명의 중합체는 예를 들어 본 발명의 단량체 (1m)을 필요에 따라 다른 반복 단위에 대응하는 단량체, 예를 들어 상기 반복 단위 (2), (3), (4) 및 (5)의 각각에 대응되는 화학식 2m, 3m, 4m 및 5m으로 표시되는 단량체(각각, 단량체 (2m), (3m), (4m) 및 (5m)이라고 하며 이들 단량체를 총칭하여 단량체 (A)라고 함) 를 포함하는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 단량체를 전이 금속 화합물을 포함하는 촉매의 존재하에 중합 또는 공중합함으로써 얻어진다. The polymer of the present invention may be a monomer corresponding to another repeating unit, for example, the monomer (1m) of the present invention, for example, each of the repeating units (2), (3), (4) and (5). Monomers represented by the formulas 2m, 3m, 4m, and 5m corresponding to (referred to as monomers (2m), (3m), (4m) and (5m), respectively, these monomers collectively referred to as monomer (A))) It is obtained by polymerizing or copolymerizing one or more monomers selected from the group to be present in the presence of a catalyst comprising a transition metal compound.

Figure 112007076857385-pat00016
Figure 112007076857385-pat00016

상기 식 중, X, A 및 B는 화학식 1m에 관해서 정의한 바와 같고, R9 내지 R15는 동일하거나 상이할 수 있고, 수소 원자, 불소 원자 또는 알킬기를 나타내고, m 및 Z는 화학식 2에 관해서 정의한 바와 같다.Wherein X, A and B are as defined for Formula 1m, R 9 to R 15 may be the same or different, represent a hydrogen atom, a fluorine atom or an alkyl group, and m and Z are defined in relation to Formula 2 As shown.

Figure 112007076857385-pat00017
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Figure 112007076857385-pat00018
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Figure 112007076857385-pat00019
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화학식 식들 중에, R17 내지 R24는 화학식 3 내지 5에 관해서 정의한 바와 같고, R 및 R'는 독립적으로 불소 이외의 할로겐 원자 또는 화학식 -OSO2Y (여기에서, Y는 알킬기, 플루오르알킬기 또는 아릴기를 나타내었다)로 표시되는 기이다. In the formulas, R 17 to R 24 are as defined with respect to Formulas 3 to 5, and R and R 'are independently a halogen atom other than fluorine or the formula -OSO 2 Y, wherein Y is an alkyl group, fluoroalkyl group or aryl Group).

화학식 3m 내지 5m에 있어서, R 및 R'로 표시되는 할로겐 원자, 및 Y 중의 알킬기, 플루오르알킬기 및 아릴기는 모두 화학식 3 내지 5의 R17 내지 R24에 관해서 예시한 것과 동일한 것을 예시할 수 있다.In the formulas 3m to 5m, the halogen atom represented by R and R ', and the alkyl group, fluoroalkyl group and aryl group in Y can all exemplify the same as those exemplified for R 17 to R 24 of the formulas (3) to (5).

또한, 본 발명의 술폰산기 함유 중합체는 이렇게 해서 얻어진 중합체를 전구체로서 술폰화제를 사용하여 술폰화함으로써 얻어진다. Moreover, the sulfonic acid group containing polymer of this invention is obtained by sulfonating the polymer obtained in this way using a sulfonating agent as a precursor.

단량체 (2m)으로는 예를 들어 하기의 화학식으로 표시되는 화합물을 들 수 있다.As a monomer (2m), the compound represented, for example by the following formula is mentioned.

Figure 112007076857385-pat00020
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(상기 식 중, x 및 z는 화학식 2m에 관해서 상기한 바와 같다.)(Wherein, x and z are as described above with respect to formula (2m).)

더욱 구체적으로는, 단량체 (2m)의 예로는 하기 화학식으로 표시되는 화합물을 들 수 있다. More specifically, examples of the monomer (2m) include compounds represented by the following chemical formulas.

Figure 112007076857385-pat00021
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Figure 112007076857385-pat00022
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Figure 112007076857385-pat00023
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Figure 112007076857385-pat00024
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Figure 112007076857385-pat00025
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Figure 112007076857385-pat00026
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단량체 (2m)으로는 용해성, 고분자량화의 면에서 디클로로벤조산 유도체, 예를 들어 2,5-디클로로-4'-페녹시벤조페논, 2,4-디클로로-4'-페녹시벤조페논, 4'-페녹시페닐2,5-디클로로벤조에이트, 4'-페녹시페닐2,4-디클로로벤조에이트를 사용하는 것이 바람직하다.As monomer (2m), in terms of solubility and high molecular weight, dichlorobenzoic acid derivatives such as 2,5-dichloro-4'-phenoxybenzophenone, 2,4-dichloro-4'-phenoxybenzophenone, 4 Preference is given to using '-phenoxyphenyl2,5-dichlorobenzoate and 4'-phenoxyphenyl2,4-dichlorobenzoate.

단량체 (2m)은 예를 들어 2,5-디클로로-4'-[4-(4-페녹시)페녹시]벤조페논을 예를 들어 다음과 같은 반응으로 합성할 수 있다. Monomer (2m) can synthesize | combine 2, 5- dichloro-4'- [4- (4-phenoxy) phenoxy] benzophenone, for example by the following reaction.

Figure 112007076857385-pat00027
Figure 112007076857385-pat00027

즉, 화합물 (2m)'(2,5-디클로로-4'-플루오로벤조페논)과 화합물 (2m)"(4-페녹시페놀)을 탄산 칼륨 등의 존재하에 반응 용매로서 디메틸아세트아미드, N-메틸- 2-피롤리돈, 디메틸술폭시드 등의 비양성자계 쌍극자 극성 용매 등을 사용하여 생성되는 물을 공비함으로써 반응액으로부터 제거하기 위한 공비 용매, 예를 들어 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등을 병용하고 반응 온도 80 내지 200 ℃에서 0.5 내지 30 시간 반응시켜, 합성할 수 있다. 화합물 (2m)' 1 몰당 화합물 (2m)"을 통상 거의 등몰로 반응시킨다. Namely, compound (2m) '(2,5-dichloro-4'-fluorobenzophenone) and compound (2m) "(4-phenoxyphenol) are reacted with dimethylacetamide, N as a reaction solvent in the presence of potassium carbonate or the like. Azeotropic solvents such as benzene, toluene, xylene, etc. to remove from the reaction solution by azeotropic water produced using aprotic dipolar polar solvents such as -methyl- 2-pyrrolidone and dimethyl sulfoxide And the mixture is reacted at a reaction temperature of 80 to 200 ° C. for 0.5 to 30 hours. The compound (2 m) 'per 1 mol of the compound (2 m) "

이와 같이 하여 얻어지는 본 발명의 단량체 (1)은 IR, NMR, 원소 분석 등에 의해 그 구조를 확인할 수 있다. The monomer (1) of this invention obtained in this way can confirm the structure by IR, NMR, elemental analysis, etc.

단량체 (3m)의 구체예로는 p-디클로로벤젠, p-디브로모벤젠, p-디요오드벤젠, p-디메틸술포닐옥시벤젠, 2,5-디클로로톨루엔, 2,5-디브로모톨루엔, 2,5-디요오드톨루엔, 2,5-디메틸술포닐옥시벤젠, 2,5-디클로로-p-크실렌, 2,5-디브로모-p-크실렌, 2,5-디요오드-p-크실렌, 2,5-디클로로벤조트리플루오라이드, 2,5-디브로모벤조트리플루오라이드, 2,5-디요오드벤조트리플루오라이드, 1,4-디클로로-2,3,5,6-테트라플루오로벤젠, 1,4-디브로모-2,3,5,6-테트라플루오로벤젠, 1,4-디요오드-2,3,5,6-테트라플루오로벤젠 등을 들 수 있고, 바람직하게는 p-디클로로벤젠, p-디메틸술포닐옥시벤젠, 2,5-디클로로톨루엔, 2,5-디클로로벤조트리플루오라이드이다. Specific examples of the monomer (3m) include p-dichlorobenzene, p-dibromobenzene, p-diiodobenzene, p-dimethylsulfonyloxybenzene, 2,5-dichlorotoluene, 2,5-dibromotoluene , 2,5-diiodotoluene, 2,5-dimethylsulfonyloxybenzene, 2,5-dichloro-p-xylene, 2,5-dibromo-p-xylene, 2,5-diiodine-p- Xylene, 2,5-dichlorobenzotrifluoride, 2,5-dibromobenzotrifluoride, 2,5-diiobenzobenzotrifluoride, 1,4-dichloro-2,3,5,6-tetra Fluorobenzene, 1,4-dibromo-2,3,5,6-tetrafluorobenzene, 1,4-diiodine-2,3,5,6-tetrafluorobenzene, etc. are mentioned, Preferred is p-dichlorobenzene, p-dimethylsulfonyloxybenzene, 2,5-dichlorotoluene, 2,5-dichlorobenzotrifluoride.

단량체 (4m)의 구체예로는 4,4'-디메틸술포닐옥시비페닐, 4,4'-디메틸술포닐옥시-3,3'-디프로페닐비페닐, 4,4'-디브로모비페닐, 4,4'-디요오드비페닐, 4,4'-디메틸술포닐옥시-3,3'-디메틸비페닐, 4,4'-디메틸술포닐옥시-3,3'-디플루오로비페 닐, 4,4'-디메틸술포닐옥시-3,3'5,5'-테트라플루오로비페닐, 4,4'-디브로모옥타플루오로비페닐, 4,4'-디메틸술포닐옥시옥타플루오로비페닐 등을 들 수 있고, 바람직하게는 4,4'-디메틸술포닐옥시비페닐, 4,4'-디브로모비페닐, 4,4'-디요오드비페닐, 4,4'-디메틸술포닐옥시-3,3'-디프로페닐비페닐이다. Specific examples of the monomer (4m) include 4,4'-dimethylsulfonyloxybiphenyl, 4,4'-dimethylsulfonyloxy-3,3'-dipropenylbiphenyl, 4,4'-dibromobi Phenyl, 4,4'-diiobibiphenyl, 4,4'-dimethylsulfonyloxy-3,3'-dimethylbiphenyl, 4,4'-dimethylsulfonyloxy-3,3'-difluorobife Nyl, 4,4'-dimethylsulfonyloxy-3,3'5,5'-tetrafluorobiphenyl, 4,4'-dibromooctafluorobiphenyl, 4,4'-dimethylsulfonyloxyoctafluoro Lobbyphenyl etc. are mentioned, Preferably 4,4'- dimethylsulfonyloxy biphenyl, 4,4'- dibromobiphenyl, 4,4'- diiod biphenyl, 4,4'- dimethylsul Phonyloxy-3,3'-dipropenylbiphenyl.

단량체 (5m)의 구체예로는 m-디클로로벤젠, m-디브로모벤젠, m-디요오드벤젠, m-디메틸술포닐옥시벤젠, 2,4-디클로로톨루엔, 2,4-디브로모톨루엔, 2,4-디요오드톨루엔, 3,5-디클로로톨루엔, 3,5-디브로모톨루엔, 3,5-디요오드톨루엔, 2,6-디클로로톨루엔, 2,6-디브로모톨루엔, 2,6-디요오드톨루엔, 3,5-디메틸술포닐옥시톨루엔, 2,6-디메틸술포닐옥시톨루엔, 2,4-디클로로벤조트리플루오라이드, 2,4-디브로모벤조트리플루오라이드, 2,4-디요오드벤조트리플루오라이드, 3,5-디클로로벤조트리플루오라이드, 3,5-디브로모트리플루오라이드, 3,5-디요오드벤조트리플루오라이드, 1,3-디브로모-1,4,5,6-테트라플루오로벤젠 등을 들 수 있고, 바람직하게는 m-디클로로벤젠, 2,4-디클로로톨루엔, 3,5-디메틸술포닐옥시톨루엔, 2,4-디클로로벤조트리플루오라이드이다. Specific examples of the monomer (5m) include m-dichlorobenzene, m-dibromobenzene, m-diiodobenzene, m-dimethylsulfonyloxybenzene, 2,4-dichlorotoluene, 2,4-dibromotoluene , 2,4-diiotoluene, 3,5-dichlorotoluene, 3,5-dibromotoluene, 3,5-diiodotoluene, 2,6-dichlorotoluene, 2,6-dibromotoluene, 2 , 6-diiodotoluene, 3,5-dimethylsulfonyloxytoluene, 2,6-dimethylsulfonyloxytoluene, 2,4-dichlorobenzotrifluoride, 2,4-dibromobenzotrifluoride, 2 , 4-diiodinebenzotrifluoride, 3,5-dichlorobenzotrifluoride, 3,5-dibromotrifluoride, 3,5-diiodinebenzotrifluoride, 1,3-dibromo- 1,4,5,6-tetrafluorobenzene, etc. are mentioned, Preferably m-dichlorobenzene, 2, 4- dichloro toluene, 3, 5- dimethyl sulfonyl oxy toluene, 2, 4- dichloro benzotri Fluoride.

반복 단위 (1)과 반복 단위 (A)를 함유하는 공중합체를 합성하는 경우에는 상기 화학식 1m으로 표시되는 단량체 (1)과, 상기 화학식 2m 내지 5m으로 표시되는 화합물을 포함하는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 단량체 (A)와의 비율은 중합체중에서 단위 (1)과 단위 (A)의 비율이 동일하다. 즉, 단량체 (1)의 사용량은 전단량체의 40 내지 3 몰%가 바람직하고, 보다 바람직하게는 35 내지 5 몰%의 범위이다. 단량체 (A)의 사용량은 전단량체의 60 내지 97 몰%이 바람직하고, 더욱 바람 직하게는 65 내지 95 몰%이다. When synthesize | combining the copolymer containing a repeating unit (1) and a repeating unit (A), 1 chosen from the group containing the monomer (1) represented by the said Formula (1m), and the compound represented by the said Formula (2m-5m). The ratio of the monomer (A) of the species or more is the same as the ratio of the unit (1) and the unit (A) in the polymer. That is, the usage-amount of the monomer (1) is preferably 40 to 3 mol% of the shearing material, more preferably in the range of 35 to 5 mol%. As for the usage-amount of a monomer (A), 60-97 mol% of a shearing monomer is preferable, More preferably, it is 65-95 mol%.

특히, 단량체 (A)로서 단량체 (2m)을 사용하는 경우에는 그 비율은 전단량체중에 바람직하게는 10 몰% 이상, 더욱 바람직하게는 20 몰% 이상이다. 이 범위내에서는 양호한 용해성의 고분자량체를 얻을 수 있다. In particular, when using monomer (2m) as monomer (A), the ratio is preferably 10 mol% or more, more preferably 20 mol% or more in the shearing body. Within this range, a good solubility high molecular weight body can be obtained.

또한, 단량체 (3m)을 사용하는 경우에는 그 비율이 전단량체 중에 바람직하게는 10 몰% 이상, 더욱 바람직하게는 20 몰%이상이다. 이 범위내에서는 양호한 용해성의 고분자량체를 얻을 수 있다. In addition, when using a monomer (3m), the ratio is preferably 10 mol% or more, more preferably 20 mol% or more in a shearing body. Within this range, a good solubility high molecular weight body can be obtained.

또한, 단량체 (4m)을 사용하는 경우에는 그 비율은 전단량체 중에 바람직하게는 50 몰% 이하, 더욱 바람직하게는 30 몰% 이하이다. 범위내에서는 양호한 용해성, 고분자량체를 얻을 수 있다. In addition, when using monomer (4m), the ratio is preferably 50 mol% or less, More preferably, it is 30 mol% or less in a shearing body. Within this range, good solubility and high molecular weight can be obtained.

또한, 단량체 (5m)을 사용하는 경우에는 그 비율은 전단량체 중에 바람직하게는 50 몰% 이하, 더욱 바람직하게는 30 몰% 이하이다. In addition, when using monomer (5m), the ratio is preferably 50 mol% or less, More preferably, it is 30 mol% or less in a shearing body.

본 발명의 공중합체를 제조할 때에 사용되는 촉매는 전이 금속 화합물을 포함하는 촉매계이고, 이 촉매계로는 The catalyst used when producing the copolymer of the present invention is a catalyst system containing a transition metal compound.

① 전이 금속염 및 배위자가 되는 화합물 (이하, 배위자 성분이라 함), 또는 배위자가 배위된 전이 금속착체 (구리염을 포함함), 및① a transition metal salt and a compound to be a ligand (hereinafter referred to as a ligand component), or a transition metal complex (including copper salt) to which the ligand is coordinated, and

② 환원제를 필수 성분으로 하고 또한, 중합 속도를 올리기 위해 "염"을 첨가할 수도 있다. (2) A reducing agent is an essential component, and "salt" may be added to increase the polymerization rate.

여기에서, 전이 금속염으로는 염화니켈, 브롬화니켈, 요오드화니켈, 니켈아세틸아세토네이트 등의 니켈 화합물, 염화팔라듐, 브롬화팔라듐, 요오드화팔라듐 등의 팔라듐 화합물, 염화철, 브롬화철, 요오드화철 등의 철 화합물, 염화코발트, 브롬화코발트, 요오드화코발트 등의 코발트 화합물 등을 들 수 있다. 이들 중에서 특히, 염화니켈, 브롬화니켈 등이 바람직하다. Here, as the transition metal salt, nickel compounds such as nickel chloride, nickel bromide, nickel iodide and nickel acetylacetonate, palladium compounds such as palladium chloride, palladium bromide and palladium iodide, iron compounds such as iron chloride, iron bromide and iron iodide, Cobalt compounds, such as cobalt chloride, cobalt bromide, and cobalt iodide, etc. are mentioned. Among these, nickel chloride and nickel bromide are particularly preferable.

또한, 배위자 성분으로는 트리페닐포스핀, 2,2'-비피리딘, 1,5-시클로옥타디엔, 1,3-비스(디페닐포스피노)프로판 등을 들 수 있지만, 트리페닐포스핀, 2,2'-비피리딘이 바람직하다. 상기 배위자 성분인 화합물은 1종 단독으로, 또는 2종 이상을 병용할 수 있다. Further, as the ligand component, triphenylphosphine, 2,2'-bipyridine, 1,5-cyclooctadiene, 1,3-bis (diphenylphosphino) propane, and the like can be cited, but triphenylphosphine, 2,2'-bipyridine is preferred. The compound which is the said ligand component can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

또한, 사전에 배위자가 배위된 전이 금속착체로는 예를 들어 염화니켈비스(트리페닐포스핀), 브롬화니켈비스(트리페닐포스핀), 요오드화니켈비스(트리페닐포스핀), 질산니켈비스(트리페닐포스핀), 염화니켈(2,2'-비피리딘), 브롬화니켈(2,2'-비피리딘), 요오드화니켈(2,2'-비피리딘), 질산니켈(2,2'-비피리딘), 비스(1,5-시클로옥타디엔)니켈, 테트라키스(트리페닐포스핀)니켈, 테트라키스(트리페닐포스파이트)니켈, 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 등을 들 수 있지만, 염화니켈비스(트리페닐포스핀), 염화니켈(2,2'-비피리딘)이 바람직하다. Moreover, as a transition metal complex with which the ligand previously coordinated, for example, nickel chloride (triphenylphosphine), nickel bromide (triphenylphosphine), nickel iodide (triphenylphosphine), and nickel nitrate ( Triphenylphosphine), nickel chloride (2,2'-bipyridine), nickel bromide (2,2'-bipyridine), nickel iodide (2,2'-bipyridine), nickel nitrate (2,2'- Bipyridine), bis (1,5-cyclooctadiene) nickel, tetrakis (triphenylphosphine) nickel, tetrakis (triphenylphosphite) nickel, tetrakis (triphenylphosphine) palladium, and the like. Nickel chloride (triphenylphosphine) and nickel chloride (2,2'-bipyridine) are preferable.

상기에서 이용할 수 있는 촉매계에 사용이 가능한 상기 환원제로는 예를 들어 철, 아연, 망간, 알루미늄, 마그네슘, 나트륨, 칼슘 등을 들 수 있지만 아연, 마그네슘, 망간이 바람직하다. 이들 환원제는 유기산 등의 산에 접촉시킴으로써 더욱 활성화시켜 사용할 수 있다. Examples of the reducing agent that can be used in the catalyst system usable above include iron, zinc, manganese, aluminum, magnesium, sodium, calcium, and the like, but zinc, magnesium, and manganese are preferred. These reducing agents can be used by further activating them by contact with an acid such as an organic acid.

또한, 촉매계에서 사용할 수 있는 "염"으로는 불화나트륨, 염화나트륨, 브롬화나트륨, 요오드화나트륨, 황산나트륨 등의 나트륨 화합물, 불화칼륨, 염화칼륨, 브롬화칼륨, 요오드화칼륨, 황산칼륨 등의 칼륨 화합물, 불화테트라에틸암모늄, 염화테트라에틸암모늄, 브롬화테트라에틸암모늄, 요오드화테트라에틸암모늄, 황산테트라에틸암모늄 등의 암모늄 화합물 등을 들 수 있지만, 브롬화나트륨, 요오드화나트륨, 브롬화칼륨, 브롬화테트라에틸암모늄, 요오드화테트라에틸암모늄이 바람직하다. Further, "salts" that can be used in the catalyst system include sodium compounds such as sodium fluoride, sodium chloride, sodium bromide, sodium iodide and sodium sulfate, potassium compounds such as potassium fluoride, potassium chloride, potassium bromide, potassium iodide and potassium sulfate, and tetraethyl fluoride. Ammonium compounds, such as ammonium, tetraethylammonium chloride, tetraethylammonium bromide, tetraethylammonium iodide, tetraethylammonium sulfate, etc., but sodium bromide, sodium iodide, potassium bromide, tetraethylammonium iodide, tetraethylammonium iodide desirable.

촉매계에서의 각 성분의 사용 비율은 전이 금속염 또는 전이 금속착체가 상기 단량체의 총계 1 몰에 대하여 통상 0.0001 내지 10 몰, 바람직하게는 0.01 내지 0.5 몰이다. 0.0001 몰 미만이면 중합 반응이 충분하게 진행되지 않고 한편, 10 몰을 초과하면 분자량이 저하되는 문제가 있다. The use ratio of each component in the catalyst system is usually 0.0001 to 10 mol, preferably 0.01 to 0.5 mol, with respect to 1 mol of the total amount of the transition metal salt or transition metal complex. If it is less than 0.0001 mole, a polymerization reaction will not progress enough, whereas if it exceeds 10 mol, there exists a problem that molecular weight falls.

촉매계에서 전이 금속염 및 배위자 성분을 사용하는 경우, 이 배위자 성분의 사용 비율은 전이 금속염 1 몰에 대하여 통상 0.1 내지 100 몰, 바람직하게는 1 내지 10 몰이다. 0.1 몰 미만이면 촉매 활성이 불충분해지며 한편, 100 몰을 초과하면 분자량이 저하되는 문제가 있다. When the transition metal salt and the ligand component are used in the catalyst system, the proportion of the ligand component used is usually 0.1 to 100 moles, preferably 1 to 10 moles, per 1 mole of the transition metal salt. If it is less than 0.1 mole, the catalytic activity is insufficient. On the other hand, if it is more than 100 mole, the molecular weight is lowered.

또한, 촉매계에서의 환원제의 사용 비율은 상기 단량체의 총계 1 몰에 대하여 통상 0.1 내지 100 몰, 바람직하게는 1 내지 10 몰이다. 0.1 몰 미만이면 중합이 충분하게 진행되지 않고, 한편 100 몰을 초과하면 얻어지는 중합체의 정제가 곤란해지는 문제가 있다. In addition, the use rate of the reducing agent in a catalyst system is 0.1-100 mol normally with respect to 1 mol of total of the said monomers, Preferably it is 1-10 mol. If it is less than 0.1 mole, the polymerization does not proceed sufficiently. On the other hand, if it exceeds 100 moles, there is a problem that purification of the polymer obtained is difficult.

또한, 촉매계에 "염"을 사용하는 경우, 그 사용 비율은 상기 단량체의 총계 1 몰에 대하여 통상 0.001 내지 1OO 몰, 바람직하게는 0.01 내지 1 몰이다. 0.001 몰 미만에서는 중합 속도를 올리는 효과가 불충분하며, 한편 100 몰을 초과하면 얻 어지는 중합체의 정제가 곤란해지는 문제가 있다. In addition, when "salt" is used in the catalyst system, the use ratio is usually 0.001 to 100 moles, preferably 0.01 to 1 mole, based on 1 mole of the total of the monomers. If the amount is less than 0.001 mole, the effect of increasing the polymerization rate is insufficient. On the other hand, if the amount exceeds 100 mole, purification of the obtained polymer becomes difficult.

본 발명에서 사용할 수 있는 중합 용매로는 예를 들어 테트라히드로푸란, 시클로헥사논, 디메틸술폭시드, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸-2-피롤리돈, γ-부티로락톤, γ-부티로락탐 등을 들 수 있고, 테트라히드로푸란, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸-2-피롤리돈이 바람직하다. 이들 중합 용매는 충분히 건조시키고 나서 사용하는 것이 바람직하다. Examples of the polymerization solvent that can be used in the present invention include tetrahydrofuran, cyclohexanone, dimethyl sulfoxide, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, and N-methyl-2-pyrrolidone. , γ-butyrolactone, γ-butyrolactam, and the like, and tetrahydrofuran, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, and N-methyl-2-pyrrolidone are preferable. . It is preferable to use these polymerization solvents after fully drying.

중합 용매 중에 있어서 상기 단량체의 총계의 농도는 통상 1 내지 90 중량%, 바람직하게는 5 내지 40 중량%이다. The concentration of the total amount of the monomers in the polymerization solvent is usually 1 to 90% by weight, preferably 5 to 40% by weight.

또한, 본 발명의 공중합체를 중합할 때의 중합 온도는 통상 0 내지 200 ℃, 바람직하게는 50 내지 120 ℃이다. 또한, 중합 시간은 통상 0.5 내지 100 시간, 바람직하게는 1 내지 40 시간이다. In addition, the polymerization temperature at the time of superposing | polymerizing the copolymer of this invention is 0-200 degreeC, Preferably it is 50-120 degreeC. In addition, the polymerization time is usually 0.5 to 100 hours, preferably 1 to 40 hours.

여기에서, 예를 들어 단량체 (1m)과 단량체 (2m)을 사용하여 상기한 조건으로 중합시킴으로써 하기 화학식으로 표시되는 공중합체를 얻을 수 있다.Here, the copolymer represented by a following formula can be obtained by polymerizing on condition mentioned above using monomer (1m) and monomer (2m), for example.

Figure 112007076857385-pat00028
Figure 112007076857385-pat00028

(상기 식 중, A, B, Z, R1 내지 R15, m 및 n은 상기한 바와 같고, p 및 q는 독립적으로 각각의 반복 단위 수를 나타내고, p/q의 비(즉, 상기 2개의 반복 단위 몰비)는 99/1 내지 20/80이다.) (Wherein A, B, Z, R 1 to R 15 , m and n are as described above, p and q independently represent the number of each repeating unit, and the ratio of p / q (ie, 2 above) Molar ratio of two repeat units) is 99/1 to 20/80.)

본 발명의 공중합체의 구조는 예를 들어 적외선 흡수 스펙트럼에 의해서 1,230 내지 1,250 cm-1의 C-O-C 흡수, 1,640 내지 1,660 cm-1의 C=O 흡수 등에 의해 확인할 수 있고, 또한 핵 자기 공명 스펙트럼(1H-NMR)에 의해, 6.8 내지 8.0 ppm의 방향족 양성자의 피크에서 그 구조를 확인할 수 있다. The structure of the copolymer of the present invention can be confirmed, for example, by COC absorption of 1,230 to 1,250 cm -1 by C, O absorption of 1,640 to 1,660 cm -1 , etc. by infrared absorption spectrum, and also by nuclear magnetic resonance spectrum ( 1 H-NMR) can confirm its structure at the peak of aromatic protons of 6.8 to 8.0 ppm.

다음으로 본 발명의 전도막에 사용할 수 있는 술폰산기를 갖는 공중합체는 술폰산기를 갖지 않는 상기 공중합체에 술폰화제를 사용하여 통상법에 의해 술폰산기를 도입함으로써 얻을 수 있다. Next, the copolymer which has a sulfonic acid group which can be used for the electrically conductive film of this invention can be obtained by introducing a sulfonic acid group by a conventional method using a sulfonating agent to the said copolymer which does not have a sulfonic acid group.

술폰산기를 도입하는 방법으로는 예를 들어 상기 술폰산기를 갖지 않는 공중합체를 무수황산, 발연황산, 크로로술폰산, 황산, 아황산수소나트륨 등의 공지된 술폰화제를 사용하여 공지된 조건으로 술폰화할 수 있다 [Polymer Preprints, Japan, Vol 42, No.3, p.730(1993): Polymer Preprints, Japan, Vol 43, No.3, p.736(1994) Polymer Preprints, Japan, Vol.42, No, 7, p.2490 내지 2492(1993)]. As a method for introducing a sulfonic acid group, for example, the copolymer having no sulfonic acid group can be sulfonated under known conditions using known sulfonating agents such as sulfuric anhydride, fuming sulfuric acid, crorosulfonic acid, sulfuric acid, and sodium hydrogen sulfite. Polymer Preprints, Japan, Vol 42, No. 3, p. 730 (1993): Polymer Preprints, Japan, Vol 43, No. 3, p. 736 (1994) Polymer Preprints, Japan, Vol. 42, No, 7 , p. 2490 to 2492 (1993).

즉, 이 술폰화의 반응 조건으로는 상기 술폰산기를 갖지 않는 공중합체를 무용제하, 또는 용제 존재하에, 상기 술폰화제와 반응시킨다. 용제로는 예를 들어 n-헥산 등의 탄화수소 용제, 테트라히드로푸란, 디옥산 등의 에테르계 용제, 디메틸아세트아미드, 디메틸포름아미드, 디메틸술폭시드와 같은 비양성자계 극성 용제 외에, 테트라클로로에탄, 디클로로에탄, 클로로포름, 염화메틸렌 등의 할로겐화 탄화수소 등을 들 수 있다. 반응 온도는 특별히 제한은 없지만, 통상 -50 내지 200 ℃, 바람직하게는 -10 내지 100 ℃이다. 또한, 반응 시간은 통상 0.5 내지 1000 시간, 바람직하게는 1 내지 200 시간이다. That is, as reaction conditions for the sulfonation, the copolymer having no sulfonic acid group is allowed to react with the sulfonating agent in the absence of a solvent or in the presence of a solvent. Examples of the solvent include tetrachloroethane, in addition to hydrocarbon solvents such as n-hexane, ether solvents such as tetrahydrofuran and dioxane, aprotic polar solvents such as dimethylacetamide, dimethylformamide and dimethyl sulfoxide. And halogenated hydrocarbons such as dichloroethane, chloroform and methylene chloride. Although reaction temperature does not have a restriction | limiting in particular, Usually, it is -50-200 degreeC, Preferably it is -10-100 degreeC. The reaction time is usually 0.5 to 1000 hours, preferably 1 to 200 hours.

이와 같이 하여 얻어진 본 발명의 술폰산기 함유 공중합체 중의 술폰산기의 양은 0.5 내지 3 mg당량/g, 바람직하게는 0.8 내지 2.8 mg당량/g이다. 0.5 mg당량/g 미만이면, 양성자 전도성이 상승되지 않고, 한편 3 mg당량/g을 초과하면, 친수성이 향상되어 수용성 중합체가 되거나 또한 수용성에 도달되지 못한 채 내구성이 저하된다. The amount of sulfonic acid group in the sulfonic acid group-containing copolymer of the present invention thus obtained is 0.5 to 3 mg equivalent / g, preferably 0.8 to 2.8 mg equivalent / g. If it is less than 0.5 mg equivalent / g, proton conductivity will not increase, whereas if it exceeds 3 mg equivalent / g, hydrophilicity will improve and it will become a water-soluble polymer, or durability will fall without reaching water solubility.

상기한 술폰산기의 양은 단량체 (1)과 단량체 (A)의 사용 비율, 또한 단량체 (A)의 종류, 조합을 바꿈으로써 쉽게 조정할 수 있다. The quantity of said sulfonic acid group can be easily adjusted by changing the use ratio of monomer (1) and monomer (A), and also the kind and combination of monomer (A).

또한, 이와 같이 하여 얻어지는 본 발명의 술폰산기 함유 공중합체의 술폰화전의 전구체의 중합체 분자량은 폴리스티렌 환산 중량 평균 분자량으로 1만 내지 100만, 바람직하게는 2만 내지 80만이다. 1만 미만에서는 성형 필름에 크랙이 발생하는 등, 도포막성이 불충분하고 또한 강도적 성질에도 문제가 있다. 한편, 100만을 초과하면 용해성이 불충분하기 때문에 동시에 용액 점도가 높고, 가공성이 불량이 되는 등의 문제가 있다. In addition, the polymer molecular weight of the precursor before sulfonation of the sulfonic acid group containing copolymer of this invention obtained in this way is 10,000-1 million in polystyrene conversion weight average molecular weight, Preferably it is 20,000-800,000. If it is less than 10,000, a coating film property may be inadequate, for example, a crack may generate | occur | produce in a molded film, and there also exists a problem also in strength property. On the other hand, when it exceeds 1 million, since solubility is inadequate, there exists a problem of high solution viscosity and poor workability at the same time.

또한, 본 발명의 술폰기 함유 공중합체의 구조는 적외선 흡수 스펙트럼에 의해 1,030 내지 1,045 cm-1, 1,160 내지 1,190 cm-1의 S=O 흡수, 1,130 내지 1,250 cm-1의 C-O-C 흡수, 1,640 내지 1,660 cm-1의 C=O 흡수 등에 의해 확인할 수 있고, 이들 조성비는 술폰산의 중화 적정 및 원소 분석에 의해 알 수 있다. 또한, 핵 자기 공명 스펙트럼(1H-NMR)에 의해, 6.8 내지 8.0 ppm의 방향족 양성자의 피크에서 그 구조를 확인할 수 있다. In addition, the structure of the sulfone group-containing copolymer of the present invention is S30 O absorption of 1,030 to 1,045 cm -1 , 1,160 to 1,190 cm -1 by the infrared absorption spectrum, COC absorption of 1,130 to 1,250 cm -1 , 1,640 to 1,660 It can confirm by C = O absorption etc. of cm <-1> , These composition ratios can be known by neutralization titration of sulfonic acid, and elemental analysis. Further, by the nuclear magnetic resonance spectra (1 H-NMR), it can be found in the structure of the aromatic protons in the 6.8 to 8.0 ppm peak.

다음으로 본 발명의 전도막은 상기 술폰산기 함유 공중합체를 포함하지만 상기 술폰산기 함유 공중합체 이외에 황산, 인산 등의 무기산, 카르복실산을 포함하는 유기산, 적당량의 물 등을 병용할 수도 있다. Next, the conductive film of the present invention includes the sulfonic acid group-containing copolymer, but in addition to the sulfonic acid group-containing copolymer, inorganic acids such as sulfuric acid and phosphoric acid, organic acids containing carboxylic acid, and an appropriate amount of water may be used in combination.

본 발명의 전도막을 제조하기 위해서는 예를 들어 본 발명의 술폰산기 함유 공중합체를 용제에 용해한 후, 캐스팅에 의해 필름상으로 성형하는 캐스팅법 및 용융 성형법 등을 들 수 있다. In order to manufacture the electrically conductive film of this invention, the casting method, the melt-molding method, etc. which melt | dissolve the sulfonic acid group containing copolymer of this invention in a solvent, and shape | mold in a film form by casting are mentioned, for example.

여기에서, 캐스팅법에서 용제로는 디메틸아세트아미드, 디메틸포름아미드, N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸술폭시드 등의 비양성자계 극성 용제 등을 들 수 있다. 이러한 용제에는 또한 메탄올 등의 알코올계 용제가 혼합되어 있을 수도 있다. In the casting method, examples of the solvent include aprotic polar solvents such as dimethylacetamide, dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone, and dimethyl sulfoxide. The solvent may further contain an alcohol solvent such as methanol.

본 발명의 전도막은 예를 들어 일차 전지용 전해질, 이차 전지용 전해질, 연료 전지용 고분자 고체 전해질, 표시 소자, 각종 센서, 신호 전달 매체, 고체 컨덴서, 이온 교환막 등에 사용 가능한 양성자 전도성의 전도막에 이용 가능하다. The conductive membrane of the present invention can be used for proton conductive conductive membranes that can be used in, for example, primary battery electrolytes, secondary battery electrolytes, polymer solid electrolytes for fuel cells, display devices, various sensors, signal transmission media, solid capacitors, ion exchange membranes, and the like.

본 발명의 할로겐화 방향족 화합물은 중합체 분자 중에 굴곡성 구조를 도입하는 데 유용하고, 얻어지는 방향족계의 중합체는 주쇄 중에 굴곡성 구조를 갖기 때문에 인성이 높고, 술폰화되어도 상기의 기계적 성질 및 열적 성질이 쉽게 저하되지 않는다. 상기 중합체를 술폰화하여 얻어지는 술폰산기 함유 중합체는 양성자 전도막재료로 유용하고, 얻어지는 양성자 전도막은 기계적 강도가 우수하고, 내구성이 뛰어나다. The halogenated aromatic compound of the present invention is useful for introducing a flexible structure into the polymer molecule, and the resulting aromatic polymer has a flexible structure in the main chain, and thus has high toughness. Do not. The sulfonic acid group-containing polymer obtained by sulfonating the polymer is useful as a proton conductive membrane material, and the obtained proton conductive membrane is excellent in mechanical strength and excellent in durability.

또한, 화학식 2로 표시되는 반복 단위를 갖는 본 발명의 바람직한 실시 양태에 의한 공중합체는 술폰화시에 술폰산기의 도입량을 쉽게 제어할 수 있다. 얻어지는 술폰기 함유 공중합체는 전도막으로 넓은 온도 범위에 걸쳐 높은 양성자 전도성을 갖고 동시에 기판, 전극에 대한 밀착성이 우수하며, 높은 강도에서도 부서지지 않는 점이 뛰어나며, 또한 온수 내성이 우수하다. In addition, the copolymer according to a preferred embodiment of the present invention having a repeating unit represented by the formula (2) can easily control the amount of sulfonic acid groups introduced during sulfonation. The resulting sulfone group-containing copolymer is a conductive film, has a high proton conductivity over a wide temperature range, and is excellent in adhesion to a substrate and an electrode, and is excellent in that it does not break even at high strength, and also has excellent hot water resistance.

따라서, 본 발명의 양성자 전도막은 일차 전지용 전해질, 이차 전지용 전해질, 연료 전지용 고분자 고체 전해질, 표시 소자, 각종 센서, 신호 전달 매체, 고체 컨덴서, 이온 교환막 등의 전도막으로 사용 가능하고, 이 공업적 의의는 매우 크다. Therefore, the proton conductive membrane of the present invention can be used as a conductive membrane for a primary battery electrolyte, a secondary battery electrolyte, a fuel cell polymer solid electrolyte, a display element, various sensors, a signal transmission medium, a solid capacitor, an ion exchange membrane, and the like. Is very large.

<실시예><Example>

이하, 실시예를 들어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 실시예 중의 각종 측정 항목은 하기와 같이 하여 구하였다. Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated further more concretely, this invention is not limited to a following example. In addition, various measurement items in the Example were calculated | required as follows.

[중량 평균 분자량][Weight Average Molecular Weight]

술폰화 전의 전구체 중합체의 중량 평균 분자량은 용매에 테트라히드로푸란 (THF)을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피 (GPC)에 의해서 폴리스티렌 환산 분자량을 구하였다. The weight average molecular weight of the precursor polymer before sulfonation calculated | required polystyrene conversion molecular weight by gel permeation chromatography (GPC) using tetrahydrofuran (THF) as a solvent.

[술폰산기의 양] [Amount of sulfonic acid group]

얻어진 술폰화 중합체의 세정수가 pH 4 내지 6이 될 때까지 세정하여, 유리된 상태로 잔존되어 있는 산을 제거한 후, 충분히 수세하고 건조한 후, 소정량을 칭량하여 THF/물의 혼합 용제에 용해하여 페놀프탈레인을 지시약으로 하고, NaOH의 표준액으로 적정하여 중화점에서 술폰산기의 양(mg 당량/g)을 구하였다.The washed water of the obtained sulfonated polymer was washed until the pH was 4 to 6, the acid remaining in the free state was removed, washed with water sufficiently and dried, and then a predetermined amount was weighed and dissolved in a THF / water mixed solvent to dissolve phenolphthalein. Was used as an indicator, and titrated with a standard solution of NaOH to determine the amount of sulfonic acid groups (mg equivalent / g) at the neutralization point.

[인장 강도 특성]Tensile Strength Characteristics

두께 50 ㎛으로 제막된 술폰화 중합체의 폭 3 ㎜×길이 65 ㎜(처크간 거리 25 ㎜)의 시험편을 제조하여 인장 시험기를 이용하여 실온에서의 탄성율, 파단 강도, 항복 강도 및 신장을 측정하였다. A test piece having a width of 3 mm × length of 65 mm (25 mm between chucks) of the sulfonated polymer formed into a film having a thickness of 50 μm was prepared, and the elastic modulus, breaking strength, yield strength, and elongation at room temperature were measured using a tensile tester.

[내절곡성][Bending Resistance]

두께 50 ㎛으로 제막된 술폰화 중합체 필름을 내절곡성 시험기를 사용하여 굴곡 횟수 166 회/분, 하중 200 g, 굴곡 변형 각도 135 ℃의 조건으로 파손되기까지의 절곡 횟수 500 회 이상을 우량으로 하고, 500 회 미만을 불량으로 하였다. The sulfonated polymer film formed into a film having a thickness of 50 µm was made excellent using a bending resistance tester of 500 times or more until the number of bendings were broken under conditions of 166 bending times / minute, a load of 200 g, and a bending deformation angle of 135 ° C. Less than 500 times were made into defects.

[양성자 전도도의 측정] [Measurement of Proton Conductivity]

교류 저항은 5 ㎜ 폭의 단책상 막 시료 표면에 백금선 (직경 0.5 ㎜)을 대고 항온 항습 장치 중에 시료를 유지하고 백금선간의 교류 임피던스 측정으로부터 구하였다. 85 ℃, 상대 습도 90 %의 환경 하에서 교류 10 kHz에서 임피던스를 측정하였다. AC resistance was obtained from the AC impedance measurement between platinum wires by holding a sample in a constant temperature and humidity apparatus with a platinum wire (0.5 mm in diameter) on the surface of a 5 mm wide monolayer membrane sample. The impedance was measured at 10 kHz AC under an environment of 85 ° C. and 90% relative humidity.

저항 측정 장치로서는 (주) NF 회로 설계 블럭사 제조 케미컬 임피던스 측정 시스템을, 항온 항습기로서는 (주)야마또 가가꾸사 제조의 JW 241을 사용하였다. 백금선은 5 ㎜ 간격으로 5개 대고, 극간 거리를 5 내지 20 ㎜로 변화시켜 교류 저항을 측정하였다. As the resistance measurement device, a chemical impedance measurement system manufactured by NF Circuit Design Block Co., Ltd. was used, and JW 241 manufactured by Yamato Chemical Industries, Ltd. was used as a constant temperature and humidity controller. Five platinum wires were placed at intervals of 5 mm, and the inter-pole distance was changed to 5 to 20 mm to measure the AC resistance.

극간 거리와 저항의 구배로부터 하기 화학식에 따라 막의 비 저항을 산출하고, 비 저항의 역수로부터 교류 임피던스를 산출하였다. The resistivity of the membrane was calculated from the interpolar distance and the gradient of resistance, and the AC impedance was calculated from the inverse of the resistivity.

비 저항 R[Ω·cm]=0.5[cm]×막 두께[cm]×저항극간 구배[Ω/cm]Specific resistance R [Ωcm] = 0.5 [cm] × film thickness [cm] × gradient between resistance poles [Ω / cm]

[열적 성질] [Thermal properties]

열 분해 온도: Pyrolysis temperature:

TGA(질소하, 20 ℃/분의 승온 속도)에 의해 측정된 술폰화 중합체의 분해 온도를 열 분해 온도로 하였다. The decomposition temperature of the sulfonated polymer measured by TGA (20 ° C./min heating rate under nitrogen) was taken as the thermal decomposition temperature.

유리 전이 온도: Glass transition temperature:

DSC(질소하, 20 ℃/분의 승온 속도)에 의해 열 용량 변화를 표시하는 온도를 유리 전이 온도로 하였다. The temperature which shows the change of heat capacity by DSC (temperature increase rate of 20 degree-C / min under nitrogen) was made into glass transition temperature.

내열수성: Hot water resistance:

두께 50 ㎛의 술폰화 중합체 필름을 95 ℃의 열수에 5 시간 침지하여, 침지 후의 치수 변화를 50 % 미만인 경우를 우량, 치수 변화가 50 % 이상 및 막이 용해된 경우를 불량으로 하였다. The sulfonated polymer film having a thickness of 50 μm was immersed in hot water at 95 ° C. for 5 hours, and a case where the dimensional change after immersion was less than 50% was excellent, the dimensional change was 50% or more, and the case where the membrane was dissolved was made defective.

실시예Example

<실시예 1><Example 1>

2,2-비스[4-{4-(4-클로로벤조일)페녹시}페닐]-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판(BCPAF)의 합성Synthesis of 2,2-bis [4- {4- (4-chlorobenzoyl) phenoxy} phenyl] -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane (BCPAF)

2,2-비스(4-히드록시페닐)-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판(비스페놀AF) 33.6 g(100 mmol)을 교반기, Dean-stark 관, 냉각관, 삼방 코크, 온도계가 부착된 1 L의 3구 플라스크에 재어 넣고, 건조한 후 질소 치환하였다. 여기에 N,N-디메틸아세트아미드 150 mL, 톨루엔 75 mL을 첨가하여 교반하고 용해하였다. 탄산칼륨 30.4 g(220 mmol)을 첨가한 후, 오일조에서 반응액을 130 ℃로 가열 환류하였다. 반응에 의해서 생성되는 물을 톨루엔과 공비시켜, Dean-stark 트랩에서 계외로 제거하면서, 반응 온도를 서서히 150 ℃까지 올렸다. 약 1 시간 후에 대부분의 톨루엔이 제거된 시점에서 반응액이 80 내지 90 ℃가 될 때까지 냉각하였다. 다음으로 4-클로로-4'-플루오로벤조페논 58.7 g(250 mmol)을 첨가하여 반응 온도 115 내지 120 ℃에서 7 시간 반응시켰다. 33.6 g (100 mmol) of 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane (bisphenol AF) was added to agitator, Dean-stark tube, cooling tube, It was put in a 1 L three-necked flask equipped with a three-way coke and a thermometer, dried, and replaced with nitrogen. 150 mL of N, N-dimethylacetamide and 75 mL of toluene were added thereto, stirred, and dissolved. After adding 30.4 g (220 mmol) of potassium carbonate, the reaction solution was heated to reflux at 130 ° C in an oil bath. The water produced by the reaction was azeotropic with toluene, and the reaction temperature was gradually raised to 150 ° C while being removed out of the system in the Dean-stark trap. After about 1 hour, when most of the toluene was removed, the reaction solution was cooled to 80 to 90 ° C. Next, 58.7 g (250 mmol) of 4-chloro-4'-fluorobenzophenone was added thereto and reacted at a reaction temperature of 115 to 120 ° C for 7 hours.

방냉 후, 여과에 의해 무기물을 제거하였다. 여과액을 메탄올 500 mL에 붓고 생성된 침전을 여과하고, 메탄올로 세정한 후, 건조하였다. 얻어진 조 생성물 75 g을 톨루엔 165 mL에서 재결정하여 목적물 65 g(85 %)을 얻었다. 융점 168 내지 170 ℃. After cooling, the inorganics were removed by filtration. The filtrate was poured into 500 mL of methanol and the resulting precipitate was filtered off, washed with methanol and dried. 75 g of the obtained crude product was recrystallized in 165 mL of toluene to obtain 65 g (85%) of the title compound. Melting point 168-170 ° C.

적외 흡수 스펙트럼을 도 1, NMR 스펙트럼을 도 2에 나타내었다. The infrared absorption spectrum is shown in Fig. 1 and the NMR spectrum in Fig. 2.

<실시예 2> <Example 2>

(1) 2,5-디클로로-4'-(4-페녹시)페녹시벤조페논과 2,2'-비스[4-(4-클로로벤 조일)페녹시]디페닐-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판의 50:50 공중합체의 제조 (1) 2,5-dichloro-4 '-(4-phenoxy) phenoxybenzophenone and 2,2'-bis [4- (4-chlorobenzyl) phenoxy] diphenyl-1,1,1 Preparation of 50:50 Copolymers of 3,3,3-hexafluoropropane

2,5-디클로로-4'-(4-페녹시)페녹시벤조페논 22.8 g(35 mmol), 2,2'-비스[4-(4-클로로벤조일)페녹시]디페닐-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판 26.7 g(35 mmol),비스(트리페닐포스핀)니켈디클로라이드 1.57 g(2.4 mmol), 요오드화나트륨 1.56 g (10.4 mmol), 트리페닐포스핀 8.39 g(32 mmol), 아연 12.6 g(192 mmol)을 플라스크에 넣고, 건조한 후 질소 치환하였다. N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 100 ml을 추가하여, 70 ℃로 가열하여 3 시간 교반하고, 중합 반응을 행하였다. 반응액을 메탄올: 진한 염산(용적비 9:1)의 혼합액 3,000 ml에 붓고 생성물을 응고 침전시켰다. 침전물을 여과하고, 메탄올로 세정한 후, 진공 건조시켜 목적한 공중합체 35 g(95 %)을 얻었다. 얻어진 공중합체의 IR 스펙트럼을 도 3에 나타내었다. GPC로 구한 중합체의 수 평균 분자량은 29,400, 중량 평균 분자량은 60,500이었다. 유리 전이 온도 168 ℃, 질소하에서의 열 분해 개시 온도는 336 ℃이었다. 또한, 필름은 탄성율 2.6 GPa, 항복 응력 94 MPa, 항복 신장율 6 %, 인장 강도 87 MPa, 파단 신장 10 %를 나타내는 연성적인 인장 특성을 나타내었다. 22.8 g (35 mmol) 2,5-dichloro-4 '-(4-phenoxy) phenoxybenzophenone, 2,2'-bis [4- (4-chlorobenzoyl) phenoxy] diphenyl-1,1 26.7 g (35 mmol), 1,3,3,3-hexafluoropropane, bis (triphenylphosphine) nickel dichloride 1.57 g (2.4 mmol), sodium iodide 1.56 g (10.4 mmol), triphenylphosphine 8.39 g (32 mmol) and 12.6 g (192 mmol) of zinc were placed in a flask, dried, and replaced with nitrogen. 100 ml of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) was added, it heated at 70 degreeC, stirred for 3 hours, and superposed | polymerized reaction. The reaction solution was poured into 3,000 ml of a mixture of methanol: concentrated hydrochloric acid (volume ratio 9: 1) and the product was coagulated and precipitated. The precipitate was filtered off, washed with methanol and then dried in vacuo to yield 35 g (95%) of the desired copolymer. The IR spectrum of the obtained copolymer is shown in FIG. The number average molecular weight of the polymer calculated | required by GPC was 29,400, and the weight average molecular weight was 60,500. The glass transition temperature of 168 degreeC and the thermal decomposition start temperature under nitrogen were 336 degreeC. In addition, the film exhibited soft tensile characteristics showing an elastic modulus of 2.6 GPa, a yield stress of 94 MPa, a yield elongation of 6%, a tensile strength of 87 MPa, and an elongation at break of 10%.

(2) 2,5-디클로로-4'-(4-페녹시)페녹시벤조페논과 2,2'-비스[4-(4-클로로벤조일)페녹시]디페닐-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판과의 50:50 공중합체의 술폰화물의 제조 (2) 2,5-dichloro-4 '-(4-phenoxy) phenoxybenzophenone and 2,2'-bis [4- (4-chlorobenzoyl) phenoxy] diphenyl-1,1,1, Preparation of Sulfonates of 50:50 Copolymers with 3,3,3-hexafluoropropane

얻어진 공중합체 20 g에 진한 황산 200 ml을 첨가하여, 60 ℃에서 5 시간 교반하였다. 반응액을 물에 부어, 중합체를 침전시켰다. 세정수의 pH가 5가 될 때까지 중합체 세정을 반복하였다. 건조하여 25 g(96 %)의 술폰화 중합체를 얻었 다. 적외선 흡수 스펙트럼을 도 4에 나타내었다. 200 ml of concentrated sulfuric acid was added to 20 g of the obtained copolymer, and the mixture was stirred at 60 ° C for 5 hours. The reaction solution was poured into water to precipitate the polymer. The polymer washing was repeated until the pH of the washing water reached 5. Drying gave 25 g (96%) of sulfonated polymer. Infrared absorption spectra are shown in FIG. 4.

얻어진 술폰화 중합체의 특성을 표 1에 나타내었다. The properties of the obtained sulfonated polymer are shown in Table 1.

<실시예 3> <Example 3>

(1) 2,5-디클로로-4'-(4-페녹시)페녹시벤조페논과 2,2'-비스[4-(4-클로로벤조일)페녹시]디페닐-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판의 70:30 공중합체의 제조(1) 2,5-dichloro-4 '-(4-phenoxy) phenoxybenzophenone and 2,2'-bis [4- (4-chlorobenzoyl) phenoxy] diphenyl-1,1,1, Preparation of 70:30 Copolymer of 3,3,3-hexafluoropropane

2,5-디클로로-4'-(4-페녹시)페녹시벤조페논 24.4 g(56 mmol), 2,2'-비스[4-(4-클로로벤조일)페녹시]디페닐-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판 18.3 g(24 mmol)로 바꾼것 이외에는 실시예 1과 동일하게 중합을 실시하여, 공중합체 35 g(95 %)을 얻었다. GPC로 구한 중합체의 수 평균 분자량은 27,800, 중량 평균 분자량은 60,200이었다. 얻어진 공중합체의 IR 스펙트럼을 도 5에 나타내었다. 유리 전이 온도 155 ℃, 질소하에서의 열 분해 개시 온도는 384 ℃이었다.24.4 g (56 mmol) 2,5-dichloro-4 '-(4-phenoxy) phenoxybenzophenone, 2,2'-bis [4- (4-chlorobenzoyl) phenoxy] diphenyl-1,1 Polymerization was carried out in the same manner as in Example 1 except for changing to 18.3 g (24 mmol) of 1,3,3,3-hexafluoropropane, to obtain 35 g (95%) of the copolymer. The number average molecular weight of the polymer calculated | required by GPC was 27,800, and the weight average molecular weight was 60,200. The IR spectrum of the obtained copolymer is shown in FIG. The thermal decomposition start temperature under the glass transition temperature of 155 ° C and nitrogen was 384 ° C.

(2) 2,5-디클로로-4'-(4-페녹시)페녹시벤조페논과 2,2'-비스[4-(4-클로로벤조일)페녹시]디페닐-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판의 70:30 공중합체의 술폰화물의 제조(2) 2,5-dichloro-4 '-(4-phenoxy) phenoxybenzophenone and 2,2'-bis [4- (4-chlorobenzoyl) phenoxy] diphenyl-1,1,1, Preparation of Sulfonates of 70:30 Copolymers of 3,3,3-hexafluoropropane

얻어진 공중합체 20 g에 진한 황산 200 ml을 첨가하여, 60 ℃에서 5 시간 교반하였다. 반응액을 물에 부어, 중합체를 침전시켰다. 세정수의 pH가 5가 될 때까지 중합체 세정을 반복하였다. 건조하여 23 g(93 %)의 술폰화 중합체를 얻었다. 적외선 흡수 스펙트럼을 도 6에 나타내었다. 200 ml of concentrated sulfuric acid was added to 20 g of the obtained copolymer, and the mixture was stirred at 60 ° C for 5 hours. The reaction solution was poured into water to precipitate the polymer. The polymer washing was repeated until the pH of the washing water reached 5. It dried and obtained 23 g (93%) of sulfonated polymers. Infrared absorption spectrum is shown in FIG. 6.

얻어진 술폰화 중합체의 특성을 표 1에 나타내었다. The properties of the obtained sulfonated polymer are shown in Table 1.

<비교예 1> Comparative Example 1

(1) 2,5-디클로로-4'-페녹시벤조페논의 단독 중합체의 제조(1) Preparation of homopolymer of 2,5-dichloro-4'-phenoxybenzophenone

실시예 1에서 사용한 2,5-디클로로-4'-(4-페녹시)페녹시벤조페논 22.8 (35 mmol), 2,2'-비스[4-(4-클로로벤조일)페녹시]디페닐-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판 26.7 g(35 mmol)을 대신해서 2,5-디클로로-4'-페녹시벤조페논 24.0 g(70 mmol)만을 사용하고 그밖의 것은 실시예 1과 동일하게 중합하여, 후 처리 조작을 행하였다. 2,5-dichloro-4 '-(4-phenoxy) phenoxybenzophenone 22.8 (35 mmol), 2,2'-bis [4- (4-chlorobenzoyl) phenoxy] diphenyl used in Example 1 Instead of 26.7 g (35 mmol) of -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, only 24.0 g (70 mmol) of 2,5-dichloro-4'-phenoxybenzophenone was used. The thing superposed | polymerized similarly to Example 1 and performed the post-processing operation.

얻어진 중합체의 GPC에서 측정된 분자량은 Mn 34,800, Mw 95,100이었다. 유리 전이 온도 152 ℃, 질소하에서 5 % 열 분해 온도는 404 ℃이었다. 또한, 필름의 인장 특성은 탄성율 2.2 GPa, 인장 강도 2.1 MPa, 파단 신장 3 %로 절곡되어 파손되었다. The molecular weight measured in GPC of the obtained polymer was Mn 34,800 and Mw 95,100. The 5% thermal decomposition temperature was 404 degreeC under glass transition temperature of 152 degreeC and nitrogen. In addition, the tensile properties of the film were bent and broken at an elastic modulus of 2.2 GPa, tensile strength of 2.1 MPa, and elongation at break of 3%.

(2) 2,5-디클로로-4'-페녹시벤조페논의 단독 중합체의 술폰화물 제조(2) Preparation of sulfonates of homopolymers of 2,5-dichloro-4'-phenoxybenzophenone

얻어진 단독 중합체 20 g에 진한 황산 200 ml을 첨가하여, 실온에서 5시간 교반하였다. 반응액을 물에 부어, 중합체를 침전시켰다. 세정수의 pH가 5가 될 때까지 중합체 세정을 반복하였다. 건조시켜 23 g(93 %)의 술폰화 중합체를 얻었다. 200 ml of concentrated sulfuric acid was added to 20 g of the obtained homopolymer, and the mixture was stirred at room temperature for 5 hours. The reaction solution was poured into water to precipitate the polymer. The polymer washing was repeated until the pH of the washing water reached 5. It dried and obtained 23 g (93%) of sulfonated polymers.

얻어진 술폰화 중합체의 특성을 표 1에 나타내었다.The properties of the obtained sulfonated polymer are shown in Table 1.

술폰산기의 양 (mg당량/g)Amount of sulfonic acid group (mg equivalent / g) 인장 강도 특성Tensile strength properties 내절곡성Bending resistance 양성자 전도도 (S/cm) Proton Conductivity (S / cm) 열적 성질Thermal properties 탄성율 (GPa)Modulus of elasticity (GPa) 항복강도 (MPa)Yield strength (MPa) 파단강도 (MPa)Breaking strength (MPa) 신장율 (%)Elongation (%) 열분해 온도 (℃)Pyrolysis Temperature (℃) 유리전이온도 (℃)Glass transition temperature (℃) 실시예1Example 1 1.911.91 1.961.96 5151 4242 1313 양호Good 0.140.14 300300 >250> 250 실시예2Example 2 2.622.62 1.411.41 5050 4646 1010 양호Good 0.180.18 250250 >250> 250 비교예1Comparative Example 1 2.452.45 2.502.50 항복하지 않음Do not surrender 3333 33 불량Bad 0.200.20 190190 >250> 250

<실시예 4> <Example 4>

4,4'-비스[(4-클로로벤조일)페녹시]디페닐술폰(BCPES)의 제조법Preparation of 4,4'-bis [(4-chlorobenzoyl) phenoxy] diphenylsulfone (BCPES)

4,4'-디클로로디페닐술폰(Bis-S) 25.0 g(100 mmol)을 교반기, Dean-stark관, 냉각관, 삼방 코크, 온도계가 부착된 1 L 삼구 플라스크에 넣고 건조한 후 질소 치환하였다. 여기에 N,N-디메틸아세트아미드 150 mL, 톨루엔 75 mL을 첨가하여 교반하고 용해하였다. 탄산 칼륨 30.4 g(220 mmol)을 첨가한 후, 오일조에서 반응액을 130 ℃로 가열 환류하였다. 반응에 의해서 생성되는 물을 톨루엔과 공비시켜, Dean-stark 트랩에서 계외로 제거하면서, 반응 온도를 서서히 150 ℃까지 올렸다. 약 1 시간 후에 대부분의 톨루엔이 제거된 시점에서 반응액이 80 내지 90 ℃가 될 때까지 냉각하였다. 다음으로 4-클로로-4'-플루오로벤조페논 58.7 g(250 mmol)을 첨가하여, 반응 온도 140 내지 150 ℃에서 7 시간 반응시켰다. 25.0 g (100 mmol) of 4,4'-dichlorodiphenylsulfone (Bis-S) was placed in a 1 L three-necked flask equipped with a stirrer, a Dean-stark tube, a cooling tube, a three-way coke, and a thermometer, followed by nitrogen substitution. 150 mL of N, N-dimethylacetamide and 75 mL of toluene were added thereto, stirred, and dissolved. After adding 30.4 g (220 mmol) of potassium carbonate, the reaction solution was heated to reflux at 130 ° C in an oil bath. The water produced by the reaction was azeotropic with toluene, and the reaction temperature was gradually raised to 150 ° C while being removed out of the system in the Dean-stark trap. After about 1 hour, when most of the toluene was removed, the reaction solution was cooled to 80 to 90 ° C. Next, 58.7 g (250 mmol) of 4-chloro-4'-fluorobenzophenone was added, and the reaction was carried out at a reaction temperature of 140 to 150 ° C for 7 hours.

방냉 후, 여과에 의해 무기물을 제거하였다. 여과액을 메탄올 500 mL에 부어 생성된 침전을 여과하고 메탄올로 세정한 후, 건조하였다. 얻어진 조 생성물 66 g을 톨루엔 160 mL로 재결정하여 목적물 58 g(85 %)을 얻었다. 융점 191 내지 195 ℃. After cooling, the inorganics were removed by filtration. The filtrate was poured into 500 mL of methanol, and the resulting precipitate was filtered, washed with methanol and dried. 66 g of the obtained crude product was recrystallized from 160 mL of toluene to obtain 58 g (85%) of the title compound. Melting point 191-195 ° C.

적외 흡수 스펙트럼을 도 7에, NMR 스펙트럼을 도 8에 나타내었다. The infrared absorption spectrum is shown in FIG. 7, and the NMR spectrum is shown in FIG. 8.

<실시예 5> Example 5

(1) 2,5-디클로로-4'-(4-페녹시)페녹시벤조페논과 4,4'-비스[(4-클로로벤조일)페녹시]디페닐술폰의 60:40 공중합체의 제조(1) Preparation of 60:40 copolymer of 2,5-dichloro-4 '-(4-phenoxy) phenoxybenzophenone and 4,4'-bis [(4-chlorobenzoyl) phenoxy] diphenylsulfone

2,5-디클로로-4'-(4-페녹시)페녹시벤조페논 24.4 g(48 mmol), 4,4'-비스[(4-클로로벤조일)페녹시]디페닐술폰 16.3 g(32 mmol), 비스(트리페닐포스핀)니켈디클로라이드 1.57 g(2.4 mmol), 요오드화나트륨 1.56 g(10.4 mmol), 트리페닐포스핀 8.39 g(32 mmol), 아연 12.6 g(192 mmol)을 플라스크에 넣고 건조한 후, 질소 치환하였다. N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 100 ml을 첨가하여 70 ℃로 가열하여, 3 시간 교반하고 중합 반응을 행하였다. 반응액을 메탄올:진한 염산(용적비 9:1)의 혼합액 3,000 ml에 붓고 생성물을 응고 침전시켰다. 침전물을 여과, 메탄올로 세정한 후, 진공 건조시켜 목적한 공중합체 35 g(95 %)을 얻었다. 얻어진 공중합체의 IR 스펙트럼을 도 9에 나타내었다. GPC로 구한 중합체의 수 평균 분자량은 29,400, 중량 평균 분자량은 60,500이었다. 유리 전이 온도 168 ℃, 질소하에서의 열 분해 개시 온도는 336 ℃이었다. 또한, 필름은 탄성율 2.6 GPa, 항복 응력 94 MPa, 항복 신장율 6 %, 인장 강도 87 MPa, 파단 신장율 10 %를 표시하는 연성적인 인장 특성을 나타내었다. 24.4 g (48 mmol) of 2,5-dichloro-4 '-(4-phenoxy) phenoxybenzophenone, 16.3 g (32 mmol) of 4,4'-bis [(4-chlorobenzoyl) phenoxy] diphenylsulfone ), Bis (triphenylphosphine) nickel dichloride 1.57 g (2.4 mmol), sodium iodide 1.56 g (10.4 mmol), triphenylphosphine 8.39 g (32 mmol), zinc 12.6 g (192 mmol) After drying, nitrogen was substituted. 100 ml of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) was added, it heated at 70 degreeC, it stirred for 3 hours, and superposed | polymerized reaction. The reaction solution was poured into 3,000 ml of a mixture of methanol: conc. Hydrochloric acid (volume ratio 9: 1) and the product was coagulated and precipitated. The precipitate was filtered off, washed with methanol and then dried in vacuo to yield 35 g (95%) of the desired copolymer. The IR spectrum of the obtained copolymer is shown in FIG. The number average molecular weight of the polymer calculated | required by GPC was 29,400, and the weight average molecular weight was 60,500. The glass transition temperature of 168 degreeC and the thermal decomposition start temperature under nitrogen were 336 degreeC. In addition, the film exhibited ductile tensile properties showing an elastic modulus of 2.6 GPa, a yield stress of 94 MPa, a yield elongation of 6%, a tensile strength of 87 MPa, and a breaking elongation of 10%.

(2) 2,5-디클로로-4'-(4-페녹시)페녹시벤조페논과 4,4'-비스[(4-클로로벤조일)페녹시]디페닐술폰과의 60:40 공중합체의 술폰화물의 제조(2) 60:40 copolymers of 2,5-dichloro-4 '-(4-phenoxy) phenoxybenzophenone with 4,4'-bis [(4-chlorobenzoyl) phenoxy] diphenylsulfone Preparation of Sulfonates

얻어진 공중합체 20 g에 진한 황산 200 ml을 첨가하여, 60 ℃에서 5 시간 교반하였다. 반응액을 물에 부어, 중합체를 침전시켰다. 세정수의 pH가 5가 될 때까지 중합체 세정을 반복하였다. 건조시켜 25 g(96 %)의 술폰화 중합체를 얻었다. 적외선 흡수 스펙트럼을 도 10에 나타내었다. 200 ml of concentrated sulfuric acid was added to 20 g of the obtained copolymer, and the mixture was stirred at 60 ° C for 5 hours. The reaction solution was poured into water to precipitate the polymer. The polymer washing was repeated until the pH of the washing water reached 5. It dried and obtained 25 g (96%) of sulfonated polymers. Infrared absorption spectrum is shown in FIG. 10.

얻어진 술폰화 중합체의 특성을 표 2에 나타내었다. The properties of the obtained sulfonated polymer are shown in Table 2.

<실시예 6> <Example 6>

(1) 2,5-디클로로-4'-(4-페녹시)페녹시벤조페논과 4,4'-비스[(4-클로로벤조일)페녹시]디페닐술폰의 50:50 공중합체의 제조(1) Preparation of 50:50 copolymer of 2,5-dichloro-4 '-(4-phenoxy) phenoxybenzophenone and 4,4'-bis [(4-chlorobenzoyl) phenoxy] diphenylsulfone

2,5-디클로로-4'-(4-페녹시)페녹시벤조페논 15.2 g(35 mmol), 4,4'-비스[(4-클로로벤조일)페녹시]디페닐술폰 22.8 g(35 mmol), 비스(트리페닐포스핀)니켈디클로라이드 1.37 g(2.1 mmol), 요오드화나트륨 1.36 g(9.1 mmol), 트리페닐포스핀 7.34 g(28 mmol), 아연 110 g(168 mmol)을 플라스크에 넣고 건조한 후, 질소 치환하였다. N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 88 ml을 첨가하여, 70 ℃로 가열하고 3 시간 교반하여, 중합 반응을 행하였다. 반응액을 메탄올:진한 염산(용적비 9:1)의 혼합액 3,000 ml에 부어, 생성물을 응고 침전시켰다. 침전물을 여과, 메탄올로 세정한 후, 진공 건조시켜 목적한 공중합체 32 g(95 %)를 얻었다. 얻어진 공중합체의 IR 스펙트럼을 도 11에 나타내었다. GPC로 구한 중합체의 수 평균 분자량은 29,400, 중량 평균 분자량은 60,500이었다. 유리 전이 온도 168 ℃, 질소하에서의 열 분해 개시 온도는 336 ℃이었다. 또한, 필름은 탄성율 2.6 GPa, 항복 응력 94 MPa, 항복 신장율 6 %, 인장 강도 87 MPa, 파단 신장율 10 %를 나타내는 연성적인 인장 특성을 나타내었다. 15.2 g (35 mmol) of 2,5-dichloro-4 '-(4-phenoxy) phenoxybenzophenone, 22.8 g (35 mmol) of 4,4'-bis [(4-chlorobenzoyl) phenoxy] diphenylsulfone ), Bis (triphenylphosphine) nickel dichloride 1.37 g (2.1 mmol), sodium iodide 1.36 g (9.1 mmol), triphenylphosphine 7.34 g (28 mmol), zinc 110 g (168 mmol) After drying, nitrogen was substituted. 88 ml of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) was added, it heated at 70 degreeC, stirred for 3 hours, and performed the polymerization reaction. The reaction solution was poured into 3,000 ml of a mixture of methanol: conc. Hydrochloric acid (volume ratio 9: 1) to coagulate and precipitate the product. The precipitate was filtered off, washed with methanol and then dried in vacuo to give 32 g (95%) of the desired copolymer. The IR spectrum of the obtained copolymer is shown in FIG. The number average molecular weight of the polymer calculated | required by GPC was 29,400, and the weight average molecular weight was 60,500. The glass transition temperature of 168 degreeC and the thermal decomposition start temperature under nitrogen were 336 degreeC. The film also exhibited soft tensile properties showing an elastic modulus of 2.6 GPa, a yield stress of 94 MPa, a yield elongation of 6%, a tensile strength of 87 MPa, and a breaking elongation of 10%.

(2) 2,5-디클로로-4'-(4-페녹시)페녹시벤조페논과 4,4'-비스[(4-클로로벤조일)페녹시]디페닐술폰과의 50:50 공중합체의 술폰화물의 제조(2) 50:50 copolymer of 2,5-dichloro-4 '-(4-phenoxy) phenoxybenzophenone with 4,4'-bis [(4-chlorobenzoyl) phenoxy] diphenylsulfone Preparation of Sulfonates

얻어진 공중합체 20 g에 진한 황산 200 ml을 첨가하여, 60 ℃에서 5 시간 교반하였다. 반응액을 물에 부어, 중합체를 침전시켰다. 세정수의 pH가 5가 될 때까지 중합체 세정을 반복하였다. 건조시켜 25 g(96 %)의 술폰화 중합체를 얻었다. 적외선 흡수 스펙트럼을 도 12에 나타내었다. 200 ml of concentrated sulfuric acid was added to 20 g of the obtained copolymer, and the mixture was stirred at 60 ° C for 5 hours. The reaction solution was poured into water to precipitate the polymer. The polymer washing was repeated until the pH of the washing water reached 5. It dried and obtained 25 g (96%) of sulfonated polymers. The infrared absorption spectrum is shown in FIG.

얻어진 술폰화 중합체의 특성을 표 2에 나타내었다. The properties of the obtained sulfonated polymer are shown in Table 2.

<실시예 7> <Example 7>

(1) 실시예 2에 있어서, 2,5-디클로로-4'-(4-페녹시)페녹시벤조페논의 사용량을 27.36 g(42 mmol)으로, 2,2'-비스[4-(4-클로로벤조일)페녹시]디페닐-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판의 사용량을 10.68 g(14 mmol)으로 바꾸고, 또한 4,4'-디클로로벤조페논 3.51 g(14 mmol)을 첨가한 이외는 실시예 2와 동일하게 하여 중합 반응을 행하고, 공중합체 34.2 g(94 %)을 얻었다. (1) In Example 2, the amount of 2,5-dichloro-4 '-(4-phenoxy) phenoxybenzophenone is 27.36 g (42 mmol) and 2,2'-bis [4- (4 -Chlorobenzoyl) phenoxy] diphenyl-1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane was changed to 10.68 g (14 mmol), and 3.51 g of 4,4'-dichlorobenzophenone was added. A polymerization reaction was carried out in the same manner as in Example 2 except that 14 mmol) was added, to obtain 34.2 g (94%) of the copolymer.

GPC로 구한 중합체의 중량 평균 분자량은 109,800이었다. 얻어진 적외선 흡수 스펙트럼을 도 13에 나타내었다. The weight average molecular weight of the polymer determined by GPC was 109,800. The obtained infrared absorption spectrum is shown in FIG.

(2) 얻어진 공중합체 20 g에 진한 황산 200 ml을 첨가하여, 60 ℃에서 5 시간 교반하였다. 반응액을 물에 부어, 중합체를 침전시켰다. 세정수의 pH가 5가 될 때까지 중합체 세정을 반복하였다. 건조시켜 25 g(96 %)의 술폰화 중합체를 얻었다. 적외선 흡수 스펙트럼을 도 14에 나타내었다. (2) 200 ml of concentrated sulfuric acid was added to 20 g of the obtained copolymer, followed by stirring at 60 ° C for 5 hours. The reaction solution was poured into water to precipitate the polymer. The polymer washing was repeated until the pH of the washing water reached 5. It dried and obtained 25 g (96%) of sulfonated polymers. Infrared absorption spectrum is shown in FIG. 14.

얻어진 술폰화 중합체의 특성을 표 2에 나타내었다. The properties of the obtained sulfonated polymer are shown in Table 2.

술폰산기의 양 (mg당량/g)Amount of sulfonic acid group (mg equivalent / g) 인장 강도 특성Tensile strength properties 내절곡성Bending resistance 양성자 전도도 (S/cm) Proton Conductivity (S / cm) 열적 성질Thermal properties 탄성율 (GPa)Modulus of elasticity (GPa) 항복강도 (MPa)Yield strength (MPa) 파단강도 (MPa)Breaking strength (MPa) 신장율 (%)Elongation (%) 열분해 온도 (℃)Pyrolysis Temperature (℃) 유리전이온도 (℃)Glass transition temperature (℃) 내열수성Water-resistant 실시예5Example 5 2.052.05 1.291.29 4646 3939 1717 양호Good 0.160.16 240240 >200> 200 양호Good 실시예6Example 6 1.771.77 1.441.44 6060 5858 3636 양호Good 0.110.11 250250 >200> 200 양호Good 실시예7Example 7 2.092.09 1.761.76 4545 4141 1414 양호Good 0.180.18 250250 >200> 200 양호Good

<실시예 8> <Example 8>

(올리고머의 합성) (Synthesis of oligomers)

교반기, 온도계, 냉각관, Dean-Stark관, 질소 도입의 3방 코크가 장치된 1 L의 3구 플라스크에 2,2-비스(4-히드록시페닐)-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판(비스페놀 AF) 67.3 g(0.20 몰), 4,4'-디클로로벤조페논(4,4'-DCBP) 60.3 g(0.24 몰),탄산칼륨 71.9 g(0.52 몰), N,N-디메틸아세트아미드(DMAc)300 mL, 톨루엔 150 mL을 넣고, 오일배스 중, 질소 분위기하에서 가열하여 교반하고, 130 ℃에서 반응시켰다. 반응에 의해 생성되는 물을 톨루엔과 공비시켜, Dean-Stark 관에서 계외로 제거하면서 반응시키면, 약 3 시간만에 물의 생성이 거의 발견되지 않게 되었다. 반응 온도를 130 ℃에서 서서히 150 ℃까지 올렸다. 그 후, 반응 온도를 서서히 150 ℃까지 올리면서 대부분의 톨루엔을 제거하여, 150 ℃에서 10 시간 반응을 계속한 후, 4,4'-DCBP 10.0 g(0.40 몰)을 첨가하고 5 시간 더 반응하였다. 얻어진 반응액을 방냉 후, 부생된 무기 화합물의 침전물을 여과 제거하여, 여과액을 4 L의 메탄올 중에 투입하였다. 침전된 생성물을 여별(濾別), 회수하여 건조한 후, 테트라히드로푸란 300 mL에 용해하였다. 이것을 메탄올 4 L에 재침전하여, 목적한 화합물 95 g(수율 85 %)을 얻었다. 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) -1,1,1,3,3 in a 1 L three-necked flask equipped with a stirrer, thermometer, cooling tube, Dean-Stark tube and three-way coke of nitrogen introduction 67.3 g (0.20 mol), 3-hexafluoropropane (bisphenol AF), 60.3 g (0.24 mol) of 4,4'-dichlorobenzophenone (4,4'-DCBP), 71.9 g (0.52 mol) of potassium carbonate, 300 mL of N, N-dimethylacetamide (DMAc) and 150 mL of toluene were added, and it heated and stirred in nitrogen atmosphere in an oil bath, and made it react at 130 degreeC. When the water produced by the reaction was azeotropic with toluene and reacted while being removed out of the system from the Dean-Stark tube, almost no water was produced in about 3 hours. The reaction temperature was gradually raised from 130 deg. C to 150 deg. Thereafter, most of the toluene was removed while gradually raising the reaction temperature to 150 ° C., and the reaction was continued at 150 ° C. for 10 hours, and then 4,4′-DCBP 10.0 g (0.40 mol) was added and the reaction was further performed for 5 hours. . After cooling the obtained reaction liquid, the precipitate of the by-produced inorganic compound was filtered out, and the filtrate was poured into 4 L of methanol. The precipitated product was filtered off, collected and dried, and then dissolved in 300 mL of tetrahydrofuran. This was reprecipitated in 4 L of methanol, and the target compound 95g (yield 85%) was obtained.

얻어진 중합체의 GPC(THF 용매)로 구한 폴리스티렌 환산의 수 평균 분자량은 4,200, 중량 평균 분자량은 8,300이었다. 적외선 흡수 스펙트럼을 도 15에 나타내었다. 또한, 얻어진 중합체는 THF, NMP, DMAc, 술포란 등에 가용으로, Tg는 110 ℃, 열 분해 온도는 498 ℃이었다. The number average molecular weight of polystyrene conversion calculated | required by GPC (THF solvent) of the obtained polymer was 4,200, and the weight average molecular weight was 8,300. Infrared absorption spectrum is shown in FIG. 15. Moreover, the obtained polymer was soluble in THF, NMP, DMAc, sulfolane, etc., and Tg was 110 degreeC, and the thermal decomposition temperature was 498 degreeC.

얻어진 중합체는 화학식 6으로 표시되는 구조를 갖는 것으로 추정되고, 이 구조와 상기의 수 평균 분자량으로부터 n의 평균치는 7.8이었다. The obtained polymer was estimated to have a structure represented by the formula (6), and the average value of n was 7.8 from this structure and the number average molecular weight described above.

Figure 112007076857385-pat00029
Figure 112007076857385-pat00029

<실시예 9> Example 9

(올리고머의 합성) (Synthesis of oligomers)

실시예 8에서 사용된 단량체의 최초 투입량을 비스페놀 AF 67.3 g (0.20 몰), 4,4'-DCBP 58.3 g(0.232 몰), 후 첨가하는 4,4'-DCBP의 함유량을 2 g(0.029 몰)로 바꾼 이외는, 실시예 8과 동일하게 하여 중합을 행하였다. 중합체는 88 %의 수율로 71 g 얻어졌다. GPC(THF 용매)로 구한 폴리스티렌 환산의 수 평균 분자량은 7,300, 중량 평균 분자량은 16,400이었다. 또한, 얻어진 중합체는 THF, NMP, DMAc, 술포란 등에 가용으로 Tg는 129 ℃, 열 분해 온도는 516 ℃이었다. 얻어진 중합체는 화학식 6으로 나타내며 n=13.9(평균치)이다. The initial dose of the monomer used in Example 8 was 67.3 g (0.20 mol) of bisphenol AF, 58.3 g (0.232 mol) of 4,4'-DCBP, and 2 g (0.029 mol) of 4,4'-DCBP added thereto. Polymerization was carried out in the same manner as in Example 8 except for changing to). The polymer was obtained 71 g in the yield of 88%. The number average molecular weight of polystyrene conversion calculated | required by GPC (THF solvent) was 7,300, and the weight average molecular weight was 16,400. In addition, the obtained polymer was soluble in THF, NMP, DMAc, sulfolane, etc., and Tg was 129 degreeC, and the thermal decomposition temperature was 516 degreeC. The obtained polymer is represented by the formula (6) and n = 13.9 (average).

<실시예 10> <Example 10>

(올리고머의 합성) (Synthesis of oligomers)

실시예 8에서 사용된 단량체의 최초 투입량을 비스페놀 AF 67.3 g(0.20 몰), 4,4'-DCBP 53.5 g(0.214 몰), 후 첨가하는 4,4'-DCBP의 투입량을 3.3 g(0.0133 몰), 탄산칼륨의 사용량을 34.6 g(0.251 몰)로 바꾼 이외는, 실시예 8과 동일하게 하여 중합을 행하였다. 중합체는 93 %의 수율로 98 g 얻어졌다. The initial dose of the monomer used in Example 8 was 67.3 g (0.20 mol) of bisphenol AF, 53.5 g (0.214 mol) of 4,4'-DCBP, and 3.3 g (0.0133 mol) of 4,4'-DCBP added thereto. ) And polymerization were carried out in the same manner as in Example 8 except that the amount of potassium carbonate used was changed to 34.6 g (0.251 mol). The polymer was obtained by 98 g in 93% yield.

GPC(THF 용매)로 구한 폴리스티렌 환산의 수 평균 분자량은 9,900, 중량 평균 분자량은 22,000이었다. 또한, 얻어진 중합체는 THF, NMP, DMAc, 술포란 등에 가용으로, Tg는 151 ℃, 열 분해 온도는 524 ℃이었다. 얻어진 중합체는 화학식 6으로 나타내고, n=18.9(평균치)이다. The number average molecular weight of polystyrene conversion calculated | required by GPC (THF solvent) was 9,900, and the weight average molecular weight was 22,000. Moreover, the obtained polymer was soluble in THF, NMP, DMAc, sulfolane, etc., Tg was 151 degreeC, and the thermal decomposition temperature was 524 degreeC. The obtained polymer is represented by the formula (6) and n = 18.9 (average).

<실시예 11> <Example 11>

(올리고머의 합성) (Synthesis of oligomers)

교반기, 온도계, 냉각관, Dean-Stark관, 질소 도입의 3방 코크가 장치된 1 L의 3구 플라스크에 비스페놀 AF 67.3 g (0.20 몰), 4,4'-DCPB 50.2 g(0.20 몰), 탄산칼륨 71.9 g(0.52 몰), 술포란 300 ml, 톨루엔 150 ml을 넣고, 오일조 중, 질소 분위기하에서 가열하여 교반하에 130 ℃에서 반응시켰다. 반응에 의해 생성된 물을 톨루엔과 공비시켜, Dean-Stark 관에서 계외로 제거하면서 반응시키면, 약 3 시간만에 물의 생성이 발견되지 않게 되었다. 반응 온도를 130 ℃에서 서서히 160 ℃까지 올렸다. 그 후, 반응 온도를 180 ℃까지 올리면서 대부분의 톨루엔을 제거하고 180 ℃에서 16 시간 반응을 계속한 후, 4,4'-DCPB 10.0 g(0.040 몰)을 첨가하 고, 또한 4 시간 반응하였다. 얻어진 반응액을 방냉한 후, 부가적으로 생성된 무기 화합물의 침전물을 여과 제거하여, 여과액을 4 L의 메탄올 중에 투입하였다. 침전된 생성물을 여별, 회수하여 건조한 후, THF 300 ml에 용해하였다. 이것을 메탄올 4 L에 재침전하고, 목적한 화합물 82.5 g(수율 80.2 %)을 얻었다. 67.3 g (0.20 mol) of bisphenol AF, 50.2 g (0.20 mol) of 4,4'-DCPB, in a 1 L three-necked flask equipped with a stirrer, thermometer, cooling tube, Dean-Stark tube, three-way coke of nitrogen introduction, 71.9 g (0.52 mol) of potassium carbonate, 300 ml of sulfolane and 150 ml of toluene were added, and heated in an oil bath under a nitrogen atmosphere to react at 130 ° C under stirring. When the water produced by the reaction was azeotropic with toluene and reacted while being removed out of the system from the Dean-Stark tube, water was not found in about 3 hours. The reaction temperature was gradually raised from 130 ° C. to 160 ° C. Thereafter, most of the toluene was removed while the reaction temperature was raised to 180 ° C., and the reaction was continued at 180 ° C. for 16 hours, followed by addition of 10.0 g (0.040 mol) of 4,4′-DCPB and further reaction for 4 hours. . After cooling the obtained reaction liquid, the precipitate of the inorganic compound produced | generated additionally was filtered out, and the filtrate was poured into 4 L of methanol. The precipitated product was filtered off, collected and dried and dissolved in 300 ml of THF. This was reprecipitated in 4 L of methanol, and the target compound 82.5g (yield 80.2%) was obtained.

얻어진 중합체의 GPC(THF 용매)로 구한 폴리스티렌 환산의 수 평균 분자량은 16,400, 중량 평균 분자량은 37,400이었다. 또한, 얻어진 중합체는 THF, NMP, DMAc, 술포란 등에 가용으로, Tg는 162 ℃, 열 분해 온도는 535 ℃이었다. 얻어진 중합체는 화학식 6으로 표시하며 n=31.6(평균치)이다. The number average molecular weight of polystyrene conversion calculated | required by GPC (THF solvent) of the obtained polymer was 16,400, and the weight average molecular weight was 37,400. Moreover, the obtained polymer was soluble in THF, NMP, DMAc, sulfolane, etc., Tg was 162 degreeC, and the thermal decomposition temperature was 535 degreeC. The obtained polymer is represented by the formula (6) and n = 31.6 (average).

<실시예 12> <Example 12>

실시예 8에 있어서 4,4'-DCBP를 대신하여 비스(4-클로로페닐)술폰(BCPS)을 사용하여 그 최초 투입량을 53.5 g(0.214 몰)로 하고 후 첨가하는 투입량을 3.3 g (0.0133 몰)로 하고, 또한 탄산칼륨의 사용량을 58.0 g(0.42 몰)로 바꾼 이외는, 실시예 8과 동일하게 하여 중합을 행하였다. 중합체는 96 %의 수율로 120 g 얻어졌다. In Example 8, the initial dose of 53.5 g (0.214 mol) was added using bis (4-chlorophenyl) sulfone (BCPS) instead of 4,4'-DCBP, and 3.3 g (0.0133 mol) was added thereto. ) And polymerization was carried out in the same manner as in Example 8 except that the amount of potassium carbonate was changed to 58.0 g (0.42 mol). 120g of polymer was obtained with a yield of 96%.

GPC(THF 용매)로 구한 폴리스티렌 환산의 수 평균 분자량은 4,600, 중량 평균 분자량은 7,600이었다. 적외 흡수 스펙트럼을 도 16에 나타내었다. 또한, 얻어진 중합체는 THF, NMP, DMAc, 술포란 등에 가용으로, Tg는 158 ℃, 열 분해 온도는 513 ℃이었다. The number average molecular weight of polystyrene conversion calculated | required by GPC (THF solvent) was 4,600, and the weight average molecular weight was 7,600. Infrared absorption spectrum is shown in FIG. 16. Moreover, the obtained polymer was soluble in THF, NMP, DMAc, sulfolane, etc., and Tg was 158 degreeC, and the thermal decomposition temperature was 513 degreeC.

얻어진 중합체는 화학식 7로 표시되는 구조를 갖는 것으로 추정되며 실시예 8의 경우와 동일한 수법으로 n은 평균치로 8.0이었다.The obtained polymer is assumed to have a structure represented by the formula (7) and n was 8.0 in an average value in the same manner as in the case of Example 8.

Figure 112007076857385-pat00030
Figure 112007076857385-pat00030

<실시예 13>Example 13

(1) 중합체의 합성 (1) Synthesis of Polymer

실시예 10에서 얻어진 올리고머 28.4 g(2.87 mmol), 2,5-디클로로-4'-(4-페녹시)페녹시벤조페논(DCPPB) 29.2 g(67.1 mmol), 비스(트리페닐포스핀)니켈디클로라이드 1.37 g(2.1 mmol), 요오드화나트륨 1.36 g(9.07 mmol), 트리페닐포스핀 7.34 g(28.0 mmol), 아연 분말 11.0 g(168 mmol)을 플라스크에 넣고, 건조한 후 질소 치환하였다. N-메틸-2-피롤리돈 130 ml을 첨가하여, 80 ℃로 가열하고 4 시간 교반하여, 중합하였다. 중합 용액을 THF에서 희석하여, 염산/메탄올로 응고 회수하여, 메탄올 세정을 반복하고, THF에서 용해하고, 메탄올로 재침전에 의해 정제하고, 여과하여 수집된 중합체를 진공 건조하고 목적한 공중합체 50.7 g(96 %)을 얻었다. GPC(THF)로 구한 폴리스티렌 환산의 수 평균 분자량은 40,000, 중량 평균 분자량은 145,000이었다. 적외 흡수 스펙트럼을 도 17에 나타내었다. 28.4 g (2.87 mmol), 2,5-dichloro-4 '-(4-phenoxy) phenoxybenzophenone (DCPPB) 29.2 g (67.1 mmol), bis (triphenylphosphine) nickel obtained in Example 10 1.37 g (2.1 mmol) of dichloride, 1.36 g (9.07 mmol) of sodium iodide, 7.34 g (28.0 mmol) of triphenylphosphine, and 11.0 g (168 mmol) of zinc powder were placed in a flask, dried and nitrogen-substituted. 130 ml of N-methyl-2-pyrrolidone was added, heated to 80 ° C., stirred for 4 hours, and polymerized. The polymerization solution was diluted in THF, solidified and recovered with hydrochloric acid / methanol, methanol washing was repeated, dissolved in THF, purified by reprecipitation with methanol, filtered and the collected polymer was vacuum dried to give 50.7 g of the desired copolymer. (96%) was obtained. The number average molecular weight of polystyrene conversion calculated | required by GPC (THF) was 40,000, and the weight average molecular weight was 145,000. Infrared absorption spectrum is shown in FIG. 17.

(2) 술폰화 중합체의 제조 (2) Preparation of Sulfonated Polymer

상기의 (1)에서 얻은 공중합체 25 g을 500 ml의 세퍼러블 플라스크에 넣고 96 %의 황산 250 ml을 첨가하여, 질소 기류하에 24 시간 교반하였다. 얻어진 용액을 대량의 이온 교환수 중에 넣고 중합체를 침전시켰다. 세정수의 pH가 5가 될 때까지 중합체 세정을 반복하였다. 건조시켜 29 g(96 %)의 술폰화 중합체를 얻었 다. 적외 흡수 스펙트럼을 도 18에 나타내었다. 25 g of the copolymer obtained in the above (1) was placed in a 500 ml separable flask and 250 ml of 96% sulfuric acid was added, followed by stirring for 24 hours under a nitrogen stream. The obtained solution was put in a large amount of ion-exchanged water to precipitate a polymer. The polymer washing was repeated until the pH of the washing water reached 5. Drying gave 29 g (96%) of sulfonated polymer. Infrared absorption spectrum is shown in FIG. 18.

얻어진 술폰화 중합체를 NMP에 용해시켜, 캐스트법으로 필름을 제조하였다. 술폰화 중합체의 술폰화 당량은 172 mg 당량/g이었다. 술폰화 중합체의 특성을 표 3에 나타내었다. The obtained sulfonated polymer was dissolved in NMP to prepare a film by the cast method. The sulfonated equivalent weight of the sulfonated polymer was 172 mg equivalent / g. The properties of the sulfonated polymers are shown in Table 3.

<실시예 14> <Example 14>

(1) 중합체의 합성 (1) Synthesis of Polymer

실시예 12에서 얻어진 올리고머 13.8 g과 DCPPB 11.75 g(27 mmol)을 단량체, 비스(트리페닐포스핀)니켈클로라이드 0.589 g(0.9 mmol), 요오드화나트륨 0.585 g(3.9 mmol), 트리페닐포스핀 3.148 g(12 mmol), 아연 분말 4.701 g(72 mmol)을 환류관, 3방 코크가 부착된 삼구 플라스크에 넣고 70 ℃의 오일조 중에서 3회 질소 치환을 행한 후, 감압하에 1 시간 두었다. 그 후, 질소 분위기하로 돌아와 N-메틸-2-피롤리돈 60 ml을 첨가하여, 80 ℃에서 중합을 행하였다. 10 시간에 걸쳐 반응한 후, N-메틸-2-피롤리돈 50 ml으로 희석하여, 1:10 염산/메탄올로 재침전하여 중합체를 석출시켜 백색의 분말을 얻었다. 중합체를 회수하여 60 ℃에서 진공 건조하였다. 수량은 22.5 g(수율 96 %)이었다. GPC(THF)로 구한 폴리스티렌 환산의 수 평균 분자량은 33,000, 중량 평균 분자량은 138,000이었다. 적외 흡수 스펙트럼을 도 19에 나타내었다. 13.8 g of the oligomer obtained in Example 12 and 11.75 g (27 mmol) of DCPPB were dissolved in a monomer, 0.589 g (0.9 mmol) of bis (triphenylphosphine) nickel chloride, 0.585 g (3.9 mmol) of sodium iodide, and 3.148 g of triphenylphosphine. (12 mmol) and 4.701 g (72 mmol) of zinc powder were placed in a reflux tube and a three-necked flask with three-way coke, and subjected to nitrogen substitution three times in an oil bath at 70 ° C., and then placed under reduced pressure for 1 hour. Thereafter, the mixture was returned to a nitrogen atmosphere, and 60 ml of N-methyl-2-pyrrolidone was added, and polymerization was performed at 80 ° C. After reacting for 10 hours, the mixture was diluted with 50 ml of N-methyl-2-pyrrolidone and reprecipitated with 1:10 hydrochloric acid / methanol to precipitate a polymer to obtain a white powder. The polymer was recovered and dried in vacuo at 60 ° C. The yield was 22.5 g (96% yield). The number average molecular weight of polystyrene conversion calculated | required by GPC (THF) was 33,000, and the weight average molecular weight was 138,000. The infrared absorption spectrum is shown in FIG. 19.

(2) 술폰화 중합체의 제조 (2) Preparation of Sulfonated Polymer

상기의 (1)에서 얻어진 중합체 25 g에 진한 황산 250 ml을 첨가하여 질소 분위기하에 실온으로 24시간 교반하여 술폰화를 행하였다. 이것을 순수에 재침전하 여 술폰화 중합체를 석출시켰다. 여러번 물을 바꿔, pH 5가 될 때까지 중합체 세정을 행하였다. 술폰화 중합체를 회수하여, 80 ℃에서 열풍 건조하였다. 술폰화 중합체의 수량은 29 g(95 %)이었다. 적외 흡수 스펙트럼을 도 20에 나타내었다. 얻어진 술폰화 중합체를 NMP에 용해시키고 캐스트법으로 필름을 제조하였다. 술폰화 중합체의 술폰화 당량은 1.95 mg 당량/g 이었다. 술폰화 중합체의 특성을 표 3에 나타내었다. 250 ml of concentrated sulfuric acid was added to 25 g of the polymer obtained in the above (1), and the mixture was stirred at room temperature for 24 hours in a nitrogen atmosphere to perform sulfonation. This was reprecipitated in pure water to precipitate the sulfonated polymer. The water was changed several times and polymer washing was performed until it became pH5. The sulfonated polymer was recovered and hot air dried at 80 deg. The yield of sulfonated polymer was 29 g (95%). Infrared absorption spectrum is shown in FIG. 20. The obtained sulfonated polymer was dissolved in NMP, and a film was prepared by the cast method. The sulfonated equivalent of sulfonated polymer was 1.95 mg equivalent / g. The properties of the sulfonated polymers are shown in Table 3.

인장 강도 특성Tensile strength properties 내절곡성Bending resistance 양성자 전도도 (S/cm) Proton Conductivity (S / cm) 열적 성질Thermal properties 탄성율 (GPa)Modulus of elasticity (GPa) 항복강도 (MPa)Yield strength (MPa) 파단강도 (MPa)Breaking strength (MPa) 신장율 (%)Elongation (%) 열분해 온도 (℃)Pyrolysis Temperature (℃) 유리전이온도 (℃)Glass transition temperature (℃) 실시예 13Example 13 1.871.87 2.052.05 4848 3535 양호Good 0.220.22 300300 >250> 250 실시예 14Example 14 2.022.02 1.871.87 4545 2424 양호Good 0.180.18 300300 >250> 250

도 1은 실시예 1에서 얻어진 본 발명의 할로겐화 방향족 화합물인 2,2-비스[4-{4-(4-클로로벤조일)페녹시}페닐]-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판(BCPAF)의 IR 차트. 1 is 2,2-bis [4- {4- (4-chlorobenzoyl) phenoxy} phenyl] -1,1,1,3,3,3- which is a halogenated aromatic compound of the present invention obtained in Example 1; IR chart of hexafluoropropane (BCPAF).

도 2는 동 화합물의 NMR 스펙트럼을 도시한 도면. 2 shows an NMR spectrum of the same compound.

도 3은 실시예 2에서 얻어진 공중합체의 IR 차트. 3 is an IR chart of a copolymer obtained in Example 2. FIG.

도 4는 실시예 2에서 얻어진 술폰화 공중합체의 IR 차트. 4 is an IR chart of a sulfonated copolymer obtained in Example 2. FIG.

도 5는 실시예 3에서 얻어진 공중합체의 IR 차트. 5 is an IR chart of a copolymer obtained in Example 3. FIG.

도 6은 실시예 3에서 얻어진 술폰화 공중합체의 IR 차트. 6 is an IR chart of a sulfonated copolymer obtained in Example 3. FIG.

도 7은 실시예 4에서 얻어진 본 발명의 할로겐화 방향족 화합물인 4,4'-비스[(4-클로로벤조일)페녹시]디페닐술폰(BCPES)의 IR 차트. Fig. 7 is an IR chart of 4,4'-bis [(4-chlorobenzoyl) phenoxy] diphenylsulfone (BCPES) which is a halogenated aromatic compound of the present invention obtained in Example 4.

도 8은 동 화합물의 NMR 스펙트럼을 도시한 도면. 8 shows an NMR spectrum of the same compound.

도 9는 실시예 5에서 얻어진 공중합체의 IR 차트. 9 is an IR chart of a copolymer obtained in Example 5. FIG.

도 10은 실시예 5에서 얻어진 술폰화 공중합체의 IR 차트. 10 is an IR chart of a sulfonated copolymer obtained in Example 5. FIG.

도 11은 실시예 6에서 얻어진 공중합체의 IR 차트. 11 is an IR chart of a copolymer obtained in Example 6. FIG.

도 12는 실시예 6에서 얻어진 술폰화 공중합체의 IR 차트. 12 is an IR chart of a sulfonated copolymer obtained in Example 6. FIG.

도 13은 실시예 7에서 얻어진 공중합체의 IR 차트. 13 is an IR chart of a copolymer obtained in Example 7. FIG.

도 14는 실시예 7에서 얻어진 술폰화 공중합체의 IR 차트. 14 is an IR chart of a sulfonated copolymer obtained in Example 7. FIG.

도 15는 실시예 8에서 얻어진 본 발명의 할로겐화 방향족 화합물인 올리고머의 IR 차트. 15 is an IR chart of an oligomer which is a halogenated aromatic compound of the present invention obtained in Example 8. FIG.

도 16은 실시예 12에서 얻어진 본 발명의 할로겐화 방향족 화합물인 올리고머의 IR 차트. 16 is an IR chart of an oligomer which is a halogenated aromatic compound of the present invention obtained in Example 12.

도 17은 실시예 13(1)에서 얻어진 공중합체의 IR 차트. 17 is an IR chart of a copolymer obtained in Example 13 (1).

도 18은 실시예 13(2)에서 얻어진 술폰화 공중합체의 IR 차트. 18 is an IR chart of a sulfonated copolymer obtained in Example 13 (2).

도 19는 실시예 14(1)에서 얻어진 공중합체의 IR 차트. 19 is an IR chart of a copolymer obtained in Example 14 (1).

도 20은 실시예 14(2)에서 얻어진 술폰화 공중합체의 IR 차트. 20 is an IR chart of a sulfonated copolymer obtained in Example 14 (2).

Claims (3)

하기 화학식 6으로 표시되는 할로겐화 방향족 화합물.Halogenated aromatic compounds represented by the following formula (6). <화학식 6><Formula 6>
Figure 112007076857385-pat00031
Figure 112007076857385-pat00031
상기 식 중, n은 1 이상의 정수이다.In said formula, n is an integer of 1 or more.
제1항에 있어서, 2,2-비스[4-{4-(4-클로로벤조일)페녹시}페닐]-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판인 화합물.The compound of claim 1, which is 2,2-bis [4- {4- (4-chlorobenzoyl) phenoxy} phenyl] -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane. 하기 화학식 7로 표시되는 할로겐화 방향족 화합물.Halogenated aromatic compounds represented by the following formula (7). <화학식 7><Formula 7>
Figure 112007076857385-pat00032
Figure 112007076857385-pat00032
상기 식 중, n은 1 이상의 정수이다.In said formula, n is an integer of 1 or more.
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