KR101442530B1 - Method for manufacturing organic-inorganic hybrid ion exchange resin and method for manufacturing ion exchange membrane using the same - Google Patents

Method for manufacturing organic-inorganic hybrid ion exchange resin and method for manufacturing ion exchange membrane using the same Download PDF

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KR101442530B1
KR101442530B1 KR1020120125665A KR20120125665A KR101442530B1 KR 101442530 B1 KR101442530 B1 KR 101442530B1 KR 1020120125665 A KR1020120125665 A KR 1020120125665A KR 20120125665 A KR20120125665 A KR 20120125665A KR 101442530 B1 KR101442530 B1 KR 101442530B1
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Abstract

본 발명은 유-무기 하이브리드 이온교환수지의 제조방법 및 이를 이용한 유-무기 하이브리드 이온교환막의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열기계적 특성을 개선할 수 있는 유-무기 하이브리드 이온교환수지의 제조방법 및 이를 이용한 유-무기 하이브리드 이온교환막의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 이온교환수지는 분자량 5,000이하의 다양한 분자량 분포를 지닌 올리고머들이 모여서 이루어져 있기 때문에 이온교환막 제조 과정에서 발생할 수 있는 자유부피의 감소가 적어 수축이 발생할 수 있는 문제를 개선할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 이온교환막은 유리전이온도 전후의 열팽창계수 차이가 작은 특징이 있어 기존 이온교환막에 비해 열기계적 특성이 우수하다. 아울러 본 발명에 따르면 Si-O-Si 결합을 2개 또는 3개 가질 수 있는 유기실란을 선택적으로 사용함으로써 이온교환막의 유연성을 조절할 수 있다.
The present invention relates to a process for producing an organic-inorganic hybrid ion-exchange resin and a process for producing a organic-inorganic hybrid ion-exchange membrane using the same, and more particularly, to a process for producing an organic-inorganic hybrid ion- And a method for producing a hybrid organic-inorganic hybrid ion-exchange membrane using the same.
Since the ion exchange resin according to the present invention is composed of oligomers having various molecular weight distributions with a molecular weight of 5,000 or less, it is possible to reduce the problem that shrinkage may occur because there is little reduction in the free volume that can occur during the preparation of the ion exchange membrane. Also, the ion exchange membrane according to the present invention has a small thermal expansion coefficient difference before and after the glass transition temperature, and is superior in thermal mechanical properties to the conventional ion exchange membrane. In addition, according to the present invention, the flexibility of the ion exchange membrane can be controlled by selectively using an organosilane having two or three Si-O-Si bonds.

Description

유-무기 하이브리드 이온교환수지의 제조방법 및 이를 이용한 이온교환막의 제조방법 {METHOD FOR MANUFACTURING ORGANIC-INORGANIC HYBRID ION EXCHANGE RESIN AND METHOD FOR MANUFACTURING ION EXCHANGE MEMBRANE USING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method for producing an organic-inorganic hybrid ion-exchange resin, and a method for manufacturing an ion-exchange membrane using the same. BACKGROUND ART [0002]

본 발명은 유-무기 하이브리드 이온교환수지의 제조방법 및 이를 이용한 유-무기 하이브리드 이온교환막의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열기계적 특성을 개선할 수 있는 유-무기 하이브리드 이온교환수지의 제조방법 및 이를 이용한 유-무기 하이브리드 이온교환막의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a process for producing an organic-inorganic hybrid ion-exchange resin and a process for producing a organic-inorganic hybrid ion-exchange membrane using the same, and more particularly, to a process for producing an organic-inorganic hybrid ion- And a method for producing a hybrid organic-inorganic hybrid ion-exchange membrane using the same.

이온교환수지는 이온교환능이 있는 합성수지를 말한다. 1935년 영국의 B. A. 애덤스와 F. L. 홈스는 다가(多價) 페놀과 폼알데하이드를 축합시킨 수지와 m-페닐렌다이아민과 폼알데하이드를 축합시킨 수지가 이온을 교환하는 것을 발견하였다. 이 수지에 의해서 물속에 있는 각종 이온을 제거할 수 있다는 사실이 밝혀졌는데, 그 후 독일 및 미국 등에서 계통적 연구 및 공업적인 규모로 생산이 시작되었다. 제2차 세계대전 중 독일에서는 물의 정제, 인조견공장에서의 구리·암모니아 회수 등에 이용하였으며, 미국에서는 핵분열 생성물·초우라늄원소·회토류원소 등의 분류에 이용하였다. 또한 이온교환수지에 의해 각종 물질(아미노산·항생물질 등)의 정제가 용이하게 되었고 이후 이온교환막이 개발되면서 전기화학적으로 더욱 중요한 역할을 하게 되었다. 현재 이온교환막은 연료전지, 레독스 흐름 전지, 전기투석, 담수화, 초순수 및 폐수처리 등의 분야에서 널리 활용되고 있다. 다만 이온교환막은 그 응용에 따라 다양한 온도범위(상온 ~ 200℃)에서 사용될 수 있으나 현재 다양한 온도범위에서 안정하게 사용할 수 있는 이온교환막에 대한 연구가 부족한 실정이다. 따라서 다양한 온도범위에서도 기계적 물성 변화가 적은 우수한 기계적 강도와 내구성을 가진 범용의 이온교환막에 대한 연구가 필요하다.
The ion exchange resin is a synthetic resin having ion exchange ability. In 1935, BA Adams and FL Homes in the UK found that a resin that condensed polyvalent phenol and formaldehyde and a resin that condensed m-phenylenediamine and formaldehyde exchanged ions. It was found that this resin can remove various ions in the water, and then it started to be systematically studied and industrialized in Germany and the United States. During World War II, it was used in water purification, copper and ammonia recovery in artificial dog factory, and in the United States, it was used to classify fission product, uranium element, and trace element. In addition, purification of various materials (amino acids, antibiotics, etc.) was facilitated by the ion exchange resin, and the ion exchange membrane was developed and became more important in terms of electrochemistry. Currently, ion exchange membranes are widely used in fields such as fuel cells, redox flow cells, electrodialysis, desalination, ultrapure water and wastewater treatment. However, ion exchange membranes can be used in various temperature ranges (from room temperature to 200 ° C) depending on their applications, but researches on ion exchange membranes that can be used stably in various temperature ranges are lacking. Therefore, it is necessary to study general purpose ion exchange membranes with excellent mechanical strength and durability with little change in mechanical properties at various temperature ranges.

대한민국 공개특허 10-2012-0074365호Korean Patent Publication No. 10-2012-0074365

본 발명은 열기계적 특성을 개선할 수 있는 유-무기 하이브리드 이온교환수지 및 이를 이용한 유-무기 하이브리드 이온교환막을 제공하고 이의 제조방법을 제공한다.
The present invention provides an oil-inorganic hybrid ion exchange resin capable of improving thermomechanical characteristics and a oil-inorganic hybrid ion exchange membrane using the same, and a method for manufacturing the same.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 하기 화학식 1로 표현되는 유기실란과 하기 화학식 2로 표현되는 유기실란을 혼합하는 단계; 및 상기 혼합물에 졸-겔 공정을 수행하는 단계를 포함하는 유-무기 하이브리드 이온교환수지 제조방법을 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a process for producing a silane coupling agent, comprising: mixing an organosilane represented by the following formula (1) and an organosilane represented by the following formula (2); And performing a sol-gel process on the mixture. The present invention also provides a method for producing an organic-inorganic hybrid ion-exchange resin.

Figure 112012097200511-pat00008
Figure 112012097200511-pat00008

(상기 화학식 1에서 R1은 열중합 및 광중합 가능한 유기관능기이고 R2및 R3는 직쇄 또는 분지쇄의 (C1~C7)알킬이고; n은 0 내지 1의 정수이다.)Wherein R 1 is a thermally polymerizable and photopolymerizable organic functional group, R 2 and R 3 are straight or branched (C 1 -C 7) alkyl, and n is an integer of 0 to 1.

Figure 112012097200511-pat00009
Figure 112012097200511-pat00009

(상기 화학식 2에서 R4는 이온 교환 특성을 지니는 -SO3 -, -COO-, -PO3 2-, -PO3H-, -C6H4O-, -NH3 +, -NRH2 +, -NR2H+, -NR3 +, -PR3 +및 -SR2 +로 이루어진 군에서 선택되는 이온교환특성을 지니는 유기관능기이고, R5 및 R6는 직쇄 또는 분지쇄의 (C1~C7)알킬이고; n은 0내지 1의 정수이다.)
(In the general formula 2 R 4 is -SO 3 having ion exchange properties -, -COO -, -PO 3 2- , -PO 3 H -, -C 6 H 4 O -, -NH 3 +, -NRH 2 + , -NR 2 H + , -NR 3 + , -PR 3 + and -SR 2 + , and R 5 and R 6 are linear or branched (C1 To C7) alkyl; and n is an integer of 0 to 1.)

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 전술한 방법으로 이온교환수지를 제조하는 단계; 및 상기 이온교환수지를 열중합 또는 광중합하는 단계를 포함하는 유-무기 하이브리드 이온교환막 제조방법을 제공할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, there is provided a method for producing an ion exchange resin, comprising the steps of: And a step of thermally polymerizing or photopolymerizing the ion-exchange resin.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 중합 가능한 유기관능기를 포함하는 유기실란과 이온교환 특성의 유기관능기를 포함하는 유기실란이 포함된, 분자량 5,000이하의 올리고머들이 모여서 이루어진 유-무기 하이브리드 이온교환수지를 제공할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, there is provided a process for producing an organic-inorganic hybrid ion-exchange resin comprising organosilane containing a polymerizable organic functional group and organosilane containing an ion-exchangeable organic functional group and comprising oligomers having a molecular weight of 5,000 or less .

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 중합 가능한 유기관능기를 포함하는 유기실란과 이온교환 특성의 유기관능기를 포함하는 유기실란이 포함된, 분자량 5,000이하인 올리고머들이 모여서 이루어진 이온교환수지를 열중합 또는 광중합하여 제조한 유-무기 하이브리드 이온교환막을 제공할 수 있다.
According to one embodiment of the present invention, there is provided a process for producing an ion-exchange resin, which comprises thermally polymerizing or photopolymerizing an ion-exchange resin composed of an organosilane containing a polymerizable organic functional group and an organosilane containing an organic functional group having ion- It is possible to provide the produced oil-inorganic hybrid ion exchange membrane.

본 발명에 따른 이온교환수지는 분자량 5,000이하의 다양한 분자량 분포를 지닌 올리고머들이 모여서 이루어져 있기 때문에 이온교환막 제조 과정에서 발생할 수 있는 자유부피(free volume)의 감소가 적어 수축이 발생할 수 있는 문제를 개선할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 이온교환막은 유리전이온도 전후의 열팽창계수 차이가 작은 특징이 있어 기존 이온교환막에 비해 열기계적 특성이 우수하다.
Since the ion exchange resin according to the present invention is composed of oligomers having various molecular weight distributions with a molecular weight of less than 5,000, there is little decrease in the free volume that can occur during the preparation of the ion exchange membrane, . Also, the ion exchange membrane according to the present invention has a small thermal expansion coefficient difference before and after the glass transition temperature, and is superior in thermal mechanical properties to the conventional ion exchange membrane.

이하, 실시예 및 실험예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 본 발명의 목적, 특징, 장점은 이하의 실시예 및 실험예를 통하여 쉽게 이해될 것이다. 본 발명은 여기서 설명되는 실시예 및 실험예에 한정되지 않고, 다른 형태로 구체화될 수 있다. 여기서 소개되는 실시예 및 실험예는 개시된 내용이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 이하의 실시예 및 실험예에 의하여 본 발명이 제한되어서는 안된다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Experimental Examples. The objects, features and advantages of the present invention will be easily understood by the following examples and experimental examples. The present invention is not limited to the embodiments and experimental examples described here, but may be embodied in other forms. The embodiments and examples disclosed herein are provided to enable those skilled in the art to fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention should not be limited by the following examples and experimental examples.

본 발명의 일 실시형태에 따른 유-무기 하이브리드 이온교환수지 제조방법은, (S1) 하기 화학식 1로 표현되는 유기실란과 하기 화학식 2로 표현되는 유기실란을 혼합하는 단계; 및 (S2) 상기 혼합물에 졸-겔 공정을 수행하는 단계를 포함한다.
According to an embodiment of the present invention, there is provided a method for manufacturing a U-inorganic hybrid ion exchange resin comprising the steps of: (S1) mixing an organosilane represented by the following formula (1) and an organosilane represented by the following formula (2); And (S2) subjecting the mixture to a sol-gel process.

[화학식 1] [Chemical Formula 1]

Figure 112012097200511-pat00010
Figure 112012097200511-pat00010

(상기 화학식 1에서 R1은 열중합 및 광중합 가능한 유기관능기이고 R2및 R3는 직쇄 또는 분지쇄의 (C1~C7)알킬이고; n은 0 내지 1의 정수이다.)
Wherein R 1 is a thermally polymerizable and photopolymerizable organic functional group, R 2 and R 3 are straight or branched (C 1 -C 7) alkyl, and n is an integer of 0 to 1.

[화학식 2](2)

Figure 112012097200511-pat00011
Figure 112012097200511-pat00011

(상기 화학식 2에서 R4는 이온 교환 특성을 지니는 -SO3 -, -COO-, -PO3 2-, -PO3H-, -C6H4O-, -NH3 +, -NRH2 +, -NR2H+, -NR3 +, -PR3 +및 -SR2 +로 이루어진 군에서 선택되는 이온교환특성을 지니는 유기관능기이고, R5 및 R6는 직쇄 또는 분지쇄의 (C1~C7)알킬이고; n은 0 내지 1의 정수이다.)
(In the general formula 2 R 4 is -SO 3 having ion exchange properties -, -COO -, -PO 3 2- , -PO 3 H -, -C 6 H 4 O -, -NH 3 +, -NRH 2 + , -NR 2 H + , -NR 3 + , -PR 3 + and -SR 2 + , and R 5 and R 6 are linear or branched (C1 To C7) alkyl; and n is an integer of 0 to 1.)

상기 (S1) 단계에 의한 혼합물은 상기 화학식 1 및 상기 화학식 2의 n=1인 유기실란을 50mol% (전체 100mol% 기준) 이상 포함할 수 있다. The mixture according to the step (S1) may contain 50 mol% (based on 100 mol% as a whole) of the organosilane having n = 1 in the chemical formula 1 and the chemical formula 2.

상기 (S1) 단계에 의한 혼합물에 상기 화학식 1 및 상기 화학식 2의 n=0인 유기실란의 양이 50mol% (전체 100mol% 기준) 이상 포함되는 경우 최종 제조된 유-무기 하이브리드 이온교환막의 유연성이 감소해 제작된 이온교환막 사용시 크랙(crack)이 발생할 수 있다.
When the amount of the organosilane having n = 0 in the formula (1) and the formula (2) is more than 50 mol% (based on 100mol% of the total), the flexibility of the finally prepared organic-inorganic hybrid ion exchange membrane Cracks may occur when using the prepared ion exchange membranes.

상기 화학식 1로 표현되는 유기실란은 다이에톡시(3-글리시딜옥시프로필)메틸실란, 3-글리시딜옥시프로필(다이메톡시)메틸실란, 다이메톡시메틸비닐실란, 다이에톡시메틸비닐실란, 3-메르캅토프로필(다이메톡시)메틸실란, 3-(2-아미노에틸아미노)프로필다이메톡시메틸실란, 3-아미노프로필다이에톡시메틸실란, (3-아크릴옥시프로필)메틸다이메톡시실란, 알릴다이메톡시실란, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸메틸다이에톡시실란, 메타크릴옥시프로필메틸다이에톡시실란, 메타크릴옥시프로필메틸다이메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 아릴트리메톡시실란, 아릴트리에톡시실란, 3-(N-알릴아미노)프로필트리메톡시실란, 비닐트리프로폭시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리에톡시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리프로폭시실란, 3-아크릴옥시프로필메틸비스(트리메톡시)실란, 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리프로폭시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리프로폭시실란, N-(아미노에틸-3-아미노프로필)트리메톡시실란, N-(2-아미노에틸-3-아미노프로필)트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, (3-메르캅토프로필)트리메톡시실란, (3-메르캅토프로필)트리에톡시실란, (아크릴옥시메틸)페네틸트리메톡시실란 및 알릴옥시운데실트리메톡시실란 으로 구성된 그룹에서 1종 이상이 선택될 수 있고 바람직하게는 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 또는 3-글리시딜옥시프로필(다이메톡시)메틸실란일 수 있다.
The organosilane represented by the formula (1) is preferably selected from the group consisting of diethoxy (3-glycidyloxypropyl) methylsilane, 3-glycidyloxypropyl (dimethoxy) methylsilane, dimethoxymethylvinylsilane, diethoxymethyl Vinylsilane, 3-mercaptopropyl (dimethoxy) methylsilane, 3- (2-aminoethylamino) propyldimethoxymethylsilane, 3-aminopropyldiethoxymethylsilane, Methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, Glycidoxypropyltrimethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyl Triethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, aryltrimethoxysilane, aryl Vinyltripropoxysilane, N- (3-acryloxy-2-hydroxypropyl) -3-aminopropyltriethoxysilane, N- (3-acryloxy-2-hydroxypropyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, N- (3-acryloxy-2- hydroxypropyl) -3-aminopropyltripropoxysilane, 3- Acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-acryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, , 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-methacryloxypropyltripropoxysilane, N- (aminoethyl-3-aminopropyl) trimethoxysilane, N- Propyl) triethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, (3-mercaptopropyl) At least one member selected from the group consisting of trimethoxysilane, trimethoxysilane, trimethoxysilane, trimethoxysilane, (3-mercaptopropyl) triethoxysilane, (acryloxymethyl) phenethyltrimethoxysilane and allyloxydecyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane or 3-glycidyloxypropyl (dimethoxy) methylsilane.

상기 화학식 2로 표현되는 유기실란은 소듐 4-(2-(3-(다이메톡시(메틸)실릴)프로필티오)에틸) 벤젠술포네이트, 소듐 3- (트리메톡시실릴)프로판-1-술포네이트, 소듐 3-(다이메톡시(메틸)실릴)프로판-1-술포네이트, 트리메틸[3-(트리에톡시실릴)프로필]암모늄 클로라이드, 트리메틸[3-(트리메톡시실릴)프로필]암모늄 클로라이드, (2-N-벤질아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, 비스(메톡시에틸)-3-트리메톡시실릴프로필 암모늄 클로라이드, N,N-다이데실-N-메틸-N-(3-트리메톡시실릴프로필)암모늄 클로라이드, 옥타데실다이메틸(3-트리메톡시실릴프로필)암모늄 클로라이드, 테트라데실다이메틸(3-트리메톡시실릴프로필) 암모늄 클로라이드, 3-(트리메톡시실릴)프로필클로로포르메이트, N-트리메톡시실릴프로필- N,N,N-트리-n-부틸 암모늄 클로라이드, (3-트리메톡시실릴-2-프로피닐)트리페닐 포스포늄 클로라이드 및 3-트리하이드록시실릴프로필메틸포스포네이트 소듐염 으로 구성된 그룹에서 1종 이상이 선택될 수 있고 바람직하게는 소듐 4-(2-(3-(다이메톡시(메틸)실릴)프로필티오)에틸) 벤젠술포네이트 또는 트리메틸[3-(트리메톡시실릴)프로필]암모늄 클로라이드일 수 있다.
The organosilane represented by the general formula (2) is preferably selected from the group consisting of sodium 4- (2- (3- (dimethoxy (methyl) silyl) propylthio) ethylbenzenesulfonate, sodium 3- (trimethoxysilyl) propane- (Trimethoxysilyl) propyl] ammonium chloride, trimethyl [3- (trimethoxysilyl) propyl] ammonium chloride, trimethyl [3- (Methoxyethyl) -3-trimethoxysilylpropylammonium chloride, N, N-predecyl-N-methyl-N- (3-trimethoxysilylpropyl) ammonium chloride, octadecyl dimethyl (3-trimethoxysilylpropyl) ammonium chloride, tetradecyl dimethyl (3-trimethoxysilylpropyl) ammonium chloride, 3- Silyl) propyl chloroformate, N-trimethoxysilylpropyl- N, N, N-tri-n-butylammonium chloride, Silyl-2-propynyl) triphenylphosphonium chloride and 3-trihydroxysilylpropylmethylphosphonate sodium salt, and preferably at least one selected from the group consisting of sodium 4- (2- (3 - (dimethoxy (methyl) silyl) propylthio) ethyl) benzenesulfonate or trimethyl [3- (trimethoxysilyl) propyl] ammonium chloride.

일반적으로 졸-겔 공정(sol-gel process)은 아래 그림처럼 수행된다. 알콕시 (-OR) 그룹을 지닌 실란에 물을 첨가하여 가수분해(Hydrolysis)-축합 (Condensation) 반응을 진행하면Si-O-Si 결합이 형성된다. (R은 직지 또는 분지쇄의 알킬)In general, the sol-gel process is performed as shown below. When water is added to the silane having an alkoxy (-OR) group and subjected to a hydrolysis-condensation reaction, a Si-O-Si bond is formed. (R is a straight or branched chain alkyl)

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

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본 발명의 일 실시형태에 따르면 상기 졸-겔 공정을 이용하여 유-무기 하이브리드 이온교환수지 제조를 하기 위해 유기실란에 물을 첨가하여 가수분해-축합반응을 진행시킨다. 이에 의하여 Si-O-Si 결합이 형성되므로 반응을 촉진하기 위해 바람직하게는 산 또는 염기 촉매를 첨가할 수 있다. 사용 가능한 촉매로는 아세트산, 인산, 황산, 염산, 질산, 클로로술폰산, 파라-톨루엔산, 트리클로로아세트산, 폴리인산, 필로인산, 요오드산, 주석산, 과염소산과 같은 산성촉매 또는 암모니아, 수산화나트륨, n-부틸아민, 다이-n-부틸아민, 트리-n-부틸아민, 이미다졸, 과염소산암모늄, 수산화칼륨, 수산화바륨, 수산화스트론튬 등과 같은 염기 촉매, Amberlite® IRC76 하이드로젠 폼(hydrogen form), Amberlite® IRA-400 클로라이드 폼(chloride form) 같은 산염기 이온교환수지(ion exchange resin) 등이 사용될 수 있고 바람직하게는 수산화나트륨 또는 염산이 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 촉매의 첨가량은 특별히 제한되지 않으며 유기실란 100중량부 기준으로 0.0001~10 중량부 첨가하는 것으로 충분하다. According to one embodiment of the present invention, water is added to the organosilane to proceed the hydrolysis-condensation reaction in order to prepare the oil-inorganic hybrid ion exchange resin using the sol-gel process. Since Si-O-Si bonds are formed by this reaction, an acid or base catalyst may be preferably added to promote the reaction. Usable catalysts include acidic catalysts such as acetic acid, phosphoric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, chlorosulfonic acid, para-toluic acid, trichloroacetic acid, polyphosphoric acid, pyrophosphoric acid, iodic acid, tartaric acid, perchloric acid, Base catalysts such as butylamine, di-n-butylamine, tri-n-butylamine, imidazole, ammonium perchlorate, potassium hydroxide, barium hydroxide, strontium hydroxide and the like, Amberlite® IRC76 hydrogen form, Amberlite® An ion exchange resin such as IRA-400 chloride form may be used. Preferably, sodium hydroxide or hydrochloric acid may be used, but the present invention is not limited thereto. The addition amount of the catalyst is not particularly limited, and it is sufficient to add 0.0001 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the organosilane.

상기 졸-겔 공정은 상온에서 6~72시간 정도 교반하는 것으로 충분하며 반응속도를 촉진하고 완전한 가수분해-축합반응의 진행을 위하여 0~100oC, 바람직하게는 80oC에서 24시간 동안 가수분해-축합반응을 유도하여 유-무기 하이브리드 이온교환수지를 형성할 수 있다. 졸-겔 공정의 반응시간이 6시간 미만이면 가수분해-축합반응 진행되지 않아 Si-O-Si 결합이 형성되지 않고, 72시간 초과이면 가수분해-축합반응이 과다하게 진행되어 gel화가 일어나 유-무기 하이브리드 이온교환수지를 얻을 수 없다.The sol-gel process is sufficient for stirring for about 6 to 72 hours at room temperature. The sol-gel process is carried out at a temperature of 0 to 100 ° C, preferably 80 ° C for 24 hours to accelerate the reaction rate and proceed the complete hydrolysis- Decomposition-condensation reaction can be induced to form an organic-inorganic hybrid ion-exchange resin. If the reaction time of the sol-gel process is less than 6 hours, the hydrolysis-condensation reaction does not proceed and the Si-O-Si bond is not formed. When the reaction time exceeds 72 hours, the hydrolysis-condensation reaction proceeds excessively, An inorganic hybrid ion exchange resin can not be obtained.

또한 졸-겔 공정을 통해 제조된 유-무기 하이브리드 이온교환수지 내에는 부산물인 알코올 및 반응 후 잔존하는 물이 존재하게 되는데, 이는 감압 및 N2 퍼징(purging) 하에서 0oC~100oC 조건에서 제거할 수 있고, 바람직하게는 -0.1MPa의 감압 하에서 80oC의 조건에서 1시간, 또는 N2 퍼징(purging) 및 교반 하에서 80oC의 조건에서 12시간 수행함으로써 제거할 수 있다.
Also, in the organic-inorganic hybrid ion exchange resin prepared through the sol-gel process, the alcohol as a by-product and the water remaining after the reaction are present, which is decomposed under N 2 purging at 0 ° C to 100 ° C , Preferably at 80 ° C for 1 hour under reduced pressure of -0.1 MPa or for 12 hours under N 2 purging and stirring at 80 ° C.

상기 유-무기 하이브리드 이온교환수지는 분자량이 5,000 이하의 올리고머들로 구성되는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 실시형태에 따르면 5,000 이하의 다양한 분자량 분포를 지닌 올리고머들이 모여서 이온교환수지를 이루고 있기 때문에 이온교환막 제조 과정에서 발생될 수 있는 자유부피의 감소 정도가 모노머 기반의 물질보다 훨씬 적다. 따라서, 수축이 잘 일어나지 않는 장점을 가진다. 또한, 유-무기 하이브리드 이온교환막 내의 올리고머들의 무기물 부분 (Si-O-Si 결합)은 온도상승에 따른 유기물 부분의 움직임을 제약하는 가교점 (crosslinking point) 역할을 하기 때문에 유-무기 하이브리드 이온교환수지를 구성하는 올리고머들로 제조된 유-무기 하이브리드 이온교환막은 가교밀도(crosslinking density)가 높고 유리전이온도 전후 열팽창계수의 차이가 작은 특징이 있어 기존 이온교환막에 비해 열기계적 특성이 매우 우수하다.
The organic-inorganic hybrid ion exchange resin is preferably composed of oligomers having a molecular weight of 5,000 or less. According to one embodiment of the present invention, since oligomers having various molecular weight distributions of 5,000 or less are gathered to form an ion exchange resin, the degree of decrease in the free volume that can be generated in the process of preparing an ion exchange membrane is much smaller than that of a monomer-based material. Therefore, it has an advantage that shrinkage does not occur well. Since the inorganic part (Si-O-Si bond) of the oligomers in the organic-inorganic hybrid ion exchange membrane serves as a crosslinking point for restricting the movement of the organic part according to the temperature rise, the organic-inorganic hybrid ion exchange resin Inorganic hybrid ion exchange membranes made of oligomers constituting the polymer electrolyte membrane have a high crosslinking density and a small difference in the thermal expansion coefficient before and after the glass transition temperature and thus are superior in thermal mechanical properties to those of conventional ion exchange membranes.

또한 본 발명의 일 실시형태에 따른 유-무기 하이브리드 이온교환막의 제조방법은, 상기에서 제시한 방법으로 이온교환수지를 제조하는 단계; 및 상기 이온교환수지를 열중합 또는 광중합하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an organic-inorganic hybrid ion exchange membrane, comprising: preparing an ion exchange resin by the above-described method; And thermally or photopolymerizing the ion exchange resin.

상기 열중합 또는 광중합 단계는, 상기 이온교환수지에 열중합 또는 광중합 촉매를 첨가하고 교반하는 단계; 및 상기 교반된 이온교환수지를 필름 상에 코팅한 후 열중합 또는 광중합하는 단계를 포함할 수 있다.Wherein the thermal polymerization or the photopolymerization step comprises the steps of: adding and stirring a thermal or photopolymerization catalyst to the ion exchange resin; And coating the stirred ion-exchange resin on a film, followed by thermal polymerization or photopolymerization.

상기 열중합 촉매는, 벤질 다이메틸 아민 등의 아민계열, 1-메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸 등의 이미다졸계열, 트리페닐포스핀, 트리페닐포스페이트, 트리옥틸포스핀, 트리 tert-부틸포스핀, tert-부틸포스포니움 메탄 서포네이트 등의 인계열, 알루미늄 아세틸 아세토네이트(Alacac), 플라티늄-싸이클로비닐메틸실록산 콤플렉스, 트리스(다이부틸썰파이드)로듐 트리클로라이드, 3-메틸-2-부테닐테트라메틸렌설포늄 헥사플루오로안티몬에이트 염 등의 메탈 촉매를 사용할 수 있고 바람직하게는 3-메틸-2-부테닐테트라메틸렌설포늄 헥사플루오로안티몬에이트 염을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. The thermal polymerization catalyst may be selected from the group consisting of amine series such as benzyldimethylamine, imidazole series such as 1-methylimidazole and 2-phenylimidazole, triphenylphosphine, triphenylphosphate, trioctylphosphine, (Alacac), a platinum-cyclocylvinylmethylsiloxane complex, tris (dibutylsulfide) rhodium trichloride, 3-methyl-cyclopentylmethylsiloxane complexes such as tert-butylphosphonium methosulphonate, 2-butenyltetramethylenesulfonium hexafluoroantimonate, and 2-butenyltetramethylenesulfonium hexafluoroantimonate salts. Of these, 3-methyl-2-butenyltetramethylsulfonium hexafluoroantimonate salts can be used. It is not.

상기 광중합 촉매는, 트리아릴설포니움 헥사플로로안티모네이트 염, 2,2-다이메톡시-2-페닐 아세토페논, 벤조페논, 2-하이드록시-2-패닐아세토페논, 2,4-다이에틸티오쟌텐-9-온, 다이페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀 옥사이드 등을 사용할 수 있고 바람직하게는 트리아릴설포니움 헥사플로로안티모네이트 염을 사용할 수 있으나 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.Wherein the photopolymerization catalyst is selected from the group consisting of triarylsulfonium hexafluoroantimonate salts, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, benzophenone, 2-hydroxy- Diethylthioxanthene-9-one, diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl) phosphine oxide, and the like, and preferably triarylsulfonium hexafluoroantimonate salts can be used, But is not limited to.

상기 열중합 또는 광중합 촉매는 상기 이온교환수지 100중량부 기준으로 0.1 ~10중량부를 첨가할 수 있다. 0.1중량부 미만이면 중합반응이 효율적으로 일어나지 않아 가교밀도가 낮아지고 10 중량부 초과이면 촉매가 차지하는 비중이 많아 중합 반응으로 제조된 유-무기 하이브리드 이온교환막의 특성이 잘 발현되지 않는다.The thermal polymerization or photopolymerization catalyst may be added in an amount of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the ion exchange resin. When the amount is less than 0.1 part by weight, the polymerization reaction does not occur efficiently and the crosslinking density is low. When the amount is more than 10 parts by weight, the specific gravity of the catalyst is large, so that the characteristics of the oil-

상기 코팅은 바 코팅(bar coating), 슬릿 다이 코팅 (slit die coating), 스프레이 코팅 (spray coating) 및 스핀코팅 (spin coating)으로 이루어진 군에서 선택되는 방법에 의해 수행될 수 있다. The coating may be performed by a method selected from the group consisting of bar coating, slit die coating, spray coating and spin coating.

상기 열중합 단계는 50 ~ 250 ℃의 온도에서 1시간~24시간 동안 실행될 수 있다. 열중합 온도가 250℃ 초과인 경우에는 유-무기 하이브리드 이온교환막의 유기물 부분의 결합사슬이 파괴될 수 있고, 50℃ 미만인 경우 열중합이 잘 일어나지 않을 수 있다. The thermal polymerization step may be carried out at a temperature of 50 to 250 DEG C for 1 to 24 hours. When the heat polymerization temperature is higher than 250 ° C, the bonding chain of the organic part of the organic-inorganic hybrid ion exchange membrane may be destroyed. If the temperature is lower than 50 ° C, thermal polymerization may not occur.

상기 광중합 단계는 248~365nm 사이의 파장의 광원을 이용해 1분 ~ 30분동안 실행되고 광중합 단계 후 50~250℃의 온도에서 1~6시간동안 추가 열처리가 실행될 수 있다. 광중합 시간이 30분 초과일 경우 유-무기 하이브리드 이온교환막의 유기물 부분의 산화현상이 일어나 이온교환막의 성능 저하가 일어날 수 있고, 1분 미만일 경우 광중합이 잘 일어나지 않을 수 있다.
The photopolymerization step may be performed for 1 minute to 30 minutes using a light source with a wavelength of 248 to 365 nm, and further heat treatment may be performed for 1 to 6 hours at a temperature of 50 to 250 DEG C after the photopolymerization step. If the photopolymerization time is more than 30 minutes, oxidation of the organic part of the organic-inorganic hybrid ion exchange membrane may occur and the performance of the ion exchange membrane may be deteriorated. If the polymerization time is less than 1 minute, the photopolymerization may not occur.

본 발명의 일 실시형태에 따르면 중합 가능한 유기관능기를 포함하는 유기실란과 이온교환특성의 유기관능기를 포함하는 유기실란이 포함된, 분자량이 5,000이하의 올리고머들이 모여서 이루어진 유-무기 하이브리드 이온교환수지를 제공할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, there is provided a U-inorganic hybrid ion exchange resin comprising an organosilane containing a polymerizable organic functional group and an organosilane containing an ion-exchangeable organic functional group and oligomers having a molecular weight of 5,000 or less .

상기 중합 가능한 유기관능기를 포함하는 유기실란은 다이에톡시(3-글리시딜옥시프로필)메틸실란, 3-글리시딜옥시프로필(다이메톡시)메틸실란, 다이메톡시메틸비닐실란, 다이에톡시메틸비닐실란, 3-메르캅토프로필(다이메톡시)메틸실란, 3-(2-아미노에틸아미노)프로필다이메톡시메틸실란, 3-아미노프로필다이에톡시메틸실란, (3-아크릴옥시프로필)메틸다이메톡시실란, 알릴다이메톡시실란, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸메틸다이에톡시실란, 메타크릴옥시프로필메틸다이에톡시실란, 메타크릴옥시프로필메틸다이메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 아릴트리메톡시실란, 아릴트리에톡시실란, 3-(N-알릴아미노)프로필트리메톡시실란, 비닐트리프로폭시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리에톡시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리프로폭시실란, 3-아크릴옥시프로필메틸비스(트리메톡시)실란, 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리프로폭시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리프로폭시실란, N-(아미노에틸-3-아미노프로필)트리메톡시실란, N-(2-아미노에틸-3-아미노프로필)트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, (3-메르캅토프로필)트리메톡시실란, (3-메르캅토프로필)트리에톡시실란, (아크릴옥시메틸)페네틸트리메톡시실란 및 알릴옥시운데실트리메톡시실란으로 구성된 그룹에서 1종 이상이 선택될 수 있고 바람직하게는 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 또는 3-글리시딜옥시프로필(다이메톡시)메틸실란일 수 있다.
The organosilane containing the polymerizable organic functional group is preferably selected from the group consisting of diethoxy (3-glycidyloxypropyl) methylsilane, 3-glycidyloxypropyl (dimethoxy) methylsilane, dimethoxymethylvinylsilane, 3-aminopropyldimethoxymethylsilane, 3-aminopropyldimethoxymethylsilane, 3-aminopropyldimethoxymethylsilane, 3-mercaptopropyl (dimethoxy) methylsilane, 3- ) Methyldimethoxysilane, allyldimethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethylmethyldiethoxysilane, methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, methacryloxypropylmethyldimethoxysilane , 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3- glycidoxypropyltriethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl ) Ethyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, aryltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, N- (3-acryloxy-2-hydroxypropyl) -3-aminopropyltriethoxysilane, vinyltriethoxysilane, N- Hydroxypropyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, N- (3-acryloxy-2-hydroxypropyl) , 3-acryloxypropylmethylbis (trimethoxy) silane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-acryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltripropoxysilane, 3-methacryloxy Methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-methacryloxypropyltripropoxysilane, N- (aminoethyl-3-aminopropyl) trimethoxysilane, N- (2-amino Ethyl-3-aminopropyl) triethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, (3- (Acryloxymethyl) phenethyltrimethoxysilane, and allyloxydecyltrimethoxysilane may be selected from the group consisting of (methacryloxypropyl) trimethoxysilane, (3-mercaptopropyl) triethoxysilane, And preferably 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane or 3-glycidyloxypropyl (dimethoxy) methylsilane.

상기 이온교환 특성의 유기관능기를 포함하는 유기실란은 소듐 4-(2-(3-(다이메톡시(메틸)실릴)프로필티오)에틸) 벤젠술포네이트, 소듐 3- (트리메톡시실릴)프로판-1-술포네이트, 소듐 3-(다이메톡시(메틸)실릴)프로판-1-술포네이트, 트리메틸[3-(트리에톡시실릴)프로필]암모늄 클로라이드, 트리메틸[3-(트리메톡시실릴)프로필]암모늄 클로라이드, (2-N-벤질아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, 비스(메톡시에틸)-3-트리메톡시실릴프로필 암모늄 클로라이드, N,N-다이데실-N-메틸-N-(3-트리메톡시실릴프로필)암모늄 클로라이드, 옥타데실다이메틸(3-트리메톡시실릴프로필)암모늄 클로라이드, 테트라데실다이메틸(3-트리메톡시실릴프로필) 암모늄 클로라이드, 3-(트리메톡시실릴)프로필클로로포르메이트, N-트리메톡시실릴프로필-N,N,N-트리-n-부틸 암모늄 클로라이드, (3-트리메톡시실릴-2-프로피닐)트리페닐 포스포늄 클로라이드 및 3-트리하이드록시실릴프로필메틸포스포네이트 소듐염으로 구성된 그룹에서 1종 이상이 선택될 수 있고 바람직하게는 소듐 4-(2-(3-(다이메톡시(메틸)실릴)프로필티오)에틸) 벤젠술포네이트 또는 트리메틸[3-(트리메톡시실릴)프로필]암모늄 클로라이드일 수 있다.
The organosilane containing the organic functional group of the ion exchange property is preferably selected from the group consisting of sodium 4- (2- (3- (dimethoxy (methyl) silyl) propylthio) ethylbenzenesulfonate, sodium 3- (trimethoxysilyl) (Trimethoxy silyl) propane-1-sulfonate, trimethyl [3- (triethoxysilyl) propyl] ammonium chloride, trimethyl [3- (trimethoxysilyl) Propyl] ammonium chloride, (2-N-benzylaminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, bis (methoxyethyl) -3- trimethoxysilylpropylammonium chloride, (3-trimethoxysilylpropyl) ammonium chloride, octadecyl dimethyl (3-trimethoxysilylpropyl) ammonium chloride, tetradecyl dimethyl (3-trimethoxysilylpropyl) ammonium chloride, 3- (Trimethoxysilyl) propyl chloroformate, N-trimethoxysilylpropyl-N, N, N-tri-n- Triphenylphosphonium chloride and 3-trihydroxysilylpropylmethylphosphonate sodium salt, and preferably at least one member selected from the group consisting of sodium (3-trimethoxysilyl-2-propynyl) Propylthio) ethyl) benzenesulfonate or trimethyl [3- (trimethoxysilyl) propyl] ammonium chloride.

본 발명의 일 실시형태에 따르면 중합 가능한 유기관능기를 포함하는 유기실란과 이온교환 특성의 유기관능기를 포함하는 유기실란이 포함된, 분자량 5,000이하의 올리고머들로 구성된 유-무기 하이브리드 이온교환수지를 열중합 또는 광중합하여 제조한 유-무기 하이브리드 이온교환막을 제공할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, there is provided a process for producing an organic-inorganic hybrid ion exchange resin composed of oligomers having a molecular weight of 5,000 or less and containing an organosilane containing an organosilane containing a polymerizable organic functional group and an organosilane containing an ion- Inorganic hybrid ion exchange membranes prepared by polymerization or photopolymerization can be provided.

상기 중합 가능한 유기관능기를 포함하는 유기실란은 다이에톡시(3-글리시딜옥시프로필)메틸실란, 3-글리시딜옥시프로필(다이메톡시)메틸실란, 다이메톡시메틸비닐실란, 다이에톡시메틸비닐실란, 3-메르캅토프로필(다이메톡시)메틸실란, 3-(2-아미노에틸아미노)프로필다이메톡시메틸실란, 3-아미노프로필다이에톡시메틸실란, (3-아크릴옥시프로필)메틸다이메톡시실란, 알릴다이메톡시실란, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸메틸다이에톡시실란, 메타크릴옥시프로필메틸다이에톡시실란, 메타크릴옥시프로필메틸다이메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 아릴트리메톡시실란, 아릴트리에톡시실란, 3-(N-알릴아미노)프로필트리메톡시실란, 비닐트리프로폭시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리에톡시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리프로폭시실란, 3-아크릴옥시프로필메틸비스(트리메톡시)실란, 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리프로폭시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리프로폭시실란, N-(아미노에틸-3-아미노프로필)트리메톡시실란, N-(2-아미노에틸-3-아미노프로필)트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, (3-메르캅토프로필)트리메톡시실란, (3-메르캅토프로필)트리에톡시실란, (아크릴옥시메틸)페네틸트리메톡시실란 및 알릴옥시운데실트리메톡시실란으로 구성된 그룹에서 1종 이상이 선택될 수 있고 바람직하게는 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 또는 3-글리시딜옥시프로필(다이메톡시)메틸실란일 수 있다.
The organosilane containing the polymerizable organic functional group is preferably selected from the group consisting of diethoxy (3-glycidyloxypropyl) methylsilane, 3-glycidyloxypropyl (dimethoxy) methylsilane, dimethoxymethylvinylsilane, 3-aminopropyldimethoxymethylsilane, 3-aminopropyldimethoxymethylsilane, 3-aminopropyldimethoxymethylsilane, 3-mercaptopropyl (dimethoxy) methylsilane, 3- ) Methyldimethoxysilane, allyldimethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethylmethyldiethoxysilane, methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, methacryloxypropylmethyldimethoxysilane , 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3- glycidoxypropyltriethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl ) Ethyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, aryltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, N- (3-acryloxy-2-hydroxypropyl) -3-aminopropyltriethoxysilane, vinyltriethoxysilane, N- Hydroxypropyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, N- (3-acryloxy-2-hydroxypropyl) , 3-acryloxypropylmethylbis (trimethoxy) silane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-acryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltripropoxysilane, 3-methacryloxy Methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-methacryloxypropyltripropoxysilane, N- (aminoethyl-3-aminopropyl) trimethoxysilane, N- (2-amino Ethyl-3-aminopropyl) triethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, (3- (Acryloxymethyl) phenethyltrimethoxysilane, and allyloxydecyltrimethoxysilane may be selected from the group consisting of (methacryloxypropyl) trimethoxysilane, (3-mercaptopropyl) triethoxysilane, And preferably 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane or 3-glycidyloxypropyl (dimethoxy) methylsilane.

상기 이온교환 특성의 유기관능기를 포함하는 유기실란은 소듐 4-(2-(3-(다이메톡시(메틸)실릴)프로필티오)에틸) 벤젠술포네이트, 소듐 3- (트리메톡시실릴)프로판-1-술포네이트, 소듐 3-(다이메톡시(메틸)실릴)프로판-1-술포네이트, 트리메틸[3-(트리에톡시실릴)프로필]암모늄 클로라이드, 트리메틸[3-(트리메톡시실릴)프로필]암모늄 클로라이드, (2-N-벤질아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, 비스(메톡시에틸)-3-트리메톡시실릴프로필 암모늄 클로라이드, N,N-다이데실-N-메틸-N-(3-트리메톡시실릴프로필)암모늄 클로라이드, 옥타데실다이메틸(3-트리메톡시실릴프로필)암모늄 클로라이드, 테트라데실다이메틸(3-트리메톡시실릴프로필) 암모늄 클로라이드, 3-(트리메톡시실릴)프로필클로로포르메이트, N-트리메톡시실릴프로필-N,N,N-트리-n-부틸 암모늄 클로라이드, (3-트리메톡시실릴-2-프로피닐)트리페닐 포스포늄 클로라이드 및 3-트리하이드록시실릴프로필메틸포스포네이트 소듐염 으로 구성된 그룹에서 1종 이상이 선택될 수 있고 바람직하게는 소듐 4-(2-(3-(다이메톡시(메틸)실릴)프로필티오)에틸) 벤젠술포네이트 또는 트리메틸[3-(트리메톡시실릴)프로필]암모늄 클로라이드일 수 있다. The organosilane containing the organic functional group of the ion exchange property is preferably selected from the group consisting of sodium 4- (2- (3- (dimethoxy (methyl) silyl) propylthio) ethylbenzenesulfonate, sodium 3- (trimethoxysilyl) (Trimethoxy silyl) propane-1-sulfonate, trimethyl [3- (triethoxysilyl) propyl] ammonium chloride, trimethyl [3- (trimethoxysilyl) Propyl] ammonium chloride, (2-N-benzylaminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, bis (methoxyethyl) -3- trimethoxysilylpropylammonium chloride, (3-trimethoxysilylpropyl) ammonium chloride, octadecyl dimethyl (3-trimethoxysilylpropyl) ammonium chloride, tetradecyl dimethyl (3-trimethoxysilylpropyl) ammonium chloride, 3- (Trimethoxysilyl) propyl chloroformate, N-trimethoxysilylpropyl-N, N, N-tri-n-butylammonium At least one member selected from the group consisting of chloride, (3-trimethoxysilyl-2-propynyl) triphenylphosphonium chloride and 3-trihydroxysilylpropylmethylphosphonate sodium salt may be selected and preferably sodium Propylthio) ethyl) benzenesulfonate or trimethyl [3- (trimethoxysilyl) propyl] ammonium chloride.

이하, 실시예 및 실험예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 이들 예로만 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of Examples and Experimental Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

실시예Example 1 One

소듐 4-(2-(3-(다이메톡시(메틸)실릴)프로필티오)에틸) 벤젠술포네이트 (Sodium 4-(2-(3-(dimethoxy(methyl)silyl)propylthio)ethyl)benzenesulfonate) : 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 (3-Glycidyloxypropyltrimethoxysilane, Aldrich社)를 23.2g: 9.4g (0.06 mol: 0.04 mol)의 비율로 혼합하여 100ml 1neck 플라스크에 넣었다. 그 후 상기 혼합물에 NaOH 0.1N 농도를 가지는 물 2.7g을 첨가하고 상온에서 6시간 동안 전가수분해(prehydrolysis) 후 80℃에서 24시간 동안 환류(reflux) 하에서 교반하였다. 24시간의 졸-겔 반응 후 얻은 수지를 100ml 2neck 플라스크에 넣은 뒤 80℃ 12시간 동안 N2 퍼징(purging) 및 교반 하에 추가하여 반응시키고 동시에 부산물인 물과 메탄올을 제거했다. 수득한 수지를 글래시 필터(glassy filter)를 사용하여 여과한 후 최종적으로 술포네이트-에폭시 올리고머 수지를 얻었다. 다음으로, 수지에 열중합 촉매로 3-메틸-2-부테닐테트라메틸렌설포늄 헥사플루오로안티몬에이트 염 (3-methyl-2-butenyltetramethylenesulfonium hexafluoroantimonate salt, CP77, ADEKA 社)를 수지 대비 4 중량부 첨가한 후, 3시간 동안 교반하였다. 교반된 수지를 켑톤 필름(Kepton film) 위에 바 코팅(bar coating) 후 120도 2시간동안 열중합한 뒤 켑톤 필름(Kepton film)을 제거하여 중합된 술포네이트-에폭시 하이브리드 이온교환막을 얻었다.
(Methyl) silyl) propylthio) ethyl) benzenesulfonate): A solution of sodium 4- (2- (3- (dimethoxy 3-Glycidyloxypropyltrimethoxysilane (Aldrich) was mixed at a ratio of 23.2 g: 9.4 g (0.06 mol: 0.04 mol), and the mixture was placed in a 100 ml 1-necked flask. Then, 2.7 g of water having a concentration of 0.1 N of NaOH was added to the mixture, prehydrolysis was performed at room temperature for 6 hours, and then the mixture was stirred at 80 캜 for 24 hours under reflux. The resin obtained after 24 hours of sol-gel reaction was placed in a 100 ml 2-necked flask and reacted at 80 ° C for 12 hours under N 2 purging and stirring to remove water and methanol as byproducts. The obtained resin was filtered using a glassy filter, and finally a sulfonate-epoxy oligomer resin was obtained. Next, 4 parts by weight of 3-methyl-2-butenyltetramethylenesulfonium hexafluoroantimonate salt (3-methyl-2-butenyltetramethylenesulfonium hexafluoroantimonate salt, CP77, ADEKA) as a thermal polymerization catalyst was added to the resin And stirred for 3 hours. The stirred resin was bar coated on a Kepton film, heat-cured at 120 ° C for 2 hours, and then the Kepton film was removed to obtain a polymerized sulfonate-epoxy hybrid ion exchange membrane.

실시예Example 2 2

트리메틸[3-(트리메톡시실릴)프로필]암모늄 클로라이드 (Trimethyl[3-(trimethoxysilyl)propyl]ammonium Chloride, TCI社): 3-글리시딜옥시프로필(다이메톡시)메틸실란 (3-Glycidyloxypropyl(dimethoxy)methylsilane, Aldrich社)를 10.31g: 13.22g (0.04 mol: 0.06 mol)의 비율로 혼합하여 100ml 1neck 플라스크에 넣었다. 그 후 상기 혼합물에 HCl 0.1N 농도를 가지는 물 2.7g을 첨가하고 상온에서 6시간 동안 전가수분해(prehydrolysis) 후 80℃에서 24시간 동안 환류(reflux) 하에서 교반하였다. 24시간의 졸-겔 반응 후 얻은 수지를 100ml 2neck 플라스크에 넣은 뒤 80℃에서 12시간 동안 N2 퍼징(purging) 및 교반 하에 추가하여 반응시키고 동시에 부산물인 물과 메탄올을 제거했다. 수득한 수지를 글래시 필터(glassy filter)를 사용하여 여과한 후 최종적으로 암모늄-에폭시 올리고머 수지를 얻었다. 다음으로, 수지에 광중합 촉매로 트리아릴설포니움 헥사플로로안티모네이트 염 (Triarylsulfonium hexafluoroantimonate salts, Aldrich社)를 수지 대비 4 중량부 첨가한 후, 3시간 동안 교반하였다. 교반된 수지를 켑톤 필름(Kepton film) 위에 바 코팅(bar coating) 후 365nm 파장 의 자외선 램프에 3분간 노출시켜 광중합한 뒤 추가적으로 120도 2시간동안 열처리를 수행했다. 켑톤 필름(Kepton film)을 제거하여 중합된 암모늄-에폭시 하이브리드 이온교환막을 얻었다.
Trimethyl [3- (trimethoxysilyl) propyl] ammonium Chloride, TCI): 3-glycidyloxypropyl (dimethoxy) methylsilane (3-glycidyloxypropyl dimethoxy) methylsilane, Aldrich) were mixed at a ratio of 10.31 g: 13.22 g (0.04 mol: 0.06 mol) and placed in a 100 ml 1-neck flask. Thereafter, 2.7 g of water having a HCl 0.1N concentration was added to the mixture, prehydrolysis was carried out at room temperature for 6 hours, and then the mixture was refluxed at 80 DEG C for 24 hours. The resin obtained after 24 hours of sol-gel reaction was placed in a 100 ml 2-neck flask and reacted by addition of N 2 purging and stirring at 80 ° C for 12 hours while removing by-products water and methanol. The obtained resin was filtered using a glassy filter, and finally an ammonium-epoxy oligomer resin was obtained. Then, 4 parts by weight of triarylsulfonium hexafluoroantimonate salts (Aldrich) as a photopolymerization catalyst was added to the resin, and the mixture was stirred for 3 hours. The stirred resin was bar coated on a Kepton film, exposed to ultraviolet light of 365 nm for 3 minutes, light cured, and further heat-treated for 120 hours for 2 hours. The Kepton film was removed to obtain a polymerized ammonium-epoxy hybrid ion exchange membrane.

시험예Test Example

상기 실시예에서 얻어진 샘플의 물성을 아래와 같은 방법으로 평가하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
The physical properties of the samples obtained in the above Examples were evaluated by the following methods, and the results are shown in Table 1.

시험예Test Example 1. 분자량 분석  1. Molecular weight analysis

유-무기 하이브리드 이온교환수지의 분자량을 겔 퍼미에이션 크로마토그래피(Gel Permeation Chromatography, GPC, Polymer Laboratories, PL-GPC220)을 사용하여 분석하였다.
The molecular weight of the organic-inorganic hybrid ion exchange resin was analyzed using Gel Permeation Chromatography (GPC, Polymer Laboratories, PL-GPC220).

시험예Test Example 2. 유리전이온도 및 저장탄성률( 2. Glass transition temperature and storage modulus ( storagestorage modulusmodulus ) 분석) analysis

유-무기 하이브리드 이온교환막의 유리전이온도 및 유리전이온도 전후 글래시 스테이트(glassy state)와 러버리 스테이트(rubbery state)의 저장탄성률(storage modulus)를 DMA(dynamic mechanical analyzer, TA, DMA 2980)를 사용하여 분석하였다. 측정 조건으로는 온도 범위 -70~200℃, 승온 속도 5 ℃/min. 오프셋(offset) 0.01N, 프리퀀시(frequency) 1Hz 가 사용되었다.
The storage modulus of the glassy state and the rubbery state before and after the glass transition temperature and the glass transition temperature of the organic-inorganic hybrid ion exchange membrane was measured using a dynamic mechanical analyzer (TA, DMA 2980) Respectively. The measurement conditions include a temperature range of -70 to 200 DEG C, a temperature increase rate of 5 DEG C / min. An offset of 0.01 N and a frequency of 1 Hz were used.

시험예Test Example 3. 열팽창계수 3. Thermal expansion coefficient

유-무기 하이브리드 이온교환막의 열팽창계수를 열기계 분석장치(thermomechanical analyzer, TMA, Seiko, EXTAR series TMA/SS 6100)를 사용하여 분석하였다. 측정 조건으로는 온도 범위 -120~200℃, 승온 속도 5℃/min이 사용되었고, 유리전이온도 전 (-75~-50℃) 및 유리전이온도 후 (150~170℃) 열팽창계수(coefficients of thermal expansion)는 TMA 그래프로부터 계산되었다.The thermal expansion coefficients of the organic-inorganic hybrid ion exchange membranes were analyzed using a thermomechanical analyzer (TMA, Seiko, EXTAR series TMA / SS 6100). As the measurement conditions, a temperature range of -120 to 200 ° C and a temperature increase rate of 5 ° C / min were used. The coefficient of thermal expansion of glass transition temperature (-75 to -50 ° C) and glass transition temperature (150 to 170 ° C) Thermal expansion was calculated from the TMA graph.

유-무기 하이브리드 이온교환수지의 분자량 및 유-무기 하이브리드 이온교환막의 열기계적 특성을 하기 표 1에 나타내었다.
The molecular weight of the organic-inorganic hybrid ion exchange resin and the thermomechanical characteristics of the organic-inorganic hybrid ion exchange membrane are shown in Table 1 below.

실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 Mn M n 11901190 10201020 Mw M w 18791879 17051705 PDIPDI 1.5791.579 1.6721.672 유리전이온도Glass transition temperature 65℃65 ℃ 70℃70 ℃ Storage
modulus
Storage
modulus
glassy stateglassy state 4058MPa4058 MPa 3950MPa3950MPa
rubbery staterubbery state 345MPa345 MPa 378MPa378 MPa 열팽창계수 (-75~-50℃)Thermal expansion coefficient (-75 to -50 ° C) 90.1ppm/℃90.1 ppm / ° C 95.1ppm/℃95.1 ppm / ° C 열팽창계수 (150~170℃)Thermal expansion coefficient (150 ~ 170 ℃) 190.4 ppm/℃190.4 ppm / ° C 198.4 ppm/℃198.4 ppm / ° C

표 1에 나타난 것처럼 실시예 1 및 2의 방법으로 합성된 된 유-무기 하이브리드 이온교환수지는 1 이상의 PDI (polydispersity index, 다분산지수)와 5,000이하의 Mn (number average molecular weight) 및 Mw (weight average molecular weight)을 지녀 다양한 분자량 분포를 지닌 올리고머들로 구성되어 있음을 알 수 있다. 실시예 1 및 2의 방법으로 합성된 유-무기 하이브리드 이온교환막의 유리 전이온도는 약 70℃이고 유리전이전이 온도 전후 글래시 스테이트(glassy state)와 러버리 스테이트(rubbery state)의 저장탄성률(storage modulus)는 약 1 order 정도 차이가 나는 것을 알 수 있다. 또한 유리전이온도 전후 열팽창계수의 차이는 약 100 ppm/℃임을 알 수 있다. 기존 고분자 이온교환막을 구성하는 백본(backbone)인 폴리스티렌(polystyrene)의 경우 유-무기 하이브리드 이온교환막보다 높은 약 100℃의 유리전이온도를 지니나, 유리전이온도 전후 글래시 스테이트(glassy state)와 러버리 스테이트(rubbery state)의 저장탄성률(storage modulus) 차이는 약 2 order 정도이고 유리전이온도 전후 열팽창계수의 차이는 수백 ppm/℃이다. As shown in Table 1, the organic-inorganic hybrid ion exchange resin synthesized by the methods of Examples 1 and 2 has a polydispersity index (PDI) of 1 or more and a number average molecular weight (M n ) of 5,000 or less and M w (weight average molecular weight) and oligomers with various molecular weight distributions. The glass transition temperature of the organic-inorganic hybrid ion-exchange membrane synthesized by the methods of Examples 1 and 2 was about 70 ° C and the glass transition temperature was the storage elastic modulus of the glassy state and the rubbery state before and after the temperature storage modulus) is about 1 order difference. Also, the difference in thermal expansion coefficient before and after the glass transition temperature is about 100 ppm / 캜. Polystyrene, a backbone constituting the conventional polymer ion exchange membrane, has a glass transition temperature of about 100 ° C higher than that of the oil-inorganic hybrid ion exchange membrane. However, in the glassy state and the glassy state before and after the glass transition temperature, The difference of the storage modulus of the rubbery state is about 2 orders and the difference of the thermal expansion coefficient before and after the glass transition temperature is several hundred ppm /

실시예 1 및 2의 방법으로 합성된 유-무기 하이브리드 이온교환막은 5,000 이하의 다양한 분자량 분포를 지닌 올리고머들이 모여서 이루어진 유-무기 하이브리드 이온교환수지로 제작된다. 유-무기 하이브리드 이온교환막 내의 올리고머들의 무기물 부분(Si-O-Si 결합)은 온도상승에 따른 유기물 부분의 움직임을 제약하는 가교점 (crosslinking point) 역할을 하여, 유-무기 하이브리드 이온교환막은 가교밀도 (crosslinking density)가 높고 유리전이온도 전후 열팽창계수의 차이가 작은 특성을 지녀 기존 이온교환막에 비해 우수한 열기계적 특성을 지닌다.
The organic-inorganic hybrid ion exchange membranes synthesized by the methods of Examples 1 and 2 are fabricated from a oil-inorganic hybrid ion exchange resin in which oligomers having various molecular weight distributions of 5,000 or less are gathered. The inorganic part (Si-O-Si bond) of the oligomers in the organic-inorganic hybrid ion exchange membrane serves as a crosslinking point for restricting the movement of the organic part according to the temperature rise, and the organic-inorganic hybrid ion exchange membrane has cross- (crosslinking density) and the difference of the thermal expansion coefficient before and after the glass transition temperature are small, and it has excellent thermomechanical characteristics compared with the conventional ion exchange membrane.

Claims (21)

(S1) 하기 화학식 1로 표현되는 유기실란과 하기 화학식 2로 표현되는 유기실란을 혼합하는 단계; 및
(S2) 상기 혼합물에 졸-겔 공정을 수행하는 단계를 포함하는 유-무기 하이브리드 이온교환수지 제조방법.
[화학식 1]
Figure 112012097200511-pat00012

(상기 화학식 1에서 R1은 열중합 및 광중합 가능한 유기관능기이고 R2및 R3는 직쇄 또는 분지쇄의 (C1~C7)알킬이고; n은 0 내지 1의 정수이다.)
[화학식 2]
Figure 112012097200511-pat00013

(상기 화학식 2에서 R4는 이온 교환 특성을 지니는 -SO3 -, -COO-, -PO3 2-, -PO3H-, -C6H4O-, -NH3 +, -NRH2 +, -NR2H+, -NR3 +, -PR3 +및 -SR2 +로 이루어진 군에서 선택되는 이온교환특성을 지니는 유기관능기이고, R5 및 R6는 직쇄 또는 분지쇄의 (C1~C7)알킬이고; n은 0 내지 1의 정수이다.)
(S1) mixing an organosilane represented by the following formula (1) and an organosilane represented by the following formula (2); And
(S2) subjecting the mixture to a sol-gel process.
[Chemical Formula 1]
Figure 112012097200511-pat00012

Wherein R 1 is a thermally polymerizable and photopolymerizable organic functional group, R 2 and R 3 are straight or branched (C 1 -C 7) alkyl, and n is an integer of 0 to 1.
(2)
Figure 112012097200511-pat00013

(In the general formula 2 R 4 is -SO 3 having ion exchange properties -, -COO -, -PO 3 2- , -PO 3 H -, -C 6 H 4 O -, -NH 3 +, -NRH 2 + , -NR 2 H + , -NR 3 + , -PR 3 + and -SR 2 + , and R 5 and R 6 are linear or branched (C1 To C7) alkyl; and n is an integer of 0 to 1.)
제 1항에 있어서,
상기 화학식 1로 표현되는 유기실란은 다이에톡시(3-글리시딜옥시프로필)메틸실란), 3-글리시딜옥시프로필(다이메톡시)메틸실란, 다이메톡시메틸비닐실란, 다이에톡시메틸비닐실, 3-메르캅토프로필(다이메톡시)메틸실란, 3-(2-아미노에틸아미노)프로필다이메톡시메틸실란, 3-아미노프로필다이에톡시메틸실란, (3-아크릴옥시프로필)메틸다이메톡시실란, 알릴다이메톡시실란, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸메틸다이에톡시실란, 메타크릴옥시프로필메틸다이에톡시실란, 메타크릴옥시프로필메틸다이메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 아릴트리메톡시실란, 아릴트리에톡시실란, 3-(N-알릴아미노)프로필트리메톡시실란, 비닐트리프로폭시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리에톡시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리프로폭시실란, 3-아크릴옥시프로필메틸비스(트리메톡시)실란, 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리프로폭시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리프로폭시실란, N-(아미노에틸-3-아미노프로필)트리메톡시실란, N-(2-아미노에틸-3-아미노프로필)트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, (3-메르캅토프로필)트리메톡시실란, (3-메르캅토프로필)트리에톡시실란, (아크릴옥시메틸)페네틸트리메톡시실란 및 알릴옥시운데실트리메톡시실란으로 구성된 그룹에서 1종 이상이 선택되는 것을 특징으로 하는 유-무기 하이브리드 이온교환수지 제조방법.
The method according to claim 1,
The organosilane represented by the formula (1) is preferably selected from the group consisting of diethoxy (3-glycidyloxypropyl) methylsilane), 3-glycidyloxypropyl (dimethoxy) methylsilane, dimethoxymethylvinylsilane, diethoxy 3-aminopropyldimethoxymethylsilane, 3-mercaptopropyl (dimethoxy) methylsilane, 3- (2-aminoethylamino) Methyldimethoxysilane, allyldimethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethylmethyldiethoxysilane, methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) Ethyl triethoxysilane, vinyl trimethoxysilane, vinyl triethoxysilane, aryl trimethoxysilane, aryl Vinyltripropoxysilane, N- (3-acryloxy-2-hydroxypropyl) -3-aminopropyltriethoxysilane, N- (3-acryloxy-2-hydroxypropyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, N- (3-acryloxy-2- hydroxypropyl) -3-aminopropyltripropoxysilane, 3- Acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-acryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, , 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-methacryloxypropyltripropoxysilane, N- (aminoethyl-3-aminopropyl) trimethoxysilane, N- Propyl) triethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, (3-mercaptopropyl) Characterized in that at least one member selected from the group consisting of methoxysilane, (3-mercaptopropyl) triethoxysilane, (acryloxymethyl) phenethyltrimethoxysilane and allyloxydecyltrimethoxysilane is selected. - Method for manufacturing inorganic hybrid ion exchange resin.
제 1항에 있어서,
상기 화학식 2로 표현되는 유기실란은 소듐 4-(2-(3-(다이메톡시(메틸)실릴)프로필티오)에틸) 벤젠술포네이트, 소듐 3- (트리메톡시실릴)프로판-1-술포네이트, 소듐 3-(다이메톡시(메틸)실릴)프로판-1-술포네이트, 트리메틸[3-(트리에톡시실릴)프로필]암모늄 클로라이드, 트리메틸[3-(트리메톡시실릴)프로필]암모늄 클로라이드, (2-N-벤질아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, 비스(메톡시에틸)-3-트리메톡시실릴프로필 암모늄 클로라이드, N,N-다이데실-N-메틸-N-(3-트리메톡시실릴프로필)암모늄 클로라이드, 옥타데실다이메틸(3-트리메톡시실릴프로필)암모늄 클로라이드, 테트라데실다이메틸(3-트리메톡시실릴프로필) 암모늄 클로라이드, 3-(트리메톡시실릴)프로필클로로포르메이트, N-트리메톡시실릴프로필-N,N,N-트리-n-부틸 암모늄 클로라이드, (3-트리메톡시실릴-2-프로피닐)트리페닐 포스포늄 클로라이드 및 3-트리하이드록시실릴프로필메틸포스포네이트 소듐염으로 구성된 그룹에서 1종 이상이 선택되는 것을 특징으로 하는 유-무기 하이브리드 이온교환수지 제조방법.
The method according to claim 1,
The organosilane represented by the general formula (2) is preferably selected from the group consisting of sodium 4- (2- (3- (dimethoxy (methyl) silyl) propylthio) ethylbenzenesulfonate, sodium 3- (trimethoxysilyl) propane- (Trimethoxysilyl) propyl] ammonium chloride, trimethyl [3- (trimethoxysilyl) propyl] ammonium chloride, trimethyl [3- (Methoxyethyl) -3-trimethoxysilylpropylammonium chloride, N, N-predecyl-N-methyl-N- (3-trimethoxysilylpropyl) ammonium chloride, octadecyl dimethyl (3-trimethoxysilylpropyl) ammonium chloride, tetradecyl dimethyl (3-trimethoxysilylpropyl) ammonium chloride, 3- Silyl) propyl chloroformate, N-trimethoxysilylpropyl-N, N, N-tri-n-butylammonium chloride, Inorganic hybrid ion exchange resin characterized in that at least one selected from the group consisting of sodium chloride, potassium chloride, sodium chloride, potassium chloride, sodium chloride, potassium chloride, .
제 1항에 있어서,
상기 (S1) 단계에 의한 혼합물은 상기 화학식 1 및 상기 화학식 2의 n=2인 유기실란이 전체 혼합물 100mol% 기준으로 50mol%이상 포함된 것을 특징으로 하는 유-무기 하이브리드 이온교환수지 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the mixture according to step (S1) comprises at least 50 mol% of the organosilane having n = 2 in the formula (1) and the formula (2) based on 100 mol% of the total mixture.
제 1항에 있어서,
상기 졸-겔 공정은 아세트산, 인산, 황산, 염산, 질산, 클로로술폰산, 파라-톨루엔산, 트리클로로아세트산, 폴리인산, 필로인산, 요오드산, 주석산, 과염소산, 암모니아, 수산화나트륨, n-부틸아민, 다이-n-부틸아민, 트리-n-부틸아민, 이미다졸, 과염소산암모늄, 수산화칼륨, 수산화바륨, 수산화스트론튬 및 산염기 이온교환수지로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상의 촉매를 첨가하는 것을 특징으로 하는 유-무기 하이브리드 이온교환수지 제조방법.
The method according to claim 1,
The sol-gel process may be carried out in the presence of a base such as acetic acid, phosphoric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, chlorosulfonic acid, para-toluic acid, trichloroacetic acid, polyphosphoric acid, philophosphoric acid, iodic acid, tartaric acid, perchloric acid, ammonia, , At least one catalyst selected from the group consisting of di-n-butylamine, tri-n-butylamine, imidazole, ammonium perchlorate, potassium hydroxide, barium hydroxide, strontium hydroxide and acid base ion- Wherein the method comprises the steps of:
제 1항에 있어서,
상기 유-무기 하이브리드 이온교환수지는 분자량이 5,000 이하의 올리고머들로 구성된 것을 특징으로 하는 유-무기 하이브리드 이온교환수지 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the organic-inorganic hybrid ion exchange resin is composed of oligomers having a molecular weight of 5,000 or less.
제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 의한 방법으로 이온교환수지를 제조하는 단계; 및
상기 이온교환수지를 열중합 또는 광중합하는 단계를 포함하는 유-무기 하이브리드 이온교환막 제조방법.
A process for producing an ion exchange resin according to any one of claims 1 to 6, And
And heat-polymerizing or photopolymerizing the ion-exchange resin.
제 7항에 있어서,
상기 열중합 또는 광중합 단계는,
상기 이온교환수지에 열중합 또는 광중합 촉매를 첨가하고 교반하는 단계; 및
상기 교반된 이온교환수지를 필름 상에 코팅한 후 열중합 및 광중합하는 단계를 포함하는 유-무기 하이브리드 이온교환막 제조방법.
8. The method of claim 7,
The thermal polymerization or the photopolymerization step may comprise:
Adding a thermal or photopolymerization catalyst to the ion exchange resin and stirring; And
Coating the agitated ion-exchange resin on a film, and then thermally polymerizing and photopolymerizing the organic-inorganic hybrid ion-exchange membrane.
제 8항에 있어서,
상기 열중합 촉매는 벤질 다이메틸 아민, 1-메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸 등의 이미다졸계열, 트리페닐포스핀, 트리페닐포스페이트, 트리옥틸포스핀, 트리 tert-부틸포스핀, tert-부틸포스포니움 메탄 서포네이트, 알루미늄 아세틸 아세토네이트, 플라티늄-싸이클로비닐메틸실록산 콤플렉스, 트리스(다이부틸썰파이드)로듐 트리클로라이드 및 3-메틸-2-부테닐테트라메틸렌설포늄 헥사플루오로안티몬에이트 염으로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유-무기 하이브리드 이온교환막 제조방법.
9. The method of claim 8,
The thermal polymerization catalyst is selected from the group consisting of imidazole series such as benzyldimethylamine, 1-methylimidazole and 2-phenylimidazole, triphenylphosphine, triphenylphosphine, trioctylphosphine, tert-butylphosphonium methane sufonate, aluminum acetylacetonate, platinum-cyclovinylmethylsiloxane complex, tris (dibutylsulfide) rhodium trichloride and 3-methyl-2-butenyltetramethylenesulfonium hexafluoroantimony Lt; RTI ID = 0.0 > (I) < / RTI > salt.
제 8항에 있어서,
상기 광중합 촉매는 아릴 설포니움 헥사플로로안티모니움 염, 2,2-다이메톡시-2-페닐 아세토페논, 벤조페논, 2-하이드록시-2-페닐아세토페논, 2,4-다이에틸티오쟌텐-9-온 및 다이페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀 옥사이드로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유-무기 하이브리드 이온교환막 제조방법.
9. The method of claim 8,
The photopolymerization catalyst may be selected from the group consisting of arylsulfonium hexafluoroantimonium salts, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, benzophenone, 2-hydroxy-2-phenylacetophenone, Thioguan-9-one, and diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl) phosphine oxide. The method for producing an organic-inorganic hybrid ion-exchange membrane according to claim 1,
제 8항에 있어서,
상기 열중합 및 광중합 촉매는 상기 이온교환수지 100중량부 기준으로 0.1~10중량부를 첨가하는 것을 특징으로 하는 유-무기 하이브리드 이온교환막 제조방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the thermal polymerization and the photopolymerization catalyst are added in an amount of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the ion exchange resin.
제 8항에 있어서,
상기 코팅은 바 코팅, 슬릿 다이 코팅, 스프레이 코팅 및 스핀코팅으로 이루어진 군에서 선택되는 방법에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 유-무기 하이브리드 이온교환막 제조방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the coating is carried out by a method selected from the group consisting of bar coating, slit die coating, spray coating and spin coating.
제 7항에 있어서,
상기 열중합 단계는 50 ~ 250 ℃에서 1~24시간 수행하는 것을 특징으로 하는 유-무기 하이브리드 이온교환막 제조방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the thermal polymerization is performed at 50 to 250 DEG C for 1 to 24 hours.
제 7항에 있어서,
상기 광중합 단계는 248~365nm 사이의 파장의 광원을 이용하여 1분 ~ 30분동안 광중합하는 것을 특징으로 하는 유-무기 하이브리드 이온교환막 제조방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the photopolymerization step comprises photopolymerization for 1 minute to 30 minutes using a light source having a wavelength of 248 to 365 nm.
제 7항에 있어서,
상기 광중합 단계는 248~365nm 사이의 파장의 광원을 이용하여 1분 ~ 30분동안 광중합한 후 50 ~ 250 ℃에서 1~6시간 열처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유-무기 하이브리드 이온교환막 제조방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the photopolymerization step further comprises a step of light-curing the mixture using a light source having a wavelength of 248 to 365 nm for 1 minute to 30 minutes, and then heat-treating the mixture at 50 to 250 ° C for 1 to 6 hours. Gt;
분자량 5,000이하의 올리고머들이 모여서 이루어진 유-무기 하이브리드 이온교환수지로서,
상기 올리고머는, 중합 가능한 유기관능기를 포함하는 유기실란과 이온교환 특성의 유기관능기를 포함하는 유기실란을 포함하여 이루어지고,
상기 중합 가능한 유기관능기를 포함하는 유기실란은 하기 화학식 1로 표현되고,
상기 이온교환 특성의 유기관능기를 포함하는 유기실란은 하기 화학식 2로 표현되는 것을 특징으로 하는 유-무기 하이브리드 이온교환수지.
[화학식 1]
Figure 112014044252770-pat00014

(상기 화학식 1에서 R1은 열중합 및 광중합 가능한 유기관능기이고 R2및 R3는 직쇄 또는 분지쇄의 (C1~C7)알킬이고; n은 0 내지 1의 정수이다.)
[화학식 2]
Figure 112014044252770-pat00015

(상기 화학식 2에서 R4는 이온 교환 특성을 지니는 -SO3 -, -COO-, -PO3 2-, -PO3H-, -C6H4O-, -NH3 +, -NRH2 +, -NR2H+, -NR3 +, -PR3 +및 -SR2 +로 이루어진 군에서 선택되는 이온교환특성을 지니는 유기관능기이고, R5 및 R6는 직쇄 또는 분지쇄의 (C1~C7)알킬이고; n은 0 내지 1의 정수이다.)
An organic-inorganic hybrid ion-exchange resin comprising oligomers having a molecular weight of 5,000 or less,
Wherein the oligomer comprises an organosilane containing an organofunctional group capable of polymerization and an organosilane containing an organofunctional group having an ion exchange property,
The organosilane containing the polymerizable organic functional group is represented by the following general formula (1)
Wherein the organosilane containing the organic functional group of the ion exchange characteristic is represented by the following formula (2).
[Chemical Formula 1]
Figure 112014044252770-pat00014

Wherein R 1 is a thermally polymerizable and photopolymerizable organic functional group, R 2 and R 3 are straight or branched (C 1 -C 7) alkyl, and n is an integer of 0 to 1.
(2)
Figure 112014044252770-pat00015

(In the general formula 2 R 4 is -SO 3 having ion exchange properties -, -COO -, -PO 3 2- , -PO 3 H -, -C 6 H 4 O -, -NH 3 +, -NRH 2 + , -NR 2 H + , -NR 3 + , -PR 3 + and -SR 2 + , and R 5 and R 6 are linear or branched (C1 To C7) alkyl; and n is an integer of 0 to 1.)
제 16항에 있어서,
상기 중합 가능한 유기관능기를 포함하는 유기실란은 다이에톡시(3-글리시딜옥시프로필)메틸실란, 3-글리시딜옥시프로필(다이메톡시)메틸실란, 다이메톡시메틸비닐실란, 다이에톡시메틸비닐실란, 3-메르캅토프로필(다이메톡시)메틸실란, 3-(2-아미노에틸아미노)프로필다이메톡시메틸실란, 3-아미노프로필다이에톡시메틸실란, (3-아크릴옥시프로필)메틸다이메톡시실란, 알릴다이메톡시실란, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸메틸다이에톡시실란, 메타크릴옥시프로필메틸다이에톡시실란, 메타크릴옥시프로필메틸다이메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 아릴트리메톡시실란, 아릴트리에톡시실란, 3-(N-알릴아미노)프로필트리메톡시실란, 비닐트리프로폭시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리에톡시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리프로폭시실란, 3-아크릴옥시프로필메틸비스(트리메톡시)실란, 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리프로폭시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리프로폭시실란, N-(아미노에틸-3-아미노프로필)트리메톡시실란, N-(2-아미노에틸-3-아미노프로필)트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, (3-메르캅토프로필)트리메톡시실란, (3-메르캅토프로필)트리에톡시실란, (아크릴옥시메틸)페네틸트리메톡시실란 및 알릴옥시운데실트리메톡시실란으로 구성된 그룹에서 1종 이상이 선택되는 것을 특징으로 하는 유-무기 하이브리드 이온교환수지.
17. The method of claim 16,
The organosilane containing the polymerizable organic functional group is preferably selected from the group consisting of diethoxy (3-glycidyloxypropyl) methylsilane, 3-glycidyloxypropyl (dimethoxy) methylsilane, dimethoxymethylvinylsilane, 3-aminopropyldimethoxymethylsilane, 3-aminopropyldimethoxymethylsilane, 3-aminopropyldimethoxymethylsilane, 3-mercaptopropyl (dimethoxy) methylsilane, 3- ) Methyldimethoxysilane, allyldimethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethylmethyldiethoxysilane, methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, methacryloxypropylmethyldimethoxysilane , 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3- glycidoxypropyltriethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl ) Ethyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, aryltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, N- (3-acryloxy-2-hydroxypropyl) -3-aminopropyltriethoxysilane, vinyltriethoxysilane, N- Hydroxypropyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, N- (3-acryloxy-2-hydroxypropyl) , 3-acryloxypropylmethylbis (trimethoxy) silane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-acryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltripropoxysilane, 3-methacryloxy Methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-methacryloxypropyltripropoxysilane, N- (aminoethyl-3-aminopropyl) trimethoxysilane, N- (2-amino Ethyl-3-aminopropyl) triethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, (3- (Acryloxymethyl) phenetyltrimethoxysilane, and allyloxydecyltrimethoxysilane is selected from the group consisting of (methacryloxypropyl) trimethoxysilane, (3-mercaptopropyl) triethoxysilane, Featuring an organic-inorganic hybrid ion exchange resin.
제 16항에 있어서,
상기 이온교환 특성의 유기관능기를 포함하는 유기실란은 소듐 4-(2-(3-(다이메톡시(메틸)실릴)프로필티오)에틸) 벤젠술포네이트, 소듐 3-(트리메톡시실릴)프로판-1-술포네이트, 소듐 3-(다이메톡시(메틸)실릴)프로판-1-술포네이트, 트리메틸[3-(트리에톡시실릴)프로필]암모늄 클로라이드, 트리메틸[3-(트리메톡시실릴)프로필]암모늄 클로라이드, (2-N-벤질아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, 비스(메톡시에틸)-3-트리메톡시실릴프로필 암모늄 클로라이드, N,N-다이데실-N-메틸-N-(3-트리메톡시실릴프로필)암모늄 클로라이드, 옥타데실다이메틸(3-트리메톡시실릴프로필)암모늄 클로라이드, 테트라데실다이메틸(3-트리메톡시실릴프로필) 암모늄 클로라이드, 3-(트리메톡시실릴)프로필 클로로 포르메이트, N-트리메톡시실릴프로필-N,N,N-트리-n-부틸 암모늄 클로라이드, (3-트리메톡시실릴-2-프로피닐)트리페닐 포스포늄 클로라이드 및 3-트리하이드록시실릴프로필메틸포스포네이트 소듐염으로 구성된 그룹에서 1종 이상이 선택되는 것을 특징으로 하는 유-무기 하이브리드 이온교환수지.
17. The method of claim 16,
The organosilane containing the organic functional group of the ion exchange property is preferably selected from the group consisting of sodium 4- (2- (3- (dimethoxy (methyl) silyl) propylthio) ethylbenzenesulfonate, sodium 3- (trimethoxysilyl) (Trimethoxy silyl) propane-1-sulfonate, trimethyl [3- (triethoxysilyl) propyl] ammonium chloride, trimethyl [3- (trimethoxysilyl) Propyl] ammonium chloride, (2-N-benzylaminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, bis (methoxyethyl) -3- trimethoxysilylpropylammonium chloride, (3-trimethoxysilylpropyl) ammonium chloride, octadecyl dimethyl (3-trimethoxysilylpropyl) ammonium chloride, tetradecyl dimethyl (3-trimethoxysilylpropyl) ammonium chloride, 3- (Trimethoxysilyl) propyl chloroformate, N-trimethoxysilylpropyl-N, N, N-tri-n- (3-trimethoxysilyl-2-propynyl) triphenylphosphonium chloride, and 3-trihydroxysilylpropylmethylphosphonate sodium salt. Inorganic hybrid ion exchange resin.
분자량 5,000이하의 올리고머들이 모여서 이루어진 유-무기 하이브리드 이온교환수지를 열중합 또는 광중합하여 제조한 유-무기 하이브리드 이온교환막으로서,
상기 올리고머는, 중합 가능한 유기관능기를 포함하는 유기실란과 이온교환 특성의 유기관능기를 포함하는 유기실란을 포함하는 올리고머인 것을 특징으로 하는
유-무기 하이브리드 이온교환막.
An organic-inorganic hybrid ion exchange membrane produced by thermally polymerizing or photopolymerizing an organic-inorganic hybrid ion-exchange resin comprising oligomers having a molecular weight of 5,000 or less,
Wherein the oligomer is an oligomer comprising an organosilane containing an organofunctional group capable of polymerization and an organosilane containing an organofunctional group having ion exchange properties
Yu - Inorganic Hybrid Ion Exchange Membrane.
제 19항에 있어서,
상기 중합 가능한 유기관능기를 포함하는 유기실란은 다이에톡시(3-글리시딜옥시프로필)메틸실란, 3-글리시딜옥시프로필(다이메톡시)메틸실란, 다이메톡시메틸비닐실란, 다이에톡시메틸비닐실란 , 3-메르캅토프로필(다이메톡시)메틸실란, 3-(2-아미노에틸아미노)프로필다이메톡시메틸실란, 3-아미노프로필다이에톡시메틸실란, (3-아크릴옥시프로필)메틸다이메톡시실란, 알릴다이메톡시실란, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸메틸다이에톡시실란, 메타크릴옥시프로필메틸다이에톡시실란, 메타크릴옥시프로필메틸다이메톡시실란 , 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 아릴트리메톡시실란, 아릴트리에톡시실란, 3-(N-알릴아미노)프로필트리메톡시실란, 비닐트리프로폭시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리에톡시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리프로폭시실란, 3-아크릴옥시프로필메틸비스(트리메톡시)실란, 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리프로폭시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리프로폭시실란, N-(아미노에틸-3-아미노프로필)트리메톡시실란, N-(2-아미노에틸-3-아미노프로필)트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, (3-메르캅토프로필)트리메톡시실란, (3-메르캅토프로필)트리에톡시실란, (아크릴옥시메틸)페네틸트리메톡시실란 및 알릴옥시운데실트리메톡시실란으로 구성된 그룹에서 1종 이상이 선택되는 것을 특징으로 하는 유-무기 하이브리드 이온교환막.
20. The method of claim 19,
The organosilane containing the polymerizable organic functional group is preferably selected from the group consisting of diethoxy (3-glycidyloxypropyl) methylsilane, 3-glycidyloxypropyl (dimethoxy) methylsilane, dimethoxymethylvinylsilane, 3-aminopropyldimethoxymethylsilane, 3-aminopropyldimethoxymethylsilane, 3-aminopropyldimethoxymethylsilane, 3-mercaptopropyl (dimethoxy) methylsilane, 3- ) Methyldimethoxysilane, allyldimethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethylmethyldiethoxysilane, methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, methacryloxypropylmethyldimethoxysilane , 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3- glycidoxypropyltriethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl ) Ethyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, aryltriethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, N- (3-acryloxy-2-hydroxypropyl) -3-aminopropyltriethoxysilane, vinyltriethoxysilane, N- Hydroxypropyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, N- (3-acryloxy-2-hydroxypropyl) , 3-acryloxypropylmethylbis (trimethoxy) silane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-acryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltripropoxysilane, 3-methacryloxy Methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-methacryloxypropyltripropoxysilane, N- (aminoethyl-3-aminopropyl) trimethoxysilane, N- (2-amino Ethyl-3-aminopropyl) triethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, (3- (Acryloxymethyl) phenetyltrimethoxysilane, and allyloxydecyltrimethoxysilane is selected from the group consisting of (meth) acryloxypropyltrimethoxysilane, (mercaptopropyl) trimethoxysilane, (3-mercaptopropyl) triethoxysilane, Wherein the ion-exchange membrane is an ion exchange membrane.
제 19항에 있어서,
상기 이온교환 특성의 유기관능기를 포함하는 유기실란은 소듐 4-(2-(3-(다이메톡시(메틸)실릴)프로필티오)에틸) 벤젠술포네이트, 소듐 3- (트리메톡시실릴)프로판-1-술포네이트, 소듐 3-(다이메톡시(메틸)실릴)프로판-1-술포네이트, 트리메틸[3-(트리에톡시실릴)프로필]암모늄 클로라이드, 트리메틸[3-(트리메톡시실릴)프로필]암모늄 클로라이드, (2-N-벤질아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, 비스(메톡시에틸)-3-트리메톡시실릴프로필 암모늄 클로라이드, N,N-다이데실-N-메틸-N-(3-트리메톡시실릴프로필)암모늄 클로라이드, 옥타데실다이메틸(3-트리메톡시실릴프로필)암모늄 클로라이드, 테트라데실다이메틸(3-트리메톡시실릴프로필) 암모늄 클로라이드, 3-(트리메톡시실릴)프로필클로로포르메이트, N-트리메톡시실릴프로필-N,N,N-트리-n-부틸 암모늄 클로라이드, (3-트리메톡시실릴-2-프로피닐)트리페닐 포스포늄 클로라이드 및 3-트리하이드록시실릴프로필메틸포스포네이트 소듐염으로 구성된 그룹에서 1종 이상이 선택되는 것을 특징으로 하는 유-무기 하이브리드 이온교환막.
20. The method of claim 19,
The organosilane containing the organic functional group of the ion exchange property is preferably selected from the group consisting of sodium 4- (2- (3- (dimethoxy (methyl) silyl) propylthio) ethylbenzenesulfonate, sodium 3- (trimethoxysilyl) (Trimethoxy silyl) propane-1-sulfonate, trimethyl [3- (triethoxysilyl) propyl] ammonium chloride, trimethyl [3- (trimethoxysilyl) Propyl] ammonium chloride, (2-N-benzylaminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, bis (methoxyethyl) -3- trimethoxysilylpropylammonium chloride, (3-trimethoxysilylpropyl) ammonium chloride, octadecyl dimethyl (3-trimethoxysilylpropyl) ammonium chloride, tetradecyl dimethyl (3-trimethoxysilylpropyl) ammonium chloride, 3- (Trimethoxysilyl) propyl chloroformate, N-trimethoxysilylpropyl-N, N, N-tri-n- (3-trimethoxysilyl-2-propynyl) triphenylphosphonium chloride, and 3-trihydroxysilylpropylmethylphosphonate sodium salt. Inorganic hybrid ion exchange membrane.
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