KR101723681B1 - Synthesis method of Ion-exchange Resin based on Sulfonated phenyl functionalized polystyrene-conjugated diene copolymer and Ion-exchange Resin manufactured by using the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for synthesizing a sulfonated phenyl-functionalized polystyrene-conjugated diene random copolymer ion exchange resin produced through non-hydrogenation thiol-ene reaction and sulfonation reaction of styrene and conjugated diene, and an ion exchange resin produced through the same to show high electrical conductivity and ion exchange capacity. Through the method for synthesizing a PSB-T-S ion exchange resin of the present invention, the contents of a phenyl group introduced as a branch to the main chain of a polystyrene-conjugated diene random copolymer which is a polymer and a sulfonated group are adjusted. Thus, water resistance, flexibility, electrical conductivity, and ion exchange capacity of the produced ion exchange resin are remarkably improved. Also, an ion exchange resin showing high regenerating efficiency and ion exchange capacity can be produced.

Description

설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체 이온교환수지의 합성방법 및 이로부터 제조된 이온교환수지{Synthesis method of Ion-exchange Resin based on Sulfonated phenyl functionalized polystyrene-conjugated diene copolymer and Ion-exchange Resin manufactured by using the same}Synthesis method of sulfonated polyfunctional polystyrene-conjugated diene copolymer ion-exchange resin and ion-exchange resin prepared therefrom (Ion-exchange resin based on sulfonated phenyl functionalized polystyrene-conjugated diene copolymer and ion-exchange resin manufactured by using the same}

본 발명은 높은 전기전도도 및 이온교환용량을 나타낼 수 있는 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 랜덤 공중합체 이온교환수지의 합성방법 및 이로부터 제조된 높은 재생효율 및 이온교환용량을 나타내는 이온교환수지에 관한 것이다.The present invention relates to a process for synthesizing a sulfonated phenyl functionalized polystyrene-conjugated diene random copolymer ion exchange resin capable of exhibiting high electrical conductivity and ion exchange capacity and an ion exchange resin exhibiting high regeneration efficiency and ion exchange capacity prepared therefrom .

최근, 화석 연료의 과다 사용에 의한 환경 피해 및 에너지원 고갈에 의해 다양한 분야에서 친환경 에너지 자원 및 기술이 활발히 개발되고 있다. 현대사회의 산업 발전에 따른 산업용수, 하천수의 오염 문제가 심각해짐에 따라, 현재 친환경 에너지 기술 분야에서 이온교환수지가 가장 중요시 되고 있으며, 상기 이온교환수지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이온교환수지를 이용한 공정은 화학원료 사용감소와 동시에 환경오염의 저감효과를 얻을 수 있는 청정기술로서 세계적인 주목을 받고 있으며 최근 고성능 이온교환막이 개발됨에 따라 그 응용범위는 확대되고 있다.In recent years, environment-friendly energy resources and technologies have been actively developed in various fields due to environmental damage caused by excessive use of fossil fuels and depletion of energy sources. As the pollution problem of industrial water and river water becomes serious due to the industrial development of modern society, ion exchange resin is the most important in the field of environment friendly energy technology, and researches on the ion exchange resin are actively conducted. The process using ion exchange resin has attracted worldwide attention as a clean technology that can reduce the use of chemical raw materials and reduce environmental pollution at the same time. Recently, the application range of ion exchange resin has been expanding as a high performance ion exchange membrane has been developed.

이온교환은, 이온을 포함하는 용액을 이온교환수지와 접촉시켜 상기 용액 내존재하는 이온 중 추출하고자 하는 이온을 수지의 관능기와 교환하여 상기 이온을 회수하는 방법으로서, 목적하는 이온을 용액으로부터 고체수지로 분리시키는 흡착단계, 흡착된 이온을 수지로부터 산이나 알칼리 용액으로 회수하는 세출단계 및 수지를 재사용하기 위한 재생단계로 설명할 수 있다. The ion exchange is a method of bringing a solution containing ions into contact with an ion exchange resin to exchange the ions to be extracted in the ions present in the solution with functional groups of the resin to recover the ions, , An adsorption step of adsorbing the adsorbed ions from the resin into an acid or an alkali solution, and a regeneration step of reusing the resin.

이온교환수지는 기재수지에 도입되는 이온교환기의 종류, 이온교환수지의 형태에 의해 분류될 수 있다. 관능기에 따른 분류는 용액 중의 양이온을 자신의 양이온과 치환시켜 용액 중의 양이온을 제거하는 양이온교환수지와 용액 중의 음이온을 자신의 음이온과 치환시켜 용액 중의 음이온을 제거하는 음이온교환수지가 있다. 또한, 형태에 따른 분류는 입상형 이온교환체와 섬유형 이온교환제로 나눌 수 있다.The ion exchange resin can be classified according to the type of the ion exchange group and the type of the ion exchange resin introduced into the base resin. Classification according to functional groups is a cation exchange resin which removes cations in solution by replacing cations in solution with their own cations and an anion exchange resin which removes anions in solution by replacing anions in solution with their anions. The classification according to the form can be divided into a granular ion exchanger and a fibrous ion exchanger.

양이온교환수지로 스티렌에 디비닐벤젠을 가교제로 사용하여 제조된 3차원의 망상구조를 갖는 수지에 이온 교환기를 도입한 스티렌계 수지가 통상적으로 사용되어 왔다. 이는 화학적으로 강산, 강염기에 안정하고, 설폰산기가 교환기로 되어 있어 전 pH 범위에서 이온교환이 가능하다는 장점이 있지만, 이온교환용량, 밀도, 수분 흡착이 낮으며, 대부분 가교된 구조를 가지고 있어 가공성이 떨어지는 단점이 있다. 또한, 양이온교환수지 재생에는 염산 또는 황산 등과 같은 강산의 다량 사용이 불가피하여, 다량의 재생폐액이 발생하며, 이에 따른 환경오염 및 재생폐액의 처리를 위한 각종 장치 및 화학약품이 소요되어 상당한 비용이 요구되는 문제점이 있다. 이온교환용량이 낮은 종래의 양이온교환수지의 한계를 개선하고자 양이온교환수지의 높은 수소이온 전도도를 부여하기 위하여, 양이온교환수지에 설폰산기 등의 친수성 이온기를 도입하는 연구가 활발히 진행되고 있다. A styrene resin in which an ion-exchange group is introduced into a resin having a three-dimensional network structure prepared by using divinylbenzene as a crosslinking agent in styrene as a cation exchange resin has been conventionally used. It is chemically stable in strong acid and strong bases, and has sulfonic acid group as an exchanger. It has the advantage of ion exchange in the entire pH range. However, it has low ion exchange capacity, density and moisture adsorption, There is a downside to this. Also, in the regeneration of the cation exchange resin, a large amount of strong acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid is inevitably used, and a large amount of regenerated waste liquid is generated. Accordingly, various devices and chemicals for treating environmental pollution and regenerated waste liquid are required, There is a required problem. In order to improve the limit of the conventional cation exchange resin having a low ion exchange capacity, studies have been actively conducted to introduce a hydrophilic ion group such as a sulfonic acid group into the cation exchange resin in order to impart a high hydrogen ion conductivity of the cation exchange resin.

대한민국 공개특허공보 제1997-0006365호에 따르면, 가교된 스티렌계 공중합체에 팽윤제를 첨가하고 가열하여 팽윤시킨 후, 설폰화(sulfonnation)하여 강산성의 양이온교환수지를 제조하는 방법에 대하여 개시하고 있다. 상기 선행기술이 제시하는 양이온교환수지는 가교된 스티렌계 구상입자를 팽윤제의 존재 하에서 열처리한 후 무수 황상으로 설폰화하는 구성을 통해 제조되어, 표면 결함, 기계적 강도 및 사이클 강도가 개선된 효과를 나타내고 있다. 그러나 상기 양이온교환수지는 이온교환용량의 현저한 향상효과를 도출하지 못하며, 친수성인 설폰산기의 도입에 따라, 수분에 의해 과도하게 팽윤되어 기계적 물성 및 안정성이 저하되고, 설폰화된 수지의 일부가 용출되는 문제점이 있다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 1997-0006365 discloses a method for producing a strongly acidic cation-exchange resin by adding a swelling agent to a crosslinked styrenic copolymer, heating it to swell, and then sulfonating it . The cation exchange resins proposed by the prior art are prepared through a construction in which cross-linked styrenic spherical particles are heat-treated in the presence of a swelling agent and then sulfonated in an anhydrous sulfur phase to improve surface defects, mechanical strength and cycle strength Respectively. However, the cation exchange resin does not exhibit a remarkable improvement effect of the ion exchange capacity, and due to the introduction of the hydrophilic sulfonic acid group, the cation exchange resin excessively swells by moisture, resulting in deterioration of mechanical properties and stability, .

대한민국 공개특허공보 제1997-0006365호Korean Patent Publication No. 1997-0006365

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하고자 한 것으로, 스티렌 및 공액 디엔(Conjugated diene)의 비수소화 싸이올-엔 클릭 반응(Thiol-ene click reaction) 및 설폰화 반응을 통해, 고분자인 폴리스티렌-공액 디엔 랜덤 공중합체의 주쇄에 도입되는 페닐기 및 설폰화된 페닐기의 함량을 조절함으로써, 제조되는 이온교환수지의 내수성, 유연성, 전기전도도 및 이온교환용량의 현저한 향상효과를 도출할 수 있는 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 랜덤 공중합체 이온교환수지의 합성방법 및 이에 따라 제조되는 높은 재생효율 및 이온교환용량을 나타내는 이온교환수지를 제공하고자 한다.Disclosure of the Invention The present invention has been made to overcome the above-mentioned problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a method for producing a polystyrene polymer, which comprises reacting styrene and a conjugated diene through a non- -Sulfonation which can lead to remarkable improvement in water resistance, flexibility, electrical conductivity and ion exchange capacity of the produced ion-exchange resin by controlling the content of the phenyl group and the sulfonated phenyl group introduced into the main chain of the conjugated diene random copolymer A method for synthesizing a phenyl-functionalized polystyrene-conjugated diene random copolymer ion-exchange resin, and an ion exchange resin exhibiting high regeneration efficiency and ion exchange capacity,

본 발명은 1) 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체를 합성하는 단계; 2) 상기 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체의 싸이올-엔 클릭 반응을 통해 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체를 합성하는 단계; 및 3) 상기 2)단계를 통하여 합성된 공중합체의 설폰화 반응을 통해 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체를 합성하는 단계; 를 포함하는 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체 이온교환수지의 합성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a polystyrene-conjugated diene copolymer, comprising the steps of: 1) synthesizing a polystyrene-conjugated diene copolymer; 2) synthesizing a phenyl functionalized polystyrene-conjugated diene copolymer through a thiol-enclosure reaction of the polystyrene-conjugated diene copolymer; And 3) synthesizing a sulfonated phenyl functionalized polystyrene-conjugated diene copolymer through a sulfonation reaction of the copolymer synthesized through the step 2); To a method for synthesizing a sulfonated phenyl functionalized polystyrene-conjugated diene copolymer ion exchange resin.

본 발명에서 상기 1)단계의 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체는 스티렌 및 공액 디엔의 음이온 리빙용액중합을 통하여 합성되는 폴리스티렌-공액 디엔 랜덤 공중합체일 수 있다.In the present invention, the polystyrene-conjugated diene copolymer in the step 1) may be a polystyrene-conjugated diene random copolymer synthesized through polymerization of anion living solution of styrene and a conjugated diene.

본 발명에서 상기 공액 디엔은 특별히 제한되지는 않으나, 1,3-부타디엔, 2,3-디메틸-1,3-부타디엔, 피페릴렌, 3-부틸-1,3-옥타디엔, 이소프렌 및 2-페닐-1,3-부타디엔으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다.In the present invention, the conjugated diene is not particularly limited, but may be 1,3-butadiene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, piperylene, 3- -1,3-butadiene. ≪ / RTI >

본 발명에서 상기 1)단계의 음이온 리빙용액중합에서 첨가되는 상기 스티렌 및 공액 디엔의 몰비는 10:90 내지 25:75 일 수 있다.In the present invention, the molar ratio of the styrene and the conjugated diene added in the anion living solution polymerization of step 1) may be 10:90 to 25:75.

본 발명에서 상기 1)단계의 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체는 스티렌 반복단위 및 공액 디엔 반복단위를 포함하며, 상기 공중합체의 공액 디엔으로부터 유래된 반복단위 중 곁가지로 도입된 이중결합을 포함하는 반복단위는 0.001 내지 35 mol%일 수 있다.In the present invention, the polystyrene-conjugated diene copolymer in the step 1) comprises a styrene repeating unit and a conjugated diene repeating unit, wherein the repeating unit derived from the conjugated diene of the copolymer is a repeating unit May be 0.001 to 35 mol%.

본 발명에서 상기 2)단계는 (가) 비양자성 극성용매에 상기 1)단계의 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체를 용해하여 공중합체 용액을 제조하는 단계; 및 (나) 상기 (가)단계에서 제조된 공중합체 용액에 싸이올 화합물 및 라디칼 개시제를 첨가하여 싸이올-엔 클릭 반응을 통해 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체를 합성하는 단계;를 포함할 수 있다.In the present invention, the step 2) comprises: (a) preparing a copolymer solution by dissolving the polystyrene-conjugated diene copolymer in the step (1) in an aprotic polar solvent; And (b) synthesizing a phenyl functionalized polystyrene-conjugated diene copolymer through a thiol-enclination reaction by adding a thiol compound and a radical initiator to the copolymer solution prepared in the step (a) can do.

본 발명에서 상기 (가)단계에서 사용한 상기 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체는 스티렌 반복단위 및 공액 디엔 반복단위를 포함하며, 상기 공중합체의 공액 디엔으로부터 유래된 반복단위 중 곁가지로 도입된 이중결합을 포함하는 반복단위는 0.001 내지 35 mol%일 수 있다.In the present invention, the polystyrene-conjugated diene copolymer used in the step (a) includes a styrene repeating unit and a conjugated diene repeating unit, and contains a double bond introduced side by side among the repeating units derived from the conjugated diene of the copolymer May be 0.001 to 35 mol%.

본 발명에서 상기 싸이올 화합물은 특별히 제한되지는 않으나, 페닐메탄싸이올(phenylmethanethiol), 2-페닐에탄싸이올(2-Phenylethanethiol), 3-페닐프로판-1-싸이올(3-phenylpropane-1-thiol), 4-페닐부탄-1-싸이올(4-phenylbutane-1-thiol), 5-페닐펜탄-1-싸이올(5-phenylpentane-1-thiol), 6-페닐헥산-1-싸이올(6-phenylhexane-1-thiol), 7-페닐헵탄-1-싸이올(7-phenylheptane-1-thiol), 8-페닐옥탄-1-싸이올(8-phenyloctane-1-thiol), 9-페닐노난-1-싸이올(9-phenylnonane-1-thiol), 10-페닐데칸-1-싸이올(10-phenyldecane-1-thiol), 11-페닐운데칸-1-싸이올(11-phenylundecane-1-thiol) 및 12-페닐도데칸-1-싸이올(12-phenyldodecane-1-thiol) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.In the present invention, the thiol compounds include, but are not limited to, phenylmethanethiol, 2-phenylethanethiol, 3-phenylpropane-1- thiol, 4-phenylbutane-1-thiol, 5-phenylpentane-1-thiol, 6-phenylhexane- Phenylhexane-1-thiol, 7-phenylheptane-1-thiol, 8-phenyloctane-1-thiol, Phenylenecan-1-thiol, 11-phenylundecane-1-thiol, and 11-phenylundecane-1-thiol -1-thiol, and 12-phenyldodecane-1-thiol.

본 발명에서 상기 라디칼 개시제는 특별히 제한되지는 않으나, 2,2′-아조비스-2,4-디메틸발레로니트릴, 2,2′-아조비스 이소부티로니트릴, 2,2′-아조비스-2-메틸부티로니트릴, 2,2′-아조비스-[N-(2-프로페닐)-2-메틸프로피온아미드], 2,2′-아조비스-N-부틸-2-메틸프로피온아미드, 디메틸 2,2′-아조비스 이소부티레이트 및 2,2′-아조비스-4-메톡시-2,4-디메틸발레로니트릴로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.In the present invention, the radical initiator is not particularly limited, and examples thereof include 2,2'-azobis-2,4-dimethylvaleronitrile, 2,2'-azobisisobutyronitrile, 2,2'-azobis- 2-methylpropionamide, 2,2'-azobis-N-butyl-2-methylpropionamide, 2,2'-azobis- [N- (2- Dimethyl 2,2'-azobisisobutyrate, and 2,2'-azobis-4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile.

본 발명에서 상기 (나)단계의 싸이올 화합물은 상기 (가)단계의 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체를 구성하는 단위체의 반복단위 중 곁가지로 도입된 이중결합을 포함하는 반복단위 총 함량 대비 50 내지 700 mol% 첨가하며, 상기 라디칼 개시제는 상기 (가)단계의 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체를 구성하는 단위체의 반복단위 중 곁가지로 도입된 이중결합을 포함하는 반복단위 총 함량 대비 10 내지 50 mol% 첨가하는 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the thiol compound in step (b) is preferably present in the repeating units of the polystyrene-conjugated diene copolymer in step (a) in an amount of 50 to 700 and the radical initiator is added in an amount of 10 to 50 mol% based on the total amount of the repeating units containing double bonds introduced side by side among the repeating units of the unit constituting the polystyrene-conjugated diene copolymer in the step (a) . ≪ / RTI >

본 발명에서 상기 (나)단계의 싸이올-엔 클릭 반응은 30 내지 50 ℃에서 10 내지 40시간 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the thiol-enclination reaction in the step (b) may be performed at 30 to 50 ° C for 10 to 40 hours.

본 발명에서 상기 (나)단계로부터 합성된 상기 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체는 상기 공중합체에 포함되는 스티렌 및 공액 디엔 반복단위 총 함량 대비 20 내지 35 mol% 의 곁가지로 페닐기를 포함하는 반복단위를 포함하는 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체일 수 있다.In the present invention, the phenyl-functionalized polystyrene-conjugated diene copolymer synthesized from the step (b) contains 20 to 35 mol% of side chain phenyl groups relative to the total content of styrene and conjugated diene repeating units contained in the copolymer And may be a polystyrene-conjugated diene copolymer containing repeating units.

본 발명에서 상기 3)단계는 (가) C1 내지 C3의 유기용매에 상기 2)단계에서 합성된 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체를 첨가 및 혼합하여 혼합용액을 제조하는 단계; 및 (나) 상기 혼합용액에 C2 내지 C8 아실 설폰산염을 첨가한 후 교반하여 설폰화 반응을 통해 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체를 합성하는 단계;를 포함할 수 있다.In the present invention, the step 3) comprises: (a) preparing a mixed solution by adding and mixing the phenyl functionalized polystyrene-conjugated diene copolymer synthesized in the step 2) to an organic solvent of C1 to C3; And (b) adding a C2 to C8 acylsulfonate to the mixed solution, followed by stirring to synthesize a sulfonated phenyl functionalized polystyrene-conjugated diene copolymer through a sulfonation reaction.

본 발명에서 상기 (가)단계 후, 제조된 혼합용액을 비활성 기체로 버블링하는 단계를 더 포함할 수 있다.In the present invention, the step (b) may further include bubbling the prepared mixed solution into an inert gas.

본 발명에서 상기 (나)단계로부터 합성된 상기 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체는 상기 공중합체에 포함되는 스티렌 및 공액 디엔 반복단위 총 함량 대비 5 내지 30 mol%의 곁가지로 설폰화된 페닐기를 포함하는 반복단위를 포함할 수 있다.In the present invention, the sulfonated phenyl functionalized polystyrene-conjugated diene copolymer synthesized from the step (b) can be obtained by copolymerizing 5 to 30 mol% of side chain sulfonated Lt; RTI ID = 0.0 > phenyl. ≪ / RTI >

또한 본 발명은 상기 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체 이온교환수지의 합성방법으로부터 제조되는 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체 이온교환수지에 관한 것이다.The present invention also relates to a sulfonated phenyl functionalized polystyrene-conjugated diene copolymer ion exchange resin prepared from the method of synthesizing the polystyrene-conjugated diene copolymer ion exchange resin.

더불어, 본 발명은 상기 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체 이온교환수지를 포함하는 연료전지에 관한 것이다.In addition, the present invention relates to a fuel cell comprising the sulfonated phenyl functionalized polystyrene-conjugated diene copolymer ion exchange resin.

본 발명에 따른 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 랜덤 공중합체 이온교환수지의 합성방법은 스티렌 및 공액 디엔의 비수소화 싸이올-엔 반응 및 설폰화 반응을 통해, 폴리스티렌-공액 디엔 랜덤 공중합체 고분자의 주쇄에 곁가지로 특정 함량 범위인 페닐기 및 설폰화된 페닐기를 도입하여, 제조되는 이온교환수지의 내수성, 유연성, 전기전도도 및 이온교환용량이 현저히 향상시킬 수 있으며, 이에 따라 재생효율 및 이온교환용량이 극대화 된 이온교환수지를 제공할 수 있는 장점이 있다.The synthesis method of the sulfonated phenyl functionalized polystyrene-conjugated diene random copolymer ion exchange resin according to the present invention is characterized in that the non-hydrogenated thiol-ene reaction and the sulfonation reaction of the styrene and the conjugated diene produce a polystyrene-conjugated diene random copolymer The water resistance, flexibility, electrical conductivity and ion exchange capacity of the produced ion exchange resin can be remarkably improved by introducing a phenyl group and a sulfonated phenyl group having a specific content range as a side chain in the main chain of the polymer, There is an advantage that it is possible to provide an ion exchange resin having a maximized capacity.

도 1-(a)는 본 발명의 실시예에 따른 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체의 흡광도를 측정한 결과이며; 도 1-(b)는 설폰산기 고유의 흡광 파장영역에서 나타나는 peak의 흡광도에 따른 설폰화도를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이온교환수지의 기계적 물성을 측정한 결과이다.
1- (a) is a result of measuring the absorbance of a sulfonated phenyl functionalized polystyrene-conjugated diene copolymer according to an embodiment of the present invention; 1- (b) is a graph showing the degree of sulfonation according to the absorbance of a peak appearing in the extinction wavelength region inherent to the sulfonic acid group.
2 shows the results of measurement of mechanical properties of an ion exchange resin according to an embodiment of the present invention.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when an element is referred to as " including " an element, it does not exclude other elements unless specifically stated to the contrary.

본 발명 명세서에서 용어 “설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체(Sulfonated phenyl functionalized Polystyrene-Conjugated diene copolymer)”는 본 발명 합성 방법의 최종단계에서 합성되는 ‘곁가지로 설폰화된 페닐(sulfonated phenyl) 관능기를 포함하는 반복단위를 일부 포함하는 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체’를 뜻하는 단어로 사용되었으며, 용어 “이중결합 곁가지”는 본 발명의 공액 디엔 반복단위 중 일부의 반복단위가 포함하는 ‘곁가지로 도입된 이중결합’을 뜻하는 단어로 사용되었다.The term " sulfonated phenyl functionalized polystyrene-conjugated diene copolymer " as used in the present invention refers to sulfonated phenyl (sulfonated phenyl) synthesized in the final step of the synthesis method of the present invention Quot; polystyrene-conjugated diene copolymer partially containing a repeating unit containing a functional group ", and the term " double bond side chain " means a side chain including some repeating units of the conjugated diene repeating units of the present invention Double bond introduced into the word '.

더불어, 명세서 전체에서, “2)-(가)단계”, “2)-(나)단계”, “3)-(가)단계” 및 “3)-(나)단계”는 ‘상위 단계인 2) 또는 3)단계에 각각 속하는 하위 단계 (가) 또는 (나)단계’를 뜻하는 단어로 사용되었다.In addition, in the entire specification, "2) - (a) step", "2) - (b) step", "3) - (A) or step (b) 'belonging to step 2) or step 3), respectively.

이하 본 발명의 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체 이온교환수지의 합성방법 및 이로부터 제조된 이온교환수지를 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예 및 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 또한, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.Hereinafter, the synthesis method of the sulfonated phenyl functionalized polystyrene-conjugated diene copolymer ion exchange resin of the present invention and the ion exchange resin prepared therefrom will be described in detail. The following embodiments and drawings are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Further, it is to be understood that, unless otherwise defined, technical terms and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Descriptions of known functions and configurations that may be unnecessarily blurred are omitted.

본 발명은 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체 이온교환수지의 합성방법으로, 1) 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체(Polystyrene-Conjugated diene copolymer)를 합성하는 단계; 2) 상기 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체의 싸이올-엔 클릭 반응(Thiol-ene click reaction)을 통해 페닐 관능화된(phenyl functionalized) 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체를 합성하는 단계; 및 3) 상기 2)단계를 통하여 합성된 공중합체의 설폰화 반응을 통해 설폰화 페닐 관능화된(Sulfonated phenyl functionalized) 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체를 합성하는 단계;를 포함한다.The present invention relates to a method of synthesizing a sulfonated phenyl functionalized polystyrene-conjugated diene copolymer ion exchange resin, comprising the steps of: 1) synthesizing a polystyrene-conjugated diene copolymer; 2) synthesizing a phenyl functionalized polystyrene-conjugated diene copolymer through a thiol-ene-click reaction of the polystyrene-conjugated diene copolymer; And 3) synthesizing a sulfonated phenyl functionalized polystyrene-conjugated diene copolymer through a sulfonation reaction of the copolymer synthesized through the step 2).

본 발명에서 상기 1)단계는 스티렌 및 공액 디엔의 음이온 리빙용액중합을 통하여 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체를 제조하는 단계를 포함할 수 있으며, 더욱 구체적으로는 반응물로서 스티렌 및 공액 디엔 단량체를 C5 내지 C20인 유기용매에 용해시켜 혼합용액을 제조한 후, 상기 혼합용액에 음이온 중합 개시제 및 극성첨가제를 혼합 및 교반하여 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체를 제조하는 단계를 포함할 수 있고, 이 때 상기 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체는 상기 음이온 리빙용액중합을 통하여 합성되는 폴리스티렌-공액 디엔 랜덤 공중합체일 수 있다.In the present invention, the step 1) may include a step of preparing a polystyrene-conjugated diene copolymer through polymerization of anion living solution of styrene and a conjugated diene. More specifically, styrene and a conjugated diene monomer may be reacted with C5 to C20 And then mixing and stirring an anionic polymerization initiator and a polar additive in the mixed solution to prepare a polystyrene-conjugated diene copolymer. In this case, the polystyrene-conjugated diene copolymer The diene copolymer may be a polystyrene-conjugated diene random copolymer synthesized through polymerization of the anion living solution.

본 발명에서 상기 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체는 상기 스티렌 및 공액 디엔 단량체를 포함하며, 이에 제한되지 않고, 상기 공중합체의 물성을 저해하지 않는 조건에 한하여 다른 단량체를 더 포함할 수 있다.In the present invention, the polystyrene-conjugated diene copolymer includes the styrene and the conjugated diene monomer, but not limited thereto, and may further include other monomers provided that the properties of the copolymer are not impaired.

본 발명에서 상기 공액 디엔은 1,3-부타디엔, 2,3-디메틸-1,3-부타디엔, 피페릴렌, 3-부틸-1,3-옥타디엔, 이소프렌 및 2-페닐-1,3-부타디엔으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In the present invention, the conjugated diene may be at least one selected from the group consisting of 1,3-butadiene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, piperylene, 3 -butyl-1,3-octadiene, isoprene, , But is not limited thereto.

더불어, 본 발명 상기 1)단계의 음이온 리빙용액중합에서 첨가되는 상기 스티렌 및 공액 디엔의 몰비는 10:90 내지 25:75 일 수 있다. 이 때, 상기 스티렌 및 공액 디엔의 함량 범위는 특별히 제한되는 것은 아니나, 상기 범위에서는 본 발명의 최종 생성물인 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체가 이온교환수지로 사용되기에 적합한 탄성 및 강도 등의 기계적 물성을 나타낼 수 있어 좋다.In addition, the molar ratio of the styrene and the conjugated diene added in the anion living solution polymerization in the step 1) of the present invention may be 10:90 to 25:75. In this case, the content range of the styrene and the conjugated diene is not particularly limited. However, in the above range, the sulfonated phenyl functionalized polystyrene-conjugated diene copolymer, which is the final product of the present invention, Strength and other mechanical properties.

또한, 본 발명의 상기 1)단계에서 사용되는 상기 음이온 중합 개시제는 유기리튬 화합물일 수 있고, 바람직하게는 메틸리튬, 에틸리튬, 이소프로필리튬, n-부틸리튬, sec-부틸리튬, tert-부틸리튬, n-데실리튬, tert-옥틸리튬, 페닐리튬, 1-나프틸리튬, n-에이코실리튬, 4-부틸페닐리튬, 4-톨릴리튬, 사이클로헥실리튬, 3,5-디-n-헵텔사이클로헥실리튬 및 4-사이클로펜틸리튬 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물일 수 있으며, 상기 음이온 중합 개시제의 함량은 스티렌 및 공액 디엔 단량체 총 100 g에 대하여 0.01 내지 10 mmol, 바람직하게는 0.1 내지 5 mmol, 더욱 바람직하게는 0.3 내지 1 mmol일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 음이온 중합 개시제의 첨가를 통해 생성되는 라디칼에 의하여, 본 발명의 상기 공액 디엔은 하기 화학식 1로 표시되는 곁가지로 도입된 이중결합을 포함하는 반복단위 및 하기 화학식 2로 표시되는 곁가지를 포함하지 않는 반복단위로 변환되어, 스티렌 반복단위와 함께 상기 1)단계의 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체에 포함될 수 있다.The anion polymerization initiator used in the step 1) of the present invention may be an organic lithium compound, and preferably an organic lithium compound such as methyllithium, ethyllithium, isopropyllithium, n-butyllithium, sec-butyllithium, N-octyl lithium, 4-butylphenyl lithium, 4-tolyl lithium, cyclohexyllithium, 3,5-di-n-octyl lithium, Heptylcyclohexyllithium, and 4-cyclopentyllithium. The content of the anion polymerization initiator may be 0.01 to 10 mmol, preferably 0.1 to 10 mmol based on 100 g of the styrene and the conjugated diene monomer, To 5 mmol, more preferably from 0.3 to 1 mmol, but is not limited thereto. The conjugated diene according to the present invention is a copolymer comprising a repeating unit having a double bond introduced into a side chain represented by the following formula (1) and a side chain represented by the following formula (2) by a radical generated through addition of the anion polymerization initiator It may be converted into a repeating unit and included in the polystyrene-conjugated diene copolymer in the step 1) together with the styrene repeating unit.

[화학식 1] [화학식 2][Chemical Formula 1] < EMI ID =

Figure 112015099969765-pat00001
Figure 112015099969765-pat00002
Figure 112015099969765-pat00001
Figure 112015099969765-pat00002

이 때, 상기 화학식 1 및 2에서, R1, R2, R4는 각각 독립적으로 수소 또는 C1 내지 C3의 지방족 알킬기이며, R3는 수소, 페닐기 또는 C1 내지 C3의 지방족 알킬기일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. R 1 , R 2 and R 4 are each independently hydrogen or a C 1 to C 3 aliphatic alkyl group, and R 3 may be hydrogen, a phenyl group or a C 1 to C 3 aliphatic alkyl group, It is not.

더불어, 본 발명의 상기 1)단계에서 사용되는 상기 극성첨가제는 트리메틸아민(trimethylamine), 트리에틸아민(triethylamine), 디에틸에테르(diethylether), 디프로필 에테르(di-n-propylether), 디이소프로필에테르(diisopropylether), 디부틸에테르(di-n-butylether), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran, THF), 다이옥산(dioxane), 에틸렌글리콜디메틸에테르(ethyleneglycol dimethylether), 에틸렌글리콜 디에틸에테르(ethyleneglycol diethylether), 트리에틸렌글리콜디메틸에테르(triethyleneglycol dimethylether), N-메틸몰폴린(N-methylmorpholine), N-에틸몰폴린(N-ethylmorpholine), N-메트릴몰폴린(N-methrylmorpholin) 및 디테트라하이드로퓨릴프로판(ditetrahydrofurylpropane; DTHFP) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있으며, 바람직하게는 테트라하이드로퓨란(THF)을 사용할 수 있고, 상기 극성첨가제의 함량은 스티렌 및 공액 디엔 단량체 총 100 g에 대하여 0.01 내지 5 mmol, 바람직하게는 0.05 내지 1 mmol 일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명에서는 극성이 상대적으로 큰 극성첨가제를 사용하여, 스티렌 단량체 대비 중합 반응속도가 느린 공액 디엔 단량체의 반응속도를 증가시킴으로써, 스티렌 반복단위 및 공액 디엔으로부터 유래된 두 가지 구조의 반복단위(이하, 공액 디엔 반복단위) 각각의 블록 중합체 형성을 최소화하여 효과적인 랜덤 형태 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체의 합성을 가능하게 할 수 있다. 더불어, 상기한 바와 같이 상대적으로 극성이 큰 극성첨가제를 첨가하여 동일한 반복단위의 블록 중합체 형성을 최소화함으로써, 본 발명의 최종 생성물인 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체의 균일성에 영향을 미치는 상기 화학식 1의 곁가지로 도입된 이중결합을 포함하는 공액 디엔 반복단위의 함량을 조절할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.In addition, the polar additive used in the step 1) of the present invention may be selected from the group consisting of trimethylamine, triethylamine, diethylether, di-n-propylether, diisopropylether, Diisopropyl ether, di-n-butylether, tetrahydrofuran (THF), dioxane, ethyleneglycol dimethylether, ethyleneglycol diethylether, But are not limited to, ethylene glycol dimethyl ether, N-methylmorpholine, N-ethylmorpholine, N-methrylmorpholin and ditetrahydrofurylpropane. DTHFP), and tetrahydrofuran (THF) may be preferably used. The content of the polar additive may be selected from the group consisting of styrene And 0.01 to 5 mmol, preferably 0.05 to 1 mmol, per 100 g of the conjugated diene monomer. In the present invention, by using a polar additive having a relatively high polarity, it is possible to increase the rate of reaction of a conjugated diene monomer having a slower polymerization reaction rate relative to the styrene monomer, thereby increasing the reaction rate of the styrene repeat unit and the conjugated diene, Conjugated diene repeat units) can be minimized to enable the synthesis of effective random polystyrene-conjugated diene copolymers. In addition, by adding a polar additive having a relatively high polarity as described above to minimize the formation of a block polymer of the same repeating unit, the effect of the uniformity of the sulfonated phenyl functionalized polystyrene-conjugated diene copolymer, which is the final product of the present invention, The effect of controlling the content of the conjugated diene repeating unit including the double bond introduced into the side chain of Formula 1 can be obtained.

본 발명에서 상기 1)폴리스티렌-공액 디엔 공중합체를 합성하는 단계; 는 중합반응 종결제를 첨가하여 음이온 리빙용액중합 반응을 종료시키는 단계를 포함할 수 있으며, 이 때 상기 중합반응 종결제로는 물 또는 C1 내지 C3의 알코올 등으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.Synthesizing the 1) polystyrene-conjugated diene copolymer in the present invention; The polymerization terminator may include at least one selected from the group consisting of water, C1 to C3 alcohols, and the like. But is not limited to.

이에 따라, 본 발명의 상기 1)단계를 통하여 제조되는 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체는, 상기한 바와 같이 스티렌 반복단위 및 공액 디엔 반복단위를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있으며, 상기 공중합체는 이에 포함되는 공액 디엔 반복단위 총 함량 중 상기 화학식 1로 표시되는, 곁가지로 도입된 이중결합을 포함하는 공액 디엔 반복단위를 0.001 내지 35 mol%, 바람직하게는 0.1 내지 15 mol%, 매우 바람직하게는 5 내지 12 mol% 포함할 수 있다. 이 때, 상기 곁가지로 도입된 이중결합을 포함하는 반복단위의 함량 범위는 특별히 제한되지는 않으나, 상기 범위에서는 본 발명의 최종 생성물인 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체 이온교환수지의 균일한 막 형성이 가능하여 좋다.Accordingly, the polystyrene-conjugated diene copolymer prepared through the above step 1) of the present invention may be characterized in that it comprises a styrene repeating unit and a conjugated diene repeating unit as described above. , Preferably 0.1 to 15 mol%, more preferably 5 to 15 mol%, of the conjugated diene repeating unit containing the double bond introduced in the side chain represented by the above formula (1) 12 mol%. In this case, the content range of the repeating unit including the double bond introduced into the side branch is not particularly limited. However, in the above range, the final product of the present invention, the sulfonated phenyl functionalized polystyrene-conjugated diene copolymer ion exchange resin It is possible to form a uniform film.

본 발명에서 상기 2)단계는 (가) 비양자성 극성용매에 상기 1)단계의 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체를 용해하여 공중합체 용액을 제조하는 단계(이하, 2)-(가)단계); 및 (나) 상기 (가)단계에서 제조된 공중합체 용액에 싸이올(Thiol) 화합물 및 라디칼 개시제를 첨가하여 싸이올-엔 클릭 반응(Thiol-ene click reaction)을 통해 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체를 합성하는 단계(이하, 2)-(나)단계);를 포함할 수 있다.In the present invention, the step 2) comprises the steps of: (a) preparing a copolymer solution by dissolving the polystyrene-conjugated diene copolymer in step 1) in an aprotic polar solvent; And (b) adding a thiol compound and a radical initiator to the copolymer solution prepared in the step (a) and adding a phenyl-functionalized polystyrene-conjugate through a thiol-ene-click reaction (2) - (b)) of synthesizing a diene copolymer.

본 발명의 상기 2)-(가)단계에서 사용한 상기 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체는 상기 1)단계로부터 제조된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체와 동일한 물질로, 상기한 바와 같이 스티렌 반복단위 및 공액 디엔 반복단위를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있으며, 상기 공중합체는 이에 포함되는 공액 디엔 반복단위 총 함량 중 상기 화학식 1로 표시되는 곁가지로 도입된 이중결합을 포함하는 공액 디엔 반복단위를 0.001 내지 35 mol% 포함할 수 있다.The polystyrene-conjugated diene copolymer used in the step 2) - (a) of the present invention is the same substance as the polystyrene-conjugated diene copolymer prepared from the step 1), and as described above, the styrene repeat unit and the conjugated diene repeat Wherein the copolymer contains 0.001 to 35 mol% of a conjugated diene repeating unit containing a double bond introduced into the side chain represented by the general formula (1) in the total amount of the conjugated diene repeating units contained therein, .

또한, 본 발명의 2)-(가)단계에서 사용되는 상기 비양자성 극성용매는 다이옥산(Dioxane), 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran; THF), 아세톤(Acetone), 디메틸설폭사이드(Dimethyl sulfoxide; DMSO), 디메틸포름아미드(Dimethylformamide; DMF) 및 1-메틸-2-피롤리돈(1-methyl-2-pyrrolidone; NMP) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Also, the aprotic polar solvent used in step 2) - (a) of the present invention may be at least one selected from the group consisting of dioxane, tetrahydrofuran (THF), acetone, dimethyl sulfoxide (DMSO) But are not limited to, one or more selected from the group consisting of dimethylformamide (DMF) and 1-methyl-2-pyrrolidone (NMP).

본 발명의 상기 2)-(나)단계에서 상기 싸이올(Thiol) 화합물로는 방향족 고리에 메르켑토 작용기를 가지는 유기 황화합물이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 페닐메탄싸이올(phenylmethanethiol), 2-페닐에탄싸이올(2-Phenylethanethiol), 3-페닐프로판-1-싸이올(3-phenylpropane-1-thiol), 4-페닐부탄-1-싸이올(4-phenylbutane-1-thiol), 5-페닐펜탄-1-싸이올(5-phenylpentane-1-thiol), 6-페닐헥산-1-싸이올(6-phenylhexane-1-thiol), 7-페닐헵탄-1-싸이올(7-phenylheptane-1-thiol), 8-페닐옥탄-1-싸이올(8-phenyloctane-1-thiol), 9-페닐노난-1-싸이올(9-phenylnonane-1-thiol), 10-페닐데칸-1-싸이올(10-phenyldecane-1-thiol), 11-페닐운데칸-1-싸이올(11-phenylundecane-1-thiol) 및 12-페닐도데칸-1-싸이올(12-phenyldodecane-1-thiol) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. As the thiol compound in the step 2) - (b) of the present invention, an organic sulfur compound having a mercapto functional group in the aromatic ring may be used, and phenylmethanethiol, 2-phenyl 2-phenylethanethiol, 3-phenylpropane-1-thiol, 4-phenylbutane-1-thiol, Phenylheptane-1-thiol, 6-phenylhexane-1-thiol, 7-phenylheptane-1-thiol, -thiol, 8-phenyloctane-1-thiol, 9-phenylnonane-1-thiol, Phenyldecane-1-thiol, 11-phenylundecane-1-thiol and 12-phenyldodecane-1-thiol, And the like, but the present invention is not limited thereto.

또한, 본 발명의 상기 2)-(나)단계에서 상기 라디칼 개시제로는 2,2′-아조비스-2,4-디메틸발레로니트릴(2,2'-Azobis(2,4-dimethylvaleronitrile)), 2,2′-아조비스 이소부티로니트릴(2,2'-Azobis(isobutyronitrile)), 2,2′-아조비스-2-메틸부티로니트릴(2,2'-Azobis(2-methylbutyronitrile)), 2,2′-아조비스-[N-(2-프로페닐)-2-메틸프로피온아미드](2,2'-Azobis[N-(2-propenyl)-2-methylpropionamide]), 2,2′-아조비스-N-부틸-2-메틸프로피온아미드(2,2'-Azobis(N-butyl-2-methylpropionamide)), 디메틸 2,2′-아조비스 이소부티레이트(Dimethyl 2,2'-Azobis(isobutyrate)) 및 2,2′-아조비스-4-메톡시-2,4-디메틸발레로니트릴(2,2'-Azobis(4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile)) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The radical initiator may be 2,2'-Azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) or 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) Azobis (isobutyronitrile), 2,2'-azobis (2-methylbutyronitrile), 2,2'-azobis Azobis [N- (2-propenyl) -2-methylpropionamide]), 2,2'-azobis 2'-azobis (N-butyl-2-methylpropionamide), dimethyl 2,2'-azobisisobutyrate (dimethyl 2,2'- Azobis (isobutyrate), and 2,2'-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile) May be used, but the present invention is not limited thereto.

본 발명에서 상기 2)-(나)단계의 싸이올 화합물은, 상기 2)-(가)단계의 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체를 구성하는 모든 단위체의 반복단위 중, 상기 화학식 1로 표시되는 곁가지로 도입된 이중결합을 포함하는 공액 디엔 반복단위 총 함량 대비 50 내지 700 mol% 첨가될 수 있으며, 상기 라디칼 개시제는 상기 2)-(가)단계의 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체를 구성하는 모든 단위체의 반복단위 중, 상기 화학식 1로 표시되는 곁가지로 도입된 이중결합을 포함하는 공액 디엔 반복단위 총 함량 대비 10 내지 50 mol% 첨가될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명에서 상기 싸이올 화합물의 함량 범위는 특별히 제한되지는 않으나, 상기 함량 범위에서는, 본 발명의 최종 생성물인 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체 이온교환수지가 탄성률 및 신장률과 같은 물성 및 이온교환용량의 현저한 향상효과를 나타낼 수 있는, 특정 범위의 설폰화 반응이 일어나기에 충분한 함량의 페닐기 곁가지가 포함된 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체의 제조가 가능하여 좋다. In the present invention, the above-mentioned thiol compound in the step 2) - (b) is preferably a repeating unit of the repeating units of all the monomers constituting the polystyrene-conjugated diene copolymer in the step 2) - (a) May be added in an amount of 50 to 700 mol% based on the total amount of the conjugated diene repeating unit containing the introduced double bond, and the radical initiator may be added to the repeating unit of the polystyrene-conjugated diene copolymer of the 2) - (a) May be added in an amount of 10 to 50 mol% based on the total amount of the conjugated diene repeating unit containing the double bond introduced into the side chain represented by the formula (1), but the present invention is not limited thereto. In the present invention, the content range of the thiol compound is not particularly limited. However, in the above content range, the sulfonated phenyl functionalized polystyrene-conjugated diene copolymer ion exchange resin as the final product of the present invention has properties such as elastic modulus and elongation And a phenyl functionalized polystyrene-conjugated diene copolymer containing a phenyl group side chain content sufficient to cause a specific range of sulfonation reaction to exhibit a remarkable improvement effect of ion exchange capacity.

본 발명에서 상기 2)-(나)단계의 싸이올-엔 클릭 반응은 상기 2)-(가)단계에서 제조된 공중합체 용액에 싸이올(Thiol) 화합물 및 라디칼 개시제를 첨가하여 제조한 혼합용액을 30 내지 50 ℃에서 10 내지 40시간 보관하여 수행할 수 있으며, 상기 혼합용액을 -10 내지 5 ℃로 냉각시킴으로써 상기 싸이올-엔 클릭 반응을 종결할 수 있다. In the present invention, the thiol-enantiomerization reaction in steps 2) - (b) is performed by adding a mixed solution prepared by adding a thiol compound and a radical initiator to the copolymer solution prepared in step 2) - (a) At 30 to 50 ° C for 10 to 40 hours, and cooling the mixed solution to -10 to 5 ° C to terminate the thiol-enclination reaction.

또한, 본 발명은 상기 2)-(나)단계의 싸이올-엔 클릭 반응의 종결 이후, 상기 2)-(나)단계를 거친 혼합용액에 물 또는 C1 내지 C3의 알코올 등으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 비용매를 첨가하여, 혼합용액 내에 존재하는 합성된 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체를 정제하는 과정을 더 포함할 수 있다.In addition, the present invention provides a process for producing a polyurethane foam, which comprises, after the completion of the thiol-enclosure reaction in steps 2) - (b) above, And adding at least one non-solvent to the mixed solution to purify the synthesized phenyl-functionalized polystyrene-conjugated diene copolymer present in the mixed solution.

상기의 과정을 거쳐, 본 발명의 상기 2)-(나)단계로부터 합성된 상기 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체는, 상기 공중합체에 포함되는 스티렌 및 공액 디엔 반복단위 총 함량 대비 20 내지 35 mol% 의 상기 화학식 1로 표시되는 공액 디엔 반복단위(곁가지로 페닐기를 포함하는 공액 디엔 반복단위)를 포함할 수 있다.Through the above process, the phenyl-functionalized polystyrene-conjugated diene copolymer synthesized from the step 2) - (b) of the present invention can be obtained by reacting the styrene-conjugated diene- And 35 mol% of the conjugated diene repeating unit represented by the formula (1) (the conjugated diene repeating unit containing a phenyl group as a side chain).

본 발명에서 상기 3)단계는 (가) C1 내지 C3의 유기용매에 상기 2)단계에서 합성된 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체를 첨가 및 혼합하여 혼합용액을 제조하는 단계; 및 (나) 상기 혼합용액에 C2 내지 C8 아실 설폰산염을 첨가한 후 교반하여 설폰화 반응을 통해 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체를 합성하는 단계;를 포함할 수 있다.In the present invention, the step 3) comprises: (a) preparing a mixed solution by adding and mixing the phenyl functionalized polystyrene-conjugated diene copolymer synthesized in the step 2) to an organic solvent of C1 to C3; And (b) adding a C2 to C8 acylsulfonate to the mixed solution, followed by stirring to synthesize a sulfonated phenyl functionalized polystyrene-conjugated diene copolymer through a sulfonation reaction.

본 발명의 상기 3)-(가)단계에서 사용하는 유기용매는 C1 내지 C3의 할로겐화 탄화수소일 수 있으며, 바람직하게는 디클로로메탄(Dichloromethane), 클로로포름(Chloroform), 사염화탄소(Tetrachloromethane), 트리클로로에탄(Trichloroethane) 및 디클로로에탄(Dichloroethane) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있으며, 바람직하게는 디클로로에탄이 사용될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.The organic solvent used in the step 3) - (a) of the present invention may be a C1 to C3 halogenated hydrocarbon, preferably an organic solvent selected from the group consisting of dichloromethane, chloroform, tetrachloromethane, trichloroethane Trichloroethane, and dichloroethane. Dichloroethane may be used, but the present invention is not limited thereto.

또한, 본 발명에서 상기 3)-(가)단계 후, 제조된 혼합용액을 비활성 기체로 버블링하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 단계에서 상기 비활성 기체로는 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 제논(Ze), 라돈(Rn) 및 질소(N) 기체 등에서 선택되는 하나 이상이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 질소 기체가 사용될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명에서 상기 3)-(가)단계로부터 제조된 혼합용액을 비활성 기체로 버블링하는 단계를 더 포함함으로써, 상기 혼합용액에 용해된 상기 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체의 싸이올기와 산소의 접촉을 방지하여 상기 싸이올기의 산화를 최소화할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. Further, in the present invention, after the step 3) - (a), the method may further include bubbling the prepared mixed solution into an inert gas. At least one selected from helium (He), neon (Ne), argon (Ar), krypton (Kr), xenon (Ze), radon (Rn) and nitrogen Nitrogen gas may be used, but is not limited thereto. In the present invention, it is preferable to further include a step of bubbling the mixed solution prepared from the step 3) - (a) into an inert gas, whereby the thiol group of the phenyl-functionalized polystyrene-conjugated diene copolymer dissolved in the mixed solution It is possible to prevent oxidation of the thiol group by preventing contact of oxygen.

본 발명의 상기 3)-(나)단계에서 사용하는 아실 설폰산염은 C2 내지 C8인 아실 설폰산염일 수 있으며, 바람직하게는 아세틸설폰산염(Acetyl sulfonate), 프로피오닐설폰산염(Propionyl sulfonate) 및 부티릴설폰산염(Butyryl sulfonate)일 수 있고, 더욱 바람직하게는 아세틸설폰산염(Acetyl sulfonate)일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.The acyl sulfonate used in the step 3) - (b) of the present invention may be an acyl sulfonate of C2 to C8, preferably an acetyl sulfonate, a propionyl sulfonate, Butyryl sulfonate, and more preferably, acetyl sulfonate, but is not limited thereto.

본 발명의 상기 3)-(나)단계로부터 합성된 상기 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체는 상기 공중합체에 포함되는 스티렌 및 공액 디엔 반복단위 총 함량 대비 총 함량 대비 5 내지 30 mol%, 바람직하게는 10 내지 15 mol% 의, 곁가지로 설폰화된 페닐기를 포함하는 반복단위를 포함하여 5 내지 30 mol%, 바람직하게는 10 내지 15 mol%의 설폰화도를 나타낼 수 있다. The sulfonated phenyl functionalized polystyrene-conjugated diene copolymer synthesized from the above step 3) - (b) of the present invention may be used in an amount of 5 to 30 mols relative to the total content of styrene and conjugated diene repeating units contained in the copolymer %, Preferably from 10 to 15 mol%, of a sulfonation degree of from 5 to 30 mol%, preferably from 10 to 15 mol%, including repeating units containing side-chain sulfonated phenyl groups.

본 발명에서 상기 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체는 이에 제한하는 것은 아니나, 상기 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체의 설폰화도가 10 내지 15 mol%일 경우, 내수성 향상 효과가 우수하여 막 안정성이 높으며, 낮은 표면저항에 의해 현저히 향상된 전기전도도를 나타내고, 탄성도 및 이온교환능력이 우수한 이온교환수지의 제조가 가능하여, 본 발명의 최종 생성물인 상기 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체는 상기 범위의 설폰화도를 가지는 것이 가장 좋다.In the present invention, the sulfonated phenyl functionalized polystyrene-conjugated diene copolymer is not limited thereto, but when the sulfonation degree of the polystyrene-conjugated diene copolymer is 10 to 15 mol%, the water resistance improving effect is excellent, Ion exchange resin which exhibits remarkably improved electrical conductivity due to its low surface resistivity and which is excellent in elasticity and ion exchange ability makes it possible to produce an ion exchange resin which is the end product of the present invention and the sulfonated phenyl functionalized polystyrene- It is best if the coalescence has the degree of sulfonation in the above range.

또한, 본 발명은 상기 3)-(나)단계 이후, 합성된 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체가 존재하는 혼합용액에 물 또는 C1 내지 C3의 알코올 등으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 첨가하여 설폰화 반응을 종결하고 증류하여 팽윤된 상태의 상기 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체를 수득하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 수득한 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체를 다공성 지지체 몰드에 넣고 건조시켜, 멤브레인 형태의 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체 이온교환수지를 제조하는 과정을 더 포함할 수 있다. 이 때, 상기 다공성 지지체는 다공성 폴리에틸렌과 같은 다공성 폴리올레핀, 다공성 테플론 및 다공성 폴리이미드 등에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. 상기 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체 이온교환수지는 다공성 지지체를 포함함으로써, 이온교환수지의 인장강도가 향상된 효과를 얻을 수 있다. In addition, the present invention relates to a method for producing a sulfonated polyfunctional polystyrene-conjugated diene copolymer, which comprises, after step 3) - (b), adding water, a C1 to C3 alcohol Or more of the sulfonated phenyl functionalized polystyrene-conjugated diene copolymer is added to terminate the sulfonation reaction and distill to obtain the sulfonated phenyl functionalized polystyrene-conjugated diene copolymer in a swollen state, and the obtained sulfonated phenyl functionalized polystyrene -Conjugated diene copolymer into a porous support mold and drying the solution to prepare a sulfonated phenyl functionalized polystyrene-conjugated diene copolymer ion exchange resin in the form of a membrane. At this time, the porous support may be any one selected from porous polyolefins such as porous polyethylene, porous Teflon, and porous polyimide. The sulfonated phenyl functionalized polystyrene-conjugated diene copolymer ion-exchange resin contains a porous support, whereby the effect of improving the tensile strength of the ion-exchange resin can be obtained.

본 발명은 상기 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체 이온교환수지의 합성방법으로부터 제조되는 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체 이온교환수지를 포함할 수 있다. 본 발명의 이온교환수지는 상기 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체를 포함하여, 일반적으로 폴리스티렌계 중합체가 가지는 열적 안정성 및 화학적 안정성을 가질 수 있으며, 특정 함량의 설폰산기 함유로 낮은 수분함량에서도 높은 수소이온전도도를 가질 수 있고, 수분 흡수성이 극히 낮아 수분에 장시간 노출되어도 수지의 특성에 변화가 없어 높은 막 안정성을 나타낼 수 있으므로, 이온교환수지로서의 성능이 우수하여 연료전지 또는 이차전지 등의 다양한 분야에서 전해질 막으로 사용될 수 있다.The present invention may include a sulfonated phenyl functionalized polystyrene-conjugated diene copolymer ion exchange resin prepared from the method of synthesizing the polystyrene-conjugated diene copolymer ion exchange resin. The ion exchange resin of the present invention can have thermal stability and chemical stability of a polystyrene type polymer generally including the above polystyrene-conjugated diene copolymer, and it is possible to obtain a high ion conductivity And the water absorption is extremely low. Therefore, even when exposed to water for a long time, the characteristics of the resin are not changed and high film stability can be exhibited. Therefore, the ion exchange resin is excellent in performance and can be used in various fields such as a fuel cell or a secondary battery. .

더불어 본 발명은 상기 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체 이온교환수지를 포함하는 연료전지를 포함할 수 있다. 본 발명의 연료전지는 양극(Cathode), 음극(Anode) 및 양극과 음극 사이에 위치하는 본 발명의 상기 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체 이온교환수지를 포함한다. 상기 양극은 산소의 환원반응이 일어나는 곳으로, 환원반응의 촉진을 위하여 촉매 입자와 양이온 교환기를 가지는 촉매를 포함할 수 있다. 상기 음극은 연료의 산화반응이 일어나는 곳으로, 산화반응의 촉진을 위하여 촉매 입자와 양이온 교환기를 가지는 촉매를 포함할 수 있다. 상기 양극 및 음극에 사용되는 촉매는 촉매금속 입자와 촉매 담체를 포함할 수 있으며, 본 발명의 이온교환수지와 접촉할 수 있다. 그 외, 본 발명의 이온교환수지가 사용될 수 있는 연료전지에는 당업계에 통상적으로 알려져 있는 여러 구성요소들이 선택적으로 부가될 수 있다.  In addition, the present invention can include a fuel cell comprising the sulfonated phenyl functionalized polystyrene-conjugated diene copolymer ion exchange resin. The fuel cell of the present invention comprises the sulfonated phenyl functionalized polystyrene-conjugated diene copolymer ion exchange resin of the present invention located between a cathode, an anode and an anode and a cathode. The anode may include a catalyst having a catalyst particle and a cation exchanger for accelerating a reduction reaction where a reduction reaction of oxygen occurs. The cathode may include a catalyst having catalyst particles and a cation exchanger for promoting an oxidation reaction, where oxidation reaction of the fuel occurs. The catalyst used for the positive electrode and the negative electrode may include catalyst metal particles and a catalyst carrier, and may contact the ion exchange resin of the present invention. In addition, various components commonly known in the art can be selectively added to the fuel cell in which the ion exchange resin of the present invention can be used.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 하기 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의하여 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니며, 다양한 다른 변형 및 변경이 가능할 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in order to facilitate understanding of the present invention. However, it should be understood that the present invention is not limited to the described embodiments, but various modifications and alterations may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .

본 발명의 실시예에서, 용어 “이중결합 곁가지”는 본 발명의 공액 디엔 반복단위 중 일부의 반복단위가 포함하는 ‘곁가지로 도입된 이중결합’을 뜻하는 단어로 사용되었다.In an embodiment of the present invention, the term " double bond side chain " is used to mean a double bond introduced side chain included in some of the repeating units of the conjugated diene repeat units of the present invention.

본 발명의 실시예에서, 용어 “저함량의 이중결합 곁가지”는 본 발명의 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체에 포함되는 공액 디엔 반복단위 중 ‘곁가지로 도입된 이중결합을 포함하는 공액 디엔(실시예의 부타디엔) 반복단위의 함량 범위가 상기 공액 디엔 반복단위 총 함량 대비 0.001 내지 35 mol%를 만족하는 것’을 뜻하는 단어로 사용되었으며, 용어 “중간함량의 이중결합 곁가지”는 본 발명의 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체에 포함되는 공액 디엔 반복단위 중 ‘곁가지로 도입된 이중결합을 포함하는 공액 디엔(부타디엔) 반복단위의 함량 범위가 상기 공액 디엔 반복단위 총 함량 대비 36 내지 75 mol%를 만족하는 것’을 뜻하는 단어로 사용되었다.In the embodiment of the present invention, the term " low-molecular weight double bond side chain " means that the conjugated diene repeat unit included in the sulfonated phenyl functionalized polystyrene-conjugated diene copolymer of the present invention is a conjugate Quot; means that the content range of the diene (butadiene in the embodiment) repeating unit is 0.001 to 35 mol% based on the total content of the conjugated diene repeating unit, and the term " double bond side chain with intermediate content " The content range of the conjugated diene (butadiene) repeating unit containing a double bond introduced as a side chain among the conjugated diene repeating units contained in the sulfonated phenyl functionalized polystyrene-conjugated diene copolymer is in the range of the total content of the conjugated diene repeating units 36 to 75 mol% ".

또한, 본 발명의 실시예에서, 용어 “PSB(L)”은 ‘저함량(L; Low)의 이중결합 곁가지를 포함하는 폴리스티렌-부타디엔 공중합체(Polystyrene-butadiene copolymer; PSB)’를 축약하는 단어로 사용되었으며, 용어 “PSB(M)”은 ‘중간함량(M; Middle)의 이중결합 곁가지를 포함하는 폴리스티렌-부타디엔 공중합체(Polystyrene-butadiene copolymer; PSB)’를 축약하는 단어로 사용되었다. Further, in the embodiment of the present invention, the term " PSB (L) " is a word abbreviated to a polystyrene-butadiene copolymer (PSB) containing a low- , And the term " PSB (M) " was used to abbreviate a polystyrene-butadiene copolymer (PSB) containing a double bond side chain having a middle content (M).

더불어, 본 발명의 실시예에서, 용어 “PSB”는 ‘상기 PSB(L) 및 PSB(M)을 모두 포함할 수 있으며 일반적이고 통상적인, 폴리스티렌-부타디엔 공중합체’를 뜻하는 단어로 사용되었으며, 용어 “PSB(L)-T-S” 또는 “PSB(M)-T-S”는 ‘싸이올-엔 반응(T; Thiol-ene reaction) 및 설폰화 반응(S; Sulfonation)을 거쳐 설폰화 페닐 관능화된, 저함량(L; Low) 또는 중간함량(M; Middle)의 이중결합 곁가지를 포함하는 폴리스티렌-부타디엔 공중합체(PSB)’를 축약하는 단어로 사용되었다.In addition, in the embodiment of the present invention, the term " PSB " is used to refer to a general and common polystyrene-butadiene copolymer which may include both the PSB (L) and PSB (M) The term " PSB (L) -TS " or " PSB (M) -TS " refers to a sulfonylphenyl functionalized via a thiol-ene reaction and a sulfonation reaction Quot; polystyrene-butadiene copolymer (PSB) " containing a double bond side chain having a low content (L) or an intermediate content (M)

먼저, 본 발명에서 실시한 실험의 방법에 대하여 제시한다.First, the experimental method performed in the present invention is presented.

실험 1) 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체의 설폰화도 측정Experiment 1) Measurement of sulfonation degree of polystyrene-conjugated diene copolymer

적외선 분광 분석기(Bruker Equinox 55 FT-IR spectrometer, Bruker, Germany)를 이용해 흡광도를 측정하여, 하기 실시예를 통하여 합성된 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체의 설폰화도를 측정하였다.The absorbance was measured using an infrared spectrometer (Bruker Equinox 55 FT-IR spectrometer, Bruker, Germany), and the degree of sulfonation of the sulfonated phenyl functionalized polystyrene-conjugated diene copolymer synthesized through the following Examples was measured.

실험 2) 이온교환수지의 기계적 물성 측정Experiment 2) Measurement of mechanical properties of ion exchange resin

만능인장시험기(Instron 4484, Instron, USA)를 이용하여, 하기 실시예를 통해 제조한 이온교환수지의 탄성도 및 경도를 측정하였다.The elasticity and hardness of the ion exchange resin prepared through the following examples were measured using a universal tensile tester (Instron 4484, Instron, USA).

실험 3) 이온교환수지의 전기 저항, 전도성 및 내수성 측정Experiment 3) Measurement of electrical resistance, conductivity and water resistance of ion exchange resin

이온교환수지의 전기 저항을 측정하기 위하여 전도 전기용량 저항 측정기(LCR, HIOKI 3522-50 LCR HiTESTER, Japan)을 진동수 100 kHz와 0.8V 전압에서 사용하였다.To measure the electrical resistance of the ion exchange resin, a conductive capacitance resistance meter (LCR, HIOKI 3522-50 LCR HiTESTER, Japan) was used at a frequency of 100 kHz and a voltage of 0.8V.

2㎝×2㎝ 크기의 하기 실시예를 통하여 제조한 이온교환수지를 1M 염화나트륨 용액에 상온에서 24시간 침적시켜 평형에 도달시킨다. 평형에 도달한 이온교환수지를 전기화학 셀에 끼운 후 0.5M의 염화나트륨 용액에서 상기 전도 전기용량 저항 측정기를 이용하여 전기저항(R1)을 측정한 후, 이온교환수지를 제거하고 전해질 용액만의 저항(R2)을 측정하여 하기 수학식 1을 통해 전기저항과 전도성을 측정하였다. The ion exchange resin prepared through the following examples having a size of 2 cm x 2 cm was immersed in 1M sodium chloride solution at room temperature for 24 hours to reach equilibrium. After the equilibrium ion exchange resin was inserted into the electrochemical cell, the electrical resistance (R 1 ) was measured using a 0.5 M sodium chloride solution using the conductivity resistance meter, and the ion exchange resin was removed. The resistance (R 2 ) was measured and the electrical resistance and conductivity were measured by the following equation (1).

(이 때, 하기 R1은 전기화학 셀에 이온교환수지를 끼운 후 측정한 전기저항이며, R2는 이온교환수지를 제거한 후 전해질만의 전기저항이다. 또한, A는 이온교환수지의 유효면적을 나타낸다.)(Where R 1 is the electrical resistance measured after inserting the ion exchange resin into the electrochemical cell, R 2 is the electrical resistance of the electrolyte only after removing the ion exchange resin, and A is the effective area of the ion exchange resin Lt; / RTI >

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112015099969765-pat00003
Figure 112015099969765-pat00003

더불어, 이온교환수지의 함수율을 측정하기 위하여 하기 실시예를 통하여 제조한 이온교환수지를 4㎝×4㎝ 크기로 제단하고 건조무게를 측정한 후, 증류수에 상온에서 24시간 침적시켜 이온교환수지를 팽윤시킨다. 이후, 충분히 팽윤된 이온교환수지의 표면에 있는 자유수를 제거하여 팽윤된 이온교환수지의 무게를 측정한 다음 하기 수학식 2를 통해 이온교환수지의 함수율을 계산하였다. In order to measure the water content of the ion exchange resin, the ion exchange resin prepared through the following examples was cut into a size of 4 cm x 4 cm, and the dry weight was measured. Then, the ion exchange resin was immersed in distilled water at room temperature for 24 hours, Swell. Thereafter, the free water on the surface of the fully swollen ion exchange resin was removed to measure the weight of the swollen ion exchange resin, and the water content of the ion exchange resin was calculated through the following equation (2).

(이 때, 하기 Wdry는 건조 상태의 이온교환수지의 무게이며, Wwet는 습윤상태의 이온교환수지의 무게이다.)(Where W dry is the weight of the ion exchange resin in the dry state and W wet is the weight of the ion exchange resin in the wet state).

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure 112015099969765-pat00004
Figure 112015099969765-pat00004

실험 4) 이온교환수지의 이온교환용량 측정Experiment 4) Measurement of ion exchange capacity of ion exchange resin

이온교환수지의 이온교환용량을 적정법에 의하여 측정하였다. The ion exchange capacity of the ion exchange resin was measured by a titration method.

하기 실시예를 통하여 제조한 건조된 상태의 이온교환수지를 1M의 황산용액에 24시간 침적시켜 H-형태로 치환시킨 후, 증류수로 pH가 중성이 될 때까지 수 회 세척한다. 상기 세척한 이온교환수지를 50℃의 진공오븐에서 24시간 건조시킨 후 건조된 이온교환수지의 무게를 측정하고, 상기 건조된 이온교환수지를 200㎖ 삼각플라스크에 투입한 후 상기 플라스크에 1N 수산화나트륨 표준용액을 50㎖ 첨가하였다. 상기 이온교환수지 및 수산화나트륨 표준용액이 첨가된 플라스크를 상온에서 24시간 교반하여 평형에 도달시킨 후, 상기 플라스크로부터 일정량의 상등액을 채취하여 페놀프탈레인 지시약을 2 내지 3방울 적가하고 교반하면서 0.1N 염산 표준용액으로 적정하였으며, 하기 수학식 3을 이용하여 이온교환용량을 측정하였다.The dried ion-exchange resin prepared in the following examples was immersed in a 1 M sulfuric acid solution for 24 hours to replace with the H-form, and then washed several times with distilled water until the pH became neutral. The washed ion-exchange resin was dried in a vacuum oven at 50 ° C. for 24 hours, and the weight of the dried ion-exchange resin was measured. The dried ion-exchange resin was put into a 200 ml Erlenmeyer flask, and 1N sodium hydroxide 50 ml of the standard solution was added. The flask containing the ion exchange resin and sodium hydroxide standard solution was stirred at room temperature for 24 hours to reach equilibrium. A predetermined amount of the supernatant was collected from the flask, 2 to 3 drops of phenolphthalein indicator was added, Solution, and the ion exchange capacity was measured using the following equation (3).

(이 때, VHCl 및 VNaOH 는 적정에 사용된 염산 및 수산화나트륨의 부피이며, NHCl 및 NNaOH 는 염산 및 수산화나트륨의 노르말농도이다.)(Where V HCl and V NaOH are the volumes of hydrochloric acid and sodium hydroxide used in the titration and N HCl and N NaOH are the normal concentrations of hydrochloric acid and sodium hydroxide)

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure 112015099969765-pat00005
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[실시예 1] 저함량(8.8 mol%)의 이중결합 곁가지를 포함하며, 설폰화도 7.3 mol%인 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-부타디엔(PSB(L)-T-S) 공중합체의 합성 및 이온교환수지의 제조[Example 1] Synthesis of sulfonated phenyl functionalized polystyrene-butadiene (PSB (L) -TS) copolymer having a low content (8.8 mol%) double bond side chain and a sulfonation degree of 7.3 mol% Manufacturing

< 기본 폴리스티렌-부타디엔(이하, PSB(L)) 랜덤 공중합체의 합성 > <Synthesis of basic polystyrene-butadiene (PSB (L)) random copolymer>

400 ㎖의 사이클로헥산에 스티렌 12 g(0.12 mol) 및 공액 디엔으로 부타디엔 28 g(0.52 mol)을 첨가 및 혼합하여 스티렌-부타디엔 혼합용액을 제조하였다. 상기 제조한 혼합용액에 음이온 중합 개시제로서 0.16 mmol의 2-부틸리튬 및 극성첨가제로서 0.067 mmol의 테트라하이드로퓨란(THF)을 첨가하고 50℃의 온도에서 8시간 교반하여 음이온 리빙용액중합반응을 시킨 후, 상기 중합반응이 진행된 혼합용액에 반응 종결제로 메탄올을 첨가하여 중합반응을 종결시켰다. 중합반응이 종결된 상기 혼합용액에 과량의 메탄올을 첨가하여 합성된 폴리스티렌-부타디엔 공중합체를 세 번 침전시켜 정제한 후, 건조시켜 정제된 폴리스티렌-부타디엔(PSB(L)) 랜덤 공중합체를 수득하였다.12 g (0.12 mol) of styrene and 28 g (0.52 mol) of butadiene in 400 ml of cyclohexane were added and mixed to prepare a styrene-butadiene mixed solution. 0.16 mmol of 2-butyllithium as an anion polymerization initiator and 0.067 mmol of tetrahydrofuran (THF) as a polar additive were added to the mixed solution prepared above and stirred for 8 hours at a temperature of 50 ° C to polymerize anion living solution , And the polymerization reaction was terminated by adding methanol as a reaction terminating agent to the mixed solution in which the polymerization reaction proceeded. An excessive amount of methanol was added to the mixed solution in which the polymerization reaction was terminated, and the resulting polystyrene-butadiene copolymer was purified by three times of precipitation and dried to obtain a purified polystyrene-butadiene (PSB (L)) random copolymer .

상기 수득한 PSB(L) 랜덤 공중합체의 수평균분자량은 겔침투 크로마토그래피(Gel Permission Chromatography; GPC) 측정을 통하여 240,000 g/mol으로 확인하였다. 또한 1H-NMR 분석을 통해 상기 PSB(L) 공중합체의 스티렌과 부타디엔의 몰비가 18.8/81.2 인 것을 확인하였으며, 곁가지로 도입된 이중결합을 포함하는 부타디엔 반복단위의 함량은 부타디엔 반복단위 총 함량 대비 8.8 mol%인 것을 확인하였다.The number average molecular weight of the obtained random copolymer of PSB (L) was confirmed to be 240,000 g / mol through Gel Permeation Chromatography (GPC) measurement. Also, it was confirmed by 1H-NMR analysis that the molar ratio of styrene to butadiene in the PSB (L) copolymer was 18.8 / 81.2, and the content of the butadiene repeating unit including the double bonds introduced into the side chain was 8.8 mol%.

< 페닐 관능화된 폴리스티렌-부타디엔(이하, PSB(L)-T) 공중합체의 합성 > <Synthesis of Phenyl-functionalized Polystyrene-Butadiene (hereinafter PSB (L) -T) Copolymer>

질소 분위기 하에서, 500㎖의 테트라하이드로퓨란(THF)에 상기 합성한 8.8 mol%의 곁가지로 도입된 이중결합을 포함하는 부타디엔 반복단위를 함유하는 PSB(L) 공중합체 20 g (0.022 mol의 이중결합 곁가지 포함)을 용해하여 혼합용액을 제조하였다. 상기 혼합용액에 싸이올 화합물로서 13.18㎖(0.11 mol)의 페닐메탄싸이올(Phenylmethane thiol) 및 라디칼 개시제로써 2.08 g(0.0066 mol)의 2,2-아조비스(4-메톡시-2,4-디메틸발레로니트릴)(2.2-azobis(4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile); V-70, 와코 순약공업(주), Japan)을 첨가한 후, 40℃에서 24시간 보관하여 싸이올-엔 클릭 반응을 통해 페닐 관능화가 진행되도록 하였다. ([싸이올화합물]/[이중결합 곁가지 포함 반복단위]/[라디칼개시제]의 몰 비율 = 5/1/0.3) In a nitrogen atmosphere, 20 g of a PSB (L) copolymer containing butadiene repeating units containing a double bond introduced in the side chain of 8.8 mol% prepared above in 500 ml of tetrahydrofuran (THF) (0.022 mol of a double bond Side branch) was dissolved to prepare a mixed solution. 13.18 ml (0.11 mol) of phenylmethane thiol was obtained as a thiol compound and 2.08 g (0.0066 mol) of 2,2-azobis (4-methoxy-2,4- 2-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile) V-70, Wako Pure Chemical Industries, Japan) was added to the solution, and the solution was stored at 40 ° C for 24 hours to obtain thionol And the phenyl-functionalization proceeded through the click reaction. (Mol ratio of [thiol compound] / [double bond side chain containing repeating unit] / [radical initiator] = 5/1 / 0.3)

이 후, 상기 싸이올-엔 클릭 반응이 진행된 혼합용액을 0 ℃로 냉각하여 싸이올-엔 클릭 반응을 종결시킨 후, 비용매로써 과량의 메탄올을 가하여 페닐 관능화된 폴리스티렌-부타디엔(PSB(L)-T) 공중합체를 정제하는 과정을 3번 거쳤다. 상기한 과정을 거쳐 수득한 PSB(L)-T 공중합체를 용매가 완전히 증발할 때까지 건조시켜, 정제된 페닐 관능화된 폴리스티렌-부타디엔(PSB(L)-T) 공중합체를 수득하였다.Thereafter, the mixed solution in which the thiol-enclit reaction proceeded was cooled to 0 ° C to terminate the thiol-enclination reaction, and then excess methanol was added as a non-solvent to prepare a phenyl-functionalized polystyrene-butadiene (PSB ) -T) copolymer was refined three times. The PSB (L) -T copolymer obtained through the above process was dried until the solvent completely evaporated to obtain a purified phenyl-functionalized polystyrene-butadiene (PSB (L) -T) copolymer.

1H-NMR 분석을 통하여 상기 수득한 PSB(L)-T 공중합체의 페닐 함량이 스타이렌 및 부타디엔 반복단위 총 함량 대비 28.4 mol%인 것을 확인하였다.1H-NMR analysis confirmed that the phenyl content of the PSB (L) -T copolymer obtained was 28.4 mol% based on the total content of the styrene and butadiene repeating units.

< 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-부타디엔(이하, PSB(L)-T-S) 공중합체의 합성 ><Synthesis of sulfonated phenyl functionalized polystyrene-butadiene (hereinafter referred to as PSB (L) -T-S) copolymer]

1,2-디클로로에탄 용매 150 ㎖에 상기 합성한 페닐 관능화된 폴리스티렌-부타디엔(PSB(L)-T) 공중합체 2 g을 용해하여 고분자 용액을 제조하였다. 상기 고분자 용액을 질소 기체로 30분간 버블링한 후, 0 ℃로 냉각 및 유지시켰다. 2 g of the phenyl functionalized polystyrene-butadiene (PSB (L) -T) copolymer synthesized above was dissolved in 150 ml of a 1,2-dichloroethane solvent to prepare a polymer solution. The polymer solution was bubbled with a nitrogen gas for 30 minutes, and then cooled and maintained at 0 캜.

아이스 배치에서 아세트산 무수물 0.4 ㎖ 및 1,2-디클로로에탄 10 ㎖를 혼합한 혼합물에 황산 0.12 ㎖을 천천히 적가하여 아세틸 설페이트 용액 10.52 ㎖를 제조하였으며, 상기 아세틸 설페이트 용액 10.52 ㎖를 상기 제조한 0 ℃의 고분자 용액에 첨가한 후 3시간 교반하여 설폰화 반응을 진행시켰다. 이 후 상기 설폰화 반응이 진행된 용액에 2-이소프로판올 10 ㎖을 첨가하여 설폰화 반응을 종결시키고, 상기 설폰화 반응이 종결된 용액에 증류수를 첨가하여 정제하였으며, 상기 용액의 용매인 1,2-디클로로에탄을 증발시켜 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-부타디엔(PSB(L)-T-S) 공중합체를 수득하였다.In an ice batch, 0.12 ml of sulfuric acid was slowly added dropwise to a mixture of acetic anhydride (0.4 ml) and 1,2-dichloroethane (10 ml) to prepare 10.52 ml of acetyl sulfate. 10.52 ml of the acetyl sulfate solution was added to the above- The solution was added to the polymer solution and stirred for 3 hours to proceed the sulfonation reaction. Then, 10 ml of 2-isopropanol was added to the sulfonated reaction solution to terminate the sulfonation reaction. The solution having been subjected to the sulfonation reaction was purified by adding distilled water, and the 1,2- Dichloroethane was evaporated to obtain sulfonated phenyl functionalized polystyrene-butadiene (PSB (L) -TS) copolymer.

< 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-부타디엔(이하, PSB(L)-T-S) 공중합체 이온교환수지의 제조 ><Preparation of sulfonated phenyl functionalized polystyrene-butadiene (hereinafter referred to as PSB (L) -T-S) copolymer ion exchange resin>

상기 수득한 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-부타디엔(PSB(L)-T-S) 공중합체를 N.N-디메틸포름아미드(N,N-dimethylformamide; DMF)에 용해시켜 제조한 용액을 테플론(Teflon)으로 코팅된 몰드에 붓고 상온에서 12시간 건조한 후, 상온의 진공조건에서 12시간 추가로 건조하여 멤브레인(membrane; 막) 형태의 PSB(L)-T-S 공중합체 이온교환수지를 제조하였다.A solution prepared by dissolving the obtained sulfonated phenyl functionalized polystyrene-butadiene (PSB (L) -TS) copolymer in N, N-dimethylformamide (DMF) was coated with Teflon And dried at room temperature for 12 hours and then further dried at room temperature under vacuum for 12 hours to prepare a PSB (L) -TS copolymer ion exchange resin in the form of a membrane.

[실시예 2] 설폰화도 9.0 mol%인 PSB(L)-T-S 공중합체의 합성 및 이온교환수지의 제조[Example 2] Synthesis of PSB (L) -T-S copolymer having a degree of sulfonation of 9.0 mol% and preparation of ion exchange resin

상기 실시예 1의 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-부타디엔(PSB(L)-T-S) 공중합체의 합성단계에서, 아세트산 무수물 0.5 ㎖ 및 1,2-디클로로에탄 10 ㎖를 혼합한 혼합물에 황산 0.15 ㎖을 적가하여 제조한 아세틸 설페이트 용액 10.65 ㎖를 첨가하는 것을 제외하고 나머지는 동일한 과정으로 PSB(L)-T-S 공중합체를 합성 및 이온교환수지를 제조하였다.In the synthesis step of the sulfonated phenyl functionalized polystyrene-butadiene (PSB (L) -TS) copolymer of Example 1, 0.5 ml of acetic anhydride and 10 ml of 1,2-dichloroethane were mixed, and 0.15 ml (L) -TS copolymer was prepared and the ion exchange resin was prepared by the same procedure except that 10.65 ml of the acetyl sulfate solution prepared by dropwise addition was added.

[실시예 3] 설폰화도 9.4 mol%인 PSB(L)-T-S 공중합체의 합성 및 이온교환수지의 제조[Example 3] Synthesis of PSB (L) -T-S copolymer having a sulfonation degree of 9.4 mol% and preparation of an ion exchange resin

상기 실시예 1의 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-부타디엔(PSB(L)-T-S) 공중합체의 합성단계에서, 아세트산 무수물 0.58 ㎖ 및 1,2-디클로로에탄 10 ㎖를 혼합한 혼합물에 황산 0.17 ㎖을 적가하여 제조한 아세틸 설페이트 용액 10.75 ㎖를 첨가하는 것을 제외하고 나머지는 동일한 과정으로 PSB(L)-T-S 공중합체를 합성 및 이온교환수지를 제조하였다.In the synthesis step of the sulfonated phenyl functionalized polystyrene-butadiene (PSB (L) -TS) copolymer of Example 1, 0.58 ml of acetic anhydride and 10 ml of 1,2-dichloroethane were mixed, and 0.17 ml PSB (L) -TS copolymer was synthesized and ion-exchange resin was prepared by the same procedure except that 10.75 ml of the acetyl sulfate solution prepared by dropwise addition was added.

[실시예 4] 설폰화도 10.9 mol%인 PSB(L)-T-S 공중합체의 합성 및 이온교환수지의 제조[Example 4] Synthesis of PSB (L) -T-S copolymer having a degree of sulfonation of 10.9 mol% and preparation of ion exchange resin

상기 실시예 1의 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-부타디엔(PSB(L)-T-S) 공중합체의 합성단계에서, 아세트산 무수물 0.63 ㎖ 및 1,2-디클로로에탄 10 ㎖를 혼합한 혼합물에 황산 0.19 ㎖을 적가하여 제조한 아세틸 설페이트 용액 10.82 ㎖를 첨가하는 것을 제외하고 나머지는 동일한 과정으로 PSB(L)-T-S 공중합체를 합성 및 이온교환수지를 제조하였다.In the synthesis step of the sulfonated phenyl functionalized polystyrene-butadiene (PSB (L) -TS) copolymer of Example 1, 0.63 ml of acetic anhydride and 10 ml of 1,2-dichloroethane were mixed and 0.19 ml (L) -TS copolymer was prepared and the ion exchange resin was prepared by the same procedure except that 10.82 ml of the acetyl sulfate solution prepared by dropwise addition was added.

[실시예 5] 설폰화도 11.1 mol%인 PSB(L)-T-S 공중합체의 합성 및 이온교환수지의 제조[Example 5] Synthesis of PSB (L) -T-S copolymer having a sulfonation degree of 11.1 mol% and preparation of an ion exchange resin

상기 실시예 1의 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-부타디엔(PSB(L)-T-S) 공중합체의 합성단계에서, 아세트산 무수물 0.68 ㎖ 및 1,2-디클로로에탄 10 ㎖를 혼합한 혼합물에 황산 0.20 ㎖을 적가하여 제조한 아세틸 설페이트 용액 10.88 ㎖를 첨가하는 것을 제외하고 나머지는 동일한 과정으로 PSB(L)-T-S 공중합체를 합성 및 이온교환수지를 제조하였다.In the synthesis step of the sulfonated phenyl functionalized polystyrene-butadiene (PSB (L) -TS) copolymer of Example 1, 0.68 ml of acetic anhydride and 10 ml of 1,2-dichloroethane were mixed and 0.20 ml (L) -TS copolymer was prepared and ion-exchange resin was prepared by the same procedure except that 10.88 ml of the acetyl sulfate solution prepared by dropwise addition was added.

[실시예 6] 설폰화도 13.2 mol%인 PSB(L)-T-S 공중합체의 합성 및 이온교환수지의 제조[Example 6] Synthesis of PSB (L) -T-S copolymer having a sulfonation degree of 13.2 mol% and preparation of an ion exchange resin

상기 실시예 1의 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-부타디엔(PSB(L)-T-S) 공중합체의 합성단계에서, 아세트산 무수물 0.76 ㎖ 및 1,2-디클로로에탄 10 ㎖를 혼합한 혼합물에 황산 0.23 ㎖을 적가하여 제조한 아세틸 설페이트 용액 10.99 ㎖를 첨가하는 것을 제외하고 나머지는 동일한 과정으로 PSB(L)-T-S 공중합체를 합성 및 이온교환수지를 제조하였다.In the synthesis step of the sulfonated phenyl functionalized polystyrene-butadiene (PSB (L) -TS) copolymer of Example 1, 0.76 ml of acetic anhydride and 10 ml of 1,2-dichloroethane were mixed with 0.23 ml PSB (L) -TS copolymer was prepared by the same procedure as above except that 10.99 ml of the acetyl sulfate solution prepared by dropwise addition was added to prepare an ion exchange resin.

[실시예 7] 설폰화도 18.0 mol%인 PSB(L)-T-S 공중합체의 합성 및 이온교환수지의 제조[Example 7] Synthesis of PSB (L) -T-S copolymer having a degree of sulfonation of 18.0 mol% and preparation of ion exchange resin

상기 실시예 1의 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-부타디엔(PSB(L)-T-S) 공중합체의 합성단계에서, 아세트산 무수물 1.0 ㎖ 및 1,2-디클로로에탄 10 ㎖를 혼합한 혼합물에 황산 0.30 ㎖을 적가하여 제조한 아세틸 설페이트 용액 11.3 ㎖를 첨가하는 것을 제외하고 나머지는 동일한 과정으로 PSB(L)-T-S 공중합체를 합성 및 이온교환수지를 제조하였다.In the synthesis step of the sulfonated phenyl functionalized polystyrene-butadiene (PSB (L) -TS) copolymer of Example 1, 1.0 ml of acetic anhydride and 10 ml of 1,2-dichloroethane were mixed, and 0.30 ml (L) -TS copolymer was prepared and ion-exchange resin was prepared by the same procedure except that 11.3 ml of the acetyl sulfate solution prepared by dropwise addition was added.

[실시예 8] 설폰화도 21.5 mol%인 PSB(L)-T-S 공중합체의 합성 및 이온교환수지의 제조[Example 8] Synthesis of PSB (L) -T-S copolymer having a sulfonation degree of 21.5 mol% and preparation of an ion exchange resin

상기 실시예 1의 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-부타디엔(PSB(L)-T-S) 공중합체의 합성단계에서, 아세트산 무수물 1.26 ㎖ 및 1,2-디클로로에탄 10 ㎖를 혼합한 혼합물에 황산 0.37 ㎖을 적가하여 제조한 아세틸 설페이트 용액 11.63 ㎖를 첨가하는 것을 제외하고 나머지는 동일한 과정으로 PSB(L)-T-S 공중합체를 합성 및 이온교환수지를 제조하였다.In the synthesis step of the sulfonated phenyl functionalized polystyrene-butadiene (PSB (L) -TS) copolymer of Example 1, a mixture of acetic anhydride (1.26 ml) and 1,2-dichloroethane (10 ml) (L) -TS copolymer was prepared and ion exchange resin was prepared by the same procedure except that 11.63 ml of the acetyl sulfate solution prepared by dropwise addition was added.

[실시예 9] 설폰화도 24.3 mol%인 PSB(L)-T-S 공중합체의 합성 및 이온교환수지의 제조[Example 9] Synthesis of PSB (L) -T-S copolymer having a degree of sulfonation of 24.3 mol% and preparation of ion exchange resin

상기 실시예 1의 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-부타디엔(PSB(L)-T-S) 공중합체의 합성단계에서, 아세트산 무수물 1.44 ㎖ 및 1,2-디클로로에탄 10 ㎖를 혼합한 혼합물에 황산 0.43 ㎖을 적가하여 제조한 아세틸 설페이트 용액 11.87 ㎖를 첨가하는 것을 제외하고 나머지는 동일한 과정으로 PSB(L)-T-S 공중합체를 합성 및 이온교환수지를 제조하였다.In the synthesis step of the sulfonated phenyl functionalized polystyrene-butadiene (PSB (L) -TS) copolymer of Example 1, 1.44 ml of acetic anhydride and 10 ml of 1,2-dichloroethane were mixed and 0.43 ml (L) -TS copolymer was prepared and ion-exchange resin was prepared by the same procedure except that 11.87 ml of the acetyl sulfate solution prepared by dropwise addition was added.

[비교예 1] 중간함량(57.1 mol%)의 이중결합 곁가지를 포함하며, 설폰화도 7.1 mol%인 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-부타디엔(PSB(M)-T-S) 공중합체의 합성 및 이온교환수지의 제조COMPARATIVE EXAMPLE 1 Synthesis of a sulfonated phenyl functionalized polystyrene-butadiene (PSB (M) -TS) copolymer having an average content (57.1 mol%) of double bond side branches and a sulfonation degree of 7.1 mol% Manufacture of resin

< 기본 폴리스티렌-부타디엔(이하, PSB(M)) 랜덤 공중합체의 합성 > <Synthesis of basic polystyrene-butadiene (hereinafter referred to as PSB (M)) random copolymer>

상기 실시예 1의 기본 폴리스티렌-부타디엔 랜덤 공중합체의 합성단계에서, 극성첨가제로서 0.16 mmol의 테트라메틸에틸렌디아민(Tetramethylethylenediamine; TMEDA)을 첨가하는 것을 제외하고 나머지는 동일한 과정으로 폴리스티렌-부타디엔(PSB(M)) 랜덤 공중합체를 합성하였다.Except that 0.16 mmol of tetramethylethylenediamine (TMEDA) was added as a polar additive in the synthesis of the basic polystyrene-butadiene random copolymer of Example 1, the rest being polystyrene-butadiene (PSB (M ) Random copolymer was synthesized.

상기 수득한 PSB(M) 랜덤 공중합체의 수평균분자량은 겔침투 크로마토그래피(Gel Permission Chromatography; GPC) 측정을 통하여 259,000 g/mol으로 확인하였다. 또한 1H-NMR 분석을 통해 상기 PSB(M) 공중합체의 곁가지로 도입된 이중결합을 포함하는 부타디엔 반복단위의 함량이 부타디엔 반복단위 총 함량 대비 57.1 mol%인 것을 확인하였다.The number average molecular weight of the obtained random copolymer of PSB (M) was confirmed to be 259,000 g / mol through Gel Permeation Chromatography (GPC) measurement. Also, it was confirmed through 1H-NMR analysis that the content of the butadiene repeating unit including the double bond introduced into the side chain of the PSB (M) copolymer was 57.1 mol% based on the total content of the butadiene repeating unit.

< 페닐 관능화된 폴리스티렌-부타디엔(이하, PSB(M)-T) 공중합체의 합성 > <Synthesis of Phenyl-functionalized Polystyrene-Butadiene (hereinafter PSB (M) -T) Copolymer>

상기 실시예 1의 페닐 관능화된 폴리스티렌-부타디엔 공중합체의 합성단계에서, 300㎖의 테트라하이드로퓨란(THF)에 57.1 mol%의 곁가지로 도입된 이중결합을 포함하는 부타디엔 반복단위를 함유하는 PSB(M) 공중합체 10 g (0.075 mol의 이중결합 곁가지 포함)을 용해하여 제조한 혼합용액에, 싸이올 화합물로서 44.73㎖(0.38 mol)의 페닐메탄싸이올(Phenylmethane thiol) 및 라디칼 개시제로써 7.05 g(0.0225 mol)의 2,2-아조비스(4-메톡시-2,4-디메틸발레로니트릴)(2.2-azobis(4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile); V-70, 와코 순약공업(주), Japan)을 첨가하여 사이올-엔 클릭 반응을 6시간 진행하는 것을 제외하고 나머지는 동일한 과정으로 페닐 관능화된 폴리스티렌-부타디엔(PSB(M)-T) 공중합체를 합성하였다. ([싸이올화합물]/[이중결합 곁가지 포함 반복단위]/[라디칼개시제]의 몰 비율 = 5/1/0.3) In the synthesis step of the phenyl-functionalized polystyrene-butadiene copolymer of Example 1, PSB ((meth) acrylate) containing butadiene repeating units containing double bonds introduced in a side chain of 57.1 mol% in 300 ml of tetrahydrofuran (0.38 mol) of Phenylmethane thiol as a thiol compound and 7.05 g (0.38 mol) of a radical initiator as a radical initiator were added to a mixed solution prepared by dissolving 10 g (containing 0.075 mol of a double bond side chain) 0.0225 mol) of 2,2-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile); V-70, Wako Pure Chemical Industries (M) -T) copolymer was synthesized by the same procedure except that the silylation reaction was carried out for 6 hours. (Mol ratio of [thiol compound] / [double bond side chain containing repeating unit] / [radical initiator] = 5/1 / 0.3)

1H-NMR 분석을 통하여 상기 수득한 PSB(M)-T 공중합체의 페닐 함량이 스타이렌 및 부타디엔 반복단위 총 함량 대비 35.7 mol%인 것을 확인하였다.1H-NMR analysis confirmed that the phenyl content of the PSB (M) -T copolymer obtained was 35.7 mol% based on the total content of the styrene and butadiene repeating units.

< 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-부타디엔(이하, PSB(M)-T-S) 공중합체의 합성 ><Synthesis of sulfonated phenyl functionalized polystyrene-butadiene (hereinafter referred to as PSB (M) -T-S) copolymer]

상기 실시예 1의 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-부타디엔 공중합체의 합성단계에서, 1,2-디클로로에탄 용매에 PSB(M)-T 공중합체 2 g을 용해하여 제조한 고분자 용액을 사용하며, 아이스 배치에서 아세트산 무수물 0.35 ㎖ 및 1,2-디클로로에탄 10 ㎖를 혼합한 혼합물에 황산 0.10 ㎖을 천천히 적가하여 제조한 아세틸 설페이트 용액 10.45 ㎖를 사용하는 것을 제외하고 나머지는 동일한 과정으로 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-부타디엔(PSB(M)-T-S) 공중합체를 수득하였다.In the synthesis of the sulfonated phenyl functionalized polystyrene-butadiene copolymer of Example 1, a polymer solution prepared by dissolving 2 g of a PSB (M) -T copolymer in a 1,2-dichloroethane solvent was used, Except that 10.45 ml of an acetyl sulfate solution prepared by slowly adding dropwise 0.10 ml of sulfuric acid to a mixture of 0.35 ml of acetic anhydride and 10 ml of 1,2-dichloroethane in an ice batch was used. Butadiene (PSB (M) -TS) copolymer.

< 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-부타디엔(이하, PSB(M)-T-S) 공중합체 이온교환수지의 제조 ><Preparation of sulfonated phenyl functionalized polystyrene-butadiene (hereinafter referred to as PSB (M) -T-S) copolymer ion exchange resin>

상기 실시예 1의 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-부타디엔 공중합체 이온교환수지의 제조단계에서, 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-부타디엔(PSB(M)-T-S) 공중합체를 사용하는 것을 제외하고 나머지는 동일한 과정으로 멤브레인(membrane; 막) 형태의 PSB(M)-T-S 공중합체 이온교환수지를 제조하였다.Except that sulfonated phenyl functionalized polystyrene-butadiene (PSB (M) -TS) copolymer was used in the production step of the sulfonated phenyl functionalized polystyrene-butadiene copolymer ion exchange resin of Example 1 (M) -TS copolymer ion exchange resin in the form of a membrane was prepared by the same procedure.

[비교예 2] 설폰화도 8.8 mol%인 PSB(M)-T-S 공중합체의 합성 및 이온교환수지의 제조[Comparative Example 2] Synthesis of PSB (M) -T-S copolymer having a degree of sulfonation of 8.8 mol% and preparation of ion exchange resin

상기 비교예 1의 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-부타디엔(PSB(M)-T-S) 공중합체의 합성단계에서, 아세트산 무수물 0.44 ㎖ 및 1,2-디클로로에탄 10 ㎖를 혼합한 혼합물에 황산 0.13 ㎖을 적가하여 제조한 아세틸 설페이트 용액 10.57 ㎖를 첨가하는 것을 제외하고 나머지는 동일한 과정으로 PSB(M)-T-S 공중합체를 합성 및 이온교환수지를 제조하였다.In the synthesis step of the sulfonated phenyl functionalized polystyrene-butadiene (PSB (M) -TS) copolymer of Comparative Example 1, 0.44 ml of acetic anhydride and 10 ml of 1,2-dichloroethane were mixed, and 0.13 ml (M) -TS copolymer was prepared and the ion-exchange resin was prepared by the same procedure except that 10.57 ml of the acetyl sulfate solution prepared by dropwise addition was added.

[비교예 3] 설폰화도 13.1 mol%인 PSB(M)-T-S 공중합체의 합성 및 이온교환수지의 제조[Comparative Example 3] Synthesis of PSB (M) -T-S copolymer having a sulfonation degree of 13.1 mol% and preparation of an ion exchange resin

상기 비교예 1의 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-부타디엔(PSB(M)-T-S) 공중합체의 합성단계에서, 아세트산 무수물 0.66 ㎖ 및 1,2-디클로로에탄 10 ㎖를 혼합한 혼합물에 황산 0.20 ㎖을 적가하여 제조한 아세틸 설페이트 용액 10.86 ㎖를 첨가하는 것을 제외하고 나머지는 동일한 과정으로 PSB(M)-T-S 공중합체를 합성 및 이온교환수지를 제조하였다.In the synthesis step of the sulfonated phenyl functionalized polystyrene-butadiene (PSB (M) -TS) copolymer of Comparative Example 1, 0.66 ml of acetic anhydride and 10 ml of 1,2-dichloroethane were mixed and 0.20 ml (M) -TS copolymer was prepared and ion-exchange resin was prepared by the same procedure except that 10.86 ml of the acetyl sulfate solution prepared by dropwise addition was added.

상기 실험 1)의 방법을 통하여, 상기 실시예 1 내지 실시예 9로부터 합성된 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-부타디엔 공중합체의 설폰화도를 측정한 결과를 도 1에 도시하였으며, 상기 실험 2)의 방법을 통하여, 상기 실시예 1 내지 실시예 9 및 비교예 1 내지 비교예 3으로부터 제조된 이온교환수지의 기계적 물성을 측정한 결과를 하기 표 1 및 도 2에 도시하였다.1 shows the results of measurement of sulfonation degree of the sulfonated phenyl functionalized polystyrene-butadiene copolymer synthesized from Examples 1 to 9 through the method of Experiment 1, The results of measuring the mechanical properties of the ion exchange resins prepared in Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 3 are shown in Table 1 and FIG.

또한, 상기 실험 3) 및 실험 4)의 방법을 통하여, 상기 실시예 1 내지 실시예 9로부터 제조된 이온교환수지의 전기 저항, 전도성, 내수성 및 이온교환용량을 측정한 결과를 하기 표 2에 도시하였다.The results of measuring the electrical resistance, conductivity, water resistance and ion exchange capacity of the ion exchange resins prepared in Examples 1 to 9 through the methods of Experiments 3 and 4 are shown in Table 2 below Respectively.

Figure 112015099969765-pat00006
Figure 112015099969765-pat00006

Figure 112015099969765-pat00007
Figure 112015099969765-pat00007

도 1-(a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 9로부터 합성된 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-부타디엔(이하, PSB(L)-T-S) 공중합체는 설폰화된 관능기를 포함하고 있음을 확인할 수 있다. 본 발명 실시예 1 내지 실시예 9로부터 제조된 PSB(L)-T-S 공중합체는 흡광도를 측정한 결과, 설폰산기가 존재할 경우 나타나는 1030 ㎝-1 및 1160 ㎝-1의 영역에서 큰 흡광도 피크를 나타내고 있으며, 설폰화 되지 않은 기본 폴리스티렌-부타디엔(PSB(L)) 공중합체 및 페닐 관능화된 폴리스티렌-부타디엔(PSB(L)-T) 공중합체는 상기 영역에서 흡광도 피크를 나타내지 않는 것을 알 수 있다. 또한, 본 발명에서 황산 및 아세트산 무수물의 첨가 함량을 높여 합성한 실시예의 PSB(L)-T-S 공중합체일수록, 상기 영역에서 흡광도의 피크가 더욱 크게 나타남을 확인할 수 있다. 도 1-(b)의 그래프를 응용하여 도 1-(a)의 결과를 분석한 결과, 본 발명 실시예 1 내지 실시예 9로부터 제조된 PSB(L)-T-S 공중합체가 각각 차례로 7.3, 9.0, 9.4, 10.9, 11.1, 13.2, 18.0, 21.5 및 24.3 mol%의 다양한 설폰화도를 나타내는 것을 확인할 수 있다. 상기의 결과에 의해, 합성과정에서 첨가하는 황산 및 아세트산 무수물의 반응으로 생성되는 아세틸 설페이트의 함량이 증가함에 따라, 본 발명으로부터 합성되는 PSB(L)-T-S 공중합체의 설폰화도가 함께 증가하는 것을 알 수 있으며, 본 발명을 통하여 넓은 범위의 설폰화도를 가지는 PSB(L)-T-S 공중합체의 제조가 가능함을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 1- (a), sulfonated phenyl functionalized polystyrene-butadiene (hereinafter referred to as PSB (L) -TS) copolymer synthesized from Examples 1 to 9 of the present invention is a sulfonated It can be confirmed that it contains a functional group. The PSB (L) -TS copolymers prepared from Examples 1 to 9 of the present invention exhibited large absorbance peaks in the regions of 1030 cm -1 and 1160 cm -1 when sulfonic acid groups were present (PSB (L)) copolymer and a phenyl-functionalized polystyrene-butadiene (PSB (L) -T) copolymer that are not sulfonated do not exhibit an absorbance peak in this region. Further, it can be seen that the PSB (L) -TS copolymer of the example synthesized by increasing the content of sulfuric acid and acetic anhydride in the present invention shows a larger peak of absorbance in the above region. 1- (a), the PSB (L) -TS copolymers prepared from Examples 1 to 9 of the present invention were found to have, in turn, 7.3, 9.0 , 9.4, 10.9, 11.1, 13.2, 18.0, 21.5 and 24.3 mol%, respectively. As a result, the sulfonation degree of the PSB (L) -TS copolymer synthesized from the present invention increases together with the increase of the amount of acetyl sulfate produced by the reaction of sulfuric acid and acetic anhydride added during the synthesis And it can be confirmed through the present invention that a PSB (L) -TS copolymer having a wide range of sulfonation degree can be produced.

상기 표 1 및 도 2의 실시예 1 내지 실시예 6 및 비교예 1 내지 비교예 3의 이온교환수지의 기계적 물성을 측정한 결과를 통하여, 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-부타디엔(PSB-T-S) 공중합체에 포함되는 곁가지로 도입된 이중결합을 포함하는 부타디엔 반복단위의 함량이 높을수록, 균일한 외관특성 및 물성 특성을 가지는 이온교환수지의 제조가 어려움을 알 수 있으며, 본 발명의 PSB(L)-T-S 공중합체의 경우, 설폰화도에 따라 기계적 물성이 변화하는 것을 알 수 있다. 유사한 설폰화도를 가지는 실시예 1, 실시예 2 및 실시예 6과 비교예 1 내지 비교예 3을 대비할 경우, 곁가지로 도입된 이중결합을 포함하는 부타디엔 반복단위의 함량이 낮은 실시예의 PSB(L)-T-S 공중합체는 균일한 물성 특성을 가지는 멤브레인 형태의 이온교환수지로 제조될 수 있어 이온교환수지로 사용 가능한 정도의 기계적 물성을 나타내고 있으나, 상기 곁가지로 도입된 이중결합을 포함하는 부타디엔 반복단위의 함량이 높은 비교예의 PSB(M)-T-S 공중합체는 멤브레인 형태의 수지로 제조될 수는 있으나 이 경우, 수지의 외관 및 물성특성이 불균일하여 이온교환수지로써 사용되기 부적합함을 확인할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 이온교환수지의 기계적 물성 측정 결과에 따라, 본 발명 실시예 1 내지 실시예 6으로부터 합성된 PSB(L)-T-S 공중합체로 이온교환수지로써 사용하기 적합한 유연한 수지의 제조가 가능함을 확인할 수 있으며, 상기 PSB(L)-T-S 공중합체의 설폰화도가 증가함에 따라, 제조되는 이온교환수지의 영률 및 경도가 증가하고 신장률 및 탄성도가 감소하여, 플라스틱 특성이 증가함을 알 수 있다.The results of measurement of the mechanical properties of the ion exchange resins of Table 1, Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3 show that sulfonated phenyl functionalized polystyrene-butadiene (PSB-TS) It can be seen that the higher the content of the butadiene repeating unit including the double bond introduced into the side chain included in the copolymer is, the more difficult it is to produce an ion-exchange resin having uniform appearance characteristics and physical properties. ) -TS copolymers, the mechanical properties change depending on the degree of sulfonation. In the case of Examples 1, 2 and 6 and Comparative Examples 1 to 3 having similar degrees of sulfonation, the PSB (L) of the embodiment having a low content of butadiene repeating units containing a double bond introduced side chain, -TS copolymer can be prepared as a membrane-type ion-exchange resin having uniform physical properties, and exhibits a mechanical property to the extent that it can be used as an ion-exchange resin. However, the butadiene repeating unit The PSB (M) -TS copolymer of Comparative Example having a high content can be made of a resin in the form of a membrane, but in this case, the appearance and physical properties of the resin are not uniform and it is confirmed that the PSB (M) -TS copolymer is not suitable for use as an ion exchange resin. Further, according to the measurement results of the mechanical properties of the ion exchange resin according to the embodiment of the present invention, the PSB (L) -TS copolymer synthesized from Examples 1 to 6 of the present invention is a flexible resin suitable for use as an ion- As the sulfonation degree of the PSB (L) -TS copolymer increases, the Young's modulus and hardness of the produced ion exchange resin are increased, the elongation and elasticity are decreased, and the plastic characteristics are increased .

더불어, 상기 표 2의 본 발명 실시예로부터 제조한 이온교환수지의 전기적 특성 및 이온교환용량을 측정한 결과를 통하여, 표면 저항이 100 Ω·㎝2 이상이며, 24시간 물에 침적시킬 시 최소 10 %의 함수율을 나타내고, 평균 1.1 meq/g 의 이온교환용량을 가지는 종래의 이온교환수지에 대비할 때, 본 발명의 실시예로부터 제조된 PSB(L)-T-S로 제조된 이온교환수지가 75 Ω·㎝2 미만의 낮은 표면저항을 나타내고, 24시간 및 1주간 물에 침적된 경우 각각 최대 2 % 및 최대 13% 미만의 낮은 함수율을 나타내며, 2 meq/g 이상의 높은 이온교환용량을 나타낼 수 있음을 확인할 수 있다. 또한, 본 발명 PSB(L)-T-S 공중합체의 설폰화도가 증가함에 따라, 제조되는 이온교환수지의 표면저항 및 함수율이 현저히 감소하며 이온교환용량이 효과적으로 향상하는 효과가 나타나, 본 발명을 통하여 전도성 및 수지 안정성이 우수하고 이온교환용량이 현저히 향상된 이온교환수지의 제조가 가능함을 알 수 있다. 본 발명 실시예 4 내지 실시예 6의 이온교환수지의 경우, 표면저항 측정값이 5.72 내지 22.49 Ω·㎝2 으로 표면저항이 매우 낮은 특성을 나타내고 있으며, 1주간 물에 침적될 시 5.1 내지 9.6 %의 낮은 함수율 및 1.24 내지 2.26의 높은 이온교환용량을 동시에 나타내고 있어, 전도성, 수지 안정성 및 이온교환용량이 우수한 이온교환수지를 제조할 시, 설폰화도가 10 내지 15 mol% 인 PSB(L)-T-S 공중합체를 사용하는 것이 바람직함을 확인하였다. In addition, the electrical characteristics and ion exchange capacity of the ion exchange resin prepared from the examples of the present invention shown in Table 2 above show that the surface resistance is 100 Ω · cm 2 or more, and when the ion exchange resin is immersed in water for 24 hours, %, And the ion exchange resin prepared from the PSB (L) -TS prepared from the example of the present invention had an ion exchange capacity of 75 Ω · m, when prepared for a conventional ion exchange resin having an ion exchange capacity of 1.1 meq / g on average Cm 2 and exhibits a low water content of up to 2% and less than 13%, respectively, when immersed in water for 24 hours and 1 week, and a high ion exchange capacity of 2 meq / g or more . In addition, as the degree of sulfonation of the PSB (L) -TS copolymer of the present invention is increased, the surface resistance and water content of the produced ion-exchange resin are remarkably reduced and the ion exchange capacity is effectively improved. And an ion exchange resin having excellent resin stability and significantly improved ion exchange capacity can be produced. In the case of the ion exchange resins of Examples 4 to 6 of the present invention, the surface resistance was measured to be 5.72 to 22.49 Ω · cm 2 and the surface resistance was very low. When the ion exchange resin was immersed in water for 1 week, the ion exchange resin showed 5.1 to 9.6% PSB (L) -TS having a sulfonation degree of 10 to 15 mol% when producing an ion exchange resin exhibiting a low water content and a high ion exchange capacity of 1.24 to 2.26 at the same time and having excellent conductivity, resin stability and ion exchange capacity. It is preferable to use a copolymer.

상기 실험 1 내지 실험 4의 결과인 표 1 내지 표 2 및 도 1 내지 도 2로부터, 본 발명의 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체 이온교환수지의 합성방법을 통하여, 멤브레인 형태의 수지로 제조되어 우수한 전도성, 수지 안정성 및 기계적 물성을 나타내며 동시에 높은 이온교환용량 나타낼 수 있는, 설폰화도가 5 내지 30 mol%, 바람직하게는 10 내지 15 mol% 인 PSB(L)-T-S 공중합체를 합성할 수 있으며, 상기 PSB(L)-T-S 공중합체를 통하여 기계적 물성, 전도성 및 수지 안정성이 우수하고 이온교환용량이 현저히 향상된 이온교환수지를 제조할 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하였다.It can be seen from Tables 1 to 2 and FIGS. 1 and 2 which are the results of the Experiments 1 to 4 that, by the method of synthesizing the polystyrene-conjugated diene copolymer ion exchange resin of the present invention, A PSB (L) -TS copolymer having a sulfonation degree of 5 to 30 mol%, preferably 10 to 15 mol%, which can exhibit resin stability and mechanical properties at the same time and exhibits a high ion exchange capacity can be synthesized, (L) -TS copolymer, it is possible to produce an ion exchange resin having excellent mechanical properties, conductivity and resin stability and remarkably improved ion exchange capacity, thus completing the present invention.

Claims (17)

1) 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체를 합성하는 단계;
2) 상기 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체의 싸이올-엔 클릭 반응을 통해 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체를 합성하는 단계; 및
3) 상기 2)단계를 통하여 합성된 공중합체의 설폰화 반응을 통해 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체를 합성하는 단계;를 포함하며,
상기 2)단계는 (가) 비양자성 극성용매에 상기 1)단계의 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체를 용해하여 공중합체 용액을 제조하는 단계; 및
(나) 상기 (가)단계에서 제조된 공중합체 용액에 싸이올 화합물 및 라디칼 개시제를 첨가하여 싸이올-엔 클릭 반응을 통해 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체를 합성하는 단계;를 포함하는 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체 이온교환수지의 합성방법.
1) synthesizing a polystyrene-conjugated diene copolymer;
2) synthesizing a phenyl functionalized polystyrene-conjugated diene copolymer through a thiol-enclosure reaction of the polystyrene-conjugated diene copolymer; And
3) synthesizing a sulfonated phenyl functionalized polystyrene-conjugated diene copolymer through a sulfonation reaction of the copolymer synthesized through the step 2)
The step 2) comprises: (a) preparing a copolymer solution by dissolving the polystyrene-conjugated diene copolymer in the step (1) in an aprotic polar solvent; And
(B) synthesizing a phenyl functionalized polystyrene-conjugated diene copolymer through a thiol-enclination reaction by adding a thiol compound and a radical initiator to the copolymer solution prepared in the step (a) Synthesis method of sulfonated phenyl functionalized polystyrene - conjugated diene copolymer ion exchange resin.
제 1항에 있어서,
상기 1)단계의 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체는 스티렌 및 공액 디엔의 음이온 리빙용액중합을 통하여 합성되는 폴리스티렌-공액 디엔 랜덤 공중합체인 것을 특징으로 하는 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체 이온교환수지의 합성방법.
The method according to claim 1,
Wherein the polystyrene-conjugated diene copolymer in the step 1) is a polystyrene-conjugated diene random copolymer synthesized through polymerization of anion living solution of styrene and a conjugated diene.
제2항에 있어서,
상기 공액 디엔은 1,3-부타디엔, 2,3-디메틸-1,3-부타디엔, 피페릴렌, 3-부틸-1,3-옥타디엔, 이소프렌 및 2-페닐-1,3-부타디엔으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체 이온교환수지의 합성방법.
3. The method of claim 2,
The conjugated diene is preferably a group consisting of 1,3-butadiene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, piperylene, 3-butyl- Of the polystyrene-conjugated diene copolymer ion-exchange resin.
제2항에 있어서,
상기 1)단계의 음이온 리빙용액중합에서 첨가되는 상기 스티렌 및 공액 디엔의 몰비는 10:90 내지 25:75 인 것을 특징으로 하는 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체 이온교환수지의 합성방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the molar ratio of the styrene and the conjugated diene added in the anion living solution polymerization of step 1) is from 10:90 to 25:75.
제1항에 있어서,
상기 1)단계의 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체는 스티렌 반복단위 및 공액 디엔 반복단위를 포함하며, 상기 공중합체의 공액 디엔으로부터 유래된 반복단위 중 곁가지로 도입된 이중결합을 포함하는 반복단위는 0.001 내지 35 mol%인 것을 특징으로 하는 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체 이온교환수지의 합성방법.
The method according to claim 1,
The polystyrene-conjugated diene copolymer in the step 1) comprises a styrene repeating unit and a conjugated diene repeating unit, and the repeating unit containing a double bond introduced as a side chain among the repeating units derived from the conjugated diene of the copolymer has a repeating unit 35 mol%. &Lt; Desc / Clms Page number 23 &gt;
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 (가)단계에서 사용한 상기 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체는 스티렌 반복단위 및 공액 디엔 반복단위를 포함하며, 상기 공중합체의 공액 디엔으로부터 유래된 반복단위 중 곁가지로 도입된 이중결합을 포함하는 반복단위는 0.001 내지 35 mol%인 것을 특징으로 하는 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체 이온교환수지의 합성방법.
The method according to claim 1,
The polystyrene-conjugated diene copolymer used in the step (a) preferably includes a styrene repeating unit and a conjugated diene repeating unit, wherein the repeating unit derived from the conjugated diene of the copolymer has a repeating unit Is 0.001 to 35 mol%. &Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 11. &lt; / RTI &gt;
제1항에 있어서,
상기 싸이올 화합물은 페닐메탄싸이올, 2-페닐에탄싸이올, 3-페닐프로판-1-싸이올, 4-페닐부탄-1-싸이올, 5-페닐펜탄-1-싸이올, 6-페닐헥산-1-싸이올, 7-페닐헵탄-1-싸이올, 8-페닐옥탄-1-싸이올, 9-페닐노난-1-싸이올, 10-페닐데칸-1-싸이올, 11-페닐운데칸-1-싸이올 및 12-페닐도데칸-1-싸이올로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체 이온교환수지의 합성방법.
The method according to claim 1,
The thiol compound may be selected from the group consisting of phenylmethanethiol, 2-phenylethanethiol, 3-phenylpropan-1-thiol, 4-phenylbutan- Phenylheptane-1-thiol, 10-phenylheptane-1-thiol, 11-phenylheptane-1-thiol, 1-thiol and 12-phenyldodecane-1-thiol. 2. A method for synthesizing a polystyrene-conjugated diene copolymer ion-exchange resin according to claim 1,
제1항에 있어서,
상기 라디칼 개시제는 2,2′-아조비스-2,4-디메틸발레로니트릴, 2,2′-아조비스 이소부티로니트릴, 2,2′-아조비스-2-메틸부티로니트릴, 2,2′-아조비스-[N-(2-프로페닐)-2-메틸프로피온아미드], 2,2′-아조비스-N-부틸-2-메틸프로피온아미드, 디메틸 2,2′-아조비스 이소부티레이트 및 2,2′-아조비스-4-메톡시-2,4-디메틸발레로니트릴로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체 이온교환수지의 합성방법.
The method according to claim 1,
The radical initiator may be selected from the group consisting of 2,2'-azobis-2,4-dimethylvaleronitrile, 2,2'-azobisisobutyronitrile, 2,2'-azobis-2-methylbutyronitrile, Azobis- [N- (2-propenyl) -2-methylpropionamide], 2,2'-azobis-N-butyl-2-methylpropionamide, dimethyl 2,2'-azobisisobutyl Butyrate and 2,2'-azobis-4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile. The method of synthesizing a polystyrene-conjugated diene copolymer ion-exchange resin according to claim 1,
제1항에 있어서,
상기 (나)단계의 싸이올 화합물은 상기 (가)단계의 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체를 구성하는 단위체의 반복단위 중 곁가지로 도입된 이중결합을 포함하는 반복단위 총 함량 대비 50 내지 700 mol% 첨가하며, 상기 라디칼 개시제는 상기 (가)단계의 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체를 구성하는 단위체의 반복단위 중 곁가지로 도입된 이중결합을 포함하는 반복단위 총 함량 대비 10 내지 50 mol% 첨가하는 것을 특징으로 하는 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체 이온교환수지의 합성방법.
The method according to claim 1,
The thiol compound in the step (b) may be added in an amount of 50 to 700 mol% relative to the total amount of the repeating units containing a double bond introduced side by side among the repeating units of the unit constituting the polystyrene-conjugated diene copolymer in the step (a) And the radical initiator is added in an amount of 10 to 50 mol% based on the total amount of the repeating units including double bonds introduced side by side among the repeating units of the unit constituting the polystyrene-conjugated diene copolymer in the step (a) Of a polystyrene-conjugated diene copolymer ion-exchange resin.
제1항에 있어서,
상기 (나)단계의 싸이올-엔 클릭 반응은 30 내지 50 ℃에서 10 내지 40시간 수행하는 것을 특징으로 하는 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체 이온교환수지의 합성방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step (b) is carried out at a temperature of 30 to 50 ° C for 10 to 40 hours. The method for synthesizing a polystyrene-conjugated diene copolymer ion-exchange resin according to claim 1,
제1항에 있어서,
상기 (나)단계로부터 합성된 상기 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체는 상기 공중합체에 포함되는 스티렌 및 공액 디엔 반복단위 총 함량 대비 20 내지 35 mol% 의 곁가지로 페닐기를 포함하는 반복단위를 포함하는 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체인 것을 특징으로 하는 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체 이온교환수지의 합성방법.
The method according to claim 1,
The phenyl-functionalized polystyrene-conjugated diene copolymer synthesized from the step (b) has a repeating unit containing a phenyl group at 20 to 35 mol% relative to the total content of styrene and conjugated diene repeating units contained in the copolymer Wherein the polystyrene-conjugated diene copolymer is a polystyrene-conjugated diene copolymer.
제1항에 있어서,
상기 3)단계는 (가) C1 내지 C3의 유기용매에 상기 2)단계에서 합성된 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체를 첨가 및 혼합하여 혼합용액을 제조하는 단계; 및
(나) 상기 혼합용액에 C2 내지 C8 아실 설폰산염을 첨가한 후 교반하여 설폰화 반응을 통해 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체를 합성하는 단계;
를 포함하는 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체 이온교환수지의 합성방법.
The method according to claim 1,
The step 3) comprises: (a) preparing a mixed solution by adding and mixing the phenyl-functionalized polystyrene-conjugated diene copolymer synthesized in the step 2) to an organic solvent of C1 to C3; And
(B) synthesizing a sulfonated phenyl functionalized polystyrene-conjugated diene copolymer by adding a C2 to C8 acylsulfonate to the mixed solution and stirring the mixture by a sulfonation reaction;
Wherein the polystyrene-conjugated diene copolymer is a copolymer of ethylene and propylene.
제13항에 있어서,
상기 (가)단계 후, 제조된 혼합용액을 비활성 기체로 버블링하는 단계를 더 포함하는 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체 이온교환수지의 합성방법.
14. The method of claim 13,
Further comprising a step of bubbling the prepared mixed solution into an inert gas after the step (a).
제13항에 있어서,
상기 (나)단계로부터 합성된 상기 설폰화 페닐 관능화된 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체는 상기 공중합체에 포함되는 스티렌 및 공액 디엔 반복단위 총 함량 대비 5 내지 30 mol%의 곁가지로 설폰화된 페닐기를 포함하는 반복단위를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리스티렌-공액 디엔 공중합체 이온교환수지의 합성방법.
14. The method of claim 13,
The sulfonated phenyl functionalized polystyrene-conjugated diene copolymer synthesized from the step (b) can be produced by copolymerizing 5 to 30 mol% of a side-chain-sulfonated phenyl group with respect to the total content of styrene and conjugated diene repeating units contained in the copolymer Wherein the repeating unit contains a repeating unit containing at least one repeating unit.
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