KR101977936B1 - Solution polymerization method of polyphenylene sulfide and polyphenylene sulfide polymer prepared thereby - Google Patents

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이지목
최윤형
노국윤
채승현
김병각
유영재
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Abstract

The present invention relates to: a solution polymerization manufacturing method of polyphenylene sulfide to which a high heat-resistant solvent is applied; and a polymer of polyphenylene sulfide obtained from the same. More specifically, the present invention relates to a manufacturing method which makes easy removal of iodine in an existing melt polymerization method by solution polymerization in polyphenylene sulfide polymerization by using the high heat-resistant solvent and makes a process of production and removal of salt in the existing melt polymerization method to be easier. Polyphenylene sulfide, which is a heat-resistant polymer having a controlled sulfur content according to the present invention, can easily be used as an electrode material of a secondary battery and a smart material having a self-healing function because of easy removal of by-products and easy adjustment of sulfur content and copolymerization.

Description

폴리페닐렌 설파이드의 용액 중합법 및 이로부터 제조된 폴리페닐렌 설파이드 중합체{Solution polymerization method of polyphenylene sulfide and polyphenylene sulfide polymer prepared thereby}[0001] The present invention relates to a solution polymerization method of polyphenylene sulfide and a solution polymerization method of polyphenylene sulfide and polyphenylene sulfide polymer prepared thereby,

본원 발명은 고내열 용매를 적용한 폴리페닐렌 설파이드의 용액 중합 제조방법 및 이로부터 확보된 폴리페닐렌 설파이드 중합체에 대한 것이다.The present invention relates to a solution polymerization preparation method of polyphenylene sulfide to which a high heat resistant solvent is applied and a polyphenylene sulfide polymer obtained therefrom.

보다 구체적으로는 폴리페닐렌 설파이드 중합 시에 고내열 용매를 이용하여 용액 중합을 함으로써 기존 용융중합법에서의 아이오딘의 제거를 좀 더 용이하도록 하고, 기존 용액중합법에서의 염의 생성 및 제거에 대한 과정을 좀 더 수월하게 만들어주는 제조방법 및 이러한 방법으로 제조되어 높은 황 함량을 가지는 폴리페닐렌 설파이드 공중합체의 리튬-황 전지의 양극 활물질, 양극의 소재 및 스크래치 자기치유 기능을 가지는 고분자 필름에 대한 것이다.More specifically, solution polymerization of polyphenylene sulfide during solution polymerization using a high heat-resistant solvent makes it easier to remove the iodine from the existing melt polymerization method. In addition, And a polymer film having a scratch self-healing function of a positive electrode active material, an anode material, and a scratch self-healing function of a lithium-sulfur battery of a polyphenylene sulfide copolymer produced by such a method and having a high sulfur content will be.

폴리페닐렌 설파이드(polyphenylenesulfide; PPS)는 벤젠고리에 황(sulfur)이 결합된 구조를 가지는 고분자 중합체로 내열성(열 변형온도 270 ℃ 이상)이 매우 우수한 결정성 엔지니어링 플라스틱이며 난연성이 있어 난연제의 추가적인 사용이 없이도 충분한 난연성을 가지는 수지이다.Polyphenylenesulfide (PPS) is a polymer polymer having a structure in which sulfur is bonded to a benzene ring. It is a crystalline engineering plastic having excellent heat resistance (heat distortion temperature of 270 ° C. or higher) and flame retardancy. Is a resin having sufficient flame retardancy.

PPS의 중합방법에는 크게 용액중합법과 용융중합법으로 구분할 수 있다. 용액중합법은 파라디클로로벤젠(p-DCB)과 황화 나트륨(Na2S) 또는 황화수소 나트륨을 극성의 용매에서 고온고압 하에 얻을 수 있으며, 이 반응은 탈수반응으로 염화나트륨 염(NaCl)이 생성되며, 발열반응이다. 이 과정에서 생성되는 염화나트륨의 제거가 굉장히 중요한 과정이고, 제거가 잘 이루어지지 않을 경우에는 강도의 약화 및 결함이 일어날 수 있다. 이와 관련된 종래기술로는 일본 공개특허 공보 특개평8-183858호와 한국 등록특허 제10-1475658호가 있다.The polymerization method of PPS can be roughly classified into a solution polymerization method and a melt polymerization method. In the solution polymerization method, paradichlorobenzene (p-DCB), sodium sulfide (Na 2 S) or sodium hydrogen sulfide can be obtained in a polar solvent under high temperature and high pressure. This reaction is a dehydration reaction to produce sodium chloride salt (NaCl) Reaction. Removal of the sodium chloride produced in this process is a very important process, and weakness and defects can occur if the removal is not done well. Japanese Unexamined Patent Application, First Publication No. Hei 8-183858 and Korean Patent No. 10-1475658 are known prior arts.

한편, 용융중합법은 파라-디요오드 벤젠(p-diiodo benzene: DIB)과 황을 이용하여 300 ℃ 이상의 고온, 고진공에서 얻을 수 있으며, 아이오딘(I)이 부산물로 함께 생성된다. 용융중합법에 있어 아이오딘의 제거는 굉장히 중요하며 고분자량의 고분자를 제조함에 있어서도 많은 영향을 미친다. 기존 용액중합법에서 부산물로 생성되는 염이 PPS의 가공 시 고장 등의 악영향을 미치는 것과 같이 용융중합법에서 부산물로 생성되는 아이오딘 또한, 제거가 어려울 뿐만 아니라 제거를 위하여는 고진공을 필요로 한다. 이와 관련된 종래기술로는 한국 등록특허 제10-1549205호가 있다. On the other hand, the melt polymerization can be achieved at high temperature and high vacuum of 300 ° C or higher using para-diiodo benzene (DIB) and sulfur, and iodine (I) is produced as a by-product. Removal of iodine is very important in the melt polymerization process and has a great effect on the production of high molecular weight polymers. It is also difficult to remove iodine as a by-product in the melt polymerization method, as the salt produced as a by-product in the conventional solution polymerization method adversely affects the processing or the like during processing of the PPS. A related art related to this is Korean Patent No. 10-1549205.

이런 문제점이 있음에도 불구하고 PPS는 융점과 열 변형온도 등이 매우 높아 내열성이 필요한 곳에 많이 사용되며 난연성과 내화학성이 뛰어나 유기용매에 잘 녹지 않는다는 장점이 있다. 또한, 각종 기계적, 열적 특성과 절연성 등이 우수하여 내열제품이나 금속 제품의 대체로도 많이 사용되며, 열경화성 재료로써도 많이 사용된다.Despite these problems, PPS has a very high melting point and heat distortion temperature, which is widely used where heat resistance is required, and is excellent in flame retardancy and chemical resistance and is not well soluble in organic solvents. In addition, it has excellent mechanical and thermal properties and insulation properties and is widely used for heat-resistant products and metal products, and is widely used as a thermosetting material.

이에, 본 발명자들은 폴리페닐렌 설파이드 중합에 대하여 연구하던 중, 용융중합법에서의 아이오딘 제거의 문제와 황 함량을 증가시키기 위해 연구하였고, 기존 용융중합법에 사용되던 단량체를 이용해 용액중합법으로 중합을 하면 황 함량을 조절할 수 있음을 확인하고, 본원 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors have studied to increase the sulfur content and the problem of the removal of iodine in the melt polymerization method while studying the polyphenylene sulfide polymerization, and have found that by using the monomers used in the conventional melt polymerization method, It is confirmed that the polymerization can control the sulfur content, and the present invention has been completed.

일본 공개특허 공보 특개평8-183858호Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-183858 한국 등록특허 제10-1475658호Korean Patent No. 10-1475658 한국 등록특허 제10-1549205호Korean Patent No. 10-1549205

본원 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위해 개발된 것으로, 용액중합법과 용융중합법에서의 단점을 보완하여, 용액중합법에서의 부산물인 염의 제거와, 용융중합법에서의 부산물인 아이오딘의 제거를 용이하게 하기 위하여 고내열 용매를 이용한 용액중합법을 제시하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been developed in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to solve the problems in the solution polymerization method and the melt polymerization method and to provide a method for removing salts as by-products in the solution polymerization method and removing the by- It is an object of the present invention to provide a solution polymerization method using a high heat resistant solvent.

또한, 본원 발명에서는 파라-디요오드 벤젠과 황의 용액중합시 발생되는 아이오딘을 효과적으로 제거하여 폴리페닐렌 설파이드를 만드는 방법 및 높은 황 함유량을 가지는 폴리페닐렌 설파이드의 제조, 그리고 여러 가지 단량체를 이용한 공중합체를 제공하고자 한다.The present invention also provides a method for producing polyphenylene sulfide by effectively removing the iodine generated during the solution polymerization of para-diiodobenzene and sulfur, the production of polyphenylene sulfide having a high sulfur content, and the use of various monomers We want to provide merger.

또한, 제조된 높은 황 함유량을 가지는 폴리페닐렌 설파이드의 전지 분야 및 스크래치 자기치유 기능을 가지는 고분자 필름에의 응용방법을 제공하고자 한다.The present invention also provides a battery field of polyphenylene sulfide having a high sulfur content and a method of application to a polymer film having a scratch self-healing function.

본원 발명에서는 상기 과제를 해결하기 위하여 고내열 용매를 이용하여 폴리페닐렌 설파이드를 용액중합하는 방법을 제공한다.The present invention provides a method for solution polymerization of polyphenylene sulfide using a high heat resistant solvent to solve the above problems.

보다 구체적으로, 염이 생성되지 않는 파라-디요오드 벤젠과 황을 용액중합하여 효과적으로 아이오딘을 제거하는 폴리페닐렌 설파이드의 제조 방법을 제공한다.More specifically, the present invention provides a process for producing polyphenylene sulfide which effectively removes iodine by adding solution of para-diiodobenzene and sulfur in which no salt is formed in solution.

또한, 본원 발명에서는 상기 방법에 의해 제조된 황의 함유량이 많으며 여러 단량체의 공중합체인 폴리페닐렌 설파이드를 제공한다.The present invention also provides polyphenylene sulfide, which is a copolymer of various monomers with a high content of sulfur produced by the above method.

또한, 본원 발명에서는 황의 함유량이 크게 증가된 폴리페닐렌 설파이드 중합체를 이용한 리튬-황 전지의 전극소재와 열가역적 자기치유 기능을 가지는 고분자 수지를 제공한다.In addition, the present invention provides an electrode material of a lithium-sulfur battery using a polyphenylene sulfide polymer having a greatly increased sulfur content and a polymer resin having a thermoreversible self-healing function.

본원 발명에 따른 폴리페닐렌 설파이드는 부산물의 제거가 쉽고, 황의 함유량 조절 및 공중합이 용이하여 다양한 소재의 제조 및 적용이 가능하다.The polyphenylene sulfide according to the present invention is easy to remove by-products, can control the content of sulfur and is easy to copolymerize, and thus various materials can be manufactured and applied.

본원 발명에 따라 황 함유량이 조절된 내열 중합체는 이차전지의 전극소재, 자기치유기능의 스마트소재 등으로 활용가능하다.The heat-resistant polymer having the sulfur content controlled according to the present invention can be utilized as an electrode material of a secondary battery, a smart material having a self-healing function, and the like.

도 1은 본원 발명의 일 구현예에 따라 제조된 폴리페닐렌 설파이드의 FT-IR 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 2는 본원 발명의 일 구현 예에 따라 제조된 폴리페닐렌 설파이드의 황 함량에 따른 유리전이 온도를 측정한 시차주사열량분석(DSC) 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 본원 발명의 일 구현예에 따라 제조한 폴리페닐렌 설파이드 중합체 필름의 열가역적 자기치유 기능을 보여주는 사진이다.
Figure 1 shows FT-IR spectra of polyphenylene sulfide prepared according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing a differential scanning calorimetry (DSC) result of measuring the glass transition temperature according to the sulfur content of polyphenylene sulfide prepared according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a photograph showing a thermoreversible self-healing function of a polyphenylene sulfide polymer film produced according to an embodiment of the present invention.

이하, 본원 발명에 대해 상세하게 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본원 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail. The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to best describe its invention It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

본원 발명은 방향족 디할로겐 화합물과 황을 고내열 용매를 이용한 폴리페닐렌 설파이드의 용액중합방법을 제공한다. The present invention provides a solution polymerization method of polyphenylene sulfide using an aromatic dihalogen compound and sulfur in a high heat-resistant solvent.

본원 발명에 따른 제조방법에 있어서, 상기 방향족 디할로겐 화합물은 하기 화학식 1 내지 화학식 2의 화학구조를 가지는 화합물 중 어느 하나일 수 있다.In the preparation method according to the present invention, the aromatic dihalogen compound may be any one of compounds having the chemical structures of the following Chemical Formulas (1) to (2).

<화학식 1>&Lt; Formula 1 >

Figure 112017119969333-pat00001
Figure 112017119969333-pat00001

<화학식 2>(2)

X-Aryl-XX-Aryl-X

단, 상기 화학식 1 또는 화학식 2에 있어서, X는 Cl, Br 또는 I 중 어느 하나이고, Aryl은

Figure 112017119969333-pat00002
,
Figure 112017119969333-pat00003
,
Figure 112017119969333-pat00004
중 어느 하나일 수 있다.In Formula 1 or Formula 2, X is any one of Cl, Br, and I, Aryl is
Figure 112017119969333-pat00002
,
Figure 112017119969333-pat00003
,
Figure 112017119969333-pat00004
. &Lt; / RTI &gt;

보다 바람직하게 상기 방향족 디할로겐 화합물은 파라-디요오드 벤젠일 수 있다.More preferably, the aromatic dihalogen compound may be para-diiodobenzene.

또한, 본원 발명은 폴리페닐렌 설파이드 중합체 내에 황의 함량을 늘리는 방법과, 다른 공단량체와 공중합하는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for increasing the content of sulfur in a polyphenylene sulfide polymer and a method for copolymerizing with other comonomers.

본원 발명에 따른 제조방법에 있어서, 상기 공단량체는 중합반응 시작 시, 기존의 단량체와 함께 투입될 수 있다. 이러한 공단량체를 함께 투입함으로써 실험의 단계를 줄이고 더욱 간단하게 폴리페닐렌 설파이드의 공중합체를 제공할 수 있다.In the production process according to the present invention, the comonomer may be added together with the existing monomer at the start of the polymerization reaction. By injecting these comonomers together, it is possible to reduce the number of experimental steps and more simply provide a copolymer of polyphenylene sulfide.

본원 발명에 따른 제조방법에 있어서, 사용되는 황의 중량비는 32.9 wt% 내지 52.8 wt%의 비로 투입될 수 있다.In the production process according to the present invention, the weight ratio of sulfur to be used may be in the range of 32.9 wt% to 52.8 wt%.

본원 발명에 따른 제조방법에 있어서, 상기 용액중합법은 반응온도가 150 내지 250 ℃에서 이루어질 수 있다. 중합의 반응온도가 150 ℃이하에서는 황의 반응성이 낮고, 250 ℃이상에서는 고내열 용매의 변형이 일어날 수 있어 150 내지 250 ℃의 범위에서 반응을 진행하는 것이 보다 바람직하다.In the preparation method according to the present invention, the solution polymerization method may be carried out at a reaction temperature of 150 to 250 ° C. When the reaction temperature of the polymerization is lower than 150 ° C, the reactivity of sulfur is lowered. When the polymerization temperature is higher than 250 ° C, deformation of the high heat resistant solvent may occur, and more preferably the reaction proceeds in the range of 150 to 250 ° C.

본원 발명에 따른 폴리페닐렌 설파이드 중합체는 하기 반응식 1의 방법에 따라 제조될 수 있다.The polyphenylene sulfide polymer according to the present invention can be prepared according to the following Reaction Scheme 1.

<반응식 1><Reaction Scheme 1>

Figure 112017119969333-pat00005
Figure 112017119969333-pat00005

또한, 본원 발명에 따른 폴리페닐렌 설파이드 공중합체는 하기 반응식 2의 방법에 따라 제조될 수 있다.Further, the polyphenylene sulfide copolymer according to the present invention can be produced by the method of the following reaction formula (2).

<반응식 2><Reaction Scheme 2>

Figure 112017119969333-pat00006
Figure 112017119969333-pat00006

이때, 상기 반응식 2의 Aryl은

Figure 112017119969333-pat00007
,
Figure 112017119969333-pat00008
,
Figure 112017119969333-pat00009
중 어느 하나일 수 있다.In this case,
Figure 112017119969333-pat00007
,
Figure 112017119969333-pat00008
,
Figure 112017119969333-pat00009
. &Lt; / RTI &gt;

이렇게 제조된 폴리페닐렌 설파이드수지는 하기 실시예에서 규명된 바와 같이 원소분석기로 황의 함량을 분석하였고 황 함량에 따른 유리전이 온도는 93 내지 37 ℃로 제조가 가능하고, 이러한 폴리페닐렌 설파이드는 황 함량에 따라 고성능 엔지니어링 플라스틱으로도 사용이 가능하며, 황의 함량이 많은 중합체는 리튬-황 전지 또는 자가치유소재로도 적용될 수 있다.The polyphenylene sulfide resin thus prepared was analyzed for the content of sulfur by an elemental analyzer as described in the following examples. The glass transition temperature according to the sulfur content was 93 to 37 ° C, and the polyphenylene sulfide was sulfur Depending on the content, it can be used as high-performance engineering plastics. Sulfur-rich polymers can also be applied as lithium-sulfur batteries or self-healing materials.

본원 발명의 방법에 따라 제조되는 폴리페닐렌 설파이드 중합체는 탄소계 물질과 함께 리튬 설퍼 전지용 양극 활물질로 사용이 가능하고, 또한 이러한 양극 활물질을 포함하는 양극, 음극 및 전해질을 포함하는 리튬 설퍼 전지의 제조가 가능한 장점이 있다.The polyphenylene sulfide polymer produced according to the method of the present invention can be used as a cathode active material for a lithium sulfur battery together with a carbon-based material, and also can be used for the production of a lithium sulfur battery including a cathode including the cathode active material, .

이하, 본원 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면과 같이 본원이 속하는 기술 분야에서 일반적인 지식을 가진 자가 쉽게 실시할 수 있도록 본원의 구현 예 및 실시 예를 상세히 설명한다. 특히 이것에 의해 본원 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한을 받지 않는다. 또한, 본원 발명의 내용은 여러 가지 다른 형태의 장비로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 구현 예 및 실시 예에 한정되지 않는다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will be more clearly understood from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG. In particular, the technical idea of the present invention and its core structure and action are not limited by this. In addition, the content of the present invention can be implemented by various other types of equipment, and is not limited to the embodiments and examples described herein.

<비교예 1> 폴리페닐렌 설파이드 중합체의 제조(설퍼레인에서의 반응)&Lt; Comparative Example 1 > Preparation of polyphenylene sulfide polymer (reaction in sulfolane)

폴리페닐렌 설파이드 중합체(PPS homopolymer)를 중합함에 있어, 엘리먼터리황(elemental sulfur: S) 0.32 g 과 파라-디요오드 벤젠(p-diiodobenzene: DIB) 3.3 g을 100 ml의 2구 둥근바닥플라스크에 넣고 설퍼레인(sulfolane)을 11 ml넣는다. 한쪽에는 질소를 연결하고 다른 한쪽에는 연결관을 이용하여 트랩을 만들어 준다. 연결관은 히팅테이프를 이용하여 가열할 수 있도록 만들어주고, 트랩에는 증류수를 채워준다. 온도를 올리기 전, 질소를 1시간 이상 흘려준다. 실험은 질소분위기에서 진행되며 50, 100, 150 ℃에서 각각 30분간 가열하고, 160, 170, 180 ℃에서 각각 10분간 가열하였다. 200 ℃에서 1시간, 250 ℃에서 2시간 30분간 가열하였다. 생성물은 톨루엔으로 속실렛추출법(Soxhlet extraction)을 이용하여 아이오딘(iodine: I)과 황을 제거하였으나 남는 물질이 없었다.In the polymerization of a PPS homopolymer, 0.32 g of elemental sulfur (S) and 3.3 g of p-diiodobenzene (DIB) were added to a 100 ml two-neck round bottom flask And add 11 ml of sulfolane. Connect nitrogen on one side and connect pipe on the other side. Connections can be heated using heating tapes and the trap is filled with distilled water. Allow nitrogen to flow for at least one hour before raising the temperature. The experiments were conducted in a nitrogen atmosphere and heated at 50, 100, and 150 ° C for 30 minutes, respectively, and heated at 160, 170, and 180 ° C for 10 minutes, respectively. And the mixture was heated at 200 占 폚 for 1 hour and at 250 占 폚 for 2 hours and 30 minutes. The product was extracted with toluene using Soxhlet extraction to remove iodine (I) and sulfur, but there was no residue.

<비교예 2> 폴리페닐렌 설파이드 중합체의 제조(NMP 에서의 반응)&Lt; Comparative Example 2 > Preparation of polyphenylene sulfide polymer (reaction in NMP)

폴리페닐렌 설파이드 중합체(PPS homopolymer)를 중합함에 있어, 엘리먼터리황(elemental sulfur: S) 0.32 g 과 파라-디요오드 벤젠(p-diiodobenzene: DIB) 3.3 g을 100 ml의 2구 둥근바닥플라스크에 넣고 N-메틸피롤리돈(NMP)을 3.5 ml넣는다. 한쪽에는 질소를 연결하고 다른 한쪽에는 연결관을 이용하여 트랩을 만들어 준다. 연결관은 히팅테이프를 이용하여 가열할 수 있도록 만들어주고, 트랩에는 증류수를 채워준다. 온도를 올리기 전, 질소를 1시간 이상 흘려준다. 실험은 질소분위기에서 진행되며 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210 ℃에서 각각 30분간 가열하고, 220 ℃에서 3시간 가열하였다. 생성물은 톨루엔으로 속실렛추출법(Soxhlet extraction)을 이용하여 아이오딘(iodine: I)과 황을 제거하였으나 남는 물질이 없었다.In the polymerization of a PPS homopolymer, 0.32 g of elemental sulfur (S) and 3.3 g of p-diiodobenzene (DIB) were added to a 100 ml two-neck round bottom flask And 3.5 ml of N-methylpyrrolidone (NMP) is added. Connect nitrogen on one side and connect pipe on the other side. Connections can be heated using heating tapes and the trap is filled with distilled water. Allow nitrogen to flow for at least one hour before raising the temperature. The experiment was conducted in a nitrogen atmosphere and heated at 150, 160, 170, 180, 190, 200, and 210 ° C for 30 minutes, respectively, and heated at 220 ° C for 3 hours. The product was extracted with toluene using Soxhlet extraction to remove iodine (I) and sulfur, but there was no residue.

<비교예 3> 폴리페닐렌 설파이드 중합체의 제조(S/DIB = 0.5/1 몰비 반응)&Lt; Comparative Example 3 > Preparation of polyphenylene sulfide polymer (S / DIB = 0.5 / 1 molar ratio reaction)

폴리페닐렌 설파이드 중합체(PPS homopolymer)를 중합함에 있어, 엘리먼터리황(elemental sulfur: S) 0.16 g 과 파라-디요오드 벤젠(p-diiodobenzene: DIB) 3.3 g을 100 ml의 2구 둥근바닥플라스크에 넣고 실리콘오일(KF-54)을 5 ml넣는다. 한쪽에는 질소를 연결하고 다른 한쪽에는 연결관을 이용하여 트랩을 만들어 준다. 연결관은 히팅테이프를 이용하여 가열할 수 있도록 만들어주고, 트랩에는 증류수를 채워준다. 실험은 질소분위기에서 진행되며 60, 130 ℃에서 각각 30분간 가열하고, 230 ℃에서 오버나잇 가열하였다. 생성물의 분자량이 낮아 가루로 만들어졌으며 생성물은 톨루엔으로 속실렛추출법(Soxhlet extraction)을 이용하여 아이오딘(iodine: I)과 황을 제거하였다. 원소분석 시 탄소 78.0 % 수소 4.6 % 황 17.5 %의 측정값(중량%)을 보였다.In the polymerization of the polyphenylene sulfide polymer (PPS homopolymer), 0.16 g of elemental sulfur (S) and 3.3 g of p-diiodobenzene (DIB) were placed in a 100 ml two-neck round bottom flask And add 5 ml of silicone oil (KF-54). Connect nitrogen on one side and connect pipe on the other side. Connections can be heated using heating tapes and the trap is filled with distilled water. The experiment was carried out in a nitrogen atmosphere and heated at 60 ° C and 130 ° C for 30 minutes, respectively, and then overheated at 230 ° C. The molecular weight of the product was low and the product was made into powder. The product was subjected to Soxhlet extraction with toluene to remove iodine (I) and sulfur. Elemental analysis showed a measured value (wt%) of carbon 78.0% hydrogen 4.6% sulfur 17.5%.

<비교예 4> 폴리페닐렌 설파이드 중합체의 제조(S/DIB = 0.8/1 몰비 반응)&Lt; Comparative Example 4 > Preparation of polyphenylene sulfide polymer (S / DIB = 0.8 / 1 molar ratio reaction)

폴리페닐렌 설파이드 중합체(PPS homopolymer)를 중합함에 있어, 엘리먼터리황(elemental sulfur: S) 0.26 g 과 파라-디요오드 벤젠(p-diiodobenzene: DIB) 3.3 g을 100 ml의 2구 둥근바닥플라스크에 넣고 실리콘오일(KF-54)을 5 ml넣는다. 한쪽에는 질소를 연결하고 다른 한쪽에는 연결관을 이용하여 트랩을 만들어 준다. 연결관은 히팅테이프를 이용하여 가열할 수 있도록 만들어주고, 트랩에는 증류수를 채워준다. 실험은 질소분위기에서 진행되며 60, 130 ℃에서 각각 30분간 가열하고, 230 ℃에서 오버나잇 가열하였다. 생성물의 분자량이 낮아 가루로 만들어졌으며 생성물은 톨루엔으로 속실렛추출법(Soxhlet extraction)을 이용하여 아이오딘(iodine: I)과 황을 제거하였다. 원소분석 시 탄소 70.8 % 수소 4.2 % 황 25.2 %의 측정값(중량%)을 보였다.In the polymerization of the PPS homopolymer, 0.26 g of elemental sulfur (S) and 3.3 g of p-diiodobenzene (DIB) were placed in a 100 ml two-neck round bottom flask And add 5 ml of silicone oil (KF-54). Connect nitrogen on one side and connect pipe on the other side. Connections can be heated using heating tapes and the trap is filled with distilled water. The experiment was carried out in a nitrogen atmosphere and heated at 60 ° C and 130 ° C for 30 minutes, respectively, and then overheated at 230 ° C. The molecular weight of the product was low and the product was made into powder. The product was subjected to Soxhlet extraction with toluene to remove iodine (I) and sulfur. Elemental analysis showed a measured value (weight%) of carbon 70.8% hydrogen 4.2% sulfur 25.2%.

<비교예 5> 폴리페닐렌 설파이드 중합체의 제조(대기 중에서의 반응)&Lt; Comparative Example 5 > Preparation of polyphenylene sulfide polymer (reaction in air)

폴리페닐렌 설파이드 중합체(PPS homopolymer)를 중합함에 있어, 엘리먼터리황(elemental sulfur: S) 0.32 g 과 파라-디요오드 벤젠(p-diiodobenzene: DIB) 3.3 g을 100 ml의 둥근바닥플라스크에 넣고 실리콘오일(KF-54)을 5 ml넣는다. 실험은 대기 중에서 진행되며 60, 130 ℃에서 각각 30분간 가열하고, 230 ℃에서 오버나잇 가열하였다. 생성물의 분자량이 낮아 가루로 만들어졌으며 원소분석 시 탄소 65.2 % 수소 3.9 % 황 31.1 %의 측정값(중량%)을 보였다.In the polymerization of the PPS homopolymer, 0.32 g of elemental sulfur (S) and 3.3 g of p-diiodobenzene (DIB) were placed in a 100 ml round bottom flask Add 5 ml of silicone oil (KF-54). Experiments were conducted in air and heated at 60 ° C and 130 ° C for 30 minutes, respectively, and then over-night heated at 230 ° C. The molecular weight of the product was low and the elemental analysis showed a measured value (weight%) of 65.2% of carbon and 3.9% of sulfur and 31.1% of sulfur.

<비교예 6> 폴리페닐렌 설파이드 중합체의 제조(150 ℃에서의 반응)&Lt; Comparative Example 6 > Preparation of polyphenylene sulfide polymer (reaction at 150 DEG C)

폴리페닐렌 설파이드 중합체(PPS homopolymer)를 중합함에 있어, 엘리먼터리황(elemental sulfur: S) 0.32 g 과 파라-디요오드 벤젠(p-diiodobenzene: DIB) 3.3 g을 100 ml의 2구 둥근바닥플라스크에 넣고 실리콘오일(KF-54)을 5 ml넣는다. 한쪽에는 질소를 연결하고 다른 한쪽에는 연결관을 이용하여 트랩을 만들어 준다. 연결관은 히팅테이프를 이용하여 가열할 수 있도록 만들어주고, 트랩에는 증류수를 채워준다. 실험은 질소분위기에서 진행되며 60 ℃에서 30분간 가열하고, 150 ℃에서 오버나잇 가열하였다. 생성물은 톨루엔으로 속실렛추출법(Soxhlet extraction)을 이용하여 아이오딘(iodine: I)과 황을 제거하였으나 남는 물질이 없었다.In the polymerization of a PPS homopolymer, 0.32 g of elemental sulfur (S) and 3.3 g of p-diiodobenzene (DIB) were added to a 100 ml two-neck round bottom flask And add 5 ml of silicone oil (KF-54). Connect nitrogen on one side and connect pipe on the other side. Connections can be heated using heating tapes and the trap is filled with distilled water. The experiment was conducted in a nitrogen atmosphere, heated at 60 ° C for 30 minutes, and over-nested at 150 ° C. The product was extracted with toluene using Soxhlet extraction to remove iodine (I) and sulfur, but there was no residue.

<비교예 7> 폴리페닐렌 설파이드 중합체의 제조(200 ℃에서의 반응)&Lt; Comparative Example 7 > Preparation of polyphenylene sulfide polymer (reaction at 200 DEG C)

폴리페닐렌 설파이드 중합체(PPS homopolymer)를 중합함에 있어, 엘리먼터리황(elemental sulfur: S) 0.32 g 과 파라-디요오드 벤젠(p-diiodobenzene: DIB) 3.3 g을 100 ml의 2구 둥근바닥플라스크에 넣고 실리콘오일(KF-54)을 5 ml넣는다. 한쪽에는 질소를 연결하고 다른 한쪽에는 연결관을 이용하여 트랩을 만들어 준다. 연결관은 히팅테이프를 이용하여 가열할 수 있도록 만들어주고, 트랩에는 증류수를 채워준다. 실험은 질소분위기에서 진행되며 60, 130 ℃에서 각각 30분간 가열하고, 200 ℃에서 오버나잇 가열하였다. 생성물은 톨루엔으로 속실렛추출법(Soxhlet extraction)을 이용하여 아이오딘(iodine: I)과 황을 제거하였으며, 원소분석 시 탄소 65.1 % 수소 4.1 % 황 30.9 %의 측정값(중량%)을 보였다. 또한, 수지의 유리전이온도(Tg) 85 ℃의 값을 보였다.In the polymerization of a PPS homopolymer, 0.32 g of elemental sulfur (S) and 3.3 g of p-diiodobenzene (DIB) were added to a 100 ml two-neck round bottom flask And add 5 ml of silicone oil (KF-54). Connect nitrogen on one side and connect pipe on the other side. Connections can be heated using heating tapes and the trap is filled with distilled water. The experiment was carried out in a nitrogen atmosphere and heated at 60 ° C and 130 ° C for 30 minutes, respectively, and then overheated at 200 ° C. The product was extracted with toluene using Soxhlet extraction to remove iodine (I) and sulfur, and elemental analysis showed a measured value (weight%) of carbon 65.1% hydrogen 4.1% sulfur 30.9%. Also, the glass transition temperature (T g ) of the resin was 85 ° C.

<비교예 8> 폴리페닐렌 설파이드 중합체의 제조(250 ℃에서의 반응)&Lt; Comparative Example 8 > Preparation of polyphenylene sulfide polymer (reaction at 250 DEG C)

폴리페닐렌 설파이드 중합체(PPS homopolymer)를 중합함에 있어, 엘리먼터리황(elemental sulfur: S) 0.32 g 과 파라-디요오드 벤젠(p-diiodobenzene: DIB) 3.3 g을 100 ml의 2구 둥근바닥플라스크에 넣고 실리콘오일(KF-54)을 5 ml넣는다. 한쪽에는 질소를 연결하고 다른 한쪽에는 연결관을 이용하여 트랩을 만들어 준다. 연결관은 히팅테이프를 이용하여 가열할 수 있도록 만들어주고, 트랩에는 증류수를 채워준다. 실험은 질소분위기에서 진행되며 60, 130 ℃에서 각각 30분간 가열하고, 250 ℃에서 오버나잇 가열하였다. 생성물은 톨루엔으로 속실렛추출법(Soxhlet extraction)을 이용하여 아이오딘(iodine: I)과 황을 제거하였으며, 원소분석 시 탄소 64.2 % 수소 3.9 % 황 32.1 %의 측정값(중량%)을 보였다. 또한, 수지의 유리전이온도(Tg) 92 ℃의 값을 보였다.In the polymerization of a PPS homopolymer, 0.32 g of elemental sulfur (S) and 3.3 g of p-diiodobenzene (DIB) were added to a 100 ml two-neck round bottom flask And add 5 ml of silicone oil (KF-54). Connect nitrogen on one side and connect pipe on the other side. Connections can be heated using heating tapes and the trap is filled with distilled water. The experiment was conducted in a nitrogen atmosphere and heated for 30 minutes at 60 ° C and 130 ° C, respectively, and then overheated at 250 ° C. The product was extracted with toluene using Soxhlet extraction to remove iodine (I) and sulfur. Elemental analysis showed a measured value (weight%) of carbon 64.2% hydrogen 3.9% sulfur 32.1%. The glass transition temperature (T g ) of the resin was also found to be 92 ° C.

<실시예 1> 폴리페닐렌 설파이드 중합체의 제조(S/DIB = 1/1 몰비 반응)Example 1 Production of polyphenylene sulfide polymer (S / DIB = 1/1 mole ratio reaction)

폴리페닐렌 설파이드 중합체(PPS homopolymer)를 중합함에 있어, 엘리먼터리황(elemental sulfur: S) 0.32 g 과 파라-디요오드 벤젠(p-diiodobenzene: DIB) 3.3 g을 100 ml의 2구 둥근바닥플라스크에 넣고 실리콘오일(KF-54)을 5 ml넣는다. 한쪽에는 질소를 연결하고 다른 한쪽에는 연결관을 이용하여 트랩을 만들어 준다. 연결관은 히팅테이프를 이용하여 가열할 수 있도록 만들어주고, 트랩에는 증류수를 채워준다. 온도를 올리기 전, 질소를 1시간 이상 흘려준다. 실험은 질소분위기에서 진행되며 60, 150 ℃에서 각각 30분간 가열하고, 230 ℃에서 오버나잇 가열하였다. 생성물은 톨루엔으로 속실렛추출법(Soxhlet extraction)을 이용하여 아이오딘(iodine: I)과 황을 제거해주어 깨끗한 생성물을 얻었다. 이러한 조건에서 제조된 수지는 FT-IR의 3060 cm-1(C-H), 1080 cm-1(C-S)에서 피크가 나타났고, 원소분석 시 탄소 63.8 % 수소 3.8 % 황 32.9 %의 측정값(중량%)을 보였으며 벤젠 하나 당 황 1.1개 정도가 중합되었다. 또한, 수지의 유리전이온도(Tg) 93 ℃의 값을 보였다.In the polymerization of a PPS homopolymer, 0.32 g of elemental sulfur (S) and 3.3 g of p-diiodobenzene (DIB) were added to a 100 ml two-neck round bottom flask And add 5 ml of silicone oil (KF-54). Connect nitrogen on one side and connect pipe on the other side. Connections can be heated using heating tapes and the trap is filled with distilled water. Allow nitrogen to flow for at least one hour before raising the temperature. The experiment was conducted in a nitrogen atmosphere and heated at 60 ° C and 150 ° C for 30 minutes, respectively, and then overheated at 230 ° C. The product was extracted with toluene using Soxhlet extraction to remove iodine (I) and sulfur to obtain a clean product. The resin produced under these conditions showed peaks at 3060 cm -1 (CH) and 1080 cm -1 (CS) of FT-IR and the measured value (wt%) of carbon 63.8% hydrogen 3.8% sulfur 32.9% ) And about 1.1 of sulfur per benzene were polymerized. The glass transition temperature (T g ) of the resin was also found to be 93 ° C.

<실시예 2> 폴리페닐렌 설파이드 중합체의 제조(S/DIB = 2/1 의 반응)&Lt; Example 2 > Preparation of polyphenylene sulfide polymer (S / DIB = 2/1 reaction)

폴리페닐렌 설파이드 중합체(PPS homopolymer)를 중합함에 있어, 엘리먼터리황(elemental sulfur: S) 0.64 g 과 파라-디요오드 벤젠(p-diiodobenzene: DIB) 3.3 g을 100 ml의 2구 둥근바닥플라스크에 넣고 실리콘오일(KF-54)을 5 ml넣는다. 한쪽에는 질소를 연결하고 다른 한쪽에는 연결관을 이용하여 트랩을 만들어 준다. 연결관은 히팅테이프를 이용하여 가열할 수 있도록 만들어주고, 트랩에는 증류수를 채워준다. 온도를 올리기 전, 질소를 1시간 이상 흘려준다. 실험은 질소분위기에서 진행되며 60, 130 ℃에서 각각 30분간 가열하고, 230 ℃에서 오버나잇 가열하였다. 생성물은 톨루엔으로 속실렛추출법(Soxhlet extraction)을 이용하여 아이오딘(iodine: I)과 황을 제거해주어 깨끗한 생성물을 얻었다. 이러한 조건에서 제조된 수지는 FT-IR의 3060 cm-1(C-H), 1080 cm-1(C-S)에서 피크가 나타났고, 원소분석 시 탄소 51.3 % 수소 3.2 % 황 45.8 %의 측정값(중량%)을 보였으며 벤젠 하나 당 황 2개 정도가 중합되었다. 또한, 수지의 유리전이온도(Tg) 51 ℃의 값을 보였다.In the polymerization of the PPS homopolymer, 0.64 g of elemental sulfur (S) and 3.3 g of p-diiodobenzene (DIB) were added to a 100 ml two-neck round bottom flask And add 5 ml of silicone oil (KF-54). Connect nitrogen on one side and connect pipe on the other side. Connections can be heated using heating tapes and the trap is filled with distilled water. Allow nitrogen to flow for at least one hour before raising the temperature. The experiment was carried out in a nitrogen atmosphere and heated at 60 ° C and 130 ° C for 30 minutes, respectively, and then overheated at 230 ° C. The product was extracted with toluene using Soxhlet extraction to remove iodine (I) and sulfur to obtain a clean product. The resin produced under these conditions showed peaks at 3060 cm -1 (CH) and 1080 cm -1 (CS) of FT-IR and the measured value (weight%) of carbon 51.3% hydrogen 3.2% sulfur 44.8% ), And about two sulfur atoms per benzene were polymerized. Further, the glass transition temperature (T g ) of the resin was 51 ° C.

<실시예 3> 폴리페닐렌 설파이드 중합체의 제조(S/DIB = 3/1 의 반응)Example 3 Preparation of Polyphenylene Sulfide Polymer (S / DIB = 3/1)

폴리페닐렌 설파이드 중합체(PPS homopolymer)를 중합함에 있어, 엘리먼터리황(elemental sulfur: S) 0.96 g 과 파라-디요오드 벤젠(p-diiodobenzene: DIB) 3.3 g을 100 ml의 2구 둥근바닥플라스크에 넣고 실리콘오일(KF-54)을 5 ml넣는다. 한쪽에는 질소를 연결하고 다른 한쪽에는 연결관을 이용하여 트랩을 만들어 준다. 연결관은 히팅테이프를 이용하여 가열할 수 있도록 만들어주고, 트랩에는 증류수를 채워준다. 온도를 올리기 전, 질소를 1시간 이상 흘려준다. 실험은 질소분위기에서 진행되며 60, 130 ℃에서 각각 30분간 가열하고, 230 ℃에서 오버나잇 가열하였다. 생성물은 톨루엔으로 속실렛추출법(Soxhlet extraction)을 이용하여 아이오딘(iodine: I)과 황을 제거해주어 깨끗한 생성물을 얻었다. 이러한 조건에서 제조된 수지는 FT-IR의 3060 cm-1(C-H), 1080 cm-1(C-S)에서 피크가 나타났고, 원소분석 시 탄소 44.3 % 수소 2.6 % 황 52.8 %의 측정값(중량%)을 보였으며 벤젠 하나 당 황 2.7개 정도가 중합되었다. 또한, 수지의 유리전이온도(Tg) 37 ℃의 값을 보였다.In the polymerization of the PPS homopolymer, 0.96 g of elemental sulfur (S) and 3.3 g of p-diiodobenzene (DIB) were added to a 100 ml two-neck round bottom flask And add 5 ml of silicone oil (KF-54). Connect nitrogen on one side and connect pipe on the other side. Connections can be heated using heating tapes and the trap is filled with distilled water. Allow nitrogen to flow for at least one hour before raising the temperature. The experiment was carried out in a nitrogen atmosphere and heated at 60 ° C and 130 ° C for 30 minutes, respectively, and then overheated at 230 ° C. The product was extracted with toluene using Soxhlet extraction to remove iodine (I) and sulfur to obtain a clean product. The resin produced under these conditions showed peaks at 3060 cm -1 (CH) and 1080 cm -1 (CS) of FT-IR and the measured value (weight%) of carbon 44.3% hydrogen 2.6% sulfur 52.8% ) And about 2.7 of sulfur per benzene were polymerized. Further, the glass transition temperature (T g ) of the resin was 37 ° C.

<실시예 4> 폴리페닐렌 설파이드 중합체의 제조(S/DIB = 5/1 의 반응)Example 4 Preparation of Polyphenylene Sulfide Polymer (S / DIB = 5/1)

폴리페닐렌 설파이드 중합체(PPS homopolymer)를 중합함에 있어, 엘리먼터리황(elemental sulfur: S) 1.6 g 과 파라-디요오드 벤젠(p-diiodobenzene: DIB) 3.3 g을 100 ml의 2구 둥근바닥플라스크에 넣고 실리콘오일(KF-54)을 5 ml넣는다. 한쪽에는 질소를 연결하고 다른 한쪽에는 연결관을 이용하여 트랩을 만들어 준다. 연결관은 히팅테이프를 이용하여 가열할 수 있도록 만들어주고, 트랩에는 증류수를 채워준다. 온도를 올리기 전, 질소를 1시간 이상 흘려준다. 실험은 질소분위기에서 진행되며 60, 130 ℃에서 각각 30분간 가열하고, 230 ℃에서 오버나잇 가열하였다. 생성물은 톨루엔으로 속실렛추출법(Soxhlet extraction)을 이용하여 아이오딘(iodine: I)과 황을 제거해주어 깨끗한 생성물을 얻었다. 이러한 조건에서 제조된 수지는 FT-IR의 3060 cm-1(C-H), 1080 cm-1(C-S)에서 피크가 나타났고, 원소분석 시 탄소 32.2 % 수소 1.7 % 황 69.8 %의 측정값(중량%)을 보였으며 벤젠 하나 당 황 5.5개 정도가 중합되었다. 또한, 수지의 유리전이온도(Tg) 28 ℃의 값을 보였다.In the polymerization of a PPS homopolymer, 1.6 g of elemental sulfur (S) and 3.3 g of p-diiodobenzene (DIB) were added to a 100 ml two-neck round bottom flask And add 5 ml of silicone oil (KF-54). Connect nitrogen on one side and connect pipe on the other side. Connections can be heated using heating tapes and the trap is filled with distilled water. Allow nitrogen to flow for at least one hour before raising the temperature. The experiment was carried out in a nitrogen atmosphere and heated at 60 ° C and 130 ° C for 30 minutes, respectively, and then overheated at 230 ° C. The product was extracted with toluene using Soxhlet extraction to remove iodine (I) and sulfur to obtain a clean product. The resin produced under these conditions showed peaks at 3060 cm -1 (CH) and 1080 cm -1 (CS) of FT-IR and the measured value (weight%) of carbon 32.2% hydrogen 1.7% sulfur 69.8% ) And about 5.5 of sulfur per benzene were polymerized. Also, the glass transition temperature (T g ) of the resin was 28 ° C.

<실시예 5> 폴리페닐렌 설파이드 중합체의 제조(S/DIB = 6/1 의 반응)Example 5 Preparation of Polyphenylene Sulfide Polymer (S / DIB = 6/1)

폴리페닐렌 설파이드 중합체(PPS homopolymer)를 중합함에 있어, 엘리먼터리황(elemental sulfur: S) 1.92 g 과 파라-디요오드 벤젠(p-diiodobenzene: DIB) 3.3 g을 100 ml의 2구 둥근바닥플라스크에 넣고 실리콘오일(KF-54)을 5 ml넣는다. 한쪽에는 질소를 연결하고 다른 한쪽에는 연결관을 이용하여 트랩을 만들어 준다. 연결관은 히팅테이프를 이용하여 가열할 수 있도록 만들어주고, 트랩에는 증류수를 채워준다. 온도를 올리기 전, 질소를 1시간 이상 흘려준다. 실험은 질소분위기에서 진행되며 60, 130 ℃에서 각각 30분간 가열하고, 230 ℃에서 오버나잇 가열하였다. 생성물은 톨루엔으로 속실렛추출법(Soxhlet extraction)을 이용하여 아이오딘(iodine: I)과 황을 제거해주어 깨끗한 생성물을 얻었다. 이러한 조건에서 제조된 수지는 FT-IR의 3060 cm-1(C-H), 1080 cm-1(C-S)에서 피크가 나타났고, 원소분석 시 탄소 30.2 % 수소 1.6 % 황 71.6 %의 측정값(중량%)을 보였으며 벤젠 하나 당 황 6개 정도가 중합되었다. 또한, 수지의 유리전이온도(Tg) 21 ℃의 값을 보였다.In polymerizing a PPS homopolymer, 1.92 g of elemental sulfur (S) and 3.3 g of p-diiodobenzene (DIB) were added to a 100 ml two-neck round bottom flask And add 5 ml of silicone oil (KF-54). Connect nitrogen on one side and connect pipe on the other side. Connections can be heated using heating tapes and the trap is filled with distilled water. Allow nitrogen to flow for at least one hour before raising the temperature. The experiment was carried out in a nitrogen atmosphere and heated at 60 ° C and 130 ° C for 30 minutes, respectively, and then overheated at 230 ° C. The product was extracted with toluene using Soxhlet extraction to remove iodine (I) and sulfur to obtain a clean product. The resin produced under these conditions showed peaks at 3060 cm -1 (CH) and 1080 cm -1 (CS) of FT-IR and the measured value (wt%) of carbon 30.2% hydrogen 1.6% sulfur 71.6% ) And about 6 sulfur per benzene were polymerized. Further, the glass transition temperature (T g ) of the resin was 21 ° C.

<실시예 6> 폴리페닐렌 설파이드 공중합체의 제조(공단량체 DIPS 이용)Example 6 Preparation of polyphenylene sulfide copolymer (using comonomer DIPS)

폴리페닐렌 설파이드 공중합체(PPS copolymer)를 중합함에 있어, 엘리먼터리황(elemental sulfur: S) 0.32 g 과 파라-디요오드 벤젠(p-diiodobenzene: DIB) 2.9 g, 4,4'-디요오드디페닐 설폰(4,4'-diiododiphenyl sulfone: DIPS) 0.47 g을 100 ml의 2구 둥근바닥플라스크에 넣고 실리콘오일(KF-54)을 5 ml넣는다. 한쪽에는 질소를 연결하고 다른 한쪽에는 연결관을 이용하여 트랩을 만들어 준다. 연결관은 히팅테이프를 이용하여 가열할 수 있도록 만들어주고, 트랩에는 증류수를 채워준다. 온도를 올리기 전, 질소를 1시간 이상 흘려준다. 실험은 질소분위기에서 진행되며 60, 130 ℃에서 각각 30분간 가열하고, 230 ℃에서 오버나잇 가열하였다. 생성물은 톨루엔으로 속실렛추출법(Soxhlet extraction)을 이용하여 아이오딘(iodine: I)과 황을 제거해주어 깨끗한 생성물을 얻었다. 이러한 조건에서 제조된 수지는 FT-IR의 3060 cm-1(C-H), 1080 cm-1(C-S) 그리고 1320 cm-1(S=O)에서 피크가 나타났고, 원소분석 시 탄소 52.2 % 수소 3.2 % 황 41.5 %의 측정값(중량%)을 보였다. 또한, 수지의 유리전이온도(Tg) 83 ℃의 값을 보였다.0.32 g of elemental sulfur (S), 2.9 g of p-diiodobenzene (DIB), 4,4'-diiodide (DIB) were added to polymerize the polyphenylene sulfide copolymer Add 0.47 g of 4,4'-diiododiphenyl sulfone (DIPS) to a 100 ml two-neck round bottom flask and add 5 ml of silicone oil (KF-54). Connect nitrogen on one side and connect pipe on the other side. Connections can be heated using heating tapes and the trap is filled with distilled water. Allow nitrogen to flow for at least one hour before raising the temperature. The experiment was carried out in a nitrogen atmosphere and heated at 60 ° C and 130 ° C for 30 minutes, respectively, and then overheated at 230 ° C. The product was extracted with toluene using Soxhlet extraction to remove iodine (I) and sulfur to obtain a clean product. The resin produced under these conditions showed peaks at 3060 cm -1 (CH), 1080 cm -1 (CS) and 1320 cm -1 (S = O) of FT-IR and 52.2% hydrogen 3.2 And a measured value (% by weight) of sulfur sulfur 41.5%. Further, the glass transition temperature (T g ) of the resin was 83 ° C.

<실시예 7> 폴리페닐렌 설파이드 공중합체의 제조(공단량체 DIBP 이용) Example 7 Preparation of Polyphenylene Sulfide Copolymer (Using Comonomer DIBP)

폴리페닐렌 설파이드 공중합체(PPS copolymer)를 중합함에 있어, 엘리먼터리황(elemental sulfur: S) 0.32 g 과 파라-디요오드 벤젠(p-diiodobenzene: DIB) 2.9 g, 4,4-디요오드바이페닐(4,4-diiodobipnenyl: DIBP) 0.41 g을 100 ml의 2구 둥근바닥플라스크에 넣고 실리콘오일(KF-54)을 5 ml넣는다. 한쪽에는 질소를 연결하고 다른 한쪽에는 연결관을 이용하여 트랩을 만들어 준다. 연결관은 히팅테이프를 이용하여 가열할 수 있도록 만들어주고, 트랩에는 증류수를 채워준다. 온도를 올리기 전, 질소를 1시간 이상 흘려준다. 실험은 질소분위기에서 진행되며 60, 130 ℃에서 각각 30분간 가열하고, 230 ℃에서 오버나잇 가열하였다. 생성물은 톨루엔으로 속실렛추출법(Soxhlet extraction)을 이용하여 아이오딘(iodine: I)과 황을 제거해주어 깨끗한 생성물을 얻었다. 이러한 조건에서 제조된 수지는 FT-IR의 3060 cm-1(C-H), 1080 cm-1(C-S) 그리고 730 cm-1(biphenyl)에서 피크가 나타났고, 원소분석 시 탄소 64.8 % 수소 4.0 % 황 29.1 %의 측정값(중량%)을 보였다. 또한, 수지의 유리전이온도(Tg) 106 ℃의 값을 보였다.0.32 g of elemental sulfur (S) and 2.9 g of p-diiodobenzene (DIB), 4,4-diiodobenzene (DIB) were added in the polymerization of the polyphenylene sulfide copolymer 0.41 g of phenyl (4,4-diiodobipenyl: DIBP) is placed in a 100 ml two-neck round bottom flask and 5 ml of silicone oil (KF-54) is added. Connect nitrogen on one side and connect pipe on the other side. Connections can be heated using heating tapes and the trap is filled with distilled water. Allow nitrogen to flow for at least one hour before raising the temperature. The experiment was carried out in a nitrogen atmosphere and heated at 60 ° C and 130 ° C for 30 minutes, respectively, and then overheated at 230 ° C. The product was extracted with toluene using Soxhlet extraction to remove iodine (I) and sulfur to obtain a clean product. The resin produced under these conditions showed peaks at 3060 cm -1 (CH), 1080 cm -1 (CS) and 730 cm -1 (biphenyl) of FT-IR, And a measured value (% by weight) of 29.1%. The glass transition temperature (T g ) of the resin was also found to be 106 ° C.

<실시예 8> 폴리페닐렌 설파이드 공중합체의 제조(공단량체 DIBA 이용)&Lt; Example 8 > Preparation of polyphenylene sulfide copolymer (using comonomer DIBA)

폴리페닐렌 설파이드 공중합체(PPS copolymer)를 중합함에 있어, 엘리먼터리황(elemental sulfur: S) 0.32 g 과 파라-디요오드 벤젠(p-diiodobenzene: DIB) 2.9 g, 2,5-디요오드 벤조산(2,5-diiodo benzoic acid: DIBA) 0.37 g을 100 ml의 2구 둥근바닥플라스크에 넣고 실리콘오일(KF-54)을 5 ml넣는다. 한쪽에는 질소를 연결하고 다른 한쪽에는 연결관을 이용하여 트랩을 만들어 준다. 연결관은 히팅테이프를 이용하여 가열할 수 있도록 만들어주고, 트랩에는 증류수를 채워준다. 온도를 올리기 전, 질소를 1시간 이상 흘려준다. 실험은 질소분위기에서 진행되며 60, 130 ℃에서 각각 30분간 가열하고, 230 ℃에서 오버나잇 가열하였다. 생성물은 톨루엔으로 속실렛추출법(Soxhlet extraction)을 이용하여 아이오딘(iodine: I)과 황을 제거해주어 깨끗한 생성물을 얻었다. 이러한 조건에서 제조된 수지는 FT-IR의 3060 cm-1(C-H), 1080 cm-1(C-S) 1636 cm-1, 1728 cm-1(C=O)에서 피크가 나타났고, 원소분석 시 탄소 65.1 % 수소 3.6 % 황 28.5 %의 측정값(중량%)을 보였다. 또한, 수지의 유리전이온도(Tg) 101 ℃의 값을 보였다.In the polymerization of a polyphenylene sulfide copolymer (PPS copolymer), 0.32 g of elemental sulfur (S), 2.9 g of p-diiodobenzene (DIB), 2.5 g of 2,5-diiodobenzoic acid 0.37 g of 2,5-diiodo benzoic acid (DIBA) is placed in a 100 ml two-neck round bottom flask and 5 ml of silicone oil (KF-54) is added. Connect nitrogen on one side and connect pipe on the other side. Connections can be heated using heating tapes and the trap is filled with distilled water. Allow nitrogen to flow for at least one hour before raising the temperature. The experiment was carried out in a nitrogen atmosphere and heated at 60 ° C and 130 ° C for 30 minutes, respectively, and then overheated at 230 ° C. The product was extracted with toluene using Soxhlet extraction to remove iodine (I) and sulfur to obtain a clean product. The resin produced under these conditions showed peaks at 3060 cm -1 (CH), 1080 cm -1 (CS) 1636 cm -1 and 1728 cm -1 (C = O) of FT-IR, (Weight%) of 65.1% hydrogen 3.6% sulfur 28.5%. The glass transition temperature (T g ) of the resin was also found to be 101 ° C.

상기 비교예 1 내지 8과 실시예 1 내지 8의 단량체 함량 및 사용용매 등을 측정된 유리전이온도(Tg), 황 함량(%) 결과를 하기 표 1에 정리하였다.The results of the glass transition temperature (T g ) and sulfur content (%) of the monomers of Comparative Examples 1 to 8 and Examples 1 to 8 and solvent used are summarized in Table 1 below.

투입 몰 비 (mol ratio)The mole ratio 사용용매Solvent used 중합온도
(℃)
Polymerization temperature
(° C)
중합환경Polymerization environment Tg
(℃)
T g
(° C)
황 함량
(중량%)
Sulfur content
(weight%)
황 투입량Sulfur input DIB 투입량DIB input 공단량체 및
투입량
Comonomer and
input
비교예 1Comparative Example 1 1One 1One -- sulfolanesulfolane 230230 질소nitrogen -- -- 비교예 2Comparative Example 2 1One 1One -- NMPNMP 230230 질소nitrogen -- -- 비교예 3Comparative Example 3 0.50.5 1One -- silicon oil실리콘 油 230230 질소nitrogen -- 17.517.5 비교예 4Comparative Example 4 0.80.8 1One -- silicon oil실리콘 油 230230 질소nitrogen -- 25.225.2 비교예 5Comparative Example 5 1One 1One -- silicon oil실리콘 油 230230 대기Waiting -- 31.131.1 비교예 6Comparative Example 6 1One 1One -- silicon oil실리콘 油 150150 질소nitrogen -- -- 비교예 7Comparative Example 7 1One 1One -- silicon oil실리콘 油 200200 질소nitrogen 8585 30.930.9 비교예 8Comparative Example 8 1One 1One -- silicon oil실리콘 油 250250 질소nitrogen 9292 32.132.1 실시예 1Example 1 1One 1One -- silicon oil실리콘 油 230230 질소nitrogen 9393 32.932.9 실시예 2Example 2 22 1One -- silicon oil실리콘 油 230230 질소nitrogen 5151 45.845.8 실시예 3Example 3 33 1One -- silicon oil실리콘 油 230230 질소nitrogen 3737 52.852.8 실시예 4Example 4 55 1One -- silicon oil실리콘 油 230230 질소nitrogen 2828 69.869.8 실시예 5Example 5 66 1One -- silicon oil실리콘 油 230230 질소nitrogen 2121 71.671.6 실시예 6Example 6 1One 0.90.9 DIPS 0.1DIPS 0.1 silicon oil실리콘 油 230230 질소nitrogen 8383 41.541.5 실시예 7Example 7 1One 0.90.9 DIBP 0.1DIBP 0.1 silicon oil실리콘 油 230230 질소nitrogen 106106 29.129.1 실시예 8Example 8 1One 0.90.9 DIBA 0.1DIBA 0.1 silicon oil실리콘 油 230230 질소nitrogen 101101 28.528.5

* Tg (Glasstransition Temperature, 유리전이온도) : DSC Q1000(TA Instrument), heating rate : 10 ℃/min, cooling rate : 5 ℃/minT g (glass transition temperature): DSC Q1000 (TA Instrument), heating rate: 10 ° C / min, cooling rate: 5 ° C / min

* 원소분석(EA, Elemental Analysis) C,H,N,S 분석(장비명 : Thermo사의 FLASH 2000 Organic Elemental Analyzer)* Analysis of elemental analysis (EA, C, H, N, S) (equipment name: FLASH 2000 Organic Elemental Analyzer,

* 구조분석(FT-IR, Fourier transform Infrared) A2 Technologies사의 EXOSCAN* Structure analysis (FT-IR, Fourier transform Infrared) A2 Technologies EXOSCAN

도 1은 본원 발명의 일 구현예에 따른 파라-디요오드 벤젠과 황 중합체의 FT-IR 스펙트럼을 나타낸 것이다. 도 1에서 알 수 있듯이 파라-디요오드 벤젠과 황 중합체는 효과적으로 반응이 진행되었으며 3060 cm-1(C-H), 1080 cm-1(C-S)에서 피크가 보임을 확인할 수 있다. 또한, 실시예 6의 1320 cm-1(S=O), 실시예 7의 730 cm-1(biphenyl)이 관찰된 것으로 보아, 같은 조건으로 실험을 했을 때, 폴리페닐렌 설파이드 공중합체도 잘 형성됨을 확인하였다. Figure 1 shows FT-IR spectra of para-diiodobenzene and sulfur polymers according to one embodiment of the invention. As can be seen from FIG. 1, the reaction of para-diiodobenzene and the sulfur polymer proceeded effectively, and a peak was observed at 3060 cm -1 (CH) and 1080 cm -1 (CS). Further, when 1320 cm -1 (S = O) of Example 6 and 730 cm -1 (biphenyl) of Example 7 were observed, the polyphenylene sulfide copolymer was also well formed Respectively.

실리콘오일을 용매로 하여 폴리페닐렌 설파이드를 용액중합 반응 시 황의 함량을 원소분석방법을 통하여 확인하였고, 황의 첨가량에 따라 중합물의 황 함량이 증가함을 확인하였으나 벤젠 하나 당 최대 6개의 황이 들어감을 확인할 수 있었으며 그 이상의 황을 이용하여 중합을 하는 것은 비효율적으로 보인다.The content of sulfur in the solution polymerization of polyphenylene sulfide was confirmed by elemental analysis. The sulfur content of the polymer increased with the addition amount of sulfur, but it was confirmed that up to 6 sulfur per benzene was contained And it is inefficient to polymerize using more sulfur.

본원 발명에 따른 폴리페닐렌 설파이드 중합체는 중합 시 벤젠고리 당 6개까지의 황의 함량의 조절 가능함을 확인하였고, 이와 같은 높은 황 함량의 폴리페닐렌 설파이드 공중합체는 리튬-황 전지의 양극 활물질 또는 양극의 소재로 사용이 가능하다.The polyphenylene sulfide polymer according to the present invention was found to be able to control the content of sulfur up to six per benzene ring during polymerization, and such a high sulfur content polyphenylene sulfide copolymer can be used as a positive electrode active material of a lithium- It is possible to use as material of.

본원 발명의 방법에 따라 제조되는 폴리페닐렌 설파이드 중합체는 탄소계 물질과 함께 리튬 설퍼 전지용 양극 활물질로 사용이 가능하고, 또한 이러한 양극 활물질을 포함하는 양극, 음극 및 전해질을 포함하는 리튬 설퍼 전지의 제조가 가능한 장점이 있다.The polyphenylene sulfide polymer produced according to the method of the present invention can be used as a cathode active material for a lithium sulfur battery together with a carbon-based material, and also can be used for the production of a lithium sulfur battery including a cathode including the cathode active material, .

<자기치유 기능평가><Evaluation of self-healing function>

본원 발명의 실시예 5에 따라 제조한 파우더샘플을 폴리이미드 필름(Kapton) 위에 위치시킨 후 또 다른 폴리이미드 필름으로 상부를 덮은 후 100℃에서 1분간 고온프레스를 수행하여 필름 형상의 폴리페닐렌 설파이드 중합체 필름을 제조하였다.A powder sample prepared according to Example 5 of the present invention was placed on a polyimide film (Kapton), and the upper portion was covered with another polyimide film, followed by hot pressing at 100 ° C for 1 minute to obtain a film-like polyphenylene sulfide A polymer film was prepared.

상부 Kapton 필름 제거하고, 제조한 폴리페닐렌 설파이드 중합체 필름을 나이프를 이용하여 스크래치를 형성하고, 스크래치가 형성된 필름을 180℃ 오븐에서 열처리하여 스크래치의 자기치유 기능을 육안으로 관찰하여 열처리 전후 필름의 표면을 도 3에 나타내었다. The upper Kapton film was removed, the polyphenylene sulfide polymer film thus prepared was subjected to scratching using a knife, and the scratch-formed film was heat-treated in an oven at 180 ° C to visually observe the self-healing function of the scratch. Is shown in Fig.

도 3의 결과에서 알 수 있듯이 본원 발명에 따라 제조한 폴리페닐렌 설파이드 중합체 필름은 높은 황 함량을 가지고 있으므로 열가역적(thermoreversible) 디설파이드 결합(S-S bond)의 형성 메커니즘에 의하여 외부로부터 유래한 표면 흠집을 자기치유하는 기능을 가짐을 알 수 있다.3, since the polyphenylene sulfide polymer film produced according to the present invention has a high sulfur content, surface scratches originating from the outside are formed by a mechanism of forming a thermoreversible disulfide bond (SS bond) It has a function of self-healing.

Claims (10)

엘리먼터리 황(elemental sulfur: S)을 준비하는 단계;
분자 구조 내에 2개의 할로겐기를 가지는 방향족 디할로겐 화합물을 준비하는 단계;
상기 방향족 디할로겐 화합물과 엘리먼터리 황을 실리콘 오일에 혼합하여 혼합용액을 제조하는 단계; 및
상기 혼합용액을 가열하여 중합체를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리페닐렌 설파이드의 용액 중합방법.
Preparing elemental sulfur (S);
Preparing an aromatic dihalogen compound having two halogen groups in a molecular structure;
Mixing the aromatic dihalogen compound and sulfuric acid sulfur in a silicone oil to prepare a mixed solution; And
And heating the mixed solution to form a polymer. The polyphenylene sulfide solution polymerization method according to claim 1,
청구항 1에 있어서,
상기 분자 구조 내에 2개의 할로겐기를 가지는 방향족 디할로겐 화합물은 하기 화학식 1의 화학구조를 가지는 화합물인 것을 특징으로 하는 폴리페닐렌 설파이드의 용액 중합방법:
<화학식 1>
Figure 112018112805471-pat00010

단, 상기 화학식 1에 있어서 X는 Cl, Br 또는 I 중 어느 하나이다.
The method according to claim 1,
Wherein the aromatic dihalogen compound having two halogen groups in the molecular structure is a compound having a chemical structure represented by the following Chemical Formula 1:
&Lt; Formula 1 >
Figure 112018112805471-pat00010

In the above formula (1), X is any one of Cl, Br and I.
청구항 1에 있어서,
상기 분자 구조 내에 2개의 할로겐기를 가지는 방향족 디할로겐 화합물은 하기 화학식 2의 화학구조를 가지는 화합물인 것을 특징으로 하는 폴리페닐렌 설파이드의 용액 중합방법:
<화학식 2>
X-Aryl-X
단, 상기 화학식 2에 있어서 X는 Cl, Br 또는 I 중 어느 하나이고, Aryl은
Figure 112018112805471-pat00011
,
Figure 112018112805471-pat00012
,
Figure 112018112805471-pat00013
중 어느 하나이다.
The method according to claim 1,
Wherein the aromatic dihalogen compound having two halogen groups in the molecular structure is a compound having a chemical structure represented by the following Chemical Formula 2:
(2)
X-Aryl-X
In Formula 2, X is any one of Cl, Br, and I, Aryl is
Figure 112018112805471-pat00011
,
Figure 112018112805471-pat00012
,
Figure 112018112805471-pat00013
&Lt; / RTI >
청구항 1에 있어서,
상기 혼합용액 내의 방향족 디할로겐 화합물과 엘리먼터리 황의 혼합비는 몰비로 1:1 내지 1:6인 것을 특징으로 하는 폴리페닐렌 설파이드의 용액 중합방법.
The method according to claim 1,
Wherein the mixing ratio of the aromatic dihalogen compound and the elemental sulfur in the mixed solution is 1: 1 to 1: 6 in a molar ratio.
청구항 1에 있어서,
상기 중합체를 형성하는 단계는 혼합용액을 150 내지 250 oC로 가열하는 것을 특징으로 하는 폴리페닐렌 설파이드의 용액 중합방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step of forming the polymer comprises heating the mixed solution to 150 to 250 ° C.
청구항 1에 있어서,
상기 중합체를 형성하는 단계 이후에 톨루엔을 이용하여 제조된 중합체를 정제하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리페닐렌 설파이드의 용액 중합방법.
The method according to claim 1,
Further comprising the step of purifying the polymer produced using toluene after the step of forming the polymer.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 하나의 방법에 의하여 제조되어,
중합체 내에 황의 함량이 33 내지 71 중량%이고, 유리전이온도(Tg)가 21 내지 106 ℃인 것을 특징으로 하는 폴리페닐렌 설파이드 중합체.
6. A process for producing a polyurethane foam, which is produced by the process of any one of claims 1 to 6,
And a sulfur content of 33 to 71% by weight in the polymer, polyphenylene sulfide polymer, characterized in that the glass transition temperature (T g) of 21 to 106 ℃.
청구항 7 의 폴리페닐렌 설파이드 중합체; 및
탄소계 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 설퍼 전지용 양극 활물질.
A polyphenylene sulfide polymer of claim 7; And
Wherein the positive electrode active material is a carbonaceous material.
청구항 8의 양극 활물질을 포함하는 양극; 음극; 및 전해질을 포함하는 리튬 설퍼 전지.A cathode comprising the cathode active material of claim 8; cathode; And an electrolyte. 청구항 7의 폴리페닐렌 설파이드 중합체를 포함하고,
외부로부터 유래하는 표면 흠집을 열가역적(thermoreversible) 디설파이드 결합(S-S bond) 형성 메커니즘에 의한 자기치유 기능을 가지는 것을 특징으로 하는 자기치유 고분자 수지.
A polyphenylene sulfide polymer comprising the polyphenylene sulfide polymer of claim 7,
Wherein the surface scratches derived from the outside have a self-healing function by a thermoreversible disbonding (SS bond) formation mechanism.
KR1020170163591A 2017-11-30 2017-11-30 Solution polymerization method of polyphenylene sulfide and polyphenylene sulfide polymer prepared thereby KR101977936B1 (en)

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