KR102479898B1 - 우레탄계 프리폴리머의 제조 방법 - Google Patents

우레탄계 프리폴리머의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

반응조에 디이소시아네이트계 화합물을 투입하여 용해시키는 단계; 폴리올에 소듐염이 분산된 혼합물을 상기 디이소시아네이트계 화합물이 용해된 반응조에 투입하여 1차 반응시키는 단계; 상기 1차 반응 이후 사슬연장제, 가교제 및 촉매를 투입하여 2차 반응시키는 단계; 및 상기 2차 반응 이후 용매를 투입하는 단계를 포함하는 우레탄계 프리폴리머의 제조 방법이 제공된다.

Description

우레탄계 프리폴리머의 제조 방법{METHOD OF MANUFACTURING URETHANE-BASED PREPOLYMER}
우레탄계 프리폴리머의 제조 방법에 관한 것이다.
리튬이온전지를 제작하기 위해서는 기본적으로 활물질을 집전체에 부착시켜야 한다. 바인더는 리튬이차전지용 전극에 사용되어 전극을 기계적으로 안정화하는 역할을 한다. 또한, 바인더는 충방전이 반복적으로 진행될 때 활물질 또는 도전재 사이의 결합이 느슨해지는 것을 방지한다. 음극 활물질, 도전재, 용매 및 바인더를 혼합하여 슬러리를 만들고 이를 전극에 부착시키는데, 슬러리를 만들때 바인더를 첨가하지 않으면 집전체에 고르게 분포되질 않게 된다.
이러한 바인더는 용제계 바인더와 수계 바인더로 분류된다. 최근에는 기존에 사용하던 용제계 바인더인 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF) 대신, 수계 바인더인 스티렌 부타디엔 고무(styreren butadiene rubber, SBR) 및 카르복시메틸셀룰로오스(carboxy methyl cellulose, CMC)가 주로 사용된다. 활물질의 함량을 높이고 바인더의 함량을 줄여야 에너지 밀도를 높일 수 있는데, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF)는 바인더 함량을 줄이는 데 한계가 있다. 반면, 수계 바인더인 스티렌 부타디엔 고무(styreren butadiene rubber, SBR) 및 카르복시메틸셀룰로오스(carboxy methyl cellulose, CMC)는 최소한의 접착만으로 서로 유연하면서도 단단히 묶어줄 수 있고, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF) 보다 결착 특성이 우수하다.
이와 관련하여, 수계 바인더, 및 용제계 바인더인 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF)와 비교하여 우수한 접착강도 및 내열성을 가진 용제계 바인더로서 프리폴리머형 바인더의 개발이 요구되고 있다.
또한, 리튬이차전지는 지속적으로 전기를 주고받아 쉽게 열이 날수 있는데, 이때 분리막이 매우 열에 취약하게 된다. 예를 들어, 폴리에틸렌(PE) 분리막의 경우 130℃ 근처에서 용융하여 기공이 용융되는 현상이 발생하고, 150℃ 이상에서는 완전히 용융된다. 이를 방지하기 위하여 세라믹 입자 등을 고분자로 코팅하거나 분리막으로서 불소계 분리막을 사용한다. 따라서 분리막의 내열도를 높이고 기공이 용융되는 현상을 방지하여 안정성을 가지도록 하는 것이 매우 중요하다. 이를 고려하여, 분리막을 코팅하는 소재 개발 또한 요구되고 있다.
또한, 리튬이온전지를 대체할 차세대 전지로 주목받고 있는 소듐고체 전지에 있어서, 고체 전해질의 열적, 기계적 안정성을 높이는 인터레이어용 소재 개발 또한 요구되고 있다.
일 구현예는 내열성, 접착성, 흐름성, 침투성 및 이온전도성이 우수하여 리튬이차전지용 바인더 및 분리막 코팅제와 소듐고체전지용 인터레이어에 적용 가능한 다목적의 우레탄계 프리폴리머의 제조 방법을 제공한다.
일 구현예는 반응조에 디이소시아네이트계 화합물을 투입하여 용해시키는 단계; 폴리올에 소듐염이 분산된 혼합물을 상기 디이소시아네이트계 화합물이 용해된 반응조에 투입하여 1차 반응시키는 단계; 상기 1차 반응 이후 사슬연장제, 가교제 및 촉매를 투입하여 2차 반응시키는 단계; 및 상기 2차 반응 이후 용매를 투입하는 단계를 포함하는 우레탄계 프리폴리머의 제조 방법을 제공한다.
상기 디이소시아네이트계 화합물은 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 폴리올은 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 폴리올은 상기 폴리에틸렌글리콜일 수 있고, 상기 폴리에틸렌글리콜의 중량평균분자량은 400 g/mol 내지 1,000 g/mol 일 수 있다.
상기 폴리올은 상기 폴리프로필렌글리콜일 수 있고, 상기 폴리프로필렌글리콜의 중량평균분자량은 1,000 g/mol 내지 5,000 g/mol 일 수 있다.
상기 소듐염은 설파닐산(sulfanilic acid) 소듐염, 4-아미노벤조산(4-aminobenzoic acid) 소듐염, 2-아미노벤젠-1,4-디설폰산 소듐염, 2-아미노벤젠-1,4-디카르복실산 소듐염, 이들의 수화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 우레탄계 프리폴리머는 NCO기를 3.0 중량% 내지 3.4 중량%로 포함할 수 있다.
상기 우레탄계 프리폴리머의 점도는 1000 cps 내지 1500 cps 일 수 있다.
상기 우레탄계 프리폴리머의 비중은 0.97 내지 0.98 일 수 있다.
상기 우레탄계 프리폴리머의 내열도는 180℃ 내지 220℃ 일 수 있다.
상기 우레탄계 프리폴리머의 접착강도는 폴리에틸렌 필름 또는 폴리프로필렌 필름의 전단에 대하여 1.1 kgf/cm2 내지 1.5 kgf/cm2 일 수 있다.
상기 우레탄계 프리폴리머는 리튬이차전지용 바인더, 리튬이차전지용 분리막 코팅제, 소듐고체전지용 인터레이어, 또는 이들의 조합에 사용될 수 있다.
일 구현예에 따라 제조된 우레탄계 프리폴리머는 내열성, 접착성, 흐름성, 침투성 및 이온전도성이 우수하여 리튬이차전지용 바인더 및 분리막 코팅제와 소듐고체전지용 인터레이어에 모두 적용이 가능하다.
도 1은 일 구현예에 따라 제조된 우레탄계 프리폴리머의 구조도이다.
이하, 구현예들에 대하여 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 구현예들은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
일 구현예에 따른 우레탄계 프리폴리머는 반응조에 디이소시아네이트계 화합물을 투입하여 용해시키는 단계; 폴리올에 소듐염이 분산된 혼합물을 상기 디이소시아네이트계 화합물이 용해된 반응조에 투입하여 1차 반응시키는 단계; 상기 1차 반응 이후 사슬연장제, 가교제 및 촉매를 투입하여 2차 반응시키는 단계; 및 상기 2차 반응 이후 용매를 투입하는 단계를 포함하여 제조될 수 있다.
상기 방법으로 제조된 우레탄계 프리폴리머는 내열성, 접착성, 흐름성, 침투성 및 이온전도성이 우수한 특성을 가진다. 이에 따라, 리튬이차전지용 바인더 및 분리막 코팅제와 소듐고체전지용 인터레이어에 모두 적용이 가능하다.
구체적으로, 먼저 반응조의 온도를 50℃ 내지 60℃로 승온시킨 후 디이소시아네이트계 화합물을 투입하여 완전히 용해시킨다.
상기 디이소시아네이트계 화합물은 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 디이소시아네이트계 화합물은 우레탄계 프리폴리머의 총량에 대하여 15 중량% 내지 40 중량%로 사용될 수 있고, 예를 들면, 25 중량% 내지 32 중량%로 사용될 수 있다. 디이소시아네이트계 화합물이 상기 함량 범위 내로 투입되는 경우 내열성, 접착성, 흐름성, 침투성 및 이온전도성이 우수한 우레탄계 프리폴리머를 얻을 수 있다.
상기 반응조에 산화방지제, 열안정제 또는 이들의 조합을 포함하는 첨가제를 추가적으로 투입할 수도 있다. 상기 첨가제는 우레탄계 프리폴리머의 총량에 대하여 0.1 중량% 내지 10 중량%로 투입될 수 있다. 또한 상기 첨가제는 1000 rpm 내지 1200 rpm의 속도로 교반하여 분산시킨 후 반응조에 투입될 수 있다.
이어서, 폴리올에 소듐염이 분산된 혼합물을 서서히 투입하여 1차 반응을 수행한다. 이때 반응조는 진공 상태에서 상기 혼합물이 투입될 수 있다.
상기 디이소시아네이트계 화합물과 상기 폴리올에 소듐염이 분산된 혼합물은 50:50 내지 30:70의 중량비로 투입되어 반응될 수 있고, 예를 들면, 50:50 내지 40:60의 중량비로 투입될 수 있다. 상기 함량 비율 범위 내로 투입되는 경우 내열성, 접착성, 흐름성, 침투성 및 이온전도성이 우수한 우레탄계 프리폴리머를 제조할 수 있다.
상기 폴리올에 소듐염이 분산된 혼합물은 80 중량% 내지 99 중량%의 폴리올에 1 중량% 내지 20 중량%의 소듐염이 분산된 것일 수 있고, 예를 들면, 90 중량% 내지 99 중량%의 폴리올에 1 중량% 내지 10 중량%의 소듐염이 분산된 것일 수 있다. 폴리올과 소듐염이 상기 함량 비율 범위 내로 혼합되는 경우 내열성, 접착성, 흐름성, 침투성 및 이온전도성이 우수한 우레탄계 프리폴리머를 제조할 수 있다.
상기 폴리올에 소듐염이 분산된 혼합물은 1400 rpm 내지 1700 rpm의 속도로, 예를 들면, 1500 rpm 내지 1600 rpm의 속도로 완전히 용해될 때까지 10분 내지 40분 동안, 예를 들면, 20분 내지 30분 동안 동안 교반하여 분산시킴으로써 얻어질 수 있다. 상기 조건 범위 내에서 얻어진 혼합물을 우레탄계 프리폴리머 제조시 사용할 경우 내열성, 접착성, 흐름성, 침투성 및 이온전도성이 우수한 프리폴리머를 얻을 수 있다.
상기 폴리올은 OH기가 두 개 또는 세 개인 폴리올을 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리올은 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 폴리올의 예시 중에서 폴리에틸렌글리콜을 사용할 수 있다. 상기 폴리에틸렌글리콜은 중량평균분자량이 400 g/mol 내지 1,000 g/mol 인 것을 사용할 수 있고, 예를 들면, 400 g/mol 내지 900 g/mol 인 것을 사용할 수 있다. 또한 상기 폴리에틸렌글리콜은 점도가 100 cps 내지 300 cps 인 것을 사용할 수 있고, 예를 들면, 150 cps 내지 250 cps 인 것을 사용할 수 있다. 상기 범위 내의 중량평균분자량을 가진 폴리에틸렌글리콜을 사용할 경우 내열성, 접착성, 흐름성, 침투성 및 이온전도성이 우수한 우레탄계 프리폴리머를 얻을 수 있다.
또한, 상기 폴리올의 예시 중에서 폴리프로필렌글리콜을 사용할 수도 있다. 상기 폴리프로필렌글리콜은 중량평균분자량이 1,000 g/mol 내지 5,000 g/mol 인 것을 사용할 수 있고, 예를 들면, 1,000 g/mol 내지 2,000 g/mol 인 것을 사용할 수 있다. 또한 상기 폴리프로필렌글리콜은 점도가 100 cps 내지 300 cps 인 것을 사용할 수 있고, 예를 들면, 150 cps 내지 250 cps 인 것을 사용할 수 있다. 상기 범위 내의 중량평균분자량을 가진 폴리프로필렌글리콜을 사용할 경우 내열성, 접착성, 흐름성, 침투성 및 이온전도성이 우수한 우레탄계 프리폴리머를 얻을 수 있다.
상기 소듐염은 설파닐산(sulfanilic acid) 소듐염, 4-아미노벤조산(4-aminobenzoic acid) 소듐염, 2-아미노벤젠-1,4-디설폰산 소듐염, 2-아미노벤젠-1,4-디카르복실산 소듐염, 이들의 수화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 소듐염은 설파닐산(sulfanilic acid) 소듐염, 4-아미노벤조산(4-aminobenzoic acid) 소듐염, 이들의 수화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 1차 반응은 반응조 온도롤 70℃ 내지 100℃, 예를 들면, 80℃ 내지 90℃로 승온시키고, 100 rpm 내지 150 rpm의 속도, 예를 들면, 110 rpm 내지 150rpm의 속도에서 30분 내지 2시간 동안, 예를 들면, 1시간 내지 2시간 동안 수행될 수 있다. 상기 1차 반응, 즉, 반응조에서 상기 디이소시아네이트계 화합물과 상기 폴리올에 소듐염이 분산된 혼합물의 반응이 상기 조건 범위 내로 수행되는 경우 내열성, 접착성, 흐름성, 침투성 및 이온전도성이 우수한 우레탄계 프리폴리머를 얻을 수 있다.
이어서, 사슬연장제, 가교제 및 촉매를 투입하여 2차 반응을 수행한다. 구체적으로, 접착성 강화 및 가교 반응을 위해 사슬연장제 및 가교제를 순차적으로 투입한 후, 촉매를 투입할 수 있다.
상기 사슬연장제는 1,3-부틸렌글리콜(1,3-BD)을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
상기 사슬연장제는 우레탄계 프리폴리머의 총량에 대하여 0.1 중량% 내지 5 중량%로 투입될 수 있고, 예를 들면, 0.5 중량% 내지 2 중량%로 투입될 수 있다.
상기 가교제는 트리메틸올프로판(trimethylolpropane, TMP)을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
상기 가교제는 우레탄계 프리폴리머의 총량에 대하여 0.1 중량% 내지 5 중량%로 투입될 수 있고, 예를 들면, 0.5 중량% 내지 2 중량%로 투입될 수 있다. 가교제가 상기 함량 범위 내로 투입되는 경우 내열성, 접착성, 흐름성, 침투성 및 이온전도성이 우수한 우레탄계 프리폴리머를 얻을 수 있다.
상기 촉매는 디-N-부틸비스(도데실티오)틴(di-N-butylbis(dodecylthio)tin)을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
상기 촉매는 우레탄계 프리폴리머의 총량에 대하여 0.01 중량% 내지 1 중량%로 투입될 수 있고, 예를 들면, 0.01 중량% 내지 0.1 중량%로 투입될 수 있다.
상기 2차 반응은 10분 내지 1시간 동안, 예를 들면, 20분 내지 50분 동안 수행될 수 있다.
이어서, 2차 반응 이후, 반응조 온도를 50℃ 내지 80℃로 줄이고 투입 예정량의 절반의 용매를 1차 투입한 후 10분 내지 30분 동안 교반시킬 수 있다. 이후 나머지 절반의 용매를 2차 투입하고 다시 10분 내지 30분 동안 교반시킬 수 있다. 상기 조건 내로 수행되는 경우 내열성, 접착성, 흐름성, 침투성 및 이온전도성이 우수한 우레탄계 프리폴리머를 얻을 수 있다.
상기 용매는 톨루엔 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
이어서, 반응이 완전히 종료된 후, 50℃ 내지 80℃의 온도로 유지한 상태에서 산화방지제, 경화촉매 등의 첨가제를 추가적으로 투입할 수 있다.
일 구현예에 따라 제조된 우레탄계 프리폴리머는 NCO기를 3.0 중량% 내지 3.4 중량%로 포함할 수 있고, 예를 들면, 3.1 중량% 내지 3.3 중량%로 포함할 수 있다. 우레탄계 프리폴리머가 NCO기를 상기 함량 범위 내로 포함할 경우 내열성, 접착성, 흐름성, 침투성 및 이온전도성이 우수한 우레탄계 프리폴리머를 얻을 수 있다.
상기 우레탄계 프리폴리머의 점도는 1000 cps 내지 1500 cps 일 수 있고, 예를 들면, 1000 cps 내지 1300 cps 일 수 있다. 우레탄계 프리폴리머의 점도가 상기 범위 내인 경우 내열성, 접착성, 흐름성, 침투성 및 이온전도성이 우수한 우레탄계 프리폴리머를 얻을 수 있다.
상기 우레탄계 프리폴리머의 비중은 0.97 내지 0.98 일 수 있다. 우레탄계 프리폴리머의 비중이 상기 범위 내인 경우 내열성, 접착성, 흐름성, 침투성 및 이온전도성이 우수한 우레탄계 프리폴리머를 얻을 수 있다.
상기 우레탄계 프리폴리머의 내열도는 180℃ 내지 220℃ 일 수 있고, 예를 들면, 185℃ 내지 215℃ 일 수 있다. 우레탄계 프리폴리머의 내열도가 상기 범위 내인 경우 내열성, 접착성, 흐름성, 침투성 및 이온전도성이 우수한 우레탄계 프리폴리머를 얻을 수 있다.
상기 우레탄계 프리폴리머의 접착강도는 폴리에틸렌 필름 또는 폴리프로필렌 필름의 전단에 대하여 1.1 kgf/cm2 내지 1.5 kgf/cm2 일 수 있고, 예를 들면, 1.1 kgf/cm2 내지 1.3 kgf/cm2 일 수 있다. 우레탄계 프리폴리머의 접착강도가 상기 범위 내인 경우 내열성, 접착성, 흐름성, 침투성 및 이온전도성이 우수한 우레탄계 프리폴리머를 얻을 수 있다.
이와 같이 제조된 우레탄계 프리폴리머의 구조는 도 1을 참고할 수 있다. 도 1은 일 구현예에 따른 우레탄계 프리폴리머의 구조도이다. 도 1을 참고하면, 좌측 구조는 폴리올에 소듐염이 분산된 혼합물을 나타낸 것으로, 1차 반응으로 디이소시아네이트계 화합물과의 가교가 일어나기 전의 구조도이다. 이러한 구조의 폴리올에 소듐염이 분산된 혼합물을 디이소시아네이트계 화합물이 용해된 반응조에 투입하여 혼합할 경우, 가교가 일어나 우측 구조와 같이 서로 연결된 단단한 구조가 형성될 수 있다.
상기 구조를 가진 우레탄계 프리폴리머는 가교 결합으로 인한 고강성 및 고내열성을 가질 뿐 아니라 접착성, 흐름성, 침투성 및 이온전도성이 우수하다. 이에 따라, 리튬이차전지용 바인더로 사용할 경우 활물질과의 혼합 및 분산이 용이하며, 소듐고체전지용 인터레이어로 사용할 경우에도 고체전해질의 열적, 기계적 안정성에 대응하기 충분하다. 따라서, 일 구현예에 따른 우레탄계 프리폴리머는 리튬이차전지용 바인더, 리튬이차전지용 분리막 코팅제, 소듐고체전지용 인터레이어, 또는 이들의 조합에 유용하게 사용될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다.  다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다. 또한, 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략한다.
(우레탄계 프리폴리머의 제조)
실시예 1
반응조 온도를 60℃로 승온한 후 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(BASF社의 M, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 총량에 대하여 NCO기 함량 33 중량%, 비중 1.25) 25 중량%를 투입하여 완전히 용해시켰다.
이어서, 열안정제(FA-06, ZIKO) 0.8 중량%를 1100 rpm의 속도로 고속 교반하여 분산시킨 후 반응조에 투입하였다.
이어서, 중량평균분자량이 1,000 g/mol인 폴리프로필렌글리콜(BASF社) 95 중량% 내에 4-아미노벤조산 소듐염 5 중량%를 분산시켜 얻은 혼합물을 준비하였다. 이때 1500 rpm의 속도로 완전히 용해될 때까지 30분 동안 고속 교반하여 분산시켰다.
상기 얻어진 혼합물, 즉, 폴리프로필렌글리콜에 4-아미노벤조산 소듐염이 분산된 혼합물 42.3 중량%를 반응조를 진공상태로 한 후에 서서히 투입하였다. 투입이 완료되면 반응조 온도를 80℃로 승온하고, 150 rpm의 속도로 1시간 동안 1차 반응을 수행하였다.
이어서, 사슬연장제로서 1,3-부틸렌글리콜 1 중량% 및 가교제로서 트리메틸올프로판(TMP) 0.8 중량%를 순차적으로 첨가하였고, 이후 촉매로서 디-N-부틸비스(도데실티오)틴 0.1 중량%를 첨가하여, 30분 동안 2차 반응을 수행하였다.
이어서, 반응조 온도를 60℃로 줄이고 톨루엔 15 중량%를 투입한 후 20분 동안 교반하였고, 톨루엔 15 중량%를 투입하여 다시 20분 동안 교반하였다.
이후 온도를 60℃로 유지한 상태에서 반응을 종료하여, 우레탄계 프리폴리머를 제조하였다.
실시예 2
실시예 1에서 폴리프로필렌글리콜 대신 중량평균분자량이 400 g/mol인 폴리에틸렌글리콜을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 우레탄계 프리폴리머를 제조하였다.
실시예 3
실시예 1에서 4-아미노벤조산 소듐염 대신 설파닐산 소듐염을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 우레탄계 프리폴리머를 제조하였다.
실시예 4
실시예 2에서 4-아미노벤조산 소듐염 대신 설파닐산 소듐염을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 우레탄계 프리폴리머를 제조하였다.
비교예 1
실시예 1에서 폴리프로필렌글리콜에 아미노벤조산 소듐염이 분산된 혼합물 대신 폴리프로필렌글리콜을 사용하여 1차 반응을 수행한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 우레탄계 프리폴리머를 제조하였다.
비교예 2
실시예 2에서 폴리에틸렌글리콜에 아미노벤조산 소듐염이 분산된 혼합물 대신 폴리에틸렌글리콜을 사용하여 1차 반응을 수행한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 우레탄계 프리폴리머를 제조하였다.
평가 1: 우레탄계 프리폴리머의 물성
실시예 1 내지 4와 비교예 1 및 2에서 제조된 우레탄계 프리폴리머의 물성을 다음과 같은 방법으로 측정하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
점도
Brookfild 점도계를 이용하여 측정하였다.
비중
비중컵을 이용하여 측정하였다.
내열도
KS C 2344 규격, 너비 25mm, 길이 100mm의 시험편 3개에 대하여 각각 측정한 후 평균치를 적용하였다.
NCO기 함유량
적정법을 이용하여 측정하였다.
접착강도
UTM 기기를 이용하여 측정하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1 비교예 2
점도(cps) 1150 1200 1150 1260 6000 7000
비중 0.97 0.98 0.97 0.98 0.97 0.98
내열도(℃) 210 190 205 198 130 140
NCO기 함유량(중량%) 3.15 3.18 3.12 3.2 7 8
접착강도(kgf/cm2) 1.2 1.15 1.2 1.15 0.7 0.8
* 표 1에서 NCO기 함유량(중량%)은 우레탄계 프리폴리머의 총량을 기준으로 함
상기 표 1을 통하여, 일 구현예에 따라 제조된 실시예 1 내지 4의 우레탄계 프리폴리머는 비교예 1 및 2와 비교하여 내열성, 접착성, 흐름성, 침투성 및 이온전도성이 모두 우수함을 확인할 수 있다. 이에 따라, 우수한 접착성 및 내열성이 특히 요구되는 리튬이차전지용 바인더, 내열성 및 안정성이 특히 요구되는 리튬이차전지용 분리막 코팅제, 또한 내열성, 기계적 안정성 및 이온전도성이 특히 요구되는 소듐고체전지용 인터레이어용 소재로 유용하게 사용될 수 있음을 알 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims (12)

  1. 반응조에 디이소시아네이트계 화합물을 투입하여 용해시키는 단계;
    폴리올에 소듐염이 분산된 혼합물을 상기 디이소시아네이트계 화합물이 용해된 반응조에 투입하여 1차 반응시키는 단계;
    상기 1차 반응 이후 사슬연장제, 가교제 및 촉매를 투입하여 2차 반응시키는 단계; 및
    상기 2차 반응 이후 용매를 투입하여 우레탄계 프리폴리머를 제조하는 단계를 포함하고,
    상기 우레탄계 프리폴리머는 NCO기를 3.0 중량% 내지 3.4 중량%로 포함하는 우레탄계 프리폴리머의 제조 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 디이소시아네이트계 화합물은 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트 또는 이들의 조합을 포함하는 우레탄계 프리폴리머의 제조 방법.
  3. 제1항에서,
    상기 폴리올은 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 또는 이들의 조합을 포함하는 우레탄계 프리폴리머의 제조 방법.
  4. 제3항에서,
    상기 폴리올은 상기 폴리에틸렌글리콜이고,
    상기 폴리에틸렌글리콜의 중량평균분자량은 400 g/mol 내지 1,000 g/mol 인 우레탄계 프리폴리머의 제조 방법.
  5. 제3항에서,
    상기 폴리올은 상기 폴리프로필렌글리콜이고,
    상기 폴리프로필렌글리콜의 중량평균분자량은 1,000 g/mol 내지 5,000 g/mol 인 우레탄계 프리폴리머의 제조 방법.
  6. 제1항에서,
    상기 소듐염은 설파닐산(sulfanilic acid) 소듐염, 4-아미노벤조산(4-aminobenzoic acid) 소듐염, 2-아미노벤젠-1,4-디설폰산 소듐염, 2-아미노벤젠-1,4-디카르복실산 소듐염, 이들의 수화물 또는 이들의 조합을 포함하는 우레탄계 프리폴리머의 제조 방법.
  7. 삭제
  8. 제1항에서,
    상기 우레탄계 프리폴리머의 점도는 1000 cps 내지 1500 cps 인 우레탄계 프리폴리머의 제조 방법.
  9. 제1항에서,
    상기 우레탄계 프리폴리머의 비중은 0.97 내지 0.98 인 우레탄계 프리폴리머의 제조 방법.
  10. 제1항에서,
    상기 우레탄계 프리폴리머의 내열도는 180℃ 내지 220℃인 우레탄계 프리폴리머의 제조 방법.
  11. 제1항에서,
    상기 우레탄계 프리폴리머의 접착강도는 폴리에틸렌 필름 또는 폴리프로필렌 필름의 전단에 대하여 1.1 kgf/cm2 내지 1.5 kgf/cm2 인 우레탄계 프리폴리머의 제조 방법.
  12. 제1항에서,
    상기 우레탄계 프리폴리머는 리튬이차전지용 바인더, 리튬이차전지용 분리막 코팅제, 소듐고체전지용 인터레이어, 또는 이들의 조합에 사용되는 우레탄계 프리폴리머의 제조 방법.
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