KR102551395B1 - Preparation method for 2-cyanoethyl group-containing polymer - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 정제 과정 중의 물 사용량을 줄여 폐수 재처리 비용을 절감할 수 있으면서 잔류 무기 금속염의 함량이 적고 비수전해질 전지 분리막 제조시 슬러리의 분산성을 향상시킬 수 있는, 고순도로 정제된 2-시아노에틸기 함유 중합체의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention is a high purity purified 2-siar that can reduce the amount of water used during the purification process to reduce the cost of reprocessing wastewater and can improve the dispersibility of the slurry when manufacturing a non-aqueous electrolyte battery separator with a low content of residual inorganic metal salt. It relates to a method for producing a noethyl group-containing polymer.
Description
본 발명은, 정제 과정 중의 물 사용량을 줄여 폐수 재처리 비용을 절감할 수 있으면서도, 고순도로 정제된 2-시아노에틸기 함유 중합체를 제조할 수 있는 2-시아노에틸기 함유 중합체의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a 2-cyanoethyl group-containing polymer capable of producing a highly purified 2-cyanoethyl group-containing polymer while reducing wastewater reprocessing costs by reducing water consumption during the purification process. .
배터리 전해질용 분리막은 전기화학 반응에 참여하지 않는 비활성 소재지만 리튬이온이 이동하는 경로를 제공하여, 전지를 작동시킬 수 있어야 하며 양극과 음극의 물리적 접촉을 방지하는 중요한 물질로서 전지의 성능 및 안전성에 영향을 크게 미치는 전지의 핵심 소재 중 하나이다.Separator for battery electrolyte is an inactive material that does not participate in the electrochemical reaction, but it should provide a path for lithium ions to move so that the battery can operate. It is one of the key materials of batteries that have a great impact.
폴리올레핀계열 분리막은 열수축으로 인한 문제 발생 가능성이 있어, 무기물층을 도입하여 분리막 안정성을 확보하고 있ek.Polyolefin-based separators may have problems due to heat shrinkage, so the stability of the separator is secured by introducing an inorganic material layer.
상기 분리막에 무기물층을 고르게 도입하기 위해서 분산제가 사용되는데, 분산제의 분산능이 적정 수준이 되어야 전지 분리막의 안정성이 확보되며, 분산능이 떨어질 경우, 분리막에 무기물층 도입 시 고르지 못하여 분리막의 열안정성이 떨어지게 되는 문제점 발생된다.A dispersant is used to evenly introduce the inorganic material layer into the separator. The stability of the battery separator is secured only when the dispersing ability of the dispersant is at an appropriate level. problem arises.
상기 분산제로 주로 시아노 중합체를 적용하는데, 이의 제조를 위해서 염기 촉매가 사용된다. 이러한 2-시아노에틸기 함유 중합체는, 대표적으로 가성소다(NaOH) 등을 포함한 촉매가 사용되는 염기성 조건에서, 아크릴로니트릴 및 폴리비닐알콜 등의 수산기 함유 화합물을 반응시켜 제조될 수 있다. 또한, 이러한 반응 진행을 위한 반응 매질로는 대표적으로 아세톤을 포함한 용매가 사용되고 있다. 이러한 반응을 진행함에 따라, 수산기가 시아노에틸 에테르기로 치환되어 시아노에틸폴리비닐알콜 등의 2-시아노에틸기 함유 중합체가 제조될 수 있다. A cyano polymer is mainly applied as the dispersant, and a base catalyst is used for its preparation. Such a 2-cyanoethyl group-containing polymer may be prepared by reacting a hydroxyl group-containing compound such as acrylonitrile and polyvinyl alcohol under basic conditions in which a catalyst including caustic soda (NaOH) is used. In addition, a solvent containing acetone is typically used as a reaction medium for the progress of such a reaction. As this reaction proceeds, a 2-cyanoethyl group-containing polymer such as cyanoethyl polyvinyl alcohol can be prepared by substituting a hydroxyl group with a cyanoethyl ether group.
이러한 가성소다를 염기 촉매로 사용하면 효율성은 좋으나 정제, 세척 중 다량의 물을 사용해야 하는 단점이 있다.When such caustic soda is used as a base catalyst, the efficiency is good, but there is a disadvantage in that a large amount of water must be used during purification and washing.
또, 상기 반응 과정에서는 불가피하게, 아크릴로니트릴의 미 반응물, 촉매 등에서 유래한 잔류 금속염, 그리고, 비스-시아노에틸 에테르(Bis-cyanoethyl ether; BCE) 등의 부산물이 생성될 수 있으며, 이들은 2-시아노에틸기 함유 중합체를 포함한 조 생성물에 포함된다.In addition, in the above reaction process, by-products such as unreacted acrylonitrile, residual metal salts derived from catalysts, and bis-cyanoethyl ether (BCE) may be produced. - Included in crude products containing cyanoethyl group-containing polymers.
따라서, 종래에는 상기 2-시아노에틸기 함유 중합체를 포함한 조 생성물로부터 미 반응물, 잔류 금속염 및 부산물 등을 제거하기 위해, 상기 반응 종료 후 다량의 물을 사용한 수세 공정으로 2-시아노에틸기 함유 중합체를 추출하는 방법을 적용하였다. 그런데, 이러한 추출 과정에서, 상기 미 반응물, 잔류 금속염 및 부산물 등을 충분히 제거하기 위해서는, 다단계의 추출 과정이 필요할 뿐 아니라, 그 과정에서 2-시아노에틸기 함유 중합체 대비 50배 이상의 물이 사용되고 있는 실정이다. Therefore, conventionally, in order to remove unreacted materials, residual metal salts, by-products, etc. from the crude product including the 2-cyanoethyl group-containing polymer, after the completion of the reaction, a water washing process using a large amount of water is performed to obtain the 2-cyanoethyl group-containing polymer. The extraction method was applied. However, in this extraction process, in order to sufficiently remove the unreacted substances, residual metal salts, and by-products, a multi-step extraction process is required, and 50 times more water is used than the 2-cyanoethyl group-containing polymer in the process. am.
이렇게 다량의 물이 사용되는 결과, 추출 과정 진행 후에는, 상기 아크릴로니트릴의 미 반응물, 촉매 등에서 유래한 잔류 금속염, 그리고, 비스-시아노에틸 에테르 등의 부산물을 포함한 악성 폐수(특히, 질소 함유 폐수 등)가 대량으로 발생할 수 밖에 없으며, 이러한 폐수의 정화를 위해서도 매우 많은 공정 비용이 소요되는 실정이다. 더구나, 상기 다단계의 물을 사용한 추출 과정 등으로 인해, 공정 에너지 소모 역시 매우 크게 되는 단점이 있다.As a result of such a large amount of water being used, after the extraction process, malignant wastewater (in particular, nitrogen-containing Wastewater, etc.) is inevitably generated in large quantities, and a very large process cost is required for the purification of such wastewater. Moreover, due to the multi-step extraction process using water, there is a disadvantage in that process energy consumption is also very large.
또한, 기존 유기 촉매로 4급 암모늄염(예: 벤질트리에틸암모늄클로라이드, 벤질트리메틸암모늄클로라이드, 수산화벤질트리메틸암모늄, 수산화벤질트리에틸암모늄 등)을 사용하는 경우가 있으나, 분산성과 같은 물성이 떨어질 수 있다.In addition, there are cases where quaternary ammonium salts (eg, benzyltriethylammonium chloride, benzyltrimethylammonium chloride, benzyltrimethylammonium hydroxide, benzyltriethylammonium hydroxide, etc.) are used as existing organic catalysts, but physical properties such as dispersibility may be poor. .
이에 상기 정제, 및 추출 과정에서 물의 사용량을 줄일 수 있으며, 분산성도 우수한 고순도로 정제된 2-시아노에틸기 함유 중합체를 얻을 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다.Accordingly, there is a need to develop a technique capable of reducing the amount of water used in the purification and extraction processes and obtaining a highly purified 2-cyanoethyl group-containing polymer having excellent dispersibility.
본 명세서는, 정제, 및 추출 과정에서 물을 사용하지 않고도 부산물 등을 효율적으로 제거하여, 잔류 무기 금속염의 함량이 적고 비수전해질 전지 분리막 제조시 슬러리의 분산성을 향상시킬 수 있고 고순도로 정제된 2-시아노에틸기 함유 중합체의 제조 방법을 제공하고자 한다. In the present specification, by-products, etc. are efficiently removed without using water in the purification and extraction processes, and the content of residual inorganic metal salt is small, and the dispersibility of the slurry can be improved during the manufacture of a non-aqueous electrolyte battery separator. - It is intended to provide a method for producing a cyanoethyl group-containing polymer.
본 발명의 일 측면에 따르면, According to one aspect of the present invention,
유기 용매 내에서, 1,1,3,3-테트라메틸구아니딘을 포함한 유기 촉매 존재 하에, 아크릴로니트릴 및 수산기 함유 화합물을 반응시켜, 2-시아노에틸기 함유 중합체를 포함한 조 생성물을 형성하는 단계; 및reacting acrylonitrile and a hydroxyl group-containing compound in an organic solvent in the presence of an organic catalyst including 1,1,3,3-tetramethylguanidine to form a crude product including a 2-cyanoethyl group-containing polymer; and
상기 조 생성물을 유기 용매를 포함한 추출 용매로 추출하여 정제된 2-시아노에틸기 함유 중합체를 형성하는 단계를 포함하는,Extracting the crude product with an extraction solvent including an organic solvent to form a purified 2-cyanoethyl group-containing polymer,
2-시아노에틸기 함유 중합체의 제조 방법을 제공한다.A method for producing a 2-cyanoethyl group-containing polymer is provided.
본 발명에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되며, 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. In the present invention, terms such as first and second are used to describe various components, and the terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성 요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In addition, terms used in this specification are only used to describe exemplary embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "comprise", "comprise" or "having" are intended to indicate that there is an embodied feature, number, step, component, or combination thereof, but one or more other features or It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, components, or combinations thereof is not precluded.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 하기에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can have various changes and various forms, specific embodiments will be exemplified and described in detail below. However, it should be understood that this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, and includes all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
이하 발명의 구체적인 구현예에 따른 2-시아노에틸기 함유 중합체의 제조 방법에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, a method for preparing a 2-cyanoethyl group-containing polymer according to specific embodiments of the present invention will be described in more detail.
본 발명의 일 측면에 따르면, According to one aspect of the present invention,
유기 용매 내에서, 1,1,3,3-테트라메틸구아니딘을 포함한 유기 촉매 존재 하에, 아크릴로니트릴 및 수산기 함유 화합물을 반응시켜, 2-시아노에틸기 함유 중합체를 포함한 조 생성물을 형성하는 단계; 및reacting acrylonitrile and a hydroxyl group-containing compound in an organic solvent in the presence of an organic catalyst including 1,1,3,3-tetramethylguanidine to form a crude product including a 2-cyanoethyl group-containing polymer; and
상기 조 생성물을 유기 용매를 포함한 추출 용매로 추출하여 정제된 2-시아노에틸기 함유 중합체를 형성하는 단계를 포함하는,Extracting the crude product with an extraction solvent including an organic solvent to form a purified 2-cyanoethyl group-containing polymer,
2-시아노에틸기 함유 중합체의 제조 방법이 제공된다. A method for preparing a 2-cyanoethyl group-containing polymer is provided.
또한, 상기 2-시아노에틸기 함유 중합체를 포함한 조 생성물을 형성하는 단계는,In addition, the step of forming a crude product including the 2-cyanoethyl group-containing polymer,
수산기 함유 화합물을 포함한 수용액에 아크릴로 니트릴을 투입하고, 1,1,3,3-테트라메틸구아니딘을 포함한 유기 촉매를 투입하여 1차 반응시키는 단계; 및Injecting acrylonitrile into an aqueous solution containing a hydroxyl group-containing compound and introducing an organic catalyst containing 1,1,3,3-tetramethylguanidine to perform a first reaction; and
상기 1차 반응 혼합물의 온도를 낮춘 상태에서 유기용매를 투입하고 2차 반응시키는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.It is preferable to include the step of introducing an organic solvent in a state where the temperature of the first reaction mixture is lowered and performing a second reaction.
본 발명자들의 계속적인 실험 결과, 특정하게 구아니딘계 유기 염기 촉매를 시아노에틸기를 함유한 중합체의 제조에 사용하면, 치환 반응 용매로 사용되는 물을 제외하고, 정제/세척 공정에서 무기염 제거를 위한 물 세척 공정이 필요 없어 추출 과정에서 물을 사용하지 않거나, 물 사용량을 크게 줄이면서도, 고순도로 정제된 2-시아노에틸기 함유 중합체를 얻을 수 있음을 확인하고 발명을 완성하였다.As a result of continuous experiments by the present inventors, when a specific guanidine-based organic base catalyst is used for the production of a polymer containing a cyanoethyl group, except for water used as a substitution reaction solvent, there is no The present invention was completed by confirming that a highly purified 2-cyanoethyl group-containing polymer could be obtained while not using water in the extraction process or greatly reducing the amount of water used because a water washing process was not required.
즉, 본 발명은 기존 무기 촉매(NaOH) 대신 유기 촉매를 적용하여 시아노 중합체를 제조함으로써 물 사용량 최소화가 가능한 방법을 제공할 수 있다. 특히, 정제, 세척 과정에서 치환 반응물에 남아 있는 무기염 제거를 위해 다량의 물로 세척하는 공정을 원천 배제할 수 있다. That is, the present invention can provide a method capable of minimizing water consumption by preparing a cyano polymer by applying an organic catalyst instead of the existing inorganic catalyst (NaOH). In particular, the process of washing with a large amount of water to remove the inorganic salt remaining in the substitution reactant during the purification and washing process can be excluded from the source.
따라서, 본 발명에 따르면, 물을 사용하는 기존의 추출 공정을 완전히 대체하거나, 적어도 일부 대체하여, 종래 기술 대비 동동 이상의 고순도로 정제된 2-시아노에틸기 함유 중합체를 수득할 수 있다.Therefore, according to the present invention, it is possible to obtain a purified 2-cyanoethyl group-containing polymer having a purity equal to or higher than that of the prior art by completely replacing or at least partially replacing the existing extraction process using water.
또한, 본 발명에서는 시아노기 치환율 70% 일때, 기존 대비 우수한 분산성을 구현할 수 있는 방법을 제공할 수 있다.In addition, in the present invention, when the cyano group substitution rate is 70%, it is possible to provide a method capable of implementing excellent dispersibility compared to the existing ones.
또한, 본 발명의 발명자들은, 이하의 실시예를 통해서도 입증되는 바와 같이, 상기 유기 촉매를 사용한 결과, 다량의 물을 사용한 종래 기술에 준하게, 상기 아크릴로니트릴의 미반응물, 촉매 등에서 유래한 잔류 금속염을 중합체의 조 생성물로부터 효과적으로 제거/정제할 수 있음이 확인되었다.In addition, as demonstrated through the following examples, the inventors of the present invention, as a result of using the organic catalyst, in accordance with the prior art using a large amount of water, the residuals derived from the unreacted material of the acrylonitrile, the catalyst, etc. It was confirmed that metal salts can be effectively removed/purified from the crude product of the polymer.
이하, 일 구현예에 의한 2-시아노에틸기 함유 중합체의 제조 방법에 대해, 각 단계별로 설명하기로 한다.Hereinafter, a method for preparing a 2-cyanoethyl group-containing polymer according to an embodiment will be described step by step.
본 발명은 아크릴로니트릴 및 수산기 함유 화합물을 이용하여 시아노에틸기를 함유한 중합체를 제조하는 과정에서, 구아니딘 구조의 유기염기 촉매를 사용하는 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized by using an organic base catalyst having a guanidine structure in the process of preparing a polymer containing a cyanoethyl group using acrylonitrile and a compound containing a hydroxyl group.
이러한 방법에 따라, 본 발명은 기존 무기 촉매의 사용을 배제하면서도, 종래 일반적인 4급 암모늄염을 사용하는 방법에 비해 물을 사용량을 크게 줄일 수 있다. 또, 본 발명은 반응 부산물의 제거도 용이하고, 특히 잔류 무기 금속염의 함량이 적은 중합체를 제공할 수 있다. 또한, 상기 2-시아노에틸기 함유 중합체를, 비수전해질 전지 분리막용 분산제 조성물에 분산제로 사용하면, 종래 대비 동등 이상의 분산성을 나타내어 성능이 우수한 전지 분리막을 제조하는데 기여할 수 있다.According to this method, the present invention can greatly reduce the amount of water used compared to the conventional method using a conventional quaternary ammonium salt while excluding the use of an existing inorganic catalyst. In addition, the present invention can provide a polymer with easy removal of reaction by-products and, in particular, a small content of residual inorganic metal salt. In addition, when the 2-cyanoethyl group-containing polymer is used as a dispersant in a dispersant composition for non-aqueous electrolyte battery separators, it can contribute to manufacturing a battery separator with excellent performance by exhibiting dispersibility equal to or higher than that of the prior art.
바람직하게, 상기 유기 촉매는 구아니딘 구조의 1,1,3,3-테트레메틸구아니딘, TMG)를 포함한다.Preferably, the organic catalyst includes guanidine structured 1,1,3,3-tetramethylguanidine (TMG).
이러한 본 발명의 방법은, 유기 용매 내에서, 1,1,3,3-테트라메틸구아니딘을 포함한 유기 촉매 존재 하에, 아크릴로니트릴 및 수산기 함유 화합물을 반응시켜, 2-시아노에틸기 함유 중합체를 포함한 조 생성물을 형성하는 단계를 수행한다.In the method of the present invention, acrylonitrile and a hydroxyl group-containing compound are reacted in an organic solvent in the presence of an organic catalyst including 1,1,3,3-tetramethylguanidine to form a 2-cyanoethyl group-containing polymer. The steps to form the crude product are carried out.
상기 유기 촉매는 수산기 함유 화합물(예를 들어, 초기 PVA 고분자 기준임) 1 중량부에 대해 0.01 내지 0.05 중량부로 사용할 수 있다. 또한, 상기 유기 촉매는 1,1,3,3-테트라메틸구아니딘 1 내지 10 중량% 및 물 99 내지 90 중량%를 포함하여 제조된, 1 내지 10 중량% 농도의 수용액일 수 있다. 또, 유기 촉매는 효율성을 위해 1 내지 5 중량% 혹은 1 내지 3 중량% 농도의 수용액일 수 있다.The organic catalyst may be used in an amount of 0.01 to 0.05 parts by weight based on 1 part by weight of the hydroxyl group-containing compound (eg, based on the initial PVA polymer). In addition, the organic catalyst may be an aqueous solution containing 1 to 10% by weight of 1,1,3,3-tetramethylguanidine and 99 to 90% by weight of water at a concentration of 1 to 10% by weight. In addition, the organic catalyst may be an aqueous solution at a concentration of 1 to 5% by weight or 1 to 3% by weight for efficiency.
또한, 본 발명의 제조 방법에서는, 아크릴로니트릴 및 수산기 함유 화합물을 반응시켜, 2-시아노에틸기 함유 중합체를 포함한 조 생성물을 형성할 때, 종래와 같이 한번에 모든 성분을 혼합하여 반응시키지 않고, 두 단계에 걸쳐 진행하는 특징이 있다.Further, in the production method of the present invention, when reacting acrylonitrile and a hydroxyl group-containing compound to form a crude product including a 2-cyanoethyl group-containing polymer, instead of mixing and reacting all components at once as in the prior art, two There is a characteristic that progresses through stages.
즉, 본 발명은 상기 두 반응물에 유기 촉매를 투입하여 1차 반응시키고, 온도를 낮춘 상태에서 다시 2차 반응시키는 단계를 수행함으로써, 분산제용으로 적정한 시아노기 치환율을 갖는 중합체를 제공할 수 있다.That is, the present invention can provide a polymer having an appropriate cyano group substitution rate for use as a dispersant by conducting a primary reaction by adding an organic catalyst to the above two reactants and performing a secondary reaction again at a lowered temperature.
일례를 들면, 상기 2-시아노에틸기 함유 중합체를 포함한 조 생성물을 형성하는 단계는, 수산기 함유 화합물을 포함한 수용액에 아크릴로 니트릴을 투입하고, 1,1,3,3-테트라메틸구아니딘을 포함한 유기 촉매를 투입하여 1차 반응시키는 단계; 및 상기 1차 반응 혼합물의 온도를 낮춘 상태에서 유기용매를 투입하고 2차 반응시키는 단계를 포함할 수 있다.For example, in the step of forming a crude product including a 2-cyanoethyl group-containing polymer, acrylonitrile is added to an aqueous solution containing a hydroxyl group-containing compound, and an organic product containing 1,1,3,3-tetramethylguanidine is added. Injecting a catalyst to perform a primary reaction; and injecting an organic solvent in a state in which the temperature of the first reaction mixture is lowered and performing a second reaction.
상기 1차 반응은 아크릴로니트릴 및 수산기 함유 화합물의 치환반응을 포함한다.The primary reaction includes a substitution reaction of acrylonitrile and a hydroxyl group-containing compound.
상기 1차 반응은 60 내지 80℃의 온도에서 30분 내지 120분 동안 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 1차 반응시 온도가 60℃ 이하이면 PVA가 물에 잘 용해되지 않는 문제가 있고, 80℃ 이상이면 아크릴로니트릴의 끓는점을 초과하여 기화될 우려가 있다.The first reaction may include performing at a temperature of 60 to 80 °C for 30 minutes to 120 minutes. If the temperature during the first reaction is 60 ° C or less, there is a problem that PVA is not well dissolved in water, and if it is 80 ° C or more, there is a risk of vaporization exceeding the boiling point of acrylonitrile.
상기 2차 반응은 1차 반응 혼합물의 온도를 40 내지 60℃의 범위로 낮춘 상태에서 유기용매를 투입하고 30분 내지 300분 동안 수행하는 단계를 포함할 수 있다.The secondary reaction is carried out by adding an organic solvent in a state where the temperature of the primary reaction mixture is lowered to the range of 40 to 60 ° C., and 30 minutes to 300 minutes It may include steps performed during
상기 2차 반응시 온도가 40℃ 이하이면 치환율이 떨어지는 문제가 있고, 60℃이상이면 반응 조절이 어려우며, 2차 반응에서 투입되는 유기용매가 기화되는 문제가 있다. 상기 2차 반응시 반응 시간이 30분 이하이면 원하는 수준의 치환율을 얻지 못하는 문제가 있고, 300분 이상이면 부반응물이 다량 발생되면서 마찬가지로 치환율 떨어지는 문제가 있다. When the temperature is lower than 40° C. during the secondary reaction, the substitution rate deteriorates, and when the temperature exceeds 60° C., it is difficult to control the reaction and there is a problem that the organic solvent introduced in the secondary reaction vaporizes. If the reaction time of the secondary reaction is 30 minutes or less, there is a problem of not obtaining a desired level of substitution, and if it is more than 300 minutes, a large amount of side reactants are generated, and there is a problem of a similarly low substitution rate.
즉, 본 발명에서는 상기 1차 반응 후, 2차 반응에서 유기 용매(바람직한 일례로, 아세톤)가 투입된 후, 최적 반응 시간을 도출하므로, 원하는 물성 수준을 나타낼 수 있는 시아노에틸기 치환율을 갖는 중합체를 쉽게 제공할 수 있다. That is, in the present invention, after the first reaction and the second reaction, after the organic solvent (preferably, acetone) is added, the optimal reaction time is derived, so that a polymer having a cyanoethyl group substitution rate capable of exhibiting the desired physical property level can be easily provided.
이 때, 아크릴로니트릴은, 상기 수산기 함유 화합물 1 중량부에 대하여, 1 내지 10 중량부, 혹은 5 내지 10 중량부로 첨가될 수 있다.At this time, acrylonitrile may be added in an amount of 1 to 10 parts by weight or 5 to 10 parts by weight based on 1 part by weight of the hydroxyl group-containing compound.
또, 위 반응 단계에서, 아크릴로니트릴은 용제로서의 역할도 겸할 수 있는데, 아세톤 등, 아크릴로니트릴과 반응하지 않은 희석 용제를 더 첨가할 수도 있다.In addition, in the above reaction step, acrylonitrile can also serve as a solvent, but a diluting solvent that does not react with acrylonitrile, such as acetone, can be further added.
또한 원료인 수산기 함유 화합물은 2-시아노에틸기 함유 중합체를 제조할 수 있도록 상술한 소정의 분자량 분포 및 중량 평균 분자량 등이 얻어지는 것이면 어느 것도 사용할 수 있다. 일례로, 수산기 함유 화합물로서 폴리비닐알코올계 중합체를 사용할 수 있고, 이는 치환 반응을 위해 수용액 상태로 사용될 수 있다.In addition, any hydroxyl group-containing compound as a raw material can be used as long as it can obtain the above-described predetermined molecular weight distribution and weight average molecular weight so as to be able to produce a 2-cyanoethyl group-containing polymer. For example, a polyvinyl alcohol-based polymer may be used as a hydroxyl group-containing compound, which may be used in an aqueous solution for a substitution reaction.
또한, 상기 2-시아노에틸기 함유 중합체를 포함한 조생생성물을 형성하는 단계에서, 2차 반응을 종결시키기 위해 통상의 방법이 사용될 수 있다. 예를 들면, 반응 혼합물에 일정 농도의 아세트산 수용액을 투입하여 반응을 종결시킬 수 있다.Also, in the step of forming the crude product including the 2-cyanoethyl group-containing polymer, a conventional method may be used to terminate the secondary reaction. For example, the reaction may be terminated by adding an aqueous acetic acid solution of a certain concentration to the reaction mixture.
한편, 상술한 반응 단계를 통해 2-시아노에틸기 함유 중합체를 포함한 조 생성물을 형성한 후에는, 이러한 조 생성물을 유기 용매를 포함한 추출 용매로 추출하여 정제된 2-시아노에틸기 함유 중합체를 형성하는 단계를 진행한다. On the other hand, after forming a crude product containing a 2-cyanoethyl group-containing polymer through the above-described reaction step, the crude product is extracted with an extraction solvent including an organic solvent to form a purified 2-cyanoethyl group-containing polymer. go through the steps
상기 반응 종료 후, 반응액은 수층과 2-시아노에틸기 함유 중합체를 포함하는 유기층의 2층으로 분리되어 물이 포함될 수 있지만, 본 발명에서는 추가적인 물의 사용 없이 유기용매만을 사용하여 정제 및 세척을 진행하여도 효과적으로 미반응물과 잔류 금속을 제거할 수 있다.After completion of the reaction, the reaction solution is separated into two layers, an aqueous layer and an organic layer containing a 2-cyanoethyl group-containing polymer, and water may be included, but in the present invention, purification and washing are performed using only an organic solvent without using additional water. However, it is possible to effectively remove unreacted materials and residual metals.
특히, 본 발명의 일 실시예에서 사용되는 추출 용매는 상술한 치환 반응에 사용되는 유기 용매와 동일한 종류를 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 추출 용매는 이소프로필알코올, 아세톤, n-부탄올, 에탄올, 톨루엔 및 메틸이소부틸케톤으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 유기용매를 포함하고, 상기 추출 단계는 복수 회로 진행될 수 있다. 바람직하게, 상기 추출 용매는 이소프로필알코올 및 아세톤을 사용하여 순차적으로 추출 단계에 복수회로 사용할 수 있다.In particular, the extraction solvent used in one embodiment of the present invention may be the same kind as the organic solvent used in the above-described substitution reaction. For example, the extraction solvent may include one or more organic solvents selected from the group consisting of isopropyl alcohol, acetone, n-butanol, ethanol, toluene, and methyl isobutyl ketone, and the extraction step may be performed multiple times. Preferably, the extraction solvent may be used multiple times in the extraction step sequentially using isopropyl alcohol and acetone.
위 추출 단계에서, 상기 추출 용매는 상기 조 생성물을 정제 및 세척하는데 사용하기 위한 용매일 수 있다. 또, 상기 추출용매는 상술한 특정 유기 용매만을 포함할 수 있지만, 이러한 유기 용매는 혼합 용매로 사용할 수도 있고, 상기 추출 단계는 복수 회, 예를 들어, 2회 내지 7회, 혹은 2회 내지 5회로 진행할 수도 있다. In the above extraction step, the extraction solvent may be a solvent for use in purifying and washing the crude product. In addition, the extraction solvent may include only the specific organic solvent described above, but the organic solvent may be used as a mixed solvent, and the extraction step may be performed a plurality of times, for example, 2 to 7 times, or 2 to 5 times. The circuit may proceed.
이러한 추출 방법의 구체적인 일 예에서, 상기 추출 용매는 상기 유기 용매 중 이소프로필알코올 및 아세톤을 포함하고, 이들은 단독 또는 혼합물일 수 있고, 상기 추출 단계는 2회 내지 5회, 혹은 3회 내지 4회로 진행될 수 있다. In a specific example of this extraction method, the extraction solvent includes isopropyl alcohol and acetone among the organic solvents, which may be used alone or in a mixture, and the extraction step is performed 2 to 5 times, or 3 to 4 times. can proceed
또한, 상기 추출시 사용되는 유기 용매는, 상기 조 생성물 100 중량부를 기준으로, 약 50 내지 약 300 중량부, 바람직하게는 약 50 내지 약 200 중량부로 사용될 수 있다.In addition, the organic solvent used in the extraction may be used in an amount of about 50 to about 300 parts by weight, preferably about 50 to about 200 parts by weight, based on 100 parts by weight of the crude product.
그리고, 상기 2-시아노에틸기 함유 중합체의 제조 방법은, 상기 추출 단계 이후, 2-시아노에틸기 함유 중합체를 취합하고 건조하여, 정제된 2-시아노에틸기 함유 중합체를 수득하는 단계를 더 포함할 수 있다.And, the method for preparing the 2-cyanoethyl group-containing polymer may further include, after the extraction step, collecting and drying the 2-cyanoethyl group-containing polymer to obtain a purified 2-cyanoethyl group-containing polymer. can
이러한 제조 방법에 있어서, 상술한 일련의 각 단계는, 연속 공정으로 진행될 수 있고, 상기 방법에서 제공된 고순도의 2-시아노에틸기 함유 중합체는 리튬 이차 전지의 분리막용 분산제 등으로서 매우 바람직하게 사용될 수 있다. In this manufacturing method, each of the above-described steps may be performed as a continuous process, and the high-purity 2-cyanoethyl group-containing polymer provided in the method may be used very preferably as a dispersant for a separator of a lithium secondary battery. .
이러한 방법에 따라, 상기 정제된 2-시아노에틸기 함유 중합체는 잔류 금속염을 3ppm 미만으로 포함될 수 있다.According to this method, the purified 2-cyanoethyl group-containing polymer may contain less than 3 ppm of residual metal salt.
한편, 이러한 본 발명의 구체적인 예들은, 상술한 유기 촉매를 사용하는 조건에 따라, 2-시아노에틸기 함유 중합체의 종류, 치환율이나 기타 다른 공정 변수 등을 고려하여 적절히 선택될 수 있으며, 이 중 어떠한 방법에 의하더라도, 2-시아노에틸기 함유 중합체의 순도를 크게 높일 수 있다. 또한, 본 발명의 구체적인 예에서 미 반응물 및 유기 부산물 제거를 위해 사용된 유기 용매는, 물에 비해 상대적으로 재처리가 용이하기 때문에, 기존 공정에서 필연적으로 발생할 수 밖에 없는 폐수 재처리 공정 비용이나 에너지를 크게 절감할 수 있다. On the other hand, these specific examples of the present invention may be appropriately selected in consideration of the type of 2-cyanoethyl group-containing polymer, substitution rate or other process variables, etc., depending on the conditions of using the above-described organic catalyst. Even with the method, the purity of the 2-cyanoethyl group-containing polymer can be greatly increased. In addition, since the organic solvent used for removing unreacted substances and organic by-products in the specific example of the present invention is relatively easy to reprocess compared to water, the wastewater reprocessing process cost or energy that inevitably occurs in the existing process can greatly save.
상술한 과정을 통해 생성 가능한 2-시아노에틸기 함유 중합체의 예로는, 시아노에틸풀루란, 시아노에틸셀룰로오스, 시아노에틸디히드록시프로필풀루란, 시아노에틸히드록시에틸셀룰로오스, 시아노에틸히드록시프로필셀룰로오스, 시아노에틸전분 등의 시아노에틸 다당류나 시아노에틸폴리비닐알콜 등일 수 있고, 적절하게는 시아노에틸폴리비닐알콜일 수 있다. 이러한 2-시아노에틸기 함유 중합체의 종류는 수산기 함유 화합물의 종류에 따라 달라질 수 있으며, 수산기 함유 화합물로서 폴리비닐알콜계 중합체를 사용하여 상기 시아노에틸폴리비닐알콜을 얻을 수 있다. Examples of the 2-cyanoethyl group-containing polymer that can be produced through the above-described process include cyanoethyl pullulan, cyanoethyl cellulose, cyanoethyl dihydroxypropyl pullulan, cyanoethylhydroxyethyl cellulose, and cyanoethyl It may be cyanoethyl polysaccharide such as hydroxypropyl cellulose or cyanoethyl starch, or cyanoethyl polyvinyl alcohol, and may be cyanoethyl polyvinyl alcohol appropriately. The type of the 2-cyanoethyl group-containing polymer may vary depending on the type of the hydroxyl group-containing compound, and the cyanoethyl polyvinyl alcohol can be obtained by using a polyvinyl alcohol-based polymer as the hydroxyl group-containing compound.
또, 상기 2-시아노에틸기 함유 중합체는 중량 평균 분자량이 i) 중량 평균 분자량이 250,000 내지 400,000이고, ii) PDI가 1.5 내지 2.5이며, iii) 시아노에틸기 치환율이 60 내지 80% 범위가 될 수 있다. 상기 범위의 시아노에틸기 치환율과, 중합체의 분자량 등의 복합적인 요소에 의해, 분리막 내에서 분산제로서 적절히 사용될 수 있다. 바람직하게, 상기 2-시아노에틸기 함유 중합체는 중량 평균 분자량이 30만 내지 35만일 수 있다.In addition, the 2-cyanoethyl group-containing polymer has a weight average molecular weight of i) a weight average molecular weight of 250,000 to 400,000, ii) a PDI of 1.5 to 2.5, and iii) a cyanoethyl group substitution rate of 60 to 80%. there is. Depending on complex factors such as the cyanoethyl group substitution rate in the above range and the molecular weight of the polymer, it can be suitably used as a dispersant in the separator. Preferably, the 2-cyanoethyl group-containing polymer may have a weight average molecular weight of 300,000 to 350,000.
상기 분자량은 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에 의해 측정한 값이다.The molecular weight is a value measured by gel permeation chromatography (GPC).
상기 시아노에틸기 치환율은 출발 원료인 수산기 함유 화합물의 단량체 단위당에 존재하는 수산기의 몰수에 대한 시아노에틸기로 치환된 수산기의 몰수의 비(%)로 표시될 수 있다. 이러한 치환율은 Kjeldahl method에 의해 측정한 2-시아노에틸기 함유 중합체의 질소 함유량으로부터 산출할 수 있다. The cyanoethyl group substitution rate may be expressed as a ratio (%) of the number of moles of hydroxyl groups substituted with cyanoethyl groups to the number of moles of hydroxyl groups present per monomer unit of the hydroxyl group-containing compound as a starting material. This substitution rate can be calculated from the nitrogen content of the 2-cyanoethyl group-containing polymer measured by the Kjeldahl method.
비수전해질 전지 분리막용 분산제 조성물Dispersant composition for non-aqueous electrolyte battery separators
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상술한 2-시아노에틸기 함유 중합체를 분산제로 사용하는 방법을 제공할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, it is possible to provide a method of using the above-described 2-cyanoethyl group-containing polymer as a dispersant.
이러한 본 발명의 일 실시예에 따르면, i) 중량 평균 분자량이 25만에서 40만 ii) PDI가 1.5 내지 2.5이며, iii) 시아노에틸기 치환율이 60 내지 80% 범위이고, 3ppm 미만의 잔류 금속염을 함유하는 2-시아노에틸기 함유 중합체를 적어도 하나 포함하며, 13 (㎛/s) 이하의 침강속도를 나타내는, 비수전해질 전지 분리막용 분산제 조성물이 제공될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, i) the weight average molecular weight is 250,000 to 400,000 ii) the PDI is 1.5 to 2.5, iii) the cyanoethyl group substitution rate is in the range of 60 to 80%, and the residual metal salt is less than 3 ppm A dispersant composition for a non-aqueous electrolyte battery separator, which includes at least one polymer containing a 2-cyanoethyl group and exhibits a sedimentation rate of 13 (μm/s) or less, may be provided.
본 발명은 우수한 분산성을 갖는 슬러리 상의 분산제 조성물을 제공하므로, 비수전해질 전지 분리막을 제조시, 무기물 충전재를 견고하게 접착할 수 있다.Since the present invention provides a slurry-phase dispersant composition having excellent dispersibility, it is possible to firmly adhere the inorganic filler when manufacturing a separator for a non-aqueous electrolyte battery.
예를 들어, 상기 분산제 조성물은 분산제(고형분 입자)가 바인더, 용매 및 무기 충전재와 함께 혼합되어 있는데, 이를 일정 시간 방치하면 중력에 의해 고형분이 침강하게 되며, 이에 따라 고형분 입자가 주로 포함되는 하부층과 용매 등이 주로 포함되는 상부층으로 분리될 수 있다. 이때, 중력에 따른 침강속도를 Dispersion analyzer(LUM GmbH) 장비를 이용하여 측정하면, 상기 분산제 조성물은 상술한 방법에 따른 2-시아노에틸기 함유 중합체를 포함하여, 11 (㎛/s) 이하, 혹은 5 내지 10.8 (㎛/s)의 침강속도를 나타낼 수 있다.For example, in the dispersant composition, a dispersant (solid particles) is mixed with a binder, a solvent, and an inorganic filler, and when left for a certain period of time, the solid content settles due to gravity, and thus the lower layer mainly containing the solid particles and It can be separated into an upper layer mainly containing a solvent or the like. At this time, when the sedimentation rate according to gravity is measured using a dispersion analyzer (LUM GmbH) equipment, the dispersant composition includes the 2-cyanoethyl group-containing polymer according to the above method, 11 (㎛ / s) or less, or A sedimentation rate of 5 to 10.8 (μm/s) may be exhibited.
또, 상기 분산제 조성물은, Dx(10) 1.4 ㎛ 이하, Dx(50) 3.8 ㎛ 이하, Dx(90) 7.5 ㎛이하의 평균입경을 갖는 입도 분포를 나타낼 수 있다. 바람직하게, 상기 분산제 조성물은, Dx(10) 0.5 내지 1.35 ㎛, Dx(50) 1.5 내지 3.78 ㎛, Dx(90) 3.5 내지 7.4 ㎛의 평균입경을 갖는 입도 분포를 나타낼 수 있다. 상기 Dx(10) (㎛), Dx(50) (㎛), Dx(90) (㎛)은, 입자를 슬러리내 분산시켜 얻어진 수치로, 각각 10%, 50% 및 90%에 해당하는 입자들이 분포된 평균입경을 의미할 수 있다. In addition, the dispersant composition may exhibit a particle size distribution having an average particle diameter of Dx(10) of 1.4 μm or less, Dx(50) of 3.8 μm or less, and Dx(90) of 7.5 μm or less. Preferably, the dispersant composition may exhibit a particle size distribution having an average particle diameter of Dx(10) of 0.5 to 1.35 μm, Dx(50) of 1.5 to 3.78 μm, and Dx(90) of 3.5 to 7.4 μm. The Dx (10) (μm), Dx (50) (μm), and Dx (90) (μm) are values obtained by dispersing the particles in the slurry, and the particles corresponding to 10%, 50%, and 90%, respectively It may mean a distributed average particle diameter.
한편, 상기 분산제 조성물과 이를 이용하여 비수전해질 전지용 분리막을 제조하는 방법은 이 분야에 잘 알려진 방법에 따라 제공될 수 있다.Meanwhile, the dispersant composition and a method for preparing a separator for a non-aqueous electrolyte battery using the dispersant composition may be provided according to a method well known in the art.
또, 상기 분산제 조성물은 바인더를 더 포함할 수 있다. In addition, the dispersant composition may further include a binder.
상기 2-시아노에틸기 함유 중합체는 일례로, 상술한 바와 같이, 시아노에틸풀루란, 시아노에틸셀룰로오스, 시아노에틸디히드록시프로필풀루란, 시아노에틸히드록시에틸셀룰로오스, 시아노에틸히드록시프로필셀룰로오스, 시아노에틸전분 등의 시아노에틸 다당류나 시아노에틸폴리비닐알콜 등일 수 있고, 바람직하게는, 시아노에틸폴리비닐알콜일 수 있다. The 2-cyanoethyl group-containing polymer is, for example, as described above, cyanoethyl pullulan, cyanoethyl cellulose, cyanoethyldihydroxypropyl pullulan, cyanoethylhydroxyethylcellulose, cyanoethylhydride It may be cyanoethyl polysaccharides such as oxypropyl cellulose and cyanoethyl starch, cyanoethyl polyvinyl alcohol, and the like, preferably cyanoethyl polyvinyl alcohol.
구체적으로, 시아노에틸폴리비닐알콜은 무기 충전재 상호간에 접착시키는 힘이 강하고, 또한 유연성이 있어, 분리막을 구부리거나 접을 때에 깨짐 등 불량이 발생하는 것을 방지한다. Specifically, cyanoethyl polyvinyl alcohol has strong bonding strength between inorganic fillers and flexibility, preventing defects such as cracking when bending or folding the separator.
상기 바인더는 에틸렌-아세트산비닐 공중합체(EVA, 아세트산비닐 유래의 구조 단위가 20 내지 35몰%인 것), 아크릴레이트 공중합체, 스티렌부타디엔고무(SBR), 폴리비닐부티랄(PVB), 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리우레탄, 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌, 폴리비닐리덴플루오라이드-트리클로로에틸렌, 폴리비닐리덴플루오라이드-클로로트리플루오로에틸렌 공중합체, 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌, 폴리비닐리덴플루오라이드-트리클로로에틸렌, 셀룰로오스아세테이트, 셀룰로오스아세테이트부티레이트, 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트 등을 필요에 따라 선택적으로 추가 사용할 수 있다. 이들 바인더를 추가로 사용하는 경우, 2-시아노에틸기 함유 중합체 100중량부 대비, 상기 수지를 10 내지 1000중량부 혼합하여 사용할 수 있다.The binder is an ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA, having a structural unit derived from vinyl acetate of 20 to 35 mol%), an acrylate copolymer, styrene butadiene rubber (SBR), polyvinyl butyral (PVB), polyvinyl Pyrrolidone (PVP), polyurethane, polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene, polyvinylidene fluoride-trichloroethylene, polyvinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene copolymer, polyvinylidene fluoride -Hexafluoropropylene, polyvinylidene fluoride-trichloroethylene, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, etc. may be selectively additionally used as needed. When these binders are additionally used, 10 to 1000 parts by weight of the resin may be mixed and used based on 100 parts by weight of the 2-cyanoethyl group-containing polymer.
또, 상기 분산제 조성물을 이용하여, 비수전해질 전지 분리막을 제조하는 경우, 다공성 기재 상에 코팅을 진행함으로써, 내열성 다공질층를 포함할 수 있다.In addition, when a non-aqueous electrolyte battery separator is manufactured using the dispersant composition, a heat-resistant porous layer may be included by coating the porous substrate.
즉, 내열성 다공질층의 형성 방법은 특별히 제한은 없지만, 예를 들면 상기 분산제 조성물에 무기 충전재를 분산시킨 슬러리를 다공성 기재 상에 코팅한 후, 용매를 건조 제거함으로써 형성할 수 있다.That is, the method for forming the heat-resistant porous layer is not particularly limited. For example, it can be formed by coating a porous substrate with a slurry obtained by dispersing an inorganic filler in the dispersant composition and then drying and removing the solvent.
또한, 상기 무기 충전재는 약 200℃ 이상의 융점을 갖고, 전기 절연성이 높고, 전기 화학적으로 안정적이고, 전해액이나, 내열성 다공질층 형성용 슬러리에 이용하는 용매에 안정적인 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 무기 충전재의 일례로 산화철, SiO2(실리카), Al2O3(알루미나), TiO2, BaTiO3, ZrO, PB(Mg3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT), 하프니아(HfO2), SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2, Y2O3 등의 무기 산화물 미립자; 질화알루미늄, 질화규소 등의 무기 질화물 미립자; 불화칼슘, 불화바륨, 황산바륨 등의 난용성의 이온 결정 미립자; 실리콘, 다이아몬드 등의 공유결합성 결정 미립자; 탈크, 몬모릴로나이트 등의 점토 미립자; 베마이트, 제올라이트, 인회석, 카올린, 멀라이트, 스피넬, 올리빈, 견운모, 벤토나이트 등의 광물 자원 유래 물질 또는 리튬티탄포스페이트(LixTiy(PO4)3, 식 중, x 및 y는 0<x<2, 0<y<3을 만족하는 수임); 또는 이들의 조합 등을 들 수 있다.In addition, the inorganic filler is not particularly limited as long as it has a melting point of about 200 ° C. or higher, has high electrical insulation, is electrochemically stable, and is stable in an electrolyte solution or a solvent used in a slurry for forming a heat-resistant porous layer. Examples of the inorganic filler include iron oxide, SiO 2 (silica), Al 2 O 3 (alumina), TiO 2 , BaTiO 3 , ZrO, PB (Mg 3 Nb 2/3 )O 3 -PbTiO 3 (PMN-PT), half inorganic oxide fine particles such as niacin (HfO 2 ), SrTiO 3 , SnO 2 , CeO 2 , MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO 2 , and Y 2 O 3 ; fine particles of inorganic nitrides such as aluminum nitride and silicon nitride; Poorly soluble ion crystal fine particles, such as calcium fluoride, barium fluoride, and barium sulfate; covalently bonded crystal fine particles such as silicon and diamond; fine clay particles such as talc and montmorillonite; Mineral resource-derived materials such as boehmite, zeolite, apatite, kaolin, mullite, spinel, olivine, sericite, bentonite, or lithium titanium phosphate (Li x Ti y (PO 4 ) 3 , wherein x and y are 0 < A number that satisfies x<2, 0<y<3); or combinations thereof.
상기 무기 충전재의 입경은 특별히 제한되지 않으나, 균일한 두께의 내열성 다공질층을 형성함과 동시에, 적절한 공극률을 얻기 위해서, 평균 입경이 약 5nm 내지 약 5㎛인 것이 사용될 수 있고, 더욱 상세하게는 약 0.01 내지 약 1㎛인 것일 수 있다. 한편 여기서, 평균 입경은 레이저 회절 산란법에 기초하는 측정 장치에 의해 측정할 수 있다. 무기 충전재의 직경이 약 5nm 미만이면 무기 충전재의 분산성이 저하되어 분리막의 물성을 조절하기 어려운 경우가 있고, 약 5㎛를 초과하면 내열성 다공질층의 강도가 저하되고, 즉 취약해지고, 또한 표면의 평활성이 저하되는 경향이 있고, 또한 동일한 고형 분말의 함유량을 갖고 제조되는 내열성 다공질층이 두꺼워져서 기계적인 물성이 저하될 우려가 있다.The particle diameter of the inorganic filler is not particularly limited, but in order to form a heat-resistant porous layer with a uniform thickness and obtain an appropriate porosity, an average particle diameter of about 5 nm to about 5 μm may be used, and more specifically about It may be from 0.01 to about 1 μm. On the other hand, the average particle diameter here can be measured by a measuring device based on the laser diffraction scattering method. If the diameter of the inorganic filler is less than about 5 nm, the dispersibility of the inorganic filler is lowered, making it difficult to control the physical properties of the separator. Smoothness tends to decrease, and a heat-resistant porous layer produced with the same solid powder content may become thick and mechanical properties may deteriorate.
여기서, 분산제 조성물에는 추가로 용매를 더 포함할 수 있으며, 이러한 용매는 상술한 2-시아노에틸기 함유 중합체를 용해할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 일례로 아세톤, 테트라히드로푸란, 시클로헥사논, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 메틸에틸케톤, 아세토니트릴, 푸르푸릴알콜, 테트라히드로푸르푸릴알콜, 메틸아세토아세테이트, 니트로메탄, N,N-디메틸포름아미드(DMF), N-메틸-2-피롤리돈, γ-부티로락톤, 프로필렌카르보네이트 일 수 있다. 한편, 상기 용매는 2-시아노에틸기 함유 중합체를 비롯한 수지 전체를 100중량부로 할 때, 약 300 내지 약 5000중량부 비율로 혼합할 수 있다.Here, the dispersant composition may further include a solvent, and such a solvent is not particularly limited as long as it can dissolve the above-described 2-cyanoethyl group-containing polymer. For example, acetone, tetrahydrofuran, cyclohexanone, ethylene glycol monomethyl ether, methyl ethyl ketone, acetonitrile, furfuryl alcohol, tetrahydrofurfuryl alcohol, methyl acetoacetate, nitromethane, N, N-dimethylformamide ( DMF), N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, or propylene carbonate. Meanwhile, the solvent may be mixed in an amount of about 300 to about 5000 parts by weight based on 100 parts by weight of the entire resin including the 2-cyanoethyl group-containing polymer.
상기 다공성 기재는 이 분야에 잘 알려진 막상의 물질이 모두 사용 가능하다. 일례로, 상기 다공성 기재는 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀류, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르류, 폴리아세탈, 폴리아미드, 폴리카르보네이트, 폴리이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르술폰, 또는 이것들의 조합 등의 재질을 가질 수 있다.As the porous substrate, any film-like material well known in the art may be used. For example, the porous substrate may be low density polyethylene, high molecular weight polyethylene, ultra high molecular weight polyethylene, polyolefins such as polypropylene, polyesters such as polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate, polyacetals, polyamides, polycarbonates, It may have a material such as polyimide, polyether ether ketone, polyether sulfone, or a combination thereof.
상술한 바와 같이, 본 발명은 기존 무기 촉매(NaOH) 대신 특정하게 구아디닌 구조의 유기 촉매를 적용하여 2-시아노에틸기 함유 중합체를 제조함으로써 물 사용량 최소화가 가능한 방법을 제공할 수 있다. 따라서, 본 발명은 2-시아노에틸기 함유 중합체의 정제 과정에서 다량의 물을 사용할 필요가 없으므로, 기존보다 더 고순도로 정제된 2-시아노에틸기 함유 중합체를 제조할 수 있으면서도, 기존의 공정에서 발생하는 폐수 재처리 비용을 크게 줄일 수 있는 2-시아노에틸기 함유 중합체의 제조 방법을 제공할 수 있다. 특히, 본 발명의 2-시아노에틸기 함유 중합체는 잔류 금속 성분이 적을 뿐 아니라, 분산제로 사용시 슬러리내 입자의 입도 및 침강속도가 종래보다 상대적으로 작아 비수전해질 전지 분리막용 분산제 조성물의 분산성을 향상시킬 수 있다.As described above, the present invention can provide a method capable of minimizing water consumption by preparing a 2-cyanoethyl group-containing polymer by applying a specific organic catalyst having a guandinine structure instead of the conventional inorganic catalyst (NaOH). Therefore, since the present invention does not require the use of a large amount of water in the process of purifying the 2-cyanoethyl group-containing polymer, it is possible to produce a 2-cyanoethyl group-containing polymer purified to a higher purity than before, while generating It is possible to provide a method for producing a 2-cyanoethyl group-containing polymer that can greatly reduce the cost of reprocessing wastewater. In particular, the 2-cyanoethyl group-containing polymer of the present invention not only has a small residual metal component, but also improves the dispersibility of the dispersant composition for nonaqueous electrolyte battery separators because the particle size and sedimentation rate of particles in the slurry are relatively smaller than those of the prior art when used as a dispersant. can make it
이하, 발명의 구체적인 실시예를 통해, 발명의 작용 및 효과를 보다 상술하기로 한다. 다만, 이러한 실시예는 발명의 예시로 제시된 것에 불과하며, 이에 의해 발명의 권리범위가 정해지는 것은 아니다.Hereinafter, the action and effect of the invention will be described in more detail through specific examples of the invention. However, these embodiments are only presented as examples of the invention, and the scope of the invention is not determined thereby.
<실시예><Example>
시아노에틸 치환율은, 하기 합성예에서 생성된 시아노에틸화 폴리비닐알콜에 대하여, Kjeldahl Method를 통해 질소 함유량을 구한 후, 중합체의 반복 단위당 원래 존재하였던 수산기의 몰수에 대한 % 비율로 산출하였다. The cyanoethyl substitution rate was calculated as a percentage ratio with respect to the number of moles of hydroxyl groups originally present per repeating unit of the polymer after obtaining the nitrogen content through the Kjeldahl Method for the cyanoethylated polyvinyl alcohol produced in the following Synthesis Example.
1) 중량평균분자량 값은, GPC를 통해 분석하였으며, GPC의 측정 조건은 하기와 같다. 1) The weight average molecular weight value was analyzed through GPC, and the measurement conditions of GPC are as follows.
*장치: 겔 침투 크로마토그래피 GPC (측정 기기 명: Alliance e2695; 제조사: WATERS)*Device: Gel Permeation Chromatography GPC (measurement device name: Alliance e2695; manufacturer: WATERS)
*검출기: 시차 굴절률 검출기 (측정 기기 명: Waters사 Alliance e2695)*Detector: Differential refractive index detector (Measurement device name: Waters Alliance e2695)
*칼럼: DMF 칼럼*Column: DMF column
*유속: 1 mL/분*Flow rate: 1 mL/min
*칼럼 온도: 65 ℃*Column temperature: 65 ℃
*주입량: 0.100 mL*Injection amount: 0.100 mL
*표준화를 위한 시료: 폴리스티렌*Sample for standardization: polystyrene
2) 또, 같은 조건에서 수평균분자량을 측정했다.2) Also, the number average molecular weight was measured under the same conditions.
3) PDI는 중량 평균분자량과 수평균분자량의 비(Mw/Mn)로 나타내었다.3) PDI was expressed as a ratio (Mw/Mn) of weight average molecular weight and number average molecular weight.
실시예 1Example 1
폴리비닐알콜(PVA; DP1000) 1 중량부를 기준으로 물 5 중량부를, 교반기 장착 반응기에 투입하여 70℃에서 1시간 교반하여 PVA를 용해하였다.Based on 1 part by weight of polyvinyl alcohol (PVA; DP1000), 5 parts by weight of water was put into a reactor equipped with a stirrer, and stirred at 70° C. for 1 hour to dissolve PVA.
이후, 상기 PVA 함유 용액에 Acrylonitrile (AN) 6 중량부를 투입하고, 30분간 교반한 후, 촉매인 1,1,3,3-테트라메틸구아니딘 (이하, TMG) 1wt% 수용액 3.8 중량부를 투입하고 70℃에서 90분 동안 치환 반응시켰다.Thereafter, 6 parts by weight of Acrylonitrile (AN) was added to the PVA-containing solution, and after stirring for 30 minutes, 3.8 parts by weight of a 1 wt % aqueous solution of 1,1,3,3-tetramethylguanidine (hereinafter referred to as TMG) as a catalyst was added and 70 The substitution reaction was carried out at °C for 90 minutes.
상기 치환 반응 후, 50℃로 반응 혼합물의 온도를 감온시킨 상태에서 아세톤 8 중량부를 투입하고 60분 동안 반응시켰다. 그런 다음, 반응 혼합물에 아세트산 25 wt% 수용액 7.92 중량부를 투입하여 반응을 종결시켜 조생성물을 제조하였다.After the substitution reaction, 8 parts by weight of acetone was added and reacted for 60 minutes while the temperature of the reaction mixture was reduced to 50°C. Then, 7.92 parts by weight of a 25 wt% acetic acid aqueous solution was added to the reaction mixture to terminate the reaction, thereby preparing a crude product.
(시아노에틸 치환율(Cyanoethylated PVA): 72%, MW: 340K, PDI: 1.59)(Cyanoethylated PVA: 72%, MW: 340K, PDI: 1.59)
상기에서 제조된 2-시아노에틸기 함유 중합체를 포함한 조생성물(용액 상태)을 아세톤과 이소프로필알코올(IPA)을 세트로 사용하여 3차례 정제 세척 후, 아세톤 용액을 건조시켜 2-시아노에틸기 함유 중합체(시아노에틸폴리비닐알코올)을 얻었다(90℃ 진공에서 24h 건조).The crude product (solution state) including the 2-cyanoethyl group-containing polymer prepared above was purified and washed three times using acetone and isopropyl alcohol (IPA) as a set, and the acetone solution was dried to contain 2-cyanoethyl group. A polymer (cyanoethyl polyvinyl alcohol) was obtained (24 h drying in 90° C. vacuum).
실시예 2Example 2
폴리비닐알콜(PVA; DP1000) 1 중량부를 기준으로 물 5 중량부를, 교반기 장착 반응기에 투입하여 70℃에서 1시간 교반하여 PVA를 용해하였다.Based on 1 part by weight of polyvinyl alcohol (PVA; DP1000), 5 parts by weight of water was put into a reactor equipped with a stirrer, and stirred at 70° C. for 1 hour to dissolve PVA.
이후, 상기 PVA 함유 용액에 Acrylonitrile (AN) 6 중량부를 투입하고, 30분간 교반한 후, 촉매인 1,1,3,3-테트라메틸구아니딘 (이하, TMG) 1wt% 수용액 3.8 중량부를 투입하고 70℃에서 90분 동안 치환 반응시켰다.Thereafter, 6 parts by weight of Acrylonitrile (AN) was added to the PVA-containing solution, and after stirring for 30 minutes, 3.8 parts by weight of a 1 wt % aqueous solution of 1,1,3,3-tetramethylguanidine (hereinafter referred to as TMG) as a catalyst was added and 70 The substitution reaction was carried out at °C for 90 minutes.
상기 치환 반응 후, 50℃로 반응 혼합물의 온도를 감온시킨 상태에서 아세톤 8 중량부를 투입하고 180분 동안 반응시켰다. 그런 다음, 반응 혼합물에 아세트산 25 wt% 수용액 7.92 중량부를 투입하여 반응을 종결시켜 조생성물을 제조하였다.After the substitution reaction, 8 parts by weight of acetone was added and reacted for 180 minutes while the temperature of the reaction mixture was reduced to 50°C. Then, 7.92 parts by weight of a 25 wt% acetic acid aqueous solution was added to the reaction mixture to terminate the reaction, thereby preparing a crude product.
(시아노에틸 치환율(Cyanoethylated PVA): 65.4%, MW: 310K, PDI: 1.76)(Cyanoethylated PVA: 65.4%, MW: 310K, PDI: 1.76)
상기에서 제조된 2-시아노에틸기 함유 중합체를 포함한 조생성물(용액 상태)을 아세톤과 이소프로필알코올(IPA)을 세트로 사용하여 3차례 정제 세척 후, 아세톤 용액을 건조시켜 2-시아노에틸기 함유 중합체(시아노에틸폴리비닐알코올)을 얻었다(90℃ 진공에서 24h 건조).The crude product (solution state) including the 2-cyanoethyl group-containing polymer prepared above was purified and washed three times using acetone and isopropyl alcohol (IPA) as a set, and the acetone solution was dried to contain 2-cyanoethyl group. A polymer (cyanoethyl polyvinyl alcohol) was obtained (24 h drying in 90° C. vacuum).
비교예 1Comparative Example 1
폴리비닐알코올(PVA) 1 중량부, Acrylonitrile (AN) 6 중량부, 가성소다 1wt% 수용액 1.32 중량부를 교반기 장착 반응기에 투입하고 50℃에서 100분 동안 반응시켰다. 여기에 아세톤 10 중량부와 물 3 중량부를 가하고 40분 간 교반 후, 아세트산 25 wt% 수용액 8.8 중량부를 투입하여 반응을 종결시켜 조생성물을 제조하였다.1 part by weight of polyvinyl alcohol (PVA), 6 parts by weight of Acrylonitrile (AN), and 1.32 parts by weight of a 1 wt% aqueous solution of caustic soda were introduced into a reactor equipped with a stirrer and reacted at 50° C. for 100 minutes. 10 parts by weight of acetone and 3 parts by weight of water were added thereto, and after stirring for 40 minutes, 8.8 parts by weight of a 25 wt% acetic acid aqueous solution was added to terminate the reaction to prepare a crude product.
(시아노에틸 치환율(Cyanoethylated PVA): 77.7%, MW: 318K, PDI: 1.7)(Cyanoethylated PVA: 77.7%, MW: 318K, PDI: 1.7)
상기에서 제조된 2-시아노에틸기 함유 중합체의 조생성물을, 물과 아세톤을 세트로 사용하여 7차례 정제 세척 후, 건조를 진행하였다(90℃ 진공에서 24h 건조).The crude product of the 2-cyanoethyl group-containing polymer prepared above was purified and washed 7 times using a set of water and acetone, and then dried (drying in a vacuum at 90° C. for 24 hours).
참고예 1Reference example 1
폴리비닐알코올(PVA) 1 중량부, Acrylonitrile (AN) 6 중량부, BTMAH(benzyl trimethyl ammonium hydroxide)1.33 중량부 투입하고, 50℃에서 100분 동안 반응시켰다. 여기에 아세톤 10 중량부와 물 0.3 중량부를 가하고 300분 간 교반 후, 아세트산 25 wt% 수용액 8.8 중량부를 투입하여 반응을 종결시켜 조생성물을 제조하였다.1 part by weight of polyvinyl alcohol (PVA), 6 parts by weight of Acrylonitrile (AN), and 1.33 parts by weight of benzyl trimethyl ammonium hydroxide (BTMAH) were added, and reacted at 50° C. for 100 minutes. 10 parts by weight of acetone and 0.3 parts by weight of water were added thereto, and after stirring for 300 minutes, 8.8 parts by weight of a 25 wt% acetic acid aqueous solution was added to terminate the reaction to prepare a crude product.
(시아노에틸 치환율(Cyanoethylated PVA): 80.3%, MW: 317K, PDI: 1.78) (Cyanoethylated PVA: 80.3%, MW: 317K, PDI: 1.78)
상기에서 제조된 2-시아노에틸기 함유 중합체의 조생성물을, 아세톤과 이소프로필알코올(IPA)을 세트로 사용하여 3차례 정제 세척 후, 아세톤 용액을 건조시켜 2-시아노에틸기 함유 중합체(시아노에틸폴리비닐알코올)을 얻었다(90℃ 진공에서 24h 건조). The crude product of the 2-cyanoethyl group-containing polymer prepared above was purified and washed three times using acetone and isopropyl alcohol (IPA) as a set, and then the acetone solution was dried to obtain a 2-cyanoethyl group-containing polymer (cyano ethyl polyvinyl alcohol) was obtained (24 h drying in 90 ° C. vacuum).
실시예 3Example 3
상기 실시예 1의 2-시아노에틸기 함유 중합체를 분산제로 사용하여, 비수전해질 전지 분리막용 분산제 조성물을 제조하였다.A dispersant composition for a non-aqueous electrolyte battery separator was prepared using the 2-cyanoethyl group-containing polymer of Example 1 as a dispersant.
즉, 아세톤 320 중량부에 실시예 1의 분산제 1 중량부 및 고분자 바인더로 폴리비닐리덴 풀루오라이드-헥사풀루오로 프로필렌 7중량부를 첨가하고 50℃에서 12시간 용해시켰다.That is, 1 part by weight of the dispersant of Example 1 and 7 parts by weight of polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene as a polymer binder were added to 320 parts by weight of acetone and dissolved at 50° C. for 12 hours.
여기에, 무기물 입자로서 Al2O3 (수 평균 입경: 500nm) 72중량부를 첨가하고, 볼밀법을 이용하여 슬러리를 제조한 후, 입도를 분석하고, 침강 속도를 측정하였다. Here, 72 parts by weight of Al 2 O 3 (number average particle diameter: 500 nm) was added as inorganic particles, and a slurry was prepared using a ball mill method, and then the particle size was analyzed and the sedimentation rate was measured.
또한, 상기에서 제조한 슬러리를 딥(dip) 코팅법으로, 두께 16㎛인 폴리에틸렌 다공성 막 (C210, Celgard社)에 코팅하여 비수전해질 전지용 분리막을 제조하였다. In addition, the slurry prepared above was coated on a polyethylene porous membrane (C210, Celgard Co., Ltd.) having a thickness of 16 μm using a dip coating method to prepare a separator for a non-aqueous electrolyte battery.
실시예 4Example 4
상기 실시예 2의 2-시아노에틸기 함유 중합체의 조생성물을 이용하는 것을 제외하고, 실시예 3과 동일한 방법으로 비수전해질 전지 분리막용 분산제 조성물 및 분리막을 제공하였다.A dispersant composition for a non-aqueous electrolyte battery separator and a separator were provided in the same manner as in Example 3, except that the crude product of the 2-cyanoethyl group-containing polymer of Example 2 was used.
비교예 2Comparative Example 2
상기 비교예 1의 2-시아노에틸기 함유 중합체의 조생성물을 이용하는 것을 제외하고, 실시예 3과 동일한 방법으로 비수전해질 전지 분리막용 분산제 조성물 및 분리막을 제공하였다.A dispersant composition for a non-aqueous electrolyte battery separator and a separator were provided in the same manner as in Example 3, except that the crude product of the 2-cyanoethyl group-containing polymer of Comparative Example 1 was used.
비교예 3Comparative Example 3
상기 참고예 1의 2-시아노에틸기 함유 중합체의 조생성물을 이용하는 것을 제외하고, 실시예 3과 동일한 방법으로 비수전해질 전지 분리막용 분산제 조성물 및 분리막을 제공하였다.A dispersant composition for a non-aqueous electrolyte battery separator and a separator were provided in the same manner as in Example 3, except that the crude product of the 2-cyanoethyl group-containing polymer of Reference Example 1 was used.
[시험예][Test Example]
무기분석inorganic analysis
상기 실시예 1, 2 및 비교예1, 참고예 1에서 건조 후 얻어진 2-시아노에틸기 함유 중합체(시아노에틸폴리비닐알코올)에 대해, 무기분석 장비(ICP-OES, Optima 8300DV, Perkinelmer)를 이용하여 중합체 내 무기 성분(Na 분석) 함량을 측정하였다.For the 2-cyanoethyl group-containing polymer (cyanoethyl polyvinyl alcohol) obtained after drying in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 and Reference Example 1, inorganic analysis equipment (ICP-OES, Optima 8300DV, Perkinelmer) was used. The inorganic component (Na analysis) content in the polymer was measured using
분산능 평가Dispersion evaluation
분산능을 측정하기 위하여, 상기 실시예 3, 4 및 비교예 2, 3에서 얻어진 슬러리를 이용하여 다음 방법으로 입도를 분석하고 침강 속도를 평가하였다. 슬러리의 평균 입경은 입도 분석기(Mastersizer 3000(Malvern), Malvern社)를 통해 측정하였다. 평균 입경이 작을수록 분산제의 분산능이 우수하다고 할 수 있다.In order to measure the dispersing ability, using the slurries obtained in Examples 3 and 4 and Comparative Examples 2 and 3, the particle size was analyzed and the sedimentation rate was evaluated by the following method. The average particle diameter of the slurry was measured using a particle size analyzer (Mastersizer 3000 (Malvern), Malvern). It can be said that the smaller the average particle diameter, the better the dispersing ability of the dispersing agent.
이때, Dx(10) (㎛), Dx(50) (㎛), Dx(90) (㎛)은, 입자를 슬러리내 분산시켜 얻어진 수치로, 각각 10%, 50% 및 90%에 해당하는 입자들이 분포된 평균입경을 의미할 수 있다. At this time, Dx (10) (㎛), Dx (50) (㎛), Dx (90) (㎛) are the values obtained by dispersing the particles in the slurry, respectively 10%, 50% and 90% of the particles corresponding to It may mean the average particle diameter in which they are distributed.
슬러리의 침강 속도는 Dispersion analyzer(LUM GmbH) 장비를 이용하여 측정하였다. 상기 침강 속도가 낮을수록 분산제의 분산능이 우수하다고 할 수 있다.The sedimentation rate of the slurry was measured using a dispersion analyzer (LUM GmbH) equipment. It can be said that the lower the sedimentation rate, the better the dispersing ability of the dispersant.
각 실시예 및 비교예에서 사용된 시아노에틸화폴리비닐알콜의 평가 결과를 하기 표 1, 2에 정리하였다. The evaluation results of cyanoethylated polyvinyl alcohol used in each Example and Comparative Example are summarized in Tables 1 and 2 below.
(㎛/s)sedimentation rate
(μm/s)
상기 표 1의 결과를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 2-시아노에틸기 함유 중합체는 성분 내 무기물 함량이 1ppm 이하로 매우 낮았다. 또한, 본 발명은 2-시아노에틸기 함유 중합체 제조시 치환 반응용 용매로 사용되는 물을 제외하고, 정제/세척 공정에서 무기염 제거를 위한 물세척 공정이 필요 없기 때문에 물의 사용량을 최소화할 수 있었다. 그러나, 비교예 1은 무기 성분이 120ppm으로 많아 여러번의 정제공정과 다량의 물이 필요하였다. 또, 참고예 1은 일반 유기촉매를 사용하여 무기 성분의 함량은 실시예와 유사했으나, 분산제로 사용시 분산성이 저하되었다.Referring to the results of Table 1, the 2-cyanoethyl group-containing polymer according to the embodiment of the present invention had a very low inorganic content of 1 ppm or less. In addition, since the present invention does not require a water washing process for removing inorganic salts in the purification/washing process, except for water used as a solvent for substitution reaction in the production of a 2-cyanoethyl group-containing polymer, the amount of water used can be minimized. . However, in Comparative Example 1, as the inorganic component was 120 ppm, several purification processes and a large amount of water were required. In addition, Reference Example 1 used a general organic catalyst and the content of inorganic components was similar to that of Examples, but dispersibility was reduced when used as a dispersant.
즉, 표 2에서, 본 발명의 실시예 3 및 4에 따른 중합체는 Dx(10)(㎛), Dx(50)(㎛) 및 Dx(10)(㎛)의 입도 값은 물론, 침강 속도가 비교예 3 및 4에 비해, 상대적으로 모두 작아 우수한 분산성을 갖는 것을 확인할 수 있다. That is, in Table 2, the polymers according to Examples 3 and 4 of the present invention have particle size values of Dx (10) (μm), Dx (50) (μm) and Dx (10) (μm), as well as sedimentation rates. Compared to Comparative Examples 3 and 4, it can be confirmed that all of them are relatively small and have excellent dispersibility.
반면, 비교예 3은 입도 및 침강 속도가 실시예 4와 유사했으나, 분산성이 상대적으로 분산성이 낮았다. 또, 비교예 3에서 사용하는 2-시아노에틸기 함유 중합체는 잔류 무기 성분의 함량이 많아 정제/세척 공정에서 다량의 물이 필요하였다. 따라서, 비교예 3의 방법은 공정 비용 증가로 비효율적이었다.On the other hand, Comparative Example 3 was similar to Example 4 in particle size and sedimentation rate, but had relatively low dispersibility. In addition, the 2-cyanoethyl group-containing polymer used in Comparative Example 3 had a large content of residual inorganic components, requiring a large amount of water in the purification/washing process. Therefore, the method of Comparative Example 3 was inefficient due to an increase in process cost.
비교예 4의 경우 무기 성분 함량이 낮은 2-시아노에틸기 함유 중합체를 이용하지만, 실시예보다 평균입경 분포가 크고, 침강속도가 높아 분산성이 매우 불량하였다.In the case of Comparative Example 4, a 2-cyanoethyl group-containing polymer having a low inorganic component content was used, but the average particle size distribution was larger than that of Example and the sedimentation rate was high, so the dispersibility was very poor.
따라서, 본 발명의 방법으로 제공된 2-시아노에틸기 함유 중합체를 분산제로서 사용한 분리막은 기존 대비 동등 이상의 열안정성을 나타내면서, 분산성이 향상되어 비수전해질 전지 분리막 제조시 무기물 충전재를 견고하게 접착할 수 있는 특성을 제공할 수 있다.Therefore, the separator using the 2-cyanoethyl group-containing polymer provided by the method of the present invention as a dispersant exhibits thermal stability equivalent to or higher than that of conventional ones, and has improved dispersibility, which can firmly adhere to inorganic fillers when manufacturing non-aqueous electrolyte battery separators. characteristics can be provided.
Claims (10)
상기 조 생성물을 유기 용매를 포함한 추출 용매로 추출하여 정제된 2-시아노에틸기 함유 중합체를 형성하는 단계를 포함하는,
2-시아노에틸기 함유 중합체의 제조 방법.
reacting acrylonitrile and a hydroxyl group-containing compound in an organic solvent in the presence of an organic catalyst including 1,1,3,3-tetramethylguanidine to form a crude product including a 2-cyanoethyl group-containing polymer; and
Extracting the crude product with an extraction solvent including an organic solvent to form a purified 2-cyanoethyl group-containing polymer,
A method for producing a 2-cyanoethyl group-containing polymer.
상기 2-시아노에틸기 함유 중합체를 포함한 조 생성물을 형성하는 단계는,
수산기 함유 화합물을 포함한 수용액에 아크릴로 니트릴을 투입하고, 1,1,3,3-테트라메틸구아니딘을 포함한 유기 촉매를 투입하여 1차 반응시키는 단계; 및
상기 1차 반응 혼합물의 온도를 낮춘 상태에서 유기용매를 투입하고 2차 반응시키는 단계를 포함하는,
2-시아노에틸기 함유 중합체의 제조 방법.
According to claim 1,
The step of forming a crude product including the 2-cyanoethyl group-containing polymer,
Injecting acrylonitrile into an aqueous solution containing a hydroxyl group-containing compound and introducing an organic catalyst containing 1,1,3,3-tetramethylguanidine to perform a first reaction; and
Including the step of introducing an organic solvent and performing a secondary reaction in a state where the temperature of the primary reaction mixture is lowered,
A method for producing a 2-cyanoethyl group-containing polymer.
상기 1차 반응은 60 내지 80℃의 온도에서 30분 내지 120분 동안 수행하는 단계를 포함하는 2-시아노에틸기 함유 중합체의 제조 방법.
According to claim 2,
The first reaction is a method for producing a 2-cyanoethyl group-containing polymer comprising the step of performing at a temperature of 60 to 80 ° C. for 30 minutes to 120 minutes.
상기 2차 반응은 1차 반응 혼합물의 온도를 40 내지 60℃의 범위로 낮춘 상태에서 유기용매를 투입하고 30분 내지 300분동안 수행하는 단계를 포함하는 2-시아노에틸기 함유 중합체의 제조 방법.
According to claim 2,
The secondary reaction is a method for producing a 2-cyanoethyl group-containing polymer comprising the step of adding an organic solvent and performing for 30 minutes to 300 minutes in a state where the temperature of the primary reaction mixture is lowered to the range of 40 to 60 ° C.
상기 유기 촉매는 수산기 함유 화합물 1 중량부에 대해 0.01 내지 0.05 중량부로 사용하는 2-시아노에틸기 함유 중합체의 제조 방법.
According to claim 1,
The organic catalyst is used in an amount of 0.01 to 0.05 parts by weight based on 1 part by weight of the hydroxyl group-containing compound.
The method of claim 1, wherein the organic solvent includes at least one selected from the group consisting of isopropyl alcohol and acetone.
The method of claim 1, wherein the hydroxyl group-containing compound includes a polyvinyl alcohol-based polymer, and the 2-cyanoethyl group-containing polymer is cyanoethyl polyvinyl alcohol.
The method of claim 1, wherein the extraction solvent includes at least one organic solvent selected from the group consisting of isopropyl alcohol, acetone, n-butanol, ethanol, toluene, and methyl isobutyl ketone, and the extraction step is performed a plurality of times. A method for producing a 2-cyanoethyl group-containing polymer.
The method of claim 1, wherein the purified 2-cyanoethyl group-containing polymer has i) a weight average molecular weight of 250,000 to 400,000, ii) a PDI of 1.5 to 2.5, and iii) a cyanoethyl group substitution rate in the range of 60 to 80%. , Method for producing a 2-cyanoethyl group-containing polymer.
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