KR20010075635A - 플루오로사이클로부틸 환을 함유하는 중합체 및 그의 제법 - Google Patents

플루오로사이클로부틸 환을 함유하는 중합체 및 그의 제법 Download PDF

Info

Publication number
KR20010075635A
KR20010075635A KR1020017004727A KR20017004727A KR20010075635A KR 20010075635 A KR20010075635 A KR 20010075635A KR 1020017004727 A KR1020017004727 A KR 1020017004727A KR 20017004727 A KR20017004727 A KR 20017004727A KR 20010075635 A KR20010075635 A KR 20010075635A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
formula
polymer
fluorine
fluoroalkylene
alkylene
Prior art date
Application number
KR1020017004727A
Other languages
English (en)
Inventor
피터 아놀드 몰켄
폴 알. 레스닉
린 왕
Original Assignee
메리 이. 보울러
이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 메리 이. 보울러, 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니 filed Critical 메리 이. 보울러
Publication of KR20010075635A publication Critical patent/KR20010075635A/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/621—Binders
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C309/00—Sulfonic acids; Halides, esters, or anhydrides thereof
    • C07C309/78—Halides of sulfonic acids
    • C07C309/79—Halides of sulfonic acids having halosulfonyl groups bound to acyclic carbon atoms
    • C07C309/82—Halides of sulfonic acids having halosulfonyl groups bound to acyclic carbon atoms of a carbon skeleton substituted by singly-bound oxygen atoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F16/00—Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical
    • C08F16/12—Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical by an ether radical
    • C08F16/14—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical
    • C08F16/30—Monomers containing sulfur
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F236/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds
    • C08F236/02—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds the radical having only two carbon-to-carbon double bonds
    • C08F236/20—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, at least one having two or more carbon-to-carbon double bonds the radical having only two carbon-to-carbon double bonds unconjugated
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0565—Polymeric materials, e.g. gel-type or solid-type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/137—Electrodes based on electro-active polymers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/60—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of organic compounds
    • H01M4/602—Polymers
    • H01M4/606—Polymers containing aromatic main chain polymers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/621—Binders
    • H01M4/622—Binders being polymers
    • H01M4/623—Binders being polymers fluorinated polymers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411—Organic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411—Organic material
    • H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
    • H01M50/417—Polyolefins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411—Organic material
    • H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
    • H01M50/426—Fluorocarbon polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2601/00—Systems containing only non-condensed rings
    • C07C2601/04—Systems containing only non-condensed rings with a four-membered ring
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065—Solid electrolytes
    • H01M2300/0082—Organic polymers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0085—Immobilising or gelification of electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S526/00—Synthetic resins or natural rubbers -- part of the class 520 series
    • Y10S526/943—Polymerization with metallocene catalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

본 발명은 하기 화학식 III의 말단 불포화된 올레핀에 관한 것이다.
<화학식 III>
상기식에서, R은 산소, 또는 한개 이상의 수소가 할로겐에 의해서 치환될 수 있는 알킬렌 또는 알킬렌 에테르 기이며, Rf는 하기 화학식 II의 래디칼이다.
<화학식 II>
여기에서, Rf'는 결합이거나, 플루오로알킬렌 또는 플루오로알킬렌 에테르 기이고, m이 0인 경우에 Y가 F이고, m이 1인 경우에 Y가 O이며, Z는 일가 금속이다. 또한, 본 발명은 상기 올레핀의 중합 방법 및 제조된 중합체뿐만 아니라, m이 1이고 Z가 수소 또는 알칼리 금속인 중합체의, 이온전도성 조성물, 특히, 전기화학 전지에서의 용도에 관한 것이다.

Description

플루오로사이클로부틸 환을 함유하는 중합체 및 그의 제법 {Polymers, Containing a Fluorocyclobutyl Ring and Their Preparation}
배릭 (Barrick; 미국 특허 제2,462,347호)은 적어도 두개의 수소가 할로겐에 의해서 치환되고, 이 할로겐 중의 적어도 두개는 반드시 불소인 플루오르화된 에틸렌을 두개의 말단 불포화된 결합을 가지며, 이들 중의 적어도 하나는 반드시 에틸렌성이어야 하는 디엔에 대해 2+2 폐환부가반응 (cycloaddition)시켜 플루오로사이클로부틸-함유 말단 비닐 단량체를 형성시키는 방법을 기술하였다. 공액 디엔이 바람직하다. 중합반응, 또는 다른 불포화된 중합성 화합물과의 공중합반응은 유리-래디칼 개시된 방법으로 수행한다.
글라쯔코브 (Glazkov) 등 (Izvest. Akad. Nauk SSSR, Ser. Khim. 10, 2372ff, Oct. 1988)은 공액 디엔, 특히 1,3-부타디엔 및 1,3-펜타디엔에 대한 플루오로비닐 에테르의 2+2 폐환부가반응을 기술하였으며, 이 반응은 펜타디엔의 내부이중결합이 아닌 말단이중결합에서 일어난다. 반응물에는 화학식 RfOCF=CF2의 플루오로비닐 에테르 (여기서, Rf는 CF2CF(CF3)O(CF2)2SO2F이다)가 포함된다. 폐환부가물 (cycloadduct)의 합성은 오토클레이브 내에서 6시간 동안, 120 내지 140℃에서 수행하였다. 150℃ 이상의 온도 및 5 내지 10 kbar의 압력에서 플루오로비닐 에테르의 사이클릭 다이머가 형성되었다. 글라쯔코브는 중합반응에 대해서는 언급하지 않았다.
로버츠 (Roberts) 등 (Organic Reactions, Vol. 12, Chapt 1, A. C. Cope, Ed. in Chief, John Wiley & Sons, Inc. New York, 1962)은 불포화 화합물 중에서 플루오로알켄과의 폐환부가반응에서 고도로 반응성인 것으로서 공액 디엔을 기술하였으나, 비공액 디엔은 언급하지 않았다. 유사하게, 후드리키 (Hudlicky; Chemistry of Organic Fluorine Compounds, 2nd ed. P. 450ff, Ellis Horwood PTR Prentice Hall, New York, 1992)는 디엔과 플루오르화된 에틸렌 사이의 2+2 폐환부가반응을 기술하였으나, 공액 디엔에 대해서만 기술하고 있다. 후드리키는 또한반응물의 폐환다이머화 반응 (cyclodimerization)이 200℃ 이상의 온도에서 개시된다고 기술하였다.
홀러 (Holler) 등 (미합중국특허 제3,481,914호)은 말단위치에 이중결합을 가지며 이 말단 비닐기로부터 적어도 두개의 탄소원자 만큼 떨어져 있는 특정의 할로겐-함유 기 하나를 갖는 할로겐-함유 올레핀의 중합반응을 기술하고 있는데, 여기에서 할로겐은 일급, 이급 또는 방향족 탄소에는 부착되지만 삼급, 알릴 또는 벤질 탄소에는 부착되지 않는다. 이 기술내용에는 그의 이급 탄소상에 불소-함유 치환체를 갖는 사이클로부틸 환을 갖는 말단 올레핀이 포함된다. 중합반응은 지글러-형 배위촉매를 사용하여 수행된다. 촉매 중에서는 알루미늄 알킬과 합친 TiCl3가 적합하다.
메탈로센 촉매를 사용한 올레핀의 배위중합반응은 웰본 (Welborn) 등에 의해 미합중국특허 제5,324,800호에 기술되어 있다.
브룩하르트 (Brookhart) 등 (WO 9623010A2)은 에텐과 화학식 H2C=CH(CH2)aRfR로 표시되는 화합물, 특히 1,1,2,2-테트라플루오로-2-[(1,1,2,2,3,3,4,4-옥타플루오로-9-데세닐)옥시]에탄설포닐 플루오라이드로부터 디이민-전이금속 촉매를 사용하는 촉매화반응을 통해서 형성된 공중합체를 기술하였다. 이렇게 형성된 중합체는 1,1,2,2-테트라플루오로-2-[(1,1,2,2,3,3,4,4-옥타플루오로-(대부분)옥트옥시]에탄설포닐 플루오라이드의 무작위적으로 분포된 펜단트 기를 갖는 폴리에틸렌 골격구조 및 알킬 측쇄로 이루어진다. 브룩하르트의 기술내용은 불소-함유 기와 올레핀성 이중결합을 연결하는 이급 탄소원자 만을 갖는 공단량체로 제한된다.
이온성 펜단트 기를 함유하는 유기 중합체로부터 이온전도성 막 및 겔을 형성시키는 것은 본 기술분야에서 오랫동안 공지되어 왔다. 특히 널리 보급되어 있는 시판목적의 잘 알려져 있는 이오노머 막은 이. 아이. 듀폰사 (E. I. du Pont de Nemours and Company)로부터 입수할 수 있는 나피온 (Nafion(등록상표)) 막이다. 나피온 (등록상표)은 미합중국특허 제3,282,875호에 기술되어 있는 바와 같이 테트라-플루오로에틸렌 (TFE)을 퍼플루오로(3,6-디옥사-4-메틸-7-옥텐설포닐플루오라이드)와 공중합시킴으로써 형성된다. 또한, 미합중국특허 제4,358,545호에 기술된 바와 같은 TFE와 퍼플루오로(3-옥사-4-펜텐 설포닐플루오라이드)와의 공중합체도 공지되어 있다. 이렇게 형성된 공중합체는 미합중국특허 제3,282,875호에 기술된 바와 같이 가수분해에 의해서, 대표적으로는 적절한 수성염기에 노출시킴으로써 이오노머 형태로 전환된다. 리튬, 나트륨 및 칼륨은 모두 상기 언급된 이오노머에 적합한 양이온으로서 본 기술분야에서 잘 알려져 있다.
도일 (Doyle) 등 (WO 98/20573)은 고도로 플루오르화된 리튬이온교환 중합체막 (FLIEPM), 펜단트 플루오로알콕시 리튬설포네이트 기를 가지며 완전히 또는 부분적으로 양이온교환된 중합체 및 상기의 막에 흡수된 적어도 하나의 비양성자성 용매로 이루어지며 적어도 0.1 mS/㎝의 전도율을 나타내는 고도로 플루오르화된 리튬이온교환 중합체 전해질막 (FLIEPEM)을 기술하였다. 전극 및 리튬전지도 또한 기술되어 있다.
상기 언급된 중합체에서 불소원자는 하나 이상의 잇점을 제공한다. 펜단트측쇄내의 설포닐 기에 인접한 탄소 상의 불소 기는 전기음성도를 제공하여 높은 이온전도성을 제공하도록 양이온을 충분히 불안정하게 만든다. 이들 불소원자를 수소로 치환시키면 이온이동도에 있어서의 상당한 감소 및 이에 따른 전도율의 소실이 일어난다.
중합체 골격구조내의 불소원자와 같은 나머지 불소원자는 플루오르화된 중합체와 정상적으로 결합된 중합체에 화학적 및 열적 안정성을 제공한다. 이것은 잘 알려져 있는 "클로르-알칼리" 방법으로서 이러한 적용분야에서 상당한 가치가 있는 것으로 입증되었다. 그러나, 고도로 플루오르화된 중합체도 또한 높은 화학적 및 열적 안정성에 대한 필요성이 작은 경우에는 단점을 갖는다. 플루오르화된 단량체는 그들의 올레핀 대응물에 비해서 더 고가이며, 더 높은 공정온도를 필요로 하고, 종종 고가의 내식처리장치를 필요로 한다. 또한, 플루오로중합체의 용액 및 분산액을 형성시키는 것도 어렵다. 추가로, 플루오로중합체와의 강력한 접착성 결합을 형성시키는 것도 어렵다. 전기화학 전지에 사용되는 물질에서는 예를들어, 화학적 및 열적 안정성에 대한 약간의 희생을 감수하고라도 더 우수한 가공특성을 갖도록 하는 것이 유리할 수 있다. 따라서, 감소된 불소 함량을 가지며 매우 불안정한 양이온을 갖는 이오노머를 개발하고자 하는 동기가 부여된다.
다수의 문헌들은 중합체 내에 근위 이온종을 또는 이온염과의 배합물을 갖는 폴리에테르를 기술하고 있다. 전도율은 10-5S/㎝ 및 그 미만의 범위이다. 르 네스트 (Le Nest) 등 (Polymer Communications 28, 303 (1987))은 가수분해된 포스페이트 또는 티오포스페이트 부위에 의해 관련된 리튬 이오노머에 결합된 폴리에테르글리콜 올리고머의 조성물을 기술하였다. 프로필렌카보네이트와의 배합물에서는 1 내지 10 ×10-4S/㎝ 범위의 전도율이 실현되었다. 관련 선행기술은 문헌 [Fauteux et al., Electrochimica Acta 40, 2185 (1995)]에서 검토되었다.
벤라바 (Benrabah) 등 (Electrochimica Acta, 40, 2259 (1995))은 리튬 옥시테트라플루오로설포네이트 및 유도체에 의해 교차결합된 폴리에테르를 기술하였다. 비양성자성 용매는 통합되지 않았다. 리튬염의 첨가에 의해서 전도율은 < 10-4S/㎝에 도달하였다.
아르만드 (Armand) 등의 미합중국특허 제5,627,292호에는 비닐플루오로에톡시 설포닐플루오라이드 또는 플루오로에톡시 설포닐플루오라이드 기를 갖는 사이클릭 에테르와 폴리에틸렌옥사이드, 아크릴로니트릴, 피리딘 및 그밖의 단량체로부터 형성된 공중합체가 기술되어 있다. 리튬설포네이트 이오노머가 형성된다. 비양성자성 용매는 통합되지 않았다. 전도율은 < 10-4S/㎝였다.
나랑 (Narang) 등의 미합중국특허 제5,633,098호에는 작용화된 폴리올레핀 골격구조 및 테트라플루오로에톡시 리튬설포네이트 기를 함유하는 펜단트 기를 갖는 폴리아크릴레이트 공중합체가 기술되어 있다. 설포네이트 기를 함유하는 공단량체는 50 내지 100%의 몰비율로 존재한다. 기술된 조성물은 중합체, 및 프로필렌카보네이트, 에틸렌카보네이트 및 디메톡시에탄 에틸에테르로 구성된 용매혼합물로이루어진다. 이들 조성물의 이온전도율은 10-4내지 10-3S/㎝였다.
본 발명은 이온성 작용기 또는 그에 대한 전구체를 보유하는 말단배치된 플루오로사이클로부틸 환을 갖는 올레핀, 그의 제조방법 및 이것으로부터 형성된 중합체, 특히 이오노머에 관한 것이다. 본 발명은 또한 액체와 본 발명의 이오노머를 합침으로써 형성된 이온전도성 조성물, 및 전극, 센서, 및 이들 전도성 조성물을 함유하는 고체 중합체 전해질과 같은 전기화학적 장치에 관한 것이다. 본 발명의 중합체는 높은 화학적 내성 및 우수한 물리적 특성을 갖는 필름 및 코팅을 형성시키는데 유용하다. 본 발명의 이오노머는 전기화학적 적용분야, 특히 리튬전지에서 유용하다. 본 발명의 중합체 조성물은 프리델-크래프트 알킬화반응과 같은 강력한 산촉매반응에 유용하다.
도 1은 메탈로센 배위촉매 rac-에틸렌비스(인데닐)지르코늄(IV) 디클로라이드를 도시한 것이다.
도 2는 니켈 디이민 촉매를 도시한 것이다.
상세한 설명
본 발명은 신규의 단량체, 그의 합성방법 및 그로부터 생산된 중합체에 관한 것이다. 본 발명의 단량체는 화학식 III으로 표시된다:
<화학식 III>
상기식에서, R은 산소, 알킬렌 또는 알킬렌 에테르 래디칼이다. 바람직하게는 R은 2 내지 약 10개의 탄소원자, 바람직하게는 2 내지 6개의 탄소원자를 함유하며 한개 이상의 에테르 산소에 의해서 임의로 치환된 알킬렌 래디칼이고, 한개 이상의 수소는 할로겐에 의해서 치환될 수 있다. 가장 바람직하게는 R은 에테닐 또는 부테닐 래디칼이다. Rf는 화학식 II의 래디칼이다:
<화학식 II>
상기식에서, Rf'는 결합이거나, 플루오로알킬렌 또는 플루오로알킬렌 에테르 기이고, Y는 F 또는 O이며, Z는 일가 금속이고, m은 0 또는 1이되, 단 Y가 F인 경우에 m은 0이고, Y가 O인 경우에 m은 1이며, m이 1인 경우에 Rf는 적절하게 이온화될 수 있다.
바람직한 구체예에서, Rf는 화학식 FSO2-CF2CF2-O-[(CFRf")x-O]y-(여기서, Rf"는 퍼플루오로알킬 또는 불소이고, x는 0, 1, 2, 3 또는 4이며, y는 0, 1, 2 또는 3이되, 단 x가 0이면 y는 0임)로 표시되는 래디칼이다. 가장 바람직하게는 Rf"는 불소 또는 트리플루오로메틸이고, x는 2이며 y는 0 또는 1이다. x > 1인 경우에 Rf" 기들이 동일할 필요는 없다.
두번째의 바람직한 구체예에서, Rf는 화학식 M+SO3 --CF2CF2-O-[(CFRf")x-O]y-(여기서, Rf"는 퍼플루오로알킬 또는 불소이며 x는 0, 1, 2, 3 또는 4이고, y는 0, 1, 2 또는 3이되, 단 x가 0이면 y는 0이고, M+는 일가 금속 양이온임)로 표시되는 래디칼이다. 가장 바람직하게는 Rf"는 불소 또는 트리플루오로메틸이고, x는 2이며 y는 0 또는 1이고, M+는 Li+이다. x > 1인 경우에 Rf" 기들이 동일할 필요는 없다.
본 발명의 단량체는 문헌 [Sharkey,Fluorine Chemistry Reviews,2, P.P. Tarant, Ed., Marcel Dekker, 1968, New York]에서 개괄적으로 기술된 바와 같이, 두개의 말단 불포화된 탄소를 갖는 비공액 디엔을 말단 불포화된 치환된 플루오로올레핀에 2+2 폐환부가반응시킴으로써 형성된다.
본 발명을 수행하는데 적합한 것은 하기 화학식 IV로 표시되는 디엔이다:
<화학식 IV>
상기식에서, R은 산소, 알킬렌 또는 알킬렌 에테르 기이다. 바람직하게는 알킬렌 기는 2 내지 약 10개의 탄소원자, 가장 바람직하게는 4 내지 6개의 탄소원자를 함유하며, 한개 이상의 에테르 산소에 의해서 임의로 치환되고, 한개 이상의 수소는 할로겐에 의해서 치환될 수 있다. 가장 바람직하게는 R은 에테닐 또는 부테닐 래디칼이다. R에서 한개 이상의 수소를 한개 이상의 할로겐으로 치환시킴으로써 본 발명을 실시하여 만족스러운 결과를 얻을 수 있지만, 할로겐 치환은 바람직하지는 않다.
적합한 말단 불포화된 플루오로올레핀은 하기 화학식 V로 표시된다:
<화학식 V>
상기식에서, Rf'는 결합이거나, 플루오로알킬렌 또는 플루오로알킬렌 에테르 기이고, Y는 F 또는 O이며, Z는 일가 금속이고, m은 0 또는 1이되, 단 Y가 F인 경우에 m은 0이고, Y가 O인 경우에 m은 1이며, m이 1인 경우에 Rf는 적절하게 이온화될 수 있다.
바람직한 구체예에서, 말단 불포화된 플루오로올레핀은 화학식 SO2F-CF2-Rf'-CF2O-CF=CF2(여기서, Rf'는 결합이거나, 1 내지 약 10개의 탄소원자를 가지며 한개 이상의 에테르 산소 및 한개 이상의 수소원자에 의해서 임의로 치환된 플루오로알킬렌 기임)로 표시되며; 더욱 바람직하게는 말단 불포화된 플루오로올레핀은 화학식 FSO2-CF2CF2-O-[(CFRf")x-O]y-CF=CF2(여기서, Rf"는 퍼플루오로알케닐 또는 불소이고, x는 0, 1, 2, 3 또는 4이며, y는 0, 1, 2 또는 3이되, 단 x가 0이면 y는 0임)로 표시된다. 가장 바람직하게는 Rf"는 불소 또는 트리플루오로메틸이고, x는 2이며 y는 0 또는 1이다.
본 발명을 수행하는데 적합한 디엔은 본 기술분야에서 잘 알려져 있으며, 대부분 시판품을 광범하게 이용할 수 있다.
화학식 V로 표시되는 것으로, 본 발명을 실시하는데 적합한 말단 불포화된 플루오로올레핀은 광범한 조성물을 포함한다. 다양한 이들 조성물은 미합중국특허 제3,282,875호, 제4,358,545호 및 제5,463,005호에 기술되어 있다.
본 발명의 2+2 폐환부가방법의 한가지 구체예에서는, 디엔과 말단 불포화된 올레핀을 밀봉되고 바람직하게는 내식성인 압력용기 내에서 올레핀이 50 몰% 미만, 바람직하게는 20 몰% 미만의 수준으로 존재하도록 하여 합치고, 가압하에서 180 내지 250℃, 바람직하게는 190 내지 210℃ 범위의 온도로 가열하고 4 내지 12 시간 동안, 바람직하게는 5 내지 7 시간 동안 유지시킨 다음, 냉각시킨다. 바람직하게는, 반응혼합물을 교반한다. 적합한 압력은 자동발생 압력 내지 2,000 기압 정도까지의 범위이다.
본 발명의 2+2 폐환부가방법의 두번째 구체예에서는, 디엔과 말단 불포화된 올레핀을 상기한 인용예의 샤키 (Sharkey)의 방법에 따라 반응시킬 수 있는데, 여기에서는 600℃ 정도의 고온으로 가열된 관에 반응물을 가스상태로 연속적으로 공급하여, 그 안에서 반응시키고, 반응생성물은 연속적으로 분리시킨다.
본 발명의 특히 놀라운 특징은, 바람직한 반응조건 하에서 올레핀의 폐환다이머화 반응의 징후가 거의 또는 전혀 없을 뿐 아니라 플루오로에테르설포닐-함유 펜단트 기의 열분해도 없이 2+2 폐환부가물이 고수율 및 고순도로 제조된다는 점이다. 선행기술은 TFE와 비공액 디엔의 폐환부가물 및 퍼플루오로(3,6-디옥사-4-메틸-7-옥텐설포닐플루오라이드)와 공액 디엔의 폐환부가물의 형성을 시사하였다. 본 기술분야에서는 더 장쇄의 플루오르화된 알켄은 TFE 보다 반응성이 낮으며, 특히 퍼플루오로(3,6-디옥사-4-메틸-7-옥텐설포닐플루오라이드)는 TFE 보다 반응성이 현저하게 더 낮은 것으로 알려져 있다. 한편, 비공액 디엔은 공액 디엔 보다 반응성이 낮은 것으로 알려져 있다.
상기한 인용예에서 글라쯔코브 (Glazkov)는 약 140℃의 온도 또는 아마 다소 더 높은 온도에서 퍼플루오로(3,6-디옥사-4-메틸-7-옥텐설포닐플루오라이드)와 공액 디엔의 2+2 폐환부가물의 형성을 시사하였다. 그러나, 이하에서 입증되는 바와 같이, 비공액 디엔을 글라쯔코브의 공액 디엔 대신에 치환시키면 반응은 관찰되지 않는다.
본 기술분야에서 숙련된 전문가라면 더 높은 반응성을 얻기 위해서 반응온도를 상승시킨다는 것을 인지하고 있을 것이다. 그러나, 이 경우에 카르트소브 (Kartsov) 등은 문헌 (Zhur. Organ. Khimii,26pp. 1573ff (1992))에서 퍼플루오로프로필 비닐에테르 (퍼플루오로(3,6-디옥사-4-메틸-7-옥텐설포닐플루오라이드)는 그의 유도체이다)는 160 내지 205℃의 온도범위에서 이성화 및 올리고머화 반응을일으킨다고 기술하였다. 따라서, 본 기술분야에서 숙련된 전문가라면 글라쯔코브의 온도 보다 훨씬 높은 온도, 특히 200℃의 범위에서 퍼플루오로설포닐 비닐에테르-함유 종과 비공액 디엔의 2+2 폐환부가반응을 시도하지 않을 것임이 틀림없다.
따라서, 200℃ 부근의 온도에서 목적하는 폐환부가반응을 성공적으로 달성하는 것은 매우 놀랍고 유익한 결과이다.
이렇게 형성된 2+2 폐환부가물은 상술한 바와 같은 화학식 III으로 표시된다.
본 발명의 방법에서는, 본 발명에 따른 화학식 III의 단량체를 배위촉매의 존재하에서 올레핀성 공단량체, 바람직하게는 에틸렌과 공중합시킨다. 적합한 배위촉매에는 지글러-나타 촉매, 바람직하게는 Mg/Ti 지지된 촉매, 메탈로센 촉매, 및 상기에서 인용된 브룩하르트 (Brookhart) 등의 문헌에서 기술된 바와 같은 디이민 전이금속 착체, 바람직하게는 알파-디이민 니켈 및 팔라듐 촉매가 포함된다. 상기 인용된 선행기술에서 올레핀에 대해서 적합한 것으로 시사한 중합 방법은 어떤 것이나 본 발명을 실시하는데 적합하다. 메탈로센 착체가 존재하는 것이 바람직하다.
바람직한 중합반응에서, 공정이 수행되는 온도는 약 -100℃ 내지 약 +200℃, 바람직하게는 약 0℃ 내지 약 150℃이다. 에틸렌 압력은 대기압 내지 약 275 MPa의 범위이다. 유리기구 및 금속 오토클레이브가 본 발명을 실시하는데 적합한 것으로 밝혀졌다. 본 발명의 바람직한 중합 방법에 대한 더 상세한 사항은 상기에서 인용된 웰본 (Welborn) 등이 기술한 내용을 확대시킴으로써 얻을 수 있다.
본 기술분야에서 숙련된 전문가라면 올레핀의 중합반응을 일으키는데 사용하기에 적합한 다수의 배위촉매가 이용될 수 있고, 촉매와 반응물의 상이한 배합물들이 높은 수율 또는 최종생성물에서 다양한 정도 및 형태의 측쇄형성을 성취하는데 다소 효과적일 수 있다는 것을 인지하고 있을 것이다.
배릭 (Barrick)은 부타디엔과 TFE에 의해 형성된 폐환부가물에 대해 적합한 유리-래디칼 중합 방법을 기술하였지만, 부타디엔과 PSEPVE의 폐환부가물의 배위중합반응은 이루어지지 않았으며, 이는 아마도 전기음성 불소-함유 기가 올레핀성 이중결합에 대해 근접하여 존재하기 때문인 것 같다. 동일한 이유로, 펜타디엔에 의해서 형성된 폐환부가물은 특정의 촉매에 의해서 중합시킬 수 있지만, 실용적인 단량체를 나타내는 것으로 판단되지는 않는다. 그러나, 헥사디엔과 더 큰 동족체에 의해서 형성된 폐환부가물은 다수의 촉매에 의해서 우수한 수율로 용이하게 중합한다.
본 발명의 가장 바람직한 구체예에서는, 본 발명의 단량체를 올레핀, 바람직하게는 에틸렌과 공중합시키고, 이어서 필요에 따라 가수분해시켜 이온성 공중합체 또는 이오노머를 형성시킨다.
본 발명의 배위 중합 방법에 의해서 형성된 중합체가 설포닐플루오라이드의 형태인 경우에, 중합체는 바람직하게는 선행기술 (참조예: Doyle (WO 98/20573))에서 공지된 바와 같이 LiOH와 접촉시킴으로써 가수분해되어 리튬설페이트 이오노머를 형성한다.
본 발명의 이오노머는 건조시에 약 10-7내지 10-6S/㎝의 실온 이온전도율을 나타낸다. 그러나, 본 발명을 실행하는 경우에 본 발명의 이오노머 내로 흡수된 다수의 액체는 수십배 까지 전도율을 증진시키는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 본 발명의 가장 유용한 구체예를 성립시키기 위해서는 액체가 본 발명의 이오노머에 흡수되어 있는 전도성 조성물을 형성시키는 것이 바람직한 것으로 밝혀졌다.
사용된 액체는 적용방법에 따라 작용을 나타낸다. 개괄적으로, 본 발명의 실시함에 있어서 액체-함유 이오노머의 전도율은 액체의 흡수 중량%가 증가함에 따라, 액체의 유전상수가 증가함에 따라, 그리고 액체의 루이스 염기도가 증가함에 따라 증가하는 반면에 전도율은 점도가 증가함에 따라, 그리고 사용된 액체의 분자크기가 증가함에 따라 감소하는 것으로 관찰되는 것으로 확인되었다. 이오노머와 액체의 소정의 배합물에 의해서 관찰되는 실제 전도율은 특성들의 특정한 조화에 따라 좌우된다. 따라서, 일반적으로는 높은 유전상수가 바람직하지만, 소정의 막에서는 낮은 점도, 작은 입자크기 및 낮은 유전상수의 매우 염기성인 용매가 더 크고, 더 점성이며 더 큰 유전상수를 갖는 염기성이 낮은 용매에 비해 탁월한 전도율을 제공할 수도 있다. 물론, 다른 고려사항도 마찬가지로 작용할 수 있다. 예를들어, 액체 내에서 이오노머의 과도한 용해도는 바람직하지 않을 수 있다. 또는, 액체가 목적하는 용도에서 전기화학적으로 불안정할 수도 있다.
특히 바람직한 구체예는 리튬전지에서 유용한 비양성자성 용매, 바람직하게는 유기 카보네이트와 합쳐진 리튬 이오노머로 이루어진다.
본 발명의 바람직한 구체예에서, 공단량체 농도는 바람직하게는 1 내지 10 몰%, 가장 바람직하게는 2 내지 7 몰%이다.
본 발명의 이오노머로부터 형성된 제품의 형태 또는 크기에 대한 제한은 없지만, 얇은 필름 또는 막이 바람직하게는 유기 카보네이트와 함께 리튬전지 내에서 단일-이온 전도성 고체중합체 전해질로서 작용하므로 리튬전지에서 격리판으로 사용하는데 특별한 유용성을 갖는다.
본 발명의 이오노머는 완전히 열가소성은 아니며, 열가소적 방법에 의해서 용이하게 가공할 수 없다. 스크류 압출기 및 평면다이 (flat die)를 사용하여 본 발명의 설포닐플루오라이드-함유 중합체의 막을 형성시키는 것이 편리할 수 있다. 또 다른 방법으로, 필름은 용융 프레스할 수도 있다. 이렇게하여 형성된 필름은 그후에 이것을 LiOH와 접촉시켜 리튬설포네이트 이오노머를 형성시킴으로써 목적하는 이온성 형태로 전환시킬 수 있다.
추가의 또 다른 대체방법에서는, 필름을 설포닐플루오라이드 중합체의 용액 또는 분산액 또는 본 발명의 이온성 중합체의 용액 또는 분산액을 기질 상에 주조하고 응고시킴으로써 이들 용액 또는 분산액으로부터 주조할 수 있다. 특정한 방법이 다른 방법에 비해서 바람직하지는 않으며, 각각의 전문가의 필요에 따라 특정의 방법을 선택할 수 있다.
본 발명의 특히 바람직한 구체예에서, 본 발명의 이오노머는 리튬전지에서 사용하기에 적합한 전극내에 통합시킨다. 본 발명의 바람직한 전극은 미립형태인 하나 이상의 전극활성물질, 본 발명의 이오노머, 적어도 하나의 전자전도성 첨가제, 및 적어도 하나의 유기 카보네이트의 혼합물로 이루어진다. 유용한 음극활성물질의 예로는 탄소 (흑연, 코크스-형, 메조카본 (mesocarbon), 폴리아센 등) 및 리튬-삽간된 탄소, Li2.6Co0.4N과 같은 리튬 금속 니트라이드, 산화주석-기본 유리, 리튬금속, 및 리튬과 알루미늄, 주석, 마그네슘, 실리콘, 망간, 철 및 아연의 합금과 같은 리튬합금이 포함되나, 이들로 제한되는 것은 아니다. 탄소를 사용한 리튬 삽간 음극이 바람직하다. 유용한 양극활성물질에는 전이금속 옥사이드 및 설파이드, 리튬화 (lithiated) 전이금속 옥사이드 및 설파이드, 및 유기황 화합물이 포함되나, 이들로 제한되는 것은 아니다. 이들의 예로는 산화코발트, 산화망간, 산화몰리브덴, 산화바나듐, 티타늄, 몰리브덴 및 니오븀의 설파이드, 스피넬 리튬망간옥사이드 Li1+xMn2-xO4, 크롬-도핑된 스피넬 리튬망간옥사이드 LixCryMnzO4, LiCoO2, LiNiO2, LiNixCo1-xO2(여기에서 x는 0 < x < 1이며, 바람직한 범위는 0.5 < x < 0.95이다), LiCoVO4와 같은 리튬화 옥사이드, 및 이들의 혼합물이 있다. LiNixCo1-xO2가 바람직하다. 매우 바람직한 전자전도성 보조제는 1 내지 10% 농도범위의 카본블랙, 바람직하게는 슈퍼 P (Super P) 카본블랙 (MMM S.A. Carbon, Brussels, Blegium으로부터 입수)이다. 바람직하게는 가공된 전극 내의 리튬 이오노머의 부피비율은 4 내지 40%이다.
본 발명의 전극은 모든 중합체 성분들을 공통용매에 용해시키고 카본블랙 입자 및 전극활성입자와 함께 혼합시킴으로써 편리하게 제조할 수 있다. 양극의 경우에, 바람직한 전극활성물질은 LiNixCo1-xO2(여기에서 0 < x < 1이다)이고, 그 반면에 음극의 경우에 바람직한 전극활성물질은 흑연화된 메조카본 마이크로비드이다. 예를들어, 본 발명의 바람직한 리튬전지 전극은 본 발명의 이오노머를 아세톤과 디메틸포름아미드의 혼합물에 용해시키고, 이어서 전극활성물질 및 카본블랙의 입자를 첨가하고, 계속해서 기질 상에 필름을 침착시키고 건조시킴으로써 제작될 수 있다. 생성된 바람직한 전극은 전극활성물질, 전도성 카본블랙, 및 본 발명의 이오노머로 이루어지며, 여기에서 바람직하게는 전극활성물질에 대한 이오노머의 중량비율은 0.05 내지 0.8이고, 전극활성물질에 대한 카본블랙의 중량비율은 0.01 내지 0.2이다. 가장 바람직하게는, 전극활성물질에 대한 이오노머의 중량비율은 0.1 내지 0.25이고, 전극활성물질에 대한 카본블랙의 중량비율은 0.02 내지 0.1이다. 이 전극은 그후에 용액으로부터 유리판 또는 전류수집기 금속포일과 같은 적합한 지지체 상에서 주조할 수 있으며, 본 기술분야에서 잘 알려져 있는 기술을 사용하여 필름으로 성형시킬 수 있다. 이렇게하여 생성된 전극필름은 그후에 후술하는 바와 같이 적층시킴으로써 다층 전기화학 전지 구조내에 통합시킬 수 있다.
전극조성물의 성분들의 결합을 개선시키거나, 이들로부터 제작된 제품의 개선된 구조적 일체성을 제공하는 것과 같은 목적에 유용할 수 있는 보조제를 본 발명의 전극조성물에 통합시키는 것이 바람직할 수 있다. 특히 바람직한 추가의 물질은 SiO2인데, 이것은 상술한 바와 같이 전극이 형성되는 동일한 용액내에 그의 입자를 분산시킴으로써 간단하게 통합될 수 있다. 바람직한 것은 1.0 마이크로미터미만의 평균입자크기를 갖는 실리카 입자인데, 이 실리카는 총중량의 50% 이하로 혼합물 내에 존재한다.
대체방법에서는, 전극-활성물질 및 임의의 카본블랙 및 그밖이 다른 보조제의 분산액을 우선 표면상에 주조하고, 이어서 유기 카보네이트 용액 중의 본 발명의 이오노머를 첨가할 수 있다.
본 발명은 이하의 특정한 구체예에서 더 상세히 기술된다.
발명의 요약
본 발명은 하기 화학식 I의 래디칼로 이루어진 펜단트 기를 포함하는 실질적으로 비플루오르화된 폴리올레핀 중합체를 제공한다:
상기식에서,
R은 산소, 또는 한개 이상의 수소가 할로겐에 의해서 치환될 수 있는 알킬렌 또는 알킬렌 에테르 기이며,
Rf는 화학식 II의 래디칼이고,
여기에서 Rf'는 결합이거나, 플루오로알킬렌 또는 플루오로알킬렌 에테르 기이고,
Y는 F 또는 O이며,
Z는 수소 또는 일가 금속이고,
m은 0 또는 1이되, 단 Y가 F인 경우에 m은 0이고, Y가 O인 경우에 m은 1이며, m이 1인 경우에 Rf는 적절하게 이온화될 수 있다.
본 발명은 또한 화학식 III의 말단 불포화된 올레핀을 제공한다:
상기식에서,
R은 산소, 또는 한개 이상의 수소가 할로겐에 의해서 치환될 수 있는 알킬렌 또는 알킬렌 에테르 기이며,
Rf는 화학식 II의 래디칼이고,
<화학식 II>
여기에서 Rf'는 결합이거나, 플루오로알킬렌 또는 플루오로알킬렌 에테르 기이고,
Y는 F 또는 O이며,
Z는 일가 금속이고,
m은 0 또는 1이되, 단 Y가 F인 경우에 m은 0이고, Y가 O인 경우에 m은 1이며, m이 1인 경우에 Rf는 적절하게 이온화될 수 있다.
본 발명은 추가로, 용기내에서 하기 화학식 IV의 디엔을 50 몰% 이하의 하기 화학식 V의 말단 불포화된 플루오로올레핀과 합치고, 약 1 초 내지 약 24 시간의 기간 동안 180 내지 600℃ 범위의 온도로 가열하는 것을 포함함을 특징으로 하는 말단 불포화된 올레핀의 제조방법을 제공한다:
상기식에서,
R은 산소, 또는 한개 이상의 수소가 할로겐에 의해서 치환될 수 있는 알킬렌 또는 알킬렌 에테르 기이며,
Rf'는 결합이거나, 플루오로알킬렌 또는 플루오로알킬렌 에테르 기이고,
Y는 F 또는 O이며,
Z는 일가 금속이고,
m은 0 또는 1이되, 단 Y가 F인 경우에 m은 0이고, Y가 O인 경우에 m은 1이며, m이 1인 경우에 Rf는 적절하게 이온화될 수 있다.
이 방법에서는 바람직하게는 계속해서 생성물을 냉각 및 분리시킨다.
추가로 중합 방법이 제공되는데, 이 방법은 유기금속 배위촉매의 존재하에 중합반응 조건하에서 올레핀을 화학식 III의 말단 불포화된 올레핀과 공중합시키는 것으로 이루어진다.
또한, 화학식 I의 펜단트 기 (여기에서는 화학식 II에서 m이 1이고 Z는 알칼리 금속이다)을 갖는 중합체 및 그안에 흡수된 액체를 포함하는 이온전도성 조성물이 제공된다.
또한, 액체 및 화학식 III으로 표현되는 화합물 (여기에서는 화학식 II에서 m이 1이고 Z는 알칼리 금속이다)을 포함하는 전도성 조성물도 제공된다.
추가로는 또한, 양극, 음극 및 격리판을 포함하며, 이들 중의 적어도 하나는 화학식 I의 펜단트 기 (여기에서는 화학식 II에서 m이 1이고 Z는 알칼리 금속이다)을 갖는 중합체를 포함하는 전기화학 전지가 제공된다.
또한, 추가로 음극, 양극, 격리판, 및 화학식 III으로 표현되는 화합물 (여기에서는 화학식 II에서 m이 1이고 Z는 알칼리 금속이다) 및 액체를 포함하는 전도성 조성물을 포함하는 전기화학 전지가 제공된다.
전기활성 물질, 및 화학식 I의 펜단트 기 (여기에서는 화학식 II에서 m이 1이고 Z는 알칼리 금속이다)을 갖는 중합체를 포함하는 전극도 또한 제공된다.
비교실시예 1
1,5-헥사디엔 12.5 g 및 문헌 (D. J. Connally and W. F. Gresham, 미합중국특허 제3,282,875호(1966))에 기술된 방식으로 제조된 PSEPVE (CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2SO2F) 2.0 g을 밀봉되고 벽이 두꺼운 유리관 내에서 합치고 80℃로 가열하여 18 시간 동안 유지시킨 다음, 120℃로 가열하여 6 시간 동안 유지시키고, 그후에 155℃로 가열하여 6 시간 동안 유지시켰다. 각각의 가열단계 후의 GC 분석은 출발물질 만이 존재하는 것으로 나타났다. 반응은 일어나지 않았다.
실시예 1
1,5-헥사디엔 100 g, PSEPVE 50 g, 및 2,2,6,6-테트라메틸-1-피페리디닐옥시 (TEMPO, Aldrich Chemical Co.) 1 g을 200℃로 가열된 400 ㏄ 하스틸로이 (Hastelloy) C 진탕기 관 내에서 합치고, 6 시간 동안 진탕하였다. 내용물을 냉각시키고 증류하여 회수된 1,5-헥사디엔 및 잔류물을 수득하였다. 그후, 잔류물을쿠겔로르 (Kugelrohr) 증류장치에서 증류하여 0.0001 토르에서 비점이 50℃인 액체 34.3 g을 수득하였으며 (PSEPVE를 기본으로 한 수율 58%), 그의 적외선, GC-MS,1H 및19F NMR 스펙트럼은 폐환부가 생성물의 시스/트랜스 이성체의 혼합물과 일치하였다.
실시예 2
1,7-옥타디엔 100 g 및 PSEPVE 60 g의 혼합물을 400 ㏄ 하스틸로이 C 진탕기 관 내에서 200℃로 6 시간 동안 가열하였다. 두번째 관에서 1,7-옥타디엔 100 g 및 PSEPVE 60 g의 두번째 혼합물을 동일한 방식으로 처리하였다. 관을 냉각시키고, 관으로부터의 내용물을 합해서 증류시켜 회수된 1,7-옥타디엔 및 0.25 토르에서 비점이 95 내지 100℃인 액체 94.8 g을 수득하였으며 (PSEPVE를 기본으로 한 수율 63%), 그의 적외선, GC-MS,1H 및19F NMR 스펙트럼은 목적하는 폐환부가물의 시스/트랜스 이성체의 혼합물과 일치하였다.
실시예 3: 조립예
실시예 2의 PSEPVE/1,7-옥타디엔의 폐환부가물 10 g (18 mmol), 무수메탄올 100 ㎖ 및 리튬카보네이트 1.5 g (20 mmol)을 250 ㎖ 플라스크 내에서 합치고 질소블랭킷 하에 실온에서 3 일 동안 교반하였다. 생성된 슬러리를 여과하고, 여액을 진공하에 농축시키고 가온된 (50℃) 질소 기류 내에서 건조시켜 백색고체 9.5 g (94% 수율)을 수득하였으며, 이것은 그의1H 및19F NMR 스펙트럼에 의해 실시예 2의설포닐플루오라이드의 리튬설포네이트 염이 형성되었음을 시사하는 것으로 확인되었다.
실시예 4
도 1에 도시된 촉매 rac-에틸렌비스(인데닐)지르코늄(IV) 디클로라이드 3.2 ㎎ (0.0077 mmol), 및 실시예 2의 PSEPVE/1,7-옥타디엔의 폐환부가물 (5.0 g, 8.99 mmol)을 드라이박스 내의 슐렝크 (Schlenk) 플라스크 내에서 톨루엔 35 ㎖와 혼합시켰다. 이것을 1 기압의 에틸렌 하에 놓아두고, 0℃에서 15분 동안 에틸렌으로 퍼지하였다. 혼합물에 폴리메틸알루목산 (PMAO, 12.9 중량% 톨루엔 용액 5.5 ㎖)을 가하였다. 1 기압의 에틸렌 하에 0℃에서 60분 동안 교반한 다음, 반응혼합물에 메탄올 5 ㎖를 서서히 가하였다. 그후 혼합물을 메탄올 150 ㎖에 붓고, 이어서 진한 HCl 4 ㎖를 첨가하였다. 실온에서 20분 동안 교반한 후에 백색고체 중합체를 여과하고 메탄올로 세척하여 진공중에서 건조시켰다. 공중합체 (6.98 g)를 수득하였다.13C NMR을 기본으로하여 공단량체 통합율은 2.2 몰%였다. 공중합체는 시차주사열량측정법 (differential scanning calorimetry)에 의해 106℃의 융점을 나타낸다. 겔투과크로마토그라피 (TCB, 135℃, 폴리에틸렌 표준): Mw = 58,100; Mn = 6,150; Mw/Mn = 9.5.
실시예 5
도 1에 도시된 촉매 rac-에틸렌비스(인데닐)지르코늄(IV) 디클로라이드 3.2 ㎎ (0.0077 mmol), 및 실시예 2의 PSEPVE/1,7-옥타디엔의 폐환부가물 (12.0 g,21.6 mmol)을 드라이박스 내의 슐렝크 플라스크 내에서 톨루엔 28 ㎖와 혼합시켰다. 이것을 1 기압의 에틸렌 하에 놓아두고, 0℃에서 15분 동안 에틸렌으로 퍼지하였다. 혼합물에 PMAO (12.9 중량% 톨루엔 용액 5.5 ㎖)를 가하였다. 1 기압의 에틸렌 하에 0℃에서 15분 동안 교반한 다음, 반응혼합물에 메탄올 5 ㎖를 서서히 가하였다. 그후 혼합물을 메탄올 150 ㎖에 붓고, 이어서 진한 HCl 6 ㎖를 첨가하였다. 실온에서 20분 동안 교반한 후에 백색고체 중합체를 여과하고 메탄올로 세척하여 진공중에서 건조시켰다. 공중합체 (8.93 g)를 수득하였다.13C NMR을 기본으로하여 공단량체 통합율은 6.0 몰%였다.
실시예 6
도 2에 도시된 니켈 촉매 12.2 ㎎ (0.017 mmol) 및 실시예 2의 PSEPVE/1,7-옥타디엔의 폐환부가물 (8.0 g, 14.4 mmol)을 드라이박스 내의 슐렝크 (Schlenk) 플라스크 내에서 톨루엔 35 ㎖와 혼합시켰다. 이것을 1 기압의 에틸렌 하에 놓아두고, 0℃에서 15분 동안 에틸렌으로 퍼지하였다. 혼합물에 PMAO (12.9 중량% 톨루엔 용액 1.2 ㎖)를 가하였다. 1 기압의 에틸렌 하에 0℃에서 45분 동안 교반한 다음, 반응혼합물에 메탄올 5 ㎖를 서서히 가하였다. 그후 혼합물을 메탄올 150 ㎖에 붓고, 이어서 진한 HCl 2 ㎖를 첨가하였다. 실온에서 20분 동안 교반한 후에 백색고체 중합체를 여과하고 메탄올로 세척하여 진공중에서 건조시켰다. 공중합체 (0.274 g)를 수득하였다.19FNMR 및1HNMR을 기본으로하여 공단량체가 통합되었음을 확인하였다. 공중합체는 시차주사열량측정법에 의해 98℃의 융점을 나타낸다. 겔투과크로마토그라피 (TCB, 135℃, 폴리에틸렌 표준): Mw = 39,900; Mn = 1,260; Mw/Mn = 32.
비교실시예 2
도 1에 도시된 촉매 rac-에틸렌비스(인데닐)지르코늄(IV) 디클로라이드 3.2 ㎎ (0.0077 mmol) 및 2,2,3,3-테트라플루오로사이클로부틸 에틸렌 (6.5 g)을 드라이박스 내의 슐렝크 플라스크 내에서 톨루엔 35 ㎖와 혼합시켰다. 이것을 1 기압의 에틸렌 하에 놓아두고, 0℃에서 15분 동안 에틸렌으로 퍼지하였다. 혼합물에 PMAO (12.9 중량% 톨루엔 용액 5.5 ㎖)을 가하였다. 1 기압의 에틸렌 하에 0℃에서 25분 동안 교반한 다음, 반응혼합물에 메탄올 5 ㎖를 서서히 가하였다. 그후 혼합물을 메탄올 200 ㎖에 붓고, 이어서 진한 HCl 5 ㎖를 첨가하였다. 실온에서 20분 동안 교반한 후에 백색고체 중합체를 여과하고 메탄올로 세척하여 진공중에서 건조시켰다. 백색 중합체 (2.687 g)를 수득하였다.1HNMR을 기본으로하여 이것은 에틸렌 단독중합체로 확인되었다. 공단량체의 통합은 관찰되지 않았다.19FNMR은1HNMR과 일치하였다. 공중합체는 시차주사열량측정법에 의해 126℃의 융점을 나타낸다.
비교실시예 3
도 2에 도시된 니켈 촉매 12.2 ㎎ (0.017 mmol) 및 2,2,3,3-테트라플루오로사이클로부틸 에틸렌 (6.5 g)을 드라이박스 내의 슐렝크 플라스크 내에서 톨루엔 35 ㎖와 혼합시켰다. 이것을 1 기압의 에틸렌 하에 놓아두고, 0℃에서 15분 동안에틸렌으로 퍼지하였다. 혼합물에 PMAO (12.9 중량% 톨루엔 용액 1.2 ㎖)을 가하였다. 1 기압의 에틸렌 하에 0℃에서 약 3 시간 동안 교반한 다음, 반응혼합물에 메탄올 5 ㎖를 서서히 가하였다. 그후 혼합물을 메탄올 200 ㎖에 붓고, 이어서 진한 HCl 2 ㎖를 첨가하였다. 실온에서 20분 동안 교반한 후에 백색고체 중합체를 여과하고 메탄올로 세척하여 진공중에서 건조시켰다. 백색 중합체 (1.044 g)를 수득하였다.1HNMR을 기본으로하여, 이것은 에틸렌 단독중합체로 확인된다.19FNMR은1HNMR과 일치하였다. 공단량체 통합은 관찰되지 않았다. 공중합체는 시차주사열량측정법에 의해 98℃의 융점을 나타낸다. 겔투과크로마토그라피 (TCB, 135℃, 폴리에틸렌 표준): Mw = 167,000; Mn = 67,500; Mw/Mn = 2.5.
실시예 7
캡톤 (Kapton(등록상표)) 폴리이미드 필름 (DuPont, Wilmington, DE로부터 입수)의 두장의 시트 사이에 실시예 4의 건조된 중합체 약 0.25 내지 1.0 g을 배치시키고 오므론 엘렉트로닉스 인코포레이티드 (Omron Electronic Inc., Schaumburg, IL) E5CS 온도조절기가 장착된 수압프레스 (hydraulic press) (model P218C, Pasadena Hydraulic Industries, City of Industry, CA)의 플래튼 (platen) 사이에 삽입시킴으로써 용융-프레스된 필름 (3.75 ㎝ ×3.75 ㎝ 내지 7.5 ㎝ ×7.5 ㎝)을 수득하였다. 중합체는 140℃에서 2분 동안 예열한 다음에 2500 psi에서 가압하고, 이어서 가압하에서 냉각시켰다.
필름은 1:1 물/메탄올 중의 여과된 1.0 M LiOH 용액으로 처리함으로써 가수분해시키고 리튬화시켰다. (플라스크는 열전쌍 (thermocouple) 및 요도가와 (Yodogawa) UT320 디지탈 표시조절기 (Digital Indicating Controller)에 의해서 온도가 모니터/조절되는 오일욕에서 가열하였다.) 필름을 여과된 LiOH 용액 300 ㎖를 포함하는 500 ㎖ 플라스크에 넣었다. 반응액을 6 시간 동안 80℃로 가열한 다음, 실온으로 냉각시켰다. LiOH 용액을 1:1 물/메탄올 용액으로 치환시키고, 필름을 실온에서 밤새 침지시켰다. 그후, 용액을 신선한 1:1 물/메탄올로 치환시키고 4 시간 동안 80℃로 가열하였다. 필름을 약 220 토르의 진공 및 65℃의 온도 하에 VWR 모델 1430 진공오븐 (VWR Scientific, West Chester, PA로부터 입수) 내에서 건조시켰다. 전도율 시험을 수행하기 전에 진공하에 상승된 온도 (70 내지 100℃)에서 필름의 추가건조를 수행하였다.
실시예 8
실시예 5의 중합체 조각 (crumb)을 교반봉 및 1:1 물/메탄올 중의 여과된 1.0 M LiOH 350 ㎖가 있는 500 ㎖ 플라스크에 넣었다.
반응액을 65℃에서 6 시간 동안 가열한 다음 실온으로 냉각시켰다. (플라스크는 열전쌍 및 요도가와 UT320 디지탈 표시조절기에 의해서 온도가 모니터/조절되는 오일욕에서 가열하였다.) 중합체를 여과하여 수집하고 1:1 물/메탄올을 함유하는 플라스크 내에 넣어 실온에서 밤새 침지시켰다. 중합체를 다시 여과하여 수집하고, 신선한 1:1 물/메탄올 내에 넣어 교반하면서 65℃에서 4 시간 동안 가열하였다. 그후, 세정된 중합체를 여과하여 수집하였다. 중합체 0.5 g을 뜨거운 1:1 사이클로헥사논/o-디클로로벤젠에 용해시키고, 50 ㎜ 직경의 테프론 (Teflon(등록상표)) PFA 페트리접시에 부어 필름을 주조하였다. 용매가 서서히 증발하도록 하여 필름을 수득하였다. 전도율 시험을 수행하기 전에 진공하에 상승된 온도 (70 내지 100℃)에서 필름의 추가건조를 수행하였다.
실시예 9-14
가수분해된 필름을 재순환 질소오븐 (Electric Hotpack Company, Inc., Model 633, Philadelphia, PA) 내에서 100℃로 48 시간 동안 건조시켰다.
건조시킨 가수분해된 필름을 가온된 채로 진공오븐으로부터 밀봉된 용기에 옮기고, 적용되어 있는 양압 (positive pressure)의 무수질소를 갖는 글로브박스 (glove box)에 이송시켰으며, 여기에서는 밀봉된 용기로부터 막을 제거하여 실온이 되도록 하였다. 그후, 글로브박스 내에 있는 채로 막을 1.0 ㎝ ×1.5 ㎝ 크기의 여러개의 단편으로 절단하였다. 일반적으로, 제조된 검체는 그후에 진공하에 100℃에서 24 내지 48 시간 동안 가열하였다.
그후, 냉각된 1.0 ㎝ ×1.5 ㎝ 막샘플을 밀봉된 유리바이알 내의 하나 이상의 과량의 액체에 실온에서 24 시간 동안 침지시켰다. 사용된 액체는 모두 시판품을 이용할 수 있었으며, 입수한 그대로 사용하였다. 액침시킨 후에 막샘플을 액체욕으로부터 꺼내어 종이타올로 빨아들여 과잉의 액체를 제거하고, 시험하였다.
이온전도율은 문헌에 개재된 논문 [제목 "Proton Conductivity of Nafion(등록상표) 117 As Measured by a Four-Electrode AC Impendance Method", Y. Sone et al., J. Electrochem. Soc., 143, 1254 (1996)]에 기술된 소위 4점 프로브기술 (four-point probe technique)을 사용하여 측정하였다. 기술된 방법은 수성 전해질막에 적용한다. 이 방법을 물에 대한 노출을 최소화하기 위해서 무수질소로 퍼지된 밀봉 글로브박스 내에 기술된 장치를 배치시킴으로써 비수성 용매에 대한 본 명세서에 보고된 측정치를 얻기 위한 목적으로 변형시켰다. 이 방법은 또한 공개된 방법에서 사용된 점 프로브를 시험검체의 전체 폭을 가로지르는 평행선형 프로브로 치환시켜 변형시켰다.
1.0 ㎝ ×1.5 ㎝ 필름을 압지로 건조시키고 전도도 측정용기에 배치시켰다. 용기의 임피던스는 10 Hz 내지 100,000 Hz의 범위에 걸쳐서 측정하였으며, 더 고주파수 범위 (통상 500 내지 5000 Hz)에서 0 위상각 (phase angle)에 의한 값을 옴 (Ohms)으로 나타낸 벌크샘플 저항으로 간주하였다. 그후, 생저항값 (raw resistance value)을 용기상수 및 액체-팽윤된 필름두께를 사용하여 S/㎝ 단위의 전도율로 전환시켰다.
실시예 9
상술한 방식으로 건조된 실시예 7의 가수분해된 필름의 냉각시킨 1.0 ㎝ ×1.5 ㎝ 막샘플을 밀봉된 유리바이알 내의 과량의 디메틸설폭사이드 (ACS 등급, 99.9+%, Alfa Aesar, Ward Hill, MA)에 실온에서 24 시간 동안 침지시켰다. DMSO욕으로부터 막을 꺼내어 종이타올로 빨아들여 과량의 용매를 제거하고, 상술한 4점 프로브시험을 이용하여 시험하였다. 전도율은 10-4S/㎝ 보다 컸다.
실시예 10
실시예 9의 방식으로 제조한 추가의 1.0 ㎝ ×1.5 ㎝ 막샘플을, 용매로 프로필렌카보네이트 (99%, Aldrich Chemical Co., Inc., Milwaukee, WI)와 디메톡시에탄 (98%, Aldrich Chemical Co., Inc., Milwaukee, WI)의 1:1 (용적) 혼합물을 사용하는 것을 제외하고는 기술된 방법에 따라 처리하였다. 전도율은 10-5S/㎝ 보다 컸다.
실시예 11
실시예 9의 방식으로 제조한 1.0 ㎝ ×1.5 ㎝ 막샘플을, 용매로 감마-부리토락톤 (99%, Aldrich Chemical Co., Inc., Milwaukee, WI)을 사용하는 것을 제외하고는 기술된 방법에 따라 처리하였다. 전도율은 10-5S/㎝ 보다 컸다.
실시예 12
실시예 9의 방식으로 제조한 1.0 ㎝ ×1.5 ㎝ 막샘플을, 막샘플을 건조박스 환경으로부터 꺼내어 가열판 (hot plate; PMC 730 시리즈, Dataplate Digital Hot Plate) 상의 탈이온수 중에서 80℃로 가열하는 것을 제외하고는 기술된 방법에 따라 처리하였다. 막과 수욕을 냉각시킨 후에, 막샘플을 꺼내어 종이타올로 빨아들이고 상술한 4점 프로브시험을 이용하여 시험하였다. 전도율은 10-4S/㎝ 보다 컸다.
실시예 13
실시예 12의 방식으로 제조한 1.0 ㎝ ×1.5 ㎝ 막샘플을, 탈이온수욕 중에서 가열한 후에 막을 과량의 1.0 M 질산 (시약등급, EM Science, Gibbstown, NJ)에 액침시키고 한시간 동안 T=80℃로 가열하는 것을 제외하고는 기술된 방법에 따라 처리하였다. 이 과정에 이어서, 막을 몇시간 동안 탈이온수로 세정하였다. 이 과정 후에 막은 깨끗하고 완벽하였다. 그후에, 상기에 제시된 과정에 따라 막을 특정화하였으며, 전도율은 10-3S/㎝ 보다 컸다.
실시예 14
상술한 방식으로 건조된 실시예 8의 가수분해된 필름의 냉각시킨 1.0 ㎝ ×1.5 ㎝ 막샘플을 밀봉된 유리바이알 내의 에틸렌카보네이트 (98%, Aldrich Chemical Co., Inc., Milwaukee, WI)와 디메틸카보네이트 (99%, Alfa Aesar, Ward Hill, MA)의 1:1 (용적) 혼합물의 과량에 실온에서 2 시간 동안 침지시켰다. 용매욕으로부터 막을 꺼내어 종이타올로 빨아들여 과량의 용매를 제거하고, 상술한 4점 프로브시험을 이용하여 시험하였다. 용매흡수율은 319%였다. 전도율은 10-4S/㎝ 보다 컸다.

Claims (24)

  1. 하기 화학식 I의 펜단트 기를 포함하는 실질적으로 비플루오르화된 폴리올레핀 중합체.
    <화학식 I>
    상기식에서,
    R은 산소, 또는 한개 이상의 수소가 할로겐에 의해서 치환될 수 있는 알킬렌 또는 알킬렌 에테르 기이며,
    Rf는 하기 화학식 II의 래디칼이고,
    <화학식 II>
    여기에서 Rf'는 결합이거나, 플루오로알킬렌 또는 플루오로알킬렌 에테르 기이고,
    Y는 F 또는 O이며,
    Z는 수소 또는 일가 금속이고,
    m은 0 또는 1이되, 단 Y가 F인 경우에 m은 0이고, Y가 O인 경우에 m은 1이며, m이 1인 경우에 Rf는 적절하게 이온화될 수 있다.
  2. 제1항에 있어서, 화학식 I의 펜단트 기가 1 내지 10 몰%의 농도로 존재하는 중합체.
  3. 하기 화학식 III의 말단 불포화된 올레핀.
    <화학식 III>
    상기식에서,
    R은 산소, 또는 한개 이상의 수소가 할로겐에 의해서 치환될 수 있는 알킬렌 또는 알킬렌 에테르 기이며,
    Rf는 하기 화학식 II의 래디칼이고,
    <화학식 II>
    여기에서 Rf'는 결합이거나, 플루오로알킬렌 또는 플루오로알킬렌 에테르 기이고,
    Y는 F 또는 O이며,
    Z는 일가 금속이고,
    m은 0 또는 1이되, 단 Y가 F인 경우에 m은 0이고, Y가 O인 경우에 m은 1이며, m이 1인 경우에 Rf는 적절하게 이온화될 수 있다.
  4. 제3항에 있어서, Rf가 화학식 FSO2-CF2CF2-O-[(CFRf")x-O]y-(여기서, Rf"는 퍼플루오로알킬 또는 불소이고, x는 0, 1, 2, 3 또는 4이며, y는 0, 1, 2 또는 3이되, 단 x가 0이면 y는 0임)로 표시되는 래디칼인 말단 불포화된 올레핀.
  5. 제4항에 있어서, Rf"가 불소 또는 트리플루오로메틸이고, x는 2이며, y는 0 또는 1인 말단 불포화된 올레핀.
  6. 제3항에 있어서, Rf가 화학식 M+SO3 --CF2CF2-O-[(CFRf")x-O]y-(여기서, Rf"는 퍼플루오로알킬 또는 불소이며 x는 0, 1, 2, 3 또는 4이고, y는 0, 1, 2 또는 3이되, 단 x가 0이면 y는 0이고, M+는 일가 금속 양이온임)로 표시되는 래디칼인 말단 불포화된 올레핀.
  7. 제6항에 있어서, Rf"가 불소 또는 트리플루오로메틸이고, x는 2이며 y는 0또는 1이고, M+는 Li+인 말단 불포화된 올레핀.
  8. 용기내에서 하기 화학식 IV의 디엔을 50 몰% 이하의 하기 화학식 V의 말단 불포화된 플루오로올레핀과 합치고, 약 1 초 내지 약 24 시간의 기간 동안 180 내지 600℃ 범위의 온도로 가열하는 것을 포함함을 특징으로 하는 말단 불포화된 올레핀의 제조 방법.
    <화학식 IV>
    <화학식 V>
    상기식에서,
    R은 산소, 또는 한개 이상의 수소가 할로겐에 의해서 치환될 수 있는 알킬렌 또는 알킬렌 에테르 기이며,
    Rf'는 결합이거나, 플루오로알킬렌 또는 플루오로알킬렌 에테르 기이고,
    Y는 F 또는 O이며,
    Z는 일가 금속이고,
    m은 0 또는 1이되, 단 Y가 F인 경우에 m은 0이고, Y가 O인 경우에 m은 1이며, m이 1인 경우에 Rf는 이온화될 수 있다.
  9. 제8항에 있어서, 디엔 중의 R이 에테닐 또는 부테닐이고, 말단 불포화된 올레핀은 화학식 FSO2-CF2CF2-O-[(CFRf")x-O]y-CF=CF2(여기서, Rf"는 퍼플루오로알케닐 또는 불소이고, x는 0, 1, 2, 3 또는 4이며, y는 0, 1, 2 또는 3이되, 단 x가 0이면 y는 0임)로 표시되는 것인 방법.
  10. 제8항에 있어서, Rf"가 불소 또는 트리플루오로메틸이고, x는 2이며 y는 0 또는 1인 방법.
  11. 제8항에 있어서, 계속해서 생성물을 냉각시키고 분리하는 방법.
  12. 제8항에 있어서, 디엔과 F-올레핀을 가열관을 통해서 동시에 통과시키는 것을 더 포함하는 방법.
  13. 올레핀을 유기금속 배위 촉매의 존재하에서 제3항의 말단 불포화된 올레핀과 공중합시키는 것을 포함함을 특징으로 하는 중합 방법.
  14. 제13항에 있어서, 촉매가 메탈로센 촉매, 지글러-나타 촉매 또는 알파 디이민 전이금속 착체인 방법.
  15. 제1항에서 m이 1이고 Z가 수소 또는 알칼리 금속인 중합체 및 그안에 흡수된 액체를 포함함을 특징으로 하는 이온전도성 조성물.
  16. 액체, 및 제3항에서 m이 1이고 Z가 알칼리 금속인 화합물을 포함함을 특징으로 하는 이온전도성 조성물.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서, 액체가 디메틸설폭사이드, 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트, 디메톡시에탄, 감마-부티롤락톤, 이들의 혼합물 및 이들과 디메틸카보네이트와의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 비양성자성 용매인 이온전도성 조성물.
  18. 양극, 음극 및 격리판을 포함하며, 이들 중의 적어도 하나는 제1항에서 m이 1이고 Z가 알칼리 금속인 중합체를 포함함을 특징으로 하는 전기화학 전지.
  19. 음극, 양극, 격리판, 및 제3항에서 m이 1이고 Z가 알칼리 금속인 화합물과 액체를 포함하는 전도성 조성물을 포함함을 특징으로 하는 전기화학 전지.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서, 액체가 디메틸설폭사이드, 에틸렌카보네이트,프로필렌카보네이트, 디메톡시에탄, 감마-부티롤락톤, 이들의 혼합물 및 이들과 디메틸카보네이트와의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 비양성자성 용매인 전기화학 전지.
  21. 전기활성 물질, 및 제1항에서 m이 1이고 Z가 수소 또는 알칼리 금속인 중합체를 포함함을 특징으로 하는 전극.
  22. 제1항, 제15항 또는 제16항에 있어서, Z가 리튬인 조성물.
  23. 제8항 또는 제13항에 있어서, Z가 리튬인 방법.
  24. 제18항, 제19항 또는 제21항에 있어서, Z가 리튬인 전기화학 전지 또는 전극.
KR1020017004727A 1998-10-15 1999-10-05 플루오로사이클로부틸 환을 함유하는 중합체 및 그의 제법 KR20010075635A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10434098P 1998-10-15 1998-10-15
US60/104,340 1998-10-15
PCT/US1999/023194 WO2000022012A1 (en) 1998-10-15 1999-10-05 Polymers, containing a fluorocyclobutyl ring and their preparation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20010075635A true KR20010075635A (ko) 2001-08-09

Family

ID=22299981

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020017004727A KR20010075635A (ko) 1998-10-15 1999-10-05 플루오로사이클로부틸 환을 함유하는 중합체 및 그의 제법

Country Status (8)

Country Link
US (2) US6620899B1 (ko)
EP (1) EP1121384A1 (ko)
JP (1) JP2002527544A (ko)
KR (1) KR20010075635A (ko)
CN (1) CN1146597C (ko)
AU (1) AU6290299A (ko)
CA (1) CA2342886A1 (ko)
WO (1) WO2000022012A1 (ko)

Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7094501B2 (en) 2001-09-25 2006-08-22 E. I. Du Pont De Nemours And Company Graft oligomeric electrolytes
TWI353360B (en) 2005-04-07 2011-12-01 Nippon Catalytic Chem Ind Production process of polyacrylic acid (salt) wate
US8377586B2 (en) * 2005-10-05 2013-02-19 California Institute Of Technology Fluoride ion electrochemical cell
TWI377222B (en) 2005-12-22 2012-11-21 Nippon Catalytic Chem Ind Method for surface crosslinking water-absorbing resin and method for manufacturing water-absorbing resin
TWI394789B (zh) 2005-12-22 2013-05-01 Nippon Catalytic Chem Ind 吸水性樹脂組成物及其製造方法、吸收性物品
EP1837348B9 (en) * 2006-03-24 2020-01-08 Nippon Shokubai Co.,Ltd. Water-absorbing resin and method for manufacturing the same
EP1840157B1 (en) 2006-03-27 2018-07-11 Nippon Shokubai Co., Ltd. Production method for water-absorbing resin composition
WO2008039808A2 (en) 2006-09-25 2008-04-03 Board Of Regents, The University Of Texas System Cation-substituted spinel oxide and oxyfluoride cathodes for lithium ion batteries
JP5558096B2 (ja) 2007-03-01 2014-07-23 株式会社日本触媒 吸水性樹脂を主成分とする粒子状吸水剤
WO2008126793A1 (ja) 2007-04-05 2008-10-23 Nippon Shokubai Co., Ltd. 吸水性樹脂を主成分とする粒子状吸水剤
CN101678310A (zh) * 2007-05-09 2010-03-24 加州理工学院 锂含氟聚合物及含氟有机物电池
SA08290542B1 (ar) * 2007-08-28 2012-11-14 نيبون شوكوباي كو. ، ليمتد طريقة لإنتاج راتنج ماص للماء
WO2009029991A1 (en) 2007-09-07 2009-03-12 Meat & Livestock Australia Limited Agents with angiogenic and wound healing activity
SA08290556B1 (ar) * 2007-09-07 2012-05-16 نيبون شوكوباي كو. ، ليمتد طريقة لربط راتنجات ممتصة للماء
US7985805B2 (en) 2008-05-09 2011-07-26 GM Global Technology Operations LLC Polyelectrolyte membranes comprised of blends of PFSA and sulfonated PFCB polymers
JP5615801B2 (ja) 2009-03-04 2014-10-29 株式会社日本触媒 吸水性樹脂の製造方法
EP2471843B1 (en) 2009-08-27 2016-08-17 Nippon Shokubai Co., Ltd. Method for producing polyacrylic acid (salt) water absorbent resin
JP5616346B2 (ja) 2009-08-28 2014-10-29 株式会社日本触媒 吸水性樹脂の製造方法
CN105771945A (zh) 2009-09-29 2016-07-20 株式会社日本触媒 颗粒状吸水剂及其制造方法
US9976001B2 (en) 2010-02-10 2018-05-22 Nippon Shokubai Co., Ltd. Process for producing water-absorbing resin powder
EP2546283B1 (en) 2010-03-08 2020-07-22 Nippon Shokubai Co., Ltd. Drying method for granular water-containing gel-like cross-linked polymer
WO2011111857A1 (ja) 2010-03-12 2011-09-15 株式会社日本触媒 吸水性樹脂の製造方法
JP5764122B2 (ja) 2010-04-26 2015-08-12 株式会社日本触媒 ポリアクリル酸（塩）、ポリアクリル酸（塩）系吸水性樹脂及びその製造方法
WO2011136237A1 (ja) 2010-04-26 2011-11-03 株式会社日本触媒 ポリアクリル酸（塩）、ポリアクリル酸（塩）系吸水性樹脂及びその製造方法
EP2623198B1 (en) 2010-09-30 2019-11-06 Nippon Shokubai Co., Ltd. Particulate water-absorbing agent and production method for the same
WO2012102406A1 (ja) 2011-01-28 2012-08-02 株式会社日本触媒 ポリアクリル酸（塩）系吸水性樹脂粉末の製造方法
CN103459473B (zh) 2011-01-28 2016-04-13 株式会社日本触媒 聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末的制造方法
WO2014034667A1 (ja) 2012-08-27 2014-03-06 株式会社日本触媒 粒子状吸水剤及びその製造方法
EP3369480B1 (en) 2012-10-03 2020-01-01 Nippon Shokubai Co., Ltd. Water absorbing agent
ES2929571T3 (es) * 2014-08-22 2022-11-30 Isothrive Inc Proceso para la producción de isomaltooligosacáridos
JP6577572B2 (ja) 2015-04-02 2019-09-18 株式会社日本触媒 ポリアクリル酸（塩）系吸水性樹脂を主成分とする粒子状吸水剤の製造方法
KR20180000942A (ko) * 2016-06-24 2018-01-04 삼성전자주식회사 고분자 전해질, 그 제조방법 및 이를 포함하는 리튬금속전지
US10777849B2 (en) * 2017-01-12 2020-09-15 Lg Chem, Ltd. Non-aqueous electrolyte solution and lithium secondary battery including the same
KR102568226B1 (ko) 2017-12-11 2023-08-18 주식회사 엘지화학 고흡수성 수지 및 이의 제조 방법
KR102418591B1 (ko) 2018-11-13 2022-07-07 주식회사 엘지화학 고흡수성 수지 및 이의 제조 방법
WO2022215514A1 (ja) * 2021-04-06 2022-10-13 Ａｇｃ株式会社 電極用コーティング液、電極、及び電気化学デバイス
WO2022215516A1 (ja) * 2021-04-06 2022-10-13 Ａｇｃ株式会社 電極用コーティング液、電極、及び電気化学デバイス
WO2022215515A1 (ja) * 2021-04-06 2022-10-13 Ａｇｃ株式会社 電極用コーティング液、電極、及び電気化学デバイス

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2462347A (en) * 1947-09-12 1949-02-22 Du Pont Reaction products of polyfluoroethylenes and terminally unsaturated compounds
US3282875A (en) * 1964-07-22 1966-11-01 Du Pont Fluorocarbon vinyl ether polymers
US3481914A (en) * 1965-05-14 1969-12-02 Shell Oil Co Polymerization process and products
JPH08500374A (ja) * 1992-07-30 1996-01-16 インペリアル・ケミカル・インダストリーズ・ピーエルシー フッ素化ポリマー
JP2001503910A (ja) * 1996-11-01 2001-03-21 イー・アイ・デユポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー 高伝導性イオン交換ポリマーおよび方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2002527544A (ja) 2002-08-27
WO2000022012A1 (en) 2000-04-20
EP1121384A1 (en) 2001-08-08
US20040014920A1 (en) 2004-01-22
CN1146597C (zh) 2004-04-21
AU6290299A (en) 2000-05-01
CN1323324A (zh) 2001-11-21
US7071346B2 (en) 2006-07-04
CA2342886A1 (en) 2000-04-20
US6620899B1 (en) 2003-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7071346B2 (en) Polymers, containing a fluorocyclobutyl ring and their preparation
US6100324A (en) Ionomers and ionically conductive compositions
JP4417554B2 (ja) 相当にフッ素化されたイオノマー
EP3353221B1 (en) Method of making a copolymer of tetrafluoroethylene having sulfonyl pendant groups
EP1124796B1 (en) Ionomers and polymers for electrochemical uses
EP1095071B1 (en) Aromatic polymers with pendant fluorinated ionic groups
EP1053262A1 (en) Fluorinated ionomers and their uses
US4243504A (en) Fluorovinyl ether polymers
MXPA01003763A (en) Polymers, containing a fluorocyclobutyl ring and their preparation
EP2222761A1 (en) Process to prepare crosslinkable trifluorostyrene polymers and membranes
MXPA00008492A (en) Substantially fluorinated ionomers
MXPA00010034A (en) Ionomers and ionically conductive compositions
MXPA00007297A (en) Fluorinated ionomers and their uses
MXPA01004122A (en) Monomers, ionomers and polymers for electrochemical uses
MXPA00011676A (en) Aromatic polymers with pendant fluorinated ionic groups

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application