KR20150124065A - Device and manufacturing method of conductive polymer solution using the same - Google Patents

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KR20150124065A
KR20150124065A KR1020140050271A KR20140050271A KR20150124065A KR 20150124065 A KR20150124065 A KR 20150124065A KR 1020140050271 A KR1020140050271 A KR 1020140050271A KR 20140050271 A KR20140050271 A KR 20140050271A KR 20150124065 A KR20150124065 A KR 20150124065A
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Abstract

The present invention relates to a device and a manufacturing method of a conductive polymer solution using the same, wherein the conductive polymer solution can be manufactured under injection of inert gas, thereby preventing oxidation of a conductive polymer by removing oxide produced during a producing process, being able to increase electrical conductivity and being able to reduce producing cost.

Description

장치 및 이를 이용한 전도성 고분자 용액의 제조방법{Device and manufacturing method of conductive polymer solution using the same}And a method for manufacturing a conductive polymer solution using the same.

본 발명은 장치 및 이를 이용한 전도성 고분자 용액의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a device and a method for producing a conductive polymer solution using the same.

컴퓨터를 포함한 각종 가전기기와 통신기기가 디지털화되고 급속히 고성능화 됨에 따라 전자기기의 전극으로 사용하기 위한 투명 전도성 물질에 대한 개발이 요구되고 있다. 예를 들어, 휴대 가능한 디스플레이를 구현하기 위해서는, 디스플레이용 전극 재료는 투명하면서도 낮은 저항을 나타내야 할 뿐만 아니라, 기계적 충격에 대응할 수 있는 높은 유연성을 가져야 하고, 기기가 과열되어 고온에 노출되어도 단락되거나 면저항의 변화가 크지 않아야 한다.BACKGROUND OF THE INVENTION [0002] As various home appliances and communication devices including computers are digitized and rapidly improved in performance, development of transparent conductive materials for use as electrodes of electronic devices is required. For example, in order to realize a portable display, the electrode material for a display must have transparency and low resistance as well as high flexibility to cope with mechanical impact, and even if the device is overheated and exposed to a high temperature, Should not be large.

현재 디스플레이용으로 가장 많이 사용되고 있는 투명전극의 재질은 ITO(인듐-주석 산화물)이다. 하지만, 투명전극을 ITO로 형성하는 경우, 과도한 비용이 소모될 뿐만 아니라, 대면적을 구현하기 어려운 단점이 있다. 특히, 대면적으로 ITO를 코팅하면 면저항의 변화가 커서 디스플레이의 휘도 및 발광효율이 감소하는 단점을 가지고 있다. 게다가, ITO의 주원료인 인듐은 한정된 광물로, 디스플레이 시장이 확장됨에 따라 급속히 고갈되고 있다.ITO (indium-tin oxide) is the most commonly used transparent electrode material for displays. However, when the transparent electrode is formed of ITO, not only is an excessive cost consumed, but also it is difficult to realize a large area. In particular, when the ITO is coated on a large area, the change of the sheet resistance is large, and the luminance and luminous efficiency of the display are reduced. In addition, indium, which is the main raw material of ITO, is a limited minerals and is rapidly depleting as the display market expands.

이러한 ITO의 단점을 극복하기 위해서, 유연성이 뛰어나고 코팅 공정이 단순한 전도성 고분자를 이용하여 투명전극을 형성하는 연구가 진행되고 있다. 하지만, 투명전극을 전도성 고분자로 형성하는 경우, 반응 후 제거되지 않은 이온, 미반응 모노머, 미반응 올리고머 및 과량의 고분자 전해질들로 인해 전도성 고분자 필름의 저항이 높아져 전기 전도도가 낮아지는 문제점이 있다. 예를 들어, 최근 PEDOT:PSS로 형성된 투명전극의 저항을 낮추기 위해서, 제조된 PEDOT:PSS 필름을 에틸렌글리콜, DMSO, 황산 또는 이온성 전해질 등과 같은 PSS를 녹일 수 있는 용매를 이용하여 세척하는 공정이 연구되었다. 그러나, 이와 같은 방법은 공정이 복잡하여 공정시간이 오래 걸리는 단점이 있어, 실제 산업에 적용하기에는 제한적이라는 문제점이 있다.  In order to overcome the disadvantages of ITO, studies are being conducted to form a transparent electrode using a conductive polymer having excellent flexibility and a simple coating process. However, when the transparent electrode is formed of a conductive polymer, the resistance of the conductive polymer film is increased due to unreacted ions, unreacted monomers, unreacted oligomers, and excessive polymer electrolytes after the reaction, thereby lowering the electric conductivity. For example, in order to lower the resistance of a transparent electrode formed of PEDOT: PSS, a process of washing the PEDOT: PSS film using a solvent capable of dissolving PSS such as ethylene glycol, DMSO, sulfuric acid, or an ionic electrolyte Respectively. However, such a method has a disadvantage in that the process is complicated and takes a long time, which is a limitation in application to a real industry.

또한, 투명전극을 전도성 고분자로 형성할 경우, 반응이 종결된 전도성 고분자는 최대 전도도를 낼 수 있는 도핑 상태가 아닌 상태로 반응이 종결되어 낮은 전도도를 나타내는 문제점이 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 최근 전고성 고분자 용액을 이용하여 필름을 형성한 후, 도펀트를 포함하는 용액에 담그어 추가 도핑을 하는 방법이 연구되어 왔으며, 이는, 공정이 복잡하고 공정 시간이 오래 걸리는 단점이 있다. 또 다른 방법으로, 전도성 고분자 용액에 도펀트를 첨가하여 전도성 고분자의 도핑률을 높일 수 있으나, 이온성 물질을 다량 함유한 PEDOT:PSS 용액에 이온 도펀트를 넣을 경우 점차 용액의 점도가 증가하고, 안정성이 떨어지며, 겔로 굳어버리는 현상이 발생하는 단점이 있다. In addition, when the transparent electrode is formed of a conductive polymer, the conductive polymer in which the reaction is terminated has a problem in that the reaction is terminated in a state of being not doped so as to obtain maximum conductivity, and low conductivity is exhibited. In order to solve such a problem, recently, a method has been studied in which a film is formed using a full solid polymer solution and then doped in a solution containing a dopant for further doping. This is a disadvantage in that the process is complicated and the process takes a long time . Alternatively, the doping rate of the conductive polymer can be increased by adding a dopant to the conductive polymer solution. However, when the ion dopant is added to the PEDOT: PSS solution containing a large amount of the ionic substance, the viscosity of the solution gradually increases, There is a disadvantage in that a phenomenon of falling and becoming hard with gel occurs.

상기 높은 전도도를 갖는 전도성 고분자를 합성하는 방법으로서, 진공펌프를 이용하여 반응용기 내부를 대기압보다 낮은 압력으로 낮춘 후, 중합반응을 실시하는 진공 공정 방법이 수행되어왔다. 예를 들어, PEDOT:PSS를 합성 할 때 Fe+ 3를 포함하는 이온성 산화제와 퍼설페이트를 포함하는 이온성 산화제를 함께 이용하여 산화반응을 일으켜 EDOT 단량체의 중합을 일으킨다. 이때, 나트륨계 산화제인 소듐 퍼설페이트와 칼륨계 산화제인 포타슘 퍼설페이트가 많이 사용되는데, 이 산화제들은 물에 녹아 물과 반응하여 부산물로 산소를 발생시킨다. 진공 하에서 중합을 시킬 경우, 상기 반응을 통해 발생하는 산소는 펌프를 이용하여 제거하며 중합반응을 수행할 수 있다. 이는, 반응 과정에서 발생하는 산소로 인한 PEDOT의 산화를 방지하기 위한 것이다. 그러나, 진공 공정을 이용할 경우, 반응용기가 진공을 견뎌야 하기 때문에 높은 강도를 갖는 매우 고가의 장치가 요구된다. 또한, 진공 조건을 구현하기 위해 진공 펌프를 사용하는데, 이 때, 상기 고가의 진공 펌프에 수증기가 유입될 경우, 진공 펌프의 고장을 초래할 수 있다. 또한, 진공 하에서 중합 반응이 진행될 경우 액체 단량체와 용매의 증발이 일어날 수 있어, 제품의 균일성이 떨어지고, 물성이 저하되는 문제점이 있다. 이와 같이, 진공을 이용한 중합 공정은 물의 증발이 일정하지 않기 때문에 농도 및 점도 조절이 어렵고, 진공이 깨질 경우 원하는 물성을 얻을 수 없는 단점이 있다.
As a method of synthesizing the conductive polymer having high conductivity, a vacuum process method has been performed in which the inside of the reaction vessel is lowered to a pressure lower than the atmospheric pressure by using a vacuum pump, and polymerization reaction is carried out. For example, when synthesizing PEDOT: PSS, an ionic oxidizing agent containing Fe + 3 and an ionic oxidizing agent containing persulfate are used together to cause the oxidation reaction of the EDOT monomer. At this time, sodium persulfate, which is a sodium-based oxidizing agent, and potassium persulfate, which is a potassium-based oxidizing agent, are frequently used. These oxidizing agents dissolve in water and react with water to generate oxygen as a by-product. When the polymerization is carried out under vacuum, the oxygen generated through the reaction can be removed by a pump and the polymerization reaction can be carried out. This is to prevent oxidation of PEDOT due to oxygen generated in the course of the reaction. However, when using a vacuum process, a very expensive apparatus with high strength is required because the reaction vessel must withstand the vacuum. In addition, a vacuum pump is used to realize a vacuum condition. At this time, when water vapor enters the expensive vacuum pump, the vacuum pump may fail. Further, when the polymerization reaction proceeds under vacuum, the liquid monomer and the solvent may be evaporated, resulting in a problem that the uniformity of the product is deteriorated and the physical properties are deteriorated. As described above, since the evaporation of water is not constant, it is difficult to control the concentration and the viscosity and the desired physical properties can not be obtained when the vacuum is broken.

한국특허공개 제2012-0077112호Korean Patent Publication No. 2012-0077112

본 발명은 장치 및 이를 이용한 전도성 고분자 용액의 제조방법에 관한 것으로, 상기 전도성 고분자 용액은 비활성 기체의 지속적인 주입 하에서 제조될 수 있다.
The present invention relates to a device and a method for producing a conductive polymer solution using the same, wherein the conductive polymer solution can be produced under continuous injection of an inert gas.

본 발명은 전도성 고분자 용액의 제조장치를 제공할 수 있다. 하나의 예로서,The present invention can provide an apparatus for producing a conductive polymer solution. As an example,

전도성 고분자, 이온 및 이온성 고분자 전해질을 함유하는 용액을 포함하는 반응용기; A reaction container comprising a solution containing a conductive polymer, an ion and an ionic polymer electrolyte;

상기 반응용기에 포함된 용액에 반응이 진행되는 시간 동안 지속적으로 비활성 기체를 주입하는 비활성 기체 주입부를 포함하며,And an inert gas injection unit for continuously injecting the inert gas into the solution contained in the reaction vessel for a period of time during which the reaction proceeds,

상기 반응용기는 반응이 진행되는 동안의 평균 압력은 1 atm 초과인 장치를 제공할 수 있다.The reaction vessel may provide an apparatus wherein the average pressure during the reaction is greater than 1 atm.

또한, 본 발명은 전도성 고분자 용액의 제조방법을 제공할 수 있다. 하나의 예로서,In addition, the present invention can provide a method for producing a conductive polymer solution. As an example,

지속적인 비활성 기체를 주입하며, 1 atm 초과 압력 조건 하에서, Continuous inert gas is injected and, under pressure conditions above 1 atm,

전도성 고분자, 이온 및 이온성 고분자 전해질을 함유하는 용액을 제조하는 단계를 포함하는 전도성 고분자 용액의 제조방법을 제공할 수 있다.
And a step of preparing a solution containing a conductive polymer, an ion and an ionic polymer electrolyte.

본 발명에 따른 장치를 통해 전도성 고분자 용액을 제조함으로써, 제조 과정에서 발생되는 산소를 제거하여 전도성 고분자의 산화를 방지하고, 전기 전도도를 높일 수 있으며, 제조 단가를 낮출 수 있다.
By manufacturing the conductive polymer solution through the apparatus according to the present invention, the oxygen generated during the manufacturing process can be removed to prevent the oxidation of the conductive polymer, the electric conductivity can be increased, and the manufacturing cost can be reduced.

도 1 내지 4는 각각 일 실시예에서, 본 발명에 따른 장치의 모식도이다.Figures 1 to 4 are schematic diagrams of an apparatus according to the invention, respectively, in one embodiment.

본 발명은 장치 및 이를 이용한 전도성 고분자 용액의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a device and a method for producing a conductive polymer solution using the same.

상기 장치의 하나의 예로서,As an example of such an apparatus,

전도성 고분자, 이온 및 이온성 고분자 전해질을 함유하는 용액을 포함하는 반응용기; A reaction container comprising a solution containing a conductive polymer, an ion and an ionic polymer electrolyte;

상기 반응용기에 포함된 용액에 반응이 진행되는 시간 동안 지속적으로 비활성 기체를 주입하는 비활성 기체 주입부를 포함하며,And an inert gas injection unit for continuously injecting the inert gas into the solution contained in the reaction vessel for a period of time during which the reaction proceeds,

상기 반응용기는 반응이 진행되는 동안의 평균 압력은 1 atm 초과일 수 있다.The reaction vessel may have an average pressure over 1 atm during the reaction.

구체적으로, 전도성 고분자, 이온 및 이온성 고분자 전해질을 함유하는 용액을 포함하고 있는 반응용기 내에 비활성 기체 주입부가 위치하며, 이를 통해, 간헐적 또는 비간헐적인 상태로 지속적으로 비활성 기체를 주입하는 구조일 수 있다. Specifically, an inert gas injection unit is disposed in a reaction vessel containing a solution containing a conductive polymer, an ion, and an ionic polymer electrolyte, whereby an inert gas can be continuously injected in an intermittent or intermittent state have.

상기 전도성 고분자, 이온 및 이온성 고분자 전해질을 함유하는 용액에서, 이온은 촉매로서 사용될 수 있으며, 상기 이온은 수증기와 반응하여 부산물로 산소를 발생시킬 수 있다. 또한, 상기 산소는 전도성 고분자의 과산화(overoxidation) 반응을 초래할 수 있어, 전도성 고분자의 전기 전도도를 저하시킬 수 있다. 그러나, 본 발명에서, 비활성 기체 주입부를 통해 주입되는 비활성 기체를 이용하여 반응용기 내에서, 반응 중 발생하는 산소를 제거하여 상기 문제점을 방지할 수 있다. 예를 들어, 상기 비활성 기체 주입부를 통해 주입되는 비활성 기체는 순도가 높을수록 산소 제거에 용이하여 높은 전기 전도도를 갖는 전도성 고분자를 제조할 수 있다.In a solution containing the conductive polymer, ion and ionic polymer electrolyte, ions can be used as a catalyst, and the ions can react with water vapor to generate oxygen as a by-product. In addition, the oxygen may cause an overoxidation reaction of the conductive polymer, thereby lowering the electrical conductivity of the conductive polymer. However, in the present invention, the inert gas injected through the inert gas injection unit may be used to remove the oxygen generated during the reaction in the reaction vessel to prevent the above problems. For example, as the purity of the inert gas injected through the inert gas injection unit is higher, the conductive polymer can be easily removed and thus a conductive polymer having a high electrical conductivity can be produced.

상기 비활성 기체로서, 상기 전도성 고분자, 이온 및 이온성 고분자 전해질을 함유하는 용액과 반응하지 않는 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 질소, 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 제논 및 라돈 중 1 종 이상을 포함할 수 있다. 또한, 2 종 이상이 혼합된 혼합기체를 포함할 수 있다. The inert gas is not particularly limited as long as it does not react with the solution containing the conductive polymer, the ion and the ionic polymer electrolyte. For example, at least one of nitrogen, helium, neon, argon, krypton, . ≪ / RTI > Further, it may include a mixed gas in which two or more kinds are mixed.

예를 들어, 상기 이온으로서, 소듐 퍼설페이트(sodium sulfate)를 사용할 때, 상기 반응용기에서는 하기 반응식 1과 같은 반응이 진행될 수 있다.For example, when sodium sulfate is used as the ion, a reaction as shown in the following reaction formula 1 may be performed in the reaction vessel.

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

S2O8 -2 + H2O → 2HSO4 -1 + 1/2O2 S 2 O 8 -2 + H 2 O → 2HSO 4 -1 + 1 / 2O 2

이 때, 발생하는 산소를 기존에는 진공 펌프를 이용한 진공 공정을 통해 제거하였지만, 상기 설명한 바와 같이 많은 문제점이 있다. 본 발명에서는, 상기 발생되는 산소를 비활성 기체 주입구를 통해 주입되는 비활성 기체와 혼합하여 산소를 녹여 배출함으로써, 반응용기 내에서 상기 산소를 제거할 수 있다.At this time, the generated oxygen is removed through a vacuum process using a vacuum pump, but there are many problems as described above. In the present invention, the generated oxygen may be mixed with the inert gas injected through the inert gas inlet port to dissolve and discharge the oxygen, thereby removing the oxygen in the reaction container.

예를 들어, 반응용기 내에 지속적으로 비활성 기체가 주입되므로, 반응용기 내의 압력은 대기압 보다 높은 1 atm 초과로 유지될 수 있다. 구체적으로, 상기 압력은 1.2 atm 이상일 수 있다. 상기 압력은 예를 들어, 1.2 atm 내지 1.5 atm, 1.5 내지 2.0 atm 또는 1.5 atm 내지 1.8 atm 범위일 수 있다. 반응용기 내의 압력을 1.2 atm 이상인 가압 상태에서 반응을 진행함으로써, 반응 속도를 높일 수 있으며, 이로 인해, 공정 비용을 절약할 수 있다.For example, since an inert gas is continuously injected into the reaction vessel, the pressure in the reaction vessel can be maintained above 1 atm higher than the atmospheric pressure. Specifically, the pressure may be at least 1.2 atm. The pressure may be in the range of, for example, 1.2 atm to 1.5 atm, 1.5 to 2.0 atm, or 1.5 atm to 1.8 atm. By conducting the reaction under a pressurized condition in which the pressure in the reaction vessel is 1.2 atm or more, the reaction rate can be increased, thereby saving the processing cost.

상기 반응용기는 반응 개시 전에 비활성 기체로 충진되어 있는 상태일 수 있다. 예를 들어, 상기 상태는 반응용기 내에 전도성 고분자, 이온 및 이온성 고분자 전해질을 함유하는 용액이 반응용기 내에 수용되기 전에, 비활성 기체를 주입하는 방법으로 수행될 수 있다. 이를 통해, 반응용기 내부에 존재할 수 있는 불필요한 반응 요소들을 제거할 수 있다. 구체적으로, 전도성 고분자의 전기 전도도의 저하를 초래할 수 있는 요소를 제거하여, 보다 순수한 전도성 고분자 용액을 제조할 수 있다.The reaction vessel may be filled with an inert gas before the initiation of the reaction. For example, the state can be performed by injecting an inert gas into the reaction vessel before the solution containing the conductive polymer, the ion, and the ionic polymer electrolyte is received in the reaction vessel. In this way, unnecessary reaction elements that may be present inside the reaction vessel can be removed. Specifically, it is possible to produce a more pure conductive polymer solution by removing elements that may cause a decrease in the electrical conductivity of the conductive polymer.

상기 반응용기에서 반응이 완료된 용액이 공급되어 여과를 수행하는 여과부를 더 포함할 수 있다. 이를 통해, 상기 반응용기에서 반응이 완료된 용액을 여과부에 공급하여 분자량에 따른 여과를 수행할 수 있다. 구체적으로, 상기 여과부는 전도성 고분자를 통과시키지 않으며, 그 이외의 성분을 효과적으로 여과하여 제거할 수 있을 정도의 여과막을 이용할 수 있다. 예를 들어, 여과막은 용액 내의 이온을 통과시킬 수 있으며, 전도성 고분자와는 달리, 사슬이 풀어져 있는 이온성 고분자 전해질을 통과시키는 여과막일 수 있다. 상기 여과막은 분자량을 기준으로 나뉘어진 여과막 또는 기공 사이즈로 나뉘어진 여과막 등을 포함할 수 있으며, 전도성 고분자를 통과시키지 않는 여과막이라면 특별히 제한되지 않는다.The filtration unit may further include a filtration unit that performs filtration by supplying the reaction solution in the reaction vessel. Thus, the reaction solution in the reaction vessel can be fed to the filtration unit to perform filtration according to the molecular weight. Specifically, the filtration unit can use a filtration membrane that does not allow the conductive polymer to pass therethrough, and can filter out other components effectively. For example, the filtration membrane can allow ions in the solution to pass therethrough, and unlike the conductive polymer, it can be a filtration membrane that allows the ionic polymer electrolyte to pass through the chain. The filtration membrane may include a filtration membrane or a filtration membrane divided into pore sizes based on the molecular weight, and is not particularly limited as long as it is a filtration membrane that does not allow the conductive polymer to pass therethrough.

상기 여과막을 사용함으로써, 본 발명에 따른 전도성 고분자를 제외한 이온, 미반응 모노머, 미반응 올리고머 및 과량의 고분자 전해질들을 효과적으로 제거할 수 있다. 이를 통해, 불순물이 나타내는 저항을 낮추어 전기 전도도를 높일 수 있다.By using the filtration membrane, ions, unreacted monomers, unreacted oligomers, and excess polyelectrolytes other than the conductive polymer according to the present invention can be effectively removed. Through this, the electrical conductivity can be increased by lowering the resistance represented by the impurity.

상기 반응용기는, 가스 배출구를 더 포함할 수 있다.The reaction vessel may further include a gas outlet.

구체적으로, 상기 반응식 1을 통해 발생하는 산소를 비활성 기체와 반응시켜 가스 배출구를 통해 배출하여 제거할 수 있다.Specifically, the oxygen generated through the reaction scheme 1 may be reacted with the inert gas and discharged through the gas outlet port to be removed.

반응용기는, 냉각순환장치를 더 포함할 수 있다.The reaction vessel may further include a cooling circulation device.

구체적으로, 상기 냉각순환장치는 적절한 냉각온도 및 일정한 온도에서 전도성 고분자를 제조할 수 있도록 하여, 반응속도 내지 산화반응 속도를 제어하는데 용이할 수 있다. 또한, 반응용기 내에서 전도성 고분자 용액의 혼합 및 반응 과정에서 발생할 수 있는 열을 냉각시켜, 반응용기 내의 수증기 발생을 방지할 수 있다. 이를 통해, 반응용기 내에서 발생하는 수증기로 인한 문제점을 해결할 수 있다.In particular, the cooling and circulating apparatus can easily produce a conductive polymer at a proper cooling temperature and at a constant temperature, thereby controlling the reaction rate or the oxidation reaction rate. In addition, it is possible to prevent the generation of water vapor in the reaction vessel by cooling the heat generated in the mixing and reaction of the conductive polymer solution in the reaction vessel. This makes it possible to solve the problem caused by the water vapor generated in the reaction vessel.

본 발명에 따른 장치는 도 1 내지 도 4를 통해 설명할 수 있다. 도 1 내지 도 4를 보면, 반응용기(100, 200, 300, 400)는 이중 자켓 반응기일 수 있다. 예를 들어, 상기 반응용기는 임펠러(미도시)가 장착된 반응용기(100, 200, 300, 400)에 전도성 고분자, 이온 및 이온성 고분자 전해질을 함유하는 용액이 포함되어 있고, 봄베(미도시)로부터 상기 용액 내로 연결되는 비활성 기체 주입부(110, 210, 310, 410)를 포함하고, 반응용기(100, 200, 300, 400) 상부에 위치한 가스 배출구(120, 220, 320, 420)를 포함하며, 반응용기와 연결된 냉각순환장치(130, 230, 330, 430)를 포함할 수 있다. An apparatus according to the present invention can be described with reference to Figs. 1 to 4, the reaction vessel 100, 200, 300, 400 may be a double jacketed reactor. For example, the reaction vessel includes a solution containing a conductive polymer, an ion, and an ionic polymer electrolyte in a reaction vessel 100, 200, 300, 400 equipped with an impeller (not shown) 220, 320, 420 located above the reaction vessels 100, 200, 300, 400. The inert gas injection units 110, 210, 310, And may include a cooling circulation device (130, 230, 330, 430) connected to the reaction vessel.

이 때, 도 1 내지 도 4에서, 비활성 기체 주입부의 위치는 서로 상이할 수 있다. Here, in Figs. 1 to 4, the positions of the inert gas injection portions may be different from each other.

하나의 예로서, 비활성 기체 주입부는, 반응용기의 하부에 설치되어 반응용기 내의 용액에 비활성 기체를 공급할 수 있다. 이는 도 1을 통해 확인할 수 있다. 구체적으로, 도 1의 비활성 기체 주입부(110)는, 반응용기(100) 하부에 설치되어 반응용기 내에 비활성 기체를 주입하는 것을 확인할 수 있다.As one example, the inert gas injection portion may be provided at the lower portion of the reaction vessel to supply an inert gas to the solution in the reaction vessel. This can be confirmed from FIG. Specifically, it is confirmed that the inert gas injection unit 110 of FIG. 1 is installed under the reaction vessel 100 and injects an inert gas into the reaction vessel.

또 하나의 예로서, 비활성 기체 주입부는, 반응용기의 상부에 설치되어 반응용기 내의 용액에 비활성 기체를 공급할 수 있다. 이는 도 2를 통해 확인할 수 있다. 구체적으로, 도 2의 비활성 기체 주입부(210)는, 반응용기(200) 상부에 설치되어 반응용기 내에 비활성 기체를 주입하는 것을 확인할 수 있다.As another example, the inert gas injection portion may be provided at an upper portion of the reaction vessel to supply an inert gas to the solution in the reaction vessel. This can be confirmed from FIG. Specifically, it can be confirmed that the inert gas injection unit 210 of FIG. 2 is installed above the reaction vessel 200 to inject an inert gas into the reaction vessel.

또 하나의 예로서, 비활성 기체 주입부는, 반응용기 내에서 동일 평면 상에 복수개의 주입부로 나뉘어져 형성될 수 있다. 이는 도 3을 통해 확인할 수 있다. 구체적으로, 도 3의 비활성 기체 주입부(310)는, 반응용기(300)의 하부의 동일 평면 상에 복수개의 주입부로 나뉘어져, 반응용기 내의 용액에 비활성 기체를 균일하게 공급할 수 있다.As another example, the inert gas injection portion may be formed by dividing the inert gas injection portion into a plurality of injection portions on the same plane in the reaction vessel. This can be confirmed from FIG. Specifically, the inert gas injection unit 310 of FIG. 3 is divided into a plurality of injection units on the same plane of the lower part of the reaction vessel 300, so that the inert gas can uniformly be supplied to the solution in the reaction vessel.

또 하나의 예로서, 비활성 기체 주입부는, 반응용기 내에서 서로 다른 높이를 갖는 평면에 동일 복수개의 주입부로 나뉘어져 형성될 수 있다. 이는 도 4를 통해 확인할 수 있다. 구체적으로, 도 4의 비활성 기체 주입부(410)는, 반응용기(400)의 측면에 형성되며, 서로 다른 높이를 갖는 평면에 복수개의 주입부로 나뉘어져, 반응용기 내의 용액에 비활성 기체를 균일하게 공급할 수 있다.As another example, the inert gas injection portion may be formed by dividing the inert gas injection portion into the same plurality of injection portions in a plane having different heights in the reaction vessel. This can be confirmed from FIG. Specifically, the inert gas injection unit 410 shown in FIG. 4 is formed on the side surface of the reaction vessel 400 and is divided into a plurality of injection units on a plane having different heights to uniformly supply the inert gas to the solution in the reaction vessel .

또 하나의 예로서, 비활성 기체 주입부는, 반응용기에서 용액 내에 침지되는 위치에 형성될 수 있다. 구체적으로, 도 1 내지 도 4를 참조하면, 비활성 기체 주입부는 반응용기 상부 또는 하부로부터, 반응용기 내의 용액 내부로 연결되어 침지되는 위치에서 비활성 기체를 주입할 수 있다.
As another example, the inert gas injection portion may be formed at a position where the inert gas injection portion is immersed in the solution in the reaction vessel. Specifically, referring to Figs. 1 to 4, the inert gas injection unit may inject an inert gas at a position where the inert gas injection unit is connected to the inside of the reaction vessel and immersed from above or below the reaction vessel.

본 발명은 전도성 고분자 용액의 제조방법을 제공할 수 있다. 하나의 예로서,The present invention can provide a method for producing a conductive polymer solution. As an example,

지속적인 비활성 기체 주입하며, 1 atm 초과인 압력 조건 하에서, Continuous inert gas injection, under pressure conditions exceeding 1 atm,

전도성 고분자, 이온 및 이온성 고분자 전해질을 함유하는 용액을 제조하는 단계를 포함하는 전도성 고분자 용액의 제조방법을 제공할 수 있다.And a step of preparing a solution containing a conductive polymer, an ion and an ionic polymer electrolyte.

하나의 예로서, 상기 지속적인 비활성 기체 주입은 반응 개시 전부터 반응 종료 시까지 수행될 수 있다. As one example, the continuous inert gas injection may be performed from the start of the reaction to the end of the reaction.

또 하나의 예로서, 상기 지속적인 비활성 기체 주입은, 비활성 기체를 간헐적으로 반복하여 주입하거나, 비간헐적으로 연속해서 주입할 수 있다.As another example, the continuous inert gas injection may be intermittently repeatedly injected with an inert gas or intermittently injected continuously.

구체적으로, 본 발명에서 "지속적"이란, 반응용기에서 반응이 진행되는 전반적인 공정의 시간을 의미할 수 있으며, 지속적으로 비활성 기체를 주입하는 것은, 상기 공정 중 연속적으로 주입하는 것만을 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 반응용기는 비활성 기체를 이용하여 반응이 개시되기 전부터 충진되어 있을 수 있으며, 반응 전부터 반응 종료 시까지 지속적으로 비활성 기체를 주입할 수 있다. 예를 들어, 상기 설명과 같이, 반응 전부터 반응 종료 시까지 일정 시간 간격을 두고 간헐적으로 반복하여 주입하거나, 비간헐적으로 연속해서 주입할 수 있다.Specifically, the term "continuous" in the present invention means the time of the overall process in which the reaction proceeds in the reaction vessel. Injecting the inert gas continuously does not limit the continuous injection during the process . For example, the reaction vessel may be filled with inert gas before the start of the reaction, and inert gas may be continuously injected from the beginning of the reaction to the end of the reaction. For example, as described above, it is possible to intermittently inject repeatedly at a predetermined time interval from the beginning of the reaction to the end of the reaction, or to continuously inject intermittently.

상기 전도성 고분자, 이온 및 이온성 고분자 전해질은 용매 내에 존재할 수 있다. 상기 용매는 증류수를 사용할 수 있다. 구체적으로, 전도성 고분자는 증류수 내에서 입자상으로 존재할 수 있다. 유기용매 대신 증류수를 용매로 사용함으로써, 환경오염을 줄일 수 있다. The conductive polymer, ion, and ionic polymer electrolyte may be present in the solvent. Distilled water may be used as the solvent. Specifically, the conductive polymer may be present in the form of particles in distilled water. By using distilled water as a solvent instead of an organic solvent, environmental pollution can be reduced.

상기 전도성 고분자, 이온 및 이온성 고분자 전해질에 대한 설명은 하기와 같으며, 이는 상기 장치의 설명에 기재된 각각의 성분에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.The conductive polymer, ion, and ionic polymer electrolyte are described below, and the same applies to each component described in the description of the apparatus.

상기 전도성 고분자는 예를 들어, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리스티렌설폰산, 폴리피롤:폴리스티렌설폰산 및 폴리티오펜:폴리스티렌설폰산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 이상일 수 있다. 구체적으로, 전도성 고분자로서, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT), 폴리피롤(PP) 및 폴리티오펜(PT) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 전도성 고분자는 비하전(uncharged) 또는 양이온(cationic)일 수 있다. The conductive polymer may be at least one selected from the group consisting of, for example, poly (3,4-ethylenedioxythiophene): polystyrene sulfonic acid, polypyrrole: polystyrene sulfonic acid, and polythiophene: polystyrene sulfonic acid. Specifically, the conductive polymer may include, but is not limited to, poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT), polypyrrole (PP), and polythiophene (PT). The conductive polymer may be uncharged or cationic.

상기 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리스티렌설폰산(PEDOT:PSS), 폴리피롤:폴리스티렌설폰산(PP:PSS) 및 폴리티오펜:폴리스티렌설폰산(PT:PSS)은 전도성 고분자 용액 100 중량부를 기준으로, 0.1 내지 10 중량부일 수 있다. 예를 들어, 전도성 고분자는 0.1 내지 8 중량부, 0.5 내지 7 중량부, 1 내지 5 중량부 또는 3 내지 8 중량부를 포함할 수 있다. 상기 전도성 고분자의 함량 범위 내에서, 적절히 조절하여 원하는 제품에 적절한 조성으로 제조하여 다양한 응용분야에서 사용할 수 있다.The poly (3,4-ethylenedioxythiophene): polystyrene sulfonic acid (PEDOT: PSS), polypyrrole: polystyrene sulfonic acid (PP: PSS) and polythiophene: polystyrene sulfonic acid (PT: PSS) May be 0.1 to 10 parts by weight, based on the weight parts. For example, the conductive polymer may include 0.1 to 8 parts by weight, 0.5 to 7 parts by weight, 1 to 5 parts by weight, or 3 to 8 parts by weight. The conductive polymer can be appropriately adjusted within the content range of the conductive polymer and manufactured into a composition suitable for a desired product and used in various applications.

예를 들어, 전도성 고분자는 양이온일 수 있다. 여기서 "양이온"은 주쇄(main chain) 상에 존재하는 전하에만 관련 있을 수 있다. 따라서, 상기 전도성 고분자는 양전하를 보상하기 위해 음이온이 필요할 수 있다. 상기 음이온은 이온성 고분자 전해질로부터 얻을 수 있으며, 상기 이온성 고분자 전해질의 예로서, 20,000 내지 1,000,000의 분자량을 갖는 단량체음이온 또는 다중음이온을 포함할 수 있다.For example, the conductive polymer may be a cation. Where "cation" may relate only to the charge present on the main chain. Therefore, the conductive polymer may require anion to compensate for the positive charge. The anion may be obtained from an ionic polymer electrolyte, and examples of the ionic polymer electrolyte may include a monomer anion or a polyanion having a molecular weight of 20,000 to 1,000,000.

상기 단량체음이온의 예로서, C1-C20-알칸설폰산, 지방족 퍼플루오로설폰산, 지방족 C1-C20-카르복시산, 지방족 퍼플루오로카르복시산, C-1-C20-알킬기에 의하여 선택적으로 치환된 방향족 설폰산, 사이클로알칸설폰산, 아이언설페이트(iron sulfate), 소듐퍼설페이트(sodium persulfate), 테트라플루오로보레이트, 헥사플루오로포스페이트, 퍼클로레이트(perchlorates), 헥사플루오로안티몬네이트, 헥사플루오로아세네이트(hexafluoroarsenates) 또는 헥사클로로안티모네이트(hexachloroantimonates)을 포함할 수 있다. Examples of such monomeric anions include, but are not limited to, C 1 -C 20 -alkanesulfonic acid, aliphatic perfluorosulfonic acid, aliphatic C 1 -C 20 -carboxylic acid, aliphatic perfluorocarboxylic acid, C 1 -C 20 -alkyl groups Such as aromatic sulfonic acid, cycloalkanesulfonic acid, iron sulfate, sodium persulfate, tetrafluoroborate, hexafluorophosphate, perchlorates, hexafluoroantimonate, hexafluoroarsenate, And may include hexafluoroarsenates or hexachloroantimonates.

상기 다중음이온의 예로서, 고분자 카르복시산(예를 들면, 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산 또는 폴리말레산)의 음이온, 고분자 설폰산(예를 들면, 폴리스티렌설폰산 및 폴리비닐설폰산) 및 폴리(스티렌설폰산-co-말레산)의 음이온들을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 이온성 고분자 전해질은 20,000 내지 1,000,000의 분자량을 갖는 폴리스티렌설폰산일 수 있다.Examples of such polyanions include anions of polymeric carboxylic acids (e.g., polyacrylic acid, polymethacrylic acid or polymaleic acid), polymeric sulfonic acids (e.g., polystyrene sulfonic acid and polyvinyl sulfonic acid) and poly Sulfonic-co-maleic acid). Specifically, the ionic polymer electrolyte may be polystyrene sulfonic acid having a molecular weight of 20,000 to 1,000,000.

이를 통해, 상기 결합 구조를 형성하는 과정에서 용액 내에 양이온 및 음이온 등의 이온이 존재할 수 있다.As a result, ions such as positive ions and anions may be present in the solution during the formation of the coupling structure.

전도성 고분자, 이온 및 이온성 고분자 전해질을 함유하는 전도성 고분자 용액은 고분자 결합제를 더 포함할 수 있다. 상기 고분자 결합제는 예를 들어, 고분자 유기 결합제들, 예를 들면, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 폴리염화비닐, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐부티레이트, 폴리아크릴산 에스테르, 폴리아크릴아마이드, 폴리메타크릴산 에스테르, 폴리메타크릴아마이드, 폴리아크릴로니트릴, 스티렌/아크릴산 에스테르, 비닐 아세테이트/아크릴산 에스테르, 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체(copolymer), 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 폴리스티렌, 폴리에테르, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 폴리아마이드, 폴리이미드, 폴리설폰, 멜라민-포름알데히드 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지 및 셀룰로오즈를 포함할 수 있다. The conductive polymer solution containing the conductive polymer, ion, and ionic polymer electrolyte may further include a polymer binder. The polymeric binder may include, for example, polymeric organic binders such as polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl chloride, polyvinylacetate, polyvinyl butyrate, polyacrylic acid ester, polyacrylamide, Acrylic acid esters, ethylene / vinyl acetate copolymers, polybutadienes, polyisoprenes, polystyrenes, polyethers, polyesters, polycarbonates, polyacrylates, , Polyurethane, polyamide, polyimide, polysulfone, melamine-formaldehyde resin, epoxy resin, silicone resin and cellulose.

전도성 고분자, 이온 및 이온성 고분자 전해질을 함유하는 전도성 고분자 용액과은 접착 촉진제를 더 포함할 수 있다. 상기 접착 촉진제는 예를 들어, 유기 기능성 실란(organofunctional silanes) 또는 이의 가수분해물을 포함할 수 있다. 상기 가수분해물은 예를 들면, 3-글리시딜옥시프로필트리알콕시실란(3-glycidyloxypropyltrialkoxysilane), 3-아미노프로필렌-트리에톡시실란(3-aminopropyltriethoxysilane), 3-머캅토프로필트리메톡시실란(3-mercaptopropyltrimethoxysilane), 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란(3- methacryloxypropyltrimethoxysilane), 비닐트리메톡시실란 및 옥틸트리에톡시 실란을 포함할 수 있다.The conductive polymer, the ion, and the conductive polymer solution containing the ionic polymer electrolyte may further include an adhesion promoter. The adhesion promoter may, for example, comprise organofunctional silanes or hydrolyzates thereof. The hydrolyzate may be, for example, 3-glycidyloxypropyltrialkoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, -mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, and octyltriethoxysilane.

상기 전도성 고분자인 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리스티렌설폰산(PEDOT:PSS), 폴리피롤:폴리스티렌설폰산(PP:PSS) 및 폴리티오펜:폴리스티렌설폰산(PT:PSS)은 각각 1:1 내지 1:20의 중량비로 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 중량비는 1:1.6, 1:2.5, 1:3, 1:5, 1:6, 1:7.5 또는 1:10의 중량비로 포함될 수 있다.Polystyrene sulfonic acid (PEDOT: PSS), polypyrrole: polystyrene sulfonic acid (PP: PSS) and polythiophene: polystyrenesulfonic acid (PT: PSS), which are the conductive polymers, May be included in a weight ratio of 1: 1 to 1:20. For example, the weight ratio can be included in a weight ratio of 1: 1.6, 1: 2.5, 1: 3, 1: 5, 1: 6, 1: 7.5 or 1:10.

전도성 고분자, 이온 및 이온성 고분자 전해질을 함유하는 용액은 도펀트를 더 함유할 수 있다. The solution containing the conductive polymer, ion and ionic polymer electrolyte may further contain a dopant.

예를 들어, 상기 도펀트는 암모늄염 전해질, 나트륨염 전해질, 리튬염 전해질, 철염 전해질, 설폰산 화합물 및 황산으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 도펀트는 특별히 한정되지 않으나, 산소 및 질소를 함유하는 유기 화합물을 포함할 수 있다.For example, the dopant may include at least one selected from the group consisting of ammonium salt electrolytes, sodium salt electrolytes, lithium salt electrolytes, iron salt electrolytes, sulfonic acid compounds, and sulfuric acid. For example, the dopant is not particularly limited, but may include organic compounds containing oxygen and nitrogen.

상기 암모늄염 전해질은, 예를 들어, tetra-n-Bu4NClO4, n-Bu4NPF6, n-Bu4NBF4 및 n-Et4NClO4 중 1 종 이상을 포함할 수 있다. The ammonium salt electrolyte may include at least one of tetra-n-Bu 4 NClO 4 , n-Bu 4 NPF 6 , n-Bu 4 NBF 4 and n-Et 4 NClO 4 .

상기 나트륨염 전해질은, 예를 들어, NaPF6, NaBF4 및 NaClO4 중 1 종 이상을 포함할 수 있다.The sodium salt electrolyte may include, for example, at least one of NaPF 6 , NaBF 4, and NaClO 4 .

상기 리튬염 전해질은, 예를 들어, LiClO4, LiPF6, LiBF4, LiN(SO2CF3)2, LiN(SO2C2F5)2, LiCF3SO3, LiC(SO2CF3)3, LiPF4(CF3)2, LiPF3(C2F5)3, LiPF3(CF3)3, LiPF3(iso-C3F7)3, LiPF5(iso-C3F7) 및 환상 알킬렌기를 갖는 리튬염 전해질 중 1 종 이상을 포함할 수 있다.The lithium salt electrolyte, for example, LiClO 4, LiPF 6, LiBF 4, LiN (SO 2 CF 3) 2, LiN (SO 2 C 2 F 5) 2, LiCF 3 SO 3, LiC (SO 2 CF 3 ) 3, LiPF 4 (CF 3 ) 2, LiPF 3 (C 2 F 5) 3, LiPF 3 (CF 3) 3, LiPF 3 (iso-C 3 F 7) 3, LiPF 5 (iso-C 3 F 7 ) And a lithium salt electrolyte having a cyclic alkylene group.

예를 들어, 상기 환상 알킬렌기를 갖는 리튬염은 (CF2)2(SO2)2NLi 및 (CF2)3(SO2)2NLi 등을 포함할 수 있다.For example, the lithium salt having a cyclic alkylene group may include (CF 2 ) 2 (SO 2 ) 2 NLi and (CF 2 ) 3 (SO 2 ) 2 NLi.

상기 철염 전해질은, 예를 들어, 산화철(III) p-톨루엔설폰산을 포함할 수 있다.The iron salt electrolyte may include, for example, iron (III) oxide p-toluenesulfonic acid.

상기 설폰산 화합물은, 예를 들어, 탄소수 1 내지 20을 갖는 알칸설폰산, 탄소수 1 내지 20을 갖는 퍼플루오로알칸설폰산, 탄소수 1 내지 20을 갖는 알킬헥실카르복시산, 탄소수 1 내지 20을 갖는 퍼플루오로알칸카르복시산, 탄소수 1 내지 20을 갖는 알킬기에 의하여 치환 또는 비치환된 방향족 설폰산, 및 시클로알칸설폰산(예를 들면, 캄포설폰산) 중 1 종 이상을 포함할 수 있다.The sulfonic acid compound is, for example, an alkanesulfonic acid having 1 to 20 carbon atoms, a perfluoroalkanesulfonic acid having 1 to 20 carbon atoms, an alkylhexylcarboxylic acid having 1 to 20 carbon atoms, a purple having 1 to 20 carbon atoms An aromatic sulfonic acid substituted or unsubstituted by an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and a cycloalkanesulfonic acid (e.g., camphorsulfonic acid).

구체적으로, 상기 설폰산 화합물은, 메탄설폰산, 에탄설폰산, 프로판설폰산, 부탄설폰산, 도데칸설폰산, 옥타데칸설폰산, 노나데칸설폰산, 트리플루오로메탄설폰산, 퍼플루오로부탄설폰산, 퍼플루오로옥탄설폰산, 에틸헥실카르복시산, 벤젠설폰산, o-톨루엔 설폰산, p-톨루엔설폰산, 도데실벤젠설폰산, 디노닐나프탈렌설폰산, 니노닐나프탈렌디설폰산 및 캄포설폰산 중 1 종 이상을 포함할 수 있다.Specifically, the sulfonic acid compound may be selected from the group consisting of methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, propanesulfonic acid, butanesulfonic acid, dodecanesulfonic acid, octadecanesulfonic acid, nonadecanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, perfluorobutane Sulfonic acid, perfluorooctanesulfonic acid, ethylhexylcarboxylic acid, benzenesulfonic acid, o -toluenesulfonic acid, p -toluenesulfonic acid, dodecylbenzenesulfonic acid, dinonylnaphthalenesulfonic acid, P-toluenesulfonic acid and p-toluenesulfonic acid.

상기 도펀트는 단종 또는 2 종 이상의 도펀트를 혼합하여 사용할 수 있다.The dopant may be discontinued or a mixture of two or more dopants may be used.

예를 들어, 상기 도펀트는 황산 및 설폰산 화합물 중 단종 또는 2 종 이상을 포함할 수 있다.For example, the dopant may be either a sulfuric acid or a sulfonic acid compound, or two or more thereof.

상기 도펀트는 용매에 용해되어 혼합될 수 있다.The dopant may be dissolved and mixed in a solvent.

도펀트 혼합 시 사용되는 용매는 도펀트를 용해할 수 있으면서 물과 섞이는 것이라면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 용매는 물, 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran; THF), 디메틸 설폭사이드(dimethyl sulfoxide; DMSO), 아세토니트릴(acetonitrile) 및 알코올계 용매로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다.The solvent used in mixing the dopant is not particularly limited as long as it can dissolve the dopant and can be mixed with water. For example, the solvent may be at least one selected from the group consisting of water, tetrahydrofuran (THF), dimethyl sulfoxide (DMSO), acetonitrile, and an alcohol-based solvent.

상기 지속적인 비활성 기체 주입 조건 하에서, Under said continuous inert gas injection conditions,

전도성 고분자, 이온 및 이온성 고분자 전해질을 함유하는 용액을 제조하는 단계 이후에, After the step of preparing a solution containing a conductive polymer, an ion and an ionic polymer electrolyte,

상기 제조된 용액을 여과막을 이용하여 여과하는 단계를 더 포함할 수 있다.And then filtering the prepared solution using a filtration membrane.

상기 제조된 용액을 여과막을 이용하여 여과하는 단계는,The step of filtering the prepared solution using a filtration membrane comprises:

전도성 고분자 용액과 도펀트의 혼합 후, 미반응 도펀트를 여과하여 제거할 수 있다. 예를 들어, 상기 전도성 고분자 용액과 도펀트를 혼합하는 과정에서, 전도성 고분자 내에 도펀트가 도핑될 수 있으며, 이 때, 전도성 고분자 내에 도핑되지 못한 미반응 도펀트가 과량일 경우, 미반응 성분이 나타내는 저항으로 인해 전기 전도도가 낮아질 수 있다. 따라서, 상기 미반응 도펀트를 여과하여 제거함으로써 전기 전도도 저하를 방지할 수 있다.After mixing the conductive polymer solution and the dopant, the unreacted dopant can be removed by filtration. For example, in the course of mixing the conductive polymer solution and the dopant, the dopant may be doped in the conductive polymer. In this case, when the unreacted dopant that is not doped in the conductive polymer is excessive, The electric conductivity may be lowered. Therefore, the unreacted dopant can be removed by filtration to prevent a decrease in electric conductivity.

상기 여과하는 방법으로서, 예를 들어, 여과 방법에 따라, 정밀여과(micro filtration), 한외여과(ultra filtration), 역삼투 또는 초여과(reverse osmosis or hyper filtration) 및 투석(dialysis) 외에 압력하에 여과가 이루어지는 진공여과(vaccum filtration)등을 포함할 수 있다. 또한, 사용되는 모듈에 따라 나권형(spriral-wound), 관상형(tubular type), 중공사형(hollow-fiber) 및 평판형(plate&frame), 모노리스형(monolith type) 등을 포함하는 여과 방법이 사용될 수 있다.As the filtration method, for example, filtration under pressure in addition to micro filtration, ultrafiltration, reverse osmosis or hyper filtration and dialysis may be carried out according to a filtration method, And the like. Depending on the module used, filtration methods including spiral-wound, tubular, hollow-fiber, plate & frame, monolith type, etc. may be used .

본 발명에서 제조된 전도성 고분자 용액을 이용하여 전기 전도도가 500 S/cm 이상인 전도성 고분자 필름을 제조할 수 있다.A conductive polymer film having an electrical conductivity of 500 S / cm or more can be prepared using the conductive polymer solution prepared in the present invention.

상기 전도성 고분자 필름은 상기 범위 내의 전기 전도도는 낮은 면저항을 의미할 수 있다. 이를 통해, 전자 소자에 적용되었을 때, 높은 성능을 구현할 수 있다.
The electrical conductivity of the conductive polymer film within the above range may mean a low sheet resistance. As a result, high performance can be achieved when applied to electronic devices.

이하 본 발명에 따르는 실시예 등을 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following Examples. However, the scope of the present invention is not limited by the following Examples.

실시예Example 1 One

반응용기 내에 폴리스티렌설폰산(Polystyrene sulfonic acid, PSS) 12.53 g을 증류수 1400 g에 녹인 후 1 시간 동안 임펠러를 이용하여 교반하였다. 그런 다음, 황산철(iron sulfate) 0.2 g을 넣고 녹을 때까지 교반 시켰다. 황산철(Iron sulfate)이 다 녹으면 용액의 온도를 13?로 낮추고, 3,4-에틸렌디옥시티오펜(3,4-ethylenedioxythiophene, EDOT) 모노머 5.014 g을 넣고, 과황산나트륨(sodium persulfate) 11.9 g을 녹인 수용액 30 g을 투입하여 반응을 개시하였다. 그런 다음, 즉시 100 L/min의 유량으로 질소를 투입하여 용매 내의 산소 농도를 1000 ppb 이하로 낮추었으며, 이 상태로 24 시간 동안 중합반응을 진행 한 후, 양이온 교환수지와 음이온 교환수지가 1:1로 섞인 혼합이온교환수지를 500 ml 넣어 불필요한 이온들을 제거하여 전도성 고분자 용액을 제조하였다. 상기 제조과정 중 전도성 고분자 용액 물질이 발생된 산소와 접촉이 없도록, 비간헐적으로 연속해서 질소 기체를 투입하여 산소를 제거하였다. 상기 질소 기체는 100 L/min의 유량으로 주입하였으며, 반응기 내부의 얍력은 1.3 atm으로 유지하였다.12.53 g of polystyrene sulfonic acid (PSS) was dissolved in 1400 g of distilled water and stirred using an impeller for 1 hour. Then, 0.2 g of iron sulfate was added and stirred until it was dissolved. When all of the iron sulfate was dissolved, the temperature of the solution was lowered to 13 ° C. Then 5.014 g of 3,4-ethylenedioxythiophene (EDOT) monomer was added, and 11.9 g of sodium persulfate Was added to 30 g of the aqueous solution. Then, nitrogen was added immediately at a flow rate of 100 L / min to lower the oxygen concentration in the solvent to 1000 ppb or less. After the polymerization reaction was carried out for 24 hours in this state, the cation exchange resin and the anion exchange resin were mixed at a ratio of 1: 1 was mixed with 500 ml of mixed ion exchange resin to remove unnecessary ions to prepare a conductive polymer solution. During the manufacturing process, oxygen was continuously removed by intermittently supplying nitrogen gas to prevent the conductive polymer solution material from contacting the generated oxygen. The nitrogen gas was injected at a flow rate of 100 L / min, and the pressure inside the reactor was maintained at 1.3 atm.

제조된 전도성 고분자 용액을 1.3 % 농도의 용액으로 준비한 후 이 용액의 무게대비 5%의 DMSO용액을 넣고 충분히 섞어준 다음 바코팅을 이용하여 코팅하고 150℃에서 30 분 건조시켜 전도성 고분자 필름을 제조하였다.
The prepared conductive polymer solution was prepared as a 1.3% concentration solution, and 5% DMSO solution was added to the solution. The resulting solution was thoroughly mixed, coated with a bar coating, and dried at 150 ° C for 30 minutes to prepare a conductive polymer film .

실시예Example 2 2

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 상기 제조과정 중 전도성 고분자 용액 물질이 발생된 산소와 접촉이 없도록, 주입하는 질소 기체를 일정 시간의 간격을 두고 간헐적으로 반복하여 주입하였다. 구체적으로, 100 L/min의 유량으로 2 시간 동안 주입하고, 30 분간 주입을 멈추는 간헐적 주입을 반복하였다. 이를 통해, 질소가 주입되는 동안에 반응기 내부 압력이 1.3 atm으로 유지되었으며, 주입되지 않는 동안에도 반응기 내부가 질소로 채워져 외부와의 공기접촉을 막을 수 있었다.
In the same manner as in Example 1, the injected nitrogen gas was intermittently injected repeatedly at intervals of a predetermined time so that the conductive polymer solution material did not come into contact with the generated oxygen during the manufacturing process. Specifically, intermittent injection was repeated at a flow rate of 100 L / min for 2 hours and stopped for 30 minutes. Through this, the internal pressure of the reactor was maintained at 1.3 atm while nitrogen was being injected, and the inside of the reactor was filled with nitrogen even when not injected, so that air contact with the outside could be prevented.

실시예Example 3 3

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 이온교환수지를 제거한 후, 상기 전도성 고분자 용액에 도펀트로서 0.05 중량%의 황산 수용액을 100 ml를 혼합한 후 교반하는 과정을 더 수행하였다.
After the ion exchange resin was removed, 100 ml of a 0.05 wt% sulfuric acid aqueous solution as a dopant was added to the conductive polymer solution, followed by stirring.

실시예Example 4 4

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 이온교환수지를 제거한 후, 상기 전도성 고분자 용액에 도펀트로서 0.05 중량%의 황산 수용액을 100 ml를 혼합한 후 교반하였다. 그런 다음, 용액을 100 nm 기공을 갖는 멤브레인 막을 이용하여 한외 여과방법으로 여과하는 과정을 더 수행하였다. 이 때, 증류수를 연속적으로 투입하여 여과하였다. 이를 통해, PEDOT:PSS 고분자 입자 이외의 성분을 제거하였다. 그 결과, 여과막을 통해 여과된 용액은 pH 4 이하의 산성 용액으로, 산 물질인 PSS를 포함하는 용액인 것을 확인할 수 있었다.
After the ion exchange resin was removed, 100 ml of a 0.05 wt% sulfuric acid aqueous solution as a dopant was added to the conductive polymer solution, followed by stirring. Then, the solution was further subjected to filtration by ultrafiltration using a membrane membrane having a pore size of 100 nm. At this time, distilled water was continuously introduced and filtered. Through this, components other than PEDOT: PSS polymer particles were removed. As a result, it was confirmed that the solution filtered through the filtration membrane was an acidic solution having a pH of 4 or less and a solution containing PSS as an acid substance.

실시예Example 5 5

상기 실시예 4과 동일한 방법으로 제조하되, 도펀트를 3000 ml로 함량을 달리하여 혼합하여 전도성 고분자 필름을 제조하였다.
The conductive polymer film was prepared in the same manner as in Example 4, except that the dopant was mixed in an amount of 3000 ml.

실시예Example 6 6

상기 실시예 4와 동일한 방법으로 제조하되, 도펀트를 3000 ml로 함량을 달리하고, 도펀트 유입 및 증류수를 이용한 여과를 동시에 동일하게 진행하여 전도성 고분자 필름을 제조하였다.
The conductive polymer film was prepared in the same manner as in Example 4 except that the dopant was introduced at a concentration of 3000 ml and the dopant was introduced and distilled water was filtered at the same time.

실시예Example 7 7

상기 실시예 4와 동일한 방법으로 제조하되, 도펀트로서 p-톨루엔설폰산 3000 ml를 혼합하며 전도성 고분자 필름을 제조하였다.
Was prepared in the same manner as in Example 4, except that 3000 ml of p-toluenesulfonic acid as a dopant was mixed to prepare a conductive polymer film.

실시예Example 8 8

상기 실시예 4와 동일한 방법으로 제조하되, 도펀트로서 p-톨루엔설폰산 3000 ml를 혼합하고, 도펀트 유입 및 증류수를 이용한 여과를 동시에 동일하게 진행하여 전도성 고분자 필름을 제조하였다.
Toluenesulfonic acid as a dopant, and conducting filtration using a dopant and distilled water at the same time, to prepare a conductive polymer film. The conductive polymer film was prepared in the same manner as in Example 4, except that 3000 ml of p-toluenesulfonic acid was used as a dopant.

실시예Example 9 9

상기 실시예 4와 동일한 방법으로 제조하되, 전도성 고분자 용액으로서, Heraeus社의 CLEVIOS PH1000 용액을 사용하여 전도성 고분자 필름을 제조하였다.
A conductive polymer film was prepared using the CLEVIOS PH1000 solution of Heraeus as a conductive polymer solution in the same manner as in Example 4 above.

실시예Example 10 10

상기 실시예 4와 동일한 방법으로 제조하되, 전도성 고분자 용액으로서, Heraeus社의 CLEVIOS PH1000 용액을 사용하고, 도펀트를 500 ml로 함량을 달리하여 혼합하여 전도성 고분자 필름을 제조하였다.
A conductive polymer film was prepared in the same manner as in Example 4 except that CLEVIOS PH1000 solution of Heraeus was used as a conductive polymer solution and dopant was mixed in 500 ml in different amounts.

실시예Example 11 11

상기 실시예 4와 동일한 방법으로 제조하되, 전도성 고분자 용액으로서, Heraeus社의 CLEVIOS PH1000 용액을 사용하고, 도펀트를 3000 ml로 함량을 달리하여 혼합하여 전도성 고분자 필름을 제조하였다.
A conductive polymer film was prepared in the same manner as in Example 4 except that CLEVIOS PH1000 solution of Heraeus was used as the conductive polymer solution and the dopant was mixed in the amount of 3000 ml in different amounts.

실시예Example 12 12

상기 실시예 4와 동일한 방법으로 제조하되, 전도성 고분자 용액으로서, Heraeus社의 CLEVIOS PH1000 용액을 사용하고, 도펀트를 3000 ml로 함량을 달리하고, 도펀트 유입 및 증류수를 이용한 여과를 동시에 동일하게 진행하여 전도성 고분자 필름을 제조하였다.
The same procedure as in Example 4 was carried out except that CLEVIOS PH1000 solution of Heraeus was used as a conductive polymer solution and the dopant was introduced at a concentration of 3000 ml and filtration with distilled water was carried out at the same time, To prepare a polymer film.

실시예Example 13 13

상기 실시예 4와 동일한 방법으로 제조하되, 전도성 고분자 용액으로서, Heraeus社의 CLEVIOS PH1000 용액을 사용하고, 도펀트로서 p-톨루엔설폰산 3000 ml를 혼합하여 전도성 고분자 필름을 제조하였다.
A conductive polymer film was prepared in the same manner as in Example 4 except that CLEVIOS PH1000 solution of Heraeus was used as a conductive polymer solution and 3000 ml of p-toluenesulfonic acid was mixed as a dopant.

실시예Example 14 14

상기 실시예 4와 동일한 방법으로 제조하되, 전도성 고분자 용액으로서, Heraeus社의 CLEVIOS PH1000 용액을 사용하고, 도펀트로서 p-톨루엔설폰산 3000 ml를 혼합하며, 도펀트 유입 및 증류수를 이용한 여과를 동시에 동일하게 진행하여 전도성 고분자 필름을 제조하였다.
CLEVIOS PH1000 solution of Heraeus was used as a conductive polymer solution, and 3000 ml of p-toluenesulfonic acid was doped as a dopant. Filtration using the dopant and distilled water were carried out in the same manner as in Example 4 To prepare a conductive polymer film.

비교예Comparative Example 1 One

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 제조과정 중 질소 기체를 투입하지 않고 전도성 고분자 필름을 제조하였다.
The conductive polymer film was prepared in the same manner as in Example 1, except that no nitrogen gas was added during the production process.

비교예Comparative Example 2 2

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 제조과정 중 질소 기체를 투입하지 않고, 진공 펌프를 이용하여 반응용기 내를 진공상태로 만들어 전도성 고분자 필름을 제조하였다.
A conductive polymer film was prepared in the same manner as in Example 1 except that the inside of the reaction vessel was evacuated using a vacuum pump without introducing nitrogen gas during the production process.

비교예Comparative Example 3 3

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 제조과정 중 질소 기체는 5 L/min의 유량으로 주입하였다. 이때, 반응용기 내부의 얍력은 1 atm으로 유지하였다.
The nitrogen gas was injected at a flow rate of 5 L / min during the manufacturing process. At this time, the pressure inside the reaction vessel was maintained at 1 atm.

실험예Experimental Example

상기 실시예 1 내지 14 및 비교예 1 내지 2에서 제조한 전도성 고분자 필름에 대하여 전기 전도도 측정 실험을 하였다. 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.Electrical conductivity measurements were conducted on the conductive polymer films prepared in Examples 1 to 14 and Comparative Examples 1 and 2. The results are shown in Table 1 below.

전기 전도도 (S/cm)Electrical Conductivity (S / cm) 실시예 1Example 1 615615 실시예 2Example 2 513513 실시예 3Example 3 781781 실시예 4Example 4 15321532 실시예 5Example 5 15971597 실시예 6Example 6 17331733 실시예 7Example 7 772772 실시예 8Example 8 14821482 실시예 9Example 9 15131513 실시예 10Example 10 15251525 실시예 11Example 11 15371537 실시예 12Example 12 16801680 실시예 13Example 13 15461546 실시예 14Example 14 16251625 비교예 1Comparative Example 1 150150 비교예 2Comparative Example 2 540540

상기 표 1을 보면, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 14에서 제조된 전도성 고분자 필름은, 동일 조건에서 제조과정 중 지속적으로 질소 기체를 투입하지 않는 비교예에서 제조된 전도성 고분자 필름과 비교하였을 때, 보다 높은 전기 전도도 수치를 나타내는 것을 확인할 수 있었다.As shown in Table 1, when the conductive polymer films prepared in Examples 1 to 14 according to the present invention were compared with the conductive polymer films prepared in Comparative Example in which no nitrogen gas was continuously injected during the manufacturing process under the same conditions, And it was confirmed that it exhibited higher electric conductivity values.

또한, 실시예 1과 비교예 2에서 제조된 전도성 고분자 필름은 유사 수준의 전기 전도도를 구현하나, 진공 펌프를 이용한 비교예 2에 비하여, 비활성 기체를 이용한 실시예 1에서 다소 높은 전기 전도도를 구현한 것을 확인할 수 있었다.
In addition, the conductive polymer films prepared in Example 1 and Comparative Example 2 exhibited similar electrical conductivity, but compared with Comparative Example 2 using a vacuum pump, the conductive polymer films obtained in Example 1 using an inert gas exhibited somewhat higher electrical conductivity .

100, 200, 300, 400: 반응용기
110, 210, 310, 410: 비활성 기체 주입부
120, 220, 320, 420: 가스 배출구
130, 230, 330, 430: 냉각순환장치
100, 200, 300, 400: reaction vessel
110, 210, 310, 410: inert gas injection unit
120, 220, 320, 420: gas outlet
130, 230, 330, 430: Cooling circulation device

Claims (17)

전도성 고분자, 이온 및 이온성 고분자 전해질을 함유하는 용액을 포함하는 반응용기;
상기 반응용기에 포함된 용액에 반응이 진행되는 시간 동안 지속적으로 비활성 기체를 주입하는 비활성 기체 주입부를 포함하며,
상기 반응용기는 반응이 진행되는 동안의 평균 압력은 1 atm 초과인 장치.
A reaction container comprising a solution containing a conductive polymer, an ion and an ionic polymer electrolyte;
And an inert gas injection unit for continuously injecting the inert gas into the solution contained in the reaction vessel for a period of time during which the reaction proceeds,
Wherein the reaction vessel has an average pressure over 1 atm during the course of the reaction.
제 1 항에 있어서,
반응용기 내에 포함된 전도성 고분자, 이온 및 이온성 고분자 전해질을 함유하는 용액은 도펀트를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the solution containing the conductive polymer, ion and ionic polymer electrolyte contained in the reaction vessel further contains a dopant.
제 1 항에 있어서,
반응용기는 반응 개시 전에 비활성 기체로 충진되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
The method according to claim 1,
Characterized in that the reaction vessel is filled with an inert gas prior to the initiation of the reaction.
제 1 항에 있어서,
반응용기에서 반응이 완료된 용액이 공급되어 여과를 수행하는 여과부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
The method according to claim 1,
Further comprising a filtration section for performing filtration by supplying a reaction-completed solution in the reaction vessel.
제 1 항에 있어서,
반응용기는, 가스 배출구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the reaction vessel further comprises a gas outlet.
제 5 항에 있어서,
가스 배출구는 반응용기 내에서 용액에 의해 침지되지 않는 상부영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
6. The method of claim 5,
Wherein the gas outlet is formed in an upper region of the reaction vessel which is not immersed by the solution.
제 1 항에 있어서,
반응용기는, 냉각순환장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the reaction vessel further comprises a cooling circulation device.
제 1 항에 있어서,
비활성 기체 주입부는, 반응용기 내에서 동일 평면 상에 복수개의 주입부로 나뉘어져 형성된 것을 특징으로 하는 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the inert gas injection portion is divided into a plurality of injection portions on the same plane in the reaction vessel.
제 1 항에 있어서,
비활성 기체 주입부는, 반응용기 내에서 서로 다른 높이를 갖는 평면에 동일 복수개의 주입부로 나뉘어져 형성된 것을 특징으로 하는 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the inert gas injection portion is formed by dividing the inert gas injection portion into the same plurality of injection portions in a plane having different heights in the reaction vessel.
제 1 항에 있어서,
비활성 기체 주입부는, 반응용기 내에서 용액에 의해 침지되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the inert gas injection portion is formed at a position where the inert gas injection portion is immersed by the solution in the reaction vessel.
지속적으로 비활성 기체를 주입하며, 1 atm 초과인 압력 조건 하에서,
전도성 고분자, 이온 및 이온성 고분자 전해질을 함유하는 용액을 제조하는 단계를 포함하는 전도성 고분자 용액의 제조방법.
Continuously injecting an inert gas, and under pressure conditions exceeding 1 atm,
A method for producing a conductive polymer solution, comprising the steps of: preparing a solution containing a conductive polymer, an ion, and an ionic polymer electrolyte.
제 11 항에 있어서,
지속적인 비활성 기체 주입은 반응 개시 전부터 반응 종료 시까지 수행되는 것을 특징으로 하는 전도성 고분자 용액의 제조방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the continuous inert gas injection is performed from the start of the reaction to the end of the reaction.
제 11 항에 있어서,
지속적인 비활성 기체 주입은, 비활성 기체를 간헐적으로 반복하여 주입하거나, 비간헐적으로 연속해서 주입하는 것을 특징으로 하는 전도성 고분자 용액의 제조방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the continuous inert gas injection is performed by intermittently injecting an inert gas repeatedly or continuously intermittently injecting an inert gas.
제 11 항에 있어서,
전도성 고분자는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜):폴리스티렌설폰산, 폴리피롤:폴리스티렌설폰산, 폴리티오펜:폴리스티렌설폰산 및 폴리아닐린:폴리스티렌설폰산으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 전도성 고분자 용액의 제조방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the conductive polymer is at least one selected from the group consisting of poly (3,4-ethylenedioxythiophene): polystyrene sulfonic acid, polypyrrole: polystyrene sulfonic acid, polythiophene: polystyrene sulfonic acid and polyaniline: polystyrene sulfonic acid A method for producing a conductive polymer solution.
제 11 항에 있어서,
전도성 고분자, 이온 및 이온성 고분자 전해질을 함유하는 용액은 도펀트를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 전도성 고분자 용액의 제조방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the solution containing the conductive polymer, the ion and the ionic polymer electrolyte further contains a dopant.
제 15 항에 있어서,
상기 도펀트는 암모늄염 전해질, 나트륨염 전해질, 리튬염 전해질, 철염 전해질, 설폰산 화합물 및 황산으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 전도성 고분자 용액의 제조방법.
16. The method of claim 15,
Wherein the dopant is at least one selected from the group consisting of ammonium salt electrolytes, sodium salt electrolytes, lithium salt electrolytes, iron salt electrolytes, sulfonic acid compounds, and sulfuric acid.
제 11 항에 있어서,
전도성 고분자, 이온 및 이온성 고분자 전해질을 함유하는 용액을 제조하는 단계 이후에,
상기 제조된 용액을 여과막을 이용하여 여과하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 고분자 용액의 제조방법.
12. The method of claim 11,
After the step of preparing a solution containing a conductive polymer, an ion and an ionic polymer electrolyte,
The method of claim 1, further comprising the step of filtering the prepared solution using a filtration membrane.
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