KR20170032874A - Ion exchange membrane and method for manufacturing thereof - Google Patents

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Abstract

A method for manufacturing an ion-exchange membrane is provided. According to an embodiment of the present invention, the method for manufacturing the ion-exchange membrane comprises a step of manufacturing a fiber mat, by electrospinning a mixed spinning solution containing a supporting component and an ion exchangeable component. According to the step of the present invention, controlling the factors, such as the film thickness, the electric conductivity, the mechanical strength, the diameter/the ratio of the pores, and others, in accordance with a use of the ion exchange membrane, is easily done in manufacturing processes, and simplifies the manufacturing processes. The ion-exchange membrane prepared through the processes has excellent mechanical strength and durability, and at the same time, can be utilized as a general-purpose ion-exchange membrane, having large ion-exchange capacity and small electric resistance and a small diffusion coefficient.

Description

이온교환막 및 그 제조방법{Ion exchange membrane and method for manufacturing thereof}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ion exchange membrane,

본 발명은 이온 교환막에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 단순화된 제조공정 및 단축된 제조시간을 통해 구현되는 동시에 제조된 이온교환막은 우수한 기계적 강도와 내구성을 가지면서도 이온교환용량이 크고, 전기저항 및 확산계수가 작은 이온 교환막 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an ion exchange membrane, and more particularly, to an ion exchange membrane which is realized through a simplified manufacturing process and a shortened manufacturing time, and has excellent mechanical strength and durability, An ion exchange membrane having a small coefficient and a manufacturing method thereof.

이온교환수지는 이온교환능이 있는 합성수지를 말한다. 1935년 영국의 B. A. 애덤스와 F. L. 홈스는 다가(多價) 페놀과 폼알데하이드를 축합시킨 수지와 m-페닐렌다이아민과 폼알데하이드를 축합시킨 수지가 이온을 교환하는 것을 발견하였다. 이 수지에 의해서 물속에 있는 각종 이온을 제거할 수 있다는 사실이 밝혀졌는데, 그 후 독일 및 미국 등에서 계통적 연구 및 공업적인 규모로 생산이 시작되었다. 제2차 세계대전 중 독일에서는 물의 정제, 인조견공장에서의 구리·암모니아 회수 등에 이용하였으며, 미국에서는 핵분열 생성물·초우라늄원소·회토류원소 등의 분류에 이용하였다. 또한 이온교환수지에 의해 각종 물질(아미노산·항생물질 등)의 정제가 용이하게 되었고 이후 이온교환막이 개발되면서 전기화학적으로 더욱 중요한 역할을 하게 되었다. 현재 이온교환막은 연료전지, 레독스 흐름 전지, 전기투석, 담수화, 초순수 및 폐수처리 등의 분야에서 널리 활용되고 있다. 특히 화석 연료의 사용을 감소시켜 친환경적 신 재생에너지 생산 청정기술로 세계적인 주목을 받고 있다. 현재 소형 노트북, 핸드폰 등의 전자제품 사용 급증으로 인해 이에 필요한 고수명, 고용량의 배터리 개발 및 새로운 연료전지의 개발 필요성에 따라 그 핵심 소재인 이온교환막에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.The ion exchange resin is a synthetic resin having ion exchange ability. In 1935, B. A. Adams and F. L. Holmes of the United Kingdom found that a resin that condensed polyvalent phenol and formaldehyde and a resin that condensed m-phenylenediamine and formaldehyde exchanged ions. It was found that this resin can remove various ions in the water, and then it started to be systematically studied and industrialized in Germany and the United States. During World War II, it was used in water purification, copper and ammonia recovery in artificial dog factory, and in the United States, it was used to classify fission product, uranium element, and trace element. In addition, purification of various materials (amino acids, antibiotics, etc.) was facilitated by the ion exchange resin, and the ion exchange membrane was developed and became more important in terms of electrochemistry. Currently, ion exchange membranes are widely used in fields such as fuel cells, redox flow cells, electrodialysis, desalination, ultrapure water and wastewater treatment. In particular, it has attracted worldwide attention due to its reduced use of fossil fuels and clean technology for producing environmentally friendly new and renewable energy. Due to the rapid increase in the use of electronic products such as small notebooks and mobile phones, research on ion exchange membranes, which is a core material thereof, has been actively carried out in accordance with the necessity of development of high-capacity battery and high capacity battery.

한편, 통상적인 이온교환막은 기계적 물성의 향상을 위해 별도의 지지체를 구비하는 경우가 많으며, 구체적으로 지지체의 일면에 시트상의 이온교환수지층이 구비될 수 있는데, 지지체와 이온교환수지층의 재질상 상용성 등의 문제로 층간 계면 사이에 박리, 분리가 빈번히 일어나고, 이에 따라 이온교환능 및/또는 기계적 물성이 현저히 저하되는 문제점이 있다. 또한, 이온교환막의 제조공정에서 용도에 맞도록 구성의 변경, 예를 들어, 막의 두께, 전기전도도, 기계적강도, 공극의 직경/비율 등의 인자 조절이 매우 어려운 문제점이 있었다.On the other hand, a typical ion exchange membrane is often provided with a separate support for improving mechanical properties. Specifically, a sheet-like ion exchange resin layer may be provided on one side of the support. The material of the support and the ion exchange resin layer There is a problem that peeling and separation frequently occur between interlayer interfaces due to compatibility and the like, and thus ion exchange ability and / or mechanical properties are remarkably deteriorated. Further, there has been a problem in that it is very difficult to control the composition of the ion-exchange membrane in accordance with its application, for example, the thickness, the electrical conductivity, the mechanical strength, and the diameter /

이에 따라 단순화된 공정임에도 용도에 맞도록 이온교환막의 구조, 물성을 변경시키기 용이한 동시에 제조된 이온교환막이 우수한 기계적 강도와 내구성을 가지면서도 동시에 이온교환용량이 크고, 전기저항 및 확산계수가 작은 범용의 이온교환막 및 이와 같은 이온교환막을 보다 용이하게 구현할 수 있는 공정에 대한 연구가 시급한 실정이다.Accordingly, it is easy to change the structure and physical properties of the ion exchange membrane in accordance with the intended application, and at the same time, the ion exchange membrane produced has excellent mechanical strength and durability, and at the same time has a high ion exchange capacity, And ion exchange membranes such as the above-mentioned ion exchange membranes.

대한민국 특허공개공보 제2014-0036609호Korean Patent Laid-Open Publication No. 2014-0036609

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 이온교환막의 제조공정에서 용도에 맞도록 막의 두께, 전기전도도, 기계적강도, 공극의 직경/비율 등의 인자 조절이 용이하고, 이온교환용액의 충진공정이 생략되는 등 제작공정이 매우 단순화된 이온교환막의 제조방법을 제공하는 것에 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing an ion exchange membrane, which can easily control the factors such as the thickness, electrical conductivity, mechanical strength, It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing an ion exchange membrane in which a fabrication process is greatly simplified.

또한, 본 발명은 우수한 기계적 강도와 물리적/화학적 내구성을 가지면서도 동시에 이온교환용량이 크고, 전기저항 및 확산계수가 작은 범용의 이온교환막을 제공하는 것에 다른 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a general-purpose ion exchange membrane having high mechanical strength and physical / chemical durability, high ion exchange capacity, and low electrical resistance and diffusion coefficient.

상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, (1) 지지성분 및 이온교환성 성분이 혼합된 방사용액을 전기방사하여 섬유매트를 제조하는 단계;를 포함하는 이온교환막의 제조방법을 제공한다.In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides (1) a process for producing an ion exchange membrane comprising: (1) preparing a fiber mat by electrospunning a spinning solution containing a supporting component and an ion exchangeable component.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 지지성분은 폴리이미드(polyimides), 폴리아믹스산(polyamic acid), 폴리카프로락톤(polycarprolactone), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 나일론(nylon), 폴리아라미드(polyaramid), 폴리벤질글루타메이트(polybenzyl-glutamate), 폴리페닐렌테레프탈아마이드(polyphenyleneterephthalamide), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 폴리스티렌(polystyrene), 셀룰로오스(cellulose), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리락틱산(polylactic acid; PLA), 폴리글리콜산(polyglycolic acid; PGA), 폴리락틱-co-글리콜산, 폴리{폴리(에틸렌옥사이드)테레프탈레이트-co-부틸렌테레프탈레이트}(PEOT/PBT), 폴리포스포에스터(polyphosphoester; PPE), 폴리포스파젠(PPA), 폴리안하이드라이드(Polyanhydride; PA), 폴리오르쏘에스터{poly(ortho ester; POE}, 폴리(프로필렌푸마레이트)-디아크릴레이트{poly(propylene fumarate)-diacrylate; PPF-DA}, 폴리비닐알콜, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리염화비닐, 폴리테트라플로우로에틸렌(PTFE, polytetra fluoroethylene), 폴리에틸렌테트라플로우로에틸렌(ETFE, polyethylene tetrafluoro ethylene), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF, polyvinylidene fluoride), 에틸렌클로로트리플로우로에틸렌(ECTFE, Ethylene Chlorotrifluoroethylene) 및 폴리클로로트리플로우로에틸렌(PCTFE, polychlorotrifluoro ethylene) 및 폴리(스티렌-co-무수말레산)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the support component may be selected from the group consisting of polyimides, polyamic acid, polycarprolactone, polyetherimide, nylon, polyaramid Polybenzyl-glutamate, polyphenyleneterephthalamide, polyaniline, polyacrylonitrile, polyethylene oxide, polystyrene, cellulose, polyvinylpyrrolidone, polyvinylpyrrolidone, Poly (methyl methacrylate), poly (methyl methacrylate), polylactic acid (PLA), polyglycolic acid (PGA), polylactic-co-glycolic acid, poly { (PEOT / PBT), polyphosphoester (PPE), polyphosphazene (PPA), polyanhydride (PA), polyorthoesters {poly (POE), poly (propylene fumarate) -diacrylate (PPF-DA), polyvinyl alcohol, polyester, polyurethane, polyvinyl chloride, polytetrafluoroethylene (PTFE), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyethylene tetrafluoroethylene (ETFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), ethylene chlorotrifluoroethylene (ECTFE), and polychlorotrifluoroethylene Ethylene (PCTFE), poly (styrene-co-maleic anhydride), and the like.

또한, 상기 이온교환성 성분은 양이온성 이온교환성 성분 또는 음이온성 이온교환성 성분일 수 있다.In addition, the ion-exchangeable component may be a cationic ion-exchangeable component or an anionic ion-exchangeable component.

또한, 상기 방사용액은 지지성분 100 중량부에 대하여 이온교환성 성분을 20 ~ 80 중량부로 포함할 수 있다.Also, the spinning solution may contain 20 to 80 parts by weight of an ion exchangeable component with respect to 100 parts by weight of the supporting component.

또한, 상기 (1) 단계 이후, (2) 기공도 및 공경을 조절하기 위하여 상기 섬유매트에 열 및 압력을 가하는 단계;를 더 포함할 수 있다.In addition, after the step (1), (2) applying heat and pressure to the fiber mat to adjust porosity and pore size.

또한, 상기 섬유매트에 포함된 지지성분의 융점은 이온교환성 성분의 융점보다 낮을 수 있다.Further, the melting point of the support component contained in the fiber mat may be lower than the melting point of the ion-exchangeable component.

또한, 본 발명은 지지성분 및 이온교환성 성분을 포함하는 제1섬유를 포함하는 섬유매트;를 포함하는 이온교환막을 제공한다.The present invention also provides an ion exchange membrane comprising a fiber mat comprising a first fiber comprising a support component and an ion exchangeable component.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 섬유매트는 지지성분을 포함하는 제2섬유 및 이온교환성 성분을 포함하는 제3섬유를 더 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the fiber mat may further comprise a second fiber comprising a support component and a third fiber comprising an ion exchangeable component.

또한, 상기 섬유매트는 섬유간 융착되어 형성된 3차원 네트워크 구조의 웹(web) 영역을 포함할 수 있다. In addition, the fiber mat may include a web area of a three-dimensional network structure formed by fusing fibers.

또한, 상기 섬유매트에 포함된 섬유의 평균직경은 0.1 ~ 100㎛이고, 섬섬유매트의 평균공경은 0.1 ~ 10㎛이고, 섬유매트의 두께는 0.1 ~ 200㎛일 수 있다.In addition, the average diameter of the fibers included in the fiber mat may be 0.1 to 100 탆, the average pore size of the island fiber mat may be 0.1 to 10 탆, and the thickness of the fiber mat may be 0.1 to 200 탆.

이때, 상기 이온교환막은 액체용 필터, 공기용 필터의 용도일 수 있다.At this time, the ion exchange membrane may be a liquid filter or an air filter.

또한, 본 발명은 이온교환성 성분을 포함하는 제3섬유를 포함하는 섬유매트; 및 상기 섬유매트 내 섬유간 공간을 매립하여 제3섬유를 지지하는 지지체;를 포함하는 이온교환막을 제공한다.The present invention also relates to a fiber mat comprising a third fiber comprising an ion exchangeable component; And a support for supporting the third fibers by filling spaces between the fibers in the fiber mat.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 이온교환막은 액체용 필터, 공기용 필터, 축전식 탈염장치(capacitive deionization, CDI), 전기투석(electrodialysis, ED) 또는 전지분리막 용도일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the ion exchange membrane may be used for a liquid filter, an air filter, a capacitive deionization (CDI), an electrodialysis (ED) or a battery separator.

이하, 본 발명에서 사용한 용어에 대해 설명한다.Hereinafter, terms used in the present invention will be described.

본 발명에서 사용한 용어인 매트의 "표면부"는 매트표면에서부터 당해 매트 전체두께의 15% 이하의 두께에 해당하는 영역을 포함하는 의미이다.The term "surface portion " of the mat as used in the present invention means a region corresponding to a thickness of 15% or less of the total thickness of the mat from the mat surface.

본 발명에서 사용한 용어인 "매트(mat)"는 전기방사된 섬유가 축적되어 있는 상태를 의미하고, 상기 매트는 한 가닥의 섬유가 여러 번 굴곡되고 얽혀 형성되거나 복수개의 섬유가 굴곡되고 서로간에 얽혀 형성될 수도 있으며, 섬유 중 일부가 용융되어 비섬유상인 부분을 포함하더라도 섬유상의 부분을 포함하는 경우는 "매트"에 포함될 수 있다.The term "mat" as used in the present invention means a state in which electrospun fibers are accumulated, wherein the mat is formed by bending and intertwining a single strand of fibers several times, And may be included in a "mat" when a portion of the fiber is melted to include a fibrous portion, even if it includes a non-fibrous portion.

본 발명에 의하면, 이온교환막의 용도에 따른 요구특성에 맞춰 전기전도도, 기계적 강도, 공극 등을 쉽게 조절할 수 있고, 이온교환용액의 충진공정이 생략됨에 따라서 보다 단순화된 공정을 통해 이온교환막을 대량으로 제조할 수 있어 생산성을 현저히 증가시킬 수 있다. 또한, 지지체 내부에 이온교환성 성분의 충진성을 현저히 증가시킨 것과 같은 효과가 발현하여 제조된 이온교환막은 우수한 기계적 강도와 내구성을 가지면서도 동시에 이온교환용량이 크고, 전기저항 및 확산계수가 작음에 따라 전지분야의 분리막, CDI/ED 등의 탈염시스템이나 각종 필터류의 소재등으로 널리 응용될 수 있고, 특히 전지분리막 용도에 보다 적합할 수 있다.According to the present invention, it is possible to easily adjust electrical conductivity, mechanical strength, pore, etc. in accordance with the required characteristics of the ion exchange membrane, and owing to the omission of the ion exchange solution filling process, The productivity can be remarkably increased. In addition, the ion exchange membrane produced by manifesting the effect of significantly increasing the filling property of the ion exchangeable component inside the support has excellent mechanical strength and durability, at the same time, has a high ion exchange capacity and a small electric resistance and diffusion coefficient Accordingly, it can be widely applied to separation membranes in the field of batteries, desalination systems such as CDI / ED and materials for various filters, and may be more suitable for battery separator applications.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 이온교환막의 제조공정모식도,
도 2는 도 1을 통해 제조된 이온교환막의 단면모식도, 그리고
도 3은 도 2에 따른 이온교환막 중 섬유와 섬유간을 부분확대한 모식도이다.
1 is a schematic view illustrating a process of manufacturing an ion exchange membrane according to an embodiment of the present invention,
2 is a sectional schematic view of the ion exchange membrane manufactured through FIG. 1, and FIG.
FIG. 3 is a schematic view showing a partial enlargement of fibers and fibers in the ion exchange membrane according to FIG. 2;

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same reference numerals are assigned to the same or similar components throughout the specification.

본 발명의 일 구현예에 따른 이온교환막의 제조방법을 도 1을 참조하여 설명하면, 복수개의 전기방사 팁(10)을 통해 지지성분 및 이온교환성 성분이 혼합된 방사용액이 전기방사 되어 섬유가 집적되어 형성된 섬유매트(21 ~ 25)가 제조될 수 있다.1, a spinning solution in which a support component and an ion exchangeable component are mixed is electrospun through a plurality of electrospinning tips 10, An integrated fiber mat 21 to 25 can be produced.

상기 방사용액은 지지성분 및 이온교환성 성분을 포함하고, 방사용액은 지지성분 및 이온교환 성분이 혼합/용융된 용융액 또는 상기 성분들이 용매에 의해 용해된 용해액일 수 있다. 상기 방사용액은 지지성분 100 중량부에 대하여 이온교환성 성분을 20 ~ 80 중량부, 보다 바람직하게는 30 ~ 60 중량부로 포함할 수 있다. 만일 이온교환성 성분이 20 중량부 미만으로 포함되는 경우 이온교환능이 현저히 저하될 수 있고, 80중량부를 초과하여 포함되는 경우 비드로 방사되는 등 제사성이 현저히 저하되고, 기계적 강도 저하의 문제가 있을 수 있다.The spinning solution includes a support component and an ion exchangeable component, and the spinning solution may be a melt mixed / fused with a support component and an ion exchange component, or a dissolving solution in which the components are dissolved by a solvent. The spinning solution may contain 20 to 80 parts by weight, more preferably 30 to 60 parts by weight, of the ion exchangeable component with respect to 100 parts by weight of the supporting component. If the ion-exchangeable component is contained in an amount of less than 20 parts by weight, the ion exchange capacity may be significantly deteriorated. When the ion-exchangeable component is contained in an amount exceeding 80 parts by weight, .

상기 지지성분은 통상의 이온교환막에서 지지체의 성분으로 사용되는 화합물의 경우 제한 없이 사용될 수 있으나, 바람직하게는 폴리이미드(polyimides), 폴리아믹스산(polyamic acid), 폴리카프로락톤(polycarprolactone), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 나일론(nylon), 폴리아라미드(polyaramid), 폴리벤질글루타메이트(polybenzyl-glutamate), 폴리페닐렌테레프탈아마이드(polyphenyleneterephthalamide), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 폴리스티렌(polystyrene), 셀룰로오스(cellulose), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리락틱산(polylactic acid; PLA), 폴리글리콜산(polyglycolic acid; PGA), 폴리락틱-co-글리콜산, 폴리{폴리(에틸렌옥사이드)테레프탈레이트-co-부틸렌테레프탈레이트}(PEOT/PBT), 폴리포스포에스터(polyphosphoester; PPE), 폴리포스파젠(PPA), 폴리안하이드라이드(Polyanhydride; PA), 폴리오르쏘에스터{poly(ortho ester; POE}, 폴리(프로필렌푸마레이트)-디아크릴레이트{poly(propylene fumarate)-diacrylate; PPF-DA}, 폴리비닐알콜, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리염화비닐, 폴리테트라플로우로에틸렌(PTFE, polytetra fluoroethylene), 폴리에틸렌테트라플로우로에틸렌(ETFE, polyethylene tetrafluoro ethylene), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF, polyvinylidene fluoride), 에틸렌클로로트리플로우로에틸렌(ECTFE, Ethylene Chlorotrifluoroethylene) 및 폴리클로로트리플로우로에틸렌(PCTFE, polychlorotrifluoro ethylene) 및 폴리(스티렌-co-무수말레산)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며 이온교환막의 용도에 따라 성분을 변경할 수 있다.The above-mentioned support component may be used without limitation in the case of a compound used as a component of a support in a conventional ion exchange membrane, but it is preferable to use a polyimide, a polyamic acid, a polycarprolactone, Polyetherimide, polyetherimide, nylon, polyaramid, polybenzyl-glutamate, polyphenyleneterephthalamide, polyaniline, polyacrylonitrile, polyethylene oxide polyethylene oxide, polystyrene, cellulose, polymethylmethacrylate, polylactic acid (PLA), polyglycolic acid (PGA), polylactic-co-glycolic acid , Poly {poly (ethylene oxide) terephthalate-co-butylene terephthalate} (PEOT / PBT), polyphosphoester PPE), polyphosphazene (PPA), polyanhydride (PA), polyorthoester (POE), poly (propylene fumarate) - polyacrylate diacrylate, PPF-DA, polyvinyl alcohol, polyester, polyurethane, polyvinyl chloride, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyethylene tetrafluoroethylene (ETFE), polyvinylidene fluoride (1) selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride (PVDF), ethylene chlorotrifluoroethylene (ECTFE) and polychlorotrifluoroethylene (PCTFE) and poly (styrene-co-maleic anhydride) It can be more than a species. However, the present invention is not limited thereto and the components can be changed depending on the use of the ion exchange membrane.

또한, 상기 지지성분이 적어도 2 종류의 지지성분을 포함할 경우 예를 들어, 내열성 지지성분으로서 폴리아크릴로니트릴(PAN)과 접착성 지지성분(또는 팽윤성 지지성분)로서 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF)를 혼합할 수 있고, 이때 각 성분을 8:2 내지 5:5 중량비 범위로 혼합하는 것이 바람직하다.When the support component contains at least two kinds of support components, for example, polyvinylidene fluoride (PVDF) as the heat resistant support component and polyacrylonitrile (PAN) as the adhesive support component (or swelling support component) ), And it is preferable to mix the respective components in the weight ratio range of 8: 2 to 5: 5.

내열성 지지성분과 접착성 지지성분의 혼합비가 중량비로 5:5보다 작은 경우 내열성이 떨어져서 요구되는 고온 특성을 갖지 못하며, 혼합비가 중량비로 8:2보다 큰 경우 강도가 떨어지고 방사 트러블이 발생하게 된다.When the mixing ratio of the heat resistant support component and the adhesive support component is less than 5: 5 by weight, the heat resistance is low and the high temperature property is not obtained. When the mixing ratio is more than 8: 2 by weight, the strength is lowered and radial trouble is generated.

상기 내열성 지지성분은 전기방사를 위해 유기용매에 용해될 수 있고 융점이 180 이상인 수지로서, 예를 들어, 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리아마이드, 폴리이미드, 폴리아마이드이미드, 폴리(메타-페닐렌 이소프탈아미이드), 폴리설폰, 폴리에테르케톤, 폴리에틸렌텔레프탈레이트, 폴리트리메틸렌텔레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트 등과 같은 방향족 폴리에스터, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리디페녹시포스파젠, 폴리{비스[2-(2-메톡시에톡시)포스파젠]} 같은 폴리포스파젠류, 폴리우레탄 및 폴리에테르우레탄을 포함하는 폴리우레탄공중합체, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 등을 사용할 수 있다. The heat-resistant supporting component may be a resin which can be dissolved in an organic solvent for electrospinning and has a melting point of 180 or more, for example, polyacrylonitrile (PAN), polyamide, polyimide, polyamideimide, poly Aromatic polyesters such as polyethylene terephthalate, polyethylene terephthalate and the like, polytetrafluoroethylene, polydiphenoxaphospazene, poly {bis [(isophthalamide)], polysulfone, polyether ketone, polyethylene terephthalate, Poly (2-methoxyethoxy) phosphazene], polyurethane copolymers including polyurethane and polyether urethane, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, etc. .

상기 팽윤성 지지성분은 전해액에 팽윤이 일어나는 수지로서 전기 방사법에 의하여 초극세 섬유로 형성 가능한 것으로, 예를 들어, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리(비닐리덴플루오라이드-코-헥사플루오로프로필렌), 퍼풀루오로폴리머, 폴리비닐클로라이드 또는 폴리비닐리덴 클로라이드 및 이들의 공중합체 및 폴리에틸렌글리콜 디알킬에테르 및 폴리에틸렌글리콜 디알킬에스터를 포함하는 폴리에틸렌글리콜 유도체, 폴리(옥시메틸렌-올리 고-옥시에틸렌), 폴리에틸렌옥사이드 및 폴리프로필렌옥사이드를 포함하는 폴리옥사이드, 폴리비닐아세테이트, 폴리(비닐피롤리돈-비닐아세테이트), 폴리스티렌 및 폴리스티렌 아크릴로니트릴 공중합체, 폴리아크릴로니트릴 메틸메타크릴레이트 공중합체를 포함하는 폴리아크릴로니트릴 공중합체, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트 공중합체 및 이들의 혼합물을 들 수 있다The swelling support component is a resin which swells in an electrolyte solution and can be formed by ultrafine fibers by electrospinning. Examples of the swelling support component include polyvinylidene fluoride (PVDF), poly (vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) , Polyethylene glycol derivatives including polyfluoro polymers, polyvinyl chloride or polyvinylidene chloride and copolymers thereof and polyethylene glycol dialkyl ethers and polyethylene glycol dialkyl esters, poly (oxymethylene-oligo-oxyethylene), poly (Polyvinylpyrrolidone-vinyl acetate), polystyrene and polystyrene acrylonitrile copolymers, polyacrylonitrile methyl methacrylate copolymers, polyvinyl acetates, poly (vinyl pyrrolidone-vinyl acetate) Acrylonitrile copolymer, poly Methyl methacrylate, polymethyl methacrylate copolymer, and mixtures thereof

다음으로 상기 이온교환성 성분은 양이온성 이온교환성 성분 또는 음이온성 이온교환성 성분일 수 있고, 선택되는 이온의 극성에 따라 양이온교환막 또는 음이온교환막이 구현될 수 있다. Next, the ion-exchangeable component may be a cationic ion-exchangeable component or an anionic ion-exchangeable component, and a cation exchange membrane or anion exchange membrane may be implemented depending on the polarity of the selected ion.

상기 양이온성 이온교환성 성분은 4급 암모늄염(-NH3), 1 ~ 3급 아민(-NH2, -NHR, -NR2), 4급 포스포니움기(-PR4), 3급 술폰니움기(-SR3) 등의 음이온 교환성 관능기를 가지는 고분자 화합물일 수 있다. The cationic ion-exchangeable component may be a quaternary ammonium salt (-NH 3 ), a primary to tertiary amine (-NH 2 , -NHR, -NR 2 ), a quaternary phosphonium group (-PR 4 ) (-SR < 3 >), and the like.

또한, 상기 음이온성 이온교환성 성분은 술폰산기(-SO3H), 카르복실기(-COOH), 포스포닉기(-PO3H2), 포스피닉기(-HPO2H), 아소닉기(-AsO3H2), 셀리노닉기(-SeO3H) 등의 양이온교환성 관능기를 가지는 고분자 화합물일 수 있고, 구체적으로 폴리술폰, 폴리이서술폰 등을 사용할 수 있다.In addition, the anionic ion-exchangeable component may be a sulfonic acid group (-SO 3 H), a carboxyl group (-COOH), a phosphonic group (-PO 3 H 2 ), a phosphonic group (-HPO 2 H) -AsO 3 H 2 ), and a selinonic group (-SeO 3 H), and specific examples thereof include polysulfone, polyisocyanurine and the like.

또한, 양이온성 또는 음이온성 이온교환성 성분은 가교반응 작용기로 에스테르 결합에 의해 가교반응을 할 수 있는 수산기(-OH), 아민기(-NH2, -NH-, -NR-, -NR2) 및 카르복실산기 (-COOH)를 갖는 것과 에폭시기나 우레탄 결합을 할 수 있는 이소시아네이트 작용기 등을 포함하고 있는 축합중합형 가교반응 작용기를 가지고 있는 고분자 화합물 또는 부가중합에 의한 가교반응을 할 수 있는 2중 결합구조를 갖고 있는 고분자 화합물을 사용할 수 있고, 이와 같은 고분자수지는 유기용매에 녹아서 용액형태로 존재할 수 있는 것으로, 구체적으로 예를 들면, 폴리스티렌, 폴리술폰, 폴리이서술폰, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리에테르, 폴리에틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리글리시딜메타크릴레이트에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. The cationic or anionic ion-exchangeable component is a crosslinking reaction functional group, which is a hydroxyl group (-OH) capable of performing a crosslinking reaction by an ester bond, an amine group (-NH 2 , -NH-, -NR-, -NR 2 ) And a carboxylic acid group (-COOH), an isocyanate functional group capable of forming an epoxy group or a urethane bond, etc., or a polymer compound having a condensation polymerization type crosslinking reaction functional group capable of undergoing a crosslinking reaction by addition polymerization The polymer resin may be present in the form of a solution in the form of a solution dissolved in an organic solvent. Specific examples thereof include polystyrene, polysulfone, polyisocyanurate, polyamide, polyester , Polyimide, polyether, polyethylene, polytetrafluoroethylene, polyglycidyl methacrylate, and mixtures thereof. You can use the water.

다음으로 상기 방사용액이 용해액인 경우 용매를 더 포함할 수 있는데, 상기 용매는 통상의 전기방사 방사용액에 사용하는 용매의 경우 제한 없이 사용할 수 있으며, 다만 지지성분 및 이온교환성 성분에 대한 용해성이 우수한 용매가 바람직하다. 또한, 쉽게 기화될 수 있는 용매의 경우 바람직하며, 구체적으로 선택되는 지지성분 및 이온교환성 성분의 종류에 따라 용매를 달리 선택할 수 있음에 따라 구체적인 종류를 본 발명은 특별히 한정하지 않는다. 다만, 바람직하게는 γ-부티로락톤, 사이클로헥사논, 3-헥사논, 3-헵타논, 3-옥타논, N-메틸피롤리돈, 디메틸아세트아미드, 디메틸설폭사이드, 아세트산, 톨루엔, 포름산, 아세톤, 클로로포름, 디클로로메탄, 트리클로로에틸렌, 에탄올, 메탄올, 노르말헥산 및 디메틸포름아마이드로 이루어진 군에서 선택되는 단일용매 또는 이들을 혼합한 2성분계 혼합용매를 사용할 수 있다. 상기 2성분계 혼합용매는 고비등점 용매와 저비등점 용매를 혼합한 2성분계 혼합용매일 수 있고, 2성분계 혼합용매와 전체 지지성분 사이의 혼합비율은 중량비로 약 8:2로 설정되는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다. Next, when the spinning solution is a dissolving solution, it may further include a solvent. The solvent may be used without limitation in the case of a solvent used in a conventional electrospinning spinning solution. However, solubility in a supporting component and an ion exchangeable component This excellent solvent is preferable. In addition, the solvent is preferable for a solvent which can be vaporized easily, and the solvent is not particularly limited because the solvent can be selected depending on the kind of support component and ion-exchangeable component which are specifically selected. However, it is preferable to use at least one selected from the group consisting of gamma -butyrolactone, cyclohexanone, 3-hexanone, 3-heptanone, 3-octanone, N-methylpyrrolidone, dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, acetic acid, , A single solvent selected from the group consisting of acetone, chloroform, dichloromethane, trichlorethylene, ethanol, methanol, n-hexane and dimethylformamide, or a mixed solvent of these two solvents may be used. The two-component type mixed solvent may be a two-component type mixed solvent in which a high boiling point solvent and a low boiling point solvent are mixed. The mixing ratio between the two-component type mixed solvent and the total supporting component is preferably set to about 8: 2 by weight, But is not limited thereto.

또한, 단일 용매를 사용할 때는 지지성분의 종류에 따라 용매의 휘발이 잘 이루어지지 못하는 경우가 있다는 것을 고려하여 방사공정 이후에 프리히터에 의한 선 건조구간(Pre-Air Dry Zone)을 통과하면서 후술하는 섬유매트 표면에 잔존해 있는 용매와 수분의 양을 조절하는 공정을 더 거칠 수 있다.In consideration of the fact that the solvent may not be volatilized well depending on the kind of the support component when the single solvent is used, the pre-air drying zone after the spinning process (pre-air drying zone) The process of controlling the amount of solvent and moisture remaining on the surface of the fiber mat can be further roughened.

본 발명에 따른 (1) 단계에서 상술한 방사용액은 통상의 전기방사장치에 투입될 수 있다. 상기 전기방사장치는 선택되는 방사용액에 포함된 성분들의 구체적 종류에 따라 습식방사 또는 건식방사를 위한 장치일 수 있다. The spinning liquid described in step (1) according to the present invention can be put into a conventional electrospinning apparatus. The electrospinning device may be a device for wet spinning or dry spinning depending on the specific type of components contained in the spinning solution selected.

예를 들어, 상기 방사용액은 전기방사장치의 공급부로 투입되고, 공지된 시린지 펌프와 같은 펌프유닛을 통해 노즐부로 이송될 수 있다. 상기 노즐부는 노즐과 상기 노즐을 공급부와 연결시키는 연결부로 구성될 수 있다. 다만 연결부 없이 노즐이 공급부에 결합되어 노즐부를 형성할 수 있어 노즐부의 구체적인 구성은 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 통상의 전기방사 장치에 구비되는 노즐부의 구성을 선택, 변경할 수 있다.For example, the spinning solution may be fed into the feeder of the electrospinning device and conveyed to the nozzle section through a pump unit such as a known syringe pump. The nozzle unit may include a nozzle and a connection unit connecting the nozzle to the supply unit. However, the nozzle can be formed by connecting the nozzle with the supply part without the connection part, so that the specific configuration of the nozzle part is not particularly limited in the present invention, and the configuration of the nozzle part included in the general electrospinning device can be selected and changed.

상기 노즐부의 노즐의 직경은 목적하는 섬유매트의 평량, 기공도, 공경, 기계적 강도 등을 고려하여 달리 선택할 수 있어 본 발명에서는 이를 특별히 한정하지 않는다. 또한 노즐의 횡단면 형상은 원형, 타원형, 다각형 등 다양한 형상이 수 있고, 노즐의 종단면 형상은 단일노즐, 이중노즐, 삼중노즐 등 통상의 전기방사 노즐의 단면형상일 수 있다. 또한, 노즐부는 노즐을 목적에 따라 복수개로 포함할 수 있고, 복수개로 포함되는 노즐 각각의 직경을 달리할 수 있는 등 본 발명은 노즐의 구체적 형상, 크기, 개수 등을 한정하지 않는다. 또한, 노즐의 재질은 통상의 전기방사에 사용되는 노즐의 재질일 수 있고, 바람직하게는 전기전도성이 있는 금속소재일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The diameter of the nozzle of the nozzle unit may be selected in consideration of the basis weight, porosity, pore diameter, mechanical strength, etc. of the target fiber mat, and is not particularly limited in the present invention. In addition, the cross-sectional shape of the nozzle may be various shapes such as circular, elliptical, and polygonal, and the cross-sectional shape of the nozzle may be a cross-sectional shape of a conventional electrospinning nozzle such as a single nozzle, a double nozzle or a triple nozzle. In addition, the nozzle unit may include a plurality of nozzles according to the purpose, and the diameter of each of the plurality of nozzles may be different, and the present invention does not limit the specific shape, size, and number of the nozzles. In addition, the material of the nozzle may be a material of a nozzle used for ordinary electrospinning, and preferably, it may be an electrically conductive metal material, but is not limited thereto.

상기 노즐부의 일부분은 전기방사를 위한 전기장을 형성하기 위하여 전기장형성부, 예를 들어 고전압장치와 전기적으로 연통될 수 있도록 연결될 수 있다. 상기 전기장형성부는 노즐부에서 컬렉터로 방사용액의 제트를 형성시키기 위한 것으로써, 노즐부의 노즐팁 및 상기 노즐팁과 컬렉터를 직선으로 통과하는 가상의 어느 일지점 사이에 전기장을 형성시킬 수 있는 구성인 경우 제한 없이 채용될 수 있고, 통상의 전기방사장치에 구비되는 전기장 형성부의 구성이 선택될 수 있어 본 발명에서는 이를 특별히 한정하지 않는다. 다만, 상기 전기장 형성부는 집전판 및 고전압발생장치를 포함할 수 있고, 상기 집전판은 지면에 접지될 수 있으며, 상기 고전압발생장치는 노즐부와 전기적으로 연결될 수 있다.A portion of the nozzle portion may be connected to be in electrical communication with an electric field forming portion, e.g., a high voltage device, to form an electric field for electrospinning. The electric field forming unit forms a jet of the spinning solution from the nozzle unit to the collector. The electric field forming unit is configured to form an electric field between a nozzle tip of the nozzle unit and an imaginary point passing straight through the nozzle tip and the collector And the configuration of the electric field forming portion provided in the conventional electrospinning device can be selected, and thus the present invention is not particularly limited thereto. However, the electric field forming unit may include a current collecting plate and a high voltage generating unit, the current collecting plate may be grounded, and the high voltage generating unit may be electrically connected to the nozzle unit.

만일 습식전기방사를 수행할 경우 컬렉터에 응고조를 더 구비할 수 있다. 상기 응고조는 방사용액의 제트를 섬유형상으로 응고시키기 위한 외부응고액을 포함할 수 있다. 상기 외부응고액은 물, 유기용매 등을 제한 없이 사용할 수 있음에 따라서 그 구체적인 종류에 대해서는 본 발명은 특별히 한정하지 않으며, 이에 대한 비제한적인 예로써, 헥산, 벤젠, 에탄올, 메탄올, 프로판올, 아세톤, 부탄올, 디메틸포름아미드 및 테트라하이드로푸란 등에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. If wet electrospinning is performed, the collector may further include a coagulation bath. The coagulating bath may include an external coagulating liquid for coagulating the jet of the spinning solution into a fiber shape. As the external coagulating solution, water, an organic solvent and the like can be used without any restriction, the present invention is not particularly limited as to the specific kind, and examples thereof include hexane, benzene, ethanol, methanol, , Butanol, dimethylformamide, tetrahydrofuran and the like, but is not limited thereto.

한편, 상술한 노즐부의 노즐팁과 컬렉터 또는 응고조의 외부응고액 표면 간의 수직거리인 에어갭은 0 ~ 50㎝일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.The air gap, which is a vertical distance between the nozzle tip of the nozzle unit and the surface of the external coagulating solution of the collector or the coagulation bath, may be 0 to 50 cm, but is not limited thereto.

상술한 제조방법으로 제조된 이온교환막은 지지성분 및 이온교환성 성분을 포함하는 제1섬유을 포함한다.The ion exchange membrane produced by the above-described production method comprises a first fiber comprising a support component and an ion exchangeable component.

상기 섬유매트를 형성하는 섬유 한가닥은 지지성분 및 이온교환성분을 모두 포함한 상태로 방사된 것일 수 있으나, 섬유매트에 포함된 섬유의 일부는 방사과정에서 성분간의 상분리로 인하여 각각의 성분이 분리되어 각 성분마다 한 가닥의 섬유를 형성할 수 있음에 따라서 섬유매트는 지지성분을 포함하는 제2섬유 및 이온교환성 성분을 포함하는 제3섬유 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있고, 도 2와 같이 이온교환막은 제1섬유(21a/22b), 제2섬유(21a) 및 제3섬유(22b)를 모두 포함할 수 있다. One of the fibers forming the fiber mat may be spun in a state containing both a support component and an ion exchange component, but a part of the fibers included in the fiber mat may be separated due to phase separation between the components during the spinning process, Since one strand of fibers can be formed for each component, the fiber mat may further include at least one of a second fiber including a supporting component and a third fiber including an ion-exchangeable component, The ion exchange membrane may include both the first fibers 21a / 22b, the second fibers 21a, and the third fibers 22b.

한편, 상기 섬유매트는 섬유간 융착되어 형성된 3차원 네트워크 구조를 가지는 웹(web)영역을 포함할 수 있고, 도 3에 도시된 것과 같이, 제2섬유(21a) 및 다른 제2섬유(22a)는 표면의 일부가 융착(B1)되어 있고, 제2섬유(21a) 및 제3섬유(21b)의 표면 일부가 융착(B2)되어 3차원 네트워크 구조를 형성할 수 있다. 또한, 도 3에 도시하지 않았지만 지지성분 및 이온교환성 성분을 모두 포함하는 제1섬유와 다른 제1섬유, 제2섬유 또는 제3섬유간 융착이 발생할 수 있다.The fiber mat may include a web region having a three-dimensional network structure formed by fusing fibers. As shown in FIG. 3, the second fibers 21a and the other second fibers 22a may be formed of a non- A part of the surface of the second fiber 21a is fusion bonded (B 1 ), and a part of the surface of the second fiber 21a and the third fiber 21b is fused (B 2 ) to form a three-dimensional network structure. Also, although not shown in Fig. 3, fusion between the first fiber, the second fiber, or the third fiber, which includes both the support component and the ion exchangeable component, may occur.

상기 융착은 별도의 가온공정을 통한 섬유의 일부용융만을 의미하지는 않는다. 구체적으로 전기 방사되는 과정에서 방사용액에 포함된 용매는 전기방사의 방법에 무관하게 통상적으로 방사된 후 공기 중에서 기화되고, 습식 전기방사의 경우에는 기화되지 못한 잔량의 용매가 외부응고액에 용해되어 제거될 수 있는데, 전량 기화 및/또는 용해되어 나오지 못하고 방사된 섬유에 존재하는 용매는 섬유간의 접촉이 발생했을 때 접촉점 또는 접촉면의 부착을 유도할 수 있다.The fusion does not only mean a partial melting of the fibers through a separate warming process. Specifically, in the process of electrospinning, the solvent contained in the spinning solution is usually radiated irrespective of the electrospinning method and then vaporized in the air. In the case of wet electrospinning, the solvent remaining in an amount not vaporized is dissolved in the external coagulating solution Solvents present in the spunbonded fibers that have not been completely vaporized and / or dissolved can induce attachment of contact points or contact surfaces when contact occurs between the fibers.

상기 3차원 네트워크 구조가 섬유매트 내에서 형성될 경우 섬유간의 안정된 기공구조 형성 및 섬유매트의 기계적 강도를 향상시킬 수 있어 본 발명이 목적하는 물성을 보다 용이하게 구현할 수 있는 이점이 있다. When the three-dimensional network structure is formed in the fiber mat, stable pore structure formation between the fibers and mechanical strength of the fiber mat can be improved, so that the desired properties of the present invention can be realized more easily.

한편, 상기 섬유매트에 포함된 섬유의 평균직경은 0.1 ~ 100㎛일 수 있다. 만일 섬유의 직경이 0.1㎛ 미만일 경우 기계적 강도가 약해 안정된 기공구조를 형성하기 어려워 일부 용도, 예를 들어 필터에 사용이 부적합할 수 있고, 방사성이 저하될 수 있다. 또한, 만일 직경이 100㎛를 초과하는 경우 용도에 따라 후술하는 (2) 단계를 통해 열/압력이 가해져 섬유 중 지지성분을 용융시킬 때 지지성분의 용융이 쉽지 않고, 이에 따라 섬유 매트의 공경, 기공도 조절이 용이하지 않을 수 있다. 다만, 상기 섬유의 직경범위에 제한되는 것은 아니고, 이온교환막이 사용되는 용도에 따라 섬유 직경 범위는 변경될 수 있다. On the other hand, the average diameter of the fibers included in the fiber mat may be 0.1 to 100 탆. If the diameter of the fiber is less than 0.1 mu m, the mechanical strength is weak and it is difficult to form a stable pore structure, so that it may be unsuitable for some applications, for example, filters, and radioactivity may be lowered. In addition, if the diameter exceeds 100 탆, heat / pressure is applied through step (2) described later depending on the application, so that melting of the supporting component is not easy when the supporting component in the fiber is melted, The porosity may not be easily controlled. However, the diameter of the fiber is not limited to the range of the diameter of the fiber, and the fiber diameter range may be changed depending on the application in which the ion exchange membrane is used.

상기 섬유 매트의 평균공경은 0.1 ~ 10㎛일 수 있다. 만일 평균공경이 0.1㎛미만의 경우 필터 용도에서 유량이 현저히 감소하게 되는 문제점이 있을 수 있고, 10㎛ 를 초과하는 경우 필터용도에서 여과효율이 저하될 수 있는 문제점이 있다. 다만, 상기 평균공경 범위에 제한되는 것은 아니고, 이온교환막이 사용되는 용도에 따라 평균공경은 변경될 수 있다.The average pore diameter of the fiber mat may be 0.1 to 10 mu m. If the average pore size is less than 0.1 탆, there is a problem that the flow rate is significantly reduced in the filter application, and when the average pore size is more than 10 탆, the filtration efficiency is deteriorated in the filter application. However, the average pore diameter is not limited to the average pore diameter, and the average pore diameter may be changed depending on the application in which the ion exchange membrane is used.

또한, 상기 섬유매트의 두께는 0.1 ~ 200㎛일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며 용도에 따라서 두께는 변경될 수 있다. In addition, the thickness of the fiber mat may be 0.1 to 200 탆, but is not limited thereto, and the thickness may be changed depending on the application.

한편, 섬유매트는 후술하는 (2) 단계를 통해 목적하는 이온교환막의 용도에 따라 공경과 두께가 조절될 수 있고, 지지성분의 융점 이상으로 가해지는 열은 섬유 중 지지성분을 포함하는 모노사 일부분 또는 전부를 용융 시켜 섬유매트의 공경, 기공도의 조절에 영향을 미칠 수 있다. On the other hand, the fiber mats can be controlled in pore size and thickness depending on the intended use of the ion exchange membrane through the step (2) described below, and the heat applied at a temperature higher than the melting point of the support component is a part of the monosaccharide Or all of them may be melted to affect the pore size and porosity of the fiber mat.

구체적으로 섬유매트에 가해지는 열은 온도가 60 ~ 180 일 수 있고, 압력은 2 psi이하일 수 있으나 구체적인 이온교환막의 용도, 지지성분 및 이온교환성분의 구체적 종류에 따라 달라질 수 있어서 이에 한정되는 것은 아니다.Specifically, the heat applied to the fiber mat may have a temperature of 60 to 180 and a pressure of 2 psi or less, but it may vary depending on the specific application of the ion exchange membrane, the specific component of the support component and the ion exchange component .

또한, 이온교환막의 용도가 액체필터 또는 공기필터의 용도인 이온교환막의 경우 상기 (2) 단계를 생략하거나 (2) 단계를 수행하더라도 가해지는 열 및/또는 압력이 낮을 수 있고, 및/또는 (2) 단계 수행시간도 짧을 수 있다. 또한, 동일한 필터의 용도일지라도 여과시키려는 목적물질의 크기에 따라 구체적으로 가해지는 열/압력/수행시간은 달라질 수 있다.Further, in the case of an ion exchange membrane in which the use of the ion exchange membrane is a liquid filter or an air filter, the heat and / or pressure applied may be low even if the step (2) is omitted or the step (2) 2) The execution time of the step may be short. In addition, even if the same filter is used, the specific heat / pressure / execution time may vary depending on the size of the target material to be filtered.

한편, 상술한 (2) 단계를 거치지 않더라도 도 2에 도시된 것과 같이 제조공정상 (1) 단계에서 복수개의 방사노즐(11 ~ 15) 의 직경 및/또는 시간당 방사량의 조절을 통해 기공도/공경 등이 상이한 매트(21 ~ 25)들이 적층된 섬유매트(20)를 구현할 수 있고, 이를 통해 섬유매트의 일표면부에서 타표면부로 갈수록 공경 및/또는 기공도의 구배를 가지는 이온교환막을 구현할 수 있다. On the other hand, even if the above-mentioned step (2) is not carried out, as shown in Fig. 2, the pore / pore diameter can be controlled by adjusting the diameter of the plurality of spinning nozzles 11 to 15 and / It is possible to realize the fiber mat 20 in which the different mats 21 to 25 are laminated, and through this, an ion exchange membrane having a gradient of pore size and / or porosity from one surface portion to the other surface portion of the fiber mat can be realized .

한편, 본 발명의 바람직한 다른 일구현예에 따른 이온교환막은 지지섬유매트에 포함되는 지지섬유의 재질의 융점이 이온교환섬유매트에 포함되는 이온교환섬유 재질의 융점보다 낮을 수 있고, 상기 (2) 단계를 통해 가해지는 열 및 압력은 적어도 일부의 지지성분을 용융시키고, 이를 통해 섬유매트내 섬유간 융접합 및/또는 섬유매트내 기공에 용융된 지지성분이 채워질 수 있다. In another embodiment of the present invention, the melting point of the material of the supporting fibers included in the supporting fiber mat may be lower than the melting point of the material of the ion exchange fiber included in the ion exchange fiber mat, The heat and pressure exerted through the step may melt at least some of the support components through which interfiber fusing within the fiber mat and / or pores in the fiber mat may be filled with molten support components.

이에 따라 본 발명의 일 구현예에 따른 이온교환막은 이온교환성 성분을 포함하는 섬유를 포함하는 섬유매트 및 상기 섬유매트 내 섬유간 공간을 채워 섬유들을 지지하는 지지체를 포함하도록 구현된다.Accordingly, the ion exchange membrane according to one embodiment of the present invention is embodied to include a fiber mat comprising fibers comprising an ion exchangeable component and a support for supporting the fibers by filling the space between the fibers in the fiber mat.

상기 섬유매트를 형성하는 섬유는 지지성분이 열/압력에 의해 용융됨에 따라 이온교환성 성분이 섬유형성성분의 주제로 포함되고, 일부 섬유의 경우 용융되지 않은 지지성분을 포함할 수 있다. 상기 지지체는 (1) 단계를 통해 제조된 섬유매트에 포함된 섬유 중 제1섬유에 포함된 지지성분이나 제2섬유에 포함된 지지섬유가 용융되어 형성된 것으로써, 섬유매트내 섬유간 공간을 채워 기공도, 공경이 조절될 수 있고 이온교환성 성분이 주제인 섬유 간에 접합이 증가하여 기계적 강도를 더욱 향상시킬 수 있다. The fiber forming the fiber mat may contain the ion-exchangeable component as a subject of the fiber-forming component as the support component is melted by heat / pressure, and may include an unmelted support component in the case of some fibers. The supporting member is formed by melting the supporting component contained in the first fiber or the supporting fiber contained in the second fiber among the fibers included in the fiber mat manufactured through the step (1), thereby filling the space between the fibers in the fiber mat The porosity and pore size can be controlled and the bonding between the fibers, the ion exchangeable component of which is the subject, can be increased to further enhance the mechanical strength.

상기 (2) 단계를 통해 가해지는 열/압력, 지지성분의 융점에 따라 섬유매트의 기공도, 공경 등이 달라질 수 있는데, (2) 단계를 통해 제조된 이온교환막의 기공도를 조절하여 축전식 탈염장치(capacitive deionization, CDI) 또는 전기투석(electrodialysis, ED)의 용도에 적합하도록 제조될 수 있다. The porosity and pore size of the fiber mat may vary depending on the heat / pressure and the melting point of the support component through the step (2). The porosity of the ion exchange membrane prepared in step (2) Can be made suitable for use in capacitive deionization (CDI) or electrodialysis (ED).

또한, 기공도가 5 % 이하, 보다 바람직하게는 3%이하, 보다 더 바람직하게는 1% 이하, 더욱 바람직하게는 기공도가 0%인 무공의 이온교환막은 연료전지 또는 레독스플로우전지 등의 전지 분리막이 요구하는 기계적 물성 및 전기적 물성 등을 더욱 현저히 만족시킴에 따라 전지분리막의 용도로써 매우 적합할 수 있다. Further, the non-porous ion exchange membrane having a porosity of 5% or less, more preferably 3% or less, still more preferably 1% or less, still more preferably 0% of porosity may be used as a fuel cell or a redox flow cell And further satisfies the mechanical properties and electrical properties required by the battery separator. Therefore, the separator can be suitably used as a battery separator.

한편, 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 이온교환막은 기계적 강도의 보충을 위해 부직포와 같은 별도의 지지부재가 이온교환막의 일면에 더 포함될 수 있다. 상기 지지부재는 예를 들어, 코어로서 PP 섬유의 외주에 PE가 코팅된 이중 구조의 PP/PE 섬유로 이루어진 부직포, 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET: polyethyleneterephthalate) 섬유로 이루어진 PET 부직포, 셀룰로즈 섬유로 이루어진 부직포 중 어느 하나를 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 부직포의 평량, 두께 등은 목적에 따라 변경하여 사용할 수 있어 본 발명에서 특별히 한정하지 않는다. Meanwhile, in order to supplement mechanical strength, the ion exchange membrane according to one preferred embodiment of the present invention may further include a separate support member such as a nonwoven fabric on one side of the ion exchange membrane. The supporting member may be, for example, a non-woven fabric made of a double structure PP / PE fiber or a nonwoven fabric made of polyethylene terephthalate (PET), a nonwoven fabric made of cellulose fibers And the basis weight and thickness of the nonwoven fabric may be changed according to the purpose, and the present invention is not particularly limited thereto.

또한, 목적에 따라 섬유매트 및/또는 부직포에는 무기물을 코팅하거나 충진 시킬 수 있고, 상기 무기물은 니켈(Ni), 구리(Cu), 스텐레스 스틸(SUS), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 아연(Zn), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 은(Ag), 금(Au), 알루미늄(Al) 중 적어도 하나 이상의 금속이나 이들의 산화물 등을 포함할 수 있다.The inorganic material may be selected from the group consisting of nickel (Ni), copper (Cu), stainless steel (SUS), titanium (Ti), chromium (Cr) At least one metal selected from among Mn, Fe, Co, Zn, Mo, W, Ag, Au and Al, Oxides thereof, and the like.

하기의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.The present invention will now be described more specifically with reference to the following examples. However, the following examples should not be construed as limiting the scope of the present invention, and should be construed to facilitate understanding of the present invention.

<실시예 1> &Lt; Example 1 >

먼저, 지지성분으로 폴리비닐리덴플루오라이드(Arkema사, Kynar761) 12g을 디메틸아세트아마이드와 아세톤의 중량비를 90:10으로 하여 88g에 60의 온도로 6시간 마그네틱바를 사용하여 용해시켜 제1혼합용액을 제조했다. 다음으로, 이온교환성 성분으로 음이온 교환 수지인 APS(PolyStyrene:VinylBenzeneChloride:MethylMethAcrylate = 1:1:2 )수지 12g을 디메틸아세트아마이드 88g에 60의 온도로 6시간 마그네틱바를 사용하여 용해시켜 제2혼합용액을 제조했다. 이후 상기 제1혼합용액과 제2혼합용액을 다시 혼합하여 교반하여 방사용액을 제조하되, 지지성분 100 중량부에 대해 이온교환성 성분이 50중량부가 되도록 하여 혼합하였다. 제조된 방사용액을 전기방사장치의 용액탱크 에 투입하고, 15㎕/min/hole 토출하였다. 이때 방사 구간의 온도는 28, 습도는 45%를 유지하고, 콜렉터와 방사노즐팁 간 거리를 25㎝로 하였다.12 g of polyvinylidene fluoride (Kynar 761) as a support component was dissolved in 88 g of a mixture of dimethylacetamide and acetone at a weight ratio of 90:10 using a magnetic bar at a temperature of 60 for 6 hours to prepare a first mixed solution . Next, 12 g of an anion exchange resin APS (PolyStyrene: VinylBenzeneChloride: MethylMethacrylate = 1: 1: 2) resin as an ion exchangeable component was dissolved in 88 g of dimethylacetamide at a temperature of 60 for 6 hours using a magnetic bar to form a second mixed solution . Then, the first mixed solution and the second mixed solution were mixed again and stirred to prepare a spinning solution. The ion exchangeable component was mixed in an amount of 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the support component. The spinning solution thus prepared was put into a solution tank of the electrospinning device and discharged at 15 / / min / hole. At this time, the temperature of the radiation section was maintained at 28, the humidity was maintained at 45%, and the distance between the collector and the radiation nozzle tip was set to 25 cm.

고전압 발생기를 사용하여 방사 노즐 팩(Spin Nozzle Pack)에 45kV 이상의 전압을 부여함과 동시에 방사 팩 노즐 당 0.05MPa의 에어압력을 부여하여 도 1과 같이 방사시켜 섬유매트를 제조하였다. 이후 섬유매트에 잔존하는 용매, 수분을 건조시키기 위해 140 및 1kgf/㎠로 열과 압력을 가해 캘린더링 공정을 실시하여 총 두께가 95㎛이며, 기공도가 65%인 하기 표 1과 같은 이온교환막을 제조하였다.Using a high voltage generator, a voltage of 45 kV or more was applied to a spin nozzle pack and an air pressure of 0.05 MPa was applied per spin pack nozzle, and the fiber mat was produced by spinning as shown in Fig. Thereafter, a calendering process was performed by applying heat and pressure at 140 and 1 kgf / cm 2 to dry the solvent and moisture remaining in the fiber mat, thereby obtaining an ion exchange membrane having a total thickness of 95 탆 and a porosity of 65% .

<실시예2 ~ 5>&Lt; Examples 2 to 5 >

실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 방사용액의 지지성분 및 이온교환성 성분의 함량을 하기 표 1과 같이 변경하여 하기 표 1과 같은 이온교환막을 제조하였다The ion exchange membranes as shown in Table 1 below were prepared by changing the content of the support component and the ion exchangeable component of the spinning solution as shown in Table 1

<비교예 1>&Lt; Comparative Example 1 &

실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 방사용액에 지지성분을 불포함 시켜 하기 표 1과 같은 이온교환막을 제조하였다.The same procedure as in Example 1 was carried out except that no supporting component was added to the spinning solution.

<비교예 2>&Lt; Comparative Example 2 &

지지섬유체를 제조하기 위하여 지지섬유형성성분으로 폴리비닐리덴플루오라이드(Arkema사, Kynar761) 12g을 디메틸아세트아마이드와 아세톤의 중량비를 90:10으로 하여 88g에 60℃의 온도로 6시간 마그네틱바를 사용하여 용해시켜 방사용액을 제조했다. 상기 방사용액을 전기방사장치의 용액탱크에 투입하고, 15㎕/min/hole의 속도로 토출하였다. 이때 방사 구간의 온도는 28℃, 습도는 45%를 유지하고, 콜렉터와 방사노즐팁 간 거리를 25㎝로 하였다. 고전압 발생기를 사용하여 방사 노즐 팩(Spin Nozzle Pack)에 45kV 이상의 전압 및 방사 팩 노즐 당 0.05MPa의 에어압력을 부여하여 방사시켜 두께 100㎛인 지지섬유매트를 제조하였다. 이후 섬유매트에 잔존하는 용매, 수분을 건조시키기 위해 140 및 1kgf/㎠로 열과 압력을 가해 캘린더링 공정을 실시하여 총 두께가 95㎛인 지지막을 제조하였다. 이후 상기 지지막을 음이온 교환 수지인 APS(PolyStyrene:VinylBenzeneChloride:MethylMethAcrylate = 1:1:2 )수지 8g을 디메틸아세트아마이드 92g에 60℃℃의 온도로 6시간 마그네틱바를 사용하여 용해시켜 혼합용액에 1시간 침지시킨 후 80℃온도로 건조시켜 하기 표 1과 같은 이온교환막을 제조하였다.12 g of polyvinylidene fluoride (Kynar 761, manufactured by Arkema) was used as a support fiber forming component in a weight ratio of dimethylacetamide and acetone of 90:10, and 88 g of a magnetic bar was used at 60 ° C. for 6 hours To prepare a spinning solution. The spinning solution was poured into a solution tank of the electrospinning device and discharged at a rate of 15 / / min / hole. At this time, the temperature of the radiation section was maintained at 28 ° C, the humidity was maintained at 45%, and the distance between the collector and the spinneret tip was set to 25 cm. A support fiber mat having a thickness of 100 탆 was produced by applying a voltage of 45 kV or higher to the spin nozzle pack using a high voltage generator and applying an air pressure of 0.05 MPa per spin pack nozzle. Then, to dry the solvent and water remaining on the fiber mat, calendering process was performed by applying heat and pressure at 140 and 1 kgf / cm 2 to prepare a support film having a total thickness of 95 탆. Subsequently, 8 g of an anion exchange resin, APS (PolyStyrene: VinylBenzeneChloride: MethylMethacrylate = 1: 1: 2) resin, was dissolved in 92 g of dimethylacetamide at a temperature of 60 ° C. for 6 hours using a magnetic bar and immersed in the mixed solution for 1 hour And dried at a temperature of 80 ° C to prepare an ion exchange membrane as shown in Table 1 below.

<실험예><Experimental Example>

실시예 및 비교예에서 제조된 이온교환막에 대하여 하기의 물성을 평가하여 하기 표 1에 나타내었다.The following properties of the ion exchange membranes prepared in Examples and Comparative Examples were evaluated and shown in Table 1 below.

1. 치수변화도(%)1. Dimensional Change (%)

이온교환막의 기계적강도를 가늠하기 위하여 막의 치수 변화도를 측정하였다. 구체적으로 제조된 막을 24시간 동안 증류수에 담근 후 젖은 막의 부피(Vwet)를 측정하고 상기 젖은 막을 120에서 24시간 동안 다시 진공건조시켜 부피(Vdry)를 측정하였다. 이들 측정된 수치를 하기 식 1에 대입하여 치수 변화도를 계산하였다.The dimensional change of the membrane was measured to evaluate the mechanical strength of the ion exchange membrane. The volume of the wet film (V wet ) was measured after immersing the specifically prepared film in distilled water for 24 hours, and the wet film was vacuum dried again for 120 to 24 hours to measure the volume (V dry ). These measured values were substituted into the following formula 1 to calculate the degree of dimensional change.

[식 1][Formula 1]

치수변화도(%) = (Vwet - Vdry) ×100 / Vdry Dimensional change (%) = (V wet - V dry ) × 100 / V dry

치수변화가 클수록 기계적 강도가 좋지 않고, 내구성까지 좋지 않다고 볼 수 있다.The larger the dimensional change, the less the mechanical strength and the durability are not as good.

2. 제사성2. Sacrifice

섬유매트 표면에 대해 2000배 배율로 SEM 사진을 촬영하여 촬영된 이미지 상에서 섬유의 전체 개수 및 비드개수를 카운팅 한 후, 하기의 식 2에 따라서 제사성을 계산하였다.SEM photographs were taken at a magnification of 2000 times with respect to the surface of the fiber mat, and the total number of fibers and the number of beads were counted on the photographed image, and the formality was calculated according to the following formula 2.

[식 2][Formula 2]

Figure pat00001
Figure pat00001

3. 레독스플로우 전지용도의 분리막 성능3. Membrane performance of redox flow battery

셀 안에 표면적이 30㎝2인 이온교환막을 중심에 위치시킨 후, 상기 이온교환막 양면에 양쪽 전극으로써 카본펠트(GF020, JMTG) 한쌍, 흑연판(Graphite plate) 한 쌍, 집전판 한 쌍 및 경판(End plate)을 순차적으로 위치시킨 후, 충/방전기(WBCS 3000,WonAtech), 펌프, 이온교환막으로 양분된 셀의 한쪽 영역으로 연결된 양극 전해액 탱크 및 셀의 다른쪽 영역에 연결된 음극 전해액 탱크를 포함하는 레독스 흐름전지를 제조하였다. 이때, 상기 양극 전해액 탱크에는 황산 2.0 M 및 옥시황산바나듐 1.0 M을 포함하는 용액 40 ㎖를 채우고, 상기 음극전해액 탱크에는 황산 2.0 M 및 V3+ 1.0 M을 포함하는 용액 40 ㎖ 채웠다. After the surface area within a cell located in the center of the ion exchange membrane 30㎝ 2, wherein the ion exchange membrane by both the electrodes on both sides of carbon felt (GF020, JMTG) pair, graphite plate (Graphite plate) pair, collector plate couple and the end plate ( (WBCS 3000, WonAtech), a pump, a positive electrode electrolyte tank connected to one region of the cell divided by the ion exchange membrane, and a negative electrode electrolyte tank connected to the other region of the cell A redox flow cell was prepared. At this time, the positive electrode electrolyte tank was filled with 40 ml of a solution containing 2.0 M of sulfuric acid and 1.0 M of vanadium oxysulfate, and the negative electrode electrolyte tank was filled with 40 ml of a solution containing 2.0 M of sulfuric acid and 1.0 M of V3 +.

충전은 전류 밀도를 60mA/cm2으로 유지하여 1.5V까지 진행하였고, 방전은 동일한 전류밀도로 1.0V까지 진행하여 충/방전 사이클에 대한 성능을 측정하였다.Charging proceeded to 1.5V with current density maintained at 60mA / cm &lt; 2 &gt; and discharging progressed to 1.0V at the same current density to measure charge / discharge cycle performance.

이때, 각 사이클에서 시간에 따른 전압의 변화를 측정하여 하기 식 3에 따라 각 사이클에서의 에너지효율을 계산하였으며, 충/방전 사이클 10회 때 실시예1의 에너지 효율을 100%로 기준하여 나머지 실시예 및 비교예의 충/방전 사이클 10회때 에너지 효율을 상대적으로 표시했다. 또한, 각각의 실시예/비교예의 최초 1사이클에서의 에너지 효율에 비해 2% 에너지 효율이 감소한 사이클을 함께 표시하였다.At this time, the energy efficiency in each cycle was calculated according to the following Equation 3 by measuring the change in voltage with time in each cycle, and the remaining energy efficiency was calculated based on the energy efficiency of Embodiment 1 at 10 charge / discharge cycles The energy efficiency was relatively expressed at 10 charge / discharge cycles of the example and the comparative example. In addition, a cycle in which the energy efficiency decreased by 2% in comparison with the energy efficiency in the first cycle of each example / comparative example is also shown.

[식 3] [Formula 3]

Figure pat00002
Figure pat00002

(Energy Efficiency : 에너지효율, Id : 방전 전류량, Ic : 충전 전류량, V : 방전 전압, VC : 충전 전압, t : 충전 시간 또는 방전 시간)(Energy efficiency, energy efficiency, Id: discharge current amount, Ic: charge current amount, V: discharge voltage, VC: charge voltage, t: charge time or discharge time)

실시예1Example 1 실시예2Example 2 실시예3Example 3 실시예4Example 4 실시예5Example 5 비교예1Comparative Example 1 비교예2Comparative Example 2 방사용액Spray solution 지지성분 함량(중량부)Support component content (parts by weight) 100100 100100 100100 100100 100100 00 100100 이온교환성성분 함량(중량부)Ion exchangeable component content (parts by weight) 5050 1010 2525 7575 9090 100100 00 이온교환막Ion exchange membrane 치수변화도(%)Dimensional change (%) 99 22 44 1212 2525 6868 1One 제사성(%)Sacrifice (%) 9999 100100 100100 9696 7878 7676 100100 에너지효율(%)Energy efficiency (%) 100100 4646 7878 106106 110110 2525 109109 에너지효율2% 감소했을 때 사이클 수(회)When the energy efficiency is reduced by 2%, the number of cycles (times) 716716 902902 705705 658658 493493 1414 730730

상기 표 1을 통해 확인할 수 있듯이, As can be seen from Table 1,

이온교환섬유를 통해서만 이온교환막을 제조한 비교예1의 경우 실시예들에 비해 치수변화가 현저히 큼에 따라서 내구성이 좋지 않고, 10회 충/방전 사이클에서의 에너지효율이 실시예 1에 대비 25%에 지나지 않으며, 에너지효율을 오랜기간 유지할 수 없음을 확인할 수 있다.In Comparative Example 1 in which the ion exchange membrane was produced only through the ion exchange fiber, the durability was not good due to the remarkable dimensional change compared with the Examples, and the energy efficiency in the 10 charge / discharge cycles was 25% And the energy efficiency can not be maintained for a long period of time.

한편, 지지막에 이온교환용액을 충진한 통상의 이온교환막인 비교예2의 경우 실시예1과 비교하여 물성이 다소 우위에 있으나 침지시간이 별도로 소요됨에 따라서 생산성에 있어서 실시예1이 더 우수함을 확인할 수 있다.On the other hand, Comparative Example 2, which is a conventional ion exchange membrane packed with ion exchange solution in the supporting membrane, has somewhat superior physical properties compared to Example 1, but since the immersion time is separately required, Example 1 is more excellent in terms of productivity Can be confirmed.

또한, 실시예 중에서도 방사용액내 이온교환성 성분의 함량이 과소 또는 과도한 실시예2, 실시예 5는 실시예1에 대비하여 모든 물성을 동시에 만족시키기 어려운 것을 확인할 수 있다. It can also be seen that, in Examples 2 and 5, in which the content of the ion exchangeable component in the spinning solution is excessive or excessive, all the physical properties are hardly satisfied at the same time as in Example 1.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

10: 전기방사 팁 20: 섬유매트10: Electrospinning tips 20: Textile mat

Claims (14)

(1) 지지성분 및 이온교환성 성분이 혼합된 방사용액을 전기방사하여 섬유매트를 제조하는 단계;를 포함하는 이온교환막의 제조방법.(1) preparing a fiber mat by electrospunning a spinning solution mixed with a supporting component and an ion exchangeable component. 제1항에 있어서,
상기 지지성분은 폴리이미드(polyimides), 폴리아믹스산(polyamic acid), 폴리카프로락톤(polycarprolactone), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 나일론(nylon), 폴리아라미드(polyaramid), 폴리벤질글루타메이트(polybenzyl-glutamate), 폴리페닐렌테레프탈아마이드(polyphenyleneterephthalamide), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 폴리스티렌(polystyrene), 셀룰로오스(cellulose), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리락틱산(polylactic acid; PLA), 폴리글리콜산(polyglycolic acid; PGA), 폴리락틱-co-글리콜산, 폴리{폴리(에틸렌옥사이드)테레프탈레이트-co-부틸렌테레프탈레이트}(PEOT/PBT), 폴리포스포에스터(polyphosphoester; PPE), 폴리포스파젠(PPA), 폴리안하이드라이드(Polyanhydride; PA), 폴리오르쏘에스터{poly(ortho ester; POE}, 폴리(프로필렌푸마레이트)-디아크릴레이트{poly(propylene fumarate)-diacrylate; PPF-DA}, 폴리비닐알콜, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리염화비닐, 폴리테트라플로우로에틸렌(PTFE, polytetra fluoroethylene), 폴리에틸렌테트라플로우로에틸렌(ETFE, polyethylene tetrafluoro ethylene), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF, polyvinylidene fluoride), 에틸렌클로로트리플로우로에틸렌(ECTFE, Ethylene Chlorotrifluoroethylene) 및 폴리클로로트리플로우로에틸렌(PCTFE, polychlorotrifluoro ethylene) 및 폴리(스티렌-co-무수말레산)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 이온교환막의 제조방법.
The method according to claim 1,
The support component may be selected from the group consisting of polyimides, polyamic acid, polycarprolactone, polyetherimide, nylon, polyaramid, polybenzyl-glutamate Polyphenyleneterephthalamide, polyaniline, polyacrylonitrile, polyethylene oxide, polystyrene, cellulose, polymethylmethacrylate, polymethylmethacrylate, polymethylmethacrylate, Poly (ethylene oxide) terephthalate-co-butylene terephthalate} (PEOT / PBT), polyglycolic acid (PGA), polylactic acid- , Polyphosphoester (PPE), polyphosphazene (PPA), polyanhydride (PA), polyorthoester (POE), poly Poly (propylene fumarate) -diacrylate (PPF-DA), polyvinyl alcohol, polyester, polyurethane, polyvinyl chloride, polytetrafluoroethylene (PTFE) (ETFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), ethylene chlorotrifluoroethylene (ECTFE) and polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), and poly (ethylene terephthalate) Styrene-co-maleic anhydride). &Lt; / RTI &gt;
제1항에 있어서,
상기 이온교환성 성분은 양이온성 이온교환성 성분 또는 음이온성 이온교환성 성분인 이온교환막의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the ion-exchangeable component is a cationic ion-exchangeable component or an anionic ion-exchangeable component.
제1항에 있어서,
상기 방사용액은 지지성분 100 중량부에 대하여 이온교환성 성분을 20 ~ 80 중량부로 포함하는 이온교환막의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the spinning solution comprises 20 to 80 parts by weight of an ion exchangeable component with respect to 100 parts by weight of the support component.
제1항에 있어서, (1) 단계 이후,
(2) 기공도 및 공경을 조절하기 위하여 상기 섬유매트에 열 및 압력 중 어느 하나 이상을 가하는 단계;를 더 포함하는 이온교환막의 제조방법.
2. The method of claim 1, wherein after step (1)
(2) adding at least one of heat and pressure to the fiber mat to adjust porosity and pore size.
제5항에 있어서,
상기 섬유매트에 포함된 지지성분의 융점은 이온교환성 성분의 융점보다 낮은 것을 특징으로 하는 이온교환막의 제조방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the melting point of the support component contained in the fiber mat is lower than the melting point of the ion-exchangeable component.
지지성분 및 이온교환성 성분을 포함하는 제1섬유를 포함하는 섬유매트;를 포함하는 이온교환막.A fiber mat comprising a first fiber comprising a support component and an ion exchangeable component. 제7항에 있어서,
상기 섬유매트는 지지성분을 포함하는 제2섬유 및 이온교환성 성분을 포함하는 제3섬유를 더 포함하는 이온교환막.
8. The method of claim 7,
Wherein the fiber mat further comprises a second fiber comprising a support component and a third fiber comprising an ion exchangeable component.
제7항에 있어서,
상기 섬유매트는 섬유간 융착되어 형성된 3차원 네트워크 구조의 웹(web) 영역을 포함하는 이온교환막.
8. The method of claim 7,
Wherein the fiber mat comprises a web region of a three-dimensional network structure formed by fusing fibers.
제7항에 있어서,
상기 섬유의 평균직경은 0.1 ~ 100㎛ 인 이온교환막.
8. The method of claim 7,
Wherein the fibers have an average diameter of 0.1 to 100 占 퐉.
제7항에 있어서,
상기 섬유매트의 평균공경은 0.1 ~ 10㎛인 이온교환막.
8. The method of claim 7,
Wherein the fiber mat has an average pore size of 0.1 to 10 占 퐉.
제7항에 있어서,
상기 섬유매트의 두께는 0.1 ~ 200㎛인 이온교환막.
8. The method of claim 7,
Wherein the thickness of the fiber mat is 0.1 to 200 占 퐉.
이온교환성 성분을 포함하는 제3섬유를 포함하는 섬유매트; 및
상기 섬유매트 내 섬유간 공간을 매립하여 제3섬유를 지지하는 지지체;를 포함하는 이온교환막.
A fiber mat comprising a third fiber comprising an ion exchangeable component; And
And a support body for supporting the third fibers by filling spaces between the fibers in the fiber mat.
제7항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이온교환막은 액체용 필터, 공기용 필터, 축전식 탈염장치(capacitive deionization, CDI), 전기투석(electrodialysis, ED) 또는 전지분리막 용도인 이온교환막.
14. The method according to any one of claims 7 to 13,
The ion exchange membrane may be a liquid filter, an air filter, a capacitive deionization (CDI), an electrodialysis (ED) or an ion exchange membrane for a battery separator.
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