KR20170109295A - Cation-exchange membrane based on polyether ether ketone, preparation method thereof and fuel cell comprising the same - Google Patents

Cation-exchange membrane based on polyether ether ketone, preparation method thereof and fuel cell comprising the same Download PDF

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KR20170109295A
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남상용
김득주
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경상대학교산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a polyether ether ketone-based cation exchange membrane, a production method thereof, and a fuel cell including the same. More specifically, it is possible to synthesize a polyether ether ketone-based polymer with excellent processability as a fuel cell membrane by using a monomer having a sulfonic acid group and a bisphenol A-based monomer. By using the same, it is also possible to produce cation exchange membranes for fuel cells with enhanced ion conductivity and physical strength, and also to apply the same to fuel cells.

Description

폴리에테르에테르케톤 기반의 양이온 교환막, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 연료전지{Cation-exchange membrane based on polyether ether ketone, preparation method thereof and fuel cell comprising the same}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a cation exchange membrane based on polyetheretherketone, a method for producing the same, and a fuel cell including the same,

본 발명은 폴리에테르에테르케톤 기반의 양이온 교환막, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 연료전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 술폰산기를 함유하는 단량체 및 비스페놀 A계 단량체를 이용하여 분리막으로의 가공성이 우수한 폴리에테르에테르케톤계 고분자를 합성하고, 이를 이용하여 이온전도도 및 물리적강도가 향상된 연료전지용 양이온 교환막을 제조하고, 이를 연료전지에 응용하는 기술에 관한 것이다.
The present invention relates to a polyetheretherketone-based cation exchange membrane, a method for producing the same, and a fuel cell comprising the same. More particularly, the present invention relates to a polyetheretherketone- The present invention relates to a technique for preparing a cation exchange membrane for a fuel cell having improved ionic conductivity and physical strength by using an ether ketone polymer, and applying the same to a fuel cell.

연료전지는 연료와 산화제를 연속적으로 공급하여, 이들이 반응할 때의 화학 에너지를 전력으로서 추출하는 발전 시스템이다. 연료전지는 사용되는 전해질의 종류에 따라서 작동 온도가 비교적 낮은 알칼리형 연료전지, 인산형 연료전지 및 고체고분자 전해질형 연료전지, 또는 고온에서 작동하는 용융탄산염형 연료전지, 고체산화물 전해질 연료전지로 대별된다(특허문헌 1.).A fuel cell is a power generation system that continuously supplies fuel and an oxidant and extracts chemical energy when they react as power. The fuel cell is classified into an alkali-type fuel cell, a phosphoric acid-type fuel cell, and a solid polymer electrolyte fuel cell having a relatively low operating temperature depending on the type of electrolyte used, or a molten carbonate fuel cell or a solid oxide electrolyte fuel cell (Patent Document 1).

한편, 현재 상용화되고 있는 이온교환막으로는 미국의 듀퐁(Dupont)과 다우 케미칼(Dow Chemical), 일본의 아사히 케미칼(Asahi Chemical)과 아사히 글래스(Asahe Glass) 등에서 생산하는 불소계 이온교환막이 존재하나, 불소계 이온교환막은 제조공정이 복잡하고, 생산비용이 높으며, 고온에서의 사용이 제한되는 문제점을 가지고 있다. 따라서 이를 보완하기 위하여 가격이 저렴하면서도 우수한 물성을 가지고 있는 탄화수소계 고분자를 이용한 이온교환막으로 술폰화 폴리(에테르 에테르 케톤), 술폰화 폴리(아릴 에테르 술폰), 인산화 폴리(페닐렌 옥사이드), 술폰화 폴리(페닐렌 옥사이드) 및 술폰화 폴리(벤질이미다졸) 등이 존재한다(특허문헌 2). On the other hand, fluorine-based ion exchange membranes produced by Dupont and Dow Chemical of the United States, Asahi Chemical and Asahe Glass of Japan are presently available as commercial ion exchange membranes, The ion exchange membrane has a problem that the production process is complicated, the production cost is high, and its use at a high temperature is limited. In order to compensate for this, an ion exchange membrane using a hydrocarbon-based polymer having a low cost and excellent physical properties is known as a sulfonated poly (ether ether ketone), a sulfonated poly (aryl ether sulfone), a phosphorylated poly (phenylene oxide) There are poly (phenylene oxide) and sulfonated poly (benzylimidazole) and the like (Patent Document 2).

이 중 술폰화 폴리(에테르 에테르 케톤) 이온교환막의 경우, 기계적 물성과 열적 안정성이 우수하고 저렴한 비용으로 제조될 수 있으나, 내용매성을 띠는 폴리(에테르 에테르 케톤)을 이용하여 양이온 교환막을 제조하면 가공성이 떨어진다는 단점이 있으며, 이온전도도를 향상시키기 위하여 술폰산기를 과도하게 도입할 경우에는 술폰화 폴리(에테르 에테르 케톤)의 과도하게 흡수된 수분으로 인해 물리적 강도가 급격히 감소하여 연료전지막으로 사용이 제한되기 때문에, 이를 해결하기 위한 연구가 필요한 실정이다.The sulfonated poly (etheretherketone) ion exchange membrane is excellent in mechanical properties and thermal stability and can be produced at a low cost. However, when a cation exchange membrane is manufactured using poly (ether ether ketone) having solvent resistance And when the sulfonic acid group is excessively introduced to improve the ionic conductivity, the physical strength is drastically reduced due to excessively absorbed moisture of the sulfonated poly (ether ether ketone), and the use thereof as a fuel cell membrane It is necessary to carry out studies to solve this problem.

따라서, 본 발명자는 연료전지막으로의 가공성이 우수한 폴리에테르에테르케톤계 고분자를 합성할 수 있으며, 이를 이용하여 이온전도도 및 물리적강도가 향상된 연료전지용 양이온 교환막을 제조하고, 이를 연료전지에 응용할 수 있음에 착안하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
Accordingly, the present inventors have been able to synthesize a polyetheretherketone-based polymer having excellent processability as a fuel cell membrane, and produce a cation exchange membrane for a fuel cell having improved ionic conductivity and physical strength by using the same, and can apply it to a fuel cell The present invention has been completed.

특허문헌 1. 일본 공개특허 공보 제10-2010-0107010호Patent Document 1: JP-A-10-2010-0107010 특허문헌 2. 한국 공개특허 공보 제10-2015-0138884호Patent Document 2: Korean Patent Publication No. 10-2015-0138884

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 안출된 것으로, 본 발명의 제1 목적은 연료전지막으로의 가공성이 우수한 폴리에테르에테르계 고분자 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is a first object of the present invention to provide a polyether ether polymer excellent in workability as a fuel cell membrane and a method for producing the same.

또한, 본 발명의 제2 목적은 본 발명에 따른 폴리에테르에테르케톤계 고분자를 이용하여 이온전도도 및 물리적 강도가 향상된 연료전지용 양이온 교환막을 제공하고자 하는 것이다.A second object of the present invention is to provide a cation exchange membrane for a fuel cell having improved ionic conductivity and physical strength by using a polyetheretherketone-based polymer according to the present invention.

또한, 본 발명의 제3 목적은 본 발명에 따른 양이온 교환막을 포함하는 연료전지를 제공하고자 하는 것이다.
A third object of the present invention is to provide a fuel cell including the cation exchange membrane according to the present invention.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 하기 화학식 1로 표현되는 반복단위를 갖는, 폴리에테르에테르케톤 계열의 공중합체를 제공한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a polyether ether ketone-based copolymer having a repeating unit represented by the following formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 n은 반복단위 내 몰분율(%)로서, 상기 n은 1 내지 99의 정수이다.Wherein n is a mole fraction (%) in the repeating unit, and n is an integer of 1 to 99. [

또한, 본 발명은 상기 폴리에테르에테르케톤 계열의 공중합체를 포함하는 양이온 교환막을 제공한다.The present invention also provides a cation-exchange membrane comprising the polyetheretherketone-based copolymer.

또한, 본 발명은 상기 양이온 교환막을 포함하는 연료전지를 제공한다.The present invention also provides a fuel cell comprising the cation exchange membrane.

또한, 본 발명은 (a) 4,4'-디플루오로벤조페논 및 술폰화제를 110 내지 120 ℃에서 12 내지 18 시간 동안 반응시켜 하기 화학식 2로 표현되는 단량체인, 술폰화된 디플루오로벤조페논을 합성하는 단계; (b) 상기 술폰화된 디플루오로벤조페논, 비스페놀 A, 4,4'-디플루오로벤조페논 및 촉매를 유기 용매에 용해 및 질소분위기로 150 내지 170 ℃에서 18 내지 22 시간 동안 반응시켜 하기 화학식 3으로 표현되는 반복단위를 갖는, 공중합체를 수득하는 단계; 및 (c) 하기 화학식 3으로 표현되는 반복단위를 갖는, 공중합체를 100 내지 140 ℃에서 3 내지 28 시간 동안 산처리하여 하기 화학식 1로 표현되는 반복단위를 갖는, 공중합체를 수득하는 단계;를 포함하는 폴리에테르에테르케톤 계열의 공중합체의 제조방법을 제공한다.(A) reacting 4,4'-difluorobenzophenone and a sulfonating agent at 110 to 120 ° C for 12 to 18 hours to obtain a sulfonated difluorobenzene Synthesizing the papers; (b) reacting the sulfonated difluorobenzophenone, bisphenol A, 4,4'-difluorobenzophenone and catalyst in an organic solvent and reacting in a nitrogen atmosphere at 150 to 170 ° C for 18 to 22 hours, To obtain a copolymer having a repeating unit represented by the general formula (3); And (c) repeating units having a repeating unit represented by the following formula (3) at 100 to 140 캜 for 3 to 28 hours to obtain a copolymer having repeating units represented by the following formula A method for producing a copolymer of polyetheretherketone series comprising

[화학식 2](2)

Figure pat00002
Figure pat00002

[화학식 3](3)

Figure pat00003
Figure pat00003

상기 x는 반복단위 내 몰분율(%)로서, 상기 x는 1 내지 99의 정수이다.X is a mole fraction (%) in the repeating unit, and x is an integer of 1 to 99. [

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure pat00004
Figure pat00004

상기 n은 반복단위 내 몰분율(%)로서, 상기 n은 1 내지 99의 정수이다.Wherein n is a mole fraction (%) in the repeating unit, and n is an integer of 1 to 99. [

상기 술폰화제는 발연황산, 클로로술폰산, 삼산화황, 황산 및 아실 술페이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종인 것을 특징으로 한다.Wherein the sulfonating agent is one selected from the group consisting of fuming sulfuric acid, chlorosulfonic acid, sulfur trioxide, sulfuric acid and acylsulfate.

상기 촉매는 탄산칼륨 또는 탄산세슘인 것을 특징으로 한다.The catalyst is characterized by being potassium carbonate or cesium carbonate.

상기 유기용매는 디메틸포름아미드, 디에틸포름아미드, N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸설폭사이드 및 디메틸아세트아미드로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 한다.The organic solvent may be one or a mixture of two or more selected from the group consisting of dimethylformamide, diethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylsulfoxide and dimethylacetamide.

상기 (a) 단계에서, 상기 4,4'-디플루오로벤조페논 및 술폰화제의 당량비는 1 : 2-3인 것을 특징으로 한다.In the step (a), the equivalent ratio of the 4,4'-difluorobenzophenone and the sulfonating agent is 1: 2-3.

상기 (b) 단계에서, 상기 비스페놀 A, 술폰화된 디플루오로벤조페논 및 4,4'-디플루오로벤조페논의 당량비는 1: 0.05-0.3 : 0.95-0.7이고; 상기 비스페놀 A의 당량비는 슬폰화된 디플루오로벤조페논 및 4,4'-디플루오로벤조페논의 당량비의 합과 동일한 것을 특징으로 한다.In the step (b), the bisphenol A, sulfonated difluorobenzophenone and 4,4'-difluorobenzophenone equivalent ratio is 1: 0.05-0.3: 0.95-0.7; The bisphenol A equivalence ratio is characterized by being equal to the sum of the equivalent ratio of sulfonated difluorobenzophenone and 4,4'-difluorobenzophenone.

상기 (b) 단계에서, 상기 비스페놀 A 및 촉매의 당량비는 1 : 2-3인 것을 특징으로 한다.
In the step (b), the equivalence ratio of the bisphenol A and the catalyst is 1: 2-3.

본 발명에 따르면, 술폰산기를 함유하는 단량체 및 비스페놀 A계 단량체를 이용하여 연료전지막으로의 가공성이 우수한 폴리에테르에테르케톤계 고분자 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a polyether ether ketone-based polymer having excellent processability into a fuel cell membrane by using a monomer containing a sulfonic acid group and a bisphenol A-based monomer, and a process for producing the same.

또한, 본 발명에 따른 폴리에테르에테르케톤계 고분자를 이용하여 이온전도도 및 물리적 강도가 향상된 연료전지용 양이온 교환막을 제공할 수 있다.Also, it is possible to provide a cation exchange membrane for a fuel cell having improved ionic conductivity and physical strength by using the polyetheretherketone-based polymer according to the present invention.

또한, 본 발명에 따른 양이온 교환막을 포함하는 연료전지를 제공할 수 있다.
Further, the fuel cell including the cation exchange membrane according to the present invention can be provided.

도 1은 본 발명의 실시예 1 내지 6으로부터 양이온 교환막이 제조되는 메커니즘을 나타낸 도식이다.
도 2는 본 발명의 비교예 1 및 실시예 1 내지 6으로부터 제조된 양이온 교환막들의 샘플 사진이다.
도 3은 본 발명의 비교예 1, 실시예 2, 실시예 4 및 실시예 6으로부터 제조된 양이온 교환막들의 핵자기공명분석(NMR) 스펙트럼이다.
도 4는 본 발명의 비교예 1, 비교예 2, 실시예 2 및 실시예 6으로부터 제조된 양이온 교환막들의 적외선분광분석(FT-IR) 스펙트럼이다.
도 5는 본 발명의 비교예 1, 비교예 3 및 실시예 1 내지 6으로부터 제조된 양이온 교환막들의 물리적 강도를 측정한 결과 그래프이다.
도 6은 본 발명의 비교예 1, 비교예 3 및 실시에 1 내지 6으로부터 제조된 양이온 교환막들의 이온전도도를 측정한 결과 그래프이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic diagram showing the mechanism by which cation exchange membranes are prepared from Examples 1 to 6 of the present invention. FIG.
2 is a photograph of a sample of the cation exchange membranes prepared in Comparative Example 1 of the present invention and Examples 1 to 6.
3 is a nuclear magnetic resonance (NMR) spectrum of the cation exchange membranes prepared from Comparative Examples 1, 2, 4 and 6 of the present invention.
4 is an infrared spectroscopy (FT-IR) spectrum of the cation exchange membranes prepared from Comparative Example 1, Comparative Example 2, Example 2 and Example 6 of the present invention.
5 is a graph showing physical strength of the cation exchange membranes prepared in Comparative Examples 1, 3 and Examples 1 to 6 of the present invention.
6 is a graph showing ion conductivity of the cation exchange membranes prepared in Comparative Example 1, Comparative Example 3, and Examples 1 to 6 of the present invention.

이하에서, 본 발명의 여러 측면 및 다양한 구현예에 대해 더욱 구체적으로 설명한다.In the following, various aspects and various embodiments of the present invention will be described in more detail.

본 발명은 하기 화학식 1로 표현되는 반복단위를 갖는, 폴리에테르에테르케톤 계열의 공중합체를 제공한다.The present invention provides a polyether ether ketone-based copolymer having a repeating unit represented by the following general formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure pat00005
Figure pat00005

상기 n은 반복단위 내 몰분율(%)로서, 상기 n은 1 내지 99의 정수이다.Wherein n is a mole fraction (%) in the repeating unit, and n is an integer of 1 to 99. [

기존의 상용 폴리에테르에테르케톤 고분자의 경우, 내용매성으로 인해 연료전지의 분리막으로 제조가 용이하지 않아, 이를 보완하고자 비스페놀 A를 화학구조에 첨가시킴으로써 용해성이 향상되어 분리막으로 가공이 용이할 수 있다.In the case of conventional commercial polyetheretherketone polymers, it is difficult to prepare the membrane as a separator of a fuel cell due to its solvent resistance. In order to compensate this, it is possible to improve the solubility by adding bisphenol A to the chemical structure, thus facilitating processing as a separator.

또한, 본 발명은 상기 폴리에테르에테르케톤 계열의 공중합체를 포함하는 양이온 교환막 및 이를 포함하는 연료전지를 제공한다. 본 발명에 따른 양이온 교환막을 연료전지에 적용시킬 경우, 가공성 뿐만 아니라 이온전도도가 상용화된 고분자 전해질과 동등 또는 그 이상의 수준인 것을 확인하였다.The present invention also provides a cation exchange membrane comprising the polyetheretherketone-based copolymer and a fuel cell comprising the cation exchange membrane. When the cation exchange membrane according to the present invention is applied to a fuel cell, it is confirmed that not only the processability but also the ion conductivity are at the same level or higher than that of the commercialized polymer electrolyte.

본 발명의 폴리에테르에테르케톤 계열의 공중합체를 제공하기 위하여, 본 발명에서는 (a) 4,4'-디플루오로벤조페논 및 술폰화제를 110 내지 120 ℃에서 12 내지 18 시간 동안 반응시켜 하기 화학식 2로 표현되는 단량체인, 술폰화된 디플루오로벤조페논을 합성하는 단계; (b) 상기 술폰화된 디플루오로벤조페논, 비스페놀 A, 4,4'-디플루오로벤조페논 및 촉매를 유기 용매에 용해 및 질소분위기로 150 내지 170 ℃에서 18 내지 22 시간 동안 반응시켜 하기 화학식 3으로 표현되는 반복단위를 갖는, 공중합체를 수득하는 단계; 및 (c) 하기 화학식 3으로 표현되는 반복단위를 갖는, 공중합체를 100 내지 140 ℃에서 3 내지 28 시간 동안 산처리하여 하기 화학식 1로 표현되는 반복단위를 갖는, 공중합체를 수득하는 단계;를 포함하는 폴리에테르에테르케톤 계열의 공중합체의 제조방법을 제공한다.In order to provide the polyetheretherketone-based copolymer of the present invention, the present invention provides a process for producing a polyetheretherketone-based copolymer comprising: (a) reacting 4,4'-difluorobenzophenone and a sulfonating agent at 110 to 120 ° C for 12 to 18 hours, 2, < / RTI > a sulfonated difluorobenzophenone; (b) reacting the sulfonated difluorobenzophenone, bisphenol A, 4,4'-difluorobenzophenone and catalyst in an organic solvent and reacting in a nitrogen atmosphere at 150 to 170 ° C for 18 to 22 hours, To obtain a copolymer having a repeating unit represented by the general formula (3); And (c) repeating units having a repeating unit represented by the following formula (3) at 100 to 140 캜 for 3 to 28 hours to obtain a copolymer having repeating units represented by the following formula A method for producing a copolymer of polyetheretherketone series comprising

[화학식 2](2)

Figure pat00006
Figure pat00006

[화학식 3](3)

Figure pat00007
Figure pat00007

상기 x는 반복단위 내 몰분율(%)로서, 상기 x는 1 내지 99의 정수이다.X is a mole fraction (%) in the repeating unit, and x is an integer of 1 to 99. [

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure pat00008
Figure pat00008

상기 n은 반복단위 내 몰분율(%)로서, 상기 n은 1 내지 99의 정수이다.Wherein n is a mole fraction (%) in the repeating unit, and n is an integer of 1 to 99. [

본 발명에서는 술폰화된 디플루오로벤조페논 및 비스페놀 A를 이용하여 상용화된 고분자 전해질막에 비하여 이온전도도가 우수하고 필름제조 및 가공성이 우수할 뿐만 아니라, 물리적 강도가 향상된 폴리에테르에테르케톤계 고분자를 합성하여 이를 적용한 양이온 교환막을 제공할 수 있다.In the present invention, a polyether ether ketone-based polymer having excellent ionic conductivity, excellent film production and processability as well as improved physical strength as compared with sulfonated difluorobenzophenone and bisphenol A, A cation exchange membrane to which the present invention is applied can be provided.

또한 상기 (a) 단계에서 상기 반응 시간을 늘리더라도 2 개를 초과하는 술폰산염기(sulfonate group)가 도입되지 않기 때문에, 반응 시간은 18 시간을 초과하지 않는 것이 바람직하다.In addition, since more than two sulfonate groups are not introduced even if the reaction time is increased in the step (a), the reaction time is preferably not more than 18 hours.

상기 술폰화제는 발연황산, 클로로술폰산, 삼산화황, 황산 및 아실 술페이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종일 수 있으며, 바람직하게는 발연황산을 사용할 수 있다. The sulfonating agent may be one selected from the group consisting of fuming sulfuric acid, chlorosulfonic acid, sulfur trioxide, sulfuric acid and acylsulfate, preferably fuming sulfuric acid.

상기 촉매는 탄산칼슘 또는 탄산세슘일 수 있는데, 탄산세슘을 사용할 경우에는 생성되는 고분자의 분자량이 낮아질 수 있고, 탄산칼륨에 비하여 고가인 점을 고려하면 바람직하게는 탄산칼슘을 사용할 수 있다. The catalyst may be calcium carbonate or cesium carbonate. When cesium carbonate is used, the molecular weight of the resulting polymer may be lowered, and calcium carbonate may be preferably used in view of the fact that it is more expensive than potassium carbonate.

상기 유기 용매는 디메틸포름아미드(DMF), 디에틸포름아미드(DEF), N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 디메틸설폭사이드(DMSO) 및 디메틸아세트아미드(DMAc)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있으며, 바람직하게는 디메틸아세트아미드(DMAc)를 사용할 수 있다.The organic solvent is selected from the group consisting of dimethylformamide (DMF), diethylformamide (DEF), N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylsulfoxide (DMSO), and dimethylacetamide Or a mixture of two or more of them, preferably dimethylacetamide (DMAc).

특히, 상기 (b) 단계에서 상기 유기 용매를 디메틸아세트아미드로 사용할 경우에는 150 ℃에서 18 내지 22 시간 동안 반응시켜 최적의 물리적 상태를 갖는 고분자를 합성할 수 있으며, 상기 유기 용매를 N-메틸-2-피롤리돈으로 사용할 경우에는 170 ℃에서 18 내지 22 시간 동안 반응시켜 최적의 물리적 상태를 갖는 고분자를 합성할 수 있음을 확인하였다. 이에 유기 용매를 디메틸아세트아미드로 사용하여 150 ℃에서 반응시키는 것이 바람직하다. In particular, when the organic solvent is used as dimethylacetamide in step (b), the polymer may be reacted at 150 ° C. for 18 to 22 hours to synthesize a polymer having an optimal physical state. When used as 2-pyrrolidone, it was confirmed that a polymer having an optimal physical state could be synthesized by reacting at 170 ° C for 18 to 22 hours. It is preferable to carry out the reaction at 150 캜 using an organic solvent as dimethylacetamide.

상기 (c) 단계에서 상기 산처리 시간을 오래할수록 고분자의 술폰부분의 염이온(Na+)이 수소로 안정적으로 치환되나, 28 시간 이상 수행할 경우에는 고분자의 물성이 손상되는 문제가 발생할 수 있다. 본 발명에 따른 고분자 소재는 28 시간 동안 산처리 후에도 안정적으로 물성을 유지하는 것을 확인하였다. 산처리는 황산(H2SO4) 수용액, 질산(HNO3) 수용액 및 염산(HCl) 수용액을 포함하는 산용액을 사용하여 수행될 수 있는데, 바람직하게는 110 ℃에서 끓고 있는 1몰 농도의 황산 수용액에 24 시간 동안 충분히 담금으로써 수행될 수 있다.In the step (c), the salt ion (Na + ) of the sulfonic part of the polymer is stably substituted with hydrogen as the acid treatment time becomes longer, but if the reaction is carried out for over 28 hours, the physical properties of the polymer may be damaged . It was confirmed that the polymer material according to the present invention stably retains physical properties even after acid treatment for 28 hours. The acid treatment is sulfuric acid (H 2 SO 4) aqueous solution, nitric acid (HNO 3) solution and hydrochloric acid (HCl) can be carried out using an acid solution comprising an aqueous solution, preferably sulfuric acid in boiling 1 mole concentration in 110 ℃ RTI ID = 0.0 > 24 hours. ≪ / RTI >

상기 (a) 단계에서, 상기 4,4'-디플루오로벤조페논 및 술폰화제의 당량비는 1 : 2-3일 수 있다. 4,4'-디플루오로벤조페논의 플루오르기(-F)와 카르보닐기(-C=O)의 영향으로 술폰산염기(sulfonate group)는 최대 2 개가 도입 가능하고, 단량체 대비 3 당량의 술폰화제를 사용하여도 2 개의 관능기가 도입되게 된다. 바람직하게는 단량체 대비 2.4 당량을 사용하여 반응시킬 수 있다. 술폰화도가 증가할수록 이온전도도는 상승할 수 있으나, 물리적 강도는 저하되므로 본 발명에 따른 폴리에테르에테르케톤계 공중합체는 바람직하게 최대 2 개의 술폰산기를 도입하여 이온전도도 및 물리적 강도가 모두 우수한 양이온 교환막을 제조할 수 있다.In the step (a), the equivalence ratio of the 4,4'-difluorobenzophenone and the sulfonating agent may be 1: 2-3. 4,4'-difluorobenzophenone Up to two sulfonate groups can be introduced by the influence of the fluorine group (-F) and the carbonyl group (-C═O), and 3 equivalents of the sulfonating agent is used relative to the monomer The two functional groups are introduced. Preferably 2.4 equivalents relative to the monomer. As the sulfonation degree increases, the ionic conductivity may increase, but the physical strength decreases. Therefore, the polyetheretherketone-based copolymer according to the present invention preferably has a cation exchange membrane having both excellent ionic conductivity and physical strength by introducing at most two sulfonic acid groups Can be manufactured.

상기 (b) 단계에서, 상기 비스페놀 A, 술폰화된 디플루오로벤조페논 및 4,4'-디플루오로벤조페논의 당량비는 1: 0.05-0.3 : 0.95-0.7이고; 상기 비스페놀 A의 당량비는 술폰화된 디플루오로벤조페논 및 4,4'-디플루오로벤조페논의 당량비의 합과 동일할 수 있다. 상기 반응은 비스페놀 A의 수산화기(-OH)와 4,4'-디플루오로벤조페논 및 술폰화된 디플루오로벤조페논의 플루오르기(-F)의 반응으로 고분자가 형성되는 메커니즘으로 비스페놀 A의 당량비는 4,4'-디플루오로벤조페논 및 술폰화된 디플루오로벤조페논의 당량비의 합과 동일해야 하며, 당량비가 상기 조건으로 조절되지 않으면 공중합체의 합성이 이루어지지 않는 문제가 발생할 수 있다. In the step (b), the bisphenol A, sulfonated difluorobenzophenone and 4,4'-difluorobenzophenone equivalent ratio is 1: 0.05-0.3: 0.95-0.7; The equivalent ratio of bisphenol A may be equal to the sum of the equivalent ratio of sulfonated difluorobenzophenone and 4,4'-difluorobenzophenone. This reaction is a mechanism in which a polymer is formed by the reaction of a hydroxyl group (-OH) of bisphenol A with 4,4'-difluorobenzophenone and a sulfonated difluorobenzophenone fluorine group (-F) Should be equal to the sum of the equivalence ratios of 4,4'-difluorobenzophenone and sulfonated difluorobenzophenone, and if the equivalent ratio is not controlled under the above conditions, the copolymer may not be synthesized.

상기 (b) 단계에서, 상기 비스페놀 A 및 촉매의 당량비는 1 : 2-3일 수 있으며, 바람직하게는 1 : 2.01일 수 있다. 상기 당량비에서 촉매의 비율이 2 미만인 경우에는 반응이 제대로 일어나지 않을 수 있으며, 3 초과인 경우에는 불필요하게 많은 양을 사용하게 되어 경제성이 저하될 수 있다. In the step (b), the equivalence ratio of the bisphenol A and the catalyst may be 1: 2-3, preferably 1: 2.01. If the ratio of the catalyst to the equivalent ratio is less than 2, the reaction may not be performed properly. If the ratio is more than 3, the catalyst may be used in an unnecessarily large amount, resulting in a reduction in economic efficiency.

이하에서는 본 발명에 따른 제조예 및 실시예를 첨부된 도면과 함께 구체적으로 설명한다.
Hereinafter, production examples and embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제조예 1: 술폰화된 디플루오로벤조페논의 합성Preparation Example 1: Synthesis of sulfonated difluorobenzophenone

4,4'-디플루오로벤조페논(DFB) 1 당량을 발연황산(21.5%) 2.3 당량에 투입한 후 110 ℃에서 14 시간 동안 술폰화 반응을 진행하였다. 이후 생성된 생성물은 필터로 거른 후 60 ℃에서 진공 건조시켜 술폰화된 디플루오로벤조페논(SDFB)을 합성하였다.
One equivalent of 4,4'-difluorobenzophenone (DFB) was added to 2.3 equivalents of fuming sulfuric acid (21.5%) and the sulfonation reaction was carried out at 110 ° C for 14 hours. The resulting product was filtered and then vacuum dried at 60 ° C to synthesize sulfonated difluorobenzophenone (SDFB).

실시예 1: 양이온 교환막(SPD05)의 제조Example 1: Preparation of cation exchange membrane (SPD05)

질소 분위기 하의 30 ℃ 조건에서 제조예 1로부터 합성된 술폰화된 디플루오로벤조페논(SDFB), 4,4'-디플루오로벤조페논(DFB) 및 비스페놀 A(BPA)의 당량비가 0.05 : 0.95 : 1이 되도록 하여, 교반장치 및 딘-스탁 트랩이 장착된 2 구 둥근바닥 플라스크에 투입한 후 촉매로서 탄산칼륨(2.01 당량)을 첨가하였다. 이 때 반응 용매로는 디메틸아세트아미드(DMAc) 26 mL를 사용하였다.(SDFB), 4,4'-difluorobenzophenone (DFB) and bisphenol A (BPA), which were synthesized from Preparation Example 1 at 30 ° C under a nitrogen atmosphere, was 0.05: 0.95 : 1, and the mixture was put into a two-neck round bottom flask equipped with a stirrer and a Dean-Stark trap, and potassium carbonate (2.01 equivalents) was added as a catalyst. As the reaction solvent, 26 mL of dimethylacetamide (DMAc) was used.

이후, 150 ℃까지 서서히 승온시킨 후, 150 ℃에서 20 시간 동안 반응시켰다. 반응 종료 후 얻어진 반응물을 메탄올/물(v/v, 1:4)에 수회 세척하고 60 ℃에서 24 시간 동안 진공 건조하여 고분자를 합성하였다.Thereafter, the temperature was gradually raised to 150 캜, and the reaction was carried out at 150 캜 for 20 hours. After completion of the reaction, the obtained reaction product was washed several times with methanol / water (v / v, 1: 4) and vacuum-dried at 60 ° C for 24 hours to synthesize a polymer.

이후 합성된 고분자 8 g을 클로로포름에 용해시킨 후, 깨끗한 유리기판 위에 고분자 용매를 주물(casting) 방법으로 부은 후 상온에서 4 시간 동안 증발 건조 및 60 ℃의 진공오븐에서 24 시간 동안 진공 건조하여 고분자 막을 생성하였다.Then, 8 g of the synthesized polymer was dissolved in chloroform, and the polymer solvent was cast on a clean glass substrate by evaporation for 4 hours at room temperature and vacuum drying in a vacuum oven at 60 ° C. for 24 hours to obtain a polymer membrane Respectively.

생성된 고분자 막은 110 ℃의 1몰 농도의 황산/물(98g/1L)에 담가 24 시간 동안 산처리한 후, 증류수에 24 시간 동안 담궈 놓음으로써 양이온 교환막(SPD05)을 제조하였다.
The resulting polymer membrane was immersed in sulfuric acid / water (98 g / 1 L) at a concentration of 1 molar at 110 DEG C for acid treatment for 24 hours and immersed in distilled water for 24 hours to prepare a cation exchange membrane (SPD05).

실시예 2: 양이온 교환막(SPD10)의 제조Example 2: Preparation of cation exchange membrane (SPD10)

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 제조예 1로부터 합성된 술폰화된 디플루오로벤조페논(SDFB), 4,4'-디플루오로벤조페논(DFB) 및 비스페놀 A(BPA)의 당량비가 0.1 : 0.9 : 1이 되도록 하여 양이온 교환막(SPD10)을 제조하였다.
Except that the equivalent ratio of the sulfonated difluorobenzophenone (SDFB), 4,4'-difluorobenzophenone (DFB) and bisphenol A (BPA) synthesized in Production Example 1 was 0.1: 0.9: 1 to prepare a cation exchange membrane (SPD10).

실시예 3: 양이온 교환막(SPD15)의 제조Example 3: Preparation of cation exchange membrane (SPD15)

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 제조예 1로부터 합성된 술폰화된 디플루오로벤조페논(SDFB), 4,4'-디플루오로벤조페논(DFB) 및 비스페놀 A(BPA)의 당량비가 0.15 : 0.85 : 1이 되도록 하여 양이온 교환막(SPD15)을 제조하였다.
Except that the equivalent ratio of the sulfonated difluorobenzophenone (SDFB), 4,4'-difluorobenzophenone (DFB) and bisphenol A (BPA) synthesized in Production Example 1 was 0.15: 0.85: 1 to prepare a cation exchange membrane (SPD15).

실시예 4: 양이온 교환막(SPD20)의 제조Example 4: Preparation of cation exchange membrane (SPD20)

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 제조예 1로부터 합성된 술폰화된 디플루오로벤조페논(SDFB), 4,4'-디플루오로벤조페논(DFB) 및 비스페놀 A(BPA)의 당량비가 0.2 : 0.8 : 1이 되도록 하여 양이온 교환막(SPD20)을 제조하였다.
Except that the equivalent ratio of the sulfonated difluorobenzophenone (SDFB), 4,4'-difluorobenzophenone (DFB) and bisphenol A (BPA) synthesized in Production Example 1 was 0.2: 0.8: 1 to prepare a cation exchange membrane (SPD20).

실시예 5: 양이온 교환막(SPD25)의 제조Example 5: Preparation of cation exchange membrane (SPD25)

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 제조예 1로부터 합성된 술폰화된 디플루오로벤조페논(SDFB), 4,4'-디플루오로벤조페논(DFB) 및 비스페놀 A(BPA)의 당량비가 0.25 : 0.75 : 1이 되도록 하여 양이온 교환막(SPD25)을 제조하였다.
Except that the equivalent ratio of the sulfonated difluorobenzophenone (SDFB), 4,4'-difluorobenzophenone (DFB) and bisphenol A (BPA) synthesized in Production Example 1 was 0.25: 0.75: 1 to prepare a cation exchange membrane (SPD25).

실시예 6: 양이온 교환막(SPD30)의 제조Example 6: Preparation of a cation exchange membrane (SPD30)

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 제조예 1로부터 합성된 술폰화된 디플루오로벤조페논(SDFB), 4,4'-디플루오로벤조페논(DFB) 및 비스페놀 A(BPA)의 당량비가 0.3 : 0.7 : 1이 되도록 하여 양이온 교환막(SPD30)을 제조하였다.
Except that the equivalent ratio of the sulfonated difluorobenzophenone (SDFB), 4,4'-difluorobenzophenone (DFB) and bisphenol A (BPA) synthesized in Production Example 1 was 0.3: 0.7: 1 to prepare a cation exchange membrane (SPD30).

비교예 1: 양이온 교환막(SPD0)의 제조Comparative Example 1: Preparation of a cation exchange membrane (SPD0)

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 제조예 1로부터 합성된 술폰화된 디플루오로벤조페논(SDFB)를 사용하지 않고, 4,4'-디플루오로벤조페논(DFB) 및 비스페놀 A(BPA)의 당량비가 1 : 1이 되도록 하여 양이온 교환막(SPD0)을 제조하였다.
(DFB) and bisphenol A (BPA) instead of the sulfonated difluorobenzophenone (SDFB) synthesized in Preparation Example 1 were used in the same manner as in Example 1, except that 4,4'-difluorobenzophenone ) Was 1: 1 to prepare a cation exchange membrane (SPD0).

비교예 2: 산처리 없는 양이온 교환막(SPD10-SOComparative Example 2: Cation exchange membrane without acid treatment (SPD10-SO 33 Na)Na)

상기 실시예 2와 동일하게 실시하되, 산처리 과정을 배제하여 양이온 교환막(SPD10-SO3Na)을 제조하였다.
But the same procedure as in Example 2, to rule out the acid treatment process to prepare a cation exchange membrane (SPD10-SO 3 Na).

비교예 3: 나피온 115Comparative Example 3: Nafion 115

상용화된 고분자 전해질 막인, 나피온 115(Nafion 115, Dupont)을 준비하였다.
Nafion 115 (Dupont), a commercially available polymer electrolyte membrane, was prepared.

도 1은 본 발명의 실시예 1 내지 6으로부터 양이온 교환막이 제조되는 메커니즘을 나타낸 도식이다. 도 1에는 제조예 1로부터 합성된 술폰화된 디플루오로벤조페논(SDFB), 비스페놀 A 및 4,4'-디플루오로벤조페논과 촉매를 이용한 반응을 통해 공중합체를 합성하는 단계 및 산처리하는 단계를 통하여 최종적으로 양이온 교환막용 공중합체가 합성되는 과정을 나타내었다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic diagram showing the mechanism by which cation exchange membranes are prepared from Examples 1 to 6 of the present invention. FIG. 1 shows the steps of synthesizing a copolymer through reaction with a sulfonated difluorobenzophenone (SDFB), bisphenol A and 4,4'-difluorobenzophenone synthesized in Production Example 1 and a catalyst, And finally synthesizing the copolymer for a cation exchange membrane through the step of FIG.

또한, 도 2에 나타낸 본 발명의 비교예 1 및 실시예 1 내지 6으로부터 제조된 양이온 교환막들의 샘플 사진을 통해 합성된 고분자가 노란 색상임을 확인할 수 있다.Also, it can be confirmed that the polymer synthesized through the sample photographs of the cation exchange membranes prepared in Comparative Example 1 and Examples 1 to 6 of the present invention shown in FIG. 2 is yellow.

또한, 도 3은 본 발명의 비교예 1, 실시예 2, 실시예 4 및 실시예 6으로부터 제조된 양이온 교환막들의 핵자기공명분석(NMR) 스펙트럼이다. 도 3을 참조하면, 최종생성물의 구조분석을 통해 고분자의 합성이 잘 수행되었음을 확인할 수 있다.3 is a nuclear magnetic resonance (NMR) spectrum of the cation exchange membranes prepared from Comparative Examples 1, 2, 4 and 6 of the present invention. Referring to FIG. 3, it can be confirmed that the synthesis of the polymer was performed well by analyzing the structure of the final product.

또한, 도 4는 본 발명의 비교예 1, 비교예 2, 실시예 2 및 실시예 6으로부터 제조된 양이온 교환막들의 적외선분광분석(FT-IR) 스펙트럼이다. 도 4를 참조하면, 화살표 표시된 특성 피크가 생성되었음을 통하여 고분자 내에 술폰산기의 도입을 확인할 수 있다.4 is an infrared spectroscopy (FT-IR) spectrum of the cation exchange membranes prepared from Comparative Example 1, Comparative Example 2, Example 2 and Example 6 of the present invention. Referring to FIG. 4, the introduction of a sulfonic acid group into the polymer can be confirmed through the generation of a characteristic peak indicated by an arrow.

한편, 도 5는 본 발명의 비교예 1, 비교예 3 및 실시예 1 내지 6으로부터 제조된 양이온 교환막들의 물리적 강도를 측정한 결과 그래프이다. 양이온 교환막의 물리적 강도는 술폰산기의 함량이 증가할수록 감소하는 경향을 보이며, 본 발명에 따른 양이온 교환막이 비교예 3의 상용화된 나피온 115에 비해 물리적 강도가 우수한 것을 확인할 수 있다.Meanwhile, FIG. 5 is a graph showing the physical strengths of the cation exchange membranes prepared in Comparative Examples 1, 3 and Examples 1 to 6 of the present invention. The physical strength of the cation exchange membrane tends to decrease as the content of the sulfonic acid group increases, and it can be confirmed that the cation exchange membrane according to the present invention has better physical strength than the commercialized Nafion 115 of Comparative Example 3. [

또한, 하기 표 1에는 상기 비교예 1 및 실시예 1 내지 6으로부터 제조된 양이온 교환막의 수평균 분자량(Mn), 중량평균 분자량(Mw), 유리전이온도(Tg), 필름밀도(Film density)를 나타내었다. 표 1을 통해 볼 수 있듯이, 술폰산기의 함량이 증가됨에 따라 분자량이 감소되는 경향을 보임을 확인할 수 있고, 필름 밀도 또한 술폰산기의 함량의 증가로 인해 감소되며, 이로 인해 물리적 강도가 저하됨을 확인할 수 있다. 술폰화된 디플루오로벤조페논의 함량을 30%보다 초과하여 양이온 교환막을 제조할 경우 이온전도도는 더 증가될 것으로 예상되나, 분자량이 낮아져 필름으로의 가공이 용이하지 않을 것으로 판단된다.
In Table 1, the number average molecular weight (Mn), weight average molecular weight (Mw), glass transition temperature (Tg), and film density of the cation exchange membrane prepared in Comparative Example 1 and Examples 1 to 6 Respectively. As can be seen from Table 1, it can be seen that the molecular weight tends to decrease as the content of the sulfonic acid groups increases, and the film density also decreases due to the increase of the content of the sulfonic acid groups, . The ionic conductivity is expected to be further increased when the sulfonated difluorobenzophenone content is more than 30%, but the molecular weight is low and it is considered that it is not easy to process into a film.

SampleSample MnMn MwMw Tg(℃) Tg (占 폚) 필름밀도(g/cc) Film density (g / cc) SPD00 SPD00 13,49113,491 20,34420,344 111.72111.72 1.131.13 SPD05 SPD05 11,84711,847 17,62517,625 103.64103.64 1.191.19 SPD10 SPD10 11,76211,762 18,93618,936 101.06101.06 1.241.24 SPD15 SPD15 12,00212,002 20,52120,521 99.7299.72 1.181.18 SPD20 SPD20 10,15710,157 17,14717,147 99.3599.35 1.161.16 SPD25 SPD25 10,48110,481 19,33719,337 98.8498.84 1.101.10 SPD30 SPD30 10,11610,116 23,71523,715 96.3096.30 1.071.07

또한, 도 6은 본 발명의 비교예 1, 비교예 3 및 실시에 1 내지 6으로부터 제조된 양이온 교환막들의 이온전도도를 측정한 결과 그래프이다. 도 6을 참조하면, 양이온 교환막 내에 이온 전달 매개체인 술폰산기의 함량이 증가할수록 이온전도도가 향상됨을 알 수 있으며, 70 ℃ 이하의 온도에서는 본 발명의 실시예 5 및 실시예 6에 따른 양이온 교환막의 이온전도도가 나피온 115에 비해 높으며, 70 ℃ 이상의 온도에서는 본 발명의 실시예 1 내지 6에 따른 양이온 교환막의 이온전도도가 나피온 115에 비해 월등히 높은 것을 확인할 수 있다.
6 is a graph showing ion conductivity of the cation exchange membranes prepared in Comparative Examples 1, 3, and 1 to 6 of the present invention. Referring to FIG. 6, it can be seen that the ion conductivity increases with an increase in the content of sulfonic acid group as an ion transfer medium in the cation exchange membrane. At a temperature of 70 ° C or lower, the cation exchange membrane according to Example 5 and Example 6 Ion conductivity is higher than that of Nafion 115. The ion conductivity of the cation exchange membrane according to Examples 1 to 6 of the present invention is much higher than that of Nafion 115 at a temperature of 70 ° C or higher.

그러므로 본 발명에 따르면, 술폰산기를 함유하는 단량체 및 비스페놀 A계 단량체를 이용하여 연료전지막으로의 가공성이 우수한 폴리에테르에테르계 고분자 및 그 제조방법을 제공할 수 있고, 이를 이용하여 이온전도도 및 물리적 강도가 향상된 연료전지용 양이온 교환막을 제공할 수 있으며, 이를 포함하는 연료전지를 제공할 수 있다.Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a polyether ether-based polymer having excellent processability into a fuel cell membrane and a method for producing the same by using a monomer containing a sulfonic acid group and a bisphenol A-based monomer, and by using the ionic conductivity and physical strength Can provide a cation exchange membrane for an improved fuel cell, and can provide a fuel cell including the same.

Claims (10)

하기 화학식 1로 표현되는 반복단위를 갖는, 폴리에테르에테르케톤 계열의 공중합체:
[화학식 1]
Figure pat00009

상기 n은 반복단위 내 몰분율(%)로서, 상기 n은 1 내지 99의 정수이다.
A polyether ether ketone-based copolymer having a repeating unit represented by the following formula (1):
[Chemical Formula 1]
Figure pat00009

Wherein n is a mole fraction (%) in the repeating unit, and n is an integer of 1 to 99. [
제1항에 따른 폴리에테르에테르케톤 계열의 공중합체를 포함하는 양이온 교환막.A cation exchange membrane comprising a polyetheretherketone-based copolymer according to claim 1. 제2항에 따른 양이온 교환막을 포함하는 연료전지.A fuel cell comprising the cation exchange membrane according to claim 2. (a) 4,4'-디플루오로벤조페논 및 술폰화제를 110 내지 120 ℃에서 12 내지 18 시간 동안 반응시켜 하기 화학식 2로 표현되는 단량체인, 술폰화된 디플루오로벤조페논을 합성하는 단계;
(b) 상기 술폰화된 디플루오로벤조페논, 비스페놀 A, 4,4'-디플루오로벤조페논 및 촉매를 유기 용매에 용해 및 질소분위기로 150 내지 170 ℃에서 18 내지 22 시간 동안 반응시켜 하기 화학식 3으로 표현되는 반복단위를 갖는, 공중합체를 수득하는 단계; 및
(c) 하기 화학식 3으로 표현되는 반복단위를 갖는, 공중합체를 100 내지 140 ℃에서 3 내지 28 시간 동안 산처리하여 하기 화학식 1로 표현되는 반복단위를 갖는, 공중합체를 수득하는 단계;를 포함하는 폴리에테르에테르케톤 계열의 공중합체의 제조방법.
[화학식 2]
Figure pat00010

[화학식 3]
Figure pat00011

상기 x는 반복단위 내 몰분율(%)로서, 상기 x는 1 내지 99의 정수이다.
[화학식 1]
Figure pat00012

상기 n은 반복단위 내 몰분율(%)로서, 상기 n은 1 내지 99의 정수이다.
(a) synthesizing a sulfonated difluorobenzophenone, which is a monomer represented by the following formula (2) by reacting 4,4'-difluorobenzophenone and a sulfonating agent at 110 to 120 ° C for 12 to 18 hours ;
(b) reacting the sulfonated difluorobenzophenone, bisphenol A, 4,4'-difluorobenzophenone and catalyst in an organic solvent and reacting in a nitrogen atmosphere at 150 to 170 ° C for 18 to 22 hours, To obtain a copolymer having a repeating unit represented by the general formula (3); And
(c) a copolymer having repeating units represented by the following general formula (3) by acid treatment at 100 to 140 ° C for 3 to 28 hours to obtain a copolymer having a repeating unit represented by the following general formula Wherein the polyether ether ketone copolymer is a polyether ether ketone copolymer.
(2)
Figure pat00010

(3)
Figure pat00011

X is a mole fraction (%) in the repeating unit, and x is an integer of 1 to 99. [
[Chemical Formula 1]
Figure pat00012

Wherein n is a mole fraction (%) in the repeating unit, and n is an integer of 1 to 99. [
제4항에 있어서,
상기 술폰화제는 발연황산, 클로로술폰산, 삼산화황, 황산 및 아실 술페이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는 폴리에테르에테르케톤 계열의 공중합체의 제조방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the sulfonating agent is one selected from the group consisting of fuming sulfuric acid, chlorosulfonic acid, sulfur trioxide, sulfuric acid, and acylsulfate.
제4항에 있어서,
상기 촉매는 탄산칼륨 또는 탄산세슘인 것을 특징으로 하는 폴리에테르에테르케톤 계열의 공중합체의 제조방법.
5. The method of claim 4,
Wherein said catalyst is potassium carbonate or cesium carbonate. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
제4항에 있어서,
상기 유기용매는 디메틸포름아미드, 디에틸포름아미드, N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸설폭사이드 및 디메틸아세트아미드로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 폴리에테르에테르케톤 계열의 공중합체의 제조방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the organic solvent is one or a mixture of two or more selected from the group consisting of dimethylformamide, diethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylsulfoxide and dimethylacetamide Ether ketone based copolymer.
제4항에 있어서,
상기 (a) 단계에서, 상기 4,4'-디플루오로벤조페논 및 술폰화제의 당량비는 1 : 2-3인 것을 특징으로 하는 폴리에테르에테르케톤 계열의 공중합체의 제조방법.
5. The method of claim 4,
Wherein in the step (a), the equivalent ratio of the 4,4'-difluorobenzophenone and the sulfonating agent is 1: 2-3.
제4항에 있어서,
상기 (b) 단계에서, 상기 비스페놀 A, 술폰화된 디플루오로벤조페논 및 4,4'-디플루오로벤조페논의 당량비는 1 : 0.05-0.3 : 0.95-0.7이고;
상기 비스페놀 A의 당량비는 슬폰화된 디플루오로벤조페논 및 4,4'-디플루오로벤조페논의 당량비의 합과 동일한 것을 특징으로 하는 폴리에테르에테르케톤 계열의 공중합체의 제조방법.
5. The method of claim 4,
In the step (b), the bisphenol A, sulfonated difluorobenzophenone and 4,4'-difluorobenzophenone equivalent ratio is 1: 0.05-0.3: 0.95-0.7;
Wherein the equivalence ratio of the bisphenol A is equal to the sum of the equivalent ratio of the sulfonated difluorobenzophenone and 4,4'-difluorobenzophenone to the polyetheretherketone series copolymer.
제4항에 있어서,
상기 (b) 단계에서, 상기 비스페놀 A 및 촉매의 당량비는 1 : 2-3인 것을 특징으로 하는 폴리에테르에테르케톤 계열의 공중합체의 제조방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the equivalent ratio of the bisphenol A and the catalyst is 1: 2-3 in the step (b).
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CN115746290A (en) * 2022-10-14 2023-03-07 大连理工大学 Fluorine-containing polyarylether, electrolyte solution thereof, and preparation method and application of proton exchange membrane

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