[go: up one dir, main page]

KR101699484B1 - Preparation Method of Branched and Sulfonated Copolymer Containing Perfluorocyclobutylene Group - Google Patents

Preparation Method of Branched and Sulfonated Copolymer Containing Perfluorocyclobutylene Group Download PDF

Info

Publication number
KR101699484B1
KR101699484B1 KR1020100009622A KR20100009622A KR101699484B1 KR 101699484 B1 KR101699484 B1 KR 101699484B1 KR 1020100009622 A KR1020100009622 A KR 1020100009622A KR 20100009622 A KR20100009622 A KR 20100009622A KR 101699484 B1 KR101699484 B1 KR 101699484B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
group
formula
copolymer
perfluorocyclobutylene
represented
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
KR1020100009622A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20110090051A (en
Inventor
이주호
김동일
김정훈
장봉준
박재완
전성훈
Original Assignee
한국화학연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국화학연구원 filed Critical 한국화학연구원
Priority to KR1020100009622A priority Critical patent/KR101699484B1/en
Publication of KR20110090051A publication Critical patent/KR20110090051A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101699484B1 publication Critical patent/KR101699484B1/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G75/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing sulfur with or without nitrogen, oxygen, or carbon in the main chain of the macromolecule
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L81/00Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing sulfur with or without nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of polysulfones; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L81/06Polysulfones; Polyethersulfones
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)

Abstract

본 발명은 퍼플루오로사이클로부틸렌기를 포함하는 브랜치된 술폰화 공중합체, 이의 제조방법 및 이를 이용한 전해질막에 관한 것이다.
본 발명에 따른 공중합체는 수소이온전도 및 상분리가 용이한 브랜치된 구조에 의해 우수한 수소이온 전도도를 나타내므로, 연료전지의 고분자 전해질 막으로 유용하다.
The present invention relates to a branched sulfonated copolymer containing a perfluorocyclobutylene group, a process for producing the same, and an electrolyte membrane using the same.
The copolymer according to the present invention exhibits excellent hydrogen ion conductivity by a branched structure that facilitates hydrogen ion conduction and phase separation, and thus is useful as a polymer electrolyte membrane of a fuel cell.

Description

퍼플루오로사이클로부틸렌기를 포함하는 브랜치된 술폰화 공중합체의 제조방법{Preparation Method of Branched and Sulfonated Copolymer Containing Perfluorocyclobutylene Group}Preparation of Branched and Sulfonated Copolymer Containing Perfluorocyclobutylene Group Containing Perfluorocyclobutylene Group [

본 발명은 퍼플루오로사이클로부틸렌기를 포함하는 브랜치된 술폰화 공중합체, 이의 제조방법 및 이의 용도에 관한 것이다.The present invention relates to a branched sulfonated copolymer comprising perfluorocyclobutylene groups, a process for their preparation and their use.

연료전지는 화학에너지를 전기에너지로 변환하는 에너지 변환시스템으로서 폭발적인 전기수요의 증가로 인한 대체 에너지 개발의 필요성, 높은 에너지 효율성 및 오염물 배출이 적은 친환경적인 특징을 가지고 있어 활발한 연구가 진행 중이다. Fuel cells are energy conversion systems that convert chemical energy into electrical energy. Active research is underway with the need for development of alternative energy due to the explosive increase in electricity demand, high energy efficiency, and eco-friendly characteristics with less pollutant emissions.

연료전지는 사용하는 전해질 재료 또는 운전 온도에 따라 분류되는데, 이중에서 고분자 전해질 연료전지(polymer electrolyte membrane fuel cell, PEMFC)는 전력과 열을 동시에 공급하는 소형 복합발전에 사용할 수 있으며, 다른 유형의 연료전지에 비해 에너지변환 특성과 전력밀도 특성이 우수하고, 저온작동이 가능하며, 기계적인 충격에 대한 안정성 등 많은 장점을 가지고 있어 자동차 및 전자부품의 동력원으로 각광 받고 있다. Fuel cells are classified according to the electrolyte material used or the operating temperature. Among them, polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFC) can be used for small-sized combined power generation that simultaneously supplies power and heat. Compared with batteries, it has excellent energy conversion characteristics and power density characteristics, can operate at low temperature, and has many advantages such as stability against mechanical impact, and thus it is attracting attention as a power source for automobiles and electronic parts.

이러한 고분자 전해질막은 높은 이온전도성, 산화환원에 대한 안전성 및 높은 기계적인 강도 등이 요구된다. 현재 상용화되어 있는 연료전지막은 예를 들면, 전불소계 이온교환막인 듀폰(Dupont)사의 나피온(Nafion), 아사이 케미칼(Asahi Chemical)사의 아시프렉스(Aciplex) 등을 들 수 있다. 이러한 전불소계 전해질막은 극소수성기인 주쇄와 극친수성기인 측쇄로 나뉘어져 있어 상분리가 용이하여 이온전도에 적합한 마이크로 상분리가 잘 이루어지는 것을 특징으로 한다. Such a polymer electrolyte membrane is required to have high ionic conductivity, safety against oxidation-reduction, and high mechanical strength. For example, membrane fuel cells which are currently available, there may be mentioned fluorine-based ion exchange membrane before the DuPont (Dupont)'s Nafion (Nafion ™), Asai Chemical (Asahi Chemical)'s Asif Rex (Aciplex ™) and the like. Such a pre-fluorinated electrolyte membrane is characterized by being divided into a main chain which is an extremely hydrophobic group and a side chain which is an extreme hydrophilic group, so that phase separation is easy and microphase separation suitable for ion conduction is well performed.

그러나 이러한 전불소계 고분자 전해질막은 우수한 성능에 비하여 고가라는 문제와 80 ℃ 이상에서는 효율이 감소되는 문제가 있다. 또한 이러한 막을 직접메탄올 연료전지(direct methanol fuel cell, DMFC)에 사용하였을 경우, 상술한 문제점 외에 메탄올이 막을 통해 산화전극에서 환원전극으로 분출되는(methanol crossover) 문제가 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 이러한 과불소계막을 비불소계막 혹은 부분불소계막으로 대체하려는 연구가 다양하게 진행되고 있다. However, such a pre-fluorinated polymer electrolyte membrane has a problem of high cost as compared with excellent performance and a problem of reduction of efficiency at 80 ° C or higher. In addition, when such a membrane is used in a direct methanol fuel cell (DMFC), there is a problem of methanol crossover in which methanol is ejected from the oxidation electrode to the reduction electrode through the membrane. To solve such problems, various studies have been made to replace such perfluorinated membranes with non-fluorinated membranes or partially fluorinated membranes.

일예로, 미국특허 제5,602,185호는 부분불소계인 트리플루오로스티렌 유도체를 공중합시켜 고분자 전해질막을 제조하는 공정에 대하여 개시하고 있다. 그러나 상기의 방법은 제조과정에서 팔라듐 촉매를 사용하므로 단량체의 제조가격이 상승하고, 폴리스티렌 자체의 경직된 구조로 인해 기계적 물성이 저하되며, 고분자 골격의 술폰산기의 분포, 위치, 및 수 등의 제어가 어려울 뿐만 아니라, 술폰산기가 증가할수록 막의 수분 함량이 늘어나 전해질막의 물성이 저하된다는 문제점이 있다.For example, U.S. Patent No. 5,602,185 discloses a process for producing a polymer electrolyte membrane by copolymerizing a partially fluorinated trifluorostyrene derivative. However, since the above-mentioned method uses a palladium catalyst in the production process, the production cost of the monomers increases, the mechanical properties are deteriorated due to the rigid structure of the polystyrene itself, and the control of the distribution, position and number of sulfonic acid groups in the polymer skeleton But also the water content of the membrane is increased as the sulfonic acid group is increased, thereby deteriorating the physical properties of the electrolyte membrane.

또한 미국특허 제6,090,895호는 술폰화 폴리에테르케톤, 술폰화 폴리에테르술폰 및 술폰산 폴리스티렌 등의 술폰화된 고분자의 가교공정에 대하여 개시하고 있다. 그러나 상기 가교 결합되어진 술폰산 고분자로부터 대량으로 박막을 제조하는 경우 적절하게 가공하는 효과적인 방법을 제안하지 못하고 있다.U.S. Patent No. 6,090,895 discloses a crosslinking process of sulfonated polymers such as sulfonated polyether ketone, sulfonated polyether sulfone, and sulfonic polystyrene. However, an effective method for appropriately processing a thin film from a crosslinked sulfonic acid polymer in large quantities has not been proposed.

한편, 유럽특허공개공보 제1,113,517 A2호는 술폰산기를 가진 블록 및 술폰산기를 가지지 않는 블록 공중합체 고분자 전해질막에 대하여 개시하고 있다. 이때, 지방족 블록과 방향족 블록으로 구성되어진 블록 공중합체를 황산을 사용하여 방향족 블록을 술폰화하였으나, 술폰화 과정에서 지방족 고분자 결합이 화학적으로 분해되는 등의 문제점이 있다.On the other hand, European Patent Laid-Open Publication No. 1,113,517 A2 discloses a block-copolymer polyelectrolyte membrane having no sulfonic acid group-containing block and sulfonic acid group. At this time, the aromatic block is sulfonated using sulfuric acid, but the aliphatic polymer bond is chemically decomposed during the sulfonation process.

또한 미국특허공개공보 제2004-186262호는 탄화수소로 이루어진 소수성 블록과 친수성 블록이 교대로 이루어진 멀티블록 공중합체 고분자 전해질막의 제조방법에 대해 개시하고 있다. 상기 방법은 멀티블록 공중합체의 낮은 용해도로 인하여 박막 제조시 -SO3K 형태의 공중합체를 티오닐클로라이드를 사용하여 -SO2Cl 로 전환시켜 고분자 막에 수소이온 전도성을 부여하였다. 그러나 상기 방법은 제조공정이 복잡하고, 제조과정 중 유독성의 문제점이 있으며, 고분자 박막의 기계적 집적도 (mechanical integrity)가 연료전지 구동시 요구되는 수준에 미치지 못한다는 문제점이 있다. Also, U.S. Patent Application Publication No. 2004-186262 discloses a method for producing a multi-block copolymer polyelectrolyte membrane in which a hydrophobic block made of hydrocarbon and a hydrophilic block are alternately formed. Due to the low solubility of the multi-block copolymer, this method converts the -SO 3 K-type copolymer into -SO 2 Cl by using thionyl chloride to impart hydrogen ion conductivity to the polymer membrane. However, this method has a problem in that the manufacturing process is complicated, there is a problem of toxicity during the manufacturing process, and the mechanical integrity of the polymer thin film does not reach a level required when the fuel cell is driven.

또한 한국특허 제0756457호는 퍼플루오로사이클로부탄기를 포함하는 블록 공중합체를 이용한 전해질막에 대하여 개시하고 있다. 그러나 상기의 방법은, 기존의 전불소계 전해질막과 달리 주쇄 내에서만 블록을 형성하고 있어 고분자의 완벽한 상분리가 이루어지기에는 한계가 있는 단점이 있었다.Korean Patent No. 0756457 discloses an electrolyte membrane using a block copolymer containing a perfluorocyclobutane group. However, since the above method forms a block only in the main chain, unlike the existing pre-fluorine electrolyte membrane, there is a limit in that the complete phase separation of the polymer is limited.

본 발명자들은 종래 전해질막으로 사용되는 고분자의 문제점을 개선하기 위하여 연구 노력한 결과, 술폰화 활성이 높은 비스(트리플루오로비닐옥시) 단량체, 술폰화 활성이 낮은 비스(트리플루오로비닐옥시) 단량체 및 브랜치 구조를 부여할 수 있는 트리스(트리플루오로비닐옥시) 단량체를 중합한 뒤 후술폰화시키면, 상분리가 용이한 브랜치된 술폰화 공중합체를 제조할 수 있어 높은 이온전도도를 가질 뿐만 아니라, 상기 공중합체를 포함하는 고분자막이 다양한 가공을 통해 변형되어 연료전지막, 이온교환막, 제습막, 가습막 등의 용도를 사용될 수 있음을 알아내고, 이를 토대로 본 발명을 완성하게 되었다.As a result of efforts to improve the problems of the polymer used as a conventional electrolyte membrane, the present inventors have found that bis (trifluorovinyloxy) monomer having high sulfonation activity, bis (trifluorovinyloxy) monomer having low sulfonation activity, (Trifluorovinyloxy) monomer capable of imparting a branched structure can be polymerized and then sulfonated to form a branched sulfonated copolymer that is easily phase-separated, thereby having a high ionic conductivity, Ion exchange membranes, dehumidifying membranes, humidifying membranes, and the like can be used, and the present invention has been accomplished based on this finding.

본 발명의 목적은 상분리 및 수소이온전도가 용이한 브랜치된 구조를 가져 우수한 수소이온 전도도 및 기계적 물성을 가지며, 화학적으로 안정한 퍼플루오로사이클로부틸렌기를 포함하는 브랜치된 술폰화 공중합체를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a branched sulfonated copolymer having a branching structure that facilitates phase separation and hydrogen ion conduction, has excellent hydrogen ion conductivity and mechanical properties, and includes a chemically stable perfluorocyclobutylene group .

본 발명의 다른 목적은 제조가 용이할 뿐만 아니라 고분자 골격 내에 술폰산기의 분포, 위치, 수 등을 제어할 수 있는 퍼플루오로사이클로부틸렌기를 포함하는 브랜치된 술폰화 공중합체의 제조방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a process for producing a branched sulfonated copolymer comprising perfluorocyclobutylene group which is easy to manufacture and can control the distribution, position and number of sulfonic acid groups in a polymer skeleton will be.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 퍼플루오로사이클로부틸렌기를 포함하는 브랜치된 술폰화 공중합체를 포함하여 향상된 수소이온 전도도를 갖는 고분자 전해질막을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a polymer electrolyte membrane having improved hydrogen ion conductivity including a branched sulfonated copolymer containing the perfluorocyclobutylene group.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 퍼플루오로사이클로부틸렌기를 포함하는 브랜치된 술폰화 공중합체를 포함하는 전해질막을 구비한 막전극 접합체를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a membrane electrode assembly having an electrolyte membrane comprising the branched sulfonated copolymer containing the perfluorocyclobutylene group.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 전해질막을 구비하여 향상된 전지 성능을 갖는 연료전지를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a fuel cell having the above-described electrolyte membrane and having improved cell performance.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 브랜치된 후술폰화 공중합체를 제공한다:In order to accomplish the above object, the present invention provides a branched polyunsaturated copolymer represented by the following Formula 1:

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112010007207371-pat00001
Figure 112010007207371-pat00001

(상기 화학식 1에서,(In the formula 1,

상기 Q는 1,2-퍼플루오로사이클로부틸렌기(C4F6)을 나타내고; Wherein Q represents a 1,2-perfluorocyclobutylene group (C 4 F 6 );

상기 R1은 1개 이상의 벤젠 고리를 포함하되 화학반응을 유도하지 않는 불활성 방향족 관능기이고, 여기서 R1이 2개의 벤젠 고리를 포함하는 경우 이들은 서로 직접 연결되거나 -(CO)-, -(SO2)-, -(SO)-, -(PO)- 및 -(C(CF3)2)-로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나를 통해 연결되고;Wherein R 1 is comprising one or more benzene rings and an inert aromatic functional group that does not induce a chemical reaction, in which R 1 in this case comprises the two benzene rings which each directly connected or - (CO) -, - ( SO 2 ) -, - (SO) - , - (PO) - and - (C (CF 3) 2 ) - is connected through any one selected from the group consisting of;

상기 R2는 1개 이상의 벤젠 고리를 포함하는 방향족 관능기이고, 여기서 R2가 2개의 벤젠 고리를 포함하는 경우 이들은 서로 직접 연결되거나 -O-, -S-, -(CH2)-, -(C(CH3)2)-, -(SO2)-, -(CO)-, -(PO)-, -(Si(CH3)2)-, -(Si(C6H5)2)-, -NH-, -NRa- 및 -Rb-로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나를 통해 연결되며, 이때 상기 Ra는 C1~C25의 알킬기 또는 아릴기이고, 상기 Rb는 C1~C25의 알킬렌기 또는 아릴렌기이고;An aromatic group that the R 2 comprises at least one benzene ring, where R 2 is 2 if it contains two benzene rings these are connected directly to each other or -O-, -S-, - (CH 2 ) -, - ( C (CH 3) 2) - , - (SO 2) -, - (CO) -, - (PO) -, - (Si (CH 3) 2) -, - (Si (C 6 H 5) 2) -, -NH-, -NR a - and -R b -, wherein R a is an alkyl group or an aryl group of C 1 to C 25, and R b is a group selected from the group consisting of C 1 to C 25 An alkylene group or an arylene group;

상기 R3은 상기 R2의 벤젠 고리에 1개 이상의 SO3H 또는 SO3M이 도입된 방향족 관능기이고, 이때 M은 K, Na, Li, 또는 Mg이고;Wherein R 3 is an aromatic functional group into which at least one SO 3 H or SO 3 M is introduced into the benzene ring of R 2 , wherein M is K, Na, Li, or Mg;

상기 R4는 1개 이상의 벤젠 고리를 포함하는 방향족 관능기이고, 여기서 R4가 2개의 벤젠 고리를 포함하는 경우, 상기 벤젠 고리는 서로 직접 연결되거나, -O-, -S-, -(CH2)-, -(C(CH3)2)-, -(SO2)-, -(CO)-, -(PO)-, -(Si(CH3)2)-, -(Si(C6H5)2)-, -NH-, -NRa- 및 -Rb-로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나를 통해 연결되며, 이때 상기 Ra는 C1~C25의 알킬기 또는 아릴기이고, 상기 Rb는 C1~C25의 알킬렌기 또는 아릴렌기이고, 여기서 R4가 3개의 벤젠 고리를 포함하는 경우, 상기 벤젠고리는 서로 직접 연결되거나 -O-, -S-, -(CH2)-, -(C(CH3)2)-, -(SO2)-, -(CO)-, -(PO)-, -(Si(CH3)2)-, -(Si(C6H5)2)-, -NH-, Rc, 및

Figure 112010007207371-pat00002
로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나를 통해 연결되며, 이때 상기 Rc는 (CH), (C(CH3)), (CF), 또는 (C(CF3))이고;Wherein R 4 is an aromatic functional group containing at least one benzene ring, in which R 4 is if they contain two benzene rings, the benzene rings or connected directly to one another, -O-, -S-, - (CH 2 ) -, - (C (CH 3) 2) -, - (SO 2) -, - (CO) -, - (PO) -, - (Si (CH 3) 2) -, - (Si (C 6 H 5 ) 2 ) -, -NH-, -NR a - and -R b -, wherein R a is a C1 to C25 alkyl group or an aryl group, and the R b is an alkylene group or an arylene group of C1 ~ C25, where R 4 is 3 if it contains a benzene ring, said benzene ring being connected directly to each other or -O-, -S-, - (CH 2 ) -, - (C (CH 3) 2) -, - (SO 2) -, - (CO) -, - (PO) -, - (Si (CH 3) 2) -, - (Si (C 6 H 5) 2 ) -, -NH-, R < c >, and
Figure 112010007207371-pat00002
Wherein R c is (CH 2), (C (CH 3 )), (CF), or (C (CF 3 ));

상기 a, b1, b2, c, a', b'1, b'2 및 c'는 정수이고, 이때 10≤ a+b1+b2+c+a'+b'1+b'2+c' ≤10,000이다)
Wherein a, b 1, b 2, c, a ', b' 1, b '2 and c' is an integer, and wherein 10≤ a + b 1 + b 2 + c + a '+ b' 1 + b ' 2 + c '? 10,000)

또한, 본 발명은 하기 반응식 1에 나타난 바와 같이, The present invention also relates to a process for producing a compound represented by the formula (1)

S1) 화학식 2의 비스(트리플루오로비닐옥시) 단량체, 화학식 3의 비스(트리플로오로비닐옥시) 단량체 및 화학식 4의 트리스(트리플로오로비닐옥시) 단량체를 중합하여 화학식 5로 표시되는 퍼플루오로사이클로부틸렌기를 포함하는 브랜치된 공중합체를 제조하는 단계; 및 S1) polymerizing a bis (trifluorovinyloxy) monomer represented by the formula 2, a bis (trifluorovinyloxy) monomer represented by the formula 3, and a tris (trilovlovinyloxy) monomer represented by the formula 4 to obtain a perfluoro Preparing a branched copolymer comprising a cyclohexobutylene group; And

S2) 상기 화학식 5로 표시되는 공중합체를 술폰화제와 반응시켜 술폰화시키는 단계를 포함하는 화학식 1로 표시되는 퍼플루오로사이클로부틸렌기를 포함하는 브랜치된 술폰화 공중합체의 제조방법을 제공한다:S2) reacting the copolymer represented by the formula (5) with a sulfonating agent to sulfonate the branched sulfonated copolymer having the perfluorocyclobutylene group represented by the following formula (1)

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

Figure 112010007207371-pat00003
Figure 112010007207371-pat00003

(상기 반응식 1에서, (In the above Reaction Scheme 1,

R1, R2, R3, R4, a, b1, b2, c, a', b'1, b'2 및 c'는 상기에서 정의한 바와 같고, Wherein R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , a, b 1 , b 2 , c, a ', b' 1 , b ' 2 and c'

b=b1+b2, b'=b'1+b'2이다)
b = b 1 + b 2 , b '= b' 1 + b ' 2 )

또한 본 발명은 상기 퍼플루오로사이클로부틸렌기를 포함하는 브랜치된 술폰화 공중합체를 포함하는 고분자 전해질막을 제공한다.The present invention also provides a polymer electrolyte membrane comprising the branched sulfonated copolymer containing the perfluorocyclobutylene group.

또한 본 발명은 캐소드; 애노드; 및 상기 캐소드 및 상기 애노드 사이에 위치하는 고분자 전해질막을 포함하는 막전극 접합체에 있어서, 상기 퍼플루오로사이클로부틸렌기를 포함하는 브랜치된 술폰화 공중합체를 고분자 전해질막으로 포함하는 것을 특징으로 하는 막전극 접합체를 제공한다.The present invention also relates to a plasma display panel comprising a cathode; Anode; And a polymer electrolyte membrane positioned between the cathode and the anode, wherein the polymer electrolyte membrane comprises a branched sulfonated copolymer containing the perfluorocyclobutylene group as a polymer electrolyte membrane. Thereby providing a junction body.

아울러 본 발명은 상기 퍼플루오로사이클로부틸렌기를 포함하는 브랜치된 술폰화 공중합체를 고분자 전해질막으로 포함하는 연료 전지를 제공한다.The present invention also provides a fuel cell comprising the branched sulfonated copolymer containing the perfluorocyclobutylene group as a polymer electrolyte membrane.

본 발명에 따른 퍼플루오로사이클로부틸렌기를 포함하는 브랜치된 술폰화 공중합체는 이온전도가 용이한 브랜치된 구조에 의해 높은 수소이온 전도도를 나타냄과 동시에 기계적 물성이 우수하고, 화학적으로 안정할 뿐만 아니라, 술폰산기의 증가에 따른 막 물성 저하를 수반하지 않기 때문에 고분자블렌드막, 고분자가교막, 고분자복합막, 평막, 중공사막, 튜브막의 다양한 형태로 가공되어 연료전지막, 이온교환막, 제습막, 가습막 등에 유용하게 사용할 수 있다. The branched sulfonated copolymer containing a perfluorocyclobutylene group according to the present invention exhibits high hydrogen ion conductivity due to a branched structure that facilitates ion conduction, has excellent mechanical properties, is chemically stable Polymer membranes, polymer composite membranes, flat membranes, hollow fiber membranes, and tubular membranes, and are used in various forms such as fuel cell membranes, ion exchange membranes, dehumidification membranes, humidification membranes Film and the like.

또한, 본 발명에 따른 제조방법을 통해 용액 또는 용융 상태에서 퍼플로오사이클로부틸렌기를 포함하는 브랜치된 술폰화 공중합체를 용이하게 제조할 수 있고, 고분자 골격 내의 술폰산기의 분포, 위치, 수 등을 제어할 수 있다. Also, the branched sulfonated copolymer containing a perfluorocyclobutylene group in a solution or a molten state can be easily produced through the production process according to the present invention, and the distribution, position, and number of sulfonic acid groups in the polymer skeleton Can be controlled.

도 1은 본 발명에 따른 실시예 1 내지 3에서 제조된 퍼플루오로사이클로부틸렌기를 포함하는 브랜치된 술폰화 공중합체의 수소이온전도도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.FIG. 1 is a graph showing the hydrogen ion conductivity of a branched sulfonated copolymer containing perfluorocyclobutylene groups prepared in Examples 1 to 3 according to the present invention. FIG.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명에 따른 퍼플루오로사이클로부틸렌기를 포함하는 술폰화 공중합체는 술폰산기 또는 술폰산염기를 포함하는 친수성 블록과 이를 포함하지 않는 소수성 블록이 교대로 화학적으로 결합되어 이어지는 구조를 가질 뿐만 아니라 이러한 친수성 블록 및 소수성 블록이 브랜치된 구조를 갖는다. 이에 따라 친수성 영역과 소수성 영역 간의 미세상 분리가 효과적으로 형성되어 높은 이온전도도를 갖는다. The sulfonated copolymer containing the perfluorocyclobutylene group according to the present invention has a structure in which a hydrophilic block containing a sulfonic acid group or a sulfonic acid base and a hydrophobic block containing no sulfonic acid group or a sulfonic acid base are chemically bonded alternately to each other, The block and the hydrophobic block have a branched structure. As a result, the separation of the micro-world between the hydrophilic region and the hydrophobic region is effectively formed, and thus the ionic conductivity is high.

구체적으로, 본 발명의 퍼플루오로사이클로부틸렌기를 포함하는 브랜치된 술폰화 공중합체는 하기 화학식 1로 표시된다: Specifically, the branched sulfonated copolymer comprising the perfluorocyclobutylene group of the present invention is represented by the following formula (1): < EMI ID =

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112010007207371-pat00004
Figure 112010007207371-pat00004

(상기 화학식 1에서,(In the formula 1,

상기 Q는 1,2-퍼플루오로사이클로부틸렌기(C4F6)을 나타내고; Wherein Q represents a 1,2-perfluorocyclobutylene group (C 4 F 6 );

상기 R1은 1개 이상의 벤젠 고리를 포함하되 화학반응을 유도하지 않는 불활성 방향족 관능기이고, 여기서 R1이 2개의 벤젠 고리를 포함하는 경우 이들은 서로 직접 연결되거나 -(CO)-, -(SO2)-, -(SO)-, -(PO)- 및 -(C(CF3)2)-로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나를 통해 연결되고;Wherein R 1 is comprising one or more benzene rings and an inert aromatic functional group that does not induce a chemical reaction, in which R 1 in this case comprises the two benzene rings which each directly connected or - (CO) -, - ( SO 2 ) -, - (SO) - , - (PO) - and - (C (CF 3) 2 ) - is connected through any one selected from the group consisting of;

상기 R2는 1개 이상의 벤젠 고리를 포함하는 방향족 관능기이고, 여기서 R2가 2개의 벤젠 고리를 포함하는 경우 이들은 서로 직접 연결되거나 -O-, -S-, -(CH2)-, -(C(CH3)2)-, -(SO2)-, -(CO)-, -(PO)-, -(Si(CH3)2)-, -(Si(C6H5)2)-, -NH-, -NRa- 및 -Rb-로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나를 통해 연결되며, 이때 상기 Ra는 C1~C25의 알킬기 또는 아릴기이고, 상기 Rb는 C1~C25의 알킬렌기 또는 아릴렌기이고;An aromatic group that the R 2 comprises at least one benzene ring, where R 2 is 2 if it contains two benzene rings these are connected directly to each other or -O-, -S-, - (CH 2 ) -, - ( C (CH 3) 2) - , - (SO 2) -, - (CO) -, - (PO) -, - (Si (CH 3) 2) -, - (Si (C 6 H 5) 2) -, -NH-, -NR a - and -R b -, wherein R a is an alkyl group or an aryl group of C 1 to C 25, and R b is a group selected from the group consisting of C 1 to C 25 An alkylene group or an arylene group;

상기 R3은 상기 R2의 벤젠 고리에 1개 이상의 SO3H 또는 SO3M이 도입된 방향족 관능기이고, 이때 M은 K, Na, Li, 또는 Mg이고;Wherein R 3 is an aromatic functional group into which at least one SO 3 H or SO 3 M is introduced into the benzene ring of R 2 , wherein M is K, Na, Li, or Mg;

상기 R4는 1개 이상의 벤젠 고리를 포함하는 방향족 관능기이고, 여기서 R4가 2개의 벤젠 고리를 포함하는 경우, 상기 벤젠 고리는 서로 직접 연결되거나, -O-, -S-, -(CH2)-, -(C(CH3)2)-, -(SO2)-, -(CO)-, -(PO)-, -(Si(CH3)2)-, -(Si(C6H5)2)-, -NH-, -NRa- 및 -Rb-로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나를 통해 연결되며, 이때 상기 Ra는 C1~C25의 알킬기 또는 아릴기이고, 상기 Rb는 C1~C25의 알킬렌기 또는 아릴렌기이고, 여기서 R4가 3개의 벤젠 고리를 포함하는 경우, 상기 벤젠고리는 서로 직접 연결되거나 -O-, -S-, -(CH2)-, -(C(CH3)2)-, -(SO2)-, -(CO)-, -(PO)-, -(Si(CH3)2)-, -(Si(C6H5)2)-, -NH-, Rc, 및

Figure 112010007207371-pat00005
로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나를 통해 연결되며, 이때 상기 Rc는 (CH), (C(CH3)), (CF), 또는 (C(CF3))이고;Wherein R 4 is an aromatic functional group containing at least one benzene ring, in which R 4 is if they contain two benzene rings, the benzene rings or connected directly to one another, -O-, -S-, - (CH 2 ) -, - (C (CH 3) 2) -, - (SO 2) -, - (CO) -, - (PO) -, - (Si (CH 3) 2) -, - (Si (C 6 H 5 ) 2 ) -, -NH-, -NR a - and -R b -, wherein R a is a C1 to C25 alkyl group or an aryl group, and the R b is an alkylene group or an arylene group of C1 ~ C25, where R 4 is 3 if it contains a benzene ring, said benzene ring being connected directly to each other or -O-, -S-, - (CH 2 ) -, - (C (CH 3) 2) -, - (SO 2) -, - (CO) -, - (PO) -, - (Si (CH 3) 2) -, - (Si (C 6 H 5) 2 ) -, -NH-, R < c >, and
Figure 112010007207371-pat00005
Wherein R c is (CH 2), (C (CH 3 )), (CF), or (C (CF 3 ));

상기 a, b1, b2, c, a', b'1, b'2 및 c'는 정수이고, 이때 10≤ a+b1+b2+c+a'+b'1+b'2+c' ≤10,000이다)
Wherein a, b 1, b 2, c, a ', b' 1, b '2 and c' is an integer, and wherein 10≤ a + b 1 + b 2 + c + a '+ b' 1 + b ' 2 + c '? 10,000)

바람직하기로, 상기 R1은 하기 식으로 표시되는 것 중에서 선택되는 술폰화 활성이 낮은 방향족 관능기이다:Preferably, R < 1 > is an aromatic functional group having a low sulfonation activity selected from among those represented by the following formula:

Figure 112010007207371-pat00006
Figure 112010007207371-pat00006

보다 바람직하기로, 상기 상기 R1은 하기 식으로 표시되는 것 중에서 선택된다:More preferably, R < 1 > is selected from those represented by the formula:

Figure 112010007207371-pat00007

Figure 112010007207371-pat00007

또한 바람직하기로, 상기 R2는 하기 식으로 표시된 것 중에서 선택되는 술폰화 활성이 높은 방향족 관능기이다:Also preferably, R < 2 > is an aromatic functional group having a high sulfonating activity selected from among those represented by the following formulas:

Figure 112010007207371-pat00008
Figure 112010007207371-pat00008

보다 바람직하기로, 상기 상기 R2은 하기 식으로 표시되는 것 중에서 선택된다:More preferably, said R < 2 > is selected from those represented by the formula:

Figure 112010007207371-pat00009

Figure 112010007207371-pat00009

상기 R3는 상기 R2 예시된 방향족 관능기의 벤젠 고리에 하나 이상의 술폰산기 또는 술폰산염기가 도입된 것이다. 바람직하게는 하기 식으로 표시된 것 중에서 선택된다: Wherein R < 3 > One or more sulfonic acid groups or sulfonic acid bases are introduced into the benzene ring of the aromatic functional groups exemplified. And is preferably selected from those represented by the formula:

Figure 112010007207371-pat00010

Figure 112010007207371-pat00010

또한 바람직하기로, 상기 R4는 하기 식으로 표시되는 것 중에서 선택된다:Also preferably, R < 4 > is selected from those represented by the formula:

Figure 112010007207371-pat00011
Figure 112010007207371-pat00011

보다 바람직하기로, 상기 상기 R4은 하기 식으로 표시되는 것 중에서 선택된다:More preferably, said R < 4 > is selected from those represented by the formula:

Figure 112010007207371-pat00012

Figure 112010007207371-pat00012

본 발명에 따른 공중합체는 제조단계에서 적절한 분자량을 갖도록 설계하며, 바람직하기로 중량평균 분자량이 10,000 내지 1,000,000, 보다 바람직하게는 15,000 내지 610,000이 되도록 한다. 만약 상기 범위 미만이면 기계적 물성 및 화학적 안정성이 불충분하고 이와 반대로 상기 범위를 초과하면 점도가 너무 높아져 취급이 곤란한 문제점이 있다.
The copolymer according to the present invention is designed to have an appropriate molecular weight in the production step and preferably has a weight average molecular weight of 10,000 to 1,000,000, more preferably 15,000 to 610,000. If the amount is less than the above range, the mechanical properties and the chemical stability are insufficient. On the other hand, if the amount is in excess of the above range, the viscosity becomes too high, which makes handling difficult.

상기한 화학식 1에 따른 퍼플루오로사이클로부틸렌기를 포함하는 브랜치된 술폰화 공중합체의 구체적인 예는 다음을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다:Specific examples of the branched sulfonated copolymers containing the perfluorocyclobutylene group according to the above formula (1) include, but are not limited to,

1)

Figure 112010007207371-pat00013
One)
Figure 112010007207371-pat00013

2)

Figure 112010007207371-pat00014
2)
Figure 112010007207371-pat00014

3)3)

Figure 112010007207371-pat00015

Figure 112010007207371-pat00015

이러한 본 발명의 퍼플루오로사이클로부틸렌기를 포함하는 브랜치된 술폰화 공중합체는 하기 반응식 1에 나타난 바와 같이, S1) 화학식 2의 비스(트리플루오로비닐옥시) 단량체, 화학식 3의 비스(트리플로오로비닐옥시) 단량체 및 화학식 4의 트리스(트리플로오로비닐옥시) 단량체를 중합하여 화학식 5로 표시되는 퍼플루오로사이클로부틸렌기를 포함하는 브랜치된 공중합체를 제조하는 단계; 및 S2) 상기 화학식 5로 표시되는 공중합체를 술폰화제와 반응시켜 술폰화시키는 단계를 거쳐 제조된다: Such a branched sulfonated copolymer containing a perfluorocyclobutylene group of the present invention can be obtained by reacting a bis (trifluorovinyloxy) monomer represented by the formula (2), a bis (trifluoro (Trifluorovinyloxy) monomer and a tris (trifluorovinyloxy) monomer of formula (4) to produce a branched copolymer comprising a perfluorocyclobutylene group represented by formula (5); And S2) reacting the copolymer represented by the formula (5) with a sulfonating agent to form a sulfonate.

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

Figure 112010007207371-pat00016
Figure 112010007207371-pat00016

(상기 반응식 1에서, (In the above Reaction Scheme 1,

R1, R2, R3, R4, a, b1, b2, c, a', b'1, b'2 및 c'는 상기에서 정의한 바와 같고, Wherein R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , a, b 1 , b 2 , c, a ', b' 1 , b ' 2 and c'

b=b1+b2, b'=b'1+b'2이다)
b = b 1 + b 2 , b '= b' 1 + b ' 2 )

이하 제조방법을 각 단계별로 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the manufacturing method will be described in more detail in each step.

먼저, 단계 S1)에서는 화학식 2의 비스(트리플루오로비닐옥시) 단량체, 화학식 3의 비스(트리플로오로비닐옥시) 단량체 및 화학식 4의 트리스(트리플로오로비닐옥시) 단량체를 중합하여 화학식 5로 표시되는 퍼플루오로사이클로부틸렌기를 포함하는 브랜치된 공중합체를 중합한다. (Trifluorovinyloxy) monomer of the formula 2, the bis (trifluorovinyloxy) monomer of the formula 3 and the tris (trifluorovinyloxy) monomer of the formula 4 are polymerized in the step S1) The branched copolymer comprising the perfluorocyclobutylene group to be displayed is polymerized.

화학식 2와 화학식 3의 단량체는 공통적으로 양 말단에 퍼플루오로비닐옥시기를 갖고, 화학식 4의 단량체의 세 곳의 말단에 퍼플루오로비닐옥시기를 갖는다. 이에 따라 중합결과 퍼플루오로비닐옥시기가 고리화 되어 퍼플루오로사이클로부틸렌기가 형성되며, 이와 동시에 브랜치된 구조를 갖는 공중합체가 형성된다. The monomers of formulas (2) and (3) commonly have perfluorovinyloxy groups at both ends and perfluorovinyloxy groups at the three ends of the monomer of formula (4). As a result, the perfluorovinyloxy group is cyclized to form a perfluorocyclobutylene group, and at the same time, a copolymer having a branched structure is formed.

이때 상기 중합반응은 불활성 기체 분위기에서 수행되는 것이 바람직하다. 상기 불활성 기체로는, 예를 들면, 질소 또는 아르곤 분위기를 들 수 있다.At this time, the polymerization reaction is preferably performed in an inert gas atmosphere. The inert gas may be, for example, nitrogen or argon atmosphere.

또한, 상기 중합반응은 130 내지 450 ℃의 온도범위에서 30분 내지 72시간 동안 가열하여 용융상태 또는 용액상태에서 수행되는 것이 바람직하다. 만약, 반응온도가 상기 범위 미만이면 사이클로부탄 고리형성 반응이 일어나지 않거나, 매우 느리게 일어나는 문제가 있고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하면 공중합체가 분해되는 문제가 있다.The polymerization reaction is preferably carried out in a molten state or a solution state by heating for 30 minutes to 72 hours at a temperature range of 130 to 450 ° C. If the reaction temperature is lower than the above range, there is a problem that the cyclobutane ring-forming reaction does not occur or occurs very slowly. On the other hand, if the reaction temperature exceeds the above range, there is a problem that the copolymer is decomposed.

상기 중합반응은 용액 상태에서 수행하는 경우 유기 용매 내에서 수행되는데, 반응물과 생성물을 잘 용해시킬 수 있는 것이라면 본 발명에서 특별히 제한하지 않는다. 일예로, 디메틸설폭사이드(DMSO), N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 디메틸포름아마이드(DMF), 디메틸아세트아마이드(DMAC) 등의 비양성자성 극성용매를 사용하거나, 디페닐에테르(DPE), 1,3,5-트리메틸벤젠 등의 끊는점이 130 ℃ 이상인 용매를 사용할 수 있다.
The polymerization reaction is carried out in an organic solvent when it is carried out in a solution state, but is not particularly limited in the present invention as long as it can dissolve reactants and products well. For example, an aprotic polar solvent such as dimethylsulfoxide (DMSO), N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide (DMAC) (DPE), 1,3,5-trimethylbenzene and the like can be used.

이어서, 단계 S2)에서는 상기 화학식 5로 표시되는 공중합체를 술폰화제와 반응시켜 술폰화시킨다. Subsequently, in step S2), the copolymer represented by the formula (5) is sulfonated by reacting with the sulfonating agent.

이러한 후술폰화는 공지의 방법을 이용하여 수행될 수 있으며, 사용가능한 술폰화제로는 -SO3H를 고분자에 도입시킬 수 있는 물질이면 특별한 제한이 없다. 대표적으로, 클로로술폰산, 삼산화황, 황산, 발연황산, 아실술페이트 등이 가능하다.Such sulfonation can be carried out using known methods, and there is no particular limitation as to the usable sulfonating agent as long as it can introduce -SO 3 H into the polymer. Representatively, chlorosulfonic acid, sulfur trioxide, sulfuric acid, fuming sulfuric acid, acyl sulfate and the like are possible.

상기 단계 S2)를 통해 화학식 5로 표시되는 공중합체에서 술폰화 활성이 높은 단량체의 R2가 술폰화 되어, R2의 벤젠 고리에 하나 이상의 술폰산기 또는 술폰산염기가 도입된다. 그 결과, 기계적 집적도를 유기시켜 주는 소수성 블록(R1 함유 단량체, R2 함유 단량체, R4 함유 단량체)와 이온전도성을 부여하는 친수성 블록(R3함유 단량체)가 교대로 화학적 결합으로 연결됨과 동시에 브랜치 구조를 형성한다. The step S2) is R 2 with a high sulfonation active monomer in the copolymer represented by formula (5) is through a sulfonate, more than one sulfonic acid group or a sulfonic acid base is introduced into the benzene ring of R 2. As a result, hydrophobic blocks (R 1 -containing monomers, R 2 -containing monomers, R 4 -containing monomers) for inducing mechanical integration degree and hydrophilic blocks (R 3 -containing monomers) for imparting ion conductivity are alternately connected by chemical bonding To form a branch structure.

이와 같이, 본 발명에 따른 제조방법은 술폰화 활성이 낮은 화학식 2의 단량체와 술폰화 활성이 높은 화학식 3의 단량체 및 브랜치 구조를 부여하는 화학식 4의 단량체를 서로 중합한 뒤 후술폰화시키는 것을 특징으로 한다. 따라서 화합식 2 내지 4로 표시되는 단량체의 몰비를 조절함에 의하여 고분자 골격 내에 술폰산기의 분포 및 수 등을 용이하게 제어할 수 있다.
As described above, the production method according to the present invention is characterized in that monomers of the formula (2) having a low sulfonation activity, monomers of the formula (3) having a high sulfonation activity and monomers of the formula (4) do. Accordingly, by controlling the molar ratio of the monomers represented by the formula (2) to (4), it is possible to easily control the distribution and number of the sulfonic acid groups in the polymer backbone.

이와 같이 제조된 본 발명의 공중합체는 기계적 물성이 우수하고 화학적으로 안정한 물질로 알려진 퍼플루오로사이클로부틸렌기를 포함할 뿐만 아니라, 상분리가 용이한 브랜치된 구조를 가져 수소이온 전도도가 우수하다. 또한, 중합시 단량체의 비율을 조절함으로써 고분자 골격 내에 술폰산기의 수, 분포, 위치 등의 제어가 가능하며, 술폰산기 증가에 따른 막 물성의저하를 방지할 수 있는 특성을 가진다. 따라서, 본 발명의 퍼플루오로사이클로부틸렌기를 포함하는 브랜치된 술폰화 공중합체는 고분자막으로 적용될 수 있다. The copolymer of the present invention thus produced has not only a perfluorocyclobutylene group known as a chemically stable material having excellent mechanical properties, but also has a branched structure with easy phase separation, and thus has excellent hydrogen ion conductivity. In addition, the number, distribution, and position of sulfonic acid groups in the polymer skeleton can be controlled by controlling the ratio of monomers during polymerization, and characteristics of film properties due to an increase in sulfonic acid groups can be prevented. Therefore, the branched sulfonated copolymer containing the perfluorocyclobutylene group of the present invention can be applied as a polymer membrane.

이에, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 퍼플루오로사이클로부틸렌기를 포함하는 브랜치된 술폰화 공중합체를 포함하는 고분자막을 제공한다. 본 발명에 따른 고분자막은 연료전지용, 전기분해용, 수계 및 비수계 전기투석 및 확산투석용, 이온교환, 투과증발, 제습, 가습, 가스분리, 투석, 한외여과, 나노여과 또는 역삼투압공정용 등 여러 용도로 사용가능하나, 특히 연료전지용 고분자 전해질막으로 바람직하게 사용될 수 있다. Accordingly, the present invention provides a polymer membrane comprising a branched sulfonated copolymer having a perfluorocyclobutylene group represented by the general formula (1). The polymer membrane according to the present invention can be used for a fuel cell, an electrolytic solution, an aqueous and non-aqueous electrodialysis and diffusion dialysis, ion exchange, pervaporation, dehumidification, humidification, gas separation, dialysis, ultrafiltration, nanofiltration or reverse osmosis But it can be preferably used as a polymer electrolyte membrane for fuel cells.

상기 고분자막은 본 발명의 기술분야에서 통상적으로 사용되는 가공방법에 의해 고분자블렌드막, 고분자가교막, 고분자복합막, 중공사막, 튜브막 등의 형태로 다양하게 가공하여 사용될 수 있다.
The polymer membrane can be variously processed in the form of a polymer blend film, a polymer crosslinked film, a polymer composite film, a hollow fiber membrane, a tube film, or the like by a processing method commonly used in the technical field of the present invention.

상기 고분자 전해질 막은 본 발명에 따른 퍼플루오로사이클로부틸렌기를 포함하는 브랜치된 술폰화 공중합체를 이용하는 것을 제외하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 방법으로 제조할 수 있다.The polymer electrolyte membrane can be produced by a conventional method in the art, except that a branched sulfonated copolymer containing a perfluorocyclobutylene group according to the present invention is used.

일예로, 상기 퍼플루오로사이클로부틸렌기를 포함하는 브랜치된 술폰화 공중합체를 디메틸설폭사이드(DMSO), 디메틸아크릴릭에시드(DMAc), N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 및 디메틸포름아마이드(DMF)로 이루어진 군에서 선택되는 비양성자성 극성 용매; 또는 메탄올, 에탄올 및 아이소프로판올로 이루어진 군에서 선택되는 극성용매에 용해시키는 단계; 상기 고분자 용액을 지지체에 캐스팅하여 필름을 형성하는 단계; 및 상기 형성된 필름을 건조하는 단계를 거쳐 제조할 수 있다.For example, the branched sulfonated copolymer containing the perfluorocyclobutylene group is reacted with dimethylsulfoxide (DMSO), dimethyl acrylic acid (DMAc), N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) Amide (DMF); an aprotic polar solvent selected from the group consisting of amide (DMF); Or a polar solvent selected from the group consisting of methanol, ethanol and isopropanol; Casting the polymer solution on a support to form a film; And drying the formed film.

이때 상기 건조는 50 내지 250 ℃의 온도범위에서 상압 또는 진공하에서 10분 내지 48시간 동안 수행할 수 있다.
The drying can be carried out at a temperature ranging from 50 to 250 ° C. for 10 minutes to 48 hours under atmospheric pressure or under vacuum.

본 발명은 캐소드; 애노드; 및 상기 캐소드 및 상기 애노드 사이에 위치하는 고분자 전해질막을 포함하는 막전극 접합체에 있어서, 본 발명의 퍼플루오로사이클로부틸렌기를 포함하는 브랜치된 술폰화 공중합체를 고분자 전해질막으로 포함하는 것을 특징으로 하는 막전극 접합체를 제공한다.The present invention relates to a light emitting device, Anode; And a polymer electrolyte membrane positioned between the cathode and the anode, wherein the polymer electrolyte membrane comprises a branched sulfonated copolymer containing a perfluorocyclobutylene group of the present invention as a polymer electrolyte membrane Thereby providing a membrane electrode assembly.

또한, 본 발명의 퍼플루오로사이클로부틸렌기를 포함하는 브랜치된 술폰화 공중합체를 고분자 전해질막으로 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지를 제공한다.The present invention also provides a fuel cell characterized by comprising a branched sulfonated copolymer containing a perfluorocyclobutylene group of the present invention as a polymer electrolyte membrane.

연료전지는 캐소드, 및 애노드 사이에 고분자 전해질막이 개재된 막전극 접합체를 구비하고, 상기 캐소드와 애노드 사이의 전기 화학적 반응을 통해 전기 에너지를 발생하는 장치이다. The fuel cell includes a cathode and a membrane electrode assembly in which a polymer electrolyte membrane is interposed between the anode and the anode, and generates electrical energy through an electrochemical reaction between the cathode and the anode.

이때 상기 막전극 접합체의 고분자 전해질막으로, 본 발명에서 제시하는 디카보닐기로 가교된 폴리설폰을 포함하는 고분자 전해질막을 사용하며, 바람직하기로 수소이온 전도성 고분자 연료전지(PEMFC) 또는 직접메탄올연료전지(DMFC)에 적용된다.In this case, the polymer electrolyte membrane of the membrane electrode assembly is preferably a polymer electrolyte membrane containing polysulfone crosslinked with a decarbonyl group as proposed in the present invention, preferably a hydrogen ion conductive polymer fuel cell (PEMFC) or direct methanol fuel cell DMFC).

여기서, 캐소드, 애노드는 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 이 분야에 공지된 것이면 모두 사용가능하다. Here, the cathode and the anode are not particularly limited in the present invention, and any of those known in the art can be used.

본 발명의 고분자 전해질막은 낮은 함수율 및 높은 치수안정성을 확보하고, 메탄올 투과도를 감소시키며, 수소이온 전도도가 우수하여 연료전지의 성능을 향상시킨다.
The polymer electrolyte membrane of the present invention ensures low moisture content and high dimensional stability, reduces methanol permeability, and improves the performance of the fuel cell by improving the hydrogen ion conductivity.

실시예Example

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 실험예를 기재한다. 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 보다 명확히 표현하기 위한 목적으로 기재될 뿐 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, preferred embodiments and experimental examples of the present invention will be described. The following examples and experimental examples are provided for the purpose of more clearly expressing the present invention, but the present invention is not limited to the following examples and experimental examples.

실시예 1: 화학식 7로 표시되는 퍼플루오로사이클로부틸렌기를 포함하는 브랜치된 술폰화 공중합체Example 1: A branched sulfonated copolymer containing a perfluorocyclobutylene group represented by the general formula (7)

하기 반응을 통해 화학식 6으로 표시되는 공중합체를 중합한 뒤 후술폰화하여 화학식 7으로 표시되는 퍼플루오로사이클로부틸렌기를 포함하는 브랜치된 술폰화 공중합체를 제조하였다. A copolymer represented by the formula (6) was polymerized through the following reaction and then sulfonated to prepare a branched sulfonated copolymer containing the perfluorocyclobutylene group represented by the formula (7).

[화학식 6][Chemical Formula 6]

Figure 112010007207371-pat00017
Figure 112010007207371-pat00017

[화학식 7](7)

Figure 112010007207371-pat00018
Figure 112010007207371-pat00018

(상기 화학식 6 및 7에서(In formulas (6) and (7)

상기 Q는 1,2-퍼플루오로사이클로부틸렌기(C4F6)을 나타낸다)Wherein Q represents a 1,2-perfluorocyclobutylene group (C 4 F 6 )

술폰화 활성이 높은 단량체인 4,4'-비스(트리플루오로비닐옥시)비페닐(4,4'-Bis(trifluorovinyloxy)biphenyl)과 술폰화 활성이 낮은 단량체 4,4'-술포닐-비스(트리플루오로비닐옥시)비페닐(4,4'-sulfonyl-bis(trifluorvinyloxy)biphenyl)을 몰비 4:6으로 고정시키고 브랜치 구조를 부여할 수 있는 단량체 1,1,1-트리스(4'-트리플루오로비닐옥시페닐)에탄(1,1,1-Tris(4'-trifluorovinyloxyphenyl)ethane)을 상기 두 단량체 전체 몰비에 대해 각각 1, 2, 3, 5 mol%로 하여 225 ℃ 에서 24 시간 동안 질소분위기 하에서 가열한 후 천천히 상온으로 냉각시켰다. 4,4'-Bis (trifluorovinyloxy) biphenyl (4,4'-bis (trifluorovinyloxy) biphenyl) which is a monomer having high sulfonation activity and a monomer 4,4'-sulfonylbis (4'-sulfonyl-bis (trifluorvinyloxy) biphenyl) at a molar ratio of 4: 6 and capable of imparting a branch structure, 2, 3, and 5 mol% based on the total molar ratio of the two monomers, respectively, at 225 ° C. for 24 hours After heating in a nitrogen atmosphere, it was slowly cooled to room temperature.

얻어진 고분자를 디메틸아세트아마이드에 녹인 후 과량의 메탄올에 천천히 적하시켜 침전시킨 후 여과하고 화학식 6으로 표시되는 공중합체를 얻었다. 5%의 경우 과도한 양에 의해 반응 동안 겔 상태를 이루며 더 이상 용매에 녹지 않아, 브랜치 구조가 아닌 가교 구조가 이루어졌음을 알 수 있었다. The resulting polymer was dissolved in dimethylacetamide, slowly dropped into excess methanol to precipitate and then filtered to obtain a copolymer represented by Formula (6). In case of 5%, the gel state was formed during the reaction due to excessive amount, and it was not dissolved in the solvent any longer, indicating that the crosslinked structure was formed not in the branch structure.

얻어진 화학식 6의 브랜치 구조의 세 공중합체를 질소 분위기하에서 디클로로에탄에 1 중량% 농도로 녹인 후, 클로로술폰산을 비페닐 반복 단위의 4몰 배로 하여 천천히 적하시켜 7시간 동안 후술폰화시켰다. 혼합물의 용매를 제거하고 증류수로 수차례 세척하여 화학식 7의 퍼플루오로사이클로부틸렌기를 포함하는 브랜치된 술폰화 공중합체를 제조하였다. The obtained three branched copolymers of the formula (6) were dissolved in dichloroethane at a concentration of 1 wt% in a nitrogen atmosphere, and the chlorosulfonic acid was slowly added dropwise with 4 moles of the biphenyl repeating unit, followed by sulfonation for 7 hours. The solvent of the mixture was removed and washed several times with distilled water to produce a branched sulfonated copolymer containing the perfluorocyclobutylene group of formula (7).

제조된 공중합체의 수평균분자량(Mn) 및 중량평균분자량(Mw)을 측정한 결과, 1%의 경우 Mn 75,000 g/mol, Mw 380,000 g/mol, 2%의 경우 Mn 93,000 g/mol, Mw 505,000 g/mol, 3%의 경우 Mn 105,000 g/mol, Mw 610,000 g/mol을 나타냈다. 고분자 분산 지수(PDI, Mw/Mn)가 모두 5를 넘어 브랜치된 구조가 이루어진 것을 확인하였다. The number of the prepared copolymer average molecular weight (M n) and weight average molecular weight if the resulting 1% was measured (M w) M n 75,000 g / mol, M w 380,000 g / mol, the case of 2% M n 93,000 g / mol, M w 505,000 g / mol, 3% M n 105,000 g / mol and M w 610,000 g / mol. (PDI, M w / M n ) were all over 5 branches.

이렇게 얻어진 고분자를 디메틸아세트아마이드에 15 중량% 농도로 녹여 유리판 위에 캐스팅한 후 필름 어플리케이터(film applicator)로 유리판 위의 공중합체 용액 두께를 조절한 후, 80 ℃ 오븐에서 하루 동안 건조하고, 140 ℃ 오븐에서 10 시간동안 진공 건조하여 50 ~ 120 ㎛ 두께의 브랜치된 술폰화 공중합체 고분자막을 제조하였다.The polymer thus obtained was dissolved in dimethylacetamide at a concentration of 15% by weight and cast on a glass plate. The thickness of the copolymer solution on the glass plate was adjusted with a film applicator, dried in an oven at 80 캜 for one day, For 10 hours to prepare a branched sulfonated copolymer polymer membrane having a thickness of 50 to 120 탆.

실시예 2: 화학식 9로 표시되는 퍼플루오로사이클로부틸렌기를 포함하는 브랜치된 술폰화 공중합체Example 2: A branched sulfonated copolymer containing a perfluorocyclobutylene group represented by the formula (9)

하기 반응을 통해 화학식 8로 표시되는 공중합체를 중합한 뒤 후술폰화하여화학식 9로 표시되는 퍼플루오로사이클로부틸렌기를 포함하는 브랜치된 술폰화 공중합체를 제조하였다. The copolymer represented by the general formula (8) was polymerized through the following reaction and then sulfonated to prepare a branched sulfonated copolymer containing the perfluorocyclobutylene group represented by the general formula (9).

[화학식 8][Chemical Formula 8]

Figure 112010007207371-pat00019
Figure 112010007207371-pat00019

[화학식 9][Chemical Formula 9]

Figure 112010007207371-pat00020
Figure 112010007207371-pat00020

(상기 화학식 8 및 9에서(In the formulas (8) and (9)

상기 Q는 1,2-퍼플루오로사이클로부틸렌기(C4F6)을 나타낸다)Wherein Q represents a 1,2-perfluorocyclobutylene group (C 4 F 6 )

술폰화 활성이 높은 단량체인 4,4'-비스(2-트리플루오로비닐옥시)디페닐술파이드(4,4'-Bis(2-trifluorovinyloxy)diphenyl sulfide)와 술폰화 활성이 낮은 단량체 4,4'-비스(2-트리플루오로비닐옥시)벤조페논(4,4'-Bis(2-trifluorovinyloxy)benzophenone)을 몰비 3:7로 고정시키고 브랜치 구조를 부여할 수 있는 단량체 1,1,1-트리스-(4-트리플루오로비닐옥시)페닐포스핀 옥사이드(1,1,1-Tris-(4-trifluorovinyloxy)phenylphosphine oxide)를 상기 두 단량체 전체 몰비에 대해 각각 1, 2, 3 mol%로 하여 225 ℃ 에서 24 시간 동안 질소분위기 하에서 가열한 후 천천히 상온으로 냉각시켰다. (4,4'-Bis (2-trifluorovinyloxy) diphenyl sulfide), which is a monomer having a high sulfonation activity, and a monomer 4 having low sulfonation activity, (4,4'-bis (2-trifluorovinyloxy) benzophenone) in a molar ratio of 3: 7, and a monomer structure capable of imparting a branch structure, 1,1,1 (1,1,1-Tris- (4-trifluorovinyloxy) phenylphosphine oxide) was added in an amount of 1, 2 and 3 mol% based on the total molar ratio of the two monomers, , Heated at 225 캜 for 24 hours under a nitrogen atmosphere, and slowly cooled to room temperature.

얻어진 고분자 용액을 과량의 메탄올에 천천히 적하시켜 침전시킨 후 여과한 다음 건조시켜 공중합체를 얻었다. 상기 공중합체를 질소 분위기하에서 디클로로에탄에 1 중량%로 녹인 후, 클로로술폰산을 비페닐 반복 단위의 4몰 배로 하여 천천히 적하시켜 7시간 동안 후술폰화시켰다. 혼합물의 용매를 제거하고 증류수로 수차례 세척하여 화학식 9의 퍼플루오로사이클로부틸렌기를 포함하는 브랜치된 술폰화 공중합체를 제조하였다. The resulting polymer solution was slowly dropped into an excess amount of methanol to be precipitated, filtered, and then dried to obtain a copolymer. The copolymer was dissolved in dichloroethane in a concentration of 1% by weight in a nitrogen atmosphere, and then chlorosulfonic acid was slowly added dropwise to 4 molar times of the biphenyl repeating unit, followed by sulfonation for 7 hours. The solvent of the mixture was removed and washed several times with distilled water to produce a branched sulfonated copolymer containing the perfluorocyclobutylene group of formula (9).

제조된 공중합체의 수평균분자량(Mn) 및 중량평균분자량(Mw)을 측정한 결과, 1%의 경우 Mn 15,000 g/mol, Mw 78,000 g/mol, 2%의 경우 Mn 17,000 g/mol, Mw 92,000 g/mol, 3%의 경우 Mn 18,000 g/mol, Mw 120,000 g/mol을 나타냈다. 고분자 분산 지수(PDI, Mw/Mn)가 모두 5를 넘어 브랜치된 구조가 이루어진 것을 확인하였다. The number of the prepared copolymer average molecular weight (M n) and weight average molecular weight if the resulting 1% was measured (M w) M n 15,000 g / mol, M w 78,000 g / mol, the case of 2% M n 17,000 g / mol, M w of 92,000 g / mol, M n of 18,000 g / mol and M w of 120,000 g / mol at 3%. (PDI, M w / M n ) were all over 5 branches.

이렇게 얻어진 고분자를 디메틸아세트아마이드에 15 중량% 농도로 녹여 유리판 위에 캐스팅한 후 필름 어플리케이터(film applicator)로 유리판 위의 공중합체 용액 두께를 조절한 후, 80 ℃ 오븐에서 하루 동안 건조하고, 140 ℃ 오븐에서 10 시간 동안 진공 건조하여 50 ~ 120 ㎛ 두께의 브랜치된 술폰화 공중합체 고분자막을 제조하였다.
The polymer thus obtained was dissolved in dimethylacetamide at a concentration of 15% by weight and cast on a glass plate. The thickness of the copolymer solution on the glass plate was adjusted with a film applicator, dried in an oven at 80 캜 for one day, For 10 hours to prepare a branched sulfonated copolymer polymer membrane having a thickness of 50 to 120 탆.

실시예 3: 화학식 11로 표시되는 퍼플루오로사이클로부틸렌기를 포함하는 브랜치된 술폰화 공중합체Example 3: A branched sulfonated copolymer containing a perfluorocyclobutylene group represented by the formula (11)

하기 반응을 통해 화학식 10으로 표시되는 공중합체를 중합한 뒤 후술폰화하여 화학식 11로 표시되는 퍼플루오로사이클로부틸렌기를 포함하는 브랜치된 술폰화 공중합체를 제조하였다. The copolymer represented by the formula (10) was polymerized through the following reaction and then sulfonated to prepare a branched sulfonated copolymer containing the perfluorocyclobutylene group represented by the formula (11).

[화학식 10][Chemical formula 10]

Figure 112010007207371-pat00021
Figure 112010007207371-pat00021

[화학식 11](11)

Figure 112010007207371-pat00022
Figure 112010007207371-pat00022

(상기 화학식 10 및 11에서(In formulas (10) and (11)

상기 Q는 1,2-퍼플루오로사이클로부틸렌기(C4F6)을 나타낸다)Wherein Q represents a 1,2-perfluorocyclobutylene group (C 4 F 6 )

술폰화 활성이 높은 단량체인 2,2-비스(4-트리플루오로비닐옥시페닐)프로판(2,2-Bis(4-trifluorovinyloxyphenyl)propane)과 술폰화 활성이 낮은 단량체인 1,4-비스(트리플루오로비닐옥시)테트라플루오로벤젠(1,4-Bis(trifluorovinyloxy)tetrafluorobenzene)을 몰비 4:6으로 고정시키고 브랜치 구조를 부여할 수 있는 단량체인 1,3,5-트리스-(트리플루오로비닐옥시)벤젠(1,3,5-Tris-(trifluorovinyloxy)benzene)을 상기 두 단량체 전체 몰비에 대해 각각 1, 2, 3 mol%로 하여 225 ℃ 에서 24 시간 동안 질소분위기 하에서 가열한 후 천천히 상온으로 냉각시켰다. Bis (4-trifluorovinyloxyphenyl) propane) which is a monomer having high sulfonation activity and 1,4-bis (4-trifluorovinyloxyphenyl) Bis (trifluorovinyloxy) tetrafluorobenzene) at a molar ratio of 4: 6 and a branch structure capable of imparting 1,3,5-tris- (trifluoromethyl) tetrafluorobenzene (1,3,5-Tris- (trifluorovinyloxy) benzene) was heated at 225 DEG C for 24 hours under a nitrogen atmosphere at a molar ratio of 1, 2 and 3 mol% based on the total molar ratio of the two monomers, Lt; / RTI >

얻어진 고분자 용액을 과량의 메탄올에 천천히 적하시켜 침전시킨 후 여과한 다음 건조시켜 공중합체를 얻었다. 상기 공중합체를 질소 분위기하에서 디클로로에탄에 1 중량%로 녹인 후, 아세틸술페이트(아세틱 언하이드라이드/진한 황산, 1.5 mol/1 mol)를 디페닐술파이드 반복단위의 4몰 배로 하여 천천히 적하시켜 7시간 동안 후술폰화시켰다. 혼합물의 용매를 제거하고 증류수로 수차례 세척하여 화학식 11의 브랜치된 술폰화 공중합체를 제조하였다. The resulting polymer solution was slowly dropped into an excess amount of methanol to be precipitated, filtered, and then dried to obtain a copolymer. The copolymer was dissolved in dichloroethane in a concentration of 1 wt% in a nitrogen atmosphere, and 4 molar equivalents of acetyl sulfate (acetic anhydride / concentrated sulfuric acid, 1.5 mol / 1 mol) was added to the repeating unit of diphenyl sulfide. Lt; / RTI > for 7 hours. The solvent of the mixture was removed and washed several times with distilled water to prepare a branched sulfonated copolymer of formula (11).

제조된 공중합체의 수평균분자량(Mn) 및 중량평균분자량(Mw)을 측정한 결과, 1%의 경우 Mn 20,000 g/mol, Mw 105,000 g/mol, 2%의 경우 Mn 19,000 g/mol, Mw 104,000 g/mol, 3%의 경우 Mn 24,000 g/mol, Mw 147,000 g/mol을 나타냈다. 고분자 분산 지수(PDI, Mw/Mn)가 모두 5를 넘어 브랜치된 구조가 이루어진 것을 확인하였다. The number of the prepared copolymer average molecular weight (M n) and weight average molecular weight if the resulting 1% was measured (M w) M n 20,000 g / mol, M w 105,000 g / mol, the case of 2% M n 19,000 g / mol, if the M w 104,000 g / mol, 3 % showed a M n 24,000 g / mol, M w 147,000 g / mol. (PDI, M w / M n ) were all over 5 branches.

이렇게 얻어진 고분자를 디메틸아세트아마이드에 15 중량% 농도로 녹여 유리판 위에 캐스팅한 후 필름 어플리케이터(film applicator)로 유리판 위의 공중합체 용액 두께를 조절한 후, 80 ℃ 오븐에서 하루 동안 건조하고, 140 ℃ 오븐에서 10 시간 동안 진공 건조하여 50 ~ 120 ㎛ 두께의 고분자막을 제조하였다.
The polymer thus obtained was dissolved in dimethylacetamide at a concentration of 15% by weight and cast on a glass plate. The thickness of the copolymer solution on the glass plate was adjusted with a film applicator, dried in an oven at 80 캜 for one day, For 10 hours to prepare a polymer membrane having a thickness of 50 to 120 탆.

실험예 1: 수소이온 전도도의 측정Experimental Example 1: Measurement of hydrogen ion conductivity

상기 실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 브랜치된 술폰화 공중합체 중에 브랜치 구조를 부여하는 단량체의 몰비를 3%로 조절한 고분자막의 수소이온 전도도를 정전위 2 탐침(potentiostatic two-probe) 방법에 의해 측정하였다. 비교예로는 종래 고분자막으로 사용되어 온 나피온 115를 사용하였다.The hydrogen ion conductivity of the polymer membranes prepared by adjusting the molar ratio of the monomers conferring the branch structure in the branched sulfonated copolymers prepared in Examples 1 to 3 to 3% was measured by a potentiostatic two-probe method . As a comparative example, Nafion 115, which has been used as a conventional polymer membrane, was used.

면적이 2×2 cm2 인 시편 양편에 각각 1×1 cm2, 1.5×1.5 cm2 의 카본 페이퍼 전극을 일정한 압력으로 맞대고, 그 외부로 초순수를 흘려주면서 5 mV 의 교류전압을 전극 양단에 1 MHz~100 Hz 의 주파수를 인가하였다. 이때, 전극 양단에 걸리는 교류전류를 통하여 임피던스를 얻을 수 있었고, 이를 이용하여 각각의 고분자막의 수소이온 전도도를 측정하고, 그 결과를 하기 표 1 및 도 1에 나타내었다. A carbon paper electrode of 1 × 1 cm 2 and 1.5 × 1.5 cm 2 was placed on both sides of the specimen with an area of 2 × 2 cm 2 at a constant pressure and a 5 mV AC voltage was applied to both ends of the electrode A frequency of MHz to 100 Hz was applied. Impedance was obtained through AC currents across the electrodes, and the hydrogen ion conductivity of each polymer membrane was measured using the same. The results are shown in Table 1 and FIG.


온도(℃)

Temperature (℃)
수소이온 전도도(S/cm)Hydrogen ion conductivity (S / cm)
실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 나피온 115Nafion 115 3030 0.08900.0890 0.07200.0720 0.05900.0590 0.06500.0650 4040 0.09600.0960 0.07600.0760 0.06700.0670 0.07300.0730 5050 0.10700.1070 0.08200.0820 0.07900.0790 0.08600.0860 6060 0.11800.1180 0.10000.1000 0.08900.0890 0.09000.0900 7070 0.13400.1340 0.10400.1040 0.09100.0910 0.09300.0930 8080 0.14700.1470 0.11300.1130 0.09900.0990 0.09600.0960 9090 0.15900.1590 0.13100.1310 0.11200.1120 0.12000.1200 100100 0.16900.1690 0.13700.1370 0.12900.1290 0.11000.1100

표 1 및 도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1(◆), 실시예 2(■) 및 실시예 3(●)에서 제조한 고분자막은 종래 고분자막으로 사용되어 온 나피온 115(○)와 비교하여 동등 또는 훨씬 우수한 수소이온 전도도를 나타냄을 알 수 있다. 이로부터, 본 발명에 따른 화학식 1의 퍼플루오로사이클로부틸렌기를 포함하는 브랜치된 술폰화 공중합체는 우수한 수소이온 전도도를 요구하는 연료전지막, 이온교환막 등의 전해질막으로 유용하게 사용할 수 있음을 알 수 있다.As shown in Table 1 and FIG. 1, the polymer membranes prepared in Examples 1 (), 2 () and 3 () according to the present invention were Nafion 115 ), It is understood that hydrogen ion conductivity is equivalent or even superior. The branched sulfonated copolymer containing the perfluorocyclobutylene group represented by the formula (1) according to the present invention can be effectively used as an electrolyte membrane for a fuel cell membrane or an ion exchange membrane, which requires excellent hydrogen ion conductivity Able to know.

실험예 2: 치수 변화율 및 메탄올 투과도 측정Experimental Example 2: Measurement of dimensional change rate and methanol permeability

상기 실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 브랜치된 술폰화 공중합체 중에 브랜치 구조를 부여하는 단량체의 몰비를 3%로 조절한 고분자막의 치수 변화율 및 메탄올 투과도를 측정하고, 그 결과를 아래 표 2에 나타내었다. The dimensional change and the methanol permeability of the polymer membranes prepared by adjusting the molar ratio of the monomers conferring the branch structure to the branch structure in the branched sulfonated copolymers prepared in Examples 1 to 3 were measured and the results are shown in Table 2 below Respectively.

1. 치수 변화율 (Dimensional Change) 측정1. Measurement of Dimensional Change

상기에서 제조된 고분자 막을 초순수에 평형상태에 이르도록 팽윤시킨 후 하기 수학식 1에 따라 치수 변화율을 계산하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. The polymer membrane prepared above was swollen to the equilibrium state with ultrapure water, and then the dimensional change ratio was calculated according to the following equation (1). The results are shown in Table 2 below.

[수학식 1][Equation 1]

치수 변화율 (%) = (Lwet - Ldry) / Ldry x 100Dimensional change ratio (%) = (L wet - L dry ) / L dry x 100

(상기 수학식 1에서, Ldry : 팽윤전 막의 두께 (㎛), Lwe : 팽윤 후 막의 두께 (㎛))(In the above formula (1), L dry : thickness of pre-swelling membrane (占 퐉), L we : thickness of swelled membrane (占 퐉)

2. 메탄올 투과도2. Methanol permeability

메탄올 투과도는 Two chamber diffusion cell법에 의해 측정하였다. 측정 전 고분자 전해질막은 초순수에서 하루 이상 팽윤시킨 후, 양쪽 챔버의 사이에 설치한다. 측정을 위해 한 쪽 챔버에는 10 M 메탄올 용액을 채우고, 다른 한 쪽 챔버에는 초순수를 채운 후, 시간이 경과한 후 메탄올 용액을 채운 챔버로부터 고분자 전해질을 통해 초순수만을 채운 챔버 쪽으로 메탄올이 확산이 될 때, 확산된 메탄올의 양을 가스크로마토그래피(GC, Shimadtzu, GC-14B, Tokyo, Japan)를 이용하여 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.Methanol permeability was measured by two chamber diffusion cell method. Before the measurement, the polymer electrolyte membrane is swollen in ultrapure water for at least one day and then placed between both chambers. For the measurement, one of the chambers is filled with 10 M methanol solution, the other chamber is filled with ultrapure water, and the methanol is diffused from the chamber filled with the methanol solution through the polymer electrolyte to the chamber filled with ultra- , And the amount of diffused methanol was measured by gas chromatography (GC, Shimadzu, GC-14B, Tokyo, Japan). The results are shown in Table 2 below.

구분division 치수 변화율(%)Dimensional change ratio (%) 메탄올 투과도(cm2/S)Methanol permeability (cm 2 / S) 실시예 1Example 1 88 3.1×10-7 3.1 × 10 -7 실시예 2Example 2 99 2.5×10-7 2.5 × 10 -7 실시예 3Example 3 77 1.4×10-7 1.4 × 10 -7 나피온 115Nafion 115 1010 9.7×10-7 9.7 × 10 -7

상기 표 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전해질 막은 치수 변화율 및 메탄올 투과도가 매우 낮음을 알 수 있다. 이는 본 발명의 전해질막은 브랜치된 구조에 의해 미세상의 효과적인 분리가 이루어져 메탄올 투과도가 감소되었음 나타낸다. Referring to Table 2, it can be seen that the electrolyte membrane according to the present invention has a very low dimensional change rate and low methanol permeability. This indicates that the electrolyte membrane of the present invention has an effective separation of the American world by the branched structure and the methanol permeability is reduced.

Claims (16)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 하기 반응식 1에 나타난 바와 같이,
S1) 화학식 2의 비스(트리플루오로비닐옥시) 단량체, 화학식 3의 비스(트리플로오로비닐옥시) 단량체 및 화학식 4의 트리스(트리플로오로비닐옥시) 단량체를 중합하여 화학식 5로 표시되는 퍼플루오로사이클로부틸렌기를 포함하는 브랜치된 공중합체를 제조하는 단계; 및
S2) 상기 화학식 5로 표시되는 공중합체를 술폰화제와 반응시켜 술폰화시키는 단계를 포함하고,
상기 화학식 4의 트리스(트리플로오로비닐옥시) 단량체는 화학식 2의 비스(트리플루오로비닐옥시) 단량체 및 화학식 3의 비스(트리플로오로비닐옥시) 단량체 전체 몰비에 대해 5 mole% 미만으로 사용하는, 하기 화학식 1로 표시되고 고분자 분산지수(Mw/Mn)가 5를 넘는 퍼플루오로사이클로부틸렌기를 포함하는 브랜치된 술폰화 공중합체의 브랜치된 술폰화 공중합체의 제조방법:
[반응식 1]
Figure 112016123790384-pat00031

(상기 반응식 1에서,
상기 Q는 1,2-퍼플루오로사이클로부틸렌기(C4F6)을 나타내고;
상기 R1은 1개 이상의 벤젠 고리를 포함하되 화학반응을 유도하지 않는 불활성 방향족 관능기이고, 여기서 R1이 2개의 벤젠 고리를 포함하는 경우 이들은 서로 직접 연결되거나 -(CO)-, -(SO2)-, -(SO)-, -(PO)- 및 -(C(CF3)2)-로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나를 통해 연결되고;
상기 R2는 1개 이상의 벤젠 고리를 포함하는 방향족 관능기이고, 여기서 R2가 2개의 벤젠 고리를 포함하는 경우 이들은 서로 직접 연결되거나 -O-, -S-, -(CH2)-, -(C(CH3)2)-, -(SO2)-, -(CO)-, -(PO)-, -(Si(CH3)2)-, -(Si(C6H5)2)-, -NH-, -NRa- 및 -Rb-로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나를 통해 연결되며, 이때 상기 Ra는 C1~C25의 알킬기 또는 아릴기이고, 상기 Rb는 C1~C25의 알킬렌기 또는 아릴렌기이고;
상기 R3은 상기 R2의 벤젠 고리에 1개 이상의 SO3H 또는 SO3M이 도입된 방향족 관능기이고, 이때 M은 K, Na, Li, 또는 Mg이고;
상기 R4는 1개 이상의 벤젠 고리를 포함하는 방향족 관능기이고, 여기서 R4가 2개의 벤젠 고리를 포함하는 경우, 상기 벤젠 고리는 서로 직접 연결되거나, -O-, -S-, -(CH2)-, -(C(CH3)2)-, -(SO2)-, -(CO)-, -(PO)-, -(Si(CH3)2)-, -(Si(C6H5)2)-, -NH-, -NRa- 및 -Rb-로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나를 통해 연결되며, 이때 상기 Ra는 C1~C25의 알킬기 또는 아릴기이고, 상기 Rb는 C1~C25의 알킬렌기 또는 아릴렌기이고, 여기서 R4가 3개의 벤젠 고리를 포함하는 경우, 상기 벤젠고리는 서로 직접 연결되거나 -O-, -S-, -(CH2)-, -(C(CH3)2)-, -(SO2)-, -(CO)-, -(PO)-, -(Si(CH3)2)-, -(Si(C6H5)2)-, -NH-, Rc, 및
Figure 112016123790384-pat00036
로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나를 통해 연결되며, 이때 상기 Rc는 (CH), (C(CH3)), (CF), 또는 (C(CF3))이고;
상기 a, b1, b2, c, a', b'1, b'2 및 c'는 정수이고, 이때 10≤ a+b1+b2+c+a'+b'1+b'2+c' ≤10,000이고,
b=b1+b2, b'=b'1+b'2이다)
As shown in Scheme 1 below,
S1) polymerizing a bis (trifluorovinyloxy) monomer represented by the formula 2, a bis (trifluorovinyloxy) monomer represented by the formula 3, and a tris (trilovlovinyloxy) monomer represented by the formula 4 to obtain a perfluoro Preparing a branched copolymer comprising a cyclohexobutylene group; And
S2) reacting the copolymer represented by the formula (5) with a sulfonating agent to sulfonate the copolymer,
The tris (trifluorovinyloxy) monomer of Formula 4 is used in an amount of less than 5 mole% based on the total molar ratio of the bis (trifluorovinyloxy) monomer of Formula 2 and the bis (trifluorovinyloxy) monomer of Formula 3 , A process for producing a branched sulfonated copolymer of a branched sulfonated copolymer comprising a perfluorocyclobutylene group represented by the following formula (1) and having a polymer dispersion index (Mw / Mn) of more than 5:
[Reaction Scheme 1]
Figure 112016123790384-pat00031

(In the above Reaction Scheme 1,
Wherein Q represents a 1,2-perfluorocyclobutylene group (C 4 F 6 );
Wherein R 1 is comprising one or more benzene rings and an inert aromatic functional group that does not induce a chemical reaction, in which R 1 in this case comprises the two benzene rings which each directly connected or - (CO) -, - ( SO 2 ) -, - (SO) - , - (PO) - and - (C (CF 3) 2 ) - is connected through any one selected from the group consisting of;
An aromatic group that the R 2 comprises at least one benzene ring, where R 2 is 2 if it contains two benzene rings these are connected directly to each other or -O-, -S-, - (CH 2 ) -, - ( C (CH 3) 2) - , - (SO 2) -, - (CO) -, - (PO) -, - (Si (CH 3) 2) -, - (Si (C 6 H 5) 2) -, -NH-, -NR a - and -R b -, wherein R a is an alkyl group or an aryl group of C 1 to C 25, and R b is a group selected from the group consisting of C 1 to C 25 An alkylene group or an arylene group;
Wherein R 3 is an aromatic functional group into which at least one SO 3 H or SO 3 M is introduced into the benzene ring of R 2 , wherein M is K, Na, Li, or Mg;
Wherein R 4 is an aromatic functional group containing at least one benzene ring, in which R 4 is if they contain two benzene rings, the benzene rings or connected directly to one another, -O-, -S-, - (CH 2 ) -, - (C (CH 3) 2) -, - (SO 2) -, - (CO) -, - (PO) -, - (Si (CH 3) 2) -, - (Si (C 6 H 5 ) 2 ) -, -NH-, -NR a - and -R b -, wherein R a is a C1 to C25 alkyl group or an aryl group, and the R b is an alkylene group or an arylene group of C1 ~ C25, where R 4 is 3 if it contains a benzene ring, said benzene ring being connected directly to each other or -O-, -S-, - (CH 2 ) -, - (C (CH 3) 2) -, - (SO 2) -, - (CO) -, - (PO) -, - (Si (CH 3) 2) -, - (Si (C 6 H 5) 2 ) -, -NH-, R < c >, and
Figure 112016123790384-pat00036
Wherein R c is (CH 2), (C (CH 3 )), (CF), or (C (CF 3 ));
Wherein a, b 1, b 2, c, a ', b' 1, b '2 and c' is an integer, and wherein 10≤ a + b 1 + b 2 + c + a '+ b' 1 + b ' 2 + c '? 10,000,
b = b 1 + b 2 , b '= b' 1 + b ' 2 )
제7항에 있어서, 상기 단계 S1)은 불활성 기체 분위기에서 수행되는 것인 제조방법.8. The method according to claim 7, wherein step (S1) is performed in an inert gas atmosphere. 제7항에 있어서, 상기 단계 S1)은 130 내지 450 ℃의 온도범위에서 30분 내지 72시간 동안 가열하여 용융상태 또는 용액상태에서 수행되는 것인 제조방법.The method according to claim 7, wherein the step S1) is carried out in a molten state or a solution state by heating for 30 minutes to 72 hours at a temperature range of 130 to 450 ° C. 제7항에 있어서, 상기 단계 S1)은 디메틸설폭사이드, N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸포름아마이드 및 디메틸아세트아마이드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종의 비양성자성 극성용매; 또는 디페닐에테르 및 1,3,5-트리메틸벤젠으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 유기용매 하에서 수행되는 것인 제조방법.8. The method of claim 7, wherein said step S1) is one aprotic polar solvent selected from the group consisting of dimethylsulfoxide, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide and dimethylacetamide; Or an organic solvent selected from the group consisting of diphenyl ether and 1,3,5-trimethylbenzene. 제7항에 있어서, 상기 단계 S2)의 술폰화제는 클로로술폰산, 삼산화황, 황산, 발연황산 및 아실 술페이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종인 것인 제조방법.8. The method according to claim 7, wherein the sulfonating agent in step S2) is one selected from the group consisting of chlorosulfonic acid, sulfur trioxide, sulfuric acid, fuming sulfuric acid, and acyl sulfate. 제7항에 있어서, 상기 R1은 하기 화학식 12 내지 화학식 16으로 표시된 술폰화 활성이 낮은 방향족 관능기 중에서 선택되는 것인 제조방법:
Figure 112016123790384-pat00037
8. The process according to claim 7, wherein R < 1 > is selected from aromatic functional groups having low sulfonation activity represented by the following general formulas (12) to (16)
Figure 112016123790384-pat00037
제7항에 있어서, 상기 R2은 화학식 17 내지 화학식 28로 표시된 술폰 활성이 높은 방향족 관능기 중에서 선택된 것인 제조방법:
Figure 112016123790384-pat00038
8. The process according to claim 7, wherein R < 2 > is selected from aromatic functional groups having high sulfone activity represented by the following formulas (17) to (28)
Figure 112016123790384-pat00038
제7항에 있어서, 상기 R4은 화학식 29 내지 화학식 36으로 표시된 것 중에서 선택된 것인 제조방법:
Figure 112016123790384-pat00039
8. The process according to claim 7, wherein R < 4 > is selected from the following formulas (29) to (36)
Figure 112016123790384-pat00039
제7항에 있어서, 상기 공중합체는 중량평균 분자량이 10,000 내지 1,000,000인 것인 제조방법.The method according to claim 7, wherein the copolymer has a weight average molecular weight of 10,000 to 1,000,000. 제7항에 있어서, 상기 공중합체는 하기 화학식 37 내지 화학식 39로 표시된 것 중에서 선택되는 것인 제조방법:
1)
Figure 112016123790384-pat00040

37
2)
Figure 112016123790384-pat00041

38
3)
Figure 112016123790384-pat00042

39
(상기 화학식 37 내지 화학식 39에서,
상기 Q는 1,2-퍼플루오로사이클로부틸렌기(C4F6)을 나타낸다)
8. The process according to claim 7, wherein the copolymer is selected from the following formulas (37) to (39):
One)
Figure 112016123790384-pat00040

37
2)
Figure 112016123790384-pat00041

38
3)
Figure 112016123790384-pat00042

39
(In the above formulas (37) to (39)
Wherein Q represents a 1,2-perfluorocyclobutylene group (C 4 F 6 )
KR1020100009622A 2010-02-02 2010-02-02 Preparation Method of Branched and Sulfonated Copolymer Containing Perfluorocyclobutylene Group Expired - Fee Related KR101699484B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100009622A KR101699484B1 (en) 2010-02-02 2010-02-02 Preparation Method of Branched and Sulfonated Copolymer Containing Perfluorocyclobutylene Group

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100009622A KR101699484B1 (en) 2010-02-02 2010-02-02 Preparation Method of Branched and Sulfonated Copolymer Containing Perfluorocyclobutylene Group

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110090051A KR20110090051A (en) 2011-08-10
KR101699484B1 true KR101699484B1 (en) 2017-01-24

Family

ID=44927906

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100009622A Expired - Fee Related KR101699484B1 (en) 2010-02-02 2010-02-02 Preparation Method of Branched and Sulfonated Copolymer Containing Perfluorocyclobutylene Group

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101699484B1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101307482B1 (en) * 2011-12-28 2013-09-11 한국화학연구원 Branched and post-sulfonated multi-block copolymers containing perfluorocyclobutane rings, preparation method thereof and electrolyte membranes using the same
KR101403481B1 (en) * 2012-03-13 2014-06-11 한국화학연구원 Block copolymers linked by perfluorocyclobutane groups and preparation method thereof

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006278042A (en) 2005-03-28 2006-10-12 Fujitsu Ltd Electrolyte composition, solid electrolyte membrane, polymer electrolyte fuel cell, and method for producing solid electrolyte membrane
JP2007126660A (en) 2005-11-01 2007-05-24 Gm Global Technology Operations Inc Sulfonated perfluorocyclobutane polyvalent electrolyte film for fuel cell
US20090278091A1 (en) * 2008-05-09 2009-11-12 Gm Global Technology Operations, Inc. Sulfonated perfluorocyclobutane block copolymers and proton conductive polymer membranes

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100756457B1 (en) * 2005-11-01 2007-09-07 주식회사 엘지화학 Block copolymers containing perfluorocyclobutane rings and electrolyte membranes using the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006278042A (en) 2005-03-28 2006-10-12 Fujitsu Ltd Electrolyte composition, solid electrolyte membrane, polymer electrolyte fuel cell, and method for producing solid electrolyte membrane
JP2007126660A (en) 2005-11-01 2007-05-24 Gm Global Technology Operations Inc Sulfonated perfluorocyclobutane polyvalent electrolyte film for fuel cell
US20090278091A1 (en) * 2008-05-09 2009-11-12 Gm Global Technology Operations, Inc. Sulfonated perfluorocyclobutane block copolymers and proton conductive polymer membranes

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110090051A (en) 2011-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100756457B1 (en) Block copolymers containing perfluorocyclobutane rings and electrolyte membranes using the same
JP4375170B2 (en) Block copolymer and use thereof
KR100657740B1 (en) Branched sulfonated multiblock copolymers and electrolyte membranes using the same
KR100756821B1 (en) Sulphonated multiblock copolymer and electrolyte membrane using the same
KR20120082007A (en) Anion exchange polyelectrolytes
KR100819332B1 (en) Sulfonated poly (arylene ether) copolymer, which forms a crosslinked structure at the end, a preparation method thereof and a polymer electrolyte membrane using the same
CA2540428A1 (en) Block copolymers and use thereof
JP2007517923A (en) Ion conductive copolymers containing one or more hydrophobic oligomers
KR20140097255A (en) Redox flow secondary battery and electrolyte membrane for redox flow secondary battery
KR20140064308A (en) Polymer electrolyte membranes prepared from 4,4-bis(4-chlorophenylsulfone)-1,1-biphenyl compound for fuel cells and their manufacturing methods
US20110033774A1 (en) Polymer electrolyte composition and method for preparing the same, and fuel cell
KR101267905B1 (en) Proton conducting copolymer containing diphenyl fuorene-sulfonic acid group, manufacturing method thereof, proton conducting polymer membrane, membrane-electrolyte assembly, and polymer electrolyte membrane fuel cell using the same
KR101017649B1 (en) Subsequent fonned copolymer containing perfluorocyclobutane group, preparation method thereof and use thereof
KR100963409B1 (en) Sulfonated poly (arylene ether) alternating copolymer and sulfonated poly (arylene ether) alternating copolymer containing a crosslinked structure at the polymer chain terminal and polymer electrolyte membrane using the same
KR101699484B1 (en) Preparation Method of Branched and Sulfonated Copolymer Containing Perfluorocyclobutylene Group
KR20100022534A (en) Polymeric laminates, processes for producing the same, and use thereof
KR101307482B1 (en) Branched and post-sulfonated multi-block copolymers containing perfluorocyclobutane rings, preparation method thereof and electrolyte membranes using the same
CN115298866A (en) Electrolyte membrane and redox flow battery using the same
KR100794466B1 (en) Branched sulfonated multiblock copolymers and electrolyte membranes using the same
JP2005054170A (en) Copolymer and its use
JP2011190332A (en) Polymer electrolyte and utilization thereof
KR101012124B1 (en) Sulfonated copolymers containing perfluorocyclobutane groups, preparation methods thereof and uses thereof
KR101963600B1 (en) Polyarylene-based polymer, process of manufacturing thereof, and the use of the same
KR101286265B1 (en) Sulfonated poly(sulfone-ketone) copolymer, polymer electrolyte comprising the same, and mehtod for preparing the same
KR101403481B1 (en) Block copolymers linked by perfluorocyclobutane groups and preparation method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20100202

PG1501 Laying open of application
N231 Notification of change of applicant
PN2301 Change of applicant

Patent event date: 20150121

Comment text: Notification of Change of Applicant

Patent event code: PN23011R01D

PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20150130

Comment text: Request for Examination of Application

Patent event code: PA02011R01I

Patent event date: 20100202

Comment text: Patent Application

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20160404

Patent event code: PE09021S01D

AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
PE0601 Decision on rejection of patent

Patent event date: 20161018

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PE06012S01D

Patent event date: 20160404

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event code: PE06011S01I

X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
PX0901 Re-examination

Patent event code: PX09011S01I

Patent event date: 20161018

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PX09012R01I

Patent event date: 20160607

Comment text: Amendment to Specification, etc.

PX0701 Decision of registration after re-examination

Patent event date: 20170113

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event code: PX07013S01D

Patent event date: 20161216

Comment text: Amendment to Specification, etc.

Patent event code: PX07012R01I

Patent event date: 20161018

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PX07011S01I

Patent event date: 20160607

Comment text: Amendment to Specification, etc.

Patent event code: PX07012R01I

X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20170118

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20170119

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200121

Year of fee payment: 4

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20200121

Start annual number: 4

End annual number: 4

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20210113

Start annual number: 5

End annual number: 5

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20211210

Start annual number: 6

End annual number: 6

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20230102

Start annual number: 7

End annual number: 7

PC1903 Unpaid annual fee

Termination category: Default of registration fee

Termination date: 20241029