KR101998693B1 - Triblock copolymers using catalytic polymerization and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 삼중블록 공중합체는 소프트 세그먼트 A와 하드 세그먼트 B가 반복된 B-A-B형 배열을 가지며, 서로 다른 블록 간의 미세 상분리와 블록의 비율을 조절함으로써 나타나는 자기조립 구조에 의해 이온 채널을 형성하여 이온 전도도를 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 본 발명에 따른 삼중블록 공중합체는 소프트 세그먼트 A; 및 하드 세그먼트 B;를 포함하고, 상기 소프트 세그먼트 A와 하드 세그먼트 B의 단일결합에 의해 B-A-B형 배열을 갖는 것을 특징으로 한다.The triblock copolymer according to the present invention has a BAB-type arrangement in which the soft segment A and the hard segment B are repeatedly formed. By forming the ion channel by the self-assembled structure, which is formed by controlling the fine phase separation between the different blocks and the ratio of the blocks, The conductivity can be improved.
The triblock copolymer according to the invention according to the invention comprises soft segment A; And a hard segment B, and has a BAB type arrangement by a single combination of the soft segment A and the hard segment B.
Description
본 발명은 삼중블록 공중합체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 촉매중합을 이용하여 소프트 세그먼트 A와 하드 세그먼트 B의 반복 단위로 이루어진 삼중블록 공중합체 및 그 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a triblock copolymer, and more particularly, to a triblock copolymer comprising recurring units of soft segment A and hard segment B by catalytic polymerization and a method for producing the same.
이차 전지에 사용되는 전해질은 리튬 이온을 전달하는 기능을 하며, 액체 전해질과 고체 전해질로 구분된다. 액체 전해질은 높은 이온 전도도를 가지는 반면, 단선에 의한 폭발, 누수 등의 단점을 지닌다. 고체 전해질은 열적 안정성과 기계적 안정성이 우수한 반면, 낮은 이온 전도도를 지닌다.The electrolyte used in the secondary battery has a function of transferring lithium ions and is divided into a liquid electrolyte and a solid electrolyte. The liquid electrolyte has a high ionic conductivity, but has disadvantages such as detonation due to disconnection and water leakage. Solid electrolytes have good thermal stability and mechanical stability, but low ionic conductivity.
LiPON 또는 리튬화 보레이트(lithiated borate) 등과 같은 고체 전해질은 일반적으로 250 ~ 300℃의 상대적으로 낮은 유리전이온도를 가지며, 서로 다른 층의 가압된 어닐링(pressurized annealing)에 의한 배터리의 조립의 단계 동안, 전해질 재료는 부분적으로 결정화될 수 있어 이온 전도 특성을 변경시킬 수 있다.Solid electrolytes, such as LiPON or lithiated borates, generally have relatively low glass transition temperatures of 250-300 < 0 > C and during the step of assembling the battery by pressurized annealing of different layers, The electrolyte material can be partially crystallized and the ion conduction characteristics can be changed.
대표적인 고분자 전해질로서 PEO계열의 고분자 전해질이 있는데, PEO 계열의 고분자는 낮은 유리전이온도와 높은 유연성을 가지며, 리튬 이온과 주사슬의 산소원자의 배위결합을 통해 이온을 이동시킬 수 있다. 하지만, 높은 분자량일 때 60℃ 이하에서 결정구조가 나타나 이온 전도도를 저하시키는 단점이 있다. 또한, 낮은 분자량일 때 액체 상태가 되어 전고체 전지로 사용이 어려운 단점이 있다.As a representative polymer electrolyte, there is a PEO-based polymer electrolyte. The PEO-based polymer has a low glass transition temperature and high flexibility, and can move ions through coordination bonding of lithium ions and oxygen atoms in the main chain. However, when it has a high molecular weight, the crystal structure appears at 60 ° C or less, which is disadvantageous in decreasing the ionic conductivity. In addition, when it is a low molecular weight, it is in a liquid state, which makes it difficult to use it as an all solid battery.
본 발명에 관련된 배경기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0028391호(2017.03.13. 공개)가 있으며, 상기 문헌에는 고체 전해질 및 고분자 재료의 층을 포함하는 전-고체 배터리가 기재되어 있다.A related art related to the present invention is Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2017-0028391 (published on Mar. 13, 2013), which discloses a pre-solid battery comprising a layer of a solid electrolyte and a polymer material .
본 발명의 목적은 이온 전도도가 우수한 삼중블록 공중합체를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a triblock copolymer having an excellent ionic conductivity.
본 발명의 다른 목적은 이온 전도도가 우수한 삼중블록 공중합체의 제조 방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a method for producing a triblock copolymer having an excellent ionic conductivity.
상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 삼중블록 공중합체는 소프트 세그먼트 A; 및 주쇄에 우레탄기(-NHCOO-)를 포함하는 하드 세그먼트 B;를 포함하고, 상기 소프트 세그먼트 A와 하드 세그먼트 B의 단일결합에 의해 B-A-B형 배열을 갖는 것을 특징으로 한다.In order to accomplish the above object, the triblock copolymer according to the present invention comprises soft segment A; And a hard segment B containing a urethane group (-NHCOO-) in the main chain, and having a B-A-B arrangement by a single bond of the soft segment A and the hard segment B.
상기 소프트 세그먼트 A는 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.The soft segment A may be represented by the following general formula (1).
[화학식 1][Chemical Formula 1]
상기 m은 1~1000의 정수이고, 상기 R1 및 R2는 에틸렌글리콜계 화합물이다.M is an integer of 1 to 1000, and R 1 and R 2 are ethylene glycol compounds.
상기 주쇄에 알릴기를 포함하는 하드 세그먼트 B는 하기 화학식 2로 표시될 수 있다.The hard segment B having an allyl group in the main chain may be represented by the following general formula (2).
[화학식 2](2)
상기 n'은 1~1000의 정수이고, 상기 R3은 치환 또는 비치환된 아릴기(aryl group)이다.N 'is an integer of 1 to 1000, and R 3 is a substituted or unsubstituted aryl group.
상기 R3은 나프탈렌일 수 있다.The R < 3 > may be naphthalene.
상기 주쇄에 우레탄기(-NHCOO-)를 포함하는 하드 세그먼트 B는 하기 화학식 3으로 표시될 수 있다.The hard segment B containing a urethane group (-NHCOO-) in the main chain may be represented by the following general formula (3).
[화학식 3](3)
상기 n은 1~1000의 정수이다Wherein n is an integer of 1 to 1000
상기 삼중블록 공중합체에서 전체 반복 단위에 대한 세그먼트 A의 비율이 세그먼트 B의 비율보다 큰 것일 수 있다.The ratio of the segment A to the total repeating units in the triblock copolymer may be larger than that of the segment B. [
상기 삼중블록 공중합체에서 전체 반복 단위에 대한 세그먼트 A : 세그먼트 B의 혼합비는 몰비로 1 : 0. 1 ~ 1 : 0.5일 수 있다.The mixing ratio of segment A: segment B to the total repeating units in the triblock copolymer may be 1: 0.1 to 1: 0.5 in molar ratio.
상기 삼중블록 공중합체는 리튬 배터리 전해질용 삼중블록 공중합체일 수 있다.The triblock copolymer may be a triblock copolymer for a lithium battery electrolyte.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1실시예에 따른 삼중블록 공중합체의 제조 방법은 (a) 소프트 세그먼트 A를 합성하는 단계; 및 (b) 상기 소프트 세그먼트 A, 촉매 및 유기용매와 글리시딜 유도체를 혼합하여 개환 중합하는 단계;를 포함하고, 상기 글리시딜 유도체가 개환 중합에 의해 하드 세그먼트 B로 합성되며, 상기 소프트 세그먼트 A와 하드 세그먼트 B의 단일결합에 의해 B-A-B형 배열을 갖는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a triblock copolymer, including: (a) synthesizing a soft segment A; And (b) ring-opening polymerization by mixing the soft segment A, the catalyst, and the organic solvent with a glycidyl derivative, wherein the glycidyl derivative is synthesized as a hard segment B by ring-opening polymerization, And a BAB type arrangement by a single combination of the hard segment B and the hard segment B, respectively.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2실시예에 따른 삼중블록 공중합체의 제조 방법은 (a) 소프트 세그먼트 A를 합성하는 단계; 및 (b) 상기 소프트 세그먼트 A, 촉매 및 유기용매와 이소시아네이트 유도체를 혼합하여 축합 중합하는 단계;를 포함하고, 상기 이소시아네이트 유도체가 축합 중합에 의해 주쇄에 우레탄기를 포함하는 하드 세그먼트 B로 합성되며, 상기 소프트 세그먼트 A와 하드 세그먼트 B의 단일결합에 의해 B-A-B형 배열을 갖는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a triblock copolymer, including: (a) synthesizing a soft segment A; And (b) condensing and polymerizing the soft segment A, the catalyst, and the organic solvent with an isocyanate derivative, wherein the isocyanate derivative is synthesized by condensation polymerization to a hard segment B containing a urethane group in the main chain, And has a BAB type arrangement by a single combination of the soft segment A and the hard segment B.
제1실시예 또는 제2실시예에 있어서, 상기 소프트 세그먼트 A는 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.In the first embodiment or the second embodiment, the soft segment A may be represented by the following formula (1).
[화학식 1][Chemical Formula 1]
상기 m은 1~1000의 정수이고, 상기 R1 및 R2는 에틸렌글리콜계 화합물이다.M is an integer of 1 to 1000, and R 1 and R 2 are ethylene glycol compounds.
제1실시예 또는 제2실시예에 있어서, 상기 (a) 단계에서, 글리시딜기를 포함하는 에틸렌글리콜계 단량체, 하기 화학식 4로 표시되는 개시제, 촉매 및 유기용매를 혼합하여 개환 중합할 수 있다.In the first embodiment or the second embodiment, in the step (a), ring-opening polymerization can be carried out by mixing an ethylene glycol monomer containing a glycidyl group, an initiator represented by the following formula (4), a catalyst and an organic solvent .
[화학식 4][Chemical Formula 4]
제1실시예에 있어서, 상기 하드 세그먼트 B는 하기 화학식 2로 표시될 수 있다.In the first embodiment, the hard segment B may be represented by the following general formula (2).
[화학식 2](2)
상기 n'은 1~1000의 정수이고, 상기 R3은 치환 또는 비치환된 아릴기(aryl group)이다.N 'is an integer of 1 to 1000, and R 3 is a substituted or unsubstituted aryl group.
상기 R3은 나프탈렌일 수 있다.The R < 3 > may be naphthalene.
제2실시예에 있어서, 상기 주쇄에 우레탄기(-NHCOO-)를 포함하는 하드 세그먼트 B는 하기 화학식 3으로 표시될 수 있다.In the second embodiment, the hard segment B containing a urethane group (-NHCOO-) in the main chain may be represented by the following general formula (3).
[화학식 3](3)
상기 n은 1~1000의 정수이다Wherein n is an integer of 1 to 1000
제1실시예 또는 제2실시예에 있어서, 상기 촉매는 t-Bu-P1, TiBP, t-Bu-P2 및 t-Bu-P4 중 1종 이상을 포함할 수 있다.In the first embodiment or the second embodiment, the catalyst may include at least one of t-Bu-P 1 , TiBP, t-Bu-P 2 and t-Bu-P 4 .
본 발명에 따른 삼중블록 공중합체는 소프트 세그먼트 A와 하드 세그먼트 B가 반복된 B-A-B형 배열을 가지며, 서로 다른 블록 간의 미세 상분리와 블록의 비율을 조절함으로써 나타나는 자기조립 구조에 의해 이온 채널을 형성하여 이온 전도도를 향상시킬 수 있다.The triblock copolymer according to the present invention has a BAB-type arrangement in which the soft segment A and the hard segment B are repeatedly formed. By forming the ion channel by the self-assembled structure, which is formed by controlling the fine phase separation between the different blocks and the ratio of the blocks, The conductivity can be improved.
또한, 소프트 세그먼트 A가 공중합체에서 결정화를 방지하는 역할을 함과 동시에 이온을 전달해주기 때문에, 높은 이온 전도도를 나타낼 수 있다.In addition, since the soft segment A plays a role of preventing crystallization in the copolymer and at the same time it transfers ions, it can exhibit a high ionic conductivity.
또한, 공중합체 내에 하드 세그먼트 B를 도입함으로써, 고분자를 고상으로 변화시켜 기계적 물성을 향상시킬 수 있으며, 고체 전해질용으로 적용가능하다.Further, by introducing the hard segment B into the copolymer, the polymer can be changed into a solid phase to improve the mechanical properties and can be applied to a solid electrolyte.
도 1은 본 발명에 따른 TG, NG 단량체의 NMR 결과이다.
도 2는 본 발명에 따른 PTG 와 PNG-PTG-PNG 삼중블록 공중합체의 NMR 결과이다.
도 3은 본 발명에 따른 PTG 의 분자량 분포도를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 PNG-PTG-PNG 삼중블록 공중합체의 분자량 분포도를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 PEO, PTG, PNG, PNG-PTG-PNG 삼중블록 공중합체의 TGA, DSC 분석 결과이다.
도 6은 본 발명에 따른 PNG, PNG-PTG-PNG 삼중블록 공중합체의 XRD 분석 결과이다.
도 7은 본 발명에 따른 PEO, PTG, PNG-PTG-PNG 삼중블록 공중합체의 이온 전도도 측정 결과와 VTF plot 결과이다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 PNG-PTG-PNG 삼중블록 공중합체의 미세 상분리 구조를 나타낸 TEM 이미지이다.
도 10은 본 발명에 따른 PNG-PTG-PNG 삼중블록 공중합체의 전기적 특성을 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명에 따른 PAGE의 NMR과 GPC 분석 결과이다.
1 shows NMR results of TG and NG monomers according to the present invention.
2 shows NMR results of PTG and PNG-PTG-PNG triblock copolymer according to the present invention.
3 is a graph showing a molecular weight distribution diagram of PTG according to the present invention.
4 is a graph showing a molecular weight distribution diagram of the PNG-PTG-PNG triblock copolymer according to the present invention.
5 is a TGA, DSC analysis result of PEO, PTG, PNG, and PNG-PTG-PNG triple block copolymers according to the present invention.
6 shows XRD analysis results of the PNG, PNG-PTG-PNG triplet block copolymer according to the present invention.
FIG. 7 shows the results of ionic conductivity measurement and VTF plot of PEO, PTG, and PNG-PTG-PNG triblock copolymers according to the present invention.
FIGS. 8 and 9 are TEM images showing the fine phase separation structure of the PNG-PTG-PNG triplet block copolymer according to the present invention. FIG.
10 is a graph showing electrical characteristics of the PNG-PTG-PNG triblock copolymer according to the present invention.
11 shows NMR and GPC analysis results of PAGE according to the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 촉매중합을 이용한 삼중블록 공중합체 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to like elements throughout.
본 발명에 따른 삼중블록 공중합체는 소프트 세그먼트 A 및 하드 세그먼트 B를 포함한다.The triblock copolymers according to the invention comprise soft segment A and hard segment B.
상기 하드 세그먼트는 블록 공중합체에서 상대적으로 딱딱한(rigid) 물성을 지니는 부분을 의미하며, 상기 소프트 세그먼트는 블록 공중합체 내에서 상대적으로 부드러운(soft) 물성을 지니는 부분을 의미한다. The hard segment refers to a portion having a relatively rigid physical property in a block copolymer, and the soft segment means a portion having relatively soft properties in a block copolymer.
상기 하드 세그먼트의 유리전이온도는 40 ℃ 이상, 예를 들면 40℃ 내지 200℃일 수 있다. 상기와 같은 유리전이온도의 범위 내에서 하드 세그먼트는 상온에서 유리(glass)상으로 존재할 수 있으며, 딱딱한 물성을 가질 수 있다. 상기 소프트 세그먼트의 유리전이온도는 10℃ 이하, 예를 들면, -80℃ 내지 10℃일 수 있다. 상기와 같은 유리전이온도의 범위 내에서 소프트 세그먼트는 상온에서 분자 흐름성을 지닐 수 있게 되어, 부드러운 물성을 가질 수 있다.The glass transition temperature of the hard segment may be 40 占 폚 or higher, for example, 40 占 폚 to 200 占 폚. Within the range of the above-mentioned glass transition temperature, the hard segment may exist in glass at room temperature and may have rigid physical properties. The glass transition temperature of the soft segment may be 10 占 폚 or lower, for example, -80 占 폚 to 10 占 폚. Within the range of the glass transition temperature as described above, the soft segment can have molecular flow property at room temperature, and can have soft properties.
본 발명의 삼중블록 공중합체는 소프트 세그먼트 A, 및 하드 세그먼트 B를 포함한다.The triblock copolymer of the present invention comprises a soft segment A, and a hard segment B.
소프트 세그먼트 A는 하기 화학식 1로 표시되고, 하드 세그먼트 B는 하기 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시된다. 본 발명의 삼중블록 공중합체는 상기 소프트 세그먼트 A와 하드 세그먼트 B의 단일결합에 의해 B-A-B형 배열을 갖는 것이 바람직하다.The soft segment A is represented by the following formula (1), and the hard segment (B) is represented by the following formula (2) or (3). The triblock copolymer of the present invention preferably has a B-A-B arrangement by a single bond of the soft segment A and the hard segment B.
[화학식 1][Chemical Formula 1]
[화학식 2](2)
[화학식 3](3)
상기 m, n'및 n은 각각 독립적으로 1~1000의 정수이다.Each of m, n 'and n is independently an integer of 1 to 1000.
상기 R1 및 R2는 에틸렌글리콜계 화합물이다. 그리고, 상기 에틸렌글리콜계 화합물이 형성된 R1 및 R2의 말단에는 작용기가 더 결합될 수 있다. -CN 등과 같은 높은 유전율을 가지는 작용기를 말단에 도입하여 전도성 이온의 밀도를 증가시켜 이온 전도도를 향상시킬 수 있다. 또한, 리튬 염의 도입으로 이온 전도도를 향상시키고, 제4급 암모늄 염(quaternary ammonium salt) 등과 같은 이온성기 도입으로 유전율, 전도성 이온의 밀도를 증가시켜 이온 전도도를 향상시킬 수 있다.R 1 and R 2 are ethylene glycol compounds. A functional group may be further bonded to the ends of R 1 and R 2 in which the ethylene glycol compound is formed. -CN or the like can be introduced at the terminal to increase the density of the conductive ions and improve the ionic conductivity. In addition, ion conductivity can be improved by introducing a lithium salt, and ionic groups such as quaternary ammonium salts can be introduced to increase the dielectric constant and the density of the conductive ions, thereby improving the ionic conductivity.
상기 R3은 치환 또는 비치환된 아릴기(aryl group)이고, 구체적으로는 나프탈렌일 수 있다. 본 발명은 고체 전해질의 기계적 물성 향상을 위해, 나프틸 구조간의 파이(π)-파이(π) 스택킹(stacking)으로 액상의 PTEGGE(Poly(triethylene glycol glycidyl ether))을 고상으로 만들 수 있다. 소프트 세그먼트 A는 결정화를 방지하는 역할과 동시에 이온을 전달해주는 역할을 수행한다. 이에 따라, 기계적 안정성과 함께 높은 이온 전도도를 가지는 배터리용 고체 전해질을 제조할 수 있다.The R 3 is a substituted or unsubstituted aryl group, specifically, naphthalene. In order to improve the mechanical properties of the solid electrolyte, the present invention can solidify liquid phase PTEGGE (poly (triethylene glycol glycidyl ether)) by stacking p (pi) - pi (n) between naphthyl structures. Soft segment A serves both to prevent crystallization and to transfer ions. Thus, a solid electrolyte for a battery having mechanical stability and high ion conductivity can be produced.
상기 삼중블록 공중합체에서 전체 반복 단위에 대한 세그먼트 A의 비율이 세그먼트 B의 비율보다 큰 것이 바람직하다. 구체적으로는, 상기 삼중블록 공중합체에서 전체 반복 단위에 대한 세그먼트 A : 세그먼트 B의 혼합비는 몰비로 1 : 0. 1 ~ 1 : 0.5일 수 있다. 이 범위에서 세그먼트 B의 비율이 증가함에 따라 왁스(wax)와 같은 상태에서부터 고체상태로 변화되는 것을 확인할 수 있다. B의 몰비가 0.1보다 작을 경우, B 블록이 하드 세그먼트의 역할을 하지 못하여 고분자를 고화시키지 못할 수 있다. 반대로, B의 몰비가 0.5보다 클 경우, 이온을 전달하는 역할을 하는 소프트 세그먼트 A의 비율이 줄어들어 이온 전도도가 저하될 수 있다.It is preferable that the ratio of the segment A to the total repeating units in the triblock copolymer is larger than that of the segment B. [ Specifically, the mixing ratio of the segment A: segment B to the total repeating units in the triblock copolymer may be 1: 0.1 to 1: 0.5 in terms of the molar ratio. As the ratio of the segment B increases in this range, it can be confirmed that the wax is changed from a wax-like state to a solid state. When the molar ratio of B is less than 0.1, the B block does not serve as a hard segment, so that the polymer may not be solidified. Conversely, when the molar ratio of B is larger than 0.5, the proportion of the soft segment A serving to transfer ions may be reduced and the ion conductivity may be lowered.
상기 삼중블록 공중합체는 리튬 배터리의 전해질에 적용될 수 있다.The triblock copolymer may be applied to an electrolyte of a lithium battery.
본 발명의 제1실시예에 따른 삼중블록 공중합체의 제조 방법은 하기 소프트 세그먼트 A를 합성하는 단계(S110), 및 소프트 세그먼트 A, 촉매 및 유기용매와 글리시딜 유도체를 혼합하여 개환 중합하는 단계(S120)를 포함한다.The method for producing a triblock copolymer according to the first embodiment of the present invention includes a step (S110) of synthesizing soft segment A, a step of performing ring-opening polymerization by mixing a soft segment A, a catalyst and an organic solvent and a glycidyl derivative (S120).
소프트 세그먼트 A를 합성하는 단계(S110)The step of synthesizing the soft segment A (S110)
먼저, 하기 화학식 1로 표시되는 소프트 세그먼트 A를 합성한다.First, a soft segment A represented by the following formula (1) is synthesized.
[화학식 1][Chemical Formula 1]
R1 및 R2에 대한 사항은 전술한 바와 같다.R 1 and R 2 are the same as described above.
상기 소프트 세그먼트 A를 합성하기 위해서는, 글리시딜기를 포함하는 에틸렌글리콜계 단량체, 개시제, 촉매 및 유기용매를 혼합하여 개환 중합한다. 상기 글리시딜기를 포함하는 에틸렌글리콜계 단량체는 1개의 에폭사이드 고리를 포함하며 이는 개환 중합(ring opening polymerization)을 일으킬 수 있다. 고리의 개환은 개시제에 포함되는 히드록시기 말단기와 반응 사용된 염기성 촉매의 반응에 의해 개시될 수 있다. 개환된 에폭사이드는 계속하여 염기의 존재하에서 다음의 글리시딜의 에폭사이드를 개환한다. 개환 중합은 예를 들어, 25~60℃에서 12시간 내지 24시간 동안 수행될 수 있으며, 원하는 중합도 및 반응 혼합물의 온도에 따라 조절될 수 있다. In order to synthesize the soft segment A, ring-opening polymerization is carried out by mixing an ethylene glycol monomer containing a glycidyl group, an initiator, a catalyst and an organic solvent. The ethylene glycol-based monomer containing the glycidyl group may include one epoxide ring, which may cause ring opening polymerization. The ring opening may be initiated by the reaction of the hydroxy group end group contained in the initiator and the basic catalyst used. The ring-opened epoxide continuously opens the glycidyl epoxide in the presence of a base. The ring-opening polymerization can be carried out, for example, at 25 to 60 캜 for 12 to 24 hours, and can be adjusted according to the desired polymerization degree and the temperature of the reaction mixture.
상기 글리시딜기를 포함하는 에틸렌글리콜계 단량체는 에폭시 유도체로부터 합성될 수 있으며, 예를 들어, 하기 식 1의 방법으로 합성될 수 있다.The glycidyl group-containing ethylene glycol monomer may be synthesized from an epoxy derivative, for example, by the method of
[식 1][Formula 1]
에피클로로하이드린과 트리에틸렌글리콜을 염기 존재 하에서 개환 중합하면 트리에틸렌글리콜 글리시딜 에테르(TG)가 합성된다.Triethyleneglycol glycidyl ether (TG) is synthesized by ring-opening polymerization of epichlorohydrin and triethylene glycol in the presence of a base.
하기 식 2처럼, 상기 TG는 개시제와 촉매 존재 하에서 개환 중합에 의해 소프트 세그먼트 A로 합성된다.The TG is synthesized as a soft segment A by ring-opening polymerization in the presence of an initiator and a catalyst,
[식 2][Formula 2]
상기 개시제는 알코올을 포함하는 것이 바람직하며, 하기 화학식 4로 표시되는 개시제를 포함할 수 있다.The initiator preferably includes an alcohol, and may include an initiator represented by the following formula (4).
[화학식 4][Chemical Formula 4]
상기 촉매는 음이온 개환중합 촉매로 강염기성을 나타낸다. 예를 들어, 촉매는 t-Bu-P1, TiBP, t-Bu-P2 및 t-Bu-P4 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 이외에도 양이온 개환중합에 사용되는 BF3Et2O와 같은 촉매를 포함한다. The catalyst exhibits strong basicity as an anion ring-opening polymerization catalyst. For example, the catalyst may comprise at least one of t-Bu-P 1 , TiBP, t-Bu-P 2 and t-Bu-P 4 . Other catalysts include BF 3 Et 2 O used in cationic ring-opening polymerization.
상기 유기용매는 톨루엔, 테트라하이드로퓨란 (THF), 수산화나트륨, N,N-디메틸아세트아미드, N,N-디메틸포름아미드, 디메틸 술폭사이드, N-메틸피롤리돈 및 이들의 혼합물 등의 다양한 유기용매가 포함될 수 있다.The organic solvent may be selected from various organic compounds such as toluene, tetrahydrofuran (THF), sodium hydroxide, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, dimethylsulfoxide, N-methylpyrrolidone, A solvent may be included.
소프트 세그먼트 A, 촉매 및 유기용매와 글리시딜 유도체를 혼합하여 개환 중합하는 단계(S120)A step S120 of performing ring-opening polymerization by mixing the soft segment A, the catalyst, the organic solvent, and the glycidyl derivative,
이어서, 상기 소프트 세그먼트 A에 단량체를 첨가하여 개환 중합한다.Then, a monomer is added to the soft segment A to perform ring-opening polymerization.
상기 단량체는 글리시딜 유도체를 가리키며, 상기 글리시딜 유도체는 하기 식 3의 방법으로 합성될 수 있다.The monomer refers to a glycidyl derivative, and the glycidyl derivative can be synthesized by the following
[식 3][Formula 3]
에피클로로하이드린과 히드록시기를 포함하는 나프틸 개시제를 염기 존재 하에서 개환 중합하면 나프틸 글리시딜 에테르(NG)가 합성된다.Naphthylglycidyl ether (NG) is synthesized by ring-opening polymerization of epichlorohydrin and a naphthyl initiator containing a hydroxy group in the presence of a base.
이어서, 상기 소프트 세그먼트 A와 나프틸 글리시딜 에테르(NG)를 염기 존재 하에서 개환 중합하면 식 4에 도시한 바와 같이, PNG-PTG-PNG가 합성된다.Next, ring-opening polymerization of the soft segment A and naphthylglycidyl ether (NG) in the presence of a base results in the synthesis of PNG-PTG-PNG as shown in the following formula (4).
[식 4][Formula 4]
이처럼, 상기 글리시딜 유도체는 개환 중합에 의해 하기 화학식 2로 표시된다.Thus, the glycidyl derivative is represented by the ring-opening polymerization represented by the following formula (2).
[화학식 2](2)
상기 n'은 1~1000의 정수이고, 상기 R3은 치환 또는 비치환된 아릴기(aryl group)이다. N 'is an integer of 1 to 1000, and R 3 is a substituted or unsubstituted aryl group.
본 발명의 제2실시예에 따른 삼중블록 공중합체의 제조 방법은 하기 소프트 세그먼트 A를 합성하는 단계(S210), 및 소프트 세그먼트 A, 촉매 및 유기용매와 이소시아네이트 유도체를 혼합하여 축합 중합하는 단계(S220)를 포함한다.The method for producing a triblock copolymer according to the second embodiment of the present invention comprises the steps of synthesizing soft segment A (S210) and a step S220 of condensing polymerization by mixing soft segment A, a catalyst, an organic solvent and an isocyanate derivative ).
소프트 세그먼트 A를 합성하는 단계(S210)는 제1실시예에서 전술한 바와 같다.The step S210 of synthesizing the soft segment A is as described above in the first embodiment.
소프트 세그먼트 A, 촉매 및 유기용매와 이소시아네이트 유도체를 혼합하여 축합 중합하는 단계(S220)A step S220 of condensing polymerization by mixing the soft segment A, the catalyst, the organic solvent and the isocyanate derivative,
상기 소프트 세그먼트 A에 이소시아네이트 유도체를 혼합하여 축합 중합한다. 이소시아네이트기(Isocyanate group, -N=C=O)는 소프트 세그먼트 A의 말단에 존재하는 히드록시기(-OH)와 축합 중합되어 우레탄을 형성한다. 축합 중합은 대략 50~90℃에서 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The soft segment A is mixed with an isocyanate derivative and subjected to condensation polymerization. The isocyanate group (-N = C = O) undergoes a condensation polymerization with a hydroxyl group (-OH) existing at the end of the soft segment A to form a urethane. The condensation polymerization can be carried out at about 50 to 90 占 폚, but is not limited thereto.
우레탄이 형성된 중합체에 알코올기가 양쪽 끝에 결합한 형태의 다이알코올(BDO)을 첨가하여 주쇄에 우레탄기를 포함하는 하드 세그먼트 B를 합성할 수 있다. 그리고, 최종 합성된 삼중블록 공중합체는 상기 소프트 세그먼트 A와 하드 세그먼트 B의 단일결합에 의해 B-A-B형 배열을 갖는 삼중 블록 공중합체인 것을 확인할 수 있다.Hard segment B containing a urethane group in the main chain can be synthesized by adding a dialcohol (BDO) in which an alcohol group is bonded to both ends of a urethane-formed polymer. It can be confirmed that the finally synthesized triblock copolymer is a triblock copolymer having a B-A-B configuration by a single bond between the soft segment A and the hard segment B.
상기 제2실시예에 따른 삼중 블록 공중합체는 하기 식 5의 방법으로 합성될 수 있다.The triblock copolymer according to the second embodiment can be synthesized by the method of the following formula (5).
[식 5][Formula 5]
상기 주쇄에 우레탄기를 포함하는 하드 세그먼트 B는 하기 화학식 3으로 표시된다. The hard segment B containing a urethane group in the main chain is represented by the following general formula (3).
[화학식 3](3)
이처럼, 본 발명에서는 촉매중합을 이용하여 에폭시 유도체로부터 소프트 세그먼트 블록과 하드 세그먼트 블록이 반복되는 삼중블록 공중합체를 제조함으로써, 액상의 PTEGGE(Poly(triethylene glycol glycidyl ether))를 고체로 변화시킬 수 있다. 아울러, 소프트 세그먼트 블록 A와 하드 세그먼트 블록 B의 상분리로 인한 이온 채널 형성으로 이온 전도도를 증가시킬 수 있다.Thus, in the present invention, liquid PTEGGE (poly (triethylene glycol glycidyl ether)) can be converted into a solid by preparing a triblock copolymer in which a soft segment block and a hard segment block are repeated from an epoxy derivative by catalytic polymerization . In addition, ion conduction can be increased by ion channel formation due to the phase separation of soft segment block A and hard segment block B.
이와 같이 촉매중합을 이용한 삼중블록 공중합체 및 그 제조 방법에 대하여 그 구체적인 실시예를 살펴보면 다음과 같다.Specific examples of the triblock copolymer and the production method thereof using the catalyst polymerization will be described as follows.
도 1은 본 발명에 따른 TG, NG 단량체의 NMR 결과이다. 상기 식 1에서 합성된 TG(triethylene glycol glycidyl ether)와 식 3에서 합성된 NG(napthyl glycidyl ether) 단량체의 NMR 피크를 보여준다. 1 shows NMR results of TG and NG monomers according to the present invention. NMR peaks of TG (triethylene glycol glycidyl ether) synthesized in the
도 2는 본 발명에 따른 PTG 와 PNG-PTG-PNG 삼중블록 공중합체의 NMR 결과이다. 상기 식 2에서 합성된 PTG와 식 4에서 합성된 PNG-PTG-PNG 공중합체의 NMR 피크를 보여준다. PTG의 피크 중 일부가 TG의 피크와 일치하고, PNG-PTG-PNG의 피크에서 PTG의 피크를 확인할 수 있다.2 shows NMR results of PTG and PNG-PTG-PNG triblock copolymer according to the present invention. The NMR peaks of the PTG synthesized in the
도 3은 본 발명에 따른 PTG 의 분자량 분포도를 나타낸 그래프이고, 표 1은 t-Bu-P4 촉매 하에서 TG의 개환 중합을 통한 PTG 고분자의 양방향성을 보여주는 결과이다.FIG. 3 is a graph showing the molecular weight distribution of PTG according to the present invention. Table 1 shows the bi-directionality of PTG polymer through ring-opening polymerization of TG under t-Bu-P 4 catalyst.
[표 1][Table 1]
** Mn,theo : 수평균 분자량, D : 분자량 분포도, conv.(%) : 고분자 중합이 진행되는 정도** M n, theo : number average molecular weight, D : molecular weight distribution, conv. (%): Degree of polymerization
도 3 및 표 1을 참조하면, TG의 중합도를 30, 60, 90으로 제어하여 이론적인 분자량과 실제 측정한 분자량이 일치하는 결과를 보여준다. 개환 중합을 통해, 말단에 활성화기를 가진 고분자 사슬이 제어되어 성장하는 결과를 확인할 수 있으며, 중합의 리빙성과 제어성을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 3 and Table 1, the polymerization degree of TG was controlled to 30, 60, and 90, and the theoretical molecular weight and the actually measured molecular weight were matched. Through the ring-opening polymerization, it is possible to confirm the result that the polymer chain having an activating group at the terminal is controlled and grown, and the living performance and controllability of the polymerization can be confirmed.
도 4는 본 발명에 따른 PNG-PTG-PNG 삼중블록 공중합체의 분자량 분포도를 나타낸 그래프이고, 표 2는 t-Bu-P4 촉매 하에서 TG와 NG의 개환 중합을 통한 삼중블록 공중합체의 양방향성을 보여주는 결과이다.Figure 4 is a bi-directional copolymer triblock through the ring-opening polymerization of TG and NG under a graph showing the molecular weight distribution of the PNG-PTG-PNG triblock copolymer according to the present invention, Table 2 t-Bu-P 4 catalyst This is the result.
[표 2][Table 2]
** f wt,PNG : PNG의 중량 비율** f wt, PNG : weight ratio of PNG
합성된 PTG에 NG를 첨가함으로써, B-A-B형 배열을 갖는 삼중블록 공중합체를 제조할 수 있다. 블록의 비율에 따라 분자량과 NG의 중량 분율이 제어됨을 확인할 수 있다.By adding NG to the synthesized PTG, a triblock copolymer having a B-A-B configuration can be produced. It can be confirmed that the molecular weight and the weight fraction of NG are controlled according to the ratio of the block.
도 5는 본 발명에 따른 PEO, PTG, PNG, PNG-PTG-PNG 삼중블록 공중합체의 TGA와 DSC 분석 결과이다. (조건 : PEO (M n = 20.0 kDa), PTG (M n = 21.6 kDa) and PNG-PTG-PNGs (M n = 23.930.9 kDa, f wt,PNG = 9.2, 16.7, 22.7 and 28.6 wt%), (a) 질소 분위기에서 10℃/min의 승온속도로 300℃까지 가열, (b) 질소 분위기에서 250℃에서 -85℃까지 10℃/min 냉각 속도로 냉각, (c) 질소 분위기에서 -85℃에서 250℃까지 10℃/min의 승온속도로 승온, (d) PEO (M n = 20.0 kDa), PTG (M n = 21.6 kDa) and PNG-PTG-PNGs (M n = 23.930.9 kDa, f wt,PNG = 9.2, 16.7, 22.7 and 28.6 wt%)에 LiTFSI를 [Li]/[O] = 0.05 비율로 혼합하여 -60℃에서 0℃까지 10℃/min의 승온속도로 승온) FIG. 5 shows TGA and DSC analysis results of the PEO, PTG, PNG and PNG-PTG-PNG triblock copolymers according to the present invention. (Conditions: PEO (M n = 20.0 kDa ), PTG (M n = 21.6 kDa) and PNG-PTG-PNGs (M n = 23.930.9 kDa, f wt, PNG = 9.2, 16.7, 22.7 and 28.6 wt%) (b) cooling at 250 ° C to -85 ° C at a cooling rate of 10 ° C / min in a nitrogen atmosphere, (c) cooling to -85 ° C in a nitrogen atmosphere, in ℃ to 250 ℃ temperature was raised at a heating rate of 10 ℃ / min, (d) PEO (M n = 20.0 kDa), PTG (M n = 21.6 kDa) and PNG-PTG-PNGs (M n = 23.930.9 kDa, f wt, PNG = 9.2, 16.7 , 22.7 and the LiTFSI to 28.6 wt%) [Li] / [O] = a mixture of 0.05 ratio was raised to a temperature rising rate of 10 ℃ / min from -60 ℃ to 0 ℃)
TGA 분석 결과를 참조하면, 300℃까지의 온도 범위 내에서 삼중블록 공중합체가 안정함을 보여준다. 이로부터 배터리의 구동 온도 범위 내에서 안정할 것이라고 예측할 수 있다.Referring to the TGA analysis results, it is shown that the triblock copolymer is stable within the temperature range up to 300 < 0 > C. From this, it can be predicted that it will be stable within the operating temperature range of the battery.
또한, DSC 분석 결과를 참조하면, 이온을 효율적으로 전달하는데 필요한 낮은 유리전이 온도(약 -65℃)를 갖는 것을 확인할 수 있다. 또한, NG의 높은 유리전이 온도와 결정화 온도를 통해 하드 블록으로 사용이 가능함을 확인하였다.Also, referring to the results of the DSC analysis, it can be confirmed that the glass transition temperature (about -65 DEG C) necessary for efficiently transferring ions is obtained. In addition, it was confirmed that NG can be used as a hard block through high glass transition temperature and crystallization temperature.
도 6은 본 발명에 따른 PNG, PNG-PTG-PNG 삼중블록 공중합체의 XRD 분석 결과이다. (조건 : (b) ABA triblock copolymer, PNG-PTG-PNG (M n = 23.930.9 kDa, f wt,PNG = 9.2, 16.7, 22.7 and 28.6 wt%)) DSC 분석에서는 PNG-PTG-PNG의 경우, PNG의 낮은 함량으로 인해 결정화 온도를 확인하기에 어려웠다. 이를 XRD로 분석한 결과, PNG 블록의 결정성을 확인하였고, 하드 블록으로 사용할 수 있음을 보여준다.6 shows XRD analysis results of PNG, PNG-PTG-PNG triplet block copolymer according to the present invention. For the (condition (b) ABA triblock copolymer, PNG -PTG-PNG (M n = 23.930.9 kDa, f wt, PNG = 9.2, 16.7, 22.7 and 28.6 wt%)) The DSC analysis PNG-PTG-PNG , It was difficult to confirm the crystallization temperature due to the low content of PNG. As a result of XRD analysis, the crystallinity of the PNG block was confirmed and it can be used as a hard block.
도 7(a)는 본 발명에 따른 PEO, PTG, PNG-PTG-PNG 삼중블록 공중합체의 이온 전도도 측정 결과이다.(조건 : PEO (M n = 20.0 kDa), PTG (M n = 21.6 kDa) and PNG-PTG-PNG (M n = 23.930.9 kDa, f wt,PNG = 9.2, 16.7, 22.7 and 28.6 wt%), 30~80°C에서 3번 측정)Figure 7 (a) is an ion conductivity measurement results of the copolymer PEO, PTG, PNG-PTG- PNG triblock according to the invention (conditions:. PEO (M n = 20.0 kDa), PTG (M n = 21.6 kDa) and 3 times at 30 to 80 ° C) and PNG-PTG-PNG ( M n = 23.930.9 kDa, f wt, PNG = 9.2, 16.7, 22.7 and 28.6 wt%
이온 전도도 측정을 통해, 기존의 PEO에 비해 낮은 온도 범위에서 높은 이온 전도도 값을 보여준다. 또한, PNG 블록의 비율이 증가함에 따라 이온을 전도하는 PTG 블록이 감소함에도 불구하고 이온 전도도가 상승하는 것을 확인할 수 있다.Through ionic conductivity measurement, it shows high ion conductivity value in low temperature range compared to conventional PEO. Also, as the ratio of the PNG block increases, it is confirmed that the ion conductivity increases even though the number of the PTG blocks conducting the ions decreases.
도 7 (b)는 본 발명에 따른 PEO, PTG, PNG-PTG-PNG 삼중블록 공중합체의 VTF plot 결과이다.(VTF plot 결과는 도 5 (d)의 측정 결과와 도 7 (a)의 측정 결과로부터 계산하여 도출함.)7 (b) is a VTF plot of the PEO, PTG and PNG-PTG-PNG triple block copolymers according to the present invention. (The VTF plot results are shown in FIG. 5 (d) Calculated from the results.)
PNG 블록의 비율이 증가함에도 불구하고 이온 전도도가 향상되는 경향을 해석하기 위해 VTF plot을 이용하였다. 그래프의 기울기가 이온을 전달하는데 필요한 활성화 에너지(Ea)로 계산된다. VTF plot was used to analyze the tendency of the ion conductivity to improve even though the ratio of PNG block increased. The slope of the graph is calculated as the activation energy (Ea) necessary to transfer the ions.
[식 6][Formula 6]
상기 식 6에서 Ea (kJ·mol1)는 활성화 에너지, A (K1/2 S·cm1)는 전하 운반체의 수, R (J mol1·K1)은 기체상수, T0 (K) = Tg 50K이다.In the formula 6 E a (kJ · mol 1 ) is the activation energy, A (K 1/2 S · cm 1) is the number of charge carriers, R (J mol 1 · K 1) is the gas constant, T 0 (K ) = T g 50K.
하기 표 3은 도 7의 이온 전도도와 VTF plot 결과를 나타낸 표이다.Table 3 below shows the results of ion conductivity and VTF plot of FIG.
[표 3][Table 3]
표 3을 참조하면, PNG 블록의 비율이 증가함에 따라 Ea가 감소하고, 더 낮은 에너지로 이온을 전달하여 이온을 전달하는 효율이 향상됨을 확인할 수 있다.Referring to Table 3, it can be seen that as the ratio of the PNG block increases, Ea decreases and the efficiency of transferring ions by transferring ions with lower energy is improved.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 PNG-PTG-PNG 삼중블록 공중합체의 미세 상분리 구조를 나타낸 TEM 이미지이다. (조건 : (a,b) PNG7-PTG96-PNG7 (fwt,PNG = 9.2 wt%), (c,d) PNG12-PTG97-PNG12 (fwt,PNG = 16.7 wt%), (e,f) PNG15-PTG94-PNG15 (fwt,PNG = 22.7 wt%) and (g,h) PNG18-PTG107-PNG18 (fwt,PNG = 28.6 wt%) films with LiTFSi 30 wt% stained with RuO4)FIGS. 8 and 9 are TEM images showing the fine phase separation structure of the PNG-PTG-PNG triplet block copolymer according to the present invention. FIG. PNG 7 -PTG 96 -PNG 7 (f wt, PNG = 9.2 wt%), (c, d) PNG 12 -PTG 97 -PNG 12 (f wt, PNG = 16.7 wt% (e, f) PNG 15 -PTG 94 -PNG 15 (f wt, PNG = 22.7 wt%) and (g, h) PNG 18 -PTG 107 -PNG 18 (f wt, PNG = 28.6 wt%) films with
PNG 블록의 비율이 증가함에 따라 선명한 이온 채널이 형성되고, 삼중블록 공중합체가 자기조립 특성을 가지면서 형성된 이온 채널을 통해 이온이 전달됨으로써 이온 전도도 효율이 증가하게 된다.As the ratio of the PNG block increases, a clear ion channel is formed, and the ion conductivity is increased by transferring ions through the formed ion channel while the triblock copolymer has a self-assembling property.
도 10은 본 발명에 따른 PNG-PTG-PNG 삼중블록 공중합체의 전기적 특성을 나타낸 그래프이다.(조건 : (a) PNG7-PTG96-PNG7 (fwt,PNG = 9.2 wt%), (b) PNG12-PTG97-PNG12 (fwt,PNG = 16.7 wt%), (c) PNG15-PTG94-PNG15 (fwt,PNG = 22.7 wt%), (d) PNG18-PTG107-PNG18 (fwt,PNG = 28.6 wt%) containing LiTFSi [Li]/[O]=0.05, 30wt%)10 is a graph showing the electrical characteristics of the PNG-PTG-PNG triplet block copolymer according to the present invention. (Conditions: (a) PNG 7 -PTG 96 -PNG 7 (f wt, PNG = 9.2 wt% b) PNG 12 -PTG 97 -PNG 12 (f wt, PNG = 16.7 wt%), (c) PNG 15 -PTG 94 -PNG 15 (f wt, PNG = 22.7 wt%), (d) PNG 18 -PTG [Li] / [O] = 0.05, 30 wt%) containing 107- PNG 18 (f wt, PNG = 28.6 wt%
PNG 블록의 비율이 가장 낮은 (a)를 제외하고는 나머지 샘플들이 4V까지 전기 화학적으로 안정된 결과를 보여준다.The remaining samples show electrochemically stable results up to 4V except for (a) where the ratio of the PNG block is the lowest.
도 11은 본 발명에 따른 PAGE의 NMR과 GPC 분석 결과이다. 작용기를 도입하기 위해, 측쇄의 말단에 바이닐기가 도입된 PAGE(poly(allyl glycidyl ether))를 합성하고 이를 NMR과 GPC를 측정하였다. NMR에서 에틸 그룹의 수소 피크과 개시제에 해당하는 수소 피크를 관찰할 수 있다.11 shows NMR and GPC analysis results of PAGE according to the present invention. To introduce the functional group, poly (allyl glycidyl ether) (PAGE) having a vinyl group introduced at the end of the side chain was synthesized and its NMR and GPC were measured. In the NMR, the hydrogen peak of the ethyl group and the hydrogen peak corresponding to the initiator can be observed.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It is to be understood that the invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.
Claims (16)
하기 화학식 2로 표시되는 하드 세그먼트 B 또는 우레탄기(-NHCOO-)를 포함하는 하드 세그먼트 B;를 포함하고,
상기 소프트 세그먼트 A와 하드 세그먼트 B의 단일결합에 의해 B-A-B형 배열을 갖는 것을 특징으로 하는 삼중블록 공중합체.
[화학식 1]
상기 m은 1~1000의 정수이고,
상기 R1 및 R2는 에틸렌글리콜계 화합물이다.
[화학식 2]
상기 n'은 1~1000의 정수이고,
상기 R3은 치환 또는 비치환된 아릴기(aryl group)이다.
A soft segment A represented by the following general formula (1); And
And hard segment B comprising a hard segment B or a urethane group (-NHCOO-) represented by the following formula (2)
Wherein the soft segment A and the hard segment B have a BAB type arrangement by a single bond.
[Chemical Formula 1]
M is an integer of 1 to 1000,
R 1 and R 2 are ethylene glycol compounds.
(2)
N 'is an integer of 1 to 1000,
And R < 3 > is a substituted or unsubstituted aryl group.
상기 R3은 나프탈렌인 것을 특징으로 하는 삼중블록 공중합체.
The method according to claim 1,
Wherein R < 3 > is naphthalene.
상기 주쇄에 우레탄기(-NHCOO-)를 포함하는 하드 세그먼트 B는 하기 화학식 3으로 표시되는 것을 특징으로 하는 삼중블록 공중합체.
[화학식 3]
상기 n은 1~1000의 정수이다
The method according to claim 1,
Wherein the hard segment B containing a urethane group (-NHCOO-) in the main chain is represented by the following formula (3).
(3)
Wherein n is an integer of 1 to 1000
상기 삼중블록 공중합체에서 전체 반복 단위에 대한 세그먼트 A의 비율이 세그먼트 B의 비율보다 큰 것을 특징으로 하는 삼중블록 공중합체.
The method according to claim 1,
Wherein the ratio of the segment A to the total repeating units in the triblock copolymer is larger than the ratio of the segment B to the total repeating units.
상기 삼중블록 공중합체에서 전체 반복 단위에 대한 세그먼트 A : 세그먼트 B의 혼합비는 몰비로 1 : 0.1 ~ 1 : 0.5인 것을 특징으로 하는 삼중블록 공중합체.
The method according to claim 6,
Wherein the mixing ratio of the segment A: segment B to the total repeating units in the above-mentioned triblock copolymer is 1: 0.1 to 1: 0.5 in a molar ratio.
상기 삼중블록 공중합체는 리튬 배터리 전해질용 삼중블록 공중합체인 것을 특징으로 하는 삼중블록 공중합체.
The method according to claim 1,
Wherein the triblock copolymer is a triblock copolymer for a lithium battery electrolyte.
(b) 상기 소프트 세그먼트 A, 촉매 및 유기용매와 글리시딜 유도체를 혼합하여 개환 중합하는 단계;를 포함하고,
상기 글리시딜 유도체가 개환 중합에 의해 하기 화학식 2로 표시되는 하드 세그먼트 B로 합성되며,
상기 소프트 세그먼트 A와 하드 세그먼트 B의 단일결합에 의해 B-A-B형 배열을 갖는 것을 특징으로 하는 삼중블록 공중합체의 제조 방법.
[화학식 1]
상기 m은 1~1000의 정수이고,
상기 R1 및 R2는 에틸렌글리콜계 화합물이다.
[화학식 2]
상기 n'은 1~1000의 정수이고,
상기 R3은 치환 또는 비치환된 아릴기(aryl group)이다.
(a) synthesizing a soft segment A represented by the following formula (1); And
(b) ring-opening polymerization by mixing the soft segment A, the catalyst, and the organic solvent with the glycidyl derivative,
The glycidyl derivative is synthesized by ring-opening polymerization to a hard segment B represented by the following formula (2)
Wherein the soft segment A and the hard segment B have a BAB type arrangement by a single bond.
[Chemical Formula 1]
M is an integer of 1 to 1000,
R 1 and R 2 are ethylene glycol compounds.
(2)
N 'is an integer of 1 to 1000,
And R < 3 > is a substituted or unsubstituted aryl group.
(b) 상기 소프트 세그먼트 A, 촉매 및 유기용매와 이소시아네이트 유도체를 혼합하여 축합 중합하는 단계;를 포함하고,
상기 이소시아네이트 유도체가 축합 중합에 의해 주쇄에 우레탄기를 포함하는 하드 세그먼트 B로 합성되며,
상기 소프트 세그먼트 A와 하드 세그먼트 B의 단일결합에 의해 B-A-B형 배열을 갖는 것을 특징으로 하는 삼중블록 공중합체의 제조 방법.
[화학식 1]
상기 m은 1~1000의 정수이고,
상기 R1 및 R2는 에틸렌글리콜계 화합물이다.
(a) synthesizing a soft segment A represented by the following formula (1); And
(b) condensing and polymerizing the soft segment A, the catalyst, and the organic solvent with an isocyanate derivative,
The isocyanate derivative is synthesized by condensation polymerization as a hard segment B containing a urethane group in the main chain,
Wherein the soft segment A and the hard segment B have a BAB type arrangement by a single bond.
[Chemical Formula 1]
M is an integer of 1 to 1000,
R 1 and R 2 are ethylene glycol compounds.
상기 (a) 단계에서, 글리시딜기를 포함하는 에틸렌글리콜계 단량체, 하기 화학식 4로 표시되는 개시제, 촉매 및 유기용매를 혼합하여 개환 중합하는 것을 특징으로 하는 삼중블록 공중합체의 제조 방법.
[화학식 4]
11. The method according to claim 9 or 10,
Wherein in step (a), ring-opening polymerization is carried out by mixing an ethylene glycol monomer containing a glycidyl group, an initiator represented by the following formula (4), a catalyst and an organic solvent.
[Chemical Formula 4]
상기 R3은 나프탈렌인 것을 특징으로 하는 삼중블록 공중합체의 제조 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein R < 3 > is naphthalene.
상기 주쇄에 우레탄기(-NHCOO-)를 포함하는 하드 세그먼트 B는 하기 화학식 3으로 표시되는 것을 특징으로 하는 삼중블록 공중합체의 제조 방법.
[화학식 3]
상기 n은 1~1000의 정수이다
11. The method of claim 10,
Wherein the hard segment B containing a urethane group (-NHCOO-) in the main chain is represented by the following formula (3).
(3)
Wherein n is an integer of 1 to 1000
상기 촉매는 t-Bu-P1, TiBP, t-Bu-P2 및 t-Bu-P4 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 삼중블록 공중합체의 제조 방법.
11. The method according to claim 9 or 10,
Wherein the catalyst comprises at least one of t-Bu-P 1 , TiBP, t-Bu-P 2 and t-Bu-P 4 .
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