• 신재생에너지
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• 제2권4호
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• pp.46-55
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• 2006

본 연구는 불소그룹을 함유한 술폰화된 아릴렌에테르계 블록 공중합체 고분자 전해질막의 제조 및 연료전지 특성에 관한 것이다. 이러한 불소그룹을 함유한 술폰화된 아랄렌에테르계 블록 공중합체를 제조하기 위하여 양말단에 불소계 비닐기를 가지면서, 고분자 전환시 상온에서 술폰화 가능한 biphenyl계 단량체와 술폰화가 불가능한 sulfonyl계 단량체를 각각 합성하였다. Biphenyl계 단량체로 부터 올리고머를 합성한 후 sulfonyl계 단량체와 열적 고리화 부가중합을 하여 다양한 몰조성을 갖는 일련의 perfluorocyclobutane(PFCB)기를 포함하는 블록 공중합체를 제조하였다. 제조된 블록 공중합체를 상온에서 술폰화제인 chlorosulfonic acid(CSA)를 이용하여 후술폰화시켜 강산 이온기인 sulfonic acid를 biphenyl계 올리고머 부분에 선택적으로 도입하였다. 이렇게 제조된 술폰화된 고분자를 제막한 후 연료전지 특성을 Nafion-115와 비교하였다. 술폰화가 되는 올리고머 블록의 비율 증가에 따라 이온교환능력 (IEC)이 증가하였고 , 그에 따른 팽윤도 역시 증가하는 것을 보였다. 술폰화된 고분자들은 건조 및 습윤 상태에서도 기계적 강도가 우수하였다. 최적화된 술폰화 블록 고분자(S-2) 를 대상으로 membrane electrolyte assembly(MEA) 를 제조하여 연료전지 초기성능을 측정한 결과 Nafion-112와 유사한 전기화학적 성능을 나타내었다.

• 폴리머
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• 제26권4호
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• pp.415-421
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• 2002

E-beam 전조사법을 이용하여 HPP-g-styrene 공중합체와 술폰화 반응을 통한 술폰화 HPP-g-styrene 섬유이온교환체를 합성하였다. 그라프트율은 스티렌 단량체 농도가 증가함에 따라 증가하였으며 스티렌 단량체 농도가 80%에서 그라프트율이 128%로 최대를 나타냈다. 술폰화율은 그라프트율이 증가함에 따라 증가하는 경향을 나타내었으며, 그라프트율이 100%일 때 13.4%로 최대값을 나타내었다. 술폰화 HPP-g-styrene 섬유이온교환체의 이온교환용량은 약 3.42 meq/g으로써 흡착 성능이 매우 우수한 소재임을 확인하였다. BET 분석결과 술폰화 HPP-g-styrene의 비표면적은 62.54 $m^2/g$, 기공크기는 25 $\AA$으로 반응전보다 비표면적은 감소하였고 기공크기는 약간 증가하는 경향을 보였다. 또한 Bovine Serum Albumin (BSA) 흡착 실험 결과 술폰화도가 증가함에 따라 BSA 흡착 용량이 증가하는 경향을 나타내었으며, 술폰화도 13.4%에서 BSA 흡착용량 3.8 mg/g으로 최대를 나타내었다. 따라서 본 연구에서 합성한 섬유이온교환체가 BSA 흡착.분리에 적합한 소재임을 확인하였다.

• 멤브레인
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• 제29권5호
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• pp.252-262
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• 2019

서로 다른 술폰화 정도에 따라 sulfonated star branched poly(styrene-b-butadiene-b-styrene) triblock copolymer (SSBS)가 합성되었다. 술폰화된 butadiene block은 FT-IR spectroscopy로 확인할 수 있다. 술폰화 정도를 측정 비교하기 위해서 산-염기 적정을 통하여, ion exchange capacity (IEC)를 계산하였다. 술폰화된 SSEB 전해질막은 높은 water uptake와 proton conductivity를 보였다. 실온에서 25 mol% 술폰화된 SSBS는 0.114 S/cm라는 높은 값을 나타냈으며, 이는 Nafion과 비슷한 수치였다. 일정한 상대 습도에서 온도의 증가는 현저하게 높은 수소이온전도도를 나타냄을 알 수 있었다. 모든 술폰화된 막은 Nafion과 비교했을 때 낮은 methanol 투과도를 보여주었다. AFM을 이용하여 술폰화된 전해질막의 구조는 이른바 분리된 나노구조의 미세상과 ionic channel의 접속으로 이루어졌음을 확인할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권2호
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• pp.211-217
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• 2011

본 연구는 high impact polystyrene (HIPS)의 가교 및 술폰화시간을 달리하여 이온교환막을 제조하였다. 술폰화 HIPS(SHIPS) 이온교환막의 술폰화도는 술폰화시간이 증가함에 따라 증가하였고, 가교시간이 증가함에 따라 감소하였으며 이때 최대 술폰화도는 66%였다. 또한, SHIPS 이온교환막의 이온교환용량과 함수율은 가교율이 증가할수록 감소하였고 술폰화시간이 증가할수록 우수한 성능을 나타냈으며 가장 우수한 함수율과 이온교환용량은 35.2%와 1.55 meq/g이였다. SHIPS 이온교환막의 전기저항 및 이온전도도는 술폰화시간이 증가할수록 우수한 성능을 나타냈으며 가장 우수한 값은 각각 $0.4\Omega{\cdot}cm^{2}$와 0.1 S/cm으로 나타났으며 Nafion 117보다 성능이 우수하였다. SHIPS 이온교환막의 유기용매에서의 내구성은 가교시간이 증가할수록 증가하였으며 SEM 관찰 결과 술폰화시간이 진행됨에 따라 표면이 불균일하게 변화되는 것을 확인할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권1호
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• pp.69-74
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• 2011

본 연구에서는 전기방사를 이용하여 PS의 취성을 개선하고자 내충격성이 우수한 HIPS와 가교제 DVB를 혼합하여 방사한 후 가교와 술폰화 반응을 통해 HIPS 이온교환 나노섬유를 제조하였다. 또한, 이들을 FT-IR, XPS, 함수율, 이온교환 용량, SEM 및 접촉각으로 나노섬유의 기본특성을 확인하였다. FT-IR 및 XPS 구조분석 결과, HIPS 나노섬유는 술폰화 시간이 지남에 따라 $-SO_3H$기의 도입이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 술폰화 시간이 지남에 따라 섬유의 친수성이 증가하여 DVB 함량이 7.5 wt%, 술폰화 시간이 200분일 때 함수율과 이온교환용량은 최대 75.6%, 2.67 meq/g으로 나타났다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권6호
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• pp.731-736
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• 2010

본 연구에서는 post sulfonation 반응을 통하여 SBS 양이온교환막을 제조하였다. 술폰화 양이온교환막의 술폰화도, 함수율, 이온교환용량, 전기저항 및 전기전도도등 막의 전기적 특성을 술폰화 시간을 변수로 하여 확인하였다. 술폰화 SBS 막의 술폰화도는 반응시간 및 황산의 농도가 증가함에 따라 증가하였으며 최대 술폰화도는 24.0%이었다. 또한 막의 함수율과 이온교환용량은 술폰화도가 증가함에 따라 증가하였으며 각각 41.2%, 0.80 meq/g로 가장 높았으며, 전기저항과 전기전도도는 각각 $23.6{\Omega}{\cdot}cm^2$, $4.24{\times}10^{-4}S/cm$이었다.

• 멤브레인
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• 제15권4호
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• pp.355-362
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• 2005

본 연구는 연료전지에 적용 가능한 술폰화된 고분자 이온교환막 개발에 관한 것으로, perfluorocyclobutane ring(PFCB)을 함유한 4,4'-biphenylene perfluorocyclobutyl ether 고분자를 합성하여 이를 술폰화제인 chlorosulfonic acid (CSA)와 용매인 dichloromethane (DCC) 혼합용액을 사용하여 후술폰화시킴으로써 PFCB기를 함유한 술폰화된 biphenylene 고분자 막을 제조하였다. 술폰화된 고분자의 제조시 biphenylene perfluorocyclobutyl ether 고분자와 CSA의 몰비를 각각 1:1, 1:2, 1:3, 1:4로 변화시켜주어 다양한 술폰산기의 함량을 갖는 이온교환막을 제조할 수 있었다. 합성된 화합물과 고분자는 NMR과 GPC를 통해서 분석 및 확인하였고, 술폰화된 막을 이용하여 술폰산기의 함량 변화에 따른 술폰화도, 이온교환용량, 함수율, 이온전도도 등을 측정하였다. 측정 결과, 술폰화도가 증가함에 따라 이온전도도, 이온교환용량 및 함수율이 연속적으로 증가하는 것을 확인할 수 있었다.

• 폴리머
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• 제33권6호
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• pp.608-614
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• 2009

본 연구에서 술폰화 SEBS/HIPS 양이온교환막을 epoxidized polybutadiene과 divinylbenzene 가교제로 가교시켜 캐스팅 및 술폰화방법으로 제조하였다. 막의 술폰화 반응은 황산과 silver sulfate를 사용하여 진행하였다. 또한, 막의 기본물성, 술폰화두 함수율, 이온교환용량, 전기저항 및 모듈러스를 확인하였다. 막의 술폰화도는 반응시간이 증가함에 따라 증가하였으며, 10 wt% HIPS가 혼합된 막의 술폰화도가 반응시간 120분에서 83.6%로 가장 높게 나타났다. 또한, 막의 함수율과 이온교환용량은 술폰화도가 증가함에 따라 증가하였으며 최대 43.8%, 1.14 meq/g이었다. 막의 전기저항은 20 wt% HIPS가 혼합된 양이온교환막이 $83\;\Omega{\cdot}cm^2$으로 가장 낮았으며 전기전도도는 10 wt% HIPS 혼합막이 $1.22\times10^{-4}S/cm$로 가장 우수하였다. 또한, 막의 기계적물성, 모듈러스는 술폰화도가 증가할수록 증가하였으며, 술폰화 전후 모듈러스값은 $153204\;kgf/cm^2$이었다.

• 멤브레인
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• 제16권4호
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• pp.241-251
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• 2006

본 연구에서, 랜덤(r-) 및 블록(b-) 구조를 가지는 가교 공중합 폴리이미드를 N,N-bis(2-hyoxyethyl)-2-aminoethanesulfonic acid와 pentanediol을 가교제로 사용하여 제조하였다. 비교를 위하여 가교되지 않은 r- 과 b- 술폰화 공중합 폴리이미드도 제조하였다. 술폰산기의 조성에 강한 의존성을 보이는 이온교환능 값은 r- 과 b- 술폰화 공중합 폴리이미드에서 서로 비슷한 경향을 나타냈다. 카르복실산 기의 dimerization을 통한 물리적 가교현상은, 가교되지 않은 b- 술폰화 공중합 폴리이미드 고분자의 평균 사슬 거리를 감소시켰으며, 결과적으로 함수율과 메탄올 투과도를 r- 술폰화 공중합 폴리이미드보다 감소시켰다. 동시에, 고분자의 평균 사슬 거리의 감소는 단위 부피당 fixed-charged 이온의 함량을 증가시켰고, 이렇게 높아진 liked-charged 이온 밀도는 b- 술폰화 공중합 폴리이미드의 수소이온 전도도의 향상에 기여하였다. 가교제 및 고분자 구조에 상관없이, 가교구조의 도입은 고분자 사슬간의 평균 거리를 감소시켰고, 메탄올 투과도를 낮추었다. 반면에, 수소이온 전도도는 향상되는 경향을 나타내었는데, 이는 수소이온의 전달을 담당하는 친수성 채널이 효과적으로 형성 될 수 있기 때문이다. 특히, 이러한 경향은 술폰산기를 가진 가교제로 가교된, r- 술폰화 공중합 플리이미드에서 뚜렷하게 나타났다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.195-196
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• 2009

술폰화 폴리아릴렌에테르술폰 공중합체를 기본구조로 한, 6F OH를 알코올 단량체로 사용하여 블록 공중합체를 직접 중합법으로 합성하였다. 이때 각각의 소수성-친수성 소중합체들은 동일한 분자량을 이용하여 합성했으며 그때의 두 소중합체의 몰비는 1:1로 하여 블록 공중합체의 술폰화도를 50%로 고정하였다. N-메틸-2피롤리돈(NMP) 용매 상에서 연료전지용 고분자 전해질 막을 제조하여 이온전도도 및 메탄올 투과도등의 측정을 통하여 최종 블록 공중합체 전해질 막의 기본 특성을 파악했다. 소수성-친수성 소중합체의 분자량을 조절함에 따라 최종 전해질 막의 이온 전도도를 향상시킬 수 있음이 확인되었고, 연료전지 성능 테스트 결과에서도 나피온(Nafion 115)과 비슷한 성능을 보였다.