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1
하기 화학식 3으로 표현되는 에폭시 그룹이 수식된 유기실란, 하기 화학식 4로 표현되는 이온교환 특성의 유기관능기가 수식된 유기실란 및 물을 혼합하고, pH를 조절하는 단계(단계 d); 상기 단계 d에 따라 제조된 혼합물에 졸-겔 공정을 수행하여 유-무기 하이브리드 수지를 제조하는 단계(단계 e); 및상기 수지에 에폭시 중합반응에 참여하는 유기 관능기가 수식된 모노머 또는 올리고머를 첨가한 후 무기섬유에 함침한 뒤 에폭시의 중합 반응을 수행하는 단계(단계 f)를 포함하고,상기 에폭시 중합반응에 참여하는 유기 관능기가 수식된 모노머 또는 올리고머에는 에폭시기, 머캅토기 또는 수산화기가 하나 이상 포함되는 것을 특징으로 하는, 고치수 안정성 및 고내열성을 갖는 무기섬유 강화 유-무기 하이브리드 양이온교환막 제조방법
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2
청구항 1에 있어서,상기 단계 f는, 에폭시와 중합 반응이 가능한 에폭시기 또는 머캅토기 또는 수산화기와, 이온교환기를 동시에 갖는 모노머 또는 올리고머를 더 첨가하는 것을 특징으로 하는, 고치수 안정성 및 고내열성을 갖는 무기섬유 강화 유-무기 하이브리드 양이온교환막 제조방법
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| 3 |
3
하기 화학식 3으로 표현되는 에폭시 그룹이 수식된 유기실란 및 물을 혼합하고, pH를 조절하는 단계(단계 d); 상기 단계 d에 따라 제조된 혼합물에 졸-겔 공정을 수행하여 유-무기 하이브리드 수지를 제조하는 단계(단계 e); 및상기 수지에 에폭시 중합반응에 참여하는 유기 관능기가 수식된 모노머 또는 올리고머 및, 에폭시와 중합 반응이 가능한 에폭시기 또는 머캅토기 또는 수산화기와 이온교환기를 동시에 갖는 모노머 또는 올리고머를 첨가한 후 무기섬유에 함침한 뒤 에폭시의 중합 반응을 수행하는 단계(단계 f)를 포함하고,상기 에폭시 중합반응에 참여하는 유기 관능기가 수식된 모노머 또는 올리고머에는 에폭시기, 머캅토기 또는 수산화기가 하나 이상 포함되는 것을 특징으로 하는, 고치수 안정성 및 고내열성을 갖는 무기섬유 강화 유-무기 하이브리드 양이온교환막 제조방법
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4
청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,상기 화학식 3으로 표현되는 에폭시 그룹이 수식된 유기실란은 (3-글리시딜옥시프로필)다이메톡시메틸실란, (3-글리시딜옥시프로필)다이에톡시메틸실란, (3-글리시독시프로필)트리에톡시실란, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸다이에톡시메틸실란, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란 및 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리에톡시실란으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 고치수 안정성 및 고내열성을 갖는 무기섬유 강화 유-무기 하이브리드 양이온교환막 제조방법
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5
청구항 1에 있어서,상기 화학식 4로 표현되는 이온교환 특성의 유기관능기가 수식된 유기실란은 3-(트리하이드록시실릴)-1-프로판 술포닉 애시드, 소듐 3-(트리메톡시실릴)프로판-1-술포네이트 및 소듐 3-(다이메톡시(메틸)실릴)프로판-1-술포네이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 고치수 안정성 및 고내열성을 갖는 무기섬유 강화 유-무기 하이브리드 양이온교환막 제조방법
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6
청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,상기 d 단계에는 촉매가 더 첨가되는 것을 특징으로 하는, 고치수 안정성 및 고내열성을 갖는 무기섬유 강화 유-무기 하이브리드 양이온교환막 제조방법
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7
청구항 6에 있어서,상기 촉매는 산, 염기, 산염기 이온교환수지 및 아민류로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하고, 상기 산은 아세트산, 인산, 황산, 염산, 질산, 클로로술폰산, 파라-톨루엔산, 트리클로로아세트산, 폴리인산, 필로인산, 요오드산, 주석산 및 과염소산으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하고, 상기 염기는 암모니아, 수산화나트륨, 이미다졸, 과염소산암모늄, 수산화칼륨, 수산화바륨 및 수산화스트론튬으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하고,상기 산염기 이온교환수지는 하이드로젠 폼(hydrogen form) 및 클로라이드 폼(chloride form)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하고, 상기 아민류는 트리에틸아민, 트리메틸아민, n-부틸아민, 다이-n-부틸아민 및 트리-n-부틸아민으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 고치수 안정성 및 고내열성을 갖는 무기섬유 강화 유-무기 하이브리드 양이온교환막 제조방법
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8
청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,상기 졸-겔 공정으로 합성된 수지는 올리고머 형태인 것을 특징으로 하는, 고치수 안정성 및 고내열성을 갖는 무기섬유 강화 유-무기 하이브리드 양이온교환막 제조방법
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9
청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,상기 단계 f에서 첨가되는 에폭시 중합반응에 참여하는 유기 관능기가 수식된 모노머 또는 올리고머의 백본(backbone)은 탄소간 단일결합으로 구성된 탄화수소계이거나 실록산 결합으로 구성된 실록산계인 것을 특징으로 하는, 고치수 안정성 및 고내열성을 갖는 무기섬유 강화 유-무기 하이브리드 양이온교환막 제조방법
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10
청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,상기 에폭시 중합반응에 참여하는 유기 관능기가 수식된 모노머 또는 올리고머는,수소화된 비스페놀-A 타입 에폭시 수지, 3-관능성 에폭시 수지, 폴리알리파틱 에폭시 수지, 1,3-부타다이엔 다이에폭사이드, 1,4-부탄다이올 글리시딜 에테르, 부틸 글리시딜 에테르, 터셔리-부틸 글리시딜 에테르, 1,4-사이클로헥산다이메탄올 다이글리시딜 에테르, 1,2,7,8-다이에폭시옥탄, 다이글리시딜 1,2-사이클로헥산다이카르복실레이트, 1,2-에폭시부탄, 3,4-에폭시사이클로헥실메틸 3,4-에폭시사이클로헥산카르복실레이트, 비스(3,4-에폭시사이클로헥실메틸) 아디페이트, 1,2-에폭시도데칸, 1,2-에폭시헥산, 글리시딜 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9-헥사데카플루오로노닐 에테르, 글리시딜 헥사데실 에테르, 글리시딜 1,1,2,2-테트라플루오로에틸 에테르, 네오펜틸 글리콜 다이글리시딜 에테르, 에폭시사이클로헥실에틸 터미네이티드 폴리다이메틸 실록산, 에폭시프로폭시프로필 터미네이티드 폴리다이메틸실록산, 에폭시프로록시프로필 터미네이티드 폴리페닐메틸실록산, (에폭시프로폭시프로필)다이메톡시실릴 터미네이티드 폴리다이메틸실록산, 모노-(2,3-에폭시)프로필에테르 터미네이티드 폴리다이메틸실란, 트리스(글리시독시프로필다이메틸실록시)페닐실란, PSS-[2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸]-헵타이소부틸 서브스티튜드, 트리스[(에폭시프로폭시프로필)다이메틸실릴옥시]-POSS, PSS-(3-글리시딜)프로폭시-헵타이소부틸 서브스티튜드, 1,3-bis[2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸]테트라메틸다이실록산, 1,5-비스(글리시독시프로필)-3-페닐-1,1,3,5,5-펜타메틸트리실록산, 1,3-비스(글리시독시프로필)테트라메틸다이실록산, 트리메틸올프로판, 트리스(3-머캅토프로피오네이트, 펜타에리트리톨 테트라키스(3-머캅토프로피오네이트) 및 트리스[2-(머캅토프로피오닐옥시)에틸]이소시아누레이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 고치수 안정성 및 고내열성을 갖는 무기섬유 강화 유-무기 하이브리드 양이온교환막 제조방법
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청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,상기 에폭시와 중합 반응이 가능한 에폭시기 또는 머캅토기 또는 수산화기와, 이온교환기를 동시에 갖는 모노머 또는 올리고머는,소듐 3-머캅토-1-프로판술포네이트, 3-하이드록시-1-프로판술포닉 애시드 소듐 염 및 포름알데하이드-소듐 바이설파이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 고치수 안정성 및 고내열성을 갖는 무기섬유 강화 유-무기 하이브리드 양이온교환막 제조방법
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청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,상기 단계 f의, 수지에 에폭시를 첨가하는 단계에서 열경화 촉매를 더 첨가하는 것을 특징으로 하는, 고치수 안정성 및 고내열성을 갖는 무기섬유 강화 유-무기 하이브리드 양이온교환막 제조방법
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청구항 12에 있어서,상기 열경화 촉매는 트리스(다이메틸아미노메틸)페놀, 다이메틸아미노메틸페놀, 벤질 다이메틸 아민, 1-메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸, 트리페닐포스핀, 트리페닐포스페이트, 트리옥틸포스핀, 트리 tert-부틸포스핀, tert-부틸포스포늄 메탄 설포네이트, 알루미늄 아세틸 아세토네이트(Alacac), 플라티늄-싸이클로비닐메틸실록산 콤플렉스, 트리스(다이부틸설파이드)로듐 트리클로라이드 및 3-메틸-2-부테닐테트라메틸렌설포늄 헥사플루오로안티몬에이트 염으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 고치수 안정성 및 고내열성을 갖는 무기섬유 강화 유-무기 하이브리드 양이온교환막 제조방법
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청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,상기 무기섬유는 유리섬유 및 탄소섬유로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 고치수 안정성 및 고내열성을 갖는 무기섬유 강화 유-무기 하이브리드 양이온교환막 제조방법
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청구항 14에 있어서,상기 유리섬유는 유리 클로스, 유리 직물, 유리 부직포 및 유리 메쉬로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하고, 상기 탄소섬유는 탄소 클로스, 탄소 직물, 탄소 부직포 및 탄소 메쉬로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 고치수 안정성 및 고내열성을 갖는 무기섬유 강화 유-무기 하이브리드 양이온교환막 제조방법
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청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,상기 에폭시의 중합반응은 열경화로 수행되는 것을 특징으로 하는, 고치수 안정성 및 고내열성을 갖는 무기섬유 강화 유-무기 하이브리드 양이온교환막 제조방법
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청구항 16에 있어서, 상기 열경화는 20 ~ 180℃에서 1분 ~ 72시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는, 고치수 안정성 및 고내열성을 갖는 무기섬유 강화 유-무기 하이브리드 양이온교환막 제조방법
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에폭시 중합반응에 참여하는 유기 관능기가 수식된 모노머 또는 올리고머가 포함된, 유-무기 하이브리드 수지로 무기섬유를 함침하고 경화하여 제조한, 고치수 안정성 및 고내열성을 갖는 무기섬유 강화 유-무기 하이브리드 양이온교환막으로서,상기 유-무기 하이브리드 수지는 하기 화학식 3으로 표현되는 에폭시 그룹이 수식된 유기실란 및 하기 화학식 4로 표현되는 이온교환 특성의 유기관능기가 수식된 유기실란을 포함하여 이루어지고,상기 에폭시 중합반응에 참여하는 유기 관능기가 수식된 모노머 또는 올리고머에는 에폭시, 머캅토 또는 수산화기가 포함되는 것을 특징으로 하는, 고치수 안정성 및 고내열성을 갖는 무기섬유 강화 유-무기 하이브리드 양이온교환막
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청구항 18에 있어서,상기 유-무기 하이브리드 수지에는 에폭시와 중합반응이 가능한 에폭시기, 머캅토기 또는 수산화기와, 이온교환기를 동시에 갖는 모노머 또는 올리고머가 더 포함되는 것을 특징으로 하는, 고치수 안정성 및 고내열성을 갖는 무기섬유 강화 유-무기 하이브리드 양이온교환막
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에폭시 중합반응에 참여하는 유기 관능기가 수식된 모노머 또는 올리고머 및, 에폭시와 중합반응이 가능한 에폭시기 또는 머캅토기 또는 수산화기와 이온교환기를 동시에 갖는 모노머 또는 올리고머가 포함된, 유-무기 하이브리드 수지로 무기섬유를 함침하고 경화하여 제조한, 고치수 안정성 및 고내열성을 갖는 무기섬유 강화 유-무기 하이브리드 양이온교환막으로서,상기 유-무기 하이브리드 수지는 하기 화학식 3으로 표현되는 에폭시 그룹이 수식된 유기실란을 포함하여 이루어지고,상기 에폭시 중합반응에 참여하는 유기 관능기가 수식된 모노머 또는 올리고머에는 에폭시기, 머캅토기 또는 수산화기 중에서 선택되는 하나 이상이 포함되는 것을 특징으로 하는, 고치수 안정성 및 고내열성을 갖는 무기섬유 강화 유-무기 하이브리드 양이온교환막
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청구항 18 또는 청구항 20에 있어서, 상기 화학식 3으로 표현되는 에폭시 그룹이 수식된 유기실란은 (3-글리시딜옥시프로필)다이메톡시메틸실란, (3-글리시딜옥시프로필)다이에톡시메틸실란, (3-글리시독시프로필)트리에톡시실란, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸다이에톡시메틸실란, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란 및 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리에톡시실란으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 고치수 안정성 및 고내열성을 갖는 무기섬유 강화 유-무기 하이브리드 양이온교환막
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청구항 18에 있어서, 상기 화학식 4로 표현되는 이온교환 특성의 유기관능기가 수식된 유기실란은, 3-(트리하이드록시실릴)-1-프로판 술포닉 애시드, 소듐 3-(트리메톡시실릴)프로판-1-술포네이트 및 소듐 3-(다이메톡시(메틸)실릴)프로판-1-술포네이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 고치수 안정성 및 고내열성을 갖는 무기섬유 강화 유-무기 하이브리드 양이온교환막
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23
청구항 18 또는 청구항 20에 있어서, 상기 에폭시 중합반응에 참여하는 유기 관능기가 수식된 모노머 또는 올리고머는, 수소화된 비스페놀-A 타입 에폭시 수지, 3-관능성 에폭시 수지, 폴리알리파틱 에폭시 수지, 1,3-부타다이엔 다이에폭사이드, 1,4-부탄다이올 글리시딜 에테르, 부틸 글리시딜 에테르, 터셔리-부틸 글리시딜 에테르, 1,4-사이클로헥산다이메탄올 다이글리시딜 에테르, 1,2,7,8-다이에폭시옥탄, 다이글리시딜 1,2-사이클로헥산다이카르복실레이트, 1,2-에폭시부탄, 3,4-에폭시사이클로헥실메틸 3,4-에폭시사이클로헥산카르복실레이트, 비스(3,4-에폭시사이클로헥실메틸) 아디페이트, 1,2-에폭시도데칸, 1,2-에폭시헥산, 글리시딜 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9-헥사데카플루오로노닐 에테르, 글리시딜 헥사데실 에테르, 글리시딜 1,1,2,2-테트라플루오로에틸 에테르, 네오펜틸 글리콜 다이글리시딜 에테르, 에폭시사이클로헥실에틸 터미네이티드 폴리다이메틸 실록산 , 에폭시프로폭시프로필 터미네이티드 폴리다이메틸실록산, 에폭시프로록시프로필 터미네이티드 폴리페닐메틸실록산, (에폭시프로폭시프로필)다이메톡시실릴 터미네이티드 폴리다이메틸실록산, 모노-(2,3-에폭시)프로필에테르 터미네이티드 폴리다이메틸실란 , 트리스(글리시독시프로필다이메틸실록시)페닐실란, PSS-[2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸]-헵타이소부틸 서브스티튜드, 트리스[(에폭시프로폭시프로필)다이메틸실릴옥시]-POSS, PSS-(3-글리시딜)프로폭시-헵타이소부틸 서브스티튜드, 1,3-bis[2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸]테트라메틸다이실록산, 1,5-비스(글리시독시프로필)-3-페닐-1,1,3,5,5-펜타메틸트리실록산, 1,3-비스(글리시독시프로필)테트라메틸다이실록산, 트리메틸올프로판, 트리스(3-머캅토프로피오네이트, 펜타에리트리톨 테트라키스(3-머캅토프로피오네이트) 및 트리스[2-(머캅토프로피오닐옥시)에틸]이소시아누레이트 으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 고치수 안정성 및 고내열성을 갖는 무기섬유 강화 유-무기 하이브리드 양이온교환막
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청구항 19 또는 청구항 20에 있어서상기 에폭시와 중합반응이 가능한 에폭시기 또는 머캅토기 또는 수산화기와 이온교환기를 동시에 갖는 모노머 또는 올리고머는, 소듐 3-머캅토-1-프로판술포네이트 , 3-하이드록시-1-프로판술포닉 애시드 소듐 염 및 포름알데하이드-소듐 바이설파이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 고치수 안정성 및 고내열성을 갖는 무기섬유 강화 유-무기 하이브리드 양이온교환막
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청구항 18 또는 청구항 20에 있어서, 상기 무기섬유는 유리섬유 및 탄소섬유로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 고치수 안정성 및 고내열성을 갖는 무기섬유 강화 유-무기 하이브리드 양이온교환막
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청구항 25에 있어서,상기 유리섬유는 유리 클로스, 유리 직물, 유리 부직포 및 유리 메쉬로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하고, 상기 탄소섬유는 탄소 클로스, 탄소 직물, 탄소 부직포 및 탄소 메쉬로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 고치수 안정성 및 고내열성을 갖는 무기섬유 강화 유-무기 하이브리드 양이온교환막
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