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하기 화학식 1로 표시되는 음이온 교환막용 고분자:[화학식 1]상기 화학식 1에서,상기 R1은 수소 또는 탄소수 8 내지 18의 알킬기이고,상기 R2 및 R3는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 20의 알킬기이며,상기 R4는 -R11-N+(R12)3이고,상기 R11은 직접결합 또는 -(CH2)y-이며,상기 R12는 수소 또는 탄소수 1 내지 2의 알킬기이고,상기 R5, R6, R7, R8, R9 및 R10은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 20의 알킬기이며,상기 l= 1 내지 99의 실수, m= 1 내지 99의 실수, n= 1 내지 99의 실수, y= 1 내지 12의 정수이다
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하기 화학식 1로 표시되는 고분자; 및 첨가제;를 포함하며,상기 첨가제는 암모늄염, 모폴리늄염, 구아니디움염, 이미다졸리움염, 피페르디니움염, 포스포니움염 및 설포니움염 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 음이온 교환막:[화학식 1]상기 화학식 1에서, 상기 R1은 수소 또는 탄소수 8 내지 18의 알킬기이고,상기 R2 및 R3는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 20의 알킬기이며,상기 R4는 -R11-N+(R12)3이고,상기 R11은 직접결합 또는 -(CH2)y-이며,상기 R12는 수소 또는 탄소수 1 내지 2의 알킬기이고,상기 R5, R6, R7, R8, R9 및 R10은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 20의 알킬기이며,상기 l= 1 내지 99의 실수, m= 1 내지 99의 실수, n= 1 내지 99의 실수, y= 1 내지 12의 정수이다
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제2항에 있어서,상기 첨가제는 하기 화학식 2a 내지 2g 중에서 선택된 어느 하나로 표시되는 것을 특징으로 하는 음이온 교환막:[화학식 2a][화학식 2b][화학식 2c][화학식 2d][화학식 2e][화학식 2f][화학식 2g]상기 화학식 2a 내지 2g에 있어서,상기 R13, R14, R15 및 R16은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬기이고,상기 R21, R22, R23, R24, R25 및 R26는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬기이고,상기 X는 할로겐이며,상기 a= 1 내지 12의 정수, b= 1 내지 12의 정수, c= 1 내지 12의 정수이다
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제2항에 있어서,상기 첨가제는 상기 고분자 100 중량부에 대하여 5 내지 20 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 음이온 교환막
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5
제3항에 있어서,상기 R13, R14, R15 및 R16은 서로 동일하며 탄소수 1 내지 6의 알칼기이고,상기 a= 8 내지 12의 정수, b= 4 내지 7의 정수, c= 8 내지 12의 정수인 것을 특징으로 하는 음이온 교환막
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6
제2항에 있어서,상기 고분자는 하기 화학식 1a로 표시되는 것을 특징으로 하는 음이온 교환막:[화학식 1a]상기 화학식 1a에서, 상기 R1은 수소 또는 탄소수 8 내지 16의 알킬기이고,상기 R2 및 R3는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기이며,상기 R4는 -R11-N+(R12)3이고,상기 R11은 직접결합 또는 -(CH2)y-이며,상기 R12는 수소 또는 탄소수 1 내지 2의 알킬기이고,상기 R5, R6, R7, R8, R9 및 R10은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기이며,상기 l= 1 내지 99의 실수, m= 1 내지 99의 실수, n= 1 내지 99의 실수, y= 1 내지 5의 정수이다
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7
제2항에 있어서,상기 R1은 탄소수 10 내지 15의 알킬기이고,상기 R2 및 R3는 서로 동일하며 탄소수 1 내지 6의 알킬기이며,상기 R4는 -(CH2)y-N+(CH3)3이고,상기 R5, R6, R7, R8, R9 및 R10은 서로 동일하며, 탄소수 1 내지 6의 알킬기이고,상기 y= 1 내지 5의 정수인 것을 특징으로 하는 음이온 교환막
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8
제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 음이온 교환막을 포함하는 연료전지
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9
제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 음이온 교환막을 포함하는 전기화학장치
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10
제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 음이온 교환막을 포함하는 운송수단
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(A) 하기 화학식 3로 표시되는 고분자를 아실화하는 단계;(B) 상기 아실화된 고분자를 환원시켜 알킬기가 도입된 고분자를 제조하는 단계;(C) 상기 알킬기가 도입된 고분자를 클로로메틸화하는 단계; (D) 상기 클로로메틸화된 고분자에 4차 암모늄을 도입하는 단계; 및(E) 상기 4차 암모늄이 도입된 고분자에 첨가제를 투입하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 음이온 교환막의 제조방법:[화학식 3]상기 화학식 3에서,상기 R17, R18, R19 및 R20은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬기이고,상기 n'= 80 내지 800의 실수이다
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제11항에 있어서,상기 첨가제는 하기 화학식 2a 내지 2g 중에서 선택된 어느 하나로 표시되는 것을 특징으로 하는 음이온 교환막의 제조방법:[화학식 2a][화학식 2b][화학식 2c][화학식 2d][화학식 2e][화학식 2f][화학식 2g]상기 화학식 2a 내지 2g에 있어서,상기 R13, R14, R15 및 R16은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬기이고,상기 R21, R22, R23, R24, R25 및 R26는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬기이고,상기 X는 할로겐이며,상기 a= 1 내지 12의 정수, b= 1 내지 12의 정수, c= 1 내지 12의 정수이다
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제12항에 있어서,상기 (A) 단계는 상기 화학식 3의 고분자, 아실 클로라이드 및 제1 촉매를 20 내지 30 ℃의 온도에서 1 내지 10시간 동안 반응시켜 수행하는 것을 특징으로 하는 음이온 교환막의 제조방법
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14
제13항에 있어서,상기 아실 클로라이드는 도데칸오일 클로라이드, 펜타데칸오일 크롤라이드 및 헥사데칸오일 클로라이드 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 음이온 교환막의 제조방법
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제14항에 있어서,상기 (B) 단계는 아실화된 고분자, 트리플루오로아세트산 및 트리에틸렌실란을 80 내지 120 ℃의 온도에서 10 내지 30 시간 동안 반응시켜 수행하는 것을 특징으로 하는 음이온 교환막의 제조방법
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제15항에 있어서,상기 (C) 단계는 알킬기가 도입된 고분자, 클로로메틸메틸에테르 및 제2 촉매를 40 내지 60 ℃의 온도에서 1 내지 5시간 동안 반응시켜 수행하는 것을 특징으로 하는 음이온 교환막의 제조방법
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제16항에 있어서,상기 (D) 단계는 클로로메틸화된 고분자 및 4차 암모늄 전구체를 30 내지 50 ℃의 온도에서 15 내지 35 시간 동안 반응시켜 수행하는 것을 특징으로 하는 음이온 교환막의 제조방법
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제17항에 있어서,상기 (E) 단계에서 첨가제는 고분자 100 중량부에 대하여 5 내지 20 중량부로 투입하는 것을 특징으로 하는 음이온 교환막의 제조방법
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제18항에 있어서,상기 제1 촉매 및 제2 촉매는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 염화아연, 알루미늄아연, 염화주석, 염화알루미늄, 트리플루오로아세트산, 아세트산, 황산 및 인산 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 음이온 교환막의 제조방법
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