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하기 화학식 5로 표시되는 메틸피페리디늄으로 관능화된 폴리(아릴렌 에테르 술폰) 다중블록 공중합체가 가교된 고분자로서,상기 가교는 하기 화학식 5의 고분자 사슬의 말단인 프로파질(propargyl)기와 아지드(azide) 가교제의 결합을 통해 트리아졸(triazole)이 형성되어 이루어지는 것인 고온 및 저습 조건에서 높은 전도도를 갖는 고분자:[화학식 5]상기 화학식 5에서 n 및 m은 다중블록 공중합체의 반복단위로서 n은 20 내지 25, m은 13 내지 17를 만족하는 정수이며, n :m = 2 내지 1 : 1이다
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제1항에 있어서, 상기 아지드 가교제는 하기 화학식 6으로 표시되는 화합물인 고온 및 저습 조건에서 높은 전도도를 갖는 고분자:[화학식 6]상기 화학식 6에서 k는 5 내지 10를 만족하는 정수이다
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제1항에 있어서, 상기 고분자는 20 내지 80 ℃ 온도 범위에서 하기 화학식 7로 표시되는 가교되지 않은 고분자보다 높은 OH- 이온 전도도를 갖는 고온 및 저습 조건에서 높은 전도도를 갖는 고분자
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제1항에 있어서, 상기 고분자는 25 ℃ 온도 및 상대습도 50%인 공기 중에 24시간 동안 노출된 후, 열 중량 분석(thermogravimetric analysis, TGA) 결과, 170 ℃ 온도까지 감소한 무게 대비 100 ℃ 미만의 온도에서 감소한 무게의 비율이 75% 이하인 고온 및 저습 조건에서 높은 전도도를 갖는 고분자
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제1항에 있어서, 상기 고분자는 95% 상대습도, 80 ℃ 온도에서 측정한 OH- 이온 전도도가 25 mS cm-1 이상인 고온 및 저습 조건에서 높은 전도도를 갖는 고분자
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제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 고분자를 포함하는 고분자막
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7
제6항의 고분자막을 포함하는 음이온 교환막
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8
제7항의 음이온 교환막을 포함하는 막-전극 접합체
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제8항의 막-전극 접합체를 포함하는 연료전지
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a) 2,5-비스(1-피페리디닐메틸)-1,4-벤젠디올 및 비스(4-플루오로페닐)술폰을 혼합하여 하기 화학식 1로 표시되는 물질을 제조하는 단계;b) 2,2-비스(4-하이드록실페닐)헥사프루오로프로판 및 비스(4-플루오로페닐)술폰을 혼합하여 하기 화학식 2로 표시되는 물질을 제조하는 단계;c) 상기 화학식 1로 표시되는 물질 및 화학식 2로 표시되는 물질을 혼합하여 하기 화학식 3로 표시되는 물질을 제조하는 단계;d) 상기 화학식 3로 표시되는 물질에 프로파질 브로마이드를 이용하여 하기 화학식 4로 표시되는 물질을 제조하는 단계;e) 상기 화학식 4로 표시되는 물질에 디메틸설페이트를 이용하여 하기 화학식 5로 표시되는 다중블록 공중합체를 제조하는 단계;f) 하기 화학식 5로 표시되는 다중블록 공중합체 및 하기 화학식 6으로 표시되는 아지드 가교제를 혼합한 혼합액을 제조하는 단계; 및g) 상기 f) 단계의 혼합액을 필름 캐스팅하고 열적 반응시켜 고분자막을 제조하는 단계;를 포함하는 고온 및 저습 조건에서 높은 전도도를 갖는 고분자막의 제조방법:[화학식 1][화학식 2][화학식 3][화학식 4][화학식 5]상기 화학식 5에서 n 및 m은 다중블록 공중합체의 반복단위로서 n은 20 내지 25, m은 13 내지 17를 만족하는 정수이며, n :m = 2 내지 1 : 1이다
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제10항에 있어서,상기 f) 단계의 혼합액의 용매는 디메틸포름아마이드와 물을 10 내지 20 : 1의 부피비로 혼합한 것이고, 상기 f) 단계의 열적 반응은 상기 혼합액에 황산구리 5수화물(CuSO4·5H2O) 및 L-아스코르브산나트륨(Sodium L-ascorbate)을 첨가하고, 70 내지 100 ℃의 온도에서 6 내지 24 시간 동안 반응시키는 것인 고온 및 저습 조건에서 높은 전도도를 갖는 고분자막의 제조방법
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제10항에 있어서,상기 아지드 가교제는 분자량이 100 내지 500 g/mol인 폴리에틸렌글리콜 및 메틸설포닐클로라이드를 반응시켜 반응물을 제조하는 단계; 및상기 반응물을 소듐아지드와 반응시켜 아지드 가교제(PEG-azide)를 제조하는 단계;를 포함하는 방법에 의해 제조된 것인 고온 및 저습 조건에서 높은 전도도를 갖는 고분자막의 제조방법
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제10항에 있어서,상기 c) 단계의 혼합은 디메틸아세트아미드(DMAc)와 톨루엔(toluene)의 혼합 용매에 탄산칼륨(K2CO3)을 첨가한 용액에서 수행되고,상기 d) 단계는 디메틸포름아마이드(DMF)를 용매로 사용되며,상기 e) 단계는 디메틸아세트아미드(DMAc)를 용매로 사용되고,상기 f) 단계의 혼합액의 용매는 디메틸포름아마이드와 물을 14 내지 16 : 1의 부피비로 혼합한 것이며, 상기 f) 단계의 열적 반응은 상기 혼합액에 황산구리 5수화물(CuSO4·5H2O) 및 L-아스코르브산나트륨(Sodium L-ascorbate)을 첨가하고, 75 내지 85 ℃의 온도에서 10 내지 14 시간 동안 반응시키고,상기 아지드 가교제는 분자량이 250 내지 350 g/mol인 폴리에틸렌글리콜 및 메틸설포닐클로라이드를 반응시켜 반응물을 제조하는 단계; 및 상기 반응물을 소듐아지드와 반응시켜 아지드 가교제(PEG-azide)를 제조하는 단계;를 포함하는 방법에 의해 제조된 것인 고온 및 저습 조건에서 높은 전도도를 갖는 고분자막의 제조방법
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