JP6914790B2 - Method for manufacturing conductive paste for positive electrode of lithium ion battery and mixture paste for positive electrode of lithium ion battery - Google Patents
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Description
本発明は、リチウムイオン電池正極用導電ペースト及びリチウムイオン電池正極用合材ペーストの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a conductive paste for a positive electrode of a lithium ion battery and a mixed material paste for a positive electrode of a lithium ion battery.
リチウムイオン二次電池は、非水電解質二次電池の一種であって、電解質中のリチウムイオンが電気伝導を担う二次電池である。リチウムイオン二次電池は、エネルギー密度が高いこと、充電エネルギーの保持特性が優れていること、見た目上の容量が減るいわゆるメモリー現象が小さいこと等の優れた特性を有する。従って、リチウムイオン二次電池は、携帯電話、スマートフォン、パーソナルコンピュータ、ハイブリッド自動車、電気自動車等の幅広い分野で使用されている。 A lithium ion secondary battery is a type of non-aqueous electrolyte secondary battery, and is a secondary battery in which lithium ions in the electrolyte are responsible for electrical conduction. Lithium-ion secondary batteries have excellent characteristics such as high energy density, excellent charge energy retention characteristics, and small so-called memory phenomenon in which apparent capacity is reduced. Therefore, lithium ion secondary batteries are used in a wide range of fields such as mobile phones, smartphones, personal computers, hybrid vehicles, and electric vehicles.
ここで、リチウムイオン二次電池は、主に正極板、負極板、これら正極板と負極板とを絶縁するためのセパレータ、非水電解液等を備えている。上記正極板は、正極芯材の表面に正極合材層が形成されたものである。当該正極合材層は、導電助剤(カーボン等)、バインダー及び溶剤を含む導電ペーストに電極活物質を混和した正極用合材ペーストを正極芯材の表面に塗布し、これを乾燥することで、製造することができる。 Here, the lithium ion secondary battery mainly includes a positive electrode plate, a negative electrode plate, a separator for insulating the positive electrode plate and the negative electrode plate, a non-aqueous electrolytic solution, and the like. The positive electrode plate has a positive electrode mixture layer formed on the surface of the positive electrode core material. The positive electrode mixture layer is obtained by applying a positive electrode mixture paste, which is a mixture of a conductive paste containing a conductive additive (carbon, etc.), a binder and a solvent, and an electrode active material to the surface of the positive electrode core material, and drying the paste. , Can be manufactured.
上記のように正極合材層の製造は正極芯材の表面に正極用合材ペーストを塗工することにより行われるため、上記正極用合材ペースト及びその構成材料である導電ペーストは、低粘度であることが求められる。かかる状況の下、導電助剤を導電ペースト又は分散液中に分散させるための分散剤を添加する方法が知られている(特許文献1、2)。また、特定のビニルアルコール系重合体をバインダーとして用いる方法も知られている(特許文献3)。また、分散樹脂として、多環芳香族炭化水素を有するモノマーを含むモノマー混合物の共重合体を用いる方法も知られている(特許文献4、5)。 Since the positive electrode mixture layer is manufactured by applying the positive electrode mixture paste to the surface of the positive electrode core material as described above, the positive electrode mixture paste and the conductive paste which is a constituent material thereof have low viscosity. Is required to be. Under such circumstances, a method of adding a dispersant for dispersing the conductive auxiliary agent in the conductive paste or the dispersion liquid is known (Patent Documents 1 and 2). Further, a method of using a specific vinyl alcohol-based polymer as a binder is also known (Patent Document 3). Further, a method of using a copolymer of a monomer mixture containing a monomer having a polycyclic aromatic hydrocarbon as a dispersion resin is also known (Patent Documents 4 and 5).
しかし、本発明の属する技術分野においては、依然として、導電ペースト及び正極用合材ペーストを低粘度化する方法の開発が熱望されている。 However, in the technical field to which the present invention belongs, the development of a method for reducing the viscosity of the conductive paste and the positive electrode mixture paste is still eagerly desired.
本発明が解決すべき課題は、高粘度化が抑制され、塗工しやすい粘度を有するリチウムイオン電池正極用合材ペーストを提供することである。 An object to be solved by the present invention is to provide a mixture paste for a positive electrode of a lithium ion battery, which has a viscosity that suppresses high viscosity and is easy to apply.
かかる状況の下、本発明者らは鋭意検討した結果、分散樹脂の少なくとも一部として多環芳香族炭化水素基及び/又はアミド基を有する樹脂を用い、さらに、分散樹脂、ポリフッ化ビニリデン(B)、導電カーボン(C)、及び溶媒(D)を含有する混合液を分散して、一旦、分散液を得た後、得られた分散液にさらに分散樹脂を添加する方法によって、上記課題を解決できることを見出した。本発明はかかる新規の知見に基づくものである。 Under such circumstances, as a result of diligent studies, the present inventors used a resin having a polycyclic aromatic hydrocarbon group and / or an amide group as at least a part of the dispersed resin, and further, a dispersed resin and polyvinylidene fluoride (B). ), Conductive carbon (C), and solvent (D) are dispersed to obtain a dispersion, and then a dispersion resin is further added to the obtained dispersion. I found that it could be solved. The present invention is based on such novel findings.
従って、本発明は以下の項を提供する:
項1.分散樹脂(A−1)、ポリフッ化ビニリデン(B)、導電カーボン(C)、及び溶媒(D)を含有する混合液を分散して分散液を得る工程、
次いで、上記分散液に分散樹脂(A−2)を添加する工程、
を含むリチウムイオン電池正極用導電ペーストの製造方法であって、分散樹脂(A−1)及び/又は分散樹脂(A−2)が、多環芳香族炭化水素基及び/又はアミド基を有する樹脂を含む、方法。
項2.分散樹脂(A−1)及び分散樹脂(A−2)の合計含有量が、導電カーボン(C)100質量部を基準として、0.1〜10質量部であることを特徴とする項1に記載の方法。
項3.分散樹脂(A−1)及び分散樹脂(A−2)の質量比率が、99/1〜50/50であることを特徴とする項1又は2に記載の方法。
項4.分散樹脂(A−1)及び分散樹脂(A−2)が、水酸基を有する樹脂を含むことを特徴とする項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
項5.分散樹脂(A−2)が、多環芳香族炭化水素基を有する樹脂を含むことを特徴とする項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
項6.分散樹脂(A−1)が、多環芳香族炭化水素基を有する樹脂を含むことを特徴とする項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
項7.分散樹脂(A−1)及び分散樹脂(A−2)に関して、下記条件で測定した導電カーボン(C)への樹脂の吸着量が、分散樹脂(A−1)は吸着量30mg/g以上であり、分散樹脂(A−2)は吸着量10mg/g以上かつ30mg/g未満であることを特徴とする項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
〔吸着量測定条件(カーボン)〕
樹脂80mg、導電カーボン2g、及びN−メチル−2−ピロリドン1000gをよく混合し、室温で1週間放置する。その後、沈殿物(顔料)を除去し、上澄み液をゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)で定量して、顔料に吸着した樹脂の吸着量を算出する。
項8.項1〜7に記載の方法により得られる導電ペーストに電極活物質を混合する工程を含む、リチウムイオン電池正極用合材ペーストの製造方法。
項9.分散樹脂(A−1)及び分散樹脂(A−2)に関して、下記条件で測定した電極活物質への分散樹脂の吸着量が、分散樹脂(A−1)は吸着量5mg/g未満であり、分散樹脂(A−2)は吸着量5mg/g以上であることを特徴とする項8に記載の製造方法。
〔吸着量測定条件(電極活物質)〕
樹脂80mg、電極活物質2g、及びN−メチル−2−ピロリドン1000gをよく混合し、室温で1週間放置する。その後、沈殿物(顔料)を除去し、上澄み液をゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)で定量して、顔料に吸着した樹脂の吸着量を算出する。
項10.項8又は9に記載の方法により得られる合材ペーストを集電材に塗布する工程を含む、リチウムイオン電池正極合材層の製造方法。
項11.項10に記載の方法により得られる正極合材層を備えた正極と、負極と、電解質とを電池ケース内に設置する工程を含む、リチウムイオン電池の製造方法。
Therefore, the present invention provides the following sections:
Item 1. A step of dispersing a mixed solution containing a dispersion resin (A-1), polyvinylidene fluoride (B), conductive carbon (C), and a solvent (D) to obtain a dispersion.
Next, the step of adding the dispersion resin (A-2) to the dispersion liquid,
A method for producing a conductive paste for a positive electrode of a lithium ion battery, wherein the dispersed resin (A-1) and / or the dispersed resin (A-2) has a polycyclic aromatic hydrocarbon group and / or an amide group. Including methods.
Item 2. Item 1 is characterized in that the total content of the dispersed resin (A-1) and the dispersed resin (A-2) is 0.1 to 10 parts by mass based on 100 parts by mass of the conductive carbon (C). The method described.
Item 3. Item 2. The method according to Item 1 or 2, wherein the mass ratio of the dispersed resin (A-1) and the dispersed resin (A-2) is 99/1 to 50/50.
Item 4. Item 6. The method according to any one of Items 1 to 3, wherein the dispersed resin (A-1) and the dispersed resin (A-2) contain a resin having a hydroxyl group.
Item 5. Item 6. The method according to any one of Items 1 to 4, wherein the dispersed resin (A-2) contains a resin having a polycyclic aromatic hydrocarbon group.
Item 6. Item 6. The method according to any one of Items 1 to 4, wherein the dispersed resin (A-1) contains a resin having a polycyclic aromatic hydrocarbon group.
Item 7. Regarding the dispersed resin (A-1) and the dispersed resin (A-2), the amount of resin adsorbed on the conductive carbon (C) measured under the following conditions was 30 mg / g or more for the dispersed resin (A-1). Item 6. The method according to any one of Items 1 to 6, wherein the dispersed resin (A-2) has an adsorption amount of 10 mg / g or more and less than 30 mg / g.
[Adsorption amount measurement conditions (carbon)]
80 mg of resin, 2 g of conductive carbon, and 1000 g of N-methyl-2-pyrrolidone are mixed well and left at room temperature for 1 week. Then, the precipitate (pigment) is removed, and the supernatant is quantified by gel permeation chromatography (GPC) to calculate the amount of resin adsorbed on the pigment.
Item 8. A method for producing a mixture paste for a positive electrode of a lithium ion battery, which comprises a step of mixing an electrode active material with the conductive paste obtained by the method according to Items 1 to 7.
Item 9. Regarding the dispersed resin (A-1) and the dispersed resin (A-2), the amount of the dispersed resin adsorbed on the electrode active material measured under the following conditions is less than 5 mg / g for the dispersed resin (A-1). Item 8. The production method according to Item 8, wherein the dispersed resin (A-2) has an adsorption amount of 5 mg / g or more.
[Adsorption amount measurement conditions (electrode active material)]
80 mg of the resin, 2 g of the electrode active material, and 1000 g of N-methyl-2-pyrrolidone are mixed well and left at room temperature for 1 week. Then, the precipitate (pigment) is removed, and the supernatant is quantified by gel permeation chromatography (GPC) to calculate the amount of resin adsorbed on the pigment.
Item 10. Item 8. A method for producing a positive electrode mixture layer of a lithium ion battery, which comprises a step of applying a mixture paste obtained by the method according to Item 8 or 9 to a current collector.
Item 11. Item 10. A method for manufacturing a lithium ion battery, which comprises a step of installing a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte having a positive electrode mixture layer obtained by the method according to Item 10 in a battery case.
本発明のリチウムイオン電池正極用導電ペースト及びリチウムイオン電池正極用合材ペーストの製造方法は、前記構成上の特徴に起因して、従来のものよりも高粘度化が抑制されたリチウムイオン電池正極用導電又は合材ペーストを得ることができる。 The method for producing a conductive paste for a positive electrode of a lithium ion battery and a mixed material paste for a positive electrode of a lithium ion battery of the present invention is a lithium ion battery positive electrode in which higher viscosity is suppressed than conventional ones due to the above-mentioned structural features. Conductive or mixed material paste can be obtained.
以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。
なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形例も含むものとして理解されるべきである。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail.
It should be noted that the present invention is not limited to the following embodiments, and should be understood to include various modifications implemented without changing the gist of the present invention.
また、本明細書において、「(メタ)アクリレート」は、アクリレート及び/又はメタクリレートを意味し、「(メタ)アクリル酸」は、アクリル酸及び/又はメタクリル酸を意味する。また、「(メタ)アクリロイル」は、アクリロイル及び/又はメタクリロイルを意味する。また、「(メタ)アクリルアミド」は、アクリルアミド及び/又はメタクリルアミドを意味する。また、「重合性不飽和モノマー」とは、ラジカル重合しうる重合性不飽和基を有するモノマーを意味し、該重合性不飽和基としては、例えば、(メタ)アクリロイル基、アクリルアミド基、ビニル基、アリル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、ビニルエーテル基等が挙げられる。また、本明細書において、顔料との用語を、導電カーボン、電極活物質等を含む概念として記載する。 Further, in the present specification, "(meth) acrylate" means acrylate and / or methacrylate, and "(meth) acrylic acid" means acrylic acid and / or methacrylic acid. In addition, "(meth) acryloyl" means acryloyl and / or methacryloyl. In addition, "(meth) acrylamide" means acrylamide and / or methacrylamide. The "polymerizable unsaturated monomer" means a monomer having a polymerizable unsaturated group capable of radical polymerization, and examples of the polymerizable unsaturated group include a (meth) acryloyl group, an acrylamide group, and a vinyl group. , Allyl group, (meth) acryloyloxy group, vinyl ether group and the like. Further, in the present specification, the term pigment is described as a concept including conductive carbon, electrode active material and the like.
リチウムイオン電池正極用導電ペーストの製造方法
本発明は、樹脂(A−1)、ポリフッ化ビニリデン(B)、導電カーボン(C)、及び溶媒(D)を含有する混合液を分散して分散液を得る工程、
次いで、上記分散液に樹脂(A−2)を添加する工程、
を含むリチウムイオン電池正極用導電ペーストの製造方法であって、樹脂(A−1)及び/又は樹脂(A−2)が、多環芳香族炭化水素基及び/又はアミド基を有する樹脂である、方法を提供する。
Method for Producing Conductive Paste for Lithium Ion Battery Positive Electrode In the present invention, a mixed solution containing a resin (A-1), polyvinylidene fluoride (B), conductive carbon (C), and a solvent (D) is dispersed and dispersed. The process of getting
Next, the step of adding the resin (A-2) to the dispersion liquid,
A method for producing a conductive paste for a positive electrode of a lithium ion battery, wherein the resin (A-1) and / or the resin (A-2) has a polycyclic aromatic hydrocarbon group and / or an amide group. , Provide a method.
本発明の製造方法で得られるリチウムイオン電池正極用導電ペースト固形分中の分散樹脂(A−1)の固形分含有量の合計量は、通常25質量%以下、好ましくは15質量%以下であることが、顔料分散時の粘度、顔料分散性、分散安定性及び生産効率等の面から好適である。また、本発明の製造方法で得られるリチウムイオン電池正極用導電ペースト固形分中の分散樹脂(A−1)の固形分含有量の合計量は、通常0.1質量%以上、好ましくは0.5質量%以上であることが好適である。本発明の製造方法で得られるリチウムイオン電池正極用導電ペースト固形分中の分散樹脂(A−2)の固形分含有量の合計量は、通常25質量%以下、好ましくは15質量%以下であることが、顔料分散時の粘度、顔料分散性、分散安定性及び生産効率等の面から好適である。また、本発明の製造方法で得られるリチウムイオン電池正極用導電ペースト固形分中の分散樹脂(A−2)の固形分含有量の合計量は、通常0.1質量%以上、好ましくは0.2質量%以上であることが好適である。本発明の製造方法で得られるリチウムイオン電池正極用導電ペースト固形分中の分散樹脂(A−1)及び(A−2)の固形分含有量の合計量は、通常30質量%以下、好ましくは20質量%以下であることが、顔料分散時の粘度、顔料分散性、分散安定性及び生産効率等の面から好適である。また、本発明の製造方法で得られるリチウムイオン電池正極用導電ペースト固形分中の分散樹脂(A−1)及び(A−2)の固形分含有量の合計量は、通常0.2質量%以上、好ましくは0.7質量%以上であることが好適である。 The total solid content of the dispersed resin (A-1) in the conductive paste solid content for the positive electrode of the lithium ion battery obtained by the production method of the present invention is usually 25% by mass or less, preferably 15% by mass or less. This is preferable from the viewpoints of viscosity at the time of pigment dispersion, pigment dispersibility, dispersion stability, production efficiency and the like. The total solid content of the dispersed resin (A-1) in the solid content of the conductive paste for the positive electrode of the lithium ion battery obtained by the production method of the present invention is usually 0.1% by mass or more, preferably 0. It is preferably 5% by mass or more. The total solid content of the dispersed resin (A-2) in the conductive paste solid content for the positive electrode of the lithium ion battery obtained by the production method of the present invention is usually 25% by mass or less, preferably 15% by mass or less. This is preferable from the viewpoints of viscosity at the time of pigment dispersion, pigment dispersibility, dispersion stability, production efficiency and the like. The total solid content of the dispersed resin (A-2) in the solid content of the conductive paste for the positive electrode of the lithium ion battery obtained by the production method of the present invention is usually 0.1% by mass or more, preferably 0. It is preferably 2% by mass or more. The total solid content of the dispersed resins (A-1) and (A-2) in the conductive paste solid content for the positive electrode of the lithium ion battery obtained by the production method of the present invention is usually 30% by mass or less, preferably 30% by mass or less. 20% by mass or less is preferable from the viewpoints of viscosity at the time of pigment dispersion, pigment dispersibility, dispersion stability, production efficiency and the like. Further, the total solid content of the dispersed resins (A-1) and (A-2) in the conductive paste solid content for the positive electrode of the lithium ion battery obtained by the production method of the present invention is usually 0.2% by mass. As mentioned above, it is preferably 0.7% by mass or more.
本発明のリチウムイオン電池正極用導電ペースト固形分中のポリフッ化ビニリデン(B)の固形分含有量は、通常、1質量%以上、かつ30質量%未満、好ましくは2質量%以上、かつ25質量%未満、より好ましくは4質量%以上、かつ20質量%未満が電池性能の点から好適である。本発明のリチウムイオン電池正極用導電ペースト固形分中の導電カーボン(C)の固形分含有量は、通常、30質量%以上、かつ97質量%未満、好ましくは50質量%以上、かつ94質量%未満、より好ましくは70質量%以上、かつ91質量%未満が電池性能の点から好適である。また、本発明のリチウムイオン電池正極用導電ペースト中の溶媒(D)の含有量は、通常、30質量%以上、かつ95質量%未満、好ましくは45質量%以上、かつ92質量%未満、より好ましくは60質量%以上、かつ90質量%未満が乾燥効率、ペースト粘度の点から好適である。 The solid content of polyvinylidene fluoride (B) in the solid content of the conductive paste for the positive electrode of the lithium ion battery of the present invention is usually 1% by mass or more and less than 30% by mass, preferably 2% by mass or more and 25% by mass. %, More preferably 4% by mass or more, and less than 20% by mass is preferable from the viewpoint of battery performance. The solid content of the conductive carbon (C) in the solid content of the conductive paste for the positive electrode of the lithium ion battery of the present invention is usually 30% by mass or more and less than 97% by mass, preferably 50% by mass or more and 94% by mass. Less than, more preferably 70% by mass or more, and less than 91% by mass is preferable from the viewpoint of battery performance. The content of the solvent (D) in the conductive paste for the positive electrode of the lithium ion battery of the present invention is usually 30% by mass or more and less than 95% by mass, preferably 45% by mass or more and less than 92% by mass. Preferably, 60% by mass or more and less than 90% by mass is preferable from the viewpoint of drying efficiency and paste viscosity.
工程1
本発明の方法は、樹脂(A−1)、ポリフッ化ビニリデン(B)、導電カーボン(C)、及び溶媒(D)を含有する混合液を分散して分散液を得る工程を含む(本発明において、当該工程を工程1と示すことがある)。当該工程1は、以上に述べた各成分を、例えば、ディスパー、ペイントシェーカー、サンドミル、ボールミル、ロールミル、ペブルミル、LMZミル、DCPパールミル、各種ミキサー、遊星ボールミル、ホモジナイザー、二軸混練機、薄膜旋回型高速ミキサー等の従来公知の分散機を用いて均一に混合、分散させることにより行うことができる。
Process 1
The method of the present invention includes a step of dispersing a mixed liquid containing a resin (A-1), polyvinylidene fluoride (B), conductive carbon (C), and a solvent (D) to obtain a dispersion liquid (the present invention). The process may be referred to as step 1). In the step 1, each component described above is subjected to, for example, a dispersion, a paint shaker, a sand mill, a ball mill, a roll mill, a pebble mill, an LMZ mill, a DCP pearl mill, various mixers, a planetary ball mill, a homogenizer, a biaxial kneader, and a thin film swirl type. This can be done by uniformly mixing and dispersing using a conventionally known disperser such as a high-speed mixer.
本発明の製造方法で得られたリチウムイオン電池正極用導電ペーストは、後述するように、電極活物質と混和してリチウムイオン電池正極用合材ペーストを製造するために用いることができる。 The conductive paste for the positive electrode of a lithium ion battery obtained by the production method of the present invention can be used for producing a mixture paste for the positive electrode of a lithium ion battery by mixing with an electrode active material, as will be described later.
分散樹脂(A−1)
上記分散樹脂(A−1)としては、本発明の属する電池の分野において用いられている樹脂を適宜使用することができる。ただし、本発明においては、分散樹脂(A−1)及び分散樹脂(A−2)の少なくとも一方が、多環芳香族炭化水素基及び/又はアミド基を有する樹脂(A I)を含むことを特徴とする。その限りにおいて、分散樹脂(A−1)は、多環芳香族炭化水素基及び/又はアミド基を有する樹脂(A I)を含んでいても、含んでいなくてもよい。
Dispersed resin (A-1)
As the dispersion resin (A-1), a resin used in the field of batteries to which the present invention belongs can be appropriately used. However, in the present invention, at least one of the dispersed resin (A-1) and the dispersed resin (A-2) contains a resin (AI) having a polycyclic aromatic hydrocarbon group and / or an amide group. It is a feature. To that extent, the dispersed resin (A-1) may or may not contain a resin (AI) having a polycyclic aromatic hydrocarbon group and / or an amide group.
多環芳香族炭化水素基及び/又はアミド基を有する樹脂(A I)
上記多環芳香族炭化水素基及び/又はアミド基を有する樹脂(A I)は、多環芳香族炭化水素を有するモノマー(A I−1)及び/又は(メタ)アクリルアミド化合物(A I−2)を含むモノマー混合物、例えば、多環芳香族炭化水素を有するモノマー(A I−1)及び(メタ)アクリルアミド化合物(A I−2)を合計1〜70質量%含有するモノマー混合物を共重合することにより得ることができる。この場合の樹脂(A I)は、モノマー混合物の固形分の総量を基準として、多環芳香族炭化水素を有するモノマー(A I−1)及びモノマー(A I−2)を合計1〜70質量%含有するモノマー混合物の共重合体と言い換えることもできる。また、多環芳香族炭化水素を有さない樹脂を合成した後に多環芳香族炭化水素を付加することで多環芳香族炭化水素基を有する樹脂を得ることもできる。
Resin having a polycyclic aromatic hydrocarbon group and / or an amide group (AI)
The resin (AI) having a polycyclic aromatic hydrocarbon group and / or an amide group is a monomer (AI-1) having a polycyclic aromatic hydrocarbon and / or a (meth) acrylamide compound (AI-2). ), For example, a monomer mixture containing a total of 1 to 70% by mass of a monomer (AI-1) having a polycyclic aromatic hydrocarbon and a (meth) acrylamide compound (AI-2). Can be obtained by In this case, the resin (AI) is a total of 1 to 70 masses of the monomer (AI-1) having a polycyclic aromatic hydrocarbon and the monomer (AI-2) based on the total amount of the solid content of the monomer mixture. It can also be rephrased as a copolymer of a monomer mixture containing%. Further, a resin having a polycyclic aromatic hydrocarbon group can also be obtained by synthesizing a resin having no polycyclic aromatic hydrocarbon and then adding a polycyclic aromatic hydrocarbon.
上記樹脂(A I)の種類としては、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエーテル樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリケート樹脂、塩素系樹脂、フッ素系樹脂、ポリビニル樹脂、及びこれらの複合樹脂等が挙げられるが、特にアクリル樹脂が好ましい。 Examples of the type of resin (AI) include acrylic resin, polyester resin, epoxy resin, polyether resin, alkyd resin, urethane resin, silicone resin, polycarbonate resin, silicate resin, chlorine resin, fluororesin, and polyvinyl. Examples thereof include resins and composite resins thereof, and acrylic resins are particularly preferable.
尚、本明細書において、「誘導体」とは、ある化合物に対し、官能基の導入、原子の置換、又はその他の化学反応により分子内の小部分(複数の部分でもよい)を変化させて得られる化合物を意味する。例えば、ナフタレンに、アルキル基、アルコキシ基、水酸基、スルホン酸基、カルボキシル基、アミノ基、ニトロ基、ハロゲン原子、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基等の官能基を、1種又は2種以上導入した化合物はナフタレン誘導体である。 In addition, in this specification, a "derivative" is obtained by changing a small part (may be a plurality of parts) in a molecule by introduction of a functional group, substitution of an atom, or other chemical reaction with respect to a certain compound. Means a compound that is For example, naphthalene contains one or more functional groups such as an alkyl group, an alkoxy group, a hydroxyl group, a sulfonic acid group, a carboxyl group, an amino group, a nitro group, a halogen atom, an aryloxy group, an alkylthio group and an arylthio group. The introduced compound is a naphthalene derivative.
多環芳香族炭化水素を有するモノマー(A I−1)
上記多環芳香族炭化水素を有するモノマー(A I−1)の多環芳香族炭化水素としては、例えば、ナフタレン環、アントラセン環、トリフェニレン環、テトラフェン環、テトラセン環、クリセン環、ピレン環、ペンタセン環、ヘキサセン環、ヘプタセン環、コロネン環、ケクレン環を有する炭化水素基及びその誘導体が挙げられる。本発明の好ましい実施形態において、多環芳香族炭化水素を有するモノマー(A I−1)としては、上記多環芳香族のうち、ナフタレン環を有するもの、すなわち、ナフチル基を有する重合性不飽和モノマー又はその誘導体が挙げられる。ナフチル基を有する重合性不飽和モノマー又はその誘導体としては、例えば、後述する式(3)で表わされるナフチル基を有する重合性不飽和モノマー又はその誘導体(A I−1−2)等が挙げられる。
Monomer with polycyclic aromatic hydrocarbons (AI-1)
Examples of the polycyclic aromatic hydrocarbon of the monomer (AI-1) having a polycyclic aromatic hydrocarbon include a naphthalene ring, an anthracene ring, a triphenylene ring, a tetraphene ring, a tetracene ring, a kekulene ring, and a pyrene ring. Examples thereof include hydrocarbon groups having a pentacene ring, a hexacene ring, a heptacene ring, a coronen ring, and a kekulene ring, and derivatives thereof. In a preferred embodiment of the present invention, the monomer (AI-1) having a polycyclic aromatic hydrocarbon is one of the above polycyclic aromatics having a naphthalene ring, that is, a polymerizable unsaturated having a naphthyl group. Examples thereof include monomers or derivatives thereof. Examples of the polymerizable unsaturated monomer having a naphthyl group or a derivative thereof include a polymerizable unsaturated monomer having a naphthyl group represented by the formula (3) described later or a derivative thereof (AI-1-2). ..
また、上記多環芳香族炭化水素を有するモノマー(A I−1)としては、下記式(2)で表わされる多環芳香族炭化水素を有する重合性不飽和モノマー(A I−1−1)であることが好ましい。 The monomer (AI-1) having a polycyclic aromatic hydrocarbon is a polymerizable unsaturated monomer (AI-1) having a polycyclic aromatic hydrocarbon represented by the following formula (2). Is preferable.
(式中、Rは水素原子又はメチル基を示し、Aは多環芳香族炭化水素基を示し、Wは存在しても存在しなくても良い。Wが存在する場合、Wは炭素原子、窒素原子及び/又は酸素原子の数が1〜20の有機基であり、Wが存在しない場合、WはAに直接結合する。) 尚、「重合性不飽和モノマー」は、ラジカル重合しうる重合性不飽和基を有するモノマーを意味し、該重合性不飽和基としては、例えば、(メタ)アクリロイル基、アクリルアミド基、ビニル基、アリル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、ビニルエーテル基等が挙げられる。 (In the formula, R represents a hydrogen atom or a methyl group, A represents a polycyclic aromatic hydrocarbon group, W may or may not be present. If W is present, W is a carbon atom, When the number of nitrogen atoms and / or oxygen atoms is 1 to 20 and W is absent, W is directly bonded to A.) The "polymerizable unsaturated monomer" is a polymerization capable of radical polymerization. It means a monomer having a sex unsaturated group, and examples of the polymerizable unsaturated group include (meth) acryloyl group, acrylamide group, vinyl group, allyl group, (meth) acryloyloxy group, vinyl ether group and the like. ..
上記多環芳香族炭化水素を有する重合性不飽和モノマー(A I−1−1)としては、具体的には、例えば、ビニルナフタレン、ナフチル(メタ)アクリレート、ナフチルアルキル(メタ)アクリレート、ビニルアントラセン、アントラセニル(メタ)アクリレート、アントラセニルアルキル(メタ)アクリレート、ビニルピレン、ピレニル(メタ)アクリレート、ピレニルアルキル(メタ)アクリレート、ビニルクリセン、ビニルナフタセン、ビニルペンタセン、及びこれらの誘導体等が挙げられる。また、グリシジル基やイソシアネート基等の反応性官能基を有する重合性不飽和基モノマーと、該反応性官能基と反応する官能基を有する多環芳香族炭化水素とを反応せしめたものも含まれる。互いに反応する官能基の組み合わせであればいずれも好適に使用できるが、カルボキシル基とグリシジル基、アミノ基とグリシジル基、水酸基とイソシアネート基の組み合わせがより好ましい。具体的には、例えば、グリシジル(メタ)アクリレートと1−ナフチル酢酸、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネートと1−ナフトール、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネートと1−(2−ナフチル)エタノールの組み合わせ等が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。 Specific examples of the polymerizable unsaturated monomer (AI-1-1) having a polycyclic aromatic hydrocarbon include vinylnaphthalene, naphthyl (meth) acrylate, naphthylalkyl (meth) acrylate, and vinyl anthracene. , Anthracenyl (meth) acrylate, anthracenylalkyl (meth) acrylate, vinyl pyrene, pyrenyl (meth) acrylate, pyrenyl alkyl (meth) acrylate, vinyl chrysene, vinyl naphthalene, vinyl pentacene, and derivatives thereof. .. In addition, a polymerizable unsaturated group monomer having a reactive functional group such as a glycidyl group or an isocyanate group and a polycyclic aromatic hydrocarbon having a functional group that reacts with the reactive functional group are reacted with each other. .. Any combination of functional groups that react with each other can be preferably used, but a combination of a carboxyl group and a glycidyl group, an amino group and a glycidyl group, and a hydroxyl group and an isocyanate group is more preferable. Specifically, for example, glycidyl (meth) acrylate and 1-naphthylacetic acid, 2- (meth) acryloyloxyethyl isocyanate and 1-naphthol, 2- (meth) acryloyloxyethyl isocyanate and 1- (2-naphthyl) ethanol. Examples include the combination of. These can be used alone or in combination of two or more.
なかでも、多環芳香族炭化水素を有する重合性不飽和モノマー(A I−1−1)としては、下記式(3)で表わされるナフチル基を有する重合性不飽和モノマー又はその誘導体(A I−1−2)であることが好ましい。 Among them, the polymerizable unsaturated monomer (AI-1-1) having a polycyclic aromatic hydrocarbon is a polymerizable unsaturated monomer having a naphthyl group represented by the following formula (3) or a derivative thereof (AI-I). -1-2) is preferable.
(式中、Rは水素原子又はメチル基を示し、X及びYは同一であっても異なっていてもよく、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニルオキシ基、ホスホリルオキシ基、水酸基、スルホン酸基、カルボキシル基、アミノ基、ニトロ基、ハロゲン原子、アリールオキシ基、アルキルチオ基又はアリールチオ基のいずれかを示す。Wが存在する場合、Wは炭素原子、窒素原子及び/もしくは酸素原子の数が1〜20の有機基又は単結合である。)
上記ナフチル基を有する重合性不飽和モノマー又はその誘導体(A I−1−2)としては、例えば、ビニルナフタレン、ナフチル(メタ)アクリレート、ナフチルアルキル(メタ)アクリレート、及びこれらの誘導体等が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。
(In the formula, R represents a hydrogen atom or a methyl group, and X and Y may be the same or different, and the hydrogen atom, alkyl group, alkoxy group, alkoxycarbonyloxy group, phosphoryloxy group, hydroxyl group and sulfone. Indicates any of an acid group, a carboxyl group, an amino group, a nitro group, a halogen atom, an aryloxy group, an alkylthio group or an arylthio group. If W is present, W is the number of carbon atoms, nitrogen atoms and / or oxygen atoms. Is an organic group or a single bond of 1 to 20.)
Examples of the polymerizable unsaturated monomer having a naphthyl group or a derivative thereof (AI-1-2) include vinylnaphthalene, naphthyl (meth) acrylate, naphthylalkyl (meth) acrylate, and derivatives thereof. .. These can be used alone or in combination of two or more.
なかでも、ナフチル(メタ)アクリレート又はその誘導体(A I−1−2)が、下記式(4)で表わされるナフチル(メタ)アクリレート又はその誘導体(A I−1−3)であることが好ましい。 Among them, the naphthyl (meth) acrylate or a derivative thereof (AI-1-2) is preferably a naphthyl (meth) acrylate represented by the following formula (4) or a derivative thereof (AI-1-3). ..
(式中、Rは水素原子又はメチル基を示し、X及びYは同一であっても異なっていてもよく、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、水酸基、スルホン酸基、カルボキシル基、アルコキシカルボニルオキシ基、ホスホリルオキシ基、アミノ基、ニトロ基、ハロゲン原子、アリールオキシ基、アルキルチオ基又はアリールチオ基のいずれかを示す。)
上記ナフチル(メタ)アクリレート又はその誘導体(A I−1−3)としては、例えば、1−ナフチル(メタ)アクリレート、2−ナフチル(メタ)アクリレート、及びこれらの誘導体等が挙げられ、これらは1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。
(In the formula, R represents a hydrogen atom or a methyl group, and X and Y may be the same or different, and the hydrogen atom, alkyl group, alkoxy group, hydroxyl group, sulfonic acid group, carboxyl group and alkoxycarbonyloxy. Indicates either a group, a phosphoryloxy group, an amino group, a nitro group, a halogen atom, an aryloxy group, an alkylthio group or an arylthio group.)
Examples of the naphthyl (meth) acrylate or a derivative thereof (AI-1--3) include 1-naphthyl (meth) acrylate, 2-naphthyl (meth) acrylate, and derivatives thereof. The seeds can be used alone or in combination of two or more.
なかでも、ナフチル(メタ)アクリレート又はその誘導体(A I−1−3)が、下記式(5)で表わされる4−置換−1−ナフチル(メタ)アクリレート(A I−1−4)であることが好ましい。 Among them, the naphthyl (meth) acrylate or its derivative (AI-1-3) is a 4-substituted-1-naphthyl (meth) acrylate (AI-1--4) represented by the following formula (5). Is preferable.
(式中、Rは水素原子又はメチル基を示し、Zは水酸基又は炭素数1〜8のアルコキシ基を示す。)
上記式(5)中の置換基であるZがアルコキシ基の場合、アルコキシ基の炭素数としては、通常1〜8であり、好ましくは1〜4であり、より好ましくは1〜2であり、特に好ましくは1である。
(In the formula, R represents a hydrogen atom or a methyl group, and Z represents a hydroxyl group or an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms.)
When Z, which is a substituent in the above formula (5), is an alkoxy group, the number of carbon atoms of the alkoxy group is usually 1 to 8, preferably 1 to 4, and more preferably 1 to 2. Especially preferably 1.
上記4−置換−1−ナフチル(メタ)アクリレート(A I−1−4)としては、例えば、4−メチル−1−ナフチル(メタ)アクリレート、4−エチル−1−ナフチル(メタ)アクリレート、4−メトキシ−1−ナフチル(メタ)アクリレート、4−エトキシ−1−ナフチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシ−1−ナフチル(メタ)アクリレート、2−メトキシ−4−ヒドロキシ−1−ナフチル(メタ)アクリレート、2−エトキシ−4−ヒドロキシ−1−ナフチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−1−ナフチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−4−エトキシ−1−ナフチル(メタ)アクリレート、4−メトキシカルボニルオキシ−1−ナフチル(メタ)アクリレート、4−フェノキシカルボニルオキシ−1−ナフチル(メタ)アクリレート、及び4−ホスホリルオキシ−1−ナフチル(メタ)アクリレート、若しくはその誘導体等が挙げられ、これらは1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。 Examples of the 4-substituted-1-naphthyl (meth) acrylate (AI-1--4) include 4-methyl-1-naphthyl (meth) acrylate and 4-ethyl-1-naphthyl (meth) acrylate, 4 −methoxy-1-naphthyl (meth) acrylate, 4-ethoxy-1-naphthyl (meth) acrylate, 4-hydroxy-1-naphthyl (meth) acrylate, 2-methoxy-4-hydroxy-1-naphthyl (meth) acrylate , 2-ethoxy-4-hydroxy-1-naphthyl (meth) acrylate, 2-hydroxy-4-methoxy-1-naphthyl (meth) acrylate, 2-hydroxy-4-ethoxy-1-naphthyl (meth) acrylate, 4 Examples thereof include −methoxycarbonyloxy-1-naphthyl (meth) acrylate, 4-phenoxycarbonyloxy-1-naphthyl (meth) acrylate, 4-phosphoryloxy-1-naphthyl (meth) acrylate, and derivatives thereof. Can be used alone or in combination of two or more.
本発明の多環芳香族炭化水素を有する顔料分散樹脂が、顔料の分散性及び安定性に効果がある理由としては、詳しい事は解っていないが、例えば、顔料が芳香環を有している場合、顔料と顔料分散樹脂間のπ−π相互作用により安定化するためだと考えられる。尚、π−π相互作用とは、芳香環の間に働く分散力であり、2つの芳香環がコインを積み重ねたような配置で安定化する傾向があるため、スタッキング相互作用とも呼ばれる。 The reason why the pigment-dispersed resin having a polycyclic aromatic hydrocarbon of the present invention is effective in the dispersibility and stability of the pigment is not known in detail, but for example, the pigment has an aromatic ring. In this case, it is considered that this is because it is stabilized by the π-π interaction between the pigment and the pigment-dispersed resin. The π-π interaction is a dispersion force acting between aromatic rings, and is also called a stacking interaction because the two aromatic rings tend to be stabilized in an arrangement like a stack of coins.
また、上記4−置換−1−ナフチル(メタ)アクリレート(A I−1−4)の置換基が、顔料の分散性及び安定性に効果がある理由としては、詳しい事は解っていないが、例えば、置換基を有することによって芳香環の静電ポテンシャルが上昇し顔料との親和性を高めるためだと推測している。 The reason why the substituent of the 4-substituted-1-naphthyl (meth) acrylate (AI-1--4) is effective in the dispersibility and stability of the pigment is not known in detail. For example, it is speculated that having a substituent increases the electrostatic potential of the aromatic ring and enhances the affinity with the pigment.
(メタ)アクリルアミド化合物(A I−2)
(メタ)アクリルアミド化合物(A I−2)としては、それ自体既知のものを特に制限なく用いることができ、具体的には、例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、N−メチルアクリルアミド、N−メチルメタクリルアミド、N−メチロールアクリルアミドブチルエーテル、N−メチロールメタクリルアミドブチルエーテル、N−エチルアクリルアミド、N−エチルメタクリルアミド、N−n−プロピルアクリルアミド、N−n−プロピルメタクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、N−イソプロピルメタクリルアミド、N−シクロプロピルアクリルアミド、N−シクロプロピルメタクリルアミド、ダイアセトンアクリルアミド、ダイアセトンメタクリルアミド、N−ヒドロキシメチルアクリルアミド、N−ヒドロキシメチルメタクリルアミド、N−ヒドロキシエチルアクリルアミド、N−ヒドロキシプロピルアクリルアミド、N−ヒドロキシブチルアクリルアミド、N−ヒドロキシペンチルアクリルアミド、N−ヒドロキシメチル−N−エチルアクリルアミド、N−メチル−N−ヒドロキシエチルアクリルアミド、N,N−ジヒドロキシメチルアクリルアミド、N,N−ジヒドロキシエチルアクリルアミド、N,N−ジヒドロキシプロピルアクリルアミド、N,N−ジヒドロキシブチルアクリルアミド、N,N−ジヒドロキシペンチルアクリルアミド、N−ヒドロキシメチルメタクリルアミド、N−ヒドロキシエチルメタクリルアミド、N−ヒドロキシプロピルメタクリルアミド、N−ヒドロキシブチルメタクリルアミド、N−ヒドロキシペンチルメタクリルアミド、N−ヒドロキシメチル−N−エチルメタクリルアミド、N−メチル−N−ヒドロキシエチルメタクリルアミド、N,N−ジヒドロキシメチルメタクリルアミド、N,N−ジヒドロキシエチルメタクリルアミド、N,N−ジヒドロキシプロピルメタクリルアミド、N,N−ジヒドロキシブチルメタクリルアミド、N,N−ジヒドロキシペンチルメタクリルアミド、N,N−ジヒドロキシブチル(メタ)アクリルアミド、及びN−[トリス(ヒドロキシメチル)メチル)アクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジメチルメタクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、N,N−ジエチルメタクリルアミド、N−メチル,N−エチルアクリルアミド、N−メチル,N−エチルメタクリルアミド、N−メチロールアクリルアミドメチルエーテル、N−メチロールメタクリルアミドメチルエーテル、N−メチロールアクリルアミドエチルエーテル、N−メチロールメタクリルアミドエチルエーテル、N−メチロールアクリルアミドプロピルエーテル、N−メチロールメタクリルアミドプロピルエーテル、N−メチロールアクリルアミドブチルエーテル、N−メチロールメタクリルアミドブチルエーテル、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジプロピルアミノエチル(メタ)アクリルアミド等のアミノ基含有(メタ)アクリルアミド化合物、メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド(アクリエステルDMC、商品名、三菱レイヨン社製)等の第4級アンモニウム塩基含有アクリルアミド化合物、アクリロイルモルホリン等を挙げることができる。これらは1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。
(Meta) Acrylamide Compound (AI-2)
As the (meth) acrylamide compound (AI-2), those known per se can be used without particular limitation, and specifically, for example, acrylamide, methacrylamide, 2-acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid. , N-methylacrylamide, N-methylmethacrylamide, N-methylolacrylamide butyl ether, N-methylolmethacrylamide butyl ether, N-ethylacrylamide, N-ethylmethacrylamide, Nn-propylacrylamide, N-n-propylmethacrylamide , N-Isopropyl Acrylamide, N-Isopropyl Acrylamide, N-Cyclopropyl Acrylamide, N-Cyclopropyl Acrylamide, Diacetone Acrylamide, Diacetone Acrylamide, N-Hydroxymethylacrylamide, N-Hydroxymethyl Methulamide, N-Hydroxy Ethylacrylamide, N-hydroxypropylacrylamide, N-hydroxybutylacrylamide, N-hydroxypentylacrylamide, N-hydroxymethyl-N-ethylacrylamide, N-methyl-N-hydroxyethylacrylamide, N, N-dihydroxymethylacrylamide, N , N-dihydroxyethylacrylamide, N, N-dihydroxypropylacrylamide, N, N-dihydroxybutylacrylamide, N, N-dihydroxypentylacrylamide, N-hydroxymethylmethacrylamide, N-hydroxyethylmethacrylate, N-hydroxypropylmethacryl Amid, N-Hydroxybutyl Acrylamide, N-Hydroxypentyl Acrylamide, N-Hydroxymethyl-N-Eethyl Acrylamide, N-Methyl-N-Hydroxyethyl Acrylamide, N, N-Dihydroxymethyl Acrylamide, N, N -Dihydroxyethyl methacrylamide, N, N-dihydroxypropyl methacrylamide, N, N-dihydroxybutyl methacrylamide, N, N-dihydroxypentyl methacrylamide, N, N-dihydroxybutyl (meth) acrylamide, and N- [Tris ( Hydroxymethyl) methyl) acrylamide, N, N-dimethylacrylamide, N, N-dimethylmethacrylamide, N, N-diethylacrylamide, N, N-diethylmethacrylamide, N-methyl, N-ethylacrylamide, N-me Chill, N-ethyl methacrylamide, N-methylol acrylamide methyl ether, N-methylol methacrylamide methyl ether, N-methylol acrylamide ethyl ether, N-methylol methacrylamide ethyl ether, N-methylol acrylamide propyl ether, N-methylol methacrylamide. Propyl ether, N-methylolacrylamide butyl ether, N-methylolmethacrylamide butylether, N, N-dimethylaminoethyl (meth) acrylamide, N, N-dimethylaminopropyl (meth) acrylamide, N, N-diethylaminoethyl (meth) acrylamide , N, N-Dipropylaminoethyl (meth) acrylamide and other amino group-containing (meth) acrylamide compounds, methacryloyloxyethyltrimethylammonium chloride (acrylester DMC, trade name, manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.) and other quaternary ammonium bases. Examples thereof include a contained acrylamide compound and acryloylmorpholin. These can be used alone or in combination of two or more.
なかでも、下記式(7)で表わされる(メタ)アクリルアミド化合物であることが好ましい。
CH2=C(−R1)−C(=O)−N(−R2)−R3 ・・・式(7)
上記式(7)中のR1は水素原子又はメチル基であり、R2及びR3は異なっていても同じでも良く、水素原子、水酸基を有する有機基及びアルキル基から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。さらにR2及びR3の両方又は片方が水酸基を有する有機基であることがより好ましく、具体的には、例えば、N−ヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド、N−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリルアミド、N−ヒドロキシブチル(メタ)アクリルアミド、N−ヒドロキシメチル−N−エチル(メタ)アクリルアミド、N−メチル−N−ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド、N−エチル−N−ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド、N−ヒドロキシエチル−N−ブチル(メタ)アクリルアミド、N−ヒドロキシブチル−N−ブチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジヒドロキシプロピル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジヒドロキシブチル(メタ)アクリルアミド、及びN−[トリス(ヒドロキシメチル)メチル)アクリルアミドから選ばれる少なくとも1種であることが特に好ましい。
Of these, a (meth) acrylamide compound represented by the following formula (7) is preferable.
CH 2 = C (-R 1 ) -C (= O) -N (-R 2 ) -R 3 ... Equation (7)
R 1 in the above formula (7) is a hydrogen atom or a methyl group, and R 2 and R 3 may be different or the same, and may be at least one selected from a hydrogen atom, an organic group having a hydroxyl group, and an alkyl group. It is preferable to have. Further , it is more preferable that both or one of R 2 and R 3 is an organic group having a hydroxyl group, and specifically, for example, N-hydroxymethyl (meth) acrylamide, N-hydroxyethyl (meth) acrylamide, N- Hydroxypropyl (meth) acrylamide, N-hydroxybutyl (meth) acrylamide, N-hydroxymethyl-N-ethyl (meth) acrylamide, N-methyl-N-hydroxyethyl (meth) acrylamide, N-ethyl-N-hydroxyethyl (Meta) acrylamide, N-hydroxyethyl-N-butyl (meth) acrylamide, N-hydroxybutyl-N-butyl (meth) acrylamide, N, N-dihydroxymethyl (meth) acrylamide, N, N-dihydroxyethyl (meth) ) It is particularly preferable that it is at least one selected from acrylamide, N, N-dihydroxypropyl (meth) acrylamide, N, N-dihydroxybutyl (meth) acrylamide, and N- [tris (hydroxymethyl) methyl) acrylamide.
多環芳香族炭化水素を有する重合性不飽和モノマー(A I−1)及び(メタ)アクリルアミド化合物(A I−2)以外の重合性不飽和モノマー
上記多環芳香族炭化水素基及び/又はアミド基を有する樹脂(A I)は、多環芳香族炭化水素を有する重合性不飽和モノマー(A I−1)及び/又は(メタ)アクリルアミド化合物(A I−2)及び任意選択で該(A I−1)(A I−2)以外の重合性不飽和モノマーを(共)重合して得ることができる。多環芳香族炭化水素を有する重合性不飽和モノマー(A I−1)以外の重合性不飽和モノマーとしては、通常、アクリル樹脂の合成で使用される重合性不飽和モノマーであれば特に制限なく用いることができ、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート等の炭素数3以下のアルキル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、i−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、メチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、t−ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、シクロドデシル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート等のアルキル又はシクロアルキル(メタ)アクリレート;イソボルニル(メタ)アクリレート等のイソボルニル基を有する重合性不飽和化合物;アダマンチル(メタ)アクリレート等のアダマンチル基を有する重合性不飽和化合物;ベンジル(メタ)アクリレート、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン等の芳香環含有重合性不飽和モノマー;2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸と炭素数2〜8の2価アルコールとのモノエステル化物、該(メタ)アクリル酸と炭素数2〜8の2価アルコールとのモノエステル化物のε−カプロラクトン変性体、アリルアルコール、分子末端が水酸基であるポリオキシアルキレン鎖を有する(メタ)アクリレート等の水酸基含有重合性不飽和モノマー;(メタ)アクリル酸、マレイン酸、クロトン酸、β−カルボキシエチルアクリレート等のカルボキシル基含有重合性不飽和モノマー;(メタ)アクリロニトリル、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレートとアミン化合物との付加物等のウレタン結合を含まない含窒素重合性不飽和モノマー;イソシアネート基含有重合性不飽和モノマーと水酸基含有化合物との反応生成物又は水酸基含有重合性不飽和モノマーとイソシアネート基含有化合物との反応生成物等のウレタン結合を有する重合性不飽和モノマー;グリシジル(メタ)アクリレート、β−メチルグリシジル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルエチル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルプロピル(メタ)アクリレート、アリルグリシジルエーテル等のエポキシ基含有重合性不飽和モノマー;分子末端がアルコキシ基であるポリオキシエチレン鎖を有する(メタ)アクリレート;2−スルホエチル(メタ)アクリレート、アリルスルホン酸、4−スチレンスルホン酸等、これらスルホン酸のナトリウム塩及びアンモニウム塩等のスルホン酸基を有する重合性不飽和モノマー;2−アクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、2−メタクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、2−アクリロイルオキシプロピルアシッドホスフェート、2−メタクリロイルオキシプロピルアシッドホスフェート等のリン酸基を有する重合性不飽和モノマー;ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン等のアルコキシシリル基を有する重合性不飽和モノマー;パーフルオロブチルエチル(メタ)アクリレート、パーフルオロオクチルエチル(メタ)アクリレート等のパーフルオロアルキル(メタ)アクリレート;フルオロオレフィン等のフッ素化アルキル基を有する重合性不飽和モノマー;マレイミド基等の光重合性官能基を有する重合性不飽和モノマー;分子末端がアルコキシ基であるポリオキシエチレン鎖を有する(メタ)アクリレート;アリル(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、グリセロールジ(メタ)アクリレート、1,1,1−トリスヒドロキシメチルエタンジ(メタ)アクリレート、1,1,1−トリスヒドロキシメチルエタントリ(メタ)アクリレート、1,1,1−トリスヒドロキシメチルプロパントリ(メタ)アクリレート、トリアリルイソシアヌレート、ジアリルテレフタレート、ジビニルベンゼン等の重合性不飽和基を1分子中に2個以上有する重合性不飽和モノマー等が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。
Polymerizable unsaturated monomers other than polymerizable unsaturated monomers (AI-1) and (meth) acrylamide compounds (AI-2) having polycyclic aromatic hydrocarbons The polycyclic aromatic hydrocarbon groups and / or amides described above. The resin (AI) having a group includes a polymerizable unsaturated monomer (AI-1) having a polycyclic aromatic hydrocarbon and / or a (meth) acrylamide compound (AI-2) and optionally the (A). It can be obtained by (co) polymerization of polymerizable unsaturated monomers other than I-1) and (AI-2). The polymerizable unsaturated monomer other than the polymerizable unsaturated monomer (AI-1) having a polycyclic aromatic hydrocarbon is not particularly limited as long as it is a polymerizable unsaturated monomer usually used in the synthesis of acrylic resin. It can be used, for example, an alkyl (meth) acrylate having 3 or less carbon atoms such as methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, and isopropyl (meth) acrylate, and n-butyl (meth). ) Acrylate, i-butyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, n-hexyl (meth) acrylate, octyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, nonyl (meth) acrylate, tridecyl (meth) ) Acrylate, lauryl (meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate, isostearyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, methylcyclohexyl (meth) acrylate, t-butylcyclohexyl (meth) acrylate, cyclododecyl (meth) acrylate , Alkyl or cycloalkyl (meth) acrylates such as tricyclodecanyl (meth) acrylates; polymerizable unsaturated compounds having isobornyl groups such as isobornyl (meth) acrylates; polymerizable with adamantyl groups such as adamantyl (meth) acrylates. Unsaturated compounds; aromatic ring-containing polymerizable unsaturated monomers such as benzyl (meth) acrylate, styrene, α-methylstyrene, vinyltoluene; 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 3- A monoesteride of a (meth) acrylic acid such as hydroxypropyl (meth) acrylate or 4-hydroxybutyl (meth) acrylate and a divalent alcohol having 2 to 8 carbon atoms, the (meth) acrylic acid and 2 to 8 carbon atoms. Ε-caprolactone modified product of monoesterate with divalent alcohol, allyl alcohol, hydroxyl group-containing polymerizable unsaturated monomer such as (meth) acrylate having a polyoxyalkylene chain having a hydroxyl group at the molecular end; (meth) acrylic acid , Maleic acid, crotonic acid, β-carboxyethyl acrylate and other carboxyl group-containing polymerizable unsaturated monomers; (meth) acrylonitrile, N, N-dimethylaminoethyl (meth) acrylate, N, N-diethylaminoethyl (meth) acrylate. , Glycidyl (meth) acrylate and amine compounds Nitrogen-containing polymerizable unsaturated monomer that does not contain a urethane bond such as an adduct of Polymerizable unsaturated monomer having urethane bond such as reaction product of; glycidyl (meth) acrylate, β-methylglycidyl (meth) acrylate, 3,4-epoxycyclohexylmethyl (meth) acrylate, 3,4-epoxycyclohexylethyl Epoxy group-containing polymerizable unsaturated monomer such as (meth) acrylate, 3,4-epoxycyclohexylpropyl (meth) acrylate, and allylglycidyl ether; (meth) acrylate having a polyoxyethylene chain having an alkoxy group at the molecular end; 2 -Polymerically unsaturated monomers having sulfonic acid groups such as sulfoethyl (meth) acrylate, allyl sulfonic acid, 4-styrene sulfonic acid, sodium salt and ammonium salt of these sulfonic acids; 2-acryloyloxyethyl acid phosphate, 2- Polymerizable unsaturated monomers having a phosphate group such as methacryloyloxyethyl acid phosphate, 2-acryloyloxypropyl acid phosphate, 2-methacryloyloxypropyl acid phosphate; vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltris (2-methoxyethoxy). ) Polymerizable unsaturated monomer having an alkoxysilyl group such as silane, γ- (meth) acryloyloxypropyltrimethoxysilane, γ- (meth) acryloyloxypropyltriethoxysilane; perfluorobutylethyl (meth) acrylate, perfluoro Perfluoroalkyl (meth) acrylate such as octylethyl (meth) acrylate; polymerizable unsaturated monomer having fluorinated alkyl group such as fluoroolefin; polymerizable unsaturated monomer having photopolymerizable functional group such as maleimide group; molecule (Meta) acrylate having a polyoxyethylene chain having an alkoxy group at the end; allyl (meth) acrylate, ethylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, tetraethylene glycol di (meth) acrylate, 1 , 3-butylene glycol di (meth) acrylate, trimerol propantri (meth) acrylate, 1,4-butanediol di (meth) acrylate, neopenti Luglycoldi (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, pentaerythritol di (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, glycerol di (meth) acrylate, 1,1,1-tris Hydroxymethyl ethanedi (meth) acrylate, 1,1,1-tris hydroxymethyl ethanetri (meth) acrylate, 1,1,1-tris hydroxymethyl propanetri (meth) acrylate, triallyl isocyanurate, diallyl terephthalate, divinyl Examples thereof include polymerizable unsaturated monomers having two or more polymerizable unsaturated groups such as benzene in one molecule. These can be used alone or in combination of two or more.
なかでも、少なくとも1種のスチレンを含有していることが好ましく、重合性不飽和モノマー成分の総量を基準として、スチレンを5〜65質量%含有することがより好ましい。 Among them, it is preferable to contain at least one kind of styrene, and it is more preferable to contain 5 to 65% by mass of styrene based on the total amount of the polymerizable unsaturated monomer component.
また、樹脂の立体反発層を形成し顔料分散ペーストの安定性を確保する観点から、重合性不飽和モノマー成分の総量を基準として、ポリアルキレングリコールマクロモノマーを含有することができる。 Further, from the viewpoint of forming a three-dimensional repulsion layer of the resin and ensuring the stability of the pigment dispersion paste, the polyalkylene glycol macromonomer can be contained based on the total amount of the polymerizable unsaturated monomer component.
また、ポリアルキレングリコールマクロモノマーは、下記式(6)で示される非イオン性の重合性不飽和モノマーであり、そのようなモノマーの具体例としては、例えば、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、エトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート等を挙げることができる。これらのうち、特に、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレートが好適である。
CH2=C(R1)COO(CnH2nO)m−R2 ・・・式(6)
〔式中、R1は水素原子又はメチル基を表し、R2は水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表し、mは4〜60、特に4〜55の整数であり、nは2〜3の整数であり、ここで、m個のオキシアルキレン単位(CnH2nO)は同じであっても又は互いに異なっていてもよい。〕
多環芳香族炭化水素基及び/又はアミド基を有する樹脂(A I)の合成
上記多環芳香族炭化水素基及び/又はアミド基を有する樹脂(A I)は、ラジカル重合開始剤の存在下に、有機溶剤中で溶液重合する方法、又は水性媒体中でエマルション重合する方法等の、それ自体既知のラジカル重合法によって得ることができる。
The polyalkylene glycol macromonomer is a nonionic polymerizable unsaturated monomer represented by the following formula (6), and specific examples of such a monomer include polyethylene glycol (meth) acrylate and polypropylene glycol. Examples thereof include (meth) acrylate, methoxypolyethylene glycol (meth) acrylate, and ethoxypolyethylene glycol (meth) acrylate. Of these, polyethylene glycol (meth) acrylate and polypropylene glycol (meth) acrylate are particularly preferable.
CH 2 = C (R 1 ) COO (C n H 2n O) m −R 2 ... Equation (6)
[In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, m is an integer of 4 to 60, particularly 4 to 55, and n is 2. It is an integer of ~ 3, where m oxyalkylene units (C n H 2n O) may be the same or different from each other. ]
Synthesis of Resin (AI) Having Polycyclic Aromatic Hydrocarbon Group and / or Amid Group The resin (AI) having a polycyclic aromatic hydrocarbon group and / or amide group is in the presence of a radical polymerization initiator. In addition, it can be obtained by a radical polymerization method known per se, such as a method of solution polymerization in an organic solvent or a method of emulsion polymerization in an aqueous medium.
重合に用いられるラジカル重合開始剤としては、例えば、シクロヘキサノンパーオキサイド、3,3,5−トリメチルシクロヘキサノンパーオキサイド、メチルシクロヘキサノンパーオキサイド、1,1−ビス(tert−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(tert−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、n−ブチル−4,4−ビス(tert−ブチルパーオキシ)バレレート、クメンハイドロパーオキサイド、2,5−ジメチルヘキサン−2,5−ジハイドロパーオキサイド、1,3−ビス(tert−ブチルパーオキシ−m−イソプロピル)ベンゼン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(tert−ブチルパーオキシ)ヘキサン、ジイソプロピルベンゼンパーオキサイド、tert−ブチルクミルパーオキサイド、デカノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ジ−tert−アミルパーオキサイド、ビス(tert−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート、tert−ブチルパーオキシベンゾエート、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、tert−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート等の過酸化物系重合開始剤;2,2´−アゾビス(イソブチロニトリル)、1,1−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、アゾクメン、2,2´−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2´−アゾビスジメチルバレロニトリル、4,4´−アゾビス(4−シアノ吉草酸)、2−(t−ブチルアゾ)−2−シアノプロパン、2,2´−アゾビス(2,4,4−トリメチルペンタン)、2,2´−アゾビス(2−メチルプロパン)、ジメチル2,2´−アゾビス(2−メチルプロピオネート)等のアゾ系重合開始剤を挙げることができる。これらは1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。 Examples of the radical polymerization initiator used for the polymerization include cyclohexanone peroxide, 3,3,5-trimethylcyclohexanone peroxide, methylcyclohexanone peroxide, and 1,1-bis (tert-butylperoxy) -3,3. 5-trimethylcyclohexane, 1,1-bis (tert-butylperoxy) cyclohexane, n-butyl-4,4-bis (tert-butylperoxy) valerate, cumenehydroperoxide, 2,5-dimethylhexane-2 , 5-Dihydroperoxide, 1,3-bis (tert-butylperoxy-m-isopropyl) benzene, 2,5-dimethyl-2,5-di (tert-butylperoxy) hexane, diisopropylbenzene peroxide , Tert-Butyl cumyl peroxide, decanoyyl peroxide, lauroyl peroxide, benzoyl peroxide, 2,4-dichlorobenzoyl peroxide, di-tert-amyl peroxide, bis (tert-butylcyclohexyl) peroxydicarbonate, Peroxide polymerization initiators such as tert-butylperoxybenzoate, 2,5-dimethyl-2,5-di (benzoylperoxy) hexane, tert-butylperoxy-2-ethylhexanoate; 2,2 ´-Azobis (isobutyronitrile), 1,1-azobis (cyclohexane-1-carbonitrile), azocusmen, 2,2 ´-azobis (2-methylbutyronitrile), 2,2 ′-azobisdimethylvalero Nitrile, 4,4'-azobis (4-cyanovaleric acid), 2- (t-butylazo) -2-cyanopropane, 2,2'-azobis (2,4,4-trimethylpentane), 2,2' Examples thereof include azo-based polymerization initiators such as -azobis (2-methylpropane) and dimethyl2,2'-azobis (2-methylpropionate). These can be used alone or in combination of two or more.
上記の重合又は希釈に使用される溶媒としては、特に制限はなく、水や有機溶剤、又はその混合物等を挙げることができる。有機溶剤としては、例えば、n−ブタン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロブタン等の炭化水素溶剤;トルエン、キシレン等の芳香族系溶剤;メチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤;n−ブチルエーテル、ジオキサン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコール等のエーテル系溶剤;酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸イソブチル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ブチルカルビトールアセテート等のエステル系溶剤;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン等のケトン系溶剤;エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、sec−ブタノール、イソブタノール等の等のアルコール系溶剤;エクアミド(商品名、出光興産株式会社製、アミド系溶剤)、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルホルムアミド、N−メチルアセトアミド、N−メチルプロピオアミド、N−メチル−2−ピロリドン等のアミド系溶剤等、従来公知の溶剤を挙げることができる。これらは1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。 The solvent used for the above polymerization or dilution is not particularly limited, and examples thereof include water, an organic solvent, and a mixture thereof. Examples of the organic solvent include hydrocarbon solvents such as n-butane, n-hexane, n-heptane, n-octane, cyclopentane, cyclohexane and cyclobutane; aromatic solvents such as toluene and xylene; and methylisobutylketone and the like. Ketone solvents; ether solvents such as n-butyl ether, dioxane, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol; ethyl acetate, n-butyl acetate, isobutyl acetate, Ester-based solvents such as ethylene glycol monomethyl ether acetate and butyl carbitol acetate; ketone solvents such as methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and diisobutyl ketone; alcohol-based solvents such as ethanol, isopropanol, n-butanol, sec-butanol and isobutanol. Solvent: Equamid (trade name, manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd., amide solvent), N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylformamide, N-methylacetamide, N-methylpropioamide, N Conventionally known solvents such as amide-based solvents such as −methyl-2-pyrrolidone can be mentioned. These can be used alone or in combination of two or more.
有機溶剤中での溶液重合において重合開始剤、重合性不飽和モノマー成分、及び有機溶剤を混合し、攪拌しながら加熱する方法、反応熱による系の温度上昇を抑えるために有機溶剤を反応槽に仕込み、60℃〜200℃の温度で攪拌しながら必要に応じて窒素やアルゴン等の不活性ガスを吹き込みながら、重合性不飽和モノマー成分と重合開始剤を所定の時間かけて混合滴下又は分離滴下する方法等が用いられる。 In solution polymerization in an organic solvent, a method in which a polymerization initiator, a polymerizable unsaturated monomer component, and an organic solvent are mixed and heated while stirring, and an organic solvent is placed in a reaction vessel in order to suppress a temperature rise of the system due to reaction heat. The polymerizable unsaturated monomer component and the polymerization initiator are mixed and dropped or separated and dropped over a predetermined time while being charged and stirring at a temperature of 60 ° C to 200 ° C and blowing an inert gas such as nitrogen or argon as necessary. The method of polymerizing is used.
重合は、一般に1〜10時間程度行うことができる。各段階の重合の後に必要に応じて重合開始剤を滴下しながら反応槽を加熱する追加触媒工程を設けてもよい。 The polymerization can generally be carried out for about 1 to 10 hours. After each stage of polymerization, an additional catalyst step may be provided to heat the reaction vessel while dropping a polymerization initiator as needed.
上記の通り得られる本発明の顔料分散樹脂は、重量平均分子量が好ましくは1,000〜100,000、より好ましくは3,000〜50,000の範囲内であることが好適である。 The pigment-dispersed resin of the present invention obtained as described above preferably has a weight average molecular weight in the range of preferably 1,000 to 100,000, more preferably 3,000 to 50,000.
上記樹脂(A I)は、合成終了後に脱溶媒及び/又は溶媒置換することで、固体又は任意の溶媒に置き換えた樹脂溶液にすることができる。置換溶媒としては、N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、アルコール系溶媒等が好ましい。 The resin (AI) can be made into a solid or a resin solution replaced with an arbitrary solvent by removing the solvent and / or substituting the solvent after the completion of the synthesis. As the substitution solvent, N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, propylene glycol monomethyl ether, alcohol-based solvent and the like are preferable.
脱溶媒の方法としては、常圧で加熱により行ってもよいし、減圧下で脱溶媒してもよい。溶媒置換の方法としては、脱溶媒前、脱溶媒途中、又は脱溶媒後のいずれの段階で置換溶媒を投入してもよい。 As a method for removing the solvent, heating may be performed at normal pressure, or the solvent may be removed under reduced pressure. As a method of solvent replacement, the replacement solvent may be added at any stage before desolving, during desolving, or after desolving.
尚、本明細書において、数平均分子量及び重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)を用いて測定した保持時間(保持容量)を、同一条件で測定した分子量既知の標準ポリスチレンの保持時間(保持容量)によりポリスチレンの分子量に換算して求めた値である。具体的には、ゲルパーミュエーションクロマトグラフとして、「HLC8120GPC」(商品名、東ソー社製)を使用し、カラムとして、「TSKgel G−4000HXL」、「TSKgel G−3000HXL」、「TSKgel G−2500HXL」及び「TSKgel G−2000HXL」(商品名、いずれも東ソー社製)の4本を使用し、移動相テトラヒドロフラン、測定温度40℃、流速1mL/min及び検出器RIの条件下で測定することができる。 In the present specification, the number average molecular weight and the weight average molecular weight are the holding times (holding capacity) measured by using a gel permeation chromatograph (GPC), and the holding time of standard polystyrene having a known molecular weight measured under the same conditions. It is a value obtained by converting to the molecular weight of polystyrene by (retention capacity). Specifically, "HLC8120GPC" (trade name, manufactured by Tosoh Corporation) is used as a gel permeation chromatograph, and "TSKgel G-4000HXL", "TSKgel G-3000HXL", and "TSKgel G-2500HXL" are used as columns. And "TSKgel G-2000HXL" (trade name, both manufactured by Tosoh Corporation) can be measured under the conditions of mobile phase tetrahydrofuran, measurement temperature 40 ° C., flow velocity 1 mL / min and detector RI. can.
ポリビニルアルコール樹脂(A II)
本発明においては、分散樹脂(A−1)は、ポリビニルアルコール樹脂(AII)を含んでいてもよい。上記ポリビニルアルコール樹脂(A II)としては、下記式(1)で示される重合性不飽和基含有モノマー(A IIa−1)とその他の重合性不飽和モノマーとを共重合して得られる樹脂(本明細書において、単にポリビニルアルコール樹脂(A IIa)又は樹脂(A IIa)と示すこともある)、スルホン酸変性ポリビニルアルコール樹脂(A IIb)(本明細書において、単にポリビニルアルコール樹脂(A IIb)又は樹脂(A IIb)と示すこともある)、及び樹脂(A IIa)と樹脂(A IIb)以外のポリビニルアルコール樹脂(A IIc)(本明細書において、単にポリビニルアルコール樹脂(A IIc)又は樹脂(A IIc)と示すこともある)が挙げられる:
Polyvinyl alcohol resin (A II)
In the present invention, the dispersed resin (A-1) may contain a polyvinyl alcohol resin (AII). The polyvinyl alcohol resin (A II) is a resin obtained by copolymerizing a polymerizable unsaturated group-containing monomer (A IIa-1) represented by the following formula (1) with another polymerizable unsaturated monomer (A II). In the present specification, it may be simply referred to as polyvinyl alcohol resin (A IIa) or resin (A IIa)), sulfonic acid-modified polyvinyl alcohol resin (A IIb) (in the present specification, simply polyvinyl alcohol resin (A IIb)). Or resin (A IIb)), and polyvinyl alcohol resin (A IIc) other than resin (A IIa) and resin (A IIb) (in the present specification, simply polyvinyl alcohol resin (A IIc) or resin. (Sometimes referred to as (AIIC))):
(式中、R1、R2、R3及びR4は、同一又は異なって、水素原子、炭化水素基、水酸基、メチロール基からなる群より選ばれる少なくとも1種であり、かつR1、R2、R3及びR4の少なくとも1つが水酸基である。また、Xは存在しても存在しなくても良く、Xが存在する場合、Xは1種以上の原子からなる連結鎖である。)。 (In the formula, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are at least one selected from the group consisting of a hydrogen atom, a hydrocarbon group, a hydroxyl group and a methylol group, and R 1 , R are the same or different. 2. At least one of R 3 and R 4 is a hydroxyl group. Further, X may or may not be present, and when X is present, X is a connecting chain consisting of one or more kinds of atoms. ).
本発明においては、ポリビニルアルコール樹脂(A II)として、ポリビニルアルコール樹脂(A IIa)及び/又はポリビニルアルコール樹脂(A IIb)を好適に用いることができるが、さらにポリビニルアルコール樹脂(A IIc)を併用して用いることが好ましい。 In the present invention, the polyvinyl alcohol resin (A IIa) and / or the polyvinyl alcohol resin (A IIb) can be preferably used as the polyvinyl alcohol resin (A II), but the polyvinyl alcohol resin (A IIc) is also used in combination. It is preferable to use it.
ポリビニルアルコール樹脂(A IIa)
ポリビニルアルコール樹脂(A IIa)は、前記式(1)で示される重合性不飽和基含有モノマー(A IIa−1)とその他の重合性不飽和モノマーとを共重合して得られる樹脂である。本発明において、「重合性不飽和基含有モノマー(A IIa−1)を構成成分の1つとする樹脂」とは、重合性不飽和基含有モノマー(A IIa−1)を含む原料モノマーの(共)重合により得られる樹脂を意味する。同様に、本発明において、モノマーXを「構成成分とする」樹脂とは、モノマーXを含む原料を(共)重合することにより得られる樹脂を意味する。また、上記ポリビニルアルコール樹脂(A IIa)はスルホン酸変性をしておらず、スルホン酸変性ポリビニルアルコール樹脂(A IIb)とは明確に区別できる。
Polyvinyl alcohol resin (A IIa)
The polyvinyl alcohol resin (A IIa) is a resin obtained by copolymerizing a polymerizable unsaturated group-containing monomer (A IIa-1) represented by the above formula (1) with another polymerizable unsaturated monomer. In the present invention, the "resin containing a polymerizable unsaturated group-containing monomer (A IIa-1) as one of its constituent components" is a raw material monomer containing a polymerizable unsaturated group-containing monomer (A IIa-1) (co-). ) Means a resin obtained by polymerization. Similarly, in the present invention, the resin having monomer X as a constituent means a resin obtained by (co) polymerizing a raw material containing monomer X. Further, the polyvinyl alcohol resin (A IIa) is not sulfonic acid-modified and can be clearly distinguished from the sulfonic acid-modified polyvinyl alcohol resin (A IIb).
前記式(1)で表わされる重合性不飽和基含有モノマー(A IIa−1)中のR1、R2、R3及びR4は、同一又は異なって、水素原子、炭化水素基、水酸基、メチロール基から選ばれる少なくとも1種であり、かつR1、R2、R3及びR4の少なくとも1つ(例えば、1〜3個が好ましく、2〜3個がより好ましい)が水酸基である。また、前記式(1)で表わされるモノマー中のXは、存在しても存在しなくても良く、存在しない場合は単結合であり、Xが存在する場合は1種以上の原子からなる連結鎖である。かかる連結鎖としては特に限定されないが、アルキレン(例えば、炭素数1〜6の直鎖又は分枝鎖状のアルキレン)、アルケニレン(例えば、炭素数2〜6の直鎖又は分枝鎖状であり、2重結合を1〜2個(好ましくは1個)有するアルケニレン)、アルキニレン(例えば、炭素数2〜6の直鎖又は分枝鎖状であり、3重結合を1〜2個(好ましくは1個)有するアルキニレン)、フェニレン、ナフチレン等の炭化水素基(これらの炭化水素基はフッ素、塩素、臭素等のハロゲン等で置換されていても良い)の他、−O−、−(R−O)m−、−(O−R)m−、−(R−O)m−R−、−C(=O)−、−R(−OH)−、−C(=O)−O−、−R−C(=O)−O−、−C(=O)−O−R−、−C(=O)−N(−R)−、−C(=O)−N(−R)−R−、−R−C(=O)−N(−R)−、−R−C(=O)−N(−R)−R−、等が挙げられる。(上記のRは各々独立して任意の置換基であり、水素原子、アルキル基が好ましい。また、mは1以上の整数である。)
中でも、単結合(Xは存在しない)、炭化水素基、エステル基〔−C(=O)−O−〕、アミド基〔−C(=O)−NH−〕、アミドメチル基〔−C(=O)NH−CH2−〕から選ばれる連結鎖であることが好ましく、単結合(Xは存在しない)であることがより好ましい。
R 1 , R 2 , R 3 and R 4 in the polymerizable unsaturated group-containing monomer (A IIa-1) represented by the formula (1) are the same or different, and are the same or different hydrogen atoms, hydrocarbon groups, hydroxyl groups, and the like. It is at least one selected from the methylol groups, and at least one of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 (for example, 1 to 3 is preferable, and 2 to 3 is more preferable) is a hydroxyl group. Further, X in the monomer represented by the above formula (1) may or may not be present, and if it is not present, it is a single bond, and if X is present, it is a linkage consisting of one or more kinds of atoms. It is a chain. Such a linking chain is not particularly limited, but may be an alkylene (for example, a linear or branched alkylene having 1 to 6 carbon atoms) or an alkenylene (for example, a linear or branched alkylene having 2 to 6 carbon atoms). , Alkenylene having 1 to 2 (preferably 1) double bonds), alkynylene (eg, linear or branched chain with 2 to 6 carbon atoms, and 1 to 2 triple bonds (preferably) In addition to hydrocarbon groups such as alkynylene), phenylene, and naphthylene (these hydrocarbon groups may be substituted with halogens such as fluorine, chlorine, and bromine), -O-,-(R-). O) m -, - (O -R) m -, - (R-O) m -R -, - C (= O) -, - R (-OH) -, - C (= O) -O- , -RC (= O) -O-, -C (= O) -OR-, -C (= O) -N (-R)-, -C (= O) -N (-R) ) -R-, -RC (= O) -N (-R)-, -RC (= O) -N (-R) -R-, and the like. (R above is an arbitrary substituent independently, and a hydrogen atom and an alkyl group are preferable. In addition, m is an integer of 1 or more.)
Among them, a single bond (X does not exist), a hydrocarbon group, an ester group [-C (= O) -O-], an amide group [-C (= O) -NH-], an amide methyl group [-C (=) O) It is preferable that it is a link chain selected from NH-CH2-], and it is more preferable that it is a single bond (X does not exist).
かかるモノマー(A IIa−1)としては、具体的には、例えば、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレートの開環物、2ープロペン−1−オール、1−プロペン−1,3−ジオール、1ープロペン−2−オール、2−メチル−2−プロペン−1−オール、2−ブテン−1−オール、2−メチル−2−ブテン−1−オール、1−メチル−2−ブテン−1−オール、2−ブテン−1,4−ジオール、1−ブテン−3,4−ジオール、2−メチル−2−ブテン−1,4−ジオール、4−ペンテン−2−オール、3−ペンテン−1−オール、4−ペンテン−2−オール、4−ペンテン−1−オール、1−ペンテン−4,5−ジオール、2−ペンテン−1,5−ジオール、N−ヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド、N−ヒドロキシイソプロピル(メタ)アクリルアミド、N−(1−メチル−2−ヒドロキシエチル)(メタ)アクリルアミド、2,3−ジヒドロキシプロピル(メタ)アクリルアミド、1,2−ジヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド、及びその誘導体等が挙げられる。 Specific examples of the monomer (A IIa-1) include, for example, hydroxyethyl (meth) acrylate, glycidyl (meth) acrylate ring-opening product, 2-propene-1-ol, and 1-propene-1,3-. Diol, 1-propen-2-ol, 2-methyl-2-propen-1-ol, 2-butene-1-ol, 2-methyl-2-butene-1-ol, 1-methyl-2-butene-1 -Ol, 2-butene-1,4-diol, 1-butene-3,4-diol, 2-methyl-2-butene-1,4-diol, 4-pentene-2-ol, 3-pentene-1 -Ol, 4-Penten-2-ol, 4-Penten-1-ol, 1-Penten-4,5-diol, 2-Penten-1,5-diol, N-hydroxymethyl (meth) acrylamide, N- Hydroxyethyl (meth) acrylamide, N-hydroxyisopropyl (meth) acrylamide, N- (1-methyl-2-hydroxyethyl) (meth) acrylamide, 2,3-dihydroxypropyl (meth) acrylamide, 1,2-dihydroxyethyl Examples thereof include (meth) acrylamide and derivatives thereof.
これらは1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。中でも、2つ以上の水酸基を持つものが好ましい。 These can be used alone or in combination of two or more. Among them, those having two or more hydroxyl groups are preferable.
また、前記式(1)で表わされるモノマー(A IIa−1)中のX、R3、及びR4中の炭素原子と酸素原子の合計数が、3以上であることが好ましい。 Further, it is preferable that the total number of carbon atoms and oxygen atoms in X, R 3 and R 4 in the monomer (A IIa-1) represented by the formula (1) is 3 or more.
樹脂(A IIa)中の重合性不飽和基含有モノマー(A IIa−1)の含有割合としては、0.01〜20質量%の範囲内であることが好ましく、0.1〜15質量%の範囲内であることがより好ましく、0.5〜10質量%の範囲内であることが特に好ましい。本発明において、「樹脂(A IIa)中の重合性不飽和基含有モノマー(A IIa−1)の含有割合」とは、樹脂(A IIa)の原料となるモノマー混合物中の重合性不飽和基含有モノマー(A IIa−1)の含有割合を意味する。従って、樹脂(A IIa)中の重合性不飽和基含有モノマー(A IIa−1)の含有割合が0.1〜20質量%である、とは、樹脂(A IIa)が、重合性不飽和基含有モノマー(A IIa−1)を0.1〜20質量%含む原料モノマーの共重合体であることを意味する。同様に、「樹脂Y中のモノマーXの含有割合」とは、樹脂Yの原料となるモノマー混合物中のモノマーXの含有割合を意味する。従って、樹脂Y中の重合性不飽和基含有モノマーXの含有割合がa質量%である、とは、樹脂Yが、モノマーXをa質量%含む原料モノマーの共重合体であることを意味する。 The content ratio of the polymerizable unsaturated group-containing monomer (A IIa-1) in the resin (A IIa) is preferably in the range of 0.01 to 20% by mass, preferably 0.1 to 15% by mass. It is more preferably within the range, and particularly preferably within the range of 0.5 to 10% by mass. In the present invention, the "content ratio of the polymerizable unsaturated group-containing monomer (A IIa-1) in the resin (A IIa)" means the polymerizable unsaturated group in the monomer mixture which is the raw material of the resin (A IIa). It means the content ratio of the contained monomer (A IIa-1). Therefore, the content ratio of the polymerizable unsaturated group-containing monomer (A IIa-1) in the resin (A IIa) is 0.1 to 20% by mass, that the resin (A IIa) is polymerizable unsaturated. It means that it is a copolymer of a raw material monomer containing 0.1 to 20% by mass of a group-containing monomer (A IIa-1). Similarly, the "content ratio of the monomer X in the resin Y" means the content ratio of the monomer X in the monomer mixture which is the raw material of the resin Y. Therefore, the content ratio of the polymerizable unsaturated group-containing monomer X in the resin Y is a mass%, which means that the resin Y is a copolymer of the raw material monomer containing the monomer X in a mass%. ..
上記重合性不飽和基含有モノマー(A IIa−1)と共重合するその他の重合性不飽和モノマーとしては、該モノマー(A IIa−1)と共重合可能なモノマーであれば、特に制限なく使用することができ、具体的には、例えば、酢酸ビニル等の脂肪酸ビニルエステル;エチレン、プロピレン等のオレフィン系モノマー;アルキル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリロイル基含有モノマー;アリルグリシジルエーテル等のアリルエーテル;塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニル等のハロゲン化ビニル系化合物;アルキルビニルエーテル等のビニルエーテル等が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができ、中でも、脂肪酸ビニルエステル(A IIa−2)が好ましい。脂肪酸ビニルエステル(A IIa−2)としては、具体的には、例えば、ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、カプリン酸ビニル、カプリル酸ビニル、カプロン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ミリスチン酸ビニル、パルミチン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、ピバリン酸ビニル、オクチル酸ビニル、モノクロロ酸ビニル、安息香酸ビニル、桂皮酸ビニル、クロトン酸ビニル、アジピン酸ジビニル、及びその誘導体が挙げられ、中でも、酢酸ビニルが好ましい。 The other polymerizable unsaturated monomer copolymerizing with the polymerizable unsaturated group-containing monomer (A IIa-1) is not particularly limited as long as it is a monomer copolymerizable with the monomer (A IIa-1). Specifically, for example, fatty acid vinyl esters such as vinyl acetate; olefin-based monomers such as ethylene and propylene; (meth) acryloyl group-containing monomers such as alkyl (meth) acrylates; allyls such as allylglycidyl ethers. Ethers; vinyl halide-based compounds such as vinyl chloride, vinylidene chloride, and vinyl fluoride; vinyl ethers such as alkyl vinyl ethers and the like can be mentioned. These can be used alone or in combination of two or more, and among them, fatty acid vinyl ester (A IIa-2) is preferable. Specific examples of the fatty acid vinyl ester (A IIa-2) include vinyl formate, vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate, vinyl caproate, vinyl caprylate, vinyl caproate, vinyl laurate, and myristic acid. Examples include vinyl, vinyl palmitate, vinyl stearate, vinyl pivalate, vinyl octylate, vinyl monochloroate, vinyl benzoate, vinyl cinnate, vinyl crotonate, divinyl adipate, and derivatives thereof, among which vinyl acetate is used. preferable.
さらに共重合して得られた樹脂(A IIa)をケン化することで、脂肪酸ビニルエステル単位の全部又は一部を加水分解してビニルアルコール単位にすることが分散性及び溶解性の観点から好ましい。 Further, it is preferable from the viewpoint of dispersibility and solubility that the resin (A IIa) obtained by copolymerization is saponified to hydrolyze all or a part of the fatty acid vinyl ester units into vinyl alcohol units. ..
ケン化度としては、50〜100mol%の範囲内であることが好ましく、70〜100mol%の範囲内であることがより好ましく、86〜100mol%の範囲内であることが更に好ましく、88〜99.9mol%の範囲内であることが特に好ましい。
言い換えると、少なくとも1種の重合性不飽和基含有モノマー(A IIa−1)と少なくとも1種の脂肪酸ビニルエステル(A IIa−2)の共重合体をケン化することによって、樹脂(A IIa)が、重合性不飽和基含有モノマー(A IIa−1)、脂肪酸ビニルエステル(A IIa−2)、及びビニルアルコール(A IIa−3)を構成成分とする樹脂となることが特に好ましい。
The degree of saponification is preferably in the range of 50 to 100 mol%, more preferably in the range of 70 to 100 mol%, further preferably in the range of 86 to 100 mol%, and 88 to 99. It is particularly preferably in the range of 9.9 mol%.
In other words, the resin (A IIa) by saponifying a copolymer of at least one polymerizable unsaturated group-containing monomer (A IIa-1) and at least one fatty acid vinyl ester (A IIa-2). Is particularly preferably a resin containing a polymerizable unsaturated group-containing monomer (A IIa-1), a fatty acid vinyl ester (A IIa-2), and a vinyl alcohol (A IIa-3) as constituents.
通常、高ケン化度(高極性)になると、カーボン等の無機顔料への吸着性は良くなるものの、溶媒(NMP等)との溶解性は落ち、立体反発層が形成できず分散性は劣ることとなる。しかし、本発明において、上記重合性不飽和基含有モノマー(A IIa−1)を構成成分の1つとする樹脂(A IIa)が導電ペーストの分散性に効果を奏する理由としては、樹脂の側鎖に特定の官能基を導入することにより、比較的嵩高い側鎖官能基が立体障害となることで樹脂の融点を低下させ、また、特定の水酸基の水素結合によって樹脂の結晶性を低下させることができるため、溶媒への溶解性と顔料への吸着性が両立できたと考えられる。 Normally, when the degree of saponification (high polarity) is increased, the adsorptivity to inorganic pigments such as carbon is improved, but the solubility in a solvent (NMP, etc.) is reduced, and a three-dimensional repulsion layer cannot be formed, resulting in poor dispersibility. It will be. However, in the present invention, the reason why the resin (A IIa) containing the above-mentioned polymerizable unsaturated group-containing monomer (A IIa-1) as one of the constituents has an effect on the dispersibility of the conductive paste is that the side chain of the resin is effective. By introducing a specific functional group into the resin, the relatively bulky side chain functional group becomes a steric hindrance to lower the melting point of the resin, and the hydrogen bond of a specific hydroxyl group lowers the crystallinity of the resin. Therefore, it is considered that the solubility in the solvent and the adsorptivity to the pigment were compatible with each other.
上記樹脂(A IIa)の重合方法としては、それ自体既知の重合方法、例えば、有機溶媒中で溶液重合する方法により製造することができるが、これに限られるものではなく、例えば、バルク重合や乳化重合や懸濁重合等でもよい。溶液重合を行う場合には、連続重合でもよいしバッチ重合でもよく、モノマーは一括して仕込んでもよいし、分割して仕込んでもよく、あるいは連続的又は断続的に添加してもよい。 The polymerization method of the resin (AIIIa) can be produced by a polymerization method known per se, for example, a method of solution polymerization in an organic solvent, but the polymerization method is not limited to this, and for example, bulk polymerization or It may be emulsion polymerization, suspension polymerization or the like. When solution polymerization is carried out, continuous polymerization or batch polymerization may be performed, the monomers may be charged all at once, may be charged separately, or may be added continuously or intermittently.
溶液重合において使用する重合開始剤は、特に限定するものではないが、具体的には、例えば、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビス−2,4−ジメチルパレロニトリル、アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルパレロニトリル)等のアゾ化合物;アセチルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、アセチルシクロヘキシルスルホニルパーオキシド、2,4,4−トリメチルペンチル−2−パーオキシフェノキシアセテート等の過酸化物;ジイソプピルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、ジエトキシエチルパーオキシジカーボネート等のパーカーボネート化合物;t−ブチルパーオキシネオデカネート、α−クミルパーオキシネオデカネート、t−ブチルパーオキシネオデカネート等のパーエステル化合物;アゾビスジメチルバレロニトリル、アゾビスメトキシバレロニトリル等の公知のラジカル重合開始剤を使用することができる。 The polymerization initiator used in solution polymerization is not particularly limited, but specifically, for example, azobisisobutyronitrile, azobis-2,4-dimethylpareronitrile, and azobis (4-methoxy-2). , 4-Dimethylpaleronitrile) and other azo compounds; acetyl peroxide, benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, acetylcyclohexylsulfonyl peroxide, 2,4,4-trimethylpentyl-2-peroxyphenoxyacetate and other peroxides Substances; Percarbonate compounds such as diisoppilperoxydicarbonate, di-2-ethylhexylperoxydicarbonate, diethoxyethylperoxydicarbonate; t-butylperoxyneodecanate, α-cumylperoxyneodecanate , T-Butylperoxyneodecanate and other perester compounds; known radical polymerization initiators such as azobisdimethylvaleronitrile and azobismethoxyvaleronitrile can be used.
重合反応温度は、特に限定するものではないが、通常30〜200℃程度の範囲で設定することができる。 The polymerization reaction temperature is not particularly limited, but can usually be set in the range of about 30 to 200 ° C.
ケン化をする場合の条件としては、特に限定されず、公知の方法でケン化することができる。例えば、メタノール等のアルコール溶液中において、アルカリ触媒又は酸触媒の存在下で、分子中のエステル部を加水分解することで行うことができる。 The conditions for saponification are not particularly limited, and saponification can be performed by a known method. For example, it can be carried out by hydrolyzing the ester portion in the molecule in the presence of an alkali catalyst or an acid catalyst in an alcohol solution such as methanol.
アルカリ触媒としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ナトリウムメチラート、ナトリウムエチラート、カリウムメチラート等のアルカリ金属の水酸化物や、アルコラート等を用いることができる。酸触媒としては、例えば、塩酸、硫酸等の無機酸水溶液、p−トルエンスルホン酸等の有機酸を用いることができるが、水酸化ナトリウムを用いることが望ましい。 As the alkali catalyst, for example, hydroxides of alkali metals such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium methylate, sodium ethylate, potassium methylate and the like, alcoholates and the like can be used. As the acid catalyst, for example, an aqueous inorganic acid solution such as hydrochloric acid or sulfuric acid or an organic acid such as p-toluenesulfonic acid can be used, but it is desirable to use sodium hydroxide.
ケン化反応の温度は、特に限定されないが、好ましくは10〜70℃、より好ましくは30〜40℃の範囲であることが望ましい。反応時間は、特に限定されないが、30分〜3時間の範囲で行なうことが望ましい。 The temperature of the saponification reaction is not particularly limited, but is preferably in the range of 10 to 70 ° C, more preferably 30 to 40 ° C. The reaction time is not particularly limited, but it is desirable to carry out the reaction in the range of 30 minutes to 3 hours.
上記樹脂(A IIa)は、合成終了後に脱溶媒及び/又は溶媒置換することで、固体又は任意の溶媒に置き換えた樹脂溶液にすることができる。置換溶媒としては、N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、アルコール系溶媒等が好ましい。 The resin (AIIIa) can be made into a solid or a resin solution replaced with an arbitrary solvent by removing the solvent and / or substituting the solvent after the completion of the synthesis. As the substitution solvent, N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, propylene glycol monomethyl ether, alcohol-based solvent and the like are preferable.
脱溶媒の方法としては、常圧で加熱により行ってもよいし、減圧下で脱溶媒してもよい。溶媒置換の方法としては、脱溶媒前、脱溶媒途中、又は脱溶媒後のいずれの段階で置換溶媒を投入してもよい。 As a method for removing the solvent, heating may be performed at normal pressure, or the solvent may be removed under reduced pressure. As a method of solvent replacement, the replacement solvent may be added at any stage before desolving, during desolving, or after desolving.
スルホン酸変性ポリビニルアルコール樹脂(A IIb)
スルホン酸変性ポリビニルアルコール樹脂(A IIb)は、以下の製造方法でスルホン酸を付与したポリアルコール樹脂のことである。また、ポリビニルアルコール樹脂(A IIb)は前記式(1)で示される重合性不飽和基含有モノマー(A IIa−1)を含有しておらず、ポリビニルアルコール樹脂(A IIa)とは明確に区別できる。
(1)スルホン酸基及び重合性不飽和基を含有する化合物と、酢酸ビニル等の脂肪酸ビニルエステルとを共重合し、得られる重合体を更にケン化する方法。
(2)ビニルスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸等をポリビニルアルコールにマイケル付加させる方法。
(3)ポリビニルアルコールを硫酸化合物溶液(硫酸水溶液や亜硫酸ナトリウム水溶液等)で加熱する方法。
(4)ポリビニルアルコールをスルホン酸基含有アルデヒド化合物でアセタール化する方法。
(5)スルホン酸基を有するアルコール、アルデヒド及びチオール等の官能基を有する化合物を連鎖移動剤として共存させ、ポリビニルアルコールの重合をする方法。
Sulfonic acid-modified polyvinyl alcohol resin (A IIb)
The sulfonic acid-modified polyvinyl alcohol resin (A IIb) is a polyalcohol resin to which sulfonic acid is added by the following production method. Further, the polyvinyl alcohol resin (A IIb) does not contain the polymerizable unsaturated group-containing monomer (A IIa-1) represented by the above formula (1), and is clearly distinguished from the polyvinyl alcohol resin (A IIa). can.
(1) A method of copolymerizing a compound containing a sulfonic acid group and a polymerizable unsaturated group with a fatty acid vinyl ester such as vinyl acetate, and further saponifying the obtained polymer.
(2) A method of adding Michael sulfonic acid, 2-acrylamide-2-methylpropane sulfonic acid, or the like to polyvinyl alcohol.
(3) A method of heating polyvinyl alcohol with a sulfuric acid compound solution (sulfuric acid aqueous solution, sodium sulfite aqueous solution, etc.).
(4) A method for acetalizing polyvinyl alcohol with a sulfonic acid group-containing aldehyde compound.
(5) A method for polymerizing polyvinyl alcohol by allowing a compound having a functional group such as an alcohol having a sulfonic acid group, an aldehyde and a thiol to coexist as a chain transfer agent.
いずれの製造方法でも好適に用いることができるが、特に(1)のスルホン酸基及び重合性不飽和基を含有する化合物とその他の重合性不飽和モノマー(特に酢酸ビニル等の脂肪酸ビニルエステルが好ましい)とを共重合し、得られる重合体を更にケン化する方法が好ましい。 Any production method can be preferably used, but in particular, the compound containing the sulfonic acid group and the polymerizable unsaturated group of (1) and other polymerizable unsaturated monomers (particularly fatty acid vinyl esters such as vinyl acetate are preferable. ), And the obtained polymer is further saponified.
上記スルホン酸基及び重合性不飽和基を含有する化合物(本明細書において、単にスルホン酸基を有する重合性不飽和モノマーと示すこともある)としては、脂肪酸ビニルエステルと共重合が可能な化合物であれば特に制限なく用いることができ、具体的には、例えば、ビニルスルホン酸、イソプレンスルホン酸、エチレンスルホン酸、アリルスルホン酸、メタアリルスルホン酸等のオレフィンスルホン酸;ナトリウムスルホプロピル2−エチルヘキシルマレート、ナトリウムスルホプロピルトリデシルマレート、ナトリウムスルホプロピルエイコシルマレート等のスルホアルキルマレート;2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、N−スルホイソブチレンアクリルアミドナトリウム等のスルホアルキル(メタ)アクリルアミド;3−メタクリロイルオキシプロパンスルホン酸、4−メタクリロイルオキシブタンスルホン酸、3−メタクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸、3−アクリロイルオキシプロパンスルホン酸、スルホエチル(メタ)アクリレート、メタクリル酸ナトリウム−4−スチレンスルホネート、ナトリウム2−スルホエチルアクリレート等のスルホアルキル(メタ)アクリレート;アリルオキシベンゼンスルホン酸、メタアリルオキシベンゼンスルホン酸、スチレンスルホン酸、オレイル2−ヒドロキシ−〔3−アリルオキシ〕−プロピルスルホサクシネートアンモニウム塩等が挙げられ、これらは1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。 As the compound containing the sulfonic acid group and the polymerizable unsaturated group (in the present specification, it may be simply referred to as a polymerizable unsaturated monomer having a sulfonic acid group), a compound capable of copolymerizing with a fatty acid vinyl ester. If it is, it can be used without particular limitation, and specifically, for example, olefin sulfonic acid such as vinyl sulfonic acid, isoprene sulfonic acid, ethylene sulfonic acid, allyl sulfonic acid, metaallyl sulfonic acid; sodium sulfopropyl 2-ethylhexyl. Sulfoalkyl malates such as malate, sodium sulfopropyl tridecyl malate, sodium sulfopropyl eicosyl malate; sulfoalkyl (meth) such as 2- (meth) acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid, N-sulfoisobutylene acrylamide sodium. Acrylamide; 3-methacryloyloxypropanesulfonic acid, 4-methacryloyloxybutanesulfonic acid, 3-methacryloyloxy-2-hydroxypropanesulfonic acid, 3-acryloyloxypropanesulfonic acid, sulfoethyl (meth) acrylate, sodium methacrylate-4-4- Sulfoalkyl (meth) acrylates such as styrene sulfonate, sodium 2-sulfoethyl acrylate; allyloxybenzene sulfonic acid, methallyloxybenzene sulfonic acid, styrene sulfonic acid, oleyl 2-hydroxy- [3-allyloxy] -propyl sulfosuccinate Examples thereof include ammonium salts, and these can be used alone or in combination of two or more.
本発明においては、スルホン酸基は遊離の酸の形であっても、あるいはナトリウム塩やカリウム塩等のアルカリ金属塩、アンモニウム塩等の形であってもよい。
スルホン酸変性ポリビニルアルコール樹脂(A IIb)中におけるスルホン酸基を有する重合性不飽和モノマーの含有割合は、0.1〜10質量%が好ましく、より好ましくは0.2〜5質量%である。本発明において、「樹脂(A IIb)におけるスルホン酸基を有するモノマーの含有割合」とは、樹脂(A IIb)の原料となるモノマー混合物中のスルホン酸基を有するモノマーの含有割合を意味する。従って、樹脂(A IIb)中のスルホン酸基を有するモノマーの含有割合が0.1〜10質量%である、とは、樹脂(A IIb)が、スルホン酸基を有するモノマーを0.1〜10質量%含む原料モノマーの共重合体であることを意味する。
In the present invention, the sulfonic acid group may be in the form of a free acid, or may be in the form of an alkali metal salt such as a sodium salt or a potassium salt, an ammonium salt or the like.
The content ratio of the polymerizable unsaturated monomer having a sulfonic acid group in the sulfonic acid-modified polyvinyl alcohol resin (A IIb) is preferably 0.1 to 10% by mass, more preferably 0.2 to 5% by mass. In the present invention, the "content ratio of the monomer having a sulfonic acid group in the resin (A IIb)" means the content ratio of the monomer having a sulfonic acid group in the monomer mixture which is the raw material of the resin (A IIb). Therefore, the content ratio of the monomer having a sulfonic acid group in the resin (A IIb) is 0.1 to 10% by mass, that is, the resin (A IIb) contains a monomer having a sulfonic acid group of 0.1 to 0.1. It means that it is a copolymer of a raw material monomer containing 10% by mass.
上記スルホン酸基及び重合性不飽和基を含有する化合物と共重合するその他の重合性不飽和モノマーとしては、スルホン酸基を有する重合性不飽和モノマーと共重合可能なモノマーであれば、特に制限なく使用することができる。〔ただし、前記重合性不飽和基含有モノマー(A IIa−1)以外のモノマーに限る。〕具体的には、例えば、酢酸ビニル等の脂肪酸ビニルエステル;エチレン、プロピレン等のオレフィン系モノマー;アルキル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリロイル基含有モノマー;アリルグリシジルエーテル等のアリルエーテル;塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニル等のハロゲン化ビニル系化合物;アルキルビニルエーテル等のビニルエーテル等が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができ、中でも、脂肪酸ビニルエステルが好ましい。脂肪酸ビニルエステルとしては、脂肪酸ビニルエステル(A IIa−2)で例示した脂肪酸ビニルエステルの中から1種又は2種以上を好適に用いることができ、なかでも酢酸ビニルが好ましい。 The other polymerizable unsaturated monomer copolymerizing with the compound containing the sulfonic acid group and the polymerizable unsaturated group is particularly limited as long as it is a monomer copolymerizable with the polymerizable unsaturated monomer having a sulfonic acid group. Can be used without. [However, it is limited to monomers other than the polymerizable unsaturated group-containing monomer (A IIa-1). ] Specifically, for example, a fatty acid vinyl ester such as vinyl acetate; an olefin monomer such as ethylene and propylene; a (meth) acryloyl group-containing monomer such as alkyl (meth) acrylate; an allyl ether such as allyl glycidyl ether; vinyl chloride. , Vinyl halide compounds such as vinylidene chloride and vinyl fluoride; vinyl ethers such as alkyl vinyl ethers and the like. These can be used alone or in combination of two or more, and among them, fatty acid vinyl ester is preferable. As the fatty acid vinyl ester, one or more of the fatty acid vinyl esters exemplified in the fatty acid vinyl ester (A IIa-2) can be preferably used, and vinyl acetate is particularly preferable.
スルホン酸変性ポリビニルアルコール樹脂(A IIb)のケン化度としては、30〜100mol%の範囲内であることが好ましく、50〜100mol%の範囲内であることがより好ましく、86〜100mol%の範囲内であることが更に好ましく、88〜99.9mol%の範囲内であることが特に好ましい。 The saponification degree of the sulfonic acid-modified polyvinyl alcohol resin (A IIb) is preferably in the range of 30 to 100 mol%, more preferably in the range of 50 to 100 mol%, and in the range of 86 to 100 mol%. It is more preferably in the range of 88 to 99.9 mol%, and particularly preferably in the range of 88 to 99.9 mol%.
通常、高ケン化度(高極性)になると、カーボン等の無機顔料への吸着性は良くなるものの、溶媒(NMP等)との溶解性は落ち、立体反発層が形成できず分散性は劣ることとなる。しかし、本発明において、スルホン酸変性ポリビニルアルコール樹脂(A IIb)が導電ペーストの分散性に効果を奏する理由としては、樹脂の側鎖に特定の官能基を導入することにより、比較的嵩高い側鎖官能基(スルホン酸を含有する官能基)が立体障害となることで樹脂の融点を低下させ、また、高極性の側鎖官能基(スルホン酸を含有する官能基)によって樹脂の結晶性を低下させることができるため、溶媒への溶解性と顔料への吸着性が両立できたと考えられる。 Normally, when the degree of saponification (high polarity) is increased, the adsorptivity to inorganic pigments such as carbon is improved, but the solubility in a solvent (NMP, etc.) is reduced, and a three-dimensional repulsion layer cannot be formed, resulting in poor dispersibility. It will be. However, in the present invention, the reason why the sulfonic acid-modified polyvinyl alcohol resin (A IIb) has an effect on the dispersibility of the conductive paste is that the side chain of the resin is introduced with a specific functional group so that the side chain is relatively bulky. The chain functional group (functional group containing sulfonic acid) becomes a steric obstacle to lower the melting point of the resin, and the highly polar side chain functional group (functional group containing sulfonic acid) improves the crystallinity of the resin. Since it can be reduced, it is considered that both the solubility in the solvent and the adsorptivity to the pigment can be achieved at the same time.
上記樹脂(A IIb)の重合方法としては、前出した樹脂(A IIa)と同様の方法を用いることができる。 As the polymerization method of the resin (A IIb), the same method as that of the resin (A IIa) described above can be used.
樹脂(A IIa)及び樹脂(A IIb)以外のポリビニルアルコール樹脂(A IIc)
分散樹脂(A)は、前記重合性不飽和基含有モノマー(A IIa−1)を含まず、スルホン酸変性をしていないケン化度30〜100mol%のポリビニルアルコール樹脂(A IIc)を含有することができる。本発明において、「重合性不飽和基含有モノマー(A IIa−1)を含まないポリビニルアルコール樹脂」とは、重合性不飽和基含有モノマー(A IIa−1)を含まない原料モノマーの(共)重合により得られるポリビニルアルコール樹脂を意味する。また、「スルホン酸変性をしていないポリビニルアルコール樹脂」とは、スルホン酸基を含有しない原料モノマーの(共)重合により得られるポリビニルアルコール樹脂またはポリビニルアルコール樹脂を前述した変性等によりスルホン酸基を付加していない樹脂を意味する。
Polyvinyl alcohol resin (A IIc) other than resin (A IIa) and resin (A IIb)
The dispersed resin (A) does not contain the polymerizable unsaturated group-containing monomer (A IIa-1), and contains a polyvinyl alcohol resin (A IIc) having a saponification degree of 30 to 100 mol% that has not been sulfonic acid-modified. be able to. In the present invention, the "polyvinyl alcohol resin containing no polymerizable unsaturated group-containing monomer (A IIa-1)" is a raw material monomer containing no polymerizable unsaturated group-containing monomer (A IIa-1) (co). It means a polyvinyl alcohol resin obtained by polymerization. Further, the "polyvinyl alcohol resin not modified with sulfonic acid" refers to a polyvinyl alcohol resin obtained by (co) polymerization of a raw material monomer containing no sulfonic acid group or a polyvinyl alcohol resin having a sulfonic acid group formed by the above-mentioned modification or the like. It means a resin that has not been added.
上記ポリビニルアルコール樹脂(A IIc)としては、それ自体既知の重合方法、例えば、酢酸ビニルに代表される脂肪酸ビニルエステルを重合し、加水分解することにより得ることができる。 The polyvinyl alcohol resin (A IIc) can be obtained by a polymerization method known per se, for example, by polymerizing and hydrolyzing a fatty acid vinyl ester typified by vinyl acetate.
上記脂肪酸ビニルエステルとしては、脂肪酸ビニルエステル(A IIa−2)で例示した脂肪酸ビニルエステルの中から1種又は2種以上を好適に用いることができ、なかでも酢酸ビニルが好ましい。 As the fatty acid vinyl ester, one or more of the fatty acid vinyl esters exemplified in the fatty acid vinyl ester (A IIa-2) can be preferably used, and vinyl acetate is particularly preferable.
上記ポリビニルアルコール樹脂(A IIc)は、脂肪酸ビニルエステル以外の重合性不飽和モノマーと共重合して得ることができる。〔ただし、前記重合性不飽和基含有モノマー(A IIa−1)とスルホン酸基を有する重合性不飽和モノマー以外のモノマーに限る。〕 脂肪酸ビニルエステルと共重合可能な重合性不飽和モノマーとしては、前記重合性不飽和基含有モノマー(A IIa−1)とスルホン酸基を有する重合性不飽和モノマー以外のモノマーであれば特に制限なく使用することができ、例えば、エチレン、プロピレン等のオレフィン系モノマー;アルキル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリロイル基含有モノマー;アリルグリシジルエーテル等のアリルエーテル;塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニル等のハロゲン化ビニル系化合物;アルキルビニルエーテル、4−ヒドロキシビニルエーテル等のビニルエーテル等が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。 The polyvinyl alcohol resin (A IIc) can be obtained by copolymerizing with a polymerizable unsaturated monomer other than the fatty acid vinyl ester. [However, this is limited to monomers other than the polymerizable unsaturated group-containing monomer (A IIa-1) and the polymerizable unsaturated monomer having a sulfonic acid group. The polymerizable unsaturated monomer copolymerizable with the fatty acid vinyl ester is particularly limited as long as it is a monomer other than the polymerizable unsaturated group-containing monomer (A IIa-1) and the polymerizable unsaturated monomer having a sulfonic acid group. Can be used without, for example, olefinic monomers such as ethylene and propylene; (meth) acryloyl group-containing monomers such as alkyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate and glycidyl (meth) acrylate; allylglycidyl. Allyl ethers such as ethers; vinyl halide compounds such as vinyl chloride, vinylidene chloride and vinyl fluoride; vinyl ethers such as alkyl vinyl ethers and 4-hydroxyvinyl ethers can be mentioned. These can be used alone or in combination of two or more.
尚、以下において、主として酢酸ビニルを引用して説明を行うが、本発明はそれに限定されるものではない。 In the following, the description will be made mainly with reference to vinyl acetate, but the present invention is not limited thereto.
上記ポリビニルアルコール樹脂(A IIc)の重合方法は、それ自体既知の重合方法、例えば、酢酸ビニルをアルコール系有機溶媒中で溶液重合してポリ酢酸ビニルを製造し、これをケン化する等の方法により製造することができるが、これに限られるものではなく、例えば、バルク重合や乳化重合や懸濁重合等でもよい。溶液重合を行う場合には、連続重合でもよいしバッチ重合でもよく、単量体は一括して仕込んでもよいし、分割して仕込んでもよく、あるいは連続的又は断続的に添加してもよい。 The above-mentioned polymerization method of polyvinyl alcohol resin (A IIc) is a polymerization method known per se, for example, a method such as solution polymerization of vinyl acetate in an alcohol-based organic solvent to produce polyvinyl acetate and saponification thereof. However, the present invention is not limited to this, and for example, bulk polymerization, emulsion polymerization, suspension polymerization, or the like may be used. When solution polymerization is carried out, continuous polymerization or batch polymerization may be performed, the monomers may be charged all at once, may be charged separately, or may be added continuously or intermittently.
溶液重合において使用する重合開始剤は、特に限定するものではないが、具体的には、例えば、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビス−2,4−ジメチルパレロニトリル、アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルパレロニトリル)等のアゾ化合物;アセチルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、アセチルシクロヘキシルスルホニルパーオキシド、2,4,4−トリメチルペンチル−2−パーオキシフェノキシアセテート等の過酸化物;ジイソプピルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、ジエトキシエチルパーオキシジカーボネート等のパーカーボネート化合物;t−ブチルパーオキシネオデカネート、α−クミルパーオキシネオデカネート、t−ブチルパーオキシネオデカネート等のパーエステル化合物;アゾビスジメチルバレロニトリル、アゾビスメトキシバレロニトリル等の公知のラジカル重合開始剤を使用することができる。 The polymerization initiator used in solution polymerization is not particularly limited, but specifically, for example, azobisisobutyronitrile, azobis-2,4-dimethylpareronitrile, and azobis (4-methoxy-2). , 4-Dimethylpaleronitrile) and other azo compounds; acetyl peroxide, benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, acetylcyclohexylsulfonyl peroxide, 2,4,4-trimethylpentyl-2-peroxyphenoxyacetate and other peroxides Substances; Percarbonate compounds such as diisoppilperoxydicarbonate, di-2-ethylhexylperoxydicarbonate, diethoxyethylperoxydicarbonate; t-butylperoxyneodecanate, α-cumylperoxyneodecanate , T-Butylperoxyneodecanate and other perester compounds; known radical polymerization initiators such as azobisdimethylvaleronitrile and azobismethoxyvaleronitrile can be used.
重合反応温度は、特に限定するものではないが、通常30〜200℃程度の範囲で設定することができる。 The polymerization reaction temperature is not particularly limited, but can usually be set in the range of about 30 to 200 ° C.
ポリビニルアルコール樹脂(A IIc)を製造する際のケン化条件は、特に限定されず、公知の方法でケン化することができる。一般的には、メタノール等のアルコール溶液中において、アルカリ触媒又は酸触媒の存在下で、分子中のエステル部を加水分解することで行うことができる。 The saponification conditions for producing the polyvinyl alcohol resin (AIIC) are not particularly limited, and saponification can be performed by a known method. Generally, it can be carried out by hydrolyzing the ester portion in the molecule in the presence of an alkali catalyst or an acid catalyst in an alcohol solution such as methanol.
アルカリ触媒としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ナトリウムメチラート、ナトリウムエチラート、カリウムメチラート等のアルカリ金属の水酸化物や、アルコラート等を用いることができる。酸触媒としては、例えば、塩酸、硫酸等の無機酸水溶液、p−トルエンスルホン酸等の有機酸を用いることができるが、水酸化ナトリウムを用いることが望ましい。 As the alkali catalyst, for example, hydroxides of alkali metals such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium methylate, sodium ethylate, potassium methylate and the like, alcoholates and the like can be used. As the acid catalyst, for example, an aqueous inorganic acid solution such as hydrochloric acid or sulfuric acid or an organic acid such as p-toluenesulfonic acid can be used, but it is desirable to use sodium hydroxide.
ケン化反応の温度は、特に限定されないが、好ましくは10〜70℃、より好ましくは30〜40℃の範囲であることが望ましい。反応時間は、特に限定されないが、30分〜3時間の範囲で行なうことが望ましい。 The temperature of the saponification reaction is not particularly limited, but is preferably in the range of 10 to 70 ° C, more preferably 30 to 40 ° C. The reaction time is not particularly limited, but it is desirable to carry out the reaction in the range of 30 minutes to 3 hours.
このようにして得ることができるポリビニルアルコール樹脂は、重合度が100〜4,000であることが好ましく、100〜3,000であることがより好ましい。
また、ケン化度は、通常30〜100mol%の範囲内であり、好ましくは32〜94mol%の範囲内である。
The polyvinyl alcohol resin obtained in this manner preferably has a degree of polymerization of 100 to 4,000, more preferably 100 to 3,000.
The saponification degree is usually in the range of 30 to 100 mol%, preferably in the range of 32 to 94 mol%.
本発明においてポリビニルアルコール樹脂(A IIc)のケン化度とは、ポリビニルアルコール樹脂(A IIc)に含まれる脂肪酸ビニルエステル由来の構成単位のうち、エステル結合が加水分解されているものの割合(mol%)を意味する。ケン化度は、ポリビニルアルコール樹脂を水酸化ナトリウムのようなアルカリ性物質で完全にケン化し、得られた脂肪酸塩(例えば酢酸塩)の量を測定することにより測定することができる。(完全にケン化したかは赤外吸光分析により確認することができる。)
尚、上記ポリビニルアルコール樹脂(A IIc)は市販品であっても良い。
In the present invention, the saponification degree of the polyvinyl alcohol resin (A IIc) is the ratio (mol%) of the constituent units derived from the fatty acid vinyl ester contained in the polyvinyl alcohol resin (A IIc) in which the ester bond is hydrolyzed. ) Means. The degree of saponification can be measured by completely saponifying a polyvinyl alcohol resin with an alkaline substance such as sodium hydroxide and measuring the amount of the obtained fatty acid salt (for example, acetate). (It can be confirmed by infrared absorption analysis whether it is completely saponified.)
The polyvinyl alcohol resin (A IIc) may be a commercially available product.
上記ポリビニルアルコール樹脂(A IIc)は、合成終了後に脱溶媒及び/又は溶媒置換することで、固体又は任意の溶媒に置き換えた樹脂溶液にすることができる。置換溶媒としては、N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、アルコール系溶媒等が好ましい。 The polyvinyl alcohol resin (A IIc) can be made into a solid or a resin solution replaced with an arbitrary solvent by removing the solvent and / or substituting the solvent after the completion of the synthesis. As the substitution solvent, N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, propylene glycol monomethyl ether, alcohol-based solvent and the like are preferable.
脱溶媒の方法としては、常圧で加熱により行ってもよいし、減圧下で脱溶媒してもよい。溶媒置換の方法としては、脱溶媒前、脱溶媒途中、又は脱溶媒後のいずれの段階で置換溶媒を投入してもよい。 As a method for removing the solvent, heating may be performed at normal pressure, or the solvent may be removed under reduced pressure. As a method of solvent replacement, the replacement solvent may be added at any stage before desolving, during desolving, or after desolving.
本発明の導電ペーストにおいて、高極性の樹脂(A IIa)及び/又は(A IIb)と比較的低極性のポリビニルアルコール樹脂(A IIc)とを併用することによって樹脂同士が相溶化され、該樹脂混合物により、溶媒溶解性と顔料吸着性が更に両立できたと考えられる。 In the conductive paste of the present invention, the resins are compatible with each other by using the high-polarity resin (A IIa) and / or (A IIb) in combination with the relatively low-polarity polyvinyl alcohol resin (A IIc). It is considered that the mixture further achieved both solvent solubility and pigment adsorption.
分散樹脂(A)中に多環芳香族炭化水素基及び/又はアミド基を有する樹脂(A I)及びポリビニルアルコール樹脂(A II)が含まれる場合、その配合割合は限定されないが、分散樹脂(A)の固形分100質量部に対し、多環芳香族炭化水素基及び/又はアミド基を有する樹脂(A I)の固形分を、通常5〜95質量部、好ましくは10〜50質量部の範囲、ポリビニルアルコール樹脂(A II)の固形分を、通常5〜95質量部、好ましくは50〜90質量部の範囲とすることが、粘度及び電池性能の観点から好ましい。ポリビニルアルコール(A II)が前記ポリビニルアルコール樹脂(A IIa)及び/又は(A IIb)と前記ポリビニルアルコール(A IIc)を共に含む場合、その配合割合は限定されないが、ポリビニルアルコール樹脂(A IIa)と樹脂(A IIb)とを合計した固形分100質量部に対し、ポリビニルアルコール(A IIc)の固形分を、通常5〜100質量部、好ましくは15〜70質量部の範囲とすることが、粘度及び電池性能の観点から好ましい。 When the dispersed resin (A) contains a resin (AI) having a polycyclic aromatic hydrocarbon group and / or an amide group and a polyvinyl alcohol resin (AI II), the blending ratio thereof is not limited, but the dispersed resin (A) The solid content of the resin (AI) having a polycyclic aromatic hydrocarbon group and / or an amide group is usually 5 to 95 parts by mass, preferably 10 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the solid content of A). The range, the solid content of the polyvinyl alcohol resin (A II), is usually in the range of 5 to 95 parts by mass, preferably in the range of 50 to 90 parts by mass, from the viewpoint of viscosity and battery performance. When the polyvinyl alcohol (A II) contains both the polyvinyl alcohol resin (A IIa) and / or (A IIb) and the polyvinyl alcohol (A IIc), the blending ratio thereof is not limited, but the polyvinyl alcohol resin (A IIa) The solid content of polyvinyl alcohol (A IIc) is usually in the range of 5 to 100 parts by mass, preferably in the range of 15 to 70 parts by mass, based on 100 parts by mass of the total solid content of the resin (A IIb) and the resin (A IIb). It is preferable from the viewpoint of viscosity and battery performance.
その他の分散樹脂
分散樹脂(A)には、上記の樹脂(A I)及び樹脂(A II)以外の樹脂を任意選択で配合してもよい。例えば、樹脂(A I)及び樹脂(A II)以外のアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエーテル樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリケート樹脂、塩素系樹脂、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)以外のフッ素系樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、及びこれらの複合樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。なかでも、ポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、フッ素樹脂の中から選ばれる少なくとも1種の樹脂を併用して用いることが好ましい。また、これらの樹脂は、顔料分散樹脂として、又は顔料分散後の添加樹脂として導電ペーストに配合することができる。
Other Dispersed Resin The dispersed resin (A) may be optionally blended with a resin other than the above-mentioned resin (AI) and resin (AI II). For example, acrylic resins other than resins (AI) and resins (AI II), polyester resins, epoxy resins, polyether resins, alkyd resins, urethane resins, silicone resins, polycarbonate resins, silicate resins, chlorine-based resins, polyvinylidene fluorides. Examples thereof include fluororesins other than (PVDF), polyvinylpyrrolidone resins, polyvinyl alcohol resins, polyvinyl acetal resins, and composite resins thereof. These resins can be used alone or in combination of two or more. Among them, it is preferable to use at least one resin selected from polyvinyl acetal resin, polyvinylpyrrolidone resin, and fluororesin in combination. Further, these resins can be blended in the conductive paste as a pigment-dispersed resin or as an additive resin after pigment dispersion.
また、本発明において、分散樹脂(A−1)は、水酸基を含有する樹脂を含むことが好ましい。分散樹脂(A−1)固形分中、水酸基を含有する樹脂の固形分の割合が1〜100質量%であることが好ましく、50〜100質量%であることがより好ましい。 Further, in the present invention, the dispersed resin (A-1) preferably contains a resin containing a hydroxyl group. The ratio of the solid content of the resin containing a hydroxyl group to the solid content of the dispersed resin (A-1) is preferably 1 to 100% by mass, more preferably 50 to 100% by mass.
ポリフッ化ビニリデン(B)
上記ポリフッ化ビニリデンとしては、発明が属するリチウムイオン電池正極用導電ペーストの分野において耕地のものを広く用いることができる。ポリフッ化ビニリデンの重量平均分子量は特に限定されないが、通常10,000〜2,000,000が好ましく、50,000〜1,700,000がより好ましく、100,000〜1,500,000が特に好ましい。上記ポリフッ化ビニリデンは、導電カーボンの分散樹脂として用いてもよく、または導電カーボンの分散後に添加してもよい。
Polyvinylidene fluoride (B)
As the polyvinylidene fluoride, those in cultivated land can be widely used in the field of conductive paste for positive electrode of lithium ion battery to which the invention belongs. The weight average molecular weight of polyvinylidene fluoride is not particularly limited, but is usually preferably 10,000 to 2,000,000, more preferably 50,000 to 1,700,000, and particularly preferably 100,000 to 1,500,000. preferable. The polyvinylidene fluoride may be used as a dispersion resin for conductive carbon, or may be added after dispersion of conductive carbon.
導電カーボン(C)
上記導電カーボン(C)としては、本発明の属する電池の分野において用いられている導電カーボンを適宜使用することができる。上記導電カーボン(C)としては、例えば、アセチレンブラック、ファーネスブラック、サーマルブラック、チャネルブラック、ケッチェンブラック、バルカン、カーボンナノチューブ、グラフェン、気相成長カーボンファイバー(VGCF)、黒鉛等が挙げられる。好ましくは、アセチレンブラック、黒鉛等が挙げられ、より好ましくはアセチレンブラック等が挙げられる。また、本発明の好ましい実施形態において、導電カーボン(C)は、アセチレンブラック及び黒鉛の両方を含んでいてもよい。これらの導電カーボンは、1種単独で、又は2種以上を混合して用いることができる。
Conductive carbon (C)
As the conductive carbon (C), the conductive carbon used in the field of the battery to which the present invention belongs can be appropriately used. Examples of the conductive carbon (C) include acetylene black, furnace black, thermal black, channel black, Ketjen black, vulcan, carbon nanotubes, graphene, vapor-grown carbon fiber (VGCF), graphite and the like. Preferred are acetylene black, graphite and the like, and more preferably acetylene black and the like. Further, in a preferred embodiment of the present invention, the conductive carbon (C) may contain both acetylene black and graphite. These conductive carbons can be used alone or in combination of two or more.
溶媒(D)
上記溶媒(D)としては、リチウムイオン電池正極用導電ペーストの分野において既知のものを広く用いることができ、前述した多環芳香族炭化水素基及び/又はアミド基を有する樹脂(A I)の重合又は希釈に使用される水以外の溶媒を好適に用いることができる。好ましい溶媒(D)の具体例としては、例えば、N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、メタノール等が挙げられ、好ましくはN−メチル−2−ピロリドン等が挙げられる。これらの溶媒は、1種単独で、又は2種以上を混合して用いることができる。
Solvent (D)
As the solvent (D), those known in the field of the conductive paste for the positive electrode of a lithium ion battery can be widely used, and the above-mentioned resin (AI) having a polycyclic aromatic hydrocarbon group and / or an amide group can be widely used. A solvent other than water used for polymerization or dilution can be preferably used. Specific examples of the preferable solvent (D) include, for example, N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, propylene glycol monomethyl ether, methanol and the like, and preferably N-methyl-2-pyrrolidone and the like. Can be mentioned. These solvents can be used alone or in admixture of two or more.
その他の成分
リチウムイオン電池正極用導電ペーストには、上記成分(A−1)、(A−2)、(B)、(C)、及び(D)以外の成分を配合してもよく、脱水剤、添加剤を用いることができる。これらの成分は、樹脂(A−1)、ポリフッ化ビニリデン(B)、導電カーボン(C)、及び溶媒(D)を含有する混合液を分散して分散液を得る工程;次いで、上記分散液に分散樹脂(A−2)を添加する工程;これらの工程の間;分散樹脂(A−2)を添加する工程の後のいずれの段階で添加してもよい。
Other Components The conductive paste for the positive electrode of the lithium ion battery may contain components other than the above components (A-1), (A-2), (B), (C), and (D), and is dehydrated. Agents and additives can be used. A step of dispersing a mixed solution containing a resin (A-1), polyvinylidene fluoride (B), conductive carbon (C), and a solvent (D) to obtain a dispersion liquid; then, the above dispersion liquid. The step of adding the dispersed resin (A-2) to the mixture; between these steps; may be added at any stage after the step of adding the dispersed resin (A-2).
脱水剤
上記脱水剤としては、脱水作用を有するものであれば公知のものを特に制限なく用いることができる。導電ペーストの溶媒(D)に溶解しない固体の脱水剤でもよいし、溶媒(D)に溶解する脱水剤でもよい。具体的には、例えば、ゼオライト、シリカゲル、酸化カルシウム、モレキュラーシーブ、活性アルミナ、酸化バリウム、水素化カルシウム、硫酸ナトリウム等の固形脱水剤;トリメチルホスフェイト、トリ−2−プロピルホスフェイト、トリブチルホスフェイト、テトライソプロピルエチレンホスホネート等のリン酸エステル;トルブチルホスフィンオキイド、トリオクチルホスフィンオキサイド、トリフェニルホスフィンオキサイド等のホスフィンオキサイド;オルト蟻酸メチルエステル、オルト蟻酸エチルエステル、オルト酢酸メチルエステル、オルト酢酸エチルエステル、オルト安息香酸エチルエステル等のオルトエステル類;無水シュウ酸、無水酢酸、プロピオン酸無水物、酪酸無水物、安息香酸無水物、トリフルオロ酢酸無水物、二硫酸、五酸化二窒素、二リン酸、五酸化二リン、三酸化二リン、五酸化二ヒ素、三酸化二ヒ素、メタンスルホン酸無水物、トリフルオロメタンスルホン酸無水物、スルホ安息香酸無水物等の酸無水物などが挙げられ、これらは1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。
Dehydrating agent As the dehydrating agent, known dehydrating agents can be used without particular limitation as long as they have a dehydrating action. It may be a solid dehydrating agent that does not dissolve in the solvent (D) of the conductive paste, or it may be a dehydrating agent that dissolves in the solvent (D). Specifically, for example, solid dehydrating agents such as zeolite, silica gel, calcium oxide, molecular sieve, active alumina, barium oxide, calcium hydride, sodium sulfate; trimethyl phosphate, tri-2-propyl phosphate, tributyl phosphate. , Phosphate esters such as tetraisopropylethylenephosphonate; phosphine oxides such as tolubutylphosphinoxide, trioctylphosphine oxide, triphenylphosphine oxide; orthoesteric acid methyl ester, orthoesteric acid ethyl ester, orthoacetate methyl ester, orthoacetate ethyl ester , Orthoesters such as orthoester benzoic acid ethyl ester; oxalic anhydride, acetic anhydride, propionic acid anhydride, butyric anhydride, benzoic acid anhydride, trifluoroacetic anhydride, disulfate, dinitrogen pentoxide, diphosphate , Diphosphory pentoxide, diphosphorus trioxide, hydride pentoxide, arsenic trioxide, methanesulfonic anhydride, trifluoromethanesulfonic anhydride, acid anhydrides such as sulfobenzoic anhydride, and the like. Can be used alone or in combination of two or more.
添加剤
添加剤としては、例えば、中和剤、顔料分散剤、消泡剤、防腐剤、防錆剤、可塑剤、結着剤(バインダー)等を挙げることができる。
Additives Examples of additives include neutralizers, pigment dispersants, defoamers, preservatives, rust inhibitors, plasticizers, binders and the like.
顔料分散剤及び/又は結着剤としては、例えば、上記分散樹脂(A)及びポリフッ化ビニリデン以外のアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエーテル樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリケート樹脂、塩素系樹脂、フッ素系樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、及びこれらの複合樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。 Examples of the pigment dispersant and / or binder include acrylic resins other than the above dispersion resin (A) and polyvinylidene fluoride, polyester resins, epoxy resins, polyether resins, alkyd resins, urethane resins, silicone resins, and polycarbonate resins. , Silicate resin, chlorine-based resin, fluorine-based resin, polyvinylpyrrolidone resin, polyvinyl alcohol resin, polyvinyl acetal resin, and composite resins thereof. These resins can be used alone or in combination of two or more.
工程2
本発明の方法は、さらに、上記工程により得られた分散液に分散樹脂(A−2)を添加する工程を含む(本発明において、当該工程を工程2と示すことがある)。当該工程2においては、分散液に分散樹脂(A−2)を添加し、典型的実施形態においては、これらを、例えば、ディスパー、ペイントシェーカー、サンドミル、ボールミル、ロールミル、ペブルミル、LMZミル、DCPパールミル、各種ミキサー、遊星ボールミル、ホモジナイザー、二軸混練機、薄膜旋回型高速ミキサー等の従来公知の分散機を用いて均一に混合することにより行うことができる。
Step 2
The method of the present invention further includes a step of adding the dispersion resin (A-2) to the dispersion obtained by the above step (in the present invention, the step may be referred to as step 2). In the step 2, the dispersion resin (A-2) is added to the dispersion liquid, and in a typical embodiment, these are used, for example, a dispenser, a paint shaker, a sand mill, a ball mill, a roll mill, a pebble mill, an LMZ mill, and a DCP pearl mill. , Various mixers, planetary ball mills, homogenizers, twin-screw kneaders, thin film swirl type high-speed mixers, and other conventionally known dispersers can be used for uniform mixing.
分散樹脂(A−2)
上記分散樹脂(A−2)としては、本発明の属する電池の分野において用いられている樹脂を適宜使用することができる。ただし、本発明においては、分散樹脂(A−1)及び分散樹脂(A−2)の少なくとも一方が、多環芳香族炭化水素基及び/又はアミド基を有する樹脂(A I)を含むことを特徴とする。その限りにおいて、分散樹脂(A−2)は、多環芳香族炭化水素基及び/又はアミド基を有する樹脂(A I)を含んでいても、含んでいなくてもよい。
Dispersed resin (A-2)
As the dispersion resin (A-2), a resin used in the field of batteries to which the present invention belongs can be appropriately used. However, in the present invention, at least one of the dispersed resin (A-1) and the dispersed resin (A-2) contains a resin (AI) having a polycyclic aromatic hydrocarbon group and / or an amide group. It is a feature. To that extent, the dispersed resin (A-2) may or may not contain a resin (AI) having a polycyclic aromatic hydrocarbon group and / or an amide group.
本発明の方法においては、分散樹脂(A−1)、ポリフッ化ビニリデン(B)、導電カーボン(C)、及び溶媒(D)を含有する原料を混合することにより、まず導電カーボン(C)を分散した後、さらに分散樹脂(A−2)を加える。これは、導電カーボンへの吸着力が強い分散樹脂(A−1)で分散を行い、導電カーボンを分散樹脂(A−1)で十分に分散及び安定化させた後、導電カーボンと電極活物質の両方に適度な吸着力がある分散樹脂(A−2)を後から添加することで電極活物質を大量に含有する合材ペーストの粘度を下げる効果があるためである。 In the method of the present invention, the conductive carbon (C) is first produced by mixing the raw materials containing the dispersed resin (A-1), polyvinylidene fluoride (B), conductive carbon (C), and solvent (D). After the dispersion, the dispersion resin (A-2) is further added. This is done by dispersing with a dispersion resin (A-1) having a strong adsorption force to the conductive carbon, sufficiently dispersing and stabilizing the conductive carbon with the dispersion resin (A-1), and then the conductive carbon and the electrode active material. This is because the addition of the dispersion resin (A-2) having an appropriate adsorption force to both of the above has the effect of lowering the viscosity of the mixture paste containing a large amount of the electrode active material.
分散樹脂(A−2)が多環芳香族炭化水素基及び/又はアミド基を有する樹脂(A I)を含む場合、当該樹脂(A I)としては、分散樹脂(A−1)に配合するものとして前述したのと同様の樹脂を使用することができる。また、分散樹脂(A−2)がポリビニルアルコール樹脂(A II)並びに/又は樹脂(A I)及び樹脂(A II)以外の樹脂を含む場合、これらの樹脂としては、分散樹脂(A−1)に配合するものとして前述したのと同様の樹脂を使用することができる。 When the dispersed resin (A-2) contains a resin (AI) having a polycyclic aromatic hydrocarbon group and / or an amide group, the resin (AI) is blended with the dispersed resin (A-1). As a resin, the same resin as described above can be used. When the dispersed resin (A-2) contains a resin other than the polyvinyl alcohol resin (A II) and / or the resin (AI) and the resin (A II), the dispersed resin (A-1) can be used as these resins. ), The same resin as described above can be used.
本発明において、分散樹脂(A−2)は、水酸基を含有する樹脂を含むことが好ましい。分散樹脂(A−2)固形分中、水酸基を含有する樹脂の固形分の割合が1〜100質量%であることが好ましく、50〜100質量%であることがより好ましい。 In the present invention, the dispersed resin (A-2) preferably contains a resin containing a hydroxyl group. The ratio of the solid content of the resin containing a hydroxyl group to the solid content of the dispersed resin (A-2) is preferably 1 to 100% by mass, more preferably 50 to 100% by mass.
また、本発明においては、分散樹脂(A−1)と分散樹脂(A−2)との両方が水酸基を含有する樹脂を含むことが好ましい。 Further, in the present invention, it is preferable that both the dispersed resin (A-1) and the dispersed resin (A-2) contain a resin containing a hydroxyl group.
分散樹脂(A−1)と分散樹脂(A−2)とは組成が同一であるものを用いてもよいが、組成が互いに異なるものを用いることが好ましい。 The dispersion resin (A-1) and the dispersion resin (A-2) may have the same composition, but it is preferable to use those having different compositions.
本発明においては、導電ペースト及び合材ペーストの分散性及び粘度の観点から、分散樹脂(A−1)及び分散樹脂(A−2)の合計含有量が、導電カーボン(C)100質量部を基準として、0.1〜10質量部であることが好ましく、0.5〜5質量部であることがより好ましい。また、本発明においては、導電ペースト及び合材ペーストの分散性及び粘度の観点から、分散樹脂(A−1)及び分散樹脂(A−2)の質量比率が、99/1〜50/50であることが好ましい。 In the present invention, from the viewpoint of dispersibility and viscosity of the conductive paste and the mixture paste, the total content of the dispersed resin (A-1) and the dispersed resin (A-2) is 100 parts by mass of the conductive carbon (C). As a reference, it is preferably 0.1 to 10 parts by mass, and more preferably 0.5 to 5 parts by mass. Further, in the present invention, the mass ratio of the dispersed resin (A-1) and the dispersed resin (A-2) is 99/1 to 50/50 from the viewpoint of the dispersibility and viscosity of the conductive paste and the mixture paste. It is preferable to have.
また、本発明においては、その後のリチウムイオン電池正極用合材ペーストの製造方法における、電極活物質の分散性の観点から、分散樹脂(A−2)が多環芳香族炭化水素基及び/又はアミド基を有する樹脂(A I)(好ましくは、多環芳香族炭化水素基を有する樹脂)を含むことが好ましい。 Further, in the present invention, the dispersed resin (A-2) is a polycyclic aromatic hydrocarbon group and / or from the viewpoint of dispersibility of the electrode active material in the subsequent method for producing the mixture paste for the positive electrode of the lithium ion battery. It is preferable to contain a resin having an amide group (AI) (preferably a resin having a polycyclic aromatic hydrocarbon group).
また、本発明においては、分散性及び粘度の観点から、分散樹脂(A−1)及び分散樹脂(A−2)に関して、下記条件で測定した導電カーボン(C)への樹脂の吸着量が、分散樹脂(A−1)は吸着量30mg/g以上であり、分散樹脂(A−2)は吸着量10mg/g以上かつ30mg/g未満であることが好ましい。
〔吸着量測定条件(カーボン)〕
樹脂80mg、導電カーボン2g、及びN−メチル−2−ピロリドン1000gをよく混合し、室温で1週間放置する。その後、沈殿物(顔料)を除去し、上澄み液をゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)で定量して、顔料に吸着した樹脂の吸着量を算出する。
尚、GPCは「HLC8120GPC」(商品名、東ソー社製)を用いた。
Further, in the present invention, from the viewpoint of dispersibility and viscosity, the amount of the resin adsorbed on the conductive carbon (C) measured under the following conditions with respect to the dispersed resin (A-1) and the dispersed resin (A-2) is determined. The dispersion resin (A-1) preferably has an adsorption amount of 30 mg / g or more, and the dispersion resin (A-2) preferably has an adsorption amount of 10 mg / g or more and less than 30 mg / g.
[Adsorption amount measurement conditions (carbon)]
80 mg of resin, 2 g of conductive carbon, and 1000 g of N-methyl-2-pyrrolidone are mixed well and left at room temperature for 1 week. Then, the precipitate (pigment) is removed, and the supernatant is quantified by gel permeation chromatography (GPC) to calculate the amount of resin adsorbed on the pigment.
As the GPC, "HLC8120GPC" (trade name, manufactured by Tosoh Corporation) was used.
リチウムイオン電池正極用合材ペーストの製造方法
本発明は、前述した本発明の方法により得られる導電ペーストに電極活物質を混合する工程を含む、リチウムイオン電池正極用合材ペーストの製造方法を提供する。
Method for Producing Lithium Ion Battery Positive Electrode Paste The present invention provides a method for producing a lithium ion battery positive electrode mixture paste, which comprises a step of mixing an electrode active material with the conductive paste obtained by the method of the present invention described above. do.
本発明のリチウムイオン電池正極用合材ペースト固形分中の分散樹脂(A−1)の固形分含有量の合計量は、通常0.001〜15質量%、好ましくは0.005〜7質量%であることが、電池性能、ペースト粘度等の面から好適である。本発明のリチウムイオン電池正極用合材ペースト固形分中の分散樹脂(A−2)の固形分含有量の合計量は、通常0.001〜15質量%、好ましくは0.005〜7質量%であることが、電池性能、ペースト粘度等の面から好適である。本発明のリチウムイオン電池正極用合材ペースト固形分中の分散樹脂(A−1)及び(A−2)の固形分含有量の合計量は、通常0.002〜20質量%、好ましくは0.01〜10質量%であることが、電池性能、ペースト粘度等の面から好適である。 The total solid content of the dispersed resin (A-1) in the solid content of the mixture paste for the positive electrode of the lithium ion battery of the present invention is usually 0.001 to 15% by mass, preferably 0.005 to 7% by mass. Is preferable from the viewpoint of battery performance, paste viscosity, and the like. The total solid content of the dispersed resin (A-2) in the solid content of the mixed material paste for the positive electrode of the lithium ion battery of the present invention is usually 0.001 to 15% by mass, preferably 0.005 to 7% by mass. Is preferable from the viewpoint of battery performance, paste viscosity, and the like. The total solid content of the dispersed resins (A-1) and (A-2) in the solid content of the mixed material paste for the positive electrode of the lithium ion battery of the present invention is usually 0.002 to 20% by mass, preferably 0. It is preferably 0.01 to 10% by mass from the viewpoints of battery performance, paste viscosity and the like.
本発明のリチウムイオン電池正極用合材ペースト固形分中のポリフッ化ビニリデン(B)の固形分含有量は、通常、0質量%以上、かつ3質量%未満、好ましくは0.1質量%以上、かつ2.5質量%未満、より好ましくは0.5質量%以上、かつ2質量%未満が好適である。 The solid content of polyvinylidene fluoride (B) in the solid content of the mixture paste for the positive electrode of the lithium ion battery of the present invention is usually 0% by mass or more and less than 3% by mass, preferably 0.1% by mass or more. And less than 2.5% by mass, more preferably 0.5% by mass or more, and less than 2% by mass is preferable.
本発明のリチウムイオン電池正極用合材ペースト固形分中の導電カーボン(C)の固形分含有量は、通常、0.01〜30質量%、好ましくは0.05〜20質量%、より好ましくは0.1〜15質量%が電池性能の点から好適である。 The solid content of the conductive carbon (C) in the solid content of the mixed material paste for the positive electrode of the lithium ion battery of the present invention is usually 0.01 to 30% by mass, preferably 0.05 to 20% by mass, more preferably. 0.1 to 15% by mass is preferable from the viewpoint of battery performance.
本発明のリチウムイオン電池正極用合材ペースト中の溶媒(D)の含有量は、通常、0.1〜60質量%、好ましくは0.5〜50質量%、より好ましくは1〜45質量%が電極乾燥効率、ペースト粘度の点から好適である。 The content of the solvent (D) in the mixture paste for the positive electrode of the lithium ion battery of the present invention is usually 0.1 to 60% by mass, preferably 0.5 to 50% by mass, and more preferably 1 to 45% by mass. Is suitable from the viewpoint of electrode drying efficiency and paste viscosity.
また、本発明においては、分散性及び粘度の観点から、分散樹脂(A−1)及び分散樹脂(A−2)に関して、下記条件で測定した電極活物質への分散樹脂の吸着量が、分散樹脂(A−1)は吸着量5mg/g未満であり、分散樹脂(A−2)は吸着量5mg/g以上であることが好ましい。
〔吸着量測定条件(電極活物質)〕
樹脂80mg、電極活物質2g、及びN−メチル−2−ピロリドン1000gをよく混合し、室温で1週間放置する。その後、沈殿物(顔料)を除去し、上澄み液をゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)で定量して、顔料に吸着した樹脂の吸着量を算出する。
尚、GPCは「HLC8120GPC」(商品名、東ソー社製)を用いた。
Further, in the present invention, from the viewpoint of dispersibility and viscosity, the amount of the dispersed resin adsorbed on the electrode active material measured under the following conditions with respect to the dispersed resin (A-1) and the dispersed resin (A-2) is dispersed. The resin (A-1) preferably has an adsorption amount of less than 5 mg / g, and the dispersed resin (A-2) preferably has an adsorption amount of 5 mg / g or more.
[Adsorption amount measurement conditions (electrode active material)]
80 mg of the resin, 2 g of the electrode active material, and 1000 g of N-methyl-2-pyrrolidone are mixed well and left at room temperature for 1 week. Then, the precipitate (pigment) is removed, and the supernatant is quantified by gel permeation chromatography (GPC) to calculate the amount of resin adsorbed on the pigment.
As the GPC, "HLC8120GPC" (trade name, manufactured by Tosoh Corporation) was used.
電極活物質
上記電極活物質としては、リチウムイオン電池正極用合材ペーストの分野において既知のものを広く用いることができる。例えば、ニッケル酸リチウム(LiNiO2)、マンガン酸リチウム(LiMn2O4)、コバルト酸リチウム(LiCoO2)、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2等のリチウム複合酸化物等が挙げられる。これらの電極活物質は、1種単独で、又は2種以上を混合して用いることができる。本発明のリチウムイオン電池正極用合材ペースト固形分中の電極活物質の固形分含有量は、通常70質量%以上、かつ100質量%未満、好ましくは80質量%以上、かつ100質量%未満であることが、電池容量、電池抵抗等の面から好適である。
Electrode active material As the electrode active material, those known in the field of the mixture paste for the positive electrode of a lithium ion battery can be widely used. For example, lithium composite oxides such as lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), lithium manganate (LiMn 2 O 4 ), lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 and the like. Can be mentioned. These electrode active materials can be used alone or in combination of two or more. The solid content of the electrode active material in the solid content of the mixture paste for the positive electrode of the lithium ion battery of the present invention is usually 70% by mass or more and less than 100% by mass, preferably 80% by mass or more and less than 100% by mass. It is preferable from the viewpoint of battery capacity, battery resistance, and the like.
上記水酸化リチウム量は、電極活物質を脱イオン水などの溶媒で過希釈し、遠心分離を行なった後、その上澄み液を塩酸で中和滴定する方法により測定することができる。 The amount of lithium hydroxide can be measured by a method in which the electrode active material is overdiluted with a solvent such as deionized water, centrifuged, and then the supernatant is neutralized and titrated with hydrochloric acid.
リチウムイオン電池正極用電極の製法
前述したように、リチウムイオン二次電池の正極合材層は、リチウムイオン電池正極用合材ペーストを正極芯材の表面に塗布し、これを乾燥することで、製造することができる。また、本発明の製造方法で得られるリチウムイオン電池正極用導電ペーストの用途としては、合材層のペーストとして用いる以外に、正極芯材と合成層との間のプライマー層としても用いることができる。
Method for manufacturing electrode for lithium ion battery positive electrode As described above, the positive electrode mixture layer of a lithium ion secondary battery is formed by applying a mixture paste for a positive electrode of a lithium ion battery to the surface of a positive electrode core material and drying it. Can be manufactured. Further, the conductive paste for the positive electrode of the lithium ion battery obtained by the production method of the present invention can be used not only as a paste for a mixture layer but also as a primer layer between a positive electrode core material and a synthetic layer. ..
リチウムイオン電池正極用合材ペーストの塗布方法は、ダイコーター等を用いた自体公知の方法により行うことができる。リチウムイオン電池正極用合材ペーストの塗布量は特に限定されないが、例えば、乾燥後の正極合材層の厚みが0.04〜0.30mm、好ましくは0.06〜0.24mmの範囲となるように設定することができる。乾燥工程の温度としては、例えば、80〜200℃、好ましくは100〜180℃の範囲内で適宜設定することができる。乾燥工程の時間としては、例えば、5〜120秒、好ましくは5〜60秒の範囲内で適宜設定することができる。 The method of applying the mixture paste for the positive electrode of the lithium ion battery can be performed by a method known per se using a die coater or the like. The amount of the mixture paste for the positive electrode of the lithium ion battery is not particularly limited, but for example, the thickness of the positive electrode mixture layer after drying is in the range of 0.04 to 0.30 mm, preferably 0.06 to 0.24 mm. Can be set as. The temperature of the drying step can be appropriately set in the range of, for example, 80 to 200 ° C., preferably 100 to 180 ° C. The time of the drying step can be appropriately set within the range of, for example, 5 to 120 seconds, preferably 5 to 60 seconds.
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
以下、製造例、実施例及び比較例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。各例中の「部」は質量部、「%」は質量%を示す。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Production Examples, Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto. In each example, "part" indicates a mass part and "%" indicates a mass%.
分散樹脂の製造
多環芳香環含有樹脂の製造
製造例1
攪拌加熱装置と冷却管を備えた反応容器に、プロピレングリコールモノメチルエーテル300部を仕込み、窒素置換後、105℃に保った。この中に、以下に示すモノマー混合物を3時間かけて滴下した。
<モノマー混合物>
4−ヒドロキシ−1−ナフチルメタクリレート 250部
2−メトキシ−4−ヒドロキシ−1−ナフチルアクリレート 250部
スチレン 50部
2−ヒドロキシエチルアクリレート 50部
N,N−ジメチルアクリルアミド 200部
N−エチル−N−ヒドロキシエチルアクリルアミド 200部
2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル) 40部
滴下終了後から1時間経過後、この中に2,2´−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)5部をプロピレングリコールモノメチルエーテル100部に溶かした溶液を1時間かけて滴下した。滴下終了後、これをさらに1時間105℃に保持したのち、排出して熱風乾燥機で乾燥した。最終的に固形分100%の多環芳香環含有樹脂No.1を得た。多環芳香環含有樹脂No.1は、重量平均分子量11,000であった。
Manufacture of dispersed resin
Production of Polycyclic Aromatic Ring-Containing Resin Production Example 1
300 parts of propylene glycol monomethyl ether was charged into a reaction vessel equipped with a stirring and heating device and a cooling tube, and the temperature was maintained at 105 ° C. after nitrogen substitution. The monomer mixture shown below was added dropwise thereto over 3 hours.
<Monomer mixture>
4-Hydroxy-1-naphthyl methacrylate 250 parts 2-methoxy-4-hydroxy-1-naphthyl acrylate 250 parts styrene 50 parts 2-hydroxyethyl acrylate 50 parts N, N-dimethylacrylamide 200 parts N-ethyl-N-hydroxyethyl 200 parts of acrylamide 2,2'-azobis (2-methylbutyronitrile) 40 parts 1 hour after the completion of dropping, 5 parts of 2,2'-azobis (2-methylbutyronitrile) in propylene glycol A solution dissolved in 100 parts of monomethyl ether was added dropwise over 1 hour. After completion of the dropping, the mixture was kept at 105 ° C. for 1 hour, discharged, and dried in a hot air dryer. Finally, the polycyclic aromatic ring-containing resin No. 1 having a solid content of 100%. I got 1. Polycyclic aromatic ring-containing resin No. 1 had a weight average molecular weight of 11,000.
製造例2〜4
製造例1のモノマー組成を下記表1の種類及び配合量とする以外は、製造例1と同じ組成及び製造方法で多環芳香環含有樹脂No.2から4を製造した。
Production Examples 2-4
The polycyclic aromatic ring-containing resin No. 1 has the same composition and production method as that of Production Example 1 except that the monomer composition of Production Example 1 is the type and blending amount shown in Table 1 below. 2 to 4 were manufactured.
ポリビニルアルコール樹脂の製造
製造例5
温度計、環流冷却管、窒素ガス導入管および撹拌機を備えた反応容器に、重合性モノマーとして酢酸ビニル90質量部及び2−ブテン−1,4−ジオール10質量部、溶媒としてメタノール、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルを約60度の温度で共重合反応を行った後、減圧下に未反応のモノマーを除去し、樹脂溶液を得た。次いで、水酸化ナトリウムのメタノール溶液を添加してケン化反応を行い、よく洗浄した後、熱風乾燥機で乾燥した。最終的に、重合度300、ケン化度95モル%のポリビニルアルコール樹脂No.1を得た。
Production of polyvinyl alcohol resin Production example 5
In a reaction vessel equipped with a thermometer, a recirculation cooling tube, a nitrogen gas introduction tube and a stirrer, 90 parts by mass of vinyl acetate and 10 parts by mass of 2-butene-1,4-diol as polymerizable monomers, methanol as a solvent, and polymerization initiation. After copolymerizing azobisisobutyronitrile as an agent at a temperature of about 60 ° C., unreacted monomers were removed under reduced pressure to obtain a resin solution. Then, a methanol solution of sodium hydroxide was added to carry out a saponification reaction, and the mixture was thoroughly washed and then dried with a hot air dryer. Finally, the polyvinyl alcohol resin No. with a degree of polymerization of 300 and a degree of saponification of 95 mol%. I got 1.
製造例6
温度計、環流冷却管、窒素ガス導入管および撹拌機を備えた反応容器に、重合性モノマーとして酢酸ビニル90質量部及び1−ブテン−3,4−ジオール10質量部、溶媒としてメタノール、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルを用いて約60度の温度で共重合反応を行った後、減圧下に未反応のモノマーを除去し、樹脂溶液を得た。次いで、水酸化ナトリウムのメタノール溶液を添加してケン化反応を行い、よく洗浄した後、熱風乾燥機で乾燥した。最終的に、重合度300、ケン化度95モル%のポリビニルアルコール樹脂No.2を得た。
Production example 6
In a reaction vessel equipped with a thermometer, a recirculation cooling tube, a nitrogen gas introduction tube and a stirrer, 90 parts by mass of vinyl acetate and 10 parts by mass of 1-butene-3,4-diol as polymerizable monomers, methanol as a solvent, and polymerization initiation. A copolymerization reaction was carried out at a temperature of about 60 ° C. using azobisisobutyronitrile as an agent, and then unreacted monomers were removed under reduced pressure to obtain a resin solution. Then, a methanol solution of sodium hydroxide was added to carry out a saponification reaction, and the mixture was thoroughly washed and then dried with a hot air dryer. Finally, the polyvinyl alcohol resin No. with a degree of polymerization of 300 and a degree of saponification of 95 mol%. I got 2.
製造例7
温度計、環流冷却管、窒素ガス導入管および撹拌機を備えた反応容器に、重合性モノマーとして酢酸ビニル90質量部及び1−ペンテン−4,5−ジオール10質量部、溶媒としてメタノール、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルを用いて約60度の温度で共重合反応を行った後、減圧下に未反応のモノマーを除去し、樹脂溶液を得た。次いで、水酸化ナトリウムのメタノール溶液を添加してケン化反応を行い、よく洗浄した後、熱風乾燥機で乾燥した。最終的に、重合度300、ケン化度95モル%のポリビニルアルコール樹脂No.3を得た。
Production example 7
In a reaction vessel equipped with a thermometer, a recirculation cooling tube, a nitrogen gas introduction tube and a stirrer, 90 parts by mass of vinyl acetate and 10 parts by mass of 1-pentene-4,5-diol as polymerizable monomers, methanol as a solvent, and polymerization initiation. A copolymerization reaction was carried out at a temperature of about 60 ° C. using azobisisobutyronitrile as an agent, and then unreacted monomers were removed under reduced pressure to obtain a resin solution. Then, a methanol solution of sodium hydroxide was added to carry out a saponification reaction, and the mixture was thoroughly washed and then dried with a hot air dryer. Finally, the polyvinyl alcohol resin No. with a degree of polymerization of 300 and a degree of saponification of 95 mol%. I got 3.
製造例8
温度計、環流冷却管、窒素ガス導入管および撹拌機を備えた反応容器に、重合性モノマーとして酢酸ビニル97質量部及びアリルスルホン酸ナトリウム3.0質量部、溶媒としてメタノール、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルを用いて約60度の温度で共重合反応を行った後、減圧下に未反応のモノマーを除去し、樹脂溶液を得た。次いで、水酸化ナトリウムのメタノール溶液を添加してケン化反応を行い、よく洗浄した後、熱風乾燥機で乾燥した。最終的に、重合度300、ケン化度95モル%のポリビニルアルコール樹脂No.4を得た。
Production Example 8
In a reaction vessel equipped with a thermometer, a recirculation cooling tube, a nitrogen gas introduction tube and a stirrer, 97 parts by mass of vinyl acetate and 3.0 parts by mass of sodium allylsulfonate as a polymerizable monomer, methanol as a solvent, and azo as a polymerization initiator. After a copolymerization reaction was carried out using bisisobutyronitrile at a temperature of about 60 ° C., unreacted monomers were removed under reduced pressure to obtain a resin solution. Then, a methanol solution of sodium hydroxide was added to carry out a saponification reaction, and the mixture was thoroughly washed and then dried with a hot air dryer. Finally, the polyvinyl alcohol resin No. with a degree of polymerization of 300 and a degree of saponification of 95 mol%. I got 4.
製造例9
温度計、環流冷却管、窒素ガス導入管および撹拌機を備えた反応容器に、重合性モノマーとして酢酸ビニル、溶媒としてメタノール、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルを用いて約60度の温度で共重合反応を行った後、減圧下に未反応のモノマーを除去し、樹脂溶液を得た。次いで、水酸化ナトリウムのメタノール溶液を添加してケン化反応を行い、よく洗浄した後、熱風乾燥機で乾燥した。最終的に、重合度500、ケン化度57モル%のポリビニルアルコール樹脂No.5を得た。
Manufacturing example 9
A reaction vessel equipped with a thermometer, a recirculation cooling tube, a nitrogen gas introduction tube and a stirrer, using vinyl acetate as a polymerizable monomer, methanol as a solvent, and azobisisobutyronitrile as a polymerization initiator at a temperature of about 60 ° C. After the copolymerization reaction was carried out in the above, the unreacted monomer was removed under reduced pressure to obtain a resin solution. Then, a methanol solution of sodium hydroxide was added to carry out a saponification reaction, and the mixture was thoroughly washed and then dried with a hot air dryer. Finally, the polyvinyl alcohol resin No. with a degree of polymerization of 500 and a degree of saponification of 57 mol%. I got 5.
製造例10
温度計、環流冷却管、窒素ガス導入管および撹拌機を備えた反応容器に、重合性モノマーとして酢酸ビニル、溶媒としてメタノール、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルを用いて約60度の温度で共重合反応を行った後、減圧下に未反応のモノマーを除去し、樹脂溶液を得た。次いで、水酸化ナトリウムのメタノール溶液を添加してケン化反応を行い、よく洗浄した後、熱風乾燥機で乾燥した。最終的に、重合度500、ケン化度75モル%のポリビニルアルコール樹脂No.6を得た。
Production Example 10
A reaction vessel equipped with a thermometer, a recirculation cooling tube, a nitrogen gas introduction tube and a stirrer, using vinyl acetate as a polymerizable monomer, methanol as a solvent, and azobisisobutyronitrile as a polymerization initiator at a temperature of about 60 ° C. After the copolymerization reaction was carried out in the above, the unreacted monomer was removed under reduced pressure to obtain a resin solution. Then, a methanol solution of sodium hydroxide was added to carry out a saponification reaction, and the mixture was thoroughly washed and then dried with a hot air dryer. Finally, the polyvinyl alcohol resin No. with a degree of polymerization of 500 and a degree of saponification of 75 mol%. I got 6.
製造例11
温度計、環流冷却管、窒素ガス導入管および撹拌機を備えた反応容器に、重合性モノマーとして酢酸ビニル、溶媒としてメタノール、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルを用いて約60度の温度で共重合反応を行った後、減圧下に未反応のモノマーを除去し、樹脂溶液を得た。次いで、水酸化ナトリウムのメタノール溶液を添加してケン化反応を行い、よく洗浄した後、熱風乾燥機で乾燥した。最終的に、重合度500、ケン化度92モル%のポリビニルアルコール樹脂No.7を得た。
Production Example 11
A reaction vessel equipped with a thermometer, a recirculation cooling tube, a nitrogen gas introduction tube and a stirrer, using vinyl acetate as a polymerizable monomer, methanol as a solvent, and azobisisobutyronitrile as a polymerization initiator at a temperature of about 60 ° C. After the copolymerization reaction was carried out in the above, the unreacted monomer was removed under reduced pressure to obtain a resin solution. Then, a methanol solution of sodium hydroxide was added to carry out a saponification reaction, and the mixture was thoroughly washed and then dried with a hot air dryer. Finally, the polyvinyl alcohol resin No. with a degree of polymerization of 500 and a degree of saponification of 92 mol%. I got 7.
導電ペーストの製造
実施例1
分散樹脂(A−1)〔製造例1で得られた多環芳香環含有樹脂No.1 4.8部(固形分4.8部)、製造例6で得られたポリビニルアルコール樹脂No.2 7.2部(固形分7.2部)、製造例7で得られたポリビニルアルコール樹脂No.3 7.2部(固形分7.2部)、製造例11で得られたポリビニルアルコール樹脂No.7 4.8部(固形分4.8部)〕の合計24部、アセチレンブラック1200部、KFポリマーW#7300(商品名、ポリフッ化ビニリデン、クレハ社製、水分量100ppm)220部、N−メチル−2−ピロリドン8500部、及び脱水剤6部(五酸化二リン1.5部、無水酢酸1.5部、メタンスルホン酸無水物1.5部、オルト蟻酸エチルエステル1.5部)を混合してボールミルにて5時間分散した。
続いて、分散樹脂(A−2)〔製造例1で得られた多環芳香環含有樹脂No.1 1.2部(固形分1.2部)、製造例6で得られたポリビニルアルコール樹脂No.2 1.8部(固形分1.8部)、製造例7で得られたポリビニルアルコール樹脂No.3 1.8部(固形分1.8部)、製造例11で得られたポリビニルアルコール樹脂No.7 1.2部(固形分1.2部)〕の合計6部を添加し、よくかき混ぜ、導電ペーストX−1を得た。
Production Example 1 of Conductive Paste
Dispersed Resin (A-1) [The polycyclic aromatic ring-containing resin No. 1 obtained in Production Example 1 1 4.8 parts (solid content 4.8 parts), the polyvinyl alcohol resin No. 1 obtained in Production Example 6 2 7.2 parts (solid content 7.2 parts), the polyvinyl alcohol resin No. 2 obtained in Production Example 7. 3 7.2 parts (solid content 7.2 parts), the polyvinyl alcohol resin No. obtained in Production Example 11 7 4.8 parts (solid content 4.8 parts)] total 24 parts, acetylene black 1200 parts, KF polymer W # 7300 (trade name, polyvinylidene fluoride, manufactured by Kureha, water content 100 ppm) 220 parts, N- 8500 parts of methyl-2-pyrrolidone and 6 parts of dehydrating agent (1.5 parts of diphosphorus pentoxide, 1.5 parts of acetic anhydride, 1.5 parts of methanesulfonic anhydride, 1.5 parts of orthoformic acid ethyl ester) The mixture was mixed and dispersed in a ball mill for 5 hours.
Subsequently, the dispersed resin (A-2) [Polycyclic aromatic ring-containing resin No. obtained in Production Example 1 11.2 parts (solid content 1.2 parts), polyvinyl alcohol resin No. 1 obtained in Production Example 6. 2 1.8 parts (solid content 1.8 parts), the polyvinyl alcohol resin No. 2 obtained in Production Example 7. 3 1.8 parts (solid content 1.8 parts), the polyvinyl alcohol resin No. obtained in Production Example 11 7 1.2 parts (solid content 1.2 parts)] was added in a total of 6 parts and stirred well to obtain a conductive paste X-1.
実施例2〜9、比較例1〜3
下記表2のものとする以外は、実施例1と同様にして、導電ペーストX−2〜X−12を製造した。尚、表中の樹脂配合量は全て固形分の値である。
Examples 2-9, Comparative Examples 1-3
Conductive pastes X-2 to X-12 were produced in the same manner as in Example 1 except that the ones shown in Table 2 below were used. The resin blending amounts in the table are all solid content values.
上記表2に、下記条件で測定したアセチレンブラックに対する分散樹脂(A−1)及び分散樹脂(A−2)の吸着量を記す。
〔吸着量測定条件(カーボン)〕
樹脂80mg、アセチレンブラック2g、及びN−メチル−2−ピロリドン1000gをよく混合し、室温で1週間放置する。その後、沈殿物(顔料)を除去し、上澄み液をゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)で定量して、顔料に吸着した樹脂の吸着量を算出する。尚、GPCは「HLC8120GPC」(商品名、東ソー社製)を用いた。
Table 2 above shows the adsorption amounts of the dispersed resin (A-1) and the dispersed resin (A-2) with respect to acetylene black measured under the following conditions.
[Adsorption amount measurement conditions (carbon)]
80 mg of resin, 2 g of acetylene black, and 1000 g of N-methyl-2-pyrrolidone are mixed well and left at room temperature for 1 week. Then, the precipitate (pigment) is removed, and the supernatant is quantified by gel permeation chromatography (GPC) to calculate the amount of resin adsorbed on the pigment. As the GPC, "HLC8120GPC" (trade name, manufactured by Tosoh Corporation) was used.
合材ペーストの製造
実施例10
実施例1で得られた導電ペーストX−1 100部、及び活物質粒子(組成式LiNi0.5Mn1.5O4で表されるスピネル構造のリチウムニッケルマンガン酸化物粒子。平均粒径6μm、BET比表面積0.7m2/g)150部を混合して合材ペーストY−1を製造した。
Production Example 10 of Mixture Paste
100 parts of the conductive paste X-1 obtained in Example 1 and the active material particles (lithinel-structured lithium nickel manganese oxide particles represented by the composition formula LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4; average particle size 6 μm. , BET specific surface area 0.7 m 2 / g) 150 parts were mixed to produce a mixture paste Y-1.
実施例11〜18、比較例4〜6
下記表3のものとする以外は、実施例10と同様にして、合材ペーストY−2〜Y−12を製造した。
Examples 11-18, Comparative Examples 4-6
Mixture pastes Y-2 to Y-12 were produced in the same manner as in Example 10 except that the ones shown in Table 3 below were used.
上記表3に、下記条件で測定した活物質に対する分散樹脂(A−1)及び分散樹脂(A−2)の吸着量を記す。
〔吸着量測定条件(電極活物質)〕
樹脂80mg、活物質粒子(組成式LiNi0.5Mn1.5O4で表されるスピネル構造のリチウムニッケルマンガン酸化物粒子。平均粒径6μm、BET比表面積0.7m2/g)2g、及びN−メチル−2−ピロリドン1000gをよく混合し、室温で1週間放置する。その後、沈殿物(顔料)を除去し、上澄み液をゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)で定量して、顔料に吸着した樹脂の吸着量を算出する。尚、GPCは「HLC8120GPC」(商品名、東ソー社製)を用いた。
また、上記表3に後述する評価試験の結果(導電ペースト及び合材ペーストの粘度)を記す。不合格の評価結果「D」が出た場合、その導電ペースト及び合材ペーストは全て不合格である。
Table 3 above shows the adsorption amounts of the dispersed resin (A-1) and the dispersed resin (A-2) on the active material measured under the following conditions.
[Adsorption amount measurement conditions (electrode active material)]
80 mg of resin, 2 g of active material particles (lithium nickel-manganese oxide particles having a spinel structure represented by the composition formula LiNi0.5Mn1.5O4, average particle size 6 μm, BET specific surface area 0.7 m2 / g), and N-methyl-2. -Mix 1000 g of pyrrolidone well and leave at room temperature for 1 week. Then, the precipitate (pigment) is removed, and the supernatant is quantified by gel permeation chromatography (GPC) to calculate the amount of resin adsorbed on the pigment. As the GPC, "HLC8120GPC" (trade name, manufactured by Tosoh Corporation) was used.
In addition, the results of the evaluation test (viscosity of the conductive paste and the mixture paste) described later are shown in Table 3 above. If the evaluation result of failure is "D", the conductive paste and the mixture paste are all rejected.
評価試験
<導電ペーストの粘度>
実施例及び比較例で得られた導電ペーストをコーン&プレート型粘度計「Mars2」(商品名、HAAKE社製)を用い、シアーレート1.0sec−1で粘度を測定し、下記基準により評価した。評価としては、S、A、B、Cが合格で、Dが不合格である。
S:粘度が、1Pa・s未満である。
A:粘度が、1Pa・s以上、かつ5Pa・s未満である。
B:粘度が、5Pa・s以上、かつ30Pa・s未満である。
C:粘度が、30Pa・s以上、かつ100Pa・s未満である。
D:粘度が、100Pa・s以上である。
Evaluation test <Viscosity of conductive paste>
The conductive pastes obtained in Examples and Comparative Examples were measured for viscosity at a shear rate of 1.0 sec -1 using a cone and plate viscometer "Mars2" (trade name, manufactured by HAAKE), and evaluated according to the following criteria. .. As an evaluation, S, A, B, and C pass, and D fails.
S: The viscosity is less than 1 Pa · s.
A: The viscosity is 1 Pa · s or more and less than 5 Pa · s.
B: The viscosity is 5 Pa · s or more and less than 30 Pa · s.
C: The viscosity is 30 Pa · s or more and less than 100 Pa · s.
D: The viscosity is 100 Pa · s or more.
<合材ペーストの粘度>
実施例及び比較例で得られた合材ペーストをコーン&プレート型粘度計「Mars2」(商品名、HAAKE社製)を用い、シアーレート1.0sec−1で粘度を測定し、下記基準により評価した。
尚、粘度が大きく発現する合材ペースト作成1時間後の粘度を測定した。(時間が経つにつれ徐々に粘度は下がる傾向にある。)
評価としては、S、A、B、Cが合格で、Dが不合格である。
S:粘度が、5Pa・s未満である。
A:粘度が、5Pa・s以上、かつ10Pa・s未満である。
B:粘度が、10Pa・s以上、かつ20Pa・s未満である。
C:粘度が、20Pa・s以上、かつ50Pa・s未満である。
D:粘度が、50Pa・s以上である。
<Viscosity of mixture paste>
The mixture pastes obtained in Examples and Comparative Examples were measured for viscosity at a shear rate of 1.0 sec -1 using a cone and plate viscometer "Mars2" (trade name, manufactured by HAAKE), and evaluated according to the following criteria. did.
In addition, the viscosity 1 hour after the preparation of the mixture paste having a large viscosity was measured. (The viscosity tends to decrease gradually over time.)
As an evaluation, S, A, B, and C pass, and D fails.
S: The viscosity is less than 5 Pa · s.
A: The viscosity is 5 Pa · s or more and less than 10 Pa · s.
B: The viscosity is 10 Pa · s or more and less than 20 Pa · s.
C: The viscosity is 20 Pa · s or more and less than 50 Pa · s.
D: The viscosity is 50 Pa · s or more.
Claims (11)
次いで、上記分散液に分散樹脂(A−2)を添加する工程、
を含むリチウムイオン電池正極用導電ペーストの製造方法であって、分散樹脂(A−1)及び/又は分散樹脂(A−2)が、多環芳香族炭化水素基及び/又はアミド基を有する樹脂を含み、
分散樹脂(A−1)がナフチル(メタ)アクリレート基及びアクリルアミド基を有する樹脂;ならびにポリビニルアルコール樹脂(AII)のいずれかを含み、
分散樹脂(A−2)がナフチル(メタ)アクリレート基を有する樹脂ならびにポリビニルアルコール樹脂(AII)のいずれかを含み、
溶媒(D)がN−メチル−2−ピロリドンを含み、
導電ペーストの粘度が100Pa・s未満である、方法。 A step of dispersing a mixed solution containing a dispersion resin (A-1), polyvinylidene fluoride (B), conductive carbon (C), and a solvent (D) to obtain a dispersion.
Next, the step of adding the dispersion resin (A-2) to the dispersion liquid,
A method for producing a conductive paste for a positive electrode of a lithium ion battery, wherein the dispersed resin (A-1) and / or the dispersed resin (A-2) has a polycyclic aromatic hydrocarbon group and / or an amide group. only including,
The dispersion resin (A-1) contains either a naphthyl (meth) acrylate group and a resin having an acrylamide group; and a polyvinyl alcohol resin (AII).
The dispersion resin (A-2) contains either a resin having a naphthyl (meth) acrylate group and a polyvinyl alcohol resin (AII).
Solvent (D) contains N-methyl-2-pyrrolidone,
A method in which the viscosity of the conductive paste is less than 100 Pa · s.
〔吸着量測定条件(カーボン)〕
樹脂80mg、導電カーボン2g、及びN−メチル−2−ピロリドン1000gをよく混合し、室温で1週間放置する。その後、沈殿物(顔料)を除去し、上澄み液をゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)で定量して、顔料に吸着した樹脂の吸着量を算出する。 Regarding the dispersed resin (A-1) and the dispersed resin (A-2), the amount of resin adsorbed on the conductive carbon (C) measured under the following conditions was 30 mg / g or more for the dispersed resin (A-1). The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the dispersed resin (A-2) has an adsorption amount of 10 mg / g or more and less than 30 mg / g.
[Adsorption amount measurement conditions (carbon)]
80 mg of resin, 2 g of conductive carbon, and 1000 g of N-methyl-2-pyrrolidone are mixed well and left at room temperature for 1 week. Then, the precipitate (pigment) is removed, and the supernatant is quantified by gel permeation chromatography (GPC) to calculate the amount of resin adsorbed on the pigment.
合材ペーストの粘度が50Pa・s未満である、方法。 A method for producing a mixture paste for a positive electrode of a lithium ion battery, which comprises a step of mixing an electrode active material with the conductive paste obtained by the method according to claims 1 to 7 .
A method in which the viscosity of the mixture paste is less than 50 Pa · s .
樹脂80mg、電極活物質2g、及びN−メチル−2−ピロリドン1000gをよく混合し、室温で1週間放置する。その後、沈殿物(顔料)を除去し、上澄み液をゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)で定量して、顔料に吸着した樹脂の吸着量を算出する。 Regarding the dispersed resin (A-1) and the dispersed resin (A-2), the amount of the dispersed resin adsorbed on the electrode active material measured under the following conditions is less than 5 mg / g for the dispersed resin (A-1). The production method according to claim 8, wherein the dispersed resin (A-2) has an adsorption amount of 5 mg / g or more. [Adsorption amount measurement conditions (electrode active material)]
80 mg of the resin, 2 g of the electrode active material, and 1000 g of N-methyl-2-pyrrolidone are mixed well and left at room temperature for 1 week. Then, the precipitate (pigment) is removed, and the supernatant is quantified by gel permeation chromatography (GPC) to calculate the amount of resin adsorbed on the pigment.
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