JP7121685B2 - Polymer-grafted microparticles, method for producing the same, and solid electrolyte - Google Patents
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Description
本発明は、ポリマーグラフト微粒子及びその製造方法、並びにポリマーグラフト微粒子を用いた固体電解質に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a polymer-grafted fine particle, a method for producing the same, and a solid electrolyte using the polymer-grafted fine particle.
近年、イオン液体やリチウム塩化合物などのイオン系有機材料を使用した電解質などの材料が盛んに検討されている。例えば、電子機器やディスプレイなどに用いる帯電防止剤、湿気依存性のない永久帯電防止剤、及びリチウムイオン電池や全固体電池に用いる電解質などが知られている。そして、これらの電解質などの材料に対しては、高いイオン導電性を有することが求められている。 In recent years, materials such as electrolytes using ionic organic materials such as ionic liquids and lithium salt compounds have been actively investigated. For example, antistatic agents used in electronic devices and displays, permanent antistatic agents not dependent on moisture, and electrolytes used in lithium-ion batteries and all-solid-state batteries are known. Materials such as these electrolytes are required to have high ionic conductivity.
関連する従来技術として、例えば、第4級アンモニウムカチオンを含む側鎖を有するグラフト共重合体にリチウム塩をドープしたリチウムイオン電池用の電解質膜が提案されている(特許文献1)。また、オニウム塩を含むブロックを側鎖に有するグラフトポリマーを含有する帯電防止剤が提案されている(特許文献2)。さらに、重合性官能基を有するモノマーが重合したグラフト鎖を含むグラフトポリマーからなる複合微粒子を含有する高分子固体電解質が提案されている(特許文献3)。 As a related prior art, for example, an electrolyte membrane for a lithium ion battery is proposed in which a graft copolymer having a side chain containing a quaternary ammonium cation is doped with a lithium salt (Patent Document 1). An antistatic agent containing a graft polymer having a block containing an onium salt in its side chain has also been proposed (Patent Document 2). Furthermore, a polymer solid electrolyte has been proposed that contains fine composite particles made of a graft polymer containing a graft chain polymerized by a monomer having a polymerizable functional group (Patent Document 3).
しかしながら、特許文献1及び2で提案されたグラフトポリマーなどを製造する際には、ポリマー単体を一旦取り出す必要があるため、重合に用いた溶媒を除去したり、不純物や残存した原料を除去すべく精製したりする必要があった。さらに、取り出したポリマーが軟質である又は吸湿しやすいなどの性質を有するため、取り扱いにくい場合があった。 However, when producing the graft polymer or the like proposed in Patent Documents 1 and 2, it is necessary to remove the polymer alone, so the solvent used for the polymerization should be removed, or impurities and remaining raw materials should be removed. I had to refine it. Furthermore, the polymer taken out is soft or easily hygroscopic, so that it is difficult to handle in some cases.
なお、特許文献3で提案された複合微粒子は、微粒子表面にポリマーをグラフトさせたものであり、粉末状で取り扱いが比較的容易なものである。しかし、この複合微粒子は、イオン性基(官能基)を有する微量のポリマー単層が微粒子表面に付与されたものであり、単位質量当たりのイオン性基量が少ないものであった。 The composite microparticles proposed in Patent Document 3 are obtained by grafting a polymer onto the surface of the microparticles, and are powdery and relatively easy to handle. However, this fine composite particle has a very small amount of polymer single layer having ionic groups (functional groups) attached to the surface of the fine particles, and the amount of ionic groups per unit mass is small.
本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、各種の媒体との相溶性が良好であるとともに、単位質量当たりの官能基量が多く、製造や取り扱い性が容易なポリマーグラフト微粒子を提供することにある。また、本発明の課題とするところは、上記のポリマーグラフト微粒子の製造方法、及びこのポリマーグラフト微粒子を用いた固体電解質を提供することにある。 The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and its object is to achieve good compatibility with various media and to reduce the amount of functional groups per unit mass. The object of the present invention is to provide polymer-grafted microparticles which are easy to manufacture and handle. Another object of the present invention is to provide a method for producing the polymer-grafted fine particles and a solid electrolyte using the polymer-grafted fine particles.
すなわち、本発明によれば、以下に示すポリマーグラフト微粒子が提供される。
[1]有機系の架橋微粒子(A)と、その片末端が前記架橋微粒子(A)に結合した、第4級アンモニウム塩基を持ったメタクリレート系モノマー(b)に由来する構成単位を有する直鎖状のメタクリレート系ポリマー(B-1)と、を含み、前記メタクリレート系ポリマー(B-1)は、前記架橋微粒子(A)中の下記一般式(1)で表される重合開始基から伸長したグラフト鎖であり、前記架橋微粒子(A)と前記メタクリレート系ポリマー(B-1)の質量比が、(A):(B-1)=10~90:10~90であり、数平均粒子径が0.1~10μmであり、前記架橋微粒子(A)が、前記一般式(1)で表される重合開始基を持ったメタクリレート系モノマー(a)に由来する構成単位を有するメタクリレート系ポリマー(A)で形成された架橋微粒子であり、前記第4級アンモニウム塩基の対アニオンが、ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミドアニオン、ビス(フルオロスルホニル)イミドアニオン、テトラフルオロホウ酸アニオン、及びトリフルオロ(トリフルオロメチル)ホウ酸アニオンの少なくともいずれかであるポリマーグラフト微粒子。
That is, according to the present invention, the following polymer-grafted fine particles are provided.
[1] Organic crosslinked microparticles (A) and a linear chain having a constitutional unit derived from a methacrylate-based monomer (b) having a quaternary ammonium base, one end of which is bound to the crosslinked microparticles (A) and a methacrylate-based polymer (B-1), wherein the methacrylate-based polymer (B-1) extends from a polymerization initiation group represented by the following general formula (1) in the crosslinked fine particles (A) It is a graft chain, the mass ratio of the crosslinked fine particles (A) and the methacrylate polymer (B-1) is (A):(B-1)=10 to 90:10 to 90, and the number average particle diameter is 0.1 to 10 μm, and the crosslinked fine particles (A) are methacrylate-based polymers having structural units derived from the methacrylate-based monomer (a) having a polymerization initiation group represented by the general formula (1). The crosslinked microparticles formed in (A), wherein the counter anions of said quaternary ammonium base are bis(trifluoromethylsulfonyl)imide anion, bis(fluorosulfonyl)imide anion, tetrafluoroborate anion, and trifluoro Polymer-grafted microparticles containing at least one of (trifluoromethyl)borate anions .
(前記一般式(1)中、R1は、水素原子、アルキル基、又はアシル基を示し、R2は、アルキル基又はアリール基を示し、Xは、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子を示し、Yは、O又はNHを示し、*は、前記メタクリレート系モノマー(a)における結合部位を示す) (In the general formula (1), R 1 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an acyl group, R 2 represents an alkyl group or an aryl group, and X represents a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom. Y represents O or NH , * represents a binding site in the methacrylate-based monomer (a) )
[2]その片末端が前記架橋微粒子(A)に結合した、前記メタクリレート系モノマー(b)に由来する構成単位を有しないメタクリレート系ポリマー(B-2)をさらに含み、前記メタクリレート系ポリマー(B-2)は、前記架橋微粒子(A)中の下記一般式(1)で表される重合開始基から伸長したグラフト鎖であり、前記架橋微粒子(A)、前記メタクリレート系ポリマー(B-1)、及び前記メタクリレート系ポリマー(B-2)の質量比が、(A):(B-1):(B-2)=10~90:5~85:5~85である前記[1]に記載のポリマーグラフト微粒子。
[3]前記一般式(1)中、R1がメチル基であり、R2がメチル基であり、Xが臭素原子である前記[1]又は[2]に記載のポリマーグラフト微粒子。
[4]前記第4級アンモニウム塩基の対アニオンが、ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミドアニオンである前記[1]~[3]のいずれかに記載のポリマーグラフト微粒子。
[2 ] further comprising a methacrylate-based polymer (B-2) having no structural unit derived from the methacrylate-based monomer (b), one end of which is bound to the crosslinked fine particles (A), wherein the methacrylate-based polymer (B -2) is a graft chain extended from a polymerization initiation group represented by the following general formula (1) in the crosslinked fine particles (A), the crosslinked fine particles (A), the methacrylate polymer (B-1) , and the mass ratio of the methacrylate polymer (B-2) is (A): (B-1): (B-2) = 10 to 90: 5 to 85: 5 to 85 [ 1 ] Polymer-grafted microparticles as described.
[ 3 ] The polymer-grafted microparticles according to [1] or [2] , wherein in general formula (1), R1 is a methyl group, R2 is a methyl group, and X is a bromine atom.
[ 4 ] The polymer-grafted microparticles according to any one of [1] to [ 3 ], wherein the counter anion of the quaternary ammonium base is a bis(trifluoromethylsulfonyl)imide anion.
また、本発明によれば、以下に示すポリマーグラフト微粒子の製造方法が提供される。
[6]前記[1]~[4]のいずれかに記載のポリマーグラフト微粒子の製造方法であって、前記架橋微粒子(A)及び触媒であるハロゲン化第4級アンモニウム塩の存在下、ジメチルアミノエチルメタクリレート及びジエチルアミノエチルメタクリレートの少なくともいずれかを含むモノマーを重合した後、ハロゲン化アルキルを反応させて、第4級アンモニウム塩基を持った前記メタクリレート系ポリマー(B-1)を形成する工程を有するポリマーグラフト微粒子の製造方法。
Further, according to the present invention, there is provided the following method for producing polymer-grafted fine particles.
[6] The method for producing polymer-grafted fine particles according to any one of [1] to [ 4 ], wherein in the presence of the crosslinked fine particles (A) and a quaternary halogenated ammonium salt as a catalyst, dimethylamino A polymer having a step of polymerizing a monomer containing at least one of ethyl methacrylate and diethylaminoethyl methacrylate and then reacting it with an alkyl halide to form the methacrylate-based polymer (B-1) having a quaternary ammonium group. A method for producing graft microparticles.
さらに、本発明によれば、以下に示す固体電解質が提供される。
[6]前記[1]~[4]のいずれかに記載のポリマーグラフト微粒子と、リチウム塩と、を含む固体電解質。
[7]ポリマーグラフト微粒子と、リチウム塩と、を含み、前記ポリマーグラフト微粒子が、有機系の架橋微粒子(A)と、その片末端が前記架橋微粒子(A)に結合した、第4級アンモニウム塩基を持ったメタクリレート系モノマー(b)に由来する構成単位を有する直鎖状のメタクリレート系ポリマー(B-1)と、を含み、前記メタクリレート系ポリマー(B-1)は、前記架橋微粒子(A)中の下記一般式(1)で表される重合開始基から伸長したグラフト鎖であり、前記架橋微粒子(A)と前記メタクリレート系ポリマー(B-1)の質量比が、(A):(B-1)=10~90:10~90であり、数平均粒子径が0.1~10μmであり、前記架橋微粒子(A)が、前記一般式(1)で表される重合開始基を持ったメタクリレート系モノマー(a)に由来する構成単位を有するメタクリレート系ポリマー(A)で形成された架橋微粒子である固体電解質。
(前記一般式(1)中、R1は、水素原子、アルキル基、又はアシル基を示し、R2は、アルキル基又はアリール基を示し、Xは、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子を示し、Yは、O又はNHを示し、*は、前記メタクリレート系モノマー(a)における結合部位を示す)
[8]前記リチウム塩が、テトラフルオロホウ酸リチウム、ヘキサフルオロリン酸リチウム、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム、ビス(フロロスルホニル)イミドリチウム、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドリチウム、及び(フルオロスルホニル)-(トリフルオロメタンスルホニル)イミドリチウムからなる群より選択される少なくとも一種である前記[6]又は[7]に記載の固体電解質。
Furthermore, according to the present invention, the following solid electrolyte is provided.
[6] A solid electrolyte comprising the polymer-grafted fine particles according to any one of [1] to [4] and a lithium salt.
[7] A quaternary ammonium base containing a polymer-grafted fine particle and a lithium salt, wherein the polymer-grafted fine particle is an organic crosslinked fine particle (A) and one end thereof is bound to the crosslinked fine particle (A). a linear methacrylate-based polymer (B-1) having structural units derived from the methacrylate-based monomer (b) having the is a graft chain extended from a polymerization initiation group represented by the following general formula (1), and the mass ratio of the crosslinked fine particles (A) and the methacrylate polymer (B-1) is (A):(B -1) = 10 to 90: 10 to 90, the number average particle diameter is 0.1 to 10 µm, and the crosslinked fine particles (A) have a polymerization initiating group represented by the general formula (1) A solid electrolyte that is crosslinked fine particles formed of a methacrylate-based polymer (A) having structural units derived from a methacrylate-based monomer (a).
(In the general formula (1), R 1 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an acyl group, R 2 represents an alkyl group or an aryl group, and X represents a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom. Y represents O or NH , * represents a binding site in the methacrylate-based monomer (a) )
[8] The lithium salt is lithium tetrafluoroborate, lithium hexafluorophosphate, lithium trifluoromethanesulfonate, lithium bis(fluorosulfonyl)imide, lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide, and (fluorosulfonyl)-( The solid electrolyte according to the above [6] or [7], which is at least one selected from the group consisting of lithium trifluoromethanesulfonyl)imide.
本発明によれば、単位質量当たりの官能基量が多く、製造や取り扱い性が容易なポリマーグラフト微粒子を提供することができる。また、本発明によれば、上記のポリマーグラフト微粒子の製造方法、及びこのポリマーグラフト微粒子を用いた固体電解質を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide polymer-grafted fine particles that have a large amount of functional groups per unit mass and are easy to manufacture and handle. Further, according to the present invention, it is possible to provide a method for producing the polymer-grafted fine particles and a solid electrolyte using the polymer-grafted fine particles.
本発明のポリマーグラフト微粒子は、単位質量当たりの官能基量が多いため、従来に比して使用量を減じた場合であっても十分なイオン電導性を得ることができるとともに、大量に用いることでより高い導電性を得ることができる。また、本発明のポリマーグラフト微粒子は、微粒子であるために簡易な工程で製造することができ、製造工程及び製造コストの削減、並びに環境負荷の低減に寄与することができる。さらに、本発明のポリマーグラフト微粒子は、各種の媒体との相溶性を自由に設計可能であり、各種媒体中に容易に分散させたり、均一化したりすることができる。 Since the polymer-grafted microparticles of the present invention have a large amount of functional groups per unit mass, sufficient ionic conductivity can be obtained even when the amount used is reduced compared to conventional ones, and a large amount can be used. , a higher conductivity can be obtained. In addition, since the polymer-grafted microparticles of the present invention are microparticles, they can be produced by a simple process, and can contribute to reduction of the production process and production cost as well as reduction of environmental load. Furthermore, the polymer-grafted fine particles of the present invention can be freely designed in terms of compatibility with various media, and can be easily dispersed or homogenized in various media.
<ポリマーグラフト微粒子>
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明のポリマーグラフト微粒子は、有機系又は無機系の架橋微粒子(A)と、その片末端が架橋微粒子(A)に結合した、第4級アンモニウム塩基を持ったメタクリレート系モノマー(b)に由来する構成単位を有する直鎖状のメタクリレート系ポリマー(B-1)とを含む。メタクリレート系ポリマー(B-1)は、架橋微粒子(A)中の下記一般式(1)で表される重合開始基から伸長したグラフト鎖である。そして、本発明のポリマーグラフト微粒子は、架橋微粒子(A)とメタクリレート系ポリマー(B-1)の質量比が、(A):(B-1)=10~90:10~90であり、数平均粒子径が0.01~10μmである。すなわち、本発明のポリマーグラフト微粒子は、架橋微粒子(A)と、その片末端が架橋微粒子(A)に結合した(グラフトした)メタクリレート系ポリマー(B-1)とを含む。
<Polymer graft fine particles>
Embodiments of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the following embodiments. The polymer-grafted microparticles of the present invention are derived from organic or inorganic crosslinked microparticles (A) and a methacrylate-based monomer (b) having a quaternary ammonium base, one end of which is bound to the crosslinked microparticles (A). and a linear methacrylate-based polymer (B-1) having a structural unit. The methacrylate-based polymer (B-1) is a graft chain extended from the polymerization initiation group represented by the following general formula (1) in the crosslinked fine particles (A). In the polymer-grafted fine particles of the present invention, the mass ratio of the crosslinked fine particles (A) and the methacrylate-based polymer (B-1) is (A):(B-1)=10-90:10-90. The average particle size is 0.01-10 μm. That is, the polymer-grafted microparticles of the present invention include crosslinked microparticles (A) and a methacrylate-based polymer (B-1) having one end bound (grafted) to crosslinked microparticles (A).
(前記一般式(1)中、R1は、水素原子、アルキル基、又はアシル基を示し、R2は、アルキル基又はアリール基を示し、Xは、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子を示し、Yは、O又はNHを示し、*は、前記メタクリレート系モノマー(a)における結合部位を示す) (In the general formula (1), R 1 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an acyl group, R 2 represents an alkyl group or an aryl group, and X represents a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom. Y represents O or NH , * represents a binding site in the methacrylate-based monomer (a) )
(架橋微粒子(A))
架橋微粒子(A)は、その内部に三次元網目構造を有する有機系の架橋微粒子又は無機系の架橋微粒子である。有機系の架橋微粒子としては、架橋されたポリアクリル微粒子、ポリメタクリル微粒子、ポリスチレン微粒子、ポリオレフィン微粒子、ポリウレタン微粒子、ポリアミド微粒子などの、従来公知のポリマーの微粒子を挙げることができる。無機系の架橋微粒子としては、シリカ微粒子、酸化チタン微粒子などの無機フィラー;無機顔料などの微粒子を挙げることができる。なかでも、架橋微粒子(A)は、一般式(1)で表される重合開始基を持ったメタクリレート系モノマー(a)に由来する構成単位を有するメタクリレート系ポリマー(A)で形成された有機系の架橋微粒子であることが好ましい。また、有機系又は無機系の架橋微粒子に、一般式(1)で表される基及びアルコキシシリル基を有するシランカップリング剤を反応させ、架橋微粒子の表面に一般式(1)で表される基を導入したものを架橋微粒子(A)として用いることもできる。
(Crosslinked microparticles (A))
The crosslinked fine particles (A) are organic crosslinked fine particles or inorganic crosslinked fine particles having a three-dimensional network structure inside. Examples of organic crosslinked microparticles include conventionally known polymer microparticles such as crosslinked polyacrylic microparticles, polymethacrylic microparticles, polystyrene microparticles, polyolefin microparticles, polyurethane microparticles, and polyamide microparticles. Examples of inorganic crosslinked fine particles include inorganic fillers such as silica fine particles and titanium oxide fine particles; and fine particles such as inorganic pigments. Among them, the crosslinked fine particle (A) is an organic polymer formed of a methacrylate-based polymer (A) having a structural unit derived from a methacrylate-based monomer (a) having a polymerization initiation group represented by the general formula (1). are preferably crosslinked fine particles. In addition, organic or inorganic crosslinked fine particles are reacted with a silane coupling agent having a group represented by general formula (1) and an alkoxysilyl group, and a surface of the crosslinked fine particles represented by general formula (1) is reacted. Those having groups introduced can also be used as the crosslinked fine particles (A).
一般式(1)で表される基は、ビニル系モノマーの重合開始基として機能する基である。一般式(1)で表される基を有するポリマーと、ビニル系モノマーとを混合して加温すると、一般式(1)で表される基からビニル系モノマーの重合が開始し、ポリマーが生成する。一般式(1)中、Xで表される塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子は、ラジカルとして脱離又は置換しうる基である。 The group represented by the general formula (1) is a group that functions as a polymerization initiation group for vinyl monomers. When a polymer having a group represented by general formula (1) and a vinyl-based monomer are mixed and heated, polymerization of the vinyl-based monomer starts from the group represented by general formula (1) to form a polymer. do. In general formula (1), a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom represented by X is a group that can be eliminated or substituted as a radical.
一般式(1)で表される基は、具体的には、下記一般式(3)で表されるカルボン酸のエステル又はアミド基である。このようなカルボン酸のエステル又はアミドとしては、従来公知の化合物を挙げることができる。 Specifically, the group represented by the general formula (1) is a carboxylic acid ester or amide group represented by the following general formula (3). Examples of such carboxylic acid esters or amides include conventionally known compounds.
(前記一般式(3)中、R1は、水素原子、アルキル基、又はアシル基を示し、R2は、アルキル基又はアリール基を示し、Xは、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子を示す) (In the general formula (3), R 1 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an acyl group, R 2 represents an alkyl group or an aryl group, and X represents a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom. show)
一般式(1)中、R1がメチル基であり、R2がメチル基であり、Xが臭素原子であることが好ましい。すなわち、一般式(1)で表される重合開始基は下記一般式(2)で表される基であることが、ラジカルの安定性、熱や光に対する安定性、及び市販品から容易に入手可能である等の点から好ましい。一般式(2)で表される基は、例えば、2-ブロモイソブタン酸のエステル又はアミドから誘導される。 In general formula (1), it is preferred that R 1 is a methyl group, R 2 is a methyl group, and X is a bromine atom. That is, the polymerization initiation group represented by the general formula (1) is a group represented by the following general formula (2). It is preferable because it is possible. The group represented by general formula (2) is derived, for example, from an ester or amide of 2-bromoisobutanoic acid.
(前記一般式(2)中、Yは、O又はNHを示し、*は、前記メタクリレート系モノマー(a)における結合部位を示す) (In the general formula (2), Y represents O or NH , * represents a binding site in the methacrylate-based monomer (a) )
一般式(1)で表される基を有するモノマーやシランカップリング剤は、従来公知の方法にしたがって得ることができる。例えば、一般式(1)で表される基を有するカルボン酸、カルボン酸の酸無水物、又はカルボン酸のハロゲン化物と、水酸基又はアミノ基を有する化合物とを反応させて得ることができる。また、一般式(1)で表される基を有するカルボン酸等と、エポキシ基を有する化合物とを反応させても得ることができる。 A monomer having a group represented by formula (1) and a silane coupling agent can be obtained according to a conventionally known method. For example, it can be obtained by reacting a carboxylic acid, a carboxylic acid anhydride, or a carboxylic acid halide having a group represented by the general formula (1) with a compound having a hydroxyl group or an amino group. It can also be obtained by reacting a carboxylic acid or the like having a group represented by general formula (1) with a compound having an epoxy group.
架橋微粒子(A)を形成するポリマーとして上述のメタクリレート系ポリマー(A)を用いると、多様なモノマーを用いることができるとともに、用いるモノマーによって得られるポリマーの屈折率、ガラス転移点、及び軟硬質性などの物性を調整することができるために好ましい。さらに、得られる架橋微粒子(A)の粒子径を制御しやすいために好ましい。 When the above-described methacrylate-based polymer (A) is used as the polymer that forms the crosslinked fine particles (A), various monomers can be used, and the refractive index, glass transition point, and soft/hardness of the polymer obtained by the monomer used can be adjusted. It is preferable because the physical properties such as the properties can be adjusted. Furthermore, it is preferable because the particle size of the resulting crosslinked fine particles (A) can be easily controlled.
架橋微粒子(A)は、従来公知の方法にしたがって製造することができる。例えば、一般式(1)で表される重合開始基を持ったメタクリレート系モノマー(a)と、2官能以上のメタクリレート系モノマーとを用いるとともに、共重合可能な他のモノマーをさらに用いて、乳化重合、懸濁重合、又は沈殿重合する。これにより、一般式(1)で表される重合開始基を有する架橋微粒子(A)を得ることができる。また、水酸基、エポキシ基、イソシアネート基などの官能基を有するメタクリレート系モノマーを重合して微粒子を得た後、一般式(1)で表される重合開始基を有するカルボン酸又はその誘導体を反応させることでも、一般式(1)で表される重合開始基を有する架橋微粒子(A)を得ることができる。 Crosslinked fine particles (A) can be produced according to a conventionally known method. For example, using a methacrylate-based monomer (a) having a polymerization initiation group represented by the general formula (1) and a difunctional or higher methacrylate-based monomer, and further using another copolymerizable monomer, emulsification Polymerize, suspension polymerize, or precipitate polymerize. Thereby, crosslinked fine particles (A) having a polymerization initiation group represented by the general formula (1) can be obtained. Alternatively, after obtaining fine particles by polymerizing a methacrylate-based monomer having a functional group such as a hydroxyl group, an epoxy group, or an isocyanate group, a carboxylic acid having a polymerization initiation group represented by general formula (1) or a derivative thereof is reacted. This also makes it possible to obtain crosslinked fine particles (A) having a polymerization initiation group represented by general formula (1).
一般式(1)で表される重合開始基を持ったメタクリレート系モノマー(a)としては、2-ブロモイソブタン酸のエステル又はアミドを用いることができる。メタクリレート系モノマー(a)の好適例としては、2-(2-ブロモイソブチリルオキシ)エチルメタクリレート、3-(2-ブロモイソブチリルオキシ)プロピルメタクリレート、2-(2-ブロモイソブチリルオキシ)プロピルメタクリレート、4-(2-ブロモイソブチリルオキシ)ブチルメタクリレート、2-ヒドロキシ-3-(2-ブロモイソブチリルオキシ)プロピルメタクリレート、2-クロロ-3-(2-ブロモイソブチリルオキシ)プロピルメタクリレート、メタクリロイロキシエチル-N-(2-ブロモイソブチリルオキシ)アミンなどを挙げることができる。 As the methacrylate-based monomer (a) having a polymerization initiation group represented by general formula (1), an ester or amide of 2-bromoisobutanoic acid can be used. Preferred examples of the methacrylate monomer (a) include 2-(2-bromoisobutyryloxy)ethyl methacrylate, 3-(2-bromoisobutyryloxy)propyl methacrylate, 2-(2-bromoisobutyryloxy ) propyl methacrylate, 4-(2-bromoisobutyryloxy) butyl methacrylate, 2-hydroxy-3-(2-bromoisobutyryloxy) propyl methacrylate, 2-chloro-3-(2-bromoisobutyryloxy ) propyl methacrylate, methacryloyloxyethyl-N-(2-bromoisobutyryloxy)amine, and the like.
2官能以上のメタクリレート系モノマーとしては、(ポリ)エチレングリコールジメタクリレート、(ポリ)プロピレングリコールジメタクリレート、(ポリ)ブタンジオールジメタクリレート、1,6-ヘキサンジオールジメタクリレート、1,9-ノナンジオールジメタクリレート、ビスフェノールAの(ポリ)エチレングリコール付加物ジメタクリレート、ポリウレタンジメタクリレート、ポリエステルジメタクリレート、ポリオレフィンジメタクリレート、メタクリル酸ビニル、メタクリル酸アリルなどを挙げることができる。 Bifunctional or higher methacrylate monomers include (poly)ethylene glycol dimethacrylate, (poly)propylene glycol dimethacrylate, (poly)butanediol dimethacrylate, 1,6-hexanediol dimethacrylate, 1,9-nonanediol dimethacrylate, Methacrylate, (poly)ethylene glycol adduct dimethacrylate of bisphenol A, polyurethane dimethacrylate, polyester dimethacrylate, polyolefin dimethacrylate, vinyl methacrylate, and allyl methacrylate.
3官能以上のメタクリレート系モノマーとしては、グリセリルトリメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、トリペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、ポリペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、ポリマーポリオールのメタクリレートなどを挙げることができる。 Tri- or higher functional methacrylate monomers include glyceryl trimethacrylate, trimethylolpropane trimethacrylate, pentaerythritol tetramethacrylate, dipentaerythritol hexamethacrylate, tripentaerythritol hexamethacrylate, polypentaerythritol hexamethacrylate, polymer polyol methacrylate, and the like. be able to.
さらに、単官能のメタクリレート系モノマーを用いてもよい。単官能のメタクリレート系モノマーとしては、メタクリル酸、フタル酸2-メタクリロイルオキシエチルなどのカルボキシ基含有メタクリル酸系モノマー;メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、オクチルメタクリレート、2-エチルヘキシルメタクリレート、デシルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、トリシクロデシルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、イソステアリルメタクリレート、アリルメタクリレートなどのアルキルメタクリレート及びアルケニルメタクリレート;シクロヘキシルメタクリレート、t-ブチルシクロヘキシルメタクリレート、トリメチルシクロヘキシルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、ジシクロペンタニルメタクリレート、ジシクロペンテニルメタクリレートなどのシクロアルキルメタクリレート及びシクロアルケニルメタクリレート;ベンジルメタクリレート、フェニルメタクリレートなどの芳香環を有するメタクリレート;フェノキシエチルメタクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレート、2-ヒドロキシエチルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、グリシジルメタクリレートなどの酸素原子含有メタクリレート;ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、t-ブチルアミノエチルメタクリレートなどの塩基性メタクリレート;トリフルオロエチルメタクリレート、ヘプタデカフルオロデシルメタクリレートなどのハロゲン含有メタクリレート;トリメチルシリルメタクリレート、ポリシロキサンメタクリレートなどのケイ素原子含有メタクリレート;2-(4-ベンゾキシ-3-ヒドロキシフェノキシ)エチルメタクリレート、2-(2’-ヒドロキシ-5-メタクリロイロキシエチルフェニル)-2H-ベンゾトリアゾールなどの紫外線吸収基を有するメタクリレート;テトラメチルピペリジニルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレートなどの窒素原子含有メタクリレートなどを挙げることができる。さらに、必要に応じて、その片末端がメタクリロイル基であるマクロモノマーなどを用いることもできる。 Furthermore, monofunctional methacrylate-based monomers may be used. Monofunctional methacrylate-based monomers include carboxy group-containing methacrylic acid-based monomers such as methacrylic acid and 2-methacryloyloxyethyl phthalate; Alkyl and alkenyl methacrylates such as methacrylate, lauryl methacrylate, tricyclodecyl methacrylate, stearyl methacrylate, isostearyl methacrylate, allyl methacrylate; cyclohexyl methacrylate, t-butylcyclohexyl methacrylate, trimethylcyclohexyl methacrylate, isobornyl methacrylate, dicyclopentanyl methacrylate , cycloalkyl methacrylates and cycloalkenyl methacrylates such as dicyclopentenyl methacrylate; methacrylates having aromatic rings such as benzyl methacrylate and phenyl methacrylate; phenoxyethyl methacrylate, dicyclopentenyloxyethyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, tetrahydrofurfuryl methacrylate, oxygen atom-containing methacrylates such as glycidyl methacrylate; basic methacrylates such as dimethylaminoethyl methacrylate, diethylaminoethyl methacrylate and t-butylaminoethyl methacrylate; halogen-containing methacrylates such as trifluoroethyl methacrylate and heptadecafluorodecyl methacrylate; Silicon atom-containing methacrylates such as siloxane methacrylate; UV absorbing groups such as 2-(4-benzoxy-3-hydroxyphenoxy)ethyl methacrylate, 2-(2'-hydroxy-5-methacryloyloxyethylphenyl)-2H-benzotriazole nitrogen atom-containing methacrylates such as tetramethylpiperidinyl methacrylate and diethylaminoethyl methacrylate. Furthermore, if necessary, a macromonomer having a methacryloyl group at one end thereof can also be used.
架橋微粒子(A)を構成するメタクリレート系ポリマー(A)中、一般式(1)で表される重合開始基を持ったメタクリレート系モノマー(a)に由来する構成単位の含有量は、0.1質量%以上であることが好ましく、1質量%以上であることがさらに好ましく、10質量%以上であることが特に好ましい。なお、メタクリレート系ポリマー(A)中、メタクリレート系モノマー(a)に由来する構成単位の含有量の上限については特に限定されないが、100質量%であってもよい。メタクリレート系ポリマー(A)中、メタクリレート系モノマー(a)に由来する構成単位の含有量が0.1質量%未満であると、グラフト鎖であるメタクリレート系ポリマー(B-1)の導入量が過度に少なくなる場合がある。 In the methacrylate-based polymer (A) constituting the crosslinked fine particles (A), the content of structural units derived from the methacrylate-based monomer (a) having a polymerization initiation group represented by general formula (1) is 0.1. It is preferably at least 1% by mass, more preferably at least 1% by mass, and particularly preferably at least 10% by mass. The upper limit of the content of structural units derived from the methacrylate-based monomer (a) in the methacrylate-based polymer (A) is not particularly limited, but may be 100% by mass. If the content of structural units derived from the methacrylate-based monomer (a) in the methacrylate-based polymer (A) is less than 0.1% by mass, the introduction amount of the methacrylate-based polymer (B-1) as a graft chain is excessive. may be less.
また、メタクリレート系ポリマー(A)中、2官能以上のメタクリレート系モノマーに由来する構成単位の含有量は、1質量%以上であることが好ましく、5質量%以上であることがさらに好ましい。メタクリレート系ポリマー(A)中、2官能以上のメタクリレート系モノマーに由来する構成単位の含有量が1質量%未満であると、架橋微粒子としての強度が弱くなる場合がある。このため、溶媒に溶解する成分が生じたり、架橋微粒子(A)が過度に膨潤したりすることがある。 In the methacrylate-based polymer (A), the content of structural units derived from bifunctional or higher-functional methacrylate-based monomers is preferably 1% by mass or more, more preferably 5% by mass or more. In the methacrylate-based polymer (A), if the content of structural units derived from a bifunctional or higher-functional methacrylate-based monomer is less than 1% by mass, the strength of the crosslinked fine particles may become weak. For this reason, a component that dissolves in the solvent may occur, or the crosslinked fine particles (A) may swell excessively.
架橋微粒子(A)の数平均粒子径は、この架橋微粒子(A)を含むポリマーグラフト微粒子の数平均粒子径よりも小さい。すなわち、架橋微粒子(A)の数平均粒子径は、0.01~10μmの範囲内でポリマーグラフト微粒子の数平均粒子径よりも小さいことが好ましく、0.1~10μmの範囲内でポリマーグラフト微粒子の数平均粒子径よりも小さいことがさらに好ましい。なお、本明細書における「数平均粒子径」は、光散乱法により測定及び算出される数平均粒子径を意味する。 The number average particle size of the crosslinked fine particles (A) is smaller than the number average particle size of the polymer-grafted fine particles containing the crosslinked fine particles (A). That is, the number average particle size of the crosslinked fine particles (A) is preferably smaller than the number average particle size of the polymer-grafted fine particles within the range of 0.01 to 10 μm, and the number average particle size of the polymer-grafted fine particles is within the range of 0.1 to 10 μm. is more preferably smaller than the number average particle size of In addition, the "number average particle size" in this specification means the number average particle size measured and calculated by the light scattering method.
(メタクリレート系ポリマー(B-1))
メタクリレート系ポリマー(B-1)は、架橋微粒子(A)中の一般式(1)で表される重合開始基から伸長したグラフト鎖である。このメタクリレート系ポリマー(B-1)は、その片末端が架橋微粒子(A)に結合している。そして、メタクリレート系ポリマー(B-1)は、第4級アンモニウム塩基を持ったメタクリレート系モノマー(b)に由来する構成単位を有する直鎖状のポリマーである。この第4級アンモニウム塩基を有するグラフト鎖は、イオン性を有することから電解質として機能し、イオン導電性や電気導電性を示す。
(Methacrylate-based polymer (B-1))
The methacrylate-based polymer (B-1) is a graft chain extended from the polymerization initiation group represented by general formula (1) in the crosslinked fine particles (A). One end of this methacrylate polymer (B-1) is bound to the crosslinked microparticles (A). The methacrylate-based polymer (B-1) is a linear polymer having structural units derived from the methacrylate-based monomer (b) having a quaternary ammonium base. The grafted chain having this quaternary ammonium base has ionicity, so it functions as an electrolyte and exhibits ionic conductivity and electrical conductivity.
第4級アンモニウム塩基としては、ジメチルアミノエチルメタクリレートやジエチルアミノエチルメタクリレートに由来する第4級アンモニウム塩基;3-クロロ-2-ヒドロキシプロピルメタクリレートに第3級アミンを反応させて形成された第4級アンモニウム塩基;3-[[2-(メタクリロイルオキシ)エチル]ジメチルアンモニオ]プロピオナートや2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリンなどのベタイン型の第4級アンモニウム塩基;を挙げることができる。なかでも、ジメチルアミノエチルメタクリレートやジエチルアミノエチルメタクリレートに由来する第4級アンモニウム塩基が、合成が容易であるとともに、様々な種類の対アニオンを導入することが可能であるために好ましい。 The quaternary ammonium base includes quaternary ammonium base derived from dimethylaminoethyl methacrylate and diethylaminoethyl methacrylate; quaternary ammonium formed by reacting 3-chloro-2-hydroxypropyl methacrylate with a tertiary amine. bases; betaine-type quaternary ammonium bases such as 3-[[2-(methacryloyloxy)ethyl]dimethylammonio]propionate and 2-methacryloyloxyethylphosphorylcholine; Among them, quaternary ammonium bases derived from dimethylaminoethyl methacrylate and diethylaminoethyl methacrylate are preferable because they are easy to synthesize and can introduce various kinds of counter anions.
第4級アンモニウム塩としては、クロライド塩、ブロマイド塩、アイオダイド塩、トリヨージド塩、メタンスルホン酸塩、トルエンスルホン酸塩、トリフルオロメタンスルホン酸塩、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド塩、ビス(フルオロスルホニル)イミド塩、テトラフルオロホウ素塩、トリフルオロ(トリフルオロメチル)ホウ素塩、ヘキサフルオロホスファート塩、チオシアナート塩、ジシアナミド塩などを挙げることができる。なかでも、疎水性が高いとともに、有機溶剤との親和性が高い、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド塩が好ましい。すなわち、第4級アンモニウム塩基の対アニオンは、ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミドアニオンであることが好ましい。 Quaternary ammonium salts include chloride salts, bromide salts, iodide salts, triiodide salts, methanesulfonates, toluenesulfonates, trifluoromethanesulfonates, bis(trifluoromethanesulfonyl)imide salts, bis(fluorosulfonyl) Imide salts, tetrafluoroboron salts, trifluoro(trifluoromethyl)boron salts, hexafluorophosphate salts, thiocyanate salts, dicyanamide salts and the like can be mentioned. Of these, bis(trifluoromethanesulfonyl)imide salts are preferred because they are highly hydrophobic and have a high affinity with organic solvents. That is, the counter anion of the quaternary ammonium base is preferably bis(trifluoromethylsulfonyl)imide anion.
グラフト鎖であるメタクリレート系ポリマー(B-1)中、第4級アンモニウム塩基を持ったメタクリレート系モノマー(b)に由来する構成単位の含有量は、10質量%以上であることが好ましく、50質量%以上であることがさらに好ましい。メタクリレート系ポリマー(B-1)は、メタクリレート系モノマー(b)に由来する構成単位以外の構成単位(その他の構成単位)を有していてもよい。その他の構成単位を構成するモノマーとしては、前述の単官能のメタクリレート系モノマーなどを挙げることができる。 In the methacrylate-based polymer (B-1), which is a graft chain, the content of structural units derived from the methacrylate-based monomer (b) having a quaternary ammonium base is preferably 10% by mass or more, and 50% by mass. % or more is more preferable. The methacrylate-based polymer (B-1) may have structural units (other structural units) other than the structural units derived from the methacrylate-based monomer (b). Examples of monomers constituting other structural units include the above-mentioned monofunctional methacrylate-based monomers.
(ポリマーグラフト微粒子)
ポリマーグラフト微粒子を構成する、架橋微粒子(A)とメタクリレート系ポリマー(B-1)の質量比は、(A):(B-1)=10~90:10~90であり、好ましくは(A):(B-1)=20~80:20~80、さらに好ましくは(A):(B-1)=30~70:30~70である。架橋微粒子(A)の質量比が少なすぎると、粒子としての性質が損なわれやすく、製造時にろ過しにくくなる等の不都合が生じやすい。一方、架橋微粒子(A)の質量比が多すぎると、第4級アンモニウム塩基の量が相対的に減少するので、電解質としての機能が発揮されなくなる場合がある。
(Polymer graft microparticles)
The mass ratio of the crosslinked fine particles (A) and the methacrylate polymer (B-1), which constitute the polymer graft fine particles, is (A):(B-1)=10 to 90:10 to 90, preferably (A ):(B-1)=20-80:20-80, more preferably (A):(B-1)=30-70:30-70. If the mass ratio of the crosslinked fine particles (A) is too low, the properties of the particles are likely to be impaired, and inconveniences such as difficulty in filtration during production are likely to occur. On the other hand, if the mass ratio of the crosslinked fine particles (A) is too high, the amount of the quaternary ammonium salt is relatively decreased, so that the function as an electrolyte may not be exhibited.
ポリマーグラフト微粒子は、その片末端が架橋微粒子(A)に結合した、メタクリレート系モノマー(b)に由来する構成単位を有しないメタクリレート系ポリマー(B-2)をさらに含むことが好ましい。メタクリレート系ポリマー(B-2)は、メタクリレート系ポリマー(B-1)と同様に、架橋微粒子(A)中の一般式(1)で表される重合開始基から伸長したグラフト鎖である。メタクリレート系ポリマー(B-2)を架橋微粒子(A)にグラフトすることで、ポリマーグラフト微粒子を分散させる分散媒体に対する親和性を向上させたり、イオン導電性を向上させたりすることができる。メタクリレート系ポリマー(B-2)を構成するモノマーとしては、前述の単官能のメタクリレート系モノマーなどを挙げることができる。 The polymer-grafted microparticles preferably further contain a methacrylate-based polymer (B-2) having no structural unit derived from the methacrylate-based monomer (b) and having one end bonded to the crosslinked microparticles (A). The methacrylate polymer (B-2), like the methacrylate polymer (B-1), is a graft chain extended from the polymerization initiation group represented by general formula (1) in the crosslinked fine particles (A). By grafting the methacrylate-based polymer (B-2) to the crosslinked fine particles (A), it is possible to improve the affinity for the dispersion medium in which the polymer-grafted fine particles are dispersed and to improve the ionic conductivity. Examples of the monomer constituting the methacrylate-based polymer (B-2) include the monofunctional methacrylate-based monomers described above.
ポリマーグラフト微粒子がメタクリレート系ポリマー(B-2)をさらに含む場合に、架橋微粒子(A)、メタクリレート系ポリマー(B-1)、及びメタクリレート系ポリマー(B-2)の質量比は、(A):(B-1):(B-2)=10~90:5~85:5~85であることが好ましい。また、上記の質量比は、(A):(B-1):(B-2)=10~80:10~80:10~80であることがさらに好ましく、(A):(B-1):(B-2)=10~60:20~70:20~70であることが特に好ましい。メタクリレート系ポリマー(B-1)の質量比が少なすぎると、第4級アンモニウム塩基の量が少なすぎてしまい、電解質としての機能が発揮やや不十分になる場合がある。一方、メタクリレート系ポリマー(B-1)の質量比が多すぎると、架橋微粒子(A)の量が相対的に減少するので、粒子としての性質が損なわれやすく、製造時にろ過しにくくなる等の不都合が生じやすい。 When the polymer-grafted fine particles further contain a methacrylate-based polymer (B-2), the mass ratio of the crosslinked fine particles (A), the methacrylate-based polymer (B-1), and the methacrylate-based polymer (B-2) is (A). :(B-1):(B-2)=10-90:5-85:5-85. Further, the mass ratio of (A):(B-1):(B-2) is more preferably 10 to 80:10 to 80:10 to 80, and (A):(B-1 ):(B-2)=10-60:20-70:20-70 is particularly preferred. If the mass ratio of the methacrylate-based polymer (B-1) is too small, the amount of the quaternary ammonium base is too small, and the function as an electrolyte may be slightly insufficient. On the other hand, if the mass ratio of the methacrylate-based polymer (B-1) is too large, the amount of the crosslinked fine particles (A) is relatively decreased, so the properties of the particles are likely to be impaired, making it difficult to filter during production. inconvenience is likely to occur.
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定される、メタクリレート系ポリマー(B-1)及びメタクリレート系ポリマー(B-2)のポリスチレン換算の数平均分子量は、それぞれ、1,000~10,000,000であることが好ましく、10,000~1,000,000であることがさらに好ましい。グラフトさせるポリマーの分子量は、ポリマーグラフト粒子の用途や物性などに応じて適宜設定すればよい。 The polystyrene-equivalent number average molecular weights of the methacrylate-based polymer (B-1) and the methacrylate-based polymer (B-2) measured by gel permeation chromatography (GPC) are each 1,000 to 10,000,000. and more preferably 10,000 to 1,000,000. The molecular weight of the polymer to be grafted may be appropriately set according to the use and physical properties of the polymer-grafted particles.
本発明のポリマーグラフト微粒子は、イオン性基等の官能基を有する従来のポリマー微粒子に比して、単位質量当たりの官能基量が多いものである。具体的に、本発明のポリマーグラフト微粒子の単位質量当たりの第4級アンモニウム塩基の量(mmol/g)は、好ましくは0.1mmol/g以上、さらに好ましくは0.5mmol/g以上、特に好ましくは1.0mmol/g以上、最も好ましくは1.5mmol/g以上である。 The polymer-grafted microparticles of the present invention have a larger amount of functional groups per unit mass than conventional polymer microparticles having functional groups such as ionic groups. Specifically, the amount (mmol/g) of the quaternary ammonium base per unit mass of the polymer-grafted fine particles of the present invention is preferably 0.1 mmol/g or more, more preferably 0.5 mmol/g or more, and particularly preferably is 1.0 mmol/g or more, most preferably 1.5 mmol/g or more.
本発明のポリマーグラフト微粒子は、例えば、帯電防止剤、導電材、電池用材料の電解質として用いることができる。さらに、本発明のポリマーグラフト微粒子は、イオン導電性やプロトン伝導性などの種々の特性を発揮しうる材料であり、これらの特性を生かした分野への応用が期待される。 The polymer-grafted fine particles of the present invention can be used, for example, as antistatic agents, conductive materials, and electrolytes for battery materials. Furthermore, the polymer-grafted fine particles of the present invention are materials that can exhibit various properties such as ionic conductivity and proton conductivity, and are expected to be applied to fields that take advantage of these properties.
<ポリマーグラフト微粒子の製造方法>
上述のポリマーグラフト微粒子は、以下に示す方法によって製造することができる。すなわち、本発明のポリマーグラフト微粒子の製造方法は、架橋微粒子(A)及び触媒であるハロゲン化第4級アンモニウム塩の存在下、ジメチルアミノエチルメタクリレート及びジエチルアミノエチルメタクリレートの少なくともいずれかを含むモノマーを重合した後、ハロゲン化アルキルを反応させて、第4級アンモニウム塩基を持ったメタクリレート系ポリマー(B-1)を形成する工程を有する。すなわち、一般式(1)で表される重合開始基を有する架橋微粒子(A)を用意し、この重合開始基を起点として第4級アンモニウム塩基を持ったメタクリレート系モノマー(b)を重合して、グラフト鎖であるメタクリレート系ポリマー(B-1)を伸長させることが好ましい。
<Method for producing polymer-grafted fine particles>
The polymer-grafted microparticles described above can be produced by the method described below. That is, in the method for producing polymer-grafted fine particles of the present invention, a monomer containing at least one of dimethylaminoethyl methacrylate and diethylaminoethyl methacrylate is polymerized in the presence of the crosslinked fine particles (A) and a halogenated quaternary ammonium salt as a catalyst. After that, there is a step of reacting an alkyl halide to form a methacrylate-based polymer (B-1) having a quaternary ammonium group. Specifically, crosslinked fine particles (A) having a polymerization initiation group represented by the general formula (1) are prepared, and a methacrylate-based monomer (b) having a quaternary ammonium base is polymerized starting from the polymerization initiation group. , the methacrylate-based polymer (B-1), which is a graft chain, is preferably extended.
なお、ポリマーグラフト微粒子は、上記の方法以外の方法によっても製造することができる。例えば、その末端に所定の官能基を導入したメタクリレート系ポリマー(B-1)と、この所定の官能基と反応しうる基を導入した架橋微粒子(A)とを用意する。そして、用意したメタクリレート系ポリマー(B-1)の所定の官能基と、架橋微粒子(A)の所定の官能基と反応しうる基とを反応させることによっても、ポリマーグラフト微粒子を製造することができる。 The polymer-grafted fine particles can also be produced by methods other than the above method. For example, a methacrylate-based polymer (B-1) having a predetermined functional group introduced at its terminal and a crosslinked fine particle (A) having a group capable of reacting with the predetermined functional group introduced are prepared. Polymer-grafted microparticles can also be produced by reacting a predetermined functional group of the prepared methacrylate-based polymer (B-1) with a group capable of reacting with a predetermined functional group of the crosslinked microparticles (A). can.
一般式(1)で表される重合開始基から開始する重合反応は、従来公知の方法にしたがって実施することができる。例えば、銅などの金属錯体の酸化還元を利用して重合する原子移動ラジカル重合、有機触媒を使用する可逆的移動触媒重合や可逆的触媒媒介重合などを挙げることができる。なかでも、一般式(1)で表される重合開始基を有する架橋微粒子(A)、ハロゲン交換剤、及び触媒であるハロゲン化第4級アンモニウム塩(好ましくは、ヨウ化第4級アンモニウム塩)の存在下、ジメチルアミノエチルメタクリレート及びジエチルアミノエチルメタクリレートの少なくともいずれかを含むモノマーを重合する方法が好ましい。この方法の詳細については、特開2018-90711号公報に記載されている。 A polymerization reaction initiated from the polymerization initiating group represented by formula (1) can be carried out according to a conventionally known method. Examples thereof include atom transfer radical polymerization in which oxidation-reduction of a metal complex such as copper is used for polymerization, reversible transfer catalyst polymerization using an organic catalyst, and reversible catalyst-mediated polymerization. Among them, crosslinked fine particles (A) having a polymerization initiation group represented by general formula (1), a halogen exchange agent, and a quaternary ammonium halide salt (preferably, a quaternary ammonium iodide salt) as a catalyst A method of polymerizing a monomer containing at least one of dimethylaminoethyl methacrylate and diethylaminoethyl methacrylate in the presence of is preferred. Details of this method are described in JP-A-2018-90711.
メタクリレート系ポリマー(B-1)に第4級アンモニウム塩基を導入する方法としては、例えば、架橋微粒子(A)中の一般式(1)で表される重合開始基を起点として、(i)第4級アンモニウム塩基を有するメタクリレート系モノマーを重合する方法;(ii)アミノ基含有メタクリレート系モノマーを重合した後、アミノ基を第4級化する方法;などがある。但し、第4級アンモニウム塩基を有するメタクリレート系モノマーは、低極性溶媒や共重合させるモノマーに溶解しにくい場合がある。このため、架橋微粒子(A)及び触媒であるハロゲン化第4級アンモニウム塩の存在下、ジメチルアミノエチルメタクリレート及びジエチルアミノエチルメタクリレートの少なくともいずれかを含むモノマーを重合した後、ハロゲン化アルキルを反応させて、第4級アンモニウム塩基を持ったメタクリレート系ポリマー(B-1)を形成することが好ましい。なお、ハロゲン化アルキルとしては、塩化メチル、ヨウ化メチル、塩化ベンジルなどを用いることができる。 As a method for introducing a quaternary ammonium base into the methacrylate-based polymer (B-1), for example, starting from the polymerization initiation group represented by general formula (1) in the crosslinked fine particles (A), (i) A method of polymerizing a methacrylate monomer having a quaternary ammonium base; (ii) a method of polymerizing an amino group-containing methacrylate monomer and then quaternizing the amino group; However, a methacrylate-based monomer having a quaternary ammonium base may be difficult to dissolve in a low-polar solvent or a monomer to be copolymerized. Therefore, a monomer containing at least one of dimethylaminoethyl methacrylate and diethylaminoethyl methacrylate is polymerized in the presence of the crosslinked fine particles (A) and a halogenated quaternary ammonium salt as a catalyst, and then the alkyl halide is reacted. , to form a methacrylate-based polymer (B-1) having a quaternary ammonium base. Examples of alkyl halides that can be used include methyl chloride, methyl iodide, and benzyl chloride.
アミノ基にハロゲン化アルキルを反応させて形成した第4級アンモニウム塩基を構成する対アニオンは、所望とするアニオンへと交換することができる。例えば、アミノ基に塩化ベンジルを反応させて第4級アンモニウム塩基を形成した後、テトラフルオロホウ酸ナトリウム、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドリチウムなどの塩を添加することで、アニオン交換が生じ、所望とする対アニオンを含む第4級アンモニウム塩とすることができる。 The counter anion that constitutes the quaternary ammonium base formed by reacting the amino group with the alkyl halide can be exchanged for the desired anion. For example, the amino group is reacted with benzyl chloride to form a quaternary ammonium base, followed by the addition of a salt such as sodium tetrafluoroborate, lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide, etc., resulting in anion exchange and the desired It can be a quaternary ammonium salt containing a counter anion such as
また、その片末端が架橋微粒子(A)に結合した、メタクリレート系モノマー(b)に由来する構成単位を有しないメタクリレート系ポリマー(B-2)をさらに含むポリマーグラフト微粒子を製造する場合には、例えば、特開2018-178028号報の記載内容を参酌することができる。なかでも、第4級アンモニウム塩基を有しないメタクリレート系ポリマー(B-2)を形成した後、第4級アンモニウム塩基を有するメタクリレート系ポリマー(B-1)を形成することが好ましい。 Further, when producing polymer-grafted fine particles further comprising a methacrylate-based polymer (B-2) having no structural unit derived from a methacrylate-based monomer (b), one end of which is bound to the crosslinked fine particles (A), For example, the contents described in JP-A-2018-178028 can be taken into consideration. Above all, it is preferable to form the methacrylate polymer (B-2) having no quaternary ammonium base and then form the methacrylate polymer (B-1) having a quaternary ammonium base.
架橋微粒子(A)の存在下、ジメチルアミノエチルメタクリレート及びジエチルアミノエチルメタクリレートの少なくともいずれかを含むモノマーを有機溶媒中で重合した後、生成物をろ過又は貧溶媒に添加して析出物をろ過し、次いで、洗浄及び乾燥すれば、ポリマーグラフト微粒子の前駆体を得ることができる。有機溶媒としては、第4級アンモニウム塩を溶解しうる有機溶媒を用いることが好ましい。このような有機溶媒としては、低級アルコール類、グリコール類、アミド系溶媒、尿素系溶媒、スルホキシド系溶媒などの極性溶媒を挙げることができる。 After polymerizing a monomer containing at least one of dimethylaminoethyl methacrylate and diethylaminoethyl methacrylate in an organic solvent in the presence of crosslinked fine particles (A), the product is filtered or added to a poor solvent to filter precipitates, Then, by washing and drying, a precursor of polymer-grafted fine particles can be obtained. As the organic solvent, it is preferable to use an organic solvent capable of dissolving the quaternary ammonium salt. Examples of such organic solvents include polar solvents such as lower alcohols, glycols, amide solvents, urea solvents, and sulfoxide solvents.
また、上記の有機溶媒中で重合した場合は、重合後に生成物(ポリマーグラフト微粒子の前駆体)を単離することなく、重合系にハロゲン化アルキルを添加することで、第4級アンモニウム塩基を形成することができる。その後、水で希釈するとともに、所望とするアニオンを含むアルカリ金属塩を添加してアニオン交換すれば、所望とする対アニオンを含むポリマーグラフト微粒子を得ることができる。アルカリ金属塩としては、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドリチウムが好ましい。ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドリチウムを用いてイオン交換すると、形成される第4級アンモニウム塩基を有するポリマーグラフト微粒子が水に不溶となって析出しやすくなるので、精製が容易になる。 Further, when the polymerization is carried out in the above organic solvent, the quaternary ammonium base is added to the polymerization system without isolating the product (precursor of the polymer-grafted fine particles) after the polymerization. can be formed. After that, by diluting with water and adding an alkali metal salt containing the desired anion to exchange the anion, polymer-grafted fine particles containing the desired counter anion can be obtained. As the alkali metal salt, bis(trifluoromethanesulfonyl)imidelithium is preferred. When lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide is used for ion exchange, the formed polymer-grafted microparticles having a quaternary ammonium base become insoluble in water and tend to precipitate, thus facilitating purification.
<固体電解質>
上述のポリマーグラフト微粒子は、固体電解質として用いることができる。また、固体電解質としての機能をさらに発揮させるべく、ポリマーグラフト微粒子にリチウムをドープさせたものを固体電解質として用いることも好ましい。すなわち、本発明の固体電解質は、上述のポリマーグラフト微粒子と、リチウム塩とを含む、全固体電池用の固体電解質として好適なものである。
<Solid electrolyte>
The polymer-grafted microparticles described above can be used as a solid electrolyte. In order to further exhibit the function as a solid electrolyte, it is also preferable to use polymer-graft fine particles doped with lithium as the solid electrolyte. That is, the solid electrolyte of the present invention is suitable as a solid electrolyte for an all-solid battery, containing the polymer-grafted fine particles described above and a lithium salt.
リチウム塩としては、テトラフルオロホウ酸リチウム、ヘキサフルオロリン酸リチウム、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム、ビス(フロロスルホニル)イミドリチウム、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドリチウム、及び(フルオロスルホニル)-(トリフルオロメタンスルホニル)イミドリチウムなどを挙げることができる。 Lithium salts include lithium tetrafluoroborate, lithium hexafluorophosphate, lithium trifluoromethanesulfonate, lithium bis(fluorosulfonyl)imide, lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide, and (fluorosulfonyl)-(trifluoromethanesulfonyl ) imidelithium and the like.
ポリマーグラフト微粒子とリチウム塩を混合することで、固体電解質を得ることができる。ポリマーグラフト微粒子とリチウム塩の混合比率は、ポリマーグラフト微粒子中の第4級アンモニウム塩基の量に応じて適宜設定することができる。具体的には、ポリマーグラフト微粒子100質量部に対して、リチウム塩を5~100質量部とすることが好ましく、10~50質量部とすることがさらに好ましい。 A solid electrolyte can be obtained by mixing polymer-grafted fine particles and a lithium salt. The mixing ratio of the polymer-grafted fine particles and the lithium salt can be appropriately set according to the amount of the quaternary ammonium base in the polymer-grafted fine particles. Specifically, the amount of the lithium salt is preferably 5 to 100 parts by mass, more preferably 10 to 50 parts by mass, based on 100 parts by mass of the polymer-grafted fine particles.
ポリマーグラフト微粒子、及びポリマーグラフト微粒子とリチウム塩との混合物は、いずれも、固体電解質としてそのまま用いることができる。また、イオン液体やエチレンカーボネートなどの媒体中に分散させた分散体とすることで、リチウムイオン電池の材料として用いることもできる。さらに、プラスチック材料と混合することで、帯電防止剤や防曇剤としての機能を発揮させることができる。プラスチック材料に添加して用いる場合、ポリマーグラフト微粒子やポリマーグラフト微粒子とリチウム塩との混合物の添加量は、プラスチック材料に対して、10質量%以下とすることが好ましい。なお、ポリマーグラフト微粒子が、グラフト鎖であるメタクリレート系ポリマー(B-2)をさらに含むものである場合、このメタクリレート系ポリマー(B-2)が分散媒体との親和性を有する場合には、ポリマーグラフト微粒子を分散媒体中に良好な状態で分散させることができる。 Both the polymer-grafted fine particles and the mixture of the polymer-grafted fine particles and the lithium salt can be used as they are as the solid electrolyte. Further, by dispersing it in a medium such as an ionic liquid or ethylene carbonate, it can be used as a material for a lithium ion battery. Furthermore, by mixing with a plastic material, it can exhibit functions as an antistatic agent and an antifog agent. When used by being added to a plastic material, the amount of addition of the polymer-grafted fine particles or the mixture of the polymer-grafted fine particles and the lithium salt is preferably 10% by mass or less relative to the plastic material. When the polymer-grafted fine particles further contain a methacrylate-based polymer (B-2) which is a graft chain, and the methacrylate-based polymer (B-2) has an affinity for the dispersion medium, the polymer-grafted fine particles can be well dispersed in the dispersion medium.
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例、比較例中の「部」及び「%」は、特に断らない限り質量基準である。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below based on Examples, but the present invention is not limited to these Examples. "Parts" and "%" in Examples and Comparative Examples are based on mass unless otherwise specified.
<架橋微粒子(A)の製造>
(製造例1:架橋微粒子(A)-1)
反応容器に酢酸エチル600部、ジエチレングリコールジメタクリレート(DEGDMA)150部、及びメタクリル酸2-(2-ブロモイソブチリルオキシ)エチル(BEMA)50部を入れ、70℃の湯浴に浸漬して加温した。別容器に酢酸エチル20部及びアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)2.2部を入れ、AIBNを溶解させて開始剤溶液を調製した。反応容器内(反応系内)の温度が65℃に達したところで開始剤溶液を添加した。65℃で10時間反応させたところ、反応系が白濁し、粒子が凝集して析出した。反応系を冷却後にろ過し、酢酸エチルで洗浄した。送風乾燥機を使用して70℃で乾燥し、白色粉末186部を得た。固体NMRを測定して算出したBEMAに由来する構成単位の含有量は、21.8%であった。得られた白色粉末を顕微鏡で観察し、球状の微粒子であることを確認した。超音波を用いて得られた白色粉末をイオン交換水に分散させた後、コールターカウンター(ベックマン・コールター社製)を使用して測定した数平均粒子径は、1.89μmであった。得られた白色粉末を粉砕機にて粉砕した後、100メッシュパスさせて、架橋微粒子(A)-1を得た。
<Production of crosslinked fine particles (A)>
(Production Example 1: Crosslinked microparticles (A)-1)
600 parts of ethyl acetate, 150 parts of diethylene glycol dimethacrylate (DEGDMA), and 50 parts of 2-(2-bromoisobutyryloxy)ethyl methacrylate (BEMA) were placed in a reaction vessel and immersed in a hot water bath at 70°C. I warmed up. 20 parts of ethyl acetate and 2.2 parts of azobisisobutyronitrile (AIBN) were placed in a separate container, and AIBN was dissolved to prepare an initiator solution. When the temperature inside the reaction vessel (inside the reaction system) reached 65°C, the initiator solution was added. When the reaction was carried out at 65° C. for 10 hours, the reaction system became cloudy and the particles aggregated and precipitated. After cooling, the reaction system was filtered and washed with ethyl acetate. It was dried at 70° C. using a blower dryer to obtain 186 parts of white powder. The content of structural units derived from BEMA calculated by measuring solid NMR was 21.8%. The resulting white powder was observed under a microscope and confirmed to be spherical fine particles. After dispersing the white powder obtained using ultrasonic waves in ion-exchanged water, the number average particle diameter measured using a Coulter counter (manufactured by Beckman Coulter, Inc.) was 1.89 μm. The resulting white powder was pulverized with a pulverizer and passed through 100 mesh to obtain crosslinked fine particles (A)-1.
(製造例2:架橋微粒子(A)-2)
反応時間を5時間としたこと以外は、前述の製造例1と同様にして、架橋微粒子(A)-2を得た。BEMAに由来する構成単位の含有量は16.0%であり、数平均粒子径は890nmであった。
(Production Example 2: Crosslinked microparticles (A)-2)
Crosslinked fine particles (A)-2 were obtained in the same manner as in Production Example 1 described above, except that the reaction time was 5 hours. The content of structural units derived from BEMA was 16.0%, and the number average particle diameter was 890 nm.
(製造例3:架橋微粒子(A)-3)
DEGDMAの量を85部とし、EBMAの量を15部としたこと以外は、前述の製造例1と同様にして、架橋微粒子(A)-3を得た。BEMAに由来する構成単位の含有量は13.6%であり、数平均粒子径は1.69μmであった。
(Production Example 3: Crosslinked microparticles (A)-3)
Crosslinked fine particles (A)-3 were obtained in the same manner as in Production Example 1 described above, except that the amount of DEGDMA was changed to 85 parts and the amount of EBMA was changed to 15 parts. The content of structural units derived from BEMA was 13.6%, and the number average particle size was 1.69 µm.
(比較製造例:比較架橋微粒子(A))
エタノール150部、25%アンモニア水10部、2-ブロモ-2-メチルプロピオニルオキシプロピルトリメトキシシラン1部、及びシリカ球状微粒子(数平均粒子径1.5μm)100部をフラスコに入れ、24時間撹拌した。水にあけて生じた析出物をろ過及び水洗した。100℃で12時間乾燥した後、粉砕して、比較架橋微粒子(A)を得た。得られた比較架橋微粒子(A)の数平均粒子径は1.5μmであった。この比較架橋微粒子は、シリカ球状微粒子の表面に重合開始基が結合した架橋微粒子である。
(Comparative production example: Comparative crosslinked fine particles (A))
150 parts of ethanol, 10 parts of 25% aqueous ammonia, 1 part of 2-bromo-2-methylpropionyloxypropyltrimethoxysilane, and 100 parts of silica spherical fine particles (number average particle size: 1.5 μm) are placed in a flask and stirred for 24 hours. did. The precipitate formed by pouring into water was filtered and washed with water. After drying at 100° C. for 12 hours, it was pulverized to obtain comparative crosslinked fine particles (A). The obtained comparative crosslinked fine particles (A) had a number average particle diameter of 1.5 μm. This comparative crosslinked fine particle is a crosslinked fine particle in which a polymerization initiation group is bonded to the surface of a silica spherical fine particle.
<ポリマーグラフト微粒子の製造>
(参考例1:ポリマーグラフト微粒子-1)
反応容器に、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド(MDPA)100部、製造例1で得た架橋微粒子(A)-1 10部、ジエチルアミノエチルメタクリレート(DEAEMA)90部、及びテトラブチルアンモニウムアイオダイド(TBAI)5部を入れ、85℃で7時間撹拌した。撹拌することで系(重合溶液)が若干増粘した。水/メタノール混合溶媒(1/1(v/v))に重合溶液を注ぎ入れ、生じた析出物をろ過した。混合溶媒でよく洗浄して、微粒子40.3部を得た。得られた微粒子の数平均粒子径は3.2μmであった。架橋微粒子(A)-1にDEAEMAの重合体(ポリマー)30.3部が結合した計算になる。アミン価は227.2mgKOH/gであった。得られた微粒子を粉砕して水に添加したところ、水に濡れず、表面に浮いた状態となった。そして、10%塩酸を添加したところ、水に親和して容易に分散した。水不溶性であるDEAEMAの重合体が塩酸で中和され、水に親和したと考えられる。得られた微粒子をPDEAEMA架橋微粒子(A)-1とする。なお、アミン価は、試料約0.5部をトルエン/エタノール混合溶媒(3/2(v/v))20部で希釈して均一化した後、ブロモフェノールブルーを指示薬とし、0.1N塩酸エタノール溶液を滴定溶液として用いて滴定し、測定及び算出した。
<Production of polymer-grafted microparticles>
( Reference Example 1: Polymer graft fine particles -1)
In a reaction vessel, 100 parts of 3-methoxy-N,N-dimethylpropionamide (MDPA), 10 parts of crosslinked fine particles (A)-1 obtained in Production Example 1, 90 parts of diethylaminoethyl methacrylate (DEAEMA), and tetrabutylammonium 5 parts of iodide (TBAI) was added and stirred at 85° C. for 7 hours. The system (polymerization solution) was slightly thickened by stirring. The polymerization solution was poured into a water/methanol mixed solvent (1/1 (v/v)), and the resulting precipitate was filtered. After thorough washing with a mixed solvent, 40.3 parts of fine particles were obtained. The fine particles obtained had a number average particle diameter of 3.2 μm. It is calculated that 30.3 parts of the polymer of DEAEMA is bonded to the crosslinked fine particles (A)-1. The amine value was 227.2 mgKOH/g. When the obtained microparticles were pulverized and added to water, the microparticles did not get wet and floated on the surface. Then, when 10% hydrochloric acid was added, it was compatible with water and easily dispersed. It is believed that the polymer of DEAEMA, which is water-insoluble, was neutralized with hydrochloric acid and became compatible with water. The obtained microparticles are referred to as PDEAEMA crosslinked microparticles (A)-1. Incidentally, the amine value was obtained by diluting about 0.5 part of the sample with 20 parts of a toluene/ethanol mixed solvent (3/2 (v/v)) and homogenizing it, then using bromophenol blue as an indicator and measuring 0.1 N hydrochloric acid. Ethanol solution was used as the titration solution for titration, measurement and calculation.
メタノール100部にPDEAEMA架橋微粒子(A)-1 10部を添加して撹拌した。ヨウ化メチル5.7部及びメタノール17.2部の混合溶液を1時間かけて滴下した後、50℃で1時間撹拌した。冷却後にろ過して洗浄し、送風乾燥機を使用して30℃で乾燥し、ポリマーグラフト微粒子-1 15.4部を得た。得られたポリマーグラフト微粒子-1を水に添加したところ、容易に分散した。PDEAEMA架橋微粒子(A)-1のアミン価から換算した、ポリマーグラフト微粒子-1の単位質量(1g)当たりの第4級アンモニウム塩基(官能基)の量は、2.5mmolであった。ポリマーグラフト微粒子-1の数平均粒子径は、4.6μmであった。また、架橋微粒子(A)と、グラフトしたポリマー(B-1)の質量比は、(A):(B-1)=16.1:83.9であった。 10 parts of PDEAEMA crosslinked fine particles (A)-1 were added to 100 parts of methanol and stirred. A mixed solution of 5.7 parts of methyl iodide and 17.2 parts of methanol was added dropwise over 1 hour, followed by stirring at 50° C. for 1 hour. After cooling, it was filtered, washed, and dried at 30° C. using a blower dryer to obtain 15.4 parts of polymer-grafted fine particles-1. When the resulting polymer-grafted fine particles-1 were added to water, they readily dispersed. The amount of the quaternary ammonium base (functional group) per unit mass (1 g) of the polymer-grafted fine particles-1 converted from the amine value of the PDEAEMA crosslinked fine particles (A)-1 was 2.5 mmol. The number average particle diameter of the polymer-grafted fine particles-1 was 4.6 μm. The mass ratio of the crosslinked fine particles (A) and the grafted polymer (B-1) was (A):(B-1)=16.1:83.9.
(実施例2:ポリマーグラフト微粒子-2)
参考例1で得たポリマーグラフト微粒子-1 10部を水100部に添加して撹拌したところ、容易に分散した。次いで、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドリチウム7.4部及び水30部の混合液を滴下したところ、系が白濁して析出物が生成した。塩交換によって生じた、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオンを対アニオンとする第4級アンモニウム塩基の疎水性が高いため、析出物が生成したと考えられる。60℃で1時間撹拌した後、冷却及びろ過し、水で洗浄して、ポリマーグラフト微粒子-2 13.6部を得た。得られたポリマーグラフト微粒子-2を水に分散させて測定した数平均粒子径は、3.4μmであった。第4級アンモニウム塩基を有するポリマーが水不溶性であることからシュリンクしてしまい、ポリマーグラフト微粒子-1よりも小さくなったと考えられる。ポリマーグラフト微粒子-1の官能基量から換算した、ポリマーグラフト微粒子-2の官能基量は、1.8mmol/gであった。また、架橋微粒子(A)と、グラフトしたポリマー(B-1)の質量比は、(A):(B-1)=11.8:88.2であった。
(Example 2: Polymer graft microparticles-2)
When 10 parts of the polymer-grafted microparticles-1 obtained in Reference Example 1 were added to 100 parts of water and stirred, they were easily dispersed. Then, when a mixture of 7.4 parts of bis(trifluoromethanesulfonyl)imidelithium and 30 parts of water was added dropwise, the system became cloudy and a precipitate was formed. Presumably, the precipitate was formed due to the high hydrophobicity of the quaternary ammonium base having a bis(trifluoromethanesulfonyl)imide anion as a counter anion produced by the salt exchange. After stirring at 60° C. for 1 hour, the mixture was cooled, filtered and washed with water to obtain 13.6 parts of polymer-grafted fine particles-2. The number average particle diameter measured by dispersing the resulting polymer-grafted fine particles-2 in water was 3.4 μm. It is considered that the polymer having a quaternary ammonium base is insoluble in water, so that it shrinks and becomes smaller than the polymer-grafted fine particle-1. The amount of functional groups in polymer-grafted fine particles-2 converted from the amount of functional groups in polymer-grafted fine particles-1 was 1.8 mmol/g. The mass ratio of the crosslinked fine particles (A) and the grafted polymer (B-1) was (A):(B-1)=11.8:88.2.
得られたポリマーグラフト微粒子-2を水とメタノールにそれぞれ添加したが、いずれにも分散しなかった。一方、テトラヒドロフラン(THF)とメチルエチルケトン(MEK)にそれぞれ添加したところ、いずれにも容易に分散した。THF及びMEK中に分散したポリマーグラフト微粒子-2の数平均粒子径は、4.8μmであった。グラフトしたポリマー(B-1)が溶媒で膨潤し、粒子径が増大したと考えられる。 The resulting polymer-grafted fine particles-2 were added to water and methanol, respectively, but were not dispersed in either. On the other hand, when it was added to tetrahydrofuran (THF) and methyl ethyl ketone (MEK), it dispersed easily in both. The number average particle size of the polymer-graft fine particles-2 dispersed in THF and MEK was 4.8 μm. It is believed that the grafted polymer (B-1) swelled with the solvent and the particle size increased.
(参考例3、5、実施例4、6:ポリマーグラフト微粒子-3~6)
架橋微粒子(A)-1に代えて架橋微粒子(A)-2を用いたこと以外は、前述の参考例1と同様にして、ポリマーグラフト微粒子-3を得た。また、ポリマーグラフト微粒子-1に代えてポリマーグラフト微粒子-3を用いたこと以外は、前述の実施例2と同様にして、ポリマーグラフト微粒子-4を得た。
( Reference Examples 3 , 5, Examples 4, 6: Polymer graft fine particles-3 to 6)
Polymer-grafted fine particles-3 were obtained in the same manner as in Reference Example 1, except that crosslinked fine particles (A)-2 were used instead of crosslinked fine particles (A)-1. Polymer-grafted fine particles-4 were obtained in the same manner as in Example 2 except that polymer-grafted fine particles-3 were used instead of polymer-grafted fine particles-1.
さらに、架橋微粒子(A)-1に代えて架橋微粒子(A)-3を用いたこと、及びDEAEMAに代えてジメチルアミノエチルメタクリレート(DMAEMA)を用いたこと以外は、前述の参考例1と同様にして、ポリマーグラフト微粒子-5を得た。そして、ポリマーグラフト微粒子-1に代えてポリマーグラフト微粒子-5を用いたこと以外は、前述の実施例2と同様にして、ポリマーグラフト微粒子-6を得た。 Furthermore, the same as Reference Example 1 described above except that crosslinked fine particles (A)-3 were used instead of crosslinked fine particles (A)-1 and dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA) was used instead of DEAEMA. Then, polymer-grafted fine particles-5 were obtained. Polymer-grafted fine particles-6 were obtained in the same manner as in Example 2 except that polymer-grafted fine particles-5 were used instead of polymer-grafted fine particles-1.
得られた各ポリマーグラフト微粒子の詳細を表1に示す。 Table 1 shows the details of each polymer-grafted fine particle obtained.
得られるポリマーグラフト微粒子の粒子径や官能基量を適宜変更することが可能であり、電解質としての使用が期待される微粒子を容易に設計することができた。また、すべての製造工程において、ろ過や洗浄などの操作が容易であった。すなわち、本実施形態のポリマーグラフト微粒子は、不純物を極力除去しながら製造することができるので、電子部品などの精密機械に用いる材料として好適である。 It was possible to appropriately change the particle size and the amount of functional groups of the obtained polymer-grafted fine particles, and it was possible to easily design fine particles expected to be used as an electrolyte. In addition, operations such as filtration and washing were easy in all manufacturing steps. That is, the polymer-grafted fine particles of the present embodiment can be produced while removing impurities as much as possible.
(比較例:比較ポリマーグラフト微粒子)
架橋微粒子(A)-1に代えて、比較製造例で得た比較架橋微粒子(A)10部を用いたこと以外は、前述の参考例1と同様にして、比較架橋微粒子(A)にDEAEMAの重合体(ポリマー)が結合した比較PDEAEMA架橋微粒子(A)10.3部を得た。
得られた比較PDEAEMA架橋微粒子(A)のアミン価は8.9mmgKOH/gであり、数平均粒子径は1.5μmであった。比較架橋微粒子(A)10部に対して、0.3部のDEAEMAの重合体(PDEAEMA)が導入されたと見積もることができる。比較架橋微粒子(A)の表層に存在する微量の官能基からPDEAEMAが伸長しただけであると考えられる。比較PDEAEMA架橋微粒子(A)を水に添加したが、水と親和しなかった。一方、10%塩酸を添加したところ、水と親和して分散した。
(Comparative example: comparative polymer-grafted fine particles)
DEAEMA was added to the comparative crosslinked fine particles (A) in the same manner as in Reference Example 1 described above, except that 10 parts of the comparative crosslinked fine particles (A) obtained in Comparative Production Example were used instead of the crosslinked fine particles (A)-1. 10.3 parts of comparative PDEAEMA crosslinked microparticles (A) to which the polymer of (A) was bound.
The obtained comparative PDEAEMA crosslinked fine particles (A) had an amine value of 8.9 mmgKOH/g and a number average particle size of 1.5 μm. It can be estimated that 0.3 part of the polymer of DEAEMA (PDEAEMA) was introduced with respect to 10 parts of the comparative crosslinked fine particles (A). It is considered that the PDEAEMA simply extends from a small amount of functional groups present on the surface layer of the comparative crosslinked fine particles (A). Although the comparative PDEAEMA crosslinked microparticles (A) were added to water, they were not compatible with water. On the other hand, when 10% hydrochloric acid was added, it dispersed with affinity to water.
さらに、PDEAEMA架橋微粒子(A)-1に代えて、上記の比較PDEAEMA架橋微粒子(A)を用いたこと以外は、前述の参考例1及び実施例2と同様にして、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオンを対アニオンとする第4級アンモニウム塩基を有するポリマーがグラフトした比較ポリマーグラフト微粒子を得た。比較ポリマーグラフト微粒子の官能基量は、0.151mmol/gであった。比較ポリマーグラフト微粒子の数平均粒子径は、1.5μmであった。また、比較架橋微粒子(A)と、グラフトしたポリマー(B-1)の質量比は、(A):(B-1)=3:97であった。 Further , bis (trifluoromethanesulfonyl) Comparative polymer-grafted microparticles were obtained in which a polymer having a quaternary ammonium base with an imide anion as a counter anion was grafted. The functional group content of the comparative polymer-grafted fine particles was 0.151 mmol/g. The number average particle size of the comparative polymer-grafted fine particles was 1.5 μm. The mass ratio of the comparative crosslinked fine particles (A) and the grafted polymer (B-1) was (A):(B-1)=3:97.
参考例1、3、5、実施例2、4、6では、比較例と比較して、約10倍以上の量の官能基を導入することができた。すなわち、参考例1、3、5、実施例2、4、6で製造した本実施形態のポリマーグラフト微粒子は、イオン化しうる第4級アンモニウム塩基の含有量が多いため、良好な電解質として用いることが期待される。 In Reference Examples 1 , 3 and 5, and Examples 2, 4 and 6, functional groups could be introduced in an amount about 10 times or more as compared to Comparative Examples. That is, the polymer-grafted fine particles of the present embodiment produced in Reference Examples 1 , 3, 5, and Examples 2, 4, and 6 contain a large amount of the ionizable quaternary ammonium base, and thus can be used as good electrolytes. There is expected.
(参考例7:ポリマーグラフト微粒子-7)
反応容器に、MDPA100部、製造例1で得た架橋微粒子(A)-1 30部、メチルメタクリレート(MMA)30部、及びTBAI4.3部を入れ、85℃で4時間撹拌した。撹拌することで系(重合溶液)が若干増粘した。メタノールに重合溶液を注ぎ入れ、生じた析出物をろ過、洗浄、及び乾燥して、架橋微粒子(A)-4 43.1部を得た。得られた架橋微粒子(A)-4の数平均粒子径は2.6μmであった。この架橋微粒子(A)-4は水に不溶であり、10%塩酸を添加しても親和しなかった。一方、THFに添加したところ、容易に分散した。
( Reference Example 7: Polymer graft fine particles -7)
100 parts of MDPA, 30 parts of crosslinked fine particles (A)-1 obtained in Production Example 1, 30 parts of methyl methacrylate (MMA), and 4.3 parts of TBAI were placed in a reaction vessel and stirred at 85° C. for 4 hours. The system (polymerization solution) was slightly thickened by stirring. The polymerization solution was poured into methanol, and the resulting precipitate was filtered, washed and dried to obtain 43.1 parts of crosslinked fine particles (A)-4. The obtained crosslinked fine particles (A)-4 had a number average particle diameter of 2.6 μm. The crosslinked fine particles (A)-4 were insoluble in water and did not have affinity with 10% hydrochloric acid. On the other hand, when it was added to THF, it dispersed easily.
反応容器に、MDPA100部、架橋微粒子(A)-4 30部、DEAEMA30部、及びTBAI8.6部を入れ、85℃で7時間重合して重合溶液を得た。得られた重合溶液をメタノールに添加し、生じた析出物をろ過した後、メタノールで洗浄して、PDEAEMA架橋微粒子(A)-2 51.7部を得た。得られたPDEAEMA架橋微粒子(A)-2の数平均粒子径は3.6μmであり、アミン価は126.3mgKOH/gであった。このPDEAEMA架橋微粒子(A)-2は、MMAのポリマー及びDEAEMAのポリマーの2種類のポリマーがグラフトした架橋微粒子である。このPDEAEMA架橋微粒子(A)-2は水に親和しなかったが、10%塩酸を添加すると水と親和して分散した。また、THFとMEKにも分散した。 100 parts of MDPA, 30 parts of crosslinked microparticles (A)-4, 30 parts of DEAEMA, and 8.6 parts of TBAI were placed in a reactor and polymerized at 85° C. for 7 hours to obtain a polymerization solution. The resulting polymerization solution was added to methanol, and the resulting precipitate was filtered and washed with methanol to obtain 51.7 parts of PDEAEMA crosslinked microparticles (A)-2. The resulting PDEAEMA crosslinked fine particles (A)-2 had a number average particle diameter of 3.6 μm and an amine value of 126.3 mgKOH/g. This PDEAEMA crosslinked fine particle (A)-2 is a crosslinked fine particle in which two types of polymers, an MMA polymer and a DEAEMA polymer, are grafted. The PDEAEMA crosslinked fine particles (A)-2 did not have affinity with water, but when 10% hydrochloric acid was added, they had affinity with water and dispersed. It also dispersed in THF and MEK.
PDEAEMA架橋微粒子(A)-1に代えて、PDEAEMA架橋微粒子(A)-2を用いたこと以外は、前述の参考例1と同様にヨウ化メチルを用いて第4級アンモニウム塩基を形成し、ポリマーグラフト微粒子-7 12.9部を得た。得られたポリマーグラフト微粒子-7を水に分散させて測定した数平均粒子径は、5.6μmであった。PDEAEMA架橋微粒子(A)-2のアミン価から換算した官能基量は、1.7mmol/gであった。また、架橋微粒子(A)-1、グラフトしたポリマー(B-1)(第4級アンモニウム塩基を有するポリマー)、及びグラフトしたポリマー(B-2)(PMMA)の質量比は、(A):(B-1):(B-2)=30.6:56.0:13.4であった。 A quaternary ammonium base was formed using methyl iodide in the same manner as in Reference Example 1, except that PDEAEMA crosslinked fine particles (A)-2 were used instead of PDEAEMA crosslinked fine particles (A)-1, 12.9 parts of polymer-grafted fine particles-7 were obtained. The number average particle diameter measured by dispersing the resulting polymer-grafted fine particles-7 in water was 5.6 μm. The amount of functional groups converted from the amine value of the PDEAEMA crosslinked fine particles (A)-2 was 1.7 mmol/g. Further, the mass ratio of the crosslinked fine particles (A)-1, the grafted polymer (B-1) (polymer having a quaternary ammonium base), and the grafted polymer (B-2) (PMMA) is (A): (B-1):(B-2)=30.6:56.0:13.4.
得られたポリマーグラフト微粒子-7をMEKに添加したところ、親和して分散した。参考例1で得たポリマーグラフト架橋微粒子-1は、有機溶剤と親和せず、膨潤しなかった。これに対して、ポリマーグラフト微粒子-7はMMAのポリマーをグラフト鎖として有しており、グラフト鎖がMEKに溶解して分散したと考えられる。 When the resulting polymer-grafted microparticles-7 were added to MEK, they dispersed with affinity. The polymer-grafted crosslinked fine particles-1 obtained in Reference Example 1 were not compatible with organic solvents and did not swell. On the other hand, the polymer-grafted microparticles-7 have the MMA polymer as a graft chain, and it is considered that the graft chain was dissolved and dispersed in MEK.
(参考例8、実施例9:ポリマーグラフト微粒子-8、9)
MMAに代えて、ポリエチレングリコールモノメチルエーテルメタクリレート(PME200、オキシエチレン基の平均繰り返し数=4)を用いたこと以外は、前述の参考例7と同様にして、PDEAEMA架橋微粒子(A)-3 73.0部を得た。得られたPDEAEMA架橋微粒子(A)-3の数平均粒子径は4.6μmであり、アミン価は116.16mgKOH/gであった。
( Reference Example 8, Example 9: Polymer graft fine particles-8, 9)
PDEAEMA crosslinked fine particles (A)-3 were prepared in the same manner as in Reference Example 7 described above, except that polyethylene glycol monomethyl ether methacrylate (PME200, average number of repeating oxyethylene groups = 4) was used instead of MMA. 0 copies were obtained. The resulting PDEAEMA crosslinked fine particles (A)-3 had a number average particle diameter of 4.6 μm and an amine value of 116.16 mgKOH/g.
PDEAEMA架橋微粒子(A)-1に代えて、PDEAEMA架橋微粒子(A)-3を用いたこと以外は、前述の参考例1と同様にヨウ化メチルを用いて第4級アンモニウム塩基を形成し、ポリマーグラフト微粒子-8 12.7部を得た。得られたポリマーグラフト微粒子-8の数平均粒子径は4.6μmであり、官能基量は1.6mmol/gであった。 A quaternary ammonium base was formed using methyl iodide in the same manner as in Reference Example 1, except that PDEAEMA crosslinked fine particles (A)-3 were used instead of PDEAEMA crosslinked fine particles (A)-1, 12.7 parts of polymer-grafted fine particles-8 were obtained. The obtained polymer-grafted fine particles-8 had a number average particle diameter of 4.6 μm and a functional group amount of 1.6 mmol/g.
次いで、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドリチウムを用いてポリマーグラフト微粒子-8を塩交換し、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオンを対アニオンとする第4級アンモニウム塩基を形成して、ポリマーグラフト微粒子-9 12.3部を得た。得られたポリマーグラフト微粒子-9の数平均粒子径は4.5μmであった。また、架橋微粒子(A)-1、グラフトしたポリマー(B-1)(第4級アンモニウム塩基を有するポリマー)、及びグラフトしたポリマー(B-2)(PME200)の質量比は、(A):(B-1):(B-2)=32.3:16.1:51.6であった。 Next, the polymer-grafted microparticles-8 are salt-exchanged using bis(trifluoromethanesulfonyl)imidelithium to form a quaternary ammonium base with a bis(trifluoromethanesulfonyl)imide anion as a counter anion, polymer-grafted microparticles- 9 12.3 parts were obtained. The obtained polymer-grafted fine particles-9 had a number average particle diameter of 4.5 μm. Further, the mass ratio of the crosslinked fine particles (A)-1, the grafted polymer (B-1) (polymer having a quaternary ammonium base), and the grafted polymer (B-2) (PME200) is (A): (B-1):(B-2)=32.3:16.1:51.6.
(実施例10:固体電解質への応用)
実施例9で得たポリマーグラフト微粒子-9 10部をN-メチルピロリドン(NMP)20部に添加して撹拌し、NMP中にポリマーグラフト微粒子-9を分散させた。ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドリチウム4.3部をさらに添加した後、撹拌してビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドリチウムを溶解させ、混合物を得た。得られた混合物をシャーレに移し、80℃の減圧乾燥機に入れて乾燥させて、若干黄味の薄い板状の膜を得た。得られた膜は、第4級アンモニウム塩基を有するポリマーグラフト微粒子-9と、リチウム塩との複合体であり、固体電解質として使用しうるものであった。
(Example 10: Application to solid electrolyte)
10 parts of the polymer-grafted fine particles-9 obtained in Example 9 were added to 20 parts of N-methylpyrrolidone (NMP) and stirred to disperse the polymer-grafted fine particles-9 in NMP. After further adding 4.3 parts of bis(trifluoromethanesulfonyl)imidelithium, the mixture was stirred to dissolve the bis(trifluoromethanesulfonyl)imidelithium to obtain a mixture. The resulting mixture was transferred to a petri dish and dried in a vacuum drier at 80° C. to obtain a slightly yellowish thin plate-like film. The resulting film was a composite of polymer-grafted microparticles-9 having a quaternary ammonium base and a lithium salt, and could be used as a solid electrolyte.
本発明のポリマーグラフト微粒子は、その側鎖(グラフト鎖)中に多くのイオン性基を導入可能なものであり、プラスチック用の帯電防止剤や防曇剤として利用しうるものである。また、リチウムイオンとの親和性が高く、電解質としての性質を示すものであることから、リチウムイオン電池などの電池材料としての利用が期待される。
The polymer-grafted fine particles of the present invention can introduce many ionic groups into their side chains (graft chains), and can be used as antistatic agents and antifogging agents for plastics. In addition, since it has a high affinity with lithium ions and exhibits properties as an electrolyte, it is expected to be used as a battery material for lithium ion batteries and the like.
Claims (8)
前記メタクリレート系ポリマー(B-1)は、前記架橋微粒子(A)中の下記一般式(1)で表される重合開始基から伸長したグラフト鎖であり、
前記架橋微粒子(A)と前記メタクリレート系ポリマー(B-1)の質量比が、(A):(B-1)=10~90:10~90であり、
数平均粒子径が0.1~10μmであり、
前記架橋微粒子(A)が、前記一般式(1)で表される重合開始基を持ったメタクリレート系モノマー(a)に由来する構成単位を有するメタクリレート系ポリマー(A)で形成された架橋微粒子であり、
前記第4級アンモニウム塩基の対アニオンが、ビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミドアニオン、ビス(フルオロスルホニル)イミドアニオン、テトラフルオロホウ酸アニオン、及びトリフルオロ(トリフルオロメチル)ホウ酸アニオンの少なくともいずれかであるポリマーグラフト微粒子。
(前記一般式(1)中、R1は、水素原子、アルキル基、又はアシル基を示し、R2は、アルキル基又はアリール基を示し、Xは、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子を示し、Yは、O又はNHを示し、*は、前記メタクリレート系モノマー(a)における結合部位を示す) An organic crosslinked fine particle (A) and a linear methacrylate having a structural unit derived from a methacrylate-based monomer (b) having a quaternary ammonium base, one end of which is bound to the crosslinked fine particle (A). and a system polymer (B-1),
The methacrylate-based polymer (B-1) is a graft chain extended from a polymerization initiation group represented by the following general formula (1) in the crosslinked fine particle (A),
The mass ratio of the crosslinked fine particles (A) and the methacrylate polymer (B-1) is (A):(B-1)=10 to 90:10 to 90,
The number average particle diameter is 0.1 to 10 μm,
The crosslinked fine particles (A) are crosslinked fine particles formed of a methacrylate-based polymer (A) having a structural unit derived from a methacrylate-based monomer (a) having a polymerization initiation group represented by the general formula (1). can be,
The counter anion of the quaternary ammonium base is at least one of bis(trifluoromethylsulfonyl)imide anion, bis(fluorosulfonyl)imide anion, tetrafluoroborate anion, and trifluoro(trifluoromethyl)borate anion. polymer-grafted microparticles.
(In the general formula (1), R 1 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an acyl group, R 2 represents an alkyl group or an aryl group, and X represents a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom. Y represents O or NH , * represents a binding site in the methacrylate-based monomer (a) )
前記メタクリレート系ポリマー(B-2)は、前記架橋微粒子(A)中の下記一般式(1)で表される重合開始基から伸長したグラフト鎖であり、
前記架橋微粒子(A)、前記メタクリレート系ポリマー(B-1)、及び前記メタクリレート系ポリマー(B-2)の質量比が、(A):(B-1):(B-2)=10~90:5~85:5~85である請求項1に記載のポリマーグラフト微粒子。 further comprising a methacrylate-based polymer (B-2) having no structural unit derived from the methacrylate-based monomer (b), one end of which is bound to the crosslinked fine particles (A);
The methacrylate-based polymer (B-2) is a graft chain extended from a polymerization initiation group represented by the following general formula (1) in the crosslinked fine particle (A),
The crosslinked fine particles (A), the methacrylate-based polymer (B-1), and the methacrylate-based polymer (B-2) have a mass ratio of (A):(B-1):(B-2)=10 to 2. The polymer-grafted microparticles according to claim 1, wherein the ratio is 90:5-85:5-85.
前記架橋微粒子(A)及び触媒であるハロゲン化第4級アンモニウム塩の存在下、ジメチルアミノエチルメタクリレート及びジエチルアミノエチルメタクリレートの少なくともいずれかを含むモノマーを重合した後、ハロゲン化アルキルを反応させて、第4級アンモニウム塩基を持った前記メタクリレート系ポリマー(B-1)を形成する工程を有するポリマーグラフト微粒子の製造方法。 A method for producing polymer-grafted fine particles according to any one of claims 1 to 4,
After polymerizing a monomer containing at least one of dimethylaminoethyl methacrylate and diethylaminoethyl methacrylate in the presence of the crosslinked fine particles (A) and a halogenated quaternary ammonium salt as a catalyst, an alkyl halide is reacted to obtain a second A method for producing polymer-grafted fine particles, comprising the step of forming the methacrylate polymer (B-1) having a quaternary ammonium base.
前記ポリマーグラフト微粒子が、有機系の架橋微粒子(A)と、その片末端が前記架橋微粒子(A)に結合した、第4級アンモニウム塩基を持ったメタクリレート系モノマー(b)に由来する構成単位を有する直鎖状のメタクリレート系ポリマー(B-1)と、を含み、
前記メタクリレート系ポリマー(B-1)は、前記架橋微粒子(A)中の下記一般式(1)で表される重合開始基から伸長したグラフト鎖であり、
前記架橋微粒子(A)と前記メタクリレート系ポリマー(B-1)の質量比が、(A):(B-1)=10~90:10~90であり、
数平均粒子径が0.1~10μmであり、
前記架橋微粒子(A)が、前記一般式(1)で表される重合開始基を持ったメタクリレート系モノマー(a)に由来する構成単位を有するメタクリレート系ポリマー(A)で形成された架橋微粒子である固体電解質。
(前記一般式(1)中、R1は、水素原子、アルキル基、又はアシル基を示し、R2は、アルキル基又はアリール基を示し、Xは、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子を示し、Yは、O又はNHを示し、*は、前記メタクリレート系モノマー(a)における結合部位を示す) including polymer-grafted microparticles and a lithium salt,
The polymer-grafted fine particles comprise an organic crosslinked fine particle (A) and a structural unit derived from a methacrylate-based monomer (b) having a quaternary ammonium base, one end of which is bound to the crosslinked fine particle (A). A linear methacrylate polymer (B-1) having
The methacrylate-based polymer (B-1) is a graft chain extended from a polymerization initiation group represented by the following general formula (1) in the crosslinked fine particle (A),
The mass ratio of the crosslinked fine particles (A) and the methacrylate polymer (B-1) is (A):(B-1)=10 to 90:10 to 90,
The number average particle diameter is 0.1 to 10 μm,
The crosslinked fine particles (A) are crosslinked fine particles formed of a methacrylate-based polymer (A) having a structural unit derived from a methacrylate-based monomer (a) having a polymerization initiation group represented by the general formula (1). some solid electrolytes.
(In the general formula (1), R 1 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an acyl group, R 2 represents an alkyl group or an aryl group, and X represents a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom. Y represents O or NH , * represents a binding site in the methacrylate-based monomer (a) )
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