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JP7501115B2 - Conductive material dispersion and its use - Google Patents
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Description

本発明は、導電材分散体、およびそれを用いてなる二次電池電極用組成物、電極膜、二次電池、導電性塗料および導電性塗膜に関する。 The present invention relates to a conductive material dispersion, and a composition for secondary battery electrodes, an electrode film, a secondary battery, a conductive paint, and a conductive coating film that use the conductive material dispersion.

近年、導電材によって各種材料へ帯電防止性、導電性、熱伝導性および電磁波シールド性等の機能を付与し、応用する開発が盛んに行われている。導電材としては、耐熱、対光、対腐食性が高い、軽量、比較的安価または導電性が高いといった理由から、炭素系の導電材が広く利用されている。こうした機能を付与するためには、プラスチックやガラス等の基材への練り込みといった方法もあるが、加工性の高さから、導電材分散体、あるいは導電材分散体と各種材料との湿式混合物を塗加工する方法が主流になりつつある。また、光学特性や意匠性、電気的特性といった他の用途特性を低下させないために、少ない導電材量で性能を発揮することが求められることから、比表面積が大きいナノカーボン、特にカーボンブラック(以下CB)やカーボンナノチューブ(以下CNT)を使用することが有効である。しかし、比表面積が大きいナノカーボンは凝集力が強いため、良好に分散させることが難しいという問題があった。 In recent years, there has been active development of conductive materials that can be used to impart functions such as antistatic properties, electrical conductivity, thermal conductivity, and electromagnetic shielding properties to various materials. Carbon-based conductive materials are widely used as conductive materials because they are highly heat-resistant, light-resistant, and corrosion-resistant, lightweight, relatively inexpensive, and highly conductive. Although there are methods for imparting such functions, such as kneading them into substrates such as plastics and glass, the method of coating a conductive material dispersion or a wet mixture of a conductive material dispersion and various materials is becoming mainstream due to its high processability. In addition, in order to avoid degrading other application characteristics such as optical properties, design properties, and electrical properties, it is necessary to demonstrate performance with a small amount of conductive material, so it is effective to use nanocarbons with a large specific surface area, especially carbon black (hereinafter referred to as CB) and carbon nanotubes (hereinafter referred to as CNT). However, there is a problem that nanocarbons with a large specific surface area have a strong cohesive force and are difficult to disperse well.

こうした背景から、導電材向けに各種分散剤が検討されている。例えば、CBやCNTの分散においては特許文献1および2にポリビニルアルコール(以下PVA)やポリビニルピロリドン(以下PVP)といった重合体を分散剤として用いて分散体を作製する方法が、また、特許文献3には、(メタ)アクリロニトリルに由来する単位および活性水素基含有モノマー等を含有する単位を含む共重合体を分散剤として用いた導電材分散体が提案されている。 Against this background, various dispersants for conductive materials are being considered. For example, in dispersing CB or CNT, Patent Documents 1 and 2 propose a method of producing a dispersion using a polymer such as polyvinyl alcohol (hereinafter PVA) or polyvinylpyrrolidone (hereinafter PVP) as a dispersant, while Patent Document 3 proposes a conductive material dispersion using a copolymer containing units derived from (meth)acrylonitrile and units containing an active hydrogen group-containing monomer as a dispersant.

導電材分散体を用いた用途として、例えば透明帯電防止塗料が挙げられる。炭素系を初めとする導電材は有色であることが多く、導電材添加量を増やすほど導電性が向上する反面、透明性は損なわれることから、透明性と導電性をいずれも高いレベルで達成することは非常に難しい。そこで、導電材の中でも特にCNTに期待が寄せられている。CNTには、1つのグラフェン層からなる単層ナノチューブや複数のグラフェン層から構成される多層ナノチューブなどがあるが、アスペクト比が大きく、直径が小さいという構造上の特性から、極めて高いレベルで分散(理想的には単分散)させた場合に、少ない量で効率的にネットワーク状の導電パスを形成することができる。例えば、特許文献4には、特定の平均外径と比表面積を有するCNTを用い、水溶性分散樹脂と水とを分散混合して得た、特定の粒度分布を有するCNT分散液を用いることで、透明性と導電性を両立した例が報告されている。 An example of an application using a conductive material dispersion is a transparent antistatic paint. Carbon-based and other conductive materials are often colored, and the more the conductive material is added, the better the conductivity, but the more the transparency is lost, so it is very difficult to achieve both transparency and conductivity at a high level. Therefore, among conductive materials, expectations are particularly high for CNTs. CNTs include single-walled nanotubes made of one graphene layer and multi-walled nanotubes made of multiple graphene layers, and due to their structural characteristics of large aspect ratios and small diameters, when dispersed at an extremely high level (ideally monodispersed), a network-like conductive path can be efficiently formed with a small amount. For example, Patent Document 4 reports an example in which transparency and conductivity are achieved by using CNTs with a specific average outer diameter and specific surface area and a CNT dispersion liquid with a specific particle size distribution obtained by dispersing and mixing a water-soluble dispersion resin and water.

また、導電材分散体を二次電池に用いる例も多数報告されている。リチウムイオン二次電池の容量は、主材料である正極活物質および負極活物質に大きく依存することから、各種材料が盛んに研究されているが、実用化されている活物質の充電容量はいずれも理論値に近いところまで到達しており、改良は限界に近い。そこで、電池内の活物質充填量が増加すれば、単純に容量を増加させることができるため、容量には直接寄与しない導電材やバインダーの添加量を削減する試みが行われている。このうち導電材は、電池内部で導電パスを形成したり、活物質粒子間を繋ぐことで活物質の膨張収縮による導電パスの切断を防ぐ等の役割を担っており、少ない添加量で性能を維持するためには、導電材分散体を用いて効率的な導電ネットワークを形成させることが有効である。例えば、特許文献1、特許文献5、および特許文献6には、PVPやPVAといった重合体を分散剤として用い、導電材を予め分散することで電池の初期特性やサイクル寿命を向上させることが提案されている。 There have also been many reports of using conductive material dispersions in secondary batteries. The capacity of a lithium-ion secondary battery depends heavily on the main materials, the positive electrode active material and the negative electrode active material, and various materials have been actively researched, but the charge capacity of all active materials in practical use has reached close to the theoretical value, and improvement is close to the limit. Therefore, since the capacity can be simply increased by increasing the amount of active material filled in the battery, attempts have been made to reduce the amount of conductive material and binder added, which do not directly contribute to the capacity. Of these, the conductive material plays a role in forming a conductive path inside the battery and preventing the conductive path from being cut off due to the expansion and contraction of the active material by connecting the active material particles, and in order to maintain performance with a small amount of addition, it is effective to form an efficient conductive network using a conductive material dispersion. For example, Patent Document 1, Patent Document 5, and Patent Document 6 propose using a polymer such as PVP or PVA as a dispersant to disperse the conductive material in advance to improve the initial characteristics and cycle life of the battery.

一方、特許文献7には、ニトリル基を含有する単量体およびエチレン性不飽和カルボン酸単量体単位を含有し、重量平均分子量が1千~5万である水溶性の重合体を含む電極用バインダー組成物が開示されている。特許文献7によれば、重量平均分子量が小さく、水溶性のバインダー組成物を配合することで、活物質を主成分とする固形分の分散能を向上させつつ、電極の柔軟性および耐電圧特性を高めうるとされている。 Meanwhile, Patent Document 7 discloses an electrode binder composition that contains a water-soluble polymer that contains a monomer containing a nitrile group and an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit and has a weight-average molecular weight of 1,000 to 50,000. According to Patent Document 7, by blending a water-soluble binder composition with a small weight-average molecular weight, it is possible to improve the dispersion ability of solids mainly composed of active materials while also improving the flexibility and voltage resistance characteristics of the electrode.

特開2014-193986号公報JP 2014-193986 A 特開2003-157846号公報JP 2003-157846 A 特許第6638846号公報Patent No. 6638846 特開2020-019924号公報JP 2020-019924 A 特開2005-162877号公報JP 2005-162877 A 特開2011-70908号公報JP 2011-70908 A WO2018-235722号WO2018-235722

例えば、特許文献1および特許文献2では、PVPまたはPVAといった重合体を分散剤として用い、導電材を分散媒に分散させている。しかし、PVPまたはPVAは、一般的に親水性が高く、水に溶ける性質があるため、導電材分散体を塗膜にした際、塗膜の耐水性が低下するなどの不具合が生じる。例えば透明帯電防止塗料として用いた場合、屋外での使用では風雨等の影響で、また、屋内での使用では吸湿等によって劣化が促進されやすい。二次電池用の導電材分散体として用いた場合には、吸湿による電池性能の低下などの不具体が発生する。 For example, in Patent Documents 1 and 2, a polymer such as PVP or PVA is used as a dispersant to disperse a conductive material in a dispersion medium. However, since PVP or PVA is generally highly hydrophilic and soluble in water, when the conductive material dispersion is made into a coating film, problems such as a decrease in the water resistance of the coating film occur. For example, when used as a transparent antistatic paint, deterioration is likely to be accelerated due to the influence of wind and rain when used outdoors, and due to moisture absorption when used indoors. When used as a conductive material dispersion for secondary batteries, problems such as a decrease in battery performance due to moisture absorption occur.

透明帯電防止塗料用途において、高い意匠性や厳しい光学特性が求められる場合には、一定の帯電防止性を保ったまま極めて高い透明性(例えば全光線透過率80%以上)を達成することが求められ、特許文献1~4の発明を以てしても達成は難しかった。 When transparent antistatic coating applications require high designability and strict optical properties, it is necessary to achieve extremely high transparency (for example, total light transmittance of 80% or more) while maintaining a certain level of antistatic properties, which was difficult to achieve even with the inventions of Patent Documents 1 to 4.

さらに、特許文献1、2および6の導電材分散体では、特に比表面積の大きいCNTを分散させるには分散性が不十分であり、また、特許文献1~6に記載の発明は、良好な分散状態の導電材分散体を製造することができるものの、帯電防止膜や電極膜を形成させた状態では、導電性が悪化することが課題であった。また、特許文献7のバインダー組成物は、比表面積が小さく、ナノカーボンよりも分散が容易な活物質を主成分とする固形分の分散能を向上させるものであるが、比表面積の大きいナノカーボンを分散させるには、やはり分散性が不十分であった。 Furthermore, the conductive material dispersions of Patent Documents 1, 2 and 6 are insufficient in dispersibility, particularly for dispersing CNTs with a large specific surface area, and the inventions described in Patent Documents 1 to 6 are capable of producing conductive material dispersions in a well-dispersed state, but the problem is that the conductivity deteriorates when an antistatic film or electrode film is formed. Furthermore, the binder composition of Patent Document 7 improves the dispersibility of solids mainly composed of active materials that have a small specific surface area and are easier to disperse than nanocarbon, but the dispersibility is still insufficient for dispersing nanocarbons with a large specific surface area.

本発明者らは、特に比表面積の大きいナノカーボンを良好に分散させ、塗料用組成に配合、または塗膜を形成し、あるいは電極膜を形成した状態でも、少ない添加量で良好な導電ネットワークを維持させる方法を鋭意検討した。その結果、前述の特許文献1~7において提案された方法では、確かに良好な分散状態の導電材分散体を製造することができるものの、塗膜形成用のバインダーや硬化剤等と混合する段階で、または塗膜を乾燥する工程で、あるいは電極膜用スラリーを形成する段階で分散不良が起きていることが判明した。これによって良好な導電ネットワークを形成できなくなり、特性が不良となるものと思われる。透明帯電防止膜や二次電池において良好な導電ネットワークを形成させ、導電材の添加量が少なくても用途特性を向上させるためには、導電材を導電材分散体中に分散させる段階での良好な「分散性」と、用途向けに加工した状態でも分散状態を維持できる「安定性」とを両立させることが求められる。なお、ここでいう「安定性」とは、導電材分散体を長期間保存した場合の貯蔵安定性とは異なる。 The present inventors have intensively studied a method for dispersing nanocarbons, which have a particularly large specific surface area, well and maintaining a good conductive network with a small amount of additive even when the nanocarbons are mixed into a paint composition, or a coating film is formed, or an electrode film is formed. As a result, it was found that while the methods proposed in the above-mentioned Patent Documents 1 to 7 can certainly produce a conductive material dispersion in a well-dispersed state, poor dispersion occurs at the stage of mixing with a binder or hardener for forming a coating film, or in the process of drying the coating film, or in the stage of forming a slurry for an electrode film. This is thought to prevent a good conductive network from being formed, resulting in poor characteristics. In order to form a good conductive network in a transparent antistatic film or secondary battery and improve the application characteristics even with a small amount of conductive material added, it is necessary to achieve both good "dispersibility" at the stage of dispersing the conductive material in the conductive material dispersion and "stability" that allows the conductive material to maintain a dispersed state even when processed for the application. Note that the "stability" referred to here is different from the storage stability when the conductive material dispersion is stored for a long period of time.

そこで、本発明の実施形態は、良好な分散性と加工時の安定性とを両立できる導電材分散体を提供することを課題とする。また、本発明の実施形態は、良好な分散性と加工時の安定性とを両立できる導電性塗料および二次電池電極用組成物を提供することを課題とする。また、本発明の実施形態は、良好な分散性を有する導電性塗膜および電極膜を提供することを課題とする。さらに、本発明の実施形態は、高い透明性と帯電防止性を有する透明帯電防止膜を提供することを課題とする。また、本発明の実施形態は、二次電池の出力およびサイクル寿命を向上できる電極膜、および高い出力かつ良好なサイクル寿命を有する二次電池を提供することを課題とする。 Therefore, an object of an embodiment of the present invention is to provide a conductive material dispersion that can achieve both good dispersibility and stability during processing. Another object of an embodiment of the present invention is to provide a conductive paint and a composition for secondary battery electrodes that can achieve both good dispersibility and stability during processing. Another object of an embodiment of the present invention is to provide a conductive coating film and an electrode film that have good dispersibility. Furthermore, an object of an embodiment of the present invention is to provide a transparent antistatic film that has high transparency and antistatic properties. Another object of an embodiment of the present invention is to provide an electrode film that can improve the output and cycle life of a secondary battery, and a secondary battery that has high output and good cycle life.

本発明者らが鋭意検討したところ、特定の酸性基量を有する導電材と、特定の構造単位および特定の酸性基量を有する共重合体である分散剤と、水とを組み合わせることによって、導電材を水に良好に分散させ、かつ、塗料用組成に配合、または塗膜を形成し、あるいは電極膜を形成した状態でも、少ない添加量で良好な導電ネットワークを維持させることが可能になった。これにより、少ない導電材添加量でも帯電防止膜の透明性を向上させ、または二次電池のレート特性およびサイクル寿命を向上させることが可能となった。 After extensive research, the inventors have found that by combining a conductive material having a specific amount of acidic groups with a dispersant that is a copolymer having specific structural units and a specific amount of acidic groups, and water, it is possible to disperse the conductive material well in water, and to maintain a good conductive network with a small amount of additive even when the conductive material is incorporated into a paint composition, a coating film is formed, or an electrode film is formed. This makes it possible to improve the transparency of the antistatic film, or to improve the rate characteristics and cycle life of a secondary battery, even with a small amount of conductive material added.

すなわち、本発明は、以下の実施形態を含む。本発明の実施形態は以下に限定されない。 That is, the present invention includes the following embodiments. The embodiments of the present invention are not limited to the following.

本発明は、導電材、分散剤、および水を含有し、
前記導電材が、酸性基量が0.1~1.0μmol/mかつ60~300μmol/gのカーボンナノチューブであり、
前記分散剤が、(メタ)アクリロニトリルに由来する単位、およびカルボキシル基含有モノマー単位を含む共重合体であり、前記共重合体を構成する全モノマー単位中、前記(メタ)アクリロニトリルに由来する単位を40~99質量%含み、酸価が30~400mgKOH/gである、導電材分散体に関する。
The present invention relates to a conductive material, a dispersant, and water.
The conductive material is a carbon nanotube having an acidic group amount of 0.1 to 1.0 μmol/ m2 and 60 to 300 μmol/g,
The conductive material dispersion relates to a copolymer in which the dispersant is a copolymer containing units derived from (meth)acrylonitrile and carboxyl group-containing monomer units, the copolymer contains 40 to 99 mass% of units derived from (meth)acrylonitrile in all monomer units constituting the copolymer, and has an acid value of 30 to 400 mgKOH/g.

また、本発明は、前記カーボンナノチューブの平均外径が7nm以下である前記導電材分散体に関する。 The present invention also relates to the conductive material dispersion, in which the carbon nanotubes have an average outer diameter of 7 nm or less.

また、本発明は、前記共重合体を構成する全モノマー単位中、カルボキシル基含有モノマー単位が、3~40質量%である前記導電材分散体に関する。 The present invention also relates to the conductive material dispersion, in which the carboxyl group-containing monomer units account for 3 to 40 mass% of all the monomer units constituting the copolymer.

また、本発明は、前記分散剤が、さらに、活性水素基含有モノマー(カルボキシル基含有モノマーを除く)、塩基性モノマー、および(メタ)アクリル酸アルキルエステルからなる群より選択される1種以上のモノマー単位を含む共重合体である前記導電材分散体に関する。 The present invention also relates to the conductive material dispersion, in which the dispersant is a copolymer further comprising one or more monomer units selected from the group consisting of active hydrogen group-containing monomers (excluding carboxyl group-containing monomers), basic monomers, and (meth)acrylic acid alkyl esters.

また、本発明は、さらに、消泡剤を含んでなる前記記載の導電材分散体に関する。 The present invention also relates to the conductive material dispersion described above, which further contains an antifoaming agent.

また、本発明は、前記導電材分散体を含んでなる、二次電池電極用組成物に関する。 The present invention also relates to a composition for secondary battery electrodes comprising the conductive material dispersion.

また、本発明は、前記二次電池電極用組成物の塗工膜である電極膜に関する。 The present invention also relates to an electrode film that is a coating film of the secondary battery electrode composition.

また、本発明は、前記電極膜を含む、二次電池に関する。 The present invention also relates to a secondary battery that includes the electrode film.

また、本発明は、前記導電材分散体を含んでなる、導電性塗料に関する。 The present invention also relates to a conductive paint containing the conductive material dispersion.

また、本発明は、前記導電性塗料の塗工膜である導電性塗膜に関する。 The present invention also relates to a conductive coating film that is a coating film of the conductive paint.

また、本発明は、導電材組成物にせん断応力をかけて、分散粒度が250μm以下となるまで分散する工程1と、工程1に続いて、高圧ホモジナイザーを用いて60~150MPaの圧力で、メジアン径が100μm以下となるまで分散する工程2を含む、請求項1~4いずれか記載の導電材分散体の製造方法に関する。 The present invention also relates to a method for producing a conductive material dispersion according to any one of claims 1 to 4, comprising step 1 of dispersing the conductive material composition by applying shear stress until the dispersed particle size is 250 μm or less, and step 2 of dispersing the conductive material composition using a high-pressure homogenizer at a pressure of 60 to 150 MPa until the median diameter is 100 μm or less, following step 1.

また、本発明は、さらに、導電材分散体に含まれる鉄、ニッケル、クロムからなる金属含有量を100ppm以下にする工程3を含む、前記導電材分散体の製造方法に関する。 The present invention also relates to a method for producing the conductive material dispersion, further comprising step 3 of reducing the content of metals consisting of iron, nickel, and chromium contained in the conductive material dispersion to 100 ppm or less.

本発明の実施形態によれば、良好な分散性と加工時の安定性とを両立できる導電材分散体を提供することが可能である。また、本発明の実施形態によれば、良好な分散性と加工時の安定性とを両立できる導電性塗料および二次電池電極用組成物を提供することが可能である。また、本発明の実施形態によれば、良好な分散性を有する導電性塗膜および電極膜を提供することが可能である。さらに、本発明の実施形態によれば、高い透明性と帯電防止性を有する透明帯電防止膜を提供することが可能である。また、本発明の実施形態によれば、二次電池の出力およびサイクル寿命を向上できる電極膜、および高い出力かつ良好なサイクル寿命を有する二次電池を提供することが可能である。 According to an embodiment of the present invention, it is possible to provide a conductive material dispersion that can achieve both good dispersibility and stability during processing. Also, according to an embodiment of the present invention, it is possible to provide a conductive paint and a composition for secondary battery electrodes that can achieve both good dispersibility and stability during processing. Also, according to an embodiment of the present invention, it is possible to provide a conductive coating film and an electrode film that have good dispersibility. Furthermore, according to an embodiment of the present invention, it is possible to provide a transparent antistatic film that has high transparency and antistatic properties. Also, according to an embodiment of the present invention, it is possible to provide an electrode film that can improve the output and cycle life of a secondary battery, and a secondary battery that has high output and good cycle life.

以下、本発明の実施形態である導電材、分散剤、導電材分散体、導電性塗膜、二次電池電極用組成物、電極膜、および二次電池等について詳しく説明する。本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明には要旨を変更しない範囲において実施される実施形態も含まれる。 The following describes in detail the conductive material, dispersant, conductive material dispersion, conductive coating film, secondary battery electrode composition, electrode film, and secondary battery, which are embodiments of the present invention. The present invention is not limited to the following embodiments, and includes embodiments that are implemented within the scope of the present invention.

本明細書において、本発明の分散剤を、「共重合体」という場合がある。モノマー単位とは、モノマーを重合した結果、重合体に含まれた状態のモノマーを意味する。「帯電防止性」を「導電性」という場合がある。 In this specification, the dispersant of the present invention may be referred to as a "copolymer." A monomer unit refers to a monomer that is contained in a polymer as a result of polymerization of the monomer. "Antistatic property" may be referred to as "conductivity."

<導電材>
本発明の導電材は、少なくともカーボンナノチューブを含み、任意でその他の導電材を含んでもよい。その他の導電材としては、例えば金、銀、銅、銀メッキ銅粉、銀-銅複合粉、銀-銅合金、アモルファス銅、ニッケル、クロム、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、インジウム、ケイ素、アルミニウム、タングステン、モルブテン、白金等の金属粉、これらの金属で被覆した無機物粉体、酸化銀、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化ルテニウム等の金属酸化物の粉末、これらの金属酸化物で被覆した無機物粉末、およびカーボンブラック、グラファイト等の炭素材料が挙げられる。その他の導電材は、1種または2種以上組み合わせて用いてもよい。その他の導電材を用いる場合、分散剤の吸着性能の観点から、カーボンブラックが好ましい。
<Conductive material>
The conductive material of the present invention includes at least carbon nanotubes, and may optionally include other conductive materials. Examples of other conductive materials include metal powders such as gold, silver, copper, silver-plated copper powder, silver-copper composite powder, silver-copper alloy, amorphous copper, nickel, chromium, palladium, rhodium, ruthenium, indium, silicon, aluminum, tungsten, molbutene, and platinum, inorganic powders coated with these metals, powders of metal oxides such as silver oxide, indium oxide, tin oxide, zinc oxide, and ruthenium oxide, inorganic powders coated with these metal oxides, and carbon materials such as carbon black and graphite. The other conductive materials may be used alone or in combination of two or more. When using other conductive materials, carbon black is preferred from the viewpoint of the adsorption performance of the dispersant.

カーボンブラックは、例えば、アセチレンブラック、ファーネスブラック、中空カーボンブラック、チャンネルブラック、サーマルブラック、ケッチェンブラック等が挙げられる。また、カーボンブラックは、中性、酸性、塩基性のいずれでもよく、酸化処理されたカーボンブラックや、黒鉛化処理されたカーボンブラックを使用してもよい。 Examples of carbon black include acetylene black, furnace black, hollow carbon black, channel black, thermal black, and ketjen black. Carbon black may be neutral, acidic, or basic, and oxidation-treated carbon black or graphitized carbon black may be used.

カーボンナノチューブ(CNT)は、平面的なグラファイトを円筒状に巻いた形状、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブを含み、これらが混在してもよい。単層カーボンナノチューブは一層のグラファイトが巻かれた構造を有する。多層カーボンナノチューブは、二又は三以上の層のグラファイトが巻かれた構造を有する。また、カーボンナノチューブの側壁はグラファイト構造でなくともよい。また、例えば、アモルファス構造を有する側壁を備えるカーボンナノチューブも本明細書ではカーボンナノチューブである。 Carbon nanotubes (CNTs) include planar graphite rolled into a cylindrical shape, single-walled carbon nanotubes, and multi-walled carbon nanotubes, and these may be mixed. Single-walled carbon nanotubes have a structure in which one layer of graphite is rolled. Multi-walled carbon nanotubes have a structure in which two or more layers of graphite are rolled. In addition, the sidewalls of carbon nanotubes do not have to have a graphite structure. For example, carbon nanotubes with sidewalls having an amorphous structure are also considered to be carbon nanotubes in this specification.

カーボンナノチューブの形状は限定されない。かかる形状としては、針状、円筒チューブ状、魚骨状(フィッシュボーン又はカップ積層型)、トランプ状(プレートレット)及びコイル状を含む様々な形状が挙げられる。本実施形態においてカーボンナノチューブの形状は、中でも、針状、又は、円筒チューブ状であることが好ましい。カーボンナノチューブは、単独の形状、または2種以上の形状の組合せであってもよい。 The shape of the carbon nanotubes is not limited. Examples of such shapes include needle-like, cylindrical tube-like, fishbone-like (fishbone or cup stack type), trump-like (platelet) and coil-like. In this embodiment, the shape of the carbon nanotubes is preferably needle-like or cylindrical tube-like. The carbon nanotubes may be of a single shape or a combination of two or more shapes.

カーボンナノチューブの形態は、例えば、グラファイトウィスカー、フィラメンタスカーボン、グラファイトファイバー、極細炭素チューブ、カーボンチューブ、カーボンフィブリル、カーボンマイクロチューブ及びカーボンナノファイバー等が挙げられる。カーボンナノチューブは、これらの単独の形態又は二種以上を組み合わせられた形態を有していてもよい。 Examples of the form of carbon nanotubes include graphite whiskers, filamentous carbon, graphite fibers, ultrafine carbon tubes, carbon tubes, carbon fibrils, carbon microtubes, and carbon nanofibers. Carbon nanotubes may have any one of these forms or a combination of two or more of them.

カーボンナノチューブの酸性基量は、へキシルアミンの吸着量から逆滴定にて求めることができる。カーボンナノチューブは、へキシルアミンの吸着量より求めた酸性基量が、カーボンナノチューブのBET法で算出した表面積を基準として0.1μmol/m以上が好ましく、0.2μmol/m以上がより好ましい。また、1μmol/m以下が好ましく、0.7μmol/m以下がより好ましい。カーボンナノチューブの質量を基準として、60μmol/g以上が好ましく、100μmol/g以上がより好ましく、120μmol/gがさらに好ましい。また、300μmol/g以下が好ましく、250μmol/g以下がさらに好ましく、220μmol/g以下がより好ましい。カーボンナノチューブの酸性基量を上記範囲とすることで、分散媒および分散剤との親和性を高めて効率的に良好な導電材分散体を得ることができる。上記範囲を上回ると、塗膜の耐光性や耐酸化性が低下する懸念がある。 The amount of acidic groups in the carbon nanotubes can be determined by back titration from the amount of adsorption of hexylamine. The amount of acidic groups in the carbon nanotubes determined from the amount of adsorption of hexylamine is preferably 0.1 μmol/m 2 or more, more preferably 0.2 μmol/m 2 or more, based on the surface area of the carbon nanotubes calculated by the BET method. Also, it is preferably 1 μmol/m 2 or less, and more preferably 0.7 μmol/m 2 or less. Based on the mass of the carbon nanotubes, it is preferably 60 μmol/g or more, more preferably 100 μmol/g or more, and even more preferably 120 μmol/g. Also, it is preferably 300 μmol/g or less, more preferably 250 μmol/g or less, and even more preferably 220 μmol/g or less. By setting the amount of acidic groups in the carbon nanotubes to the above range, it is possible to efficiently obtain a good conductive material dispersion by increasing the affinity with the dispersion medium and the dispersant. If it exceeds the above range, there is a concern that the light resistance and oxidation resistance of the coating film will decrease.

カーボンナノチューブのBET法で算出した比表面積は100m/g以上が好ましく、150m/g以上がより好ましい。また、1200m/g以下が好ましく、800m/g以下がより好ましい。本発明の導電材分散体を透明帯電防止塗料に用いる場合には、より少ない導電材の添加量で高い透明性を実現するために、比表面積200m/g以上が好ましく、350m/g以上がより好ましく、450m/g以上がさらに好ましい。また、本発明の導電材分散体を透明帯電防止塗料に用いる場合には、単層カーボンナノチューブが特に好ましい。カーボンナノチューブの平均外径は、1nm以上が好ましい。また、30nm以下が好ましく、20nm以下がより好ましく、10nm以下がさらに好ましく、7nm以下が特に好ましい。平均外径を上記範囲とすることで、効率的な導電ネットワークを形成できる。なお、平均外径は、まず透過型電子顕微鏡によって、カーボンナノチューブを観測するとともに撮像する。次に観測写真において、任意の300個のカーボンナノチューブを選び、それぞれの外径を計測する。次に外径の数平均としてカーボンナノチューブの平均外径(nm)を算出する。 The specific surface area of the carbon nanotubes calculated by the BET method is preferably 100 m 2 /g or more, more preferably 150 m 2 /g or more. Also, it is preferably 1200 m 2 /g or less, more preferably 800 m 2 /g or less. When the conductive material dispersion of the present invention is used in a transparent antistatic paint, in order to realize high transparency with a smaller amount of conductive material added, the specific surface area is preferably 200 m 2 /g or more, more preferably 350 m 2 /g or more, and even more preferably 450 m 2 /g or more. Also, when the conductive material dispersion of the present invention is used in a transparent antistatic paint, single-walled carbon nanotubes are particularly preferred. The average outer diameter of the carbon nanotubes is preferably 1 nm or more. Also, it is preferably 30 nm or less, more preferably 20 nm or less, even more preferably 10 nm or less, and especially preferably 7 nm or less. By setting the average outer diameter in the above range, an efficient conductive network can be formed. The average outer diameter is first observed and photographed by a transmission electron microscope. Next, 300 carbon nanotubes are randomly selected from the observation photograph, and the outer diameter of each is measured. The average outer diameter (nm) of the carbon nanotubes is calculated as the number average of the outer diameters.

カーボンナノチューブの炭素純度は一般的なCHN元素分析により求めることができ、導電材中の炭素原子の含有率(質量%)で表される。炭素純度は導電材100質量%に対して、80質量%が好ましく、90質量%以上がより好ましい。特に、本発明の導電材分散体を二次電池に用いる場合には、炭素純度は導電材100質量%に対して、90質量%以上が好ましく、95質量%以上がより好ましく、98質量%以上がさらに好ましい。炭素純度を上記範囲にすることにより、例えば透明帯電防止塗料に用いた場合には、不純物によって耐光性が低下する等の不具合を防ぐことができる。また、二次電池に用いた場合には、不純物によってデンドライトが形成されショートが起こる等の不具合を防ぐことができる。 The carbon purity of the carbon nanotubes can be determined by a general CHN elemental analysis and is expressed as the content (mass%) of carbon atoms in the conductive material. The carbon purity is preferably 80 mass% relative to 100 mass% of the conductive material, and more preferably 90 mass% or more. In particular, when the conductive material dispersion of the present invention is used in a secondary battery, the carbon purity is preferably 90 mass% or more relative to 100 mass% of the conductive material, more preferably 95 mass% or more, and even more preferably 98 mass% or more. By setting the carbon purity within the above range, for example, when used in a transparent antistatic paint, defects such as a decrease in light resistance due to impurities can be prevented. Also, when used in a secondary battery, defects such as the formation of dendrites due to impurities and short circuits can be prevented.

導電材の含有量は、分散体の不揮発分中、0.1~15質量%が好ましく、0.3~10質量%がより好ましい。上記範囲にすることで、沈降やゲル化を起こすことなく、導電材を良好に、かつ安定に存在させることができる。また、導電材の含有量は、導電材の比表面積、分散媒への親和性等によって、適当な流動性または粘度の導電材分散体が得られるように、適宜調整することが好ましい。 The content of the conductive material is preferably 0.1 to 15% by mass, more preferably 0.3 to 10% by mass, of the non-volatile content of the dispersion. By setting the content within the above range, the conductive material can be maintained in a good and stable state without causing sedimentation or gelation. In addition, it is preferable to appropriately adjust the content of the conductive material so that a conductive material dispersion with appropriate fluidity or viscosity is obtained, depending on the specific surface area of the conductive material, its affinity for the dispersion medium, etc.

<分散剤>
本発明の分散剤は、(メタ)アクリロニトリルに由来するモノマー単位と、カルボキシル基含有モノマー単位を含む共重合体を含有する。(メタ)アクリロニトリルに由来するモノマー単位の含有量は、共重合体を構成する全モノマー単位の質量を基準として、40質量%以上99質量%以下である。本発明の分散剤は、(メタ)アクリロニトリルに由来する単位を高濃度に含有する。非水素結合性のシアノ基の強い分極と分散樹脂主鎖の炭素鎖が導電材への吸着性と分散媒への親和性を高め、導電材を分散媒中に安定に存在させることができる。
<Dispersant>
The dispersant of the present invention contains a copolymer containing a monomer unit derived from (meth)acrylonitrile and a carboxyl group-containing monomer unit. The content of the monomer unit derived from (meth)acrylonitrile is 40% by mass or more and 99% by mass or less based on the mass of all monomer units constituting the copolymer. The dispersant of the present invention contains a high concentration of units derived from (meth)acrylonitrile. The strong polarization of the non-hydrogen-bonding cyano group and the carbon chain of the dispersion resin main chain increase the adsorption to the conductive material and the affinity to the dispersion medium, allowing the conductive material to exist stably in the dispersion medium.

(メタ)アクリロニトリルに由来するモノマー単位は、アクリロニトリルおよびメタアクリロニトリルがあげられる。1種を単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができ、アクリロニトリルであることが好ましい。(メタ)アクリロニトリルに由来するモノマー単位がアクリロニトリルだと、共重合体の屈曲が少なくなり、隣接するシアノ基が配向して分極の強い部分構造を形成することから、分散剤と被分散物および/または分散剤と水との分子間力が高くなる。(メタ)アクリロニトリルに由来するモノマー単位の含有量は、前記分子間力を高める観点から、共重合体を構成する全モノマー単位の質量を基準として、40質量%以上であることが好ましく、50質量%以上であることがより好ましく、60質量%以上であることがさらに好ましい。共重合体を構成する全モノマー単位の質量を基準として、99質量%以下であることが好ましく、92質量%以下であることがより好ましく、87質量%以下であることがさらに好ましい。(メタ)アクリロニトリルに由来するモノマー単位の含有量を上記範囲にすることで、被分散物を分散媒中に安定に存在させることができる。また、二次電池に用いた場合には、電池内で分散剤が電解液に溶解して電解液の抵抗を増大させるなどの不具合を防ぐことができる。 Examples of monomer units derived from (meth)acrylonitrile include acrylonitrile and methacrylonitrile. One type can be used alone, or two or more types can be used in combination, and acrylonitrile is preferable. If the monomer unit derived from (meth)acrylonitrile is acrylonitrile, the copolymer is less bent, and adjacent cyano groups are oriented to form a partial structure with strong polarization, so that the intermolecular force between the dispersant and the dispersed material and/or the dispersant and water is high. From the viewpoint of increasing the intermolecular force, the content of the monomer unit derived from (meth)acrylonitrile is preferably 40% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, and even more preferably 60% by mass or more, based on the mass of all monomer units constituting the copolymer. Based on the mass of all monomer units constituting the copolymer, it is preferably 99% by mass or less, more preferably 92% by mass or less, and even more preferably 87% by mass or less. By setting the content of the monomer unit derived from (meth)acrylonitrile within the above range, the dispersed material can be stably present in the dispersion medium. In addition, when used in secondary batteries, it is possible to prevent problems such as the dispersant dissolving in the electrolyte inside the battery and increasing the resistance of the electrolyte.

カルボキシル基含有モノマー単位は、例えば、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸等の不飽和脂肪酸、2-(メタ)アクリロイルオキシエチルフタレート、2-(メタ)アクリロイルオキシプロピルフタレート、2-(メタ)アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタレート、2-(メタ)アクリロイルオキシプロピルヘキサヒドロフタレート、エチレンオキサイド変性コハク酸(メタ)アクリレート、β-カルボキシエチル(メタ)アクリレート等のカルボキシル基含有(メタ)アクリレート等が挙げられる。また、上記カルボキシル基含有モノマーの多量体である無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸等の酸無水物基含有単量体およびその単官能アルコール付加体等が挙げられる。カルボキシル基二つが脱水縮合した構造を有する基である「-C(=O)-O-C(=O)-」(本明細書では「酸無水物基」という)も、加水分解によりカルボキシル基を形成するため、本明細書では、カルボキシル基に含める。カルボキシル基含有モノマーは、不飽和脂肪酸が好ましく、(メタ)アクリル酸がより好ましく、アクリル酸がさらに好ましい。カルボキシル基含有モノマー単位の含有量は、分散媒である水と適度な親和性を持たせる観点から、共重合体を構成する全モノマー単位の質量を基準として、3質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましく、15質量%以上であることがさらに好ましい。共重合体を構成する全モノマー単位の質量を基準として、50質量%以下であることが好ましく、40質量%以下であることがより好ましく、30質量%以下であることがさらに好ましく、25質量%以下であることが特に好ましい。 Examples of the carboxyl group-containing monomer unit include unsaturated fatty acids such as (meth)acrylic acid, crotonic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, and citraconic acid, 2-(meth)acryloyloxyethyl phthalate, 2-(meth)acryloyloxypropyl phthalate, 2-(meth)acryloyloxyethyl hexahydrophthalate, 2-(meth)acryloyloxypropyl hexahydrophthalate, ethylene oxide-modified succinic acid (meth)acrylate, and carboxyl group-containing (meth)acrylate such as β-carboxyethyl (meth)acrylate. In addition, examples of the carboxyl group-containing monomer unit include acid anhydride group-containing monomers such as maleic anhydride, itaconic anhydride, and citraconic anhydride, which are polymers of the above carboxyl group-containing monomers, and monofunctional alcohol adducts thereof. A group having a structure in which two carboxyl groups are dehydrated and condensed, "-C(=O)-O-C(=O)-" (herein referred to as an "acid anhydride group"), also forms a carboxyl group by hydrolysis, and is therefore included in the carboxyl group in this specification. The carboxyl group-containing monomer is preferably an unsaturated fatty acid, more preferably (meth)acrylic acid, and even more preferably acrylic acid. From the viewpoint of providing an appropriate affinity with water, which is the dispersion medium, the content of the carboxyl group-containing monomer unit is preferably 3% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, and even more preferably 15% by mass or more, based on the mass of all monomer units constituting the copolymer. Based on the mass of all monomer units constituting the copolymer, it is preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, even more preferably 30% by mass or less, and particularly preferably 25% by mass or less.

分散剤は、活性水素基含有モノマー(カルボキシル基を除く)、塩基性モノマー、および(メタ)アクリル酸アルキルエステルからなる群より選択される1種以上のモノマー単位を含んでもよい。本発明の導電材分散体を適用する基材や混合する材料の親水性、疎水性、酸性、塩基性等の特性に合わせて上記モノマーを選択し、含有させることで、種々の用途に適用することができる。活性水素基含有モノマー(カルボキシル基を除く)、塩基性モノマー、および(メタ)アクリル酸アルキルエステルからなる群より選択される1種以上のモノマー単位の含有量は、共重合体の構成する全モノマー単位の質量を基準として、20質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましく、5質量%以下がさらに好ましい。
上記範囲で含まれると、高い分子間力を保ったまま種々の用途への適正を付与することができる。
分散剤の合成に使用する活性水素基含有モノマー(カルボキシル基を除く)、塩基性モノマー、および(メタ)アクリル酸アルキルエステルからなる群より選択される1種以上のモノマー単位のうち、活性水素基含有モノマーは、活性水素基として、例えば、水酸基、一級アミノ基、二級アミノ基、メルカプト基等を有するモノマーである。ここで、「一級アミノ基」とは、-NH(アミノ基)を意味し、「二級アミノ基」とは、一級アミノ基上の一つの水素原子がアルキル基等の有機残基で置換された基を意味する。ただし、酸アミド中の一級アミノ基および二級アミノ基は、本明細書では、活性水素基には含めない。
The dispersant may contain one or more monomer units selected from the group consisting of active hydrogen group-containing monomers (excluding carboxyl groups), basic monomers, and (meth)acrylic acid alkyl esters. The conductive material dispersion of the present invention can be applied to various applications by selecting and containing the above monomers according to the characteristics such as hydrophilicity, hydrophobicity, acidity, and basicity of the substrate to which the conductive material dispersion of the present invention is applied or the material to be mixed. The content of one or more monomer units selected from the group consisting of active hydrogen group-containing monomers (excluding carboxyl groups), basic monomers, and (meth)acrylic acid alkyl esters is preferably 20% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, and even more preferably 5% by mass or less, based on the mass of all monomer units constituting the copolymer.
When contained within the above range, suitability for various applications can be imparted while maintaining high intermolecular forces.
Among the one or more monomer units selected from the group consisting of active hydrogen group-containing monomers (excluding carboxyl groups), basic monomers, and (meth)acrylic acid alkyl esters used in the synthesis of the dispersant, the active hydrogen group-containing monomer is a monomer having, for example, a hydroxyl group, a primary amino group, a secondary amino group, a mercapto group, etc., as an active hydrogen group. Here, the term "primary amino group" refers to -NH 2 (amino group), and the term "secondary amino group" refers to a group in which one hydrogen atom on a primary amino group is substituted with an organic residue such as an alkyl group. However, in this specification, the primary amino group and the secondary amino group in the acid amide are not included in the active hydrogen group.

水酸基含有モノマーは、例えば、2-ヒドロキシエチル(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、グリセロールモノ(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシビニルベンゼン、2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピルアクリレートまたはこれらモノマーのカプロラクトン付加物(付加モル数は1~5)等が挙げられる。活性水素基含有モノマーの内、原料の入手しやすさ、取り扱いやすさ、後述する分散媒との親和性等の観点から、水酸基含有モノマーが好ましい。水酸基含有モノマーは、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートが好ましく、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートがより好ましく、ヒドロキシエチルアクリレートがさらに好ましい。 Examples of the hydroxyl group-containing monomer include 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 3-hydroxypropyl (meth)acrylate, 4-hydroxybutyl (meth)acrylate, glycerol mono(meth)acrylate, 4-hydroxyvinylbenzene, 2-hydroxy-3-phenoxypropyl acrylate, and caprolactone adducts of these monomers (number of moles added: 1 to 5). Among the active hydrogen group-containing monomers, hydroxyl group-containing monomers are preferred from the viewpoints of availability of raw materials, ease of handling, affinity with the dispersion medium described below, and the like. As the hydroxyl group-containing monomer, hydroxyalkyl (meth)acrylate is preferred, hydroxyethyl (meth)acrylate is more preferred, and hydroxyethyl acrylate is even more preferred.

1級アミノ基含有モノマーは、例えば、アミノメチル(メタ)アクリレート、アミノエチル(メタ)アクリレート、アリルアミン塩酸塩、二水素アリルアミンリン酸塩、2-イソプロペニルアニリン、3-ビニルアニリン、4-ビニルアニリン等が挙げられる。 Examples of primary amino group-containing monomers include aminomethyl (meth)acrylate, aminoethyl (meth)acrylate, allylamine hydrochloride, dihydrogen allylamine phosphate, 2-isopropenylaniline, 3-vinylaniline, and 4-vinylaniline.

2級アミノ基含有モノマーは、例えば、t-ブチルアミノエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。 Examples of secondary amino group-containing monomers include t-butylaminoethyl (meth)acrylate.

メルカプト基含有モノマーは、例えば、アクリル酸2-(メルカプトアセトキシ)エチル、アリルメルカプタン等が挙げられる。 Examples of mercapto group-containing monomers include 2-(mercaptoacetoxy)ethyl acrylate and allyl mercaptan.

活性水素基含有モノマーは、1種単独で、または2種以上組み合わせて用いることができる。 The active hydrogen group-containing monomers can be used alone or in combination of two or more.

塩基性モノマーは、塩基性基を有するモノマーである。塩基性基としては、例えば、3級アミノ基、アミド基、ピリジン環、マレイミド基などが挙げられる。なお、1級アミノ基を有するモノマー、および2級アミノ基を有するモノマーは、塩基性モノマーにも含まれうるが、本発明においては前記活性水素基含有モノマーとして扱い、塩基性モノマーには含めない。 A basic monomer is a monomer having a basic group. Examples of basic groups include a tertiary amino group, an amide group, a pyridine ring, and a maleimide group. Note that a monomer having a primary amino group and a monomer having a secondary amino group can also be included in basic monomers, but in the present invention, they are treated as the active hydrogen group-containing monomer and are not included in basic monomers.

塩基性モノマーは、例えば、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート等のジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート類;
(メタ)アクリルアミド、N,N-ジエチル(メタ)アクリルアミド、N-イソプロピル(メタ)アクリルアミド、及びアクリロイルモルホリン等のN置換型(メタ)アクリルアミド類;
1-ビニルピリジン、4-ビニルピリジン、1-ビニルイミダゾール等の複素環式芳香族アミン含有ビニルモノマー類;
N-(ジメチルアミノエチル)(メタ)アクリルアミド、N-(ジメチルアミノプロピル)アクリルアミド等のN-(アルキルアミノアルキル)(メタ)アクリルアミド類;
N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジエチル(メタ)アクリルアミド等のN,N-アルキル(メタ)アクリルアミド類等が挙げられる。
Examples of the basic monomer include dialkylaminoalkyl (meth)acrylates such as dimethylaminoethyl (meth)acrylate and dimethylaminopropyl (meth)acrylate;
N-substituted (meth)acrylamides such as (meth)acrylamide, N,N-diethyl(meth)acrylamide, N-isopropyl(meth)acrylamide, and acryloylmorpholine;
Heterocyclic aromatic amine-containing vinyl monomers such as 1-vinylpyridine, 4-vinylpyridine, 1-vinylimidazole, etc.;
N-(alkylaminoalkyl)(meth)acrylamides such as N-(dimethylaminoethyl)(meth)acrylamide and N-(dimethylaminopropyl)acrylamide;
Examples of the alkyl(meth)acrylamides include N,N-alkyl(meth)acrylamides such as N,N-dimethyl(meth)acrylamide and N,N-diethyl(meth)acrylamide.

塩基性モノマーは、1種単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。塩基性モノマーの中でも、原料の入手しやすさ、取り扱いやすさ、後述する分散媒との親和性の観点からジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、またはジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレートが好ましく、ジメチルアミノエチルアクリレートがより好ましい。 The basic monomers may be used alone or in combination of two or more. Among the basic monomers, dimethylaminoethyl (meth)acrylate or dimethylaminopropyl (meth)acrylate is preferred from the viewpoints of availability of raw materials, ease of handling, and affinity with the dispersion medium described below, with dimethylaminoethyl acrylate being more preferred.

(メタ)アクリル酸アルキルエステルは、(RC=C-CO-O-Rで表される構造(ただし、Rは水素原子またはメチル基であって少なくとも一方が水素原子であり、Rは置換基を有していてもよいアルキル基である)を有するモノマーである。
なお、アルキル基の置換基として前記活性水素基または前記塩基性基を含むものは、前記活性水素基含有モノマーまたは前記塩基性モノマーとして扱い、(メタ)アクリル酸アルキルエステルには含めない。
(メタ)アクリル酸アルキルエステルとしては、例えば(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル等の鎖状アルキル基含有(メタ)アクリル酸エステル;
(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸イソステアリル等の分岐状アルキル基含有(メタ)アクリル酸エステル;
(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸イソボルニル等の環状アルキル基含有(メタ)アクリル酸エステル;
(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸フェノキシエチル等の芳香環置換アルキル基含有(メタ)アクリル酸アルキルエステル類;
(メタ)アクリル酸トリフルオロエチル、(メタ)アクリル酸テトラフルオロプロピル等のフルオロ基が置換された(メタ)アクリル酸アルキルエステル類;
(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸(3-エチルオキセタン-3-イル)メチル等のエポキシ基含有(メタ)アクリル酸アルキルエステル類;
3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン等のシリルエーテル基含有(メタ)アクリル酸アルキルエステル類;
(メタ)アクリル酸2-メトキシエチル、(メタ)アクリル酸ポリエチレングリコールモノメチルエーテル等のアルキルオキシ基含有(メタ)アクリル酸アルキルエステル類;
2-(アリルオキシメチル)アクリル酸メチル等の環化重合性モノマー類
等が挙げられる。
An alkyl (meth)acrylate is a monomer having a structure represented by (R 1 ) 2 C═C—CO—O—R 2 (wherein R 1 is a hydrogen atom or a methyl group, at least one of which is a hydrogen atom, and R 2 is an alkyl group which may have a substituent).
Incidentally, those containing the active hydrogen group or the basic group as a substituent of the alkyl group are treated as the active hydrogen group-containing monomer or the basic monomer, and are not included in the (meth)acrylic acid alkyl ester.
Examples of the (meth)acrylic acid alkyl ester include (meth)acrylic acid esters containing a chain alkyl group, such as methyl (meth)acrylate and ethyl (meth)acrylate;
(meth)acrylic acid esters containing a branched alkyl group, such as 2-ethylhexyl (meth)acrylate and isostearyl (meth)acrylate;
(meth)acrylic acid esters containing a cyclic alkyl group, such as cyclohexyl (meth)acrylate and isobornyl (meth)acrylate;
(Meth)acrylic acid alkyl esters containing an aromatic ring-substituted alkyl group, such as benzyl (meth)acrylate and phenoxyethyl (meth)acrylate;
Fluoro-substituted (meth)acrylic acid alkyl esters, such as trifluoroethyl (meth)acrylate and tetrafluoropropyl (meth)acrylate;
Epoxy group-containing (meth)acrylic acid alkyl esters such as glycidyl (meth)acrylate and (3-ethyloxetan-3-yl)methyl (meth)acrylate;
silyl ether group-containing (meth)acrylic acid alkyl esters such as 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane;
Alkyloxy group-containing (meth)acrylic acid alkyl esters such as 2-methoxyethyl (meth)acrylate and polyethylene glycol monomethyl ether (meth)acrylate;
Examples of the monomer include cyclopolymerizable monomers such as methyl 2-(allyloxymethyl)acrylate.

(メタ)アクリル酸アルキルエステルは1種単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。
(メタ)アクリル酸アルキルエステルの中でも、原料の入手しやすさ、取り扱いやすさ、後述する分散媒との親和性の観点から(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ラウリルが好ましく、より好ましくはアクリル酸2-エチルヘキシル、アクリル酸ラウリルである。
The (meth)acrylic acid alkyl esters can be used alone or in combination of two or more.
Among the (meth)acrylic acid alkyl esters, from the viewpoints of availability of raw materials, ease of handling, and affinity with the dispersion medium described below, ethyl (meth)acrylate, butyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, and lauryl (meth)acrylate are preferred, and 2-ethylhexyl acrylate and lauryl acrylate are more preferred.

本発明の分散剤は、さらに他モノマー単位を有してもよい。他モノマー単位を構成するモノマーは、例えばスチレン、及びα-メチルスチレン等のスチレン類;
エチルビニルエーテル、n-プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、n-ブチルビニルエーテル、及びイソブチルビニルエーテル等のビニルエーテル類;
酢酸ビニル、及びプロピオン酸ビニル等の脂肪酸ビニル類;
N-フェニルマレイミド、N-シクロヘキシルマレイミド、等のN-置換マレイミド類;
テトラヒドロフルフリール(メタ)アクリレート、又は3-メチルオキセタニル(メタ)アクリレート等の複素環式(メタ)アクリレート類;等が挙げられる。
The dispersant of the present invention may further have other monomer units. Examples of the monomers constituting the other monomer units include styrenes such as styrene and α-methylstyrene;
Vinyl ethers such as ethyl vinyl ether, n-propyl vinyl ether, isopropyl vinyl ether, n-butyl vinyl ether, and isobutyl vinyl ether;
vinyl acetate, vinyl propionate, and other vinyl fatty acids;
N-substituted maleimides such as N-phenylmaleimide and N-cyclohexylmaleimide;
heterocyclic (meth)acrylates such as tetrahydrofurfuryl (meth)acrylate or 3-methyloxetanyl (meth)acrylate; and the like.

分散剤の製造方法は、特に限定はされず、例えば、溶液重合法、懸濁重合法、塊状重合法、乳化重合法、沈殿重合等が挙げられるところ、溶液重合または沈殿重合法が好ましい。重合反応系は、例えば、イオン重合、フリーラジカル重合、リビングラジカル重合などの付加重合等が挙げられるところ、フリーラジカル重合またはリビングラジカル重合が好ましい。また、ラジカル重合開始剤は、例えば、過酸化物、アゾ系開始剤等が挙げられる。分散剤の重合に際して、連鎖移動剤等の分子量調整剤が使用できる。 The method for producing the dispersant is not particularly limited, and examples thereof include solution polymerization, suspension polymerization, bulk polymerization, emulsion polymerization, and precipitation polymerization, with solution polymerization or precipitation polymerization being preferred. The polymerization reaction system may include addition polymerization such as ionic polymerization, free radical polymerization, and living radical polymerization, with free radical polymerization or living radical polymerization being preferred. Examples of the radical polymerization initiator include peroxides and azo initiators. When polymerizing the dispersant, a molecular weight regulator such as a chain transfer agent can be used.

連鎖移動剤は、例えば、オクチルメルカプタン、ノニルメルカプタン、デシルメルカプタン、ドデシルメルカプタン、3-メルカプト-1,2-プロパンジオール等のアルキルメルカプタン類、チオグリコール酸オクチル、チオグリコール酸ノニル、チオグリコール酸-2-エチルヘキシル等のチオグリコール酸エステル類、2,4-ジフェニル-4-メチル-1-ペンテン、1-メチル-4-イソプロピリデン-1-シクロヘキセン、α-ピネン、β-ピネン等が挙げられる。特に、3-メルカプト-1,2-プロパンジオール、チオグリコール酸エステル類、2,4-ジフェニル-4-メチル-1-ペンテン、1-メチル-4-イソプロピリデン-1-シクロヘキセン、α-ピネン、β-ピネン等が、得られる重合体が低臭気となる点で好ましい。 Examples of chain transfer agents include alkyl mercaptans such as octyl mercaptan, nonyl mercaptan, decyl mercaptan, dodecyl mercaptan, and 3-mercapto-1,2-propanediol, thioglycolic acid esters such as octyl thioglycolate, nonyl thioglycolate, and 2-ethylhexyl thioglycolate, 2,4-diphenyl-4-methyl-1-pentene, 1-methyl-4-isopropylidene-1-cyclohexene, α-pinene, and β-pinene. In particular, 3-mercapto-1,2-propanediol, thioglycolic acid esters, 2,4-diphenyl-4-methyl-1-pentene, 1-methyl-4-isopropylidene-1-cyclohexene, α-pinene, and β-pinene are preferred in that the resulting polymer has a low odor.

連鎖移動剤の使用量は、全モノマー単位100質量部に対して、0.01~4質量%が好ましく、0.1~2質量%がより好ましい。連鎖移動剤を上記範囲とすることで本発明の分散剤の分子量を好適な分子量範囲に調整することが出来る。 The amount of the chain transfer agent used is preferably 0.01 to 4 mass% relative to 100 mass parts of all monomer units, and more preferably 0.1 to 2 mass%. By setting the amount of the chain transfer agent within the above range, the molecular weight of the dispersant of the present invention can be adjusted to a suitable molecular weight range.

分散剤の重量平均分子量は、ポリスチレン換算の重量平均分子量で、5,000以上が好ましく、6,000以上がより好ましく、7,000以上がさらに好ましい。また、400,000以下が好ましく、200,000以下がより好ましく、100,000以下がさらに好ましく、60,000以下が特に好ましい。適度な重量平均分子量を有すると被分散物への吸着性が向上し、分散体の安定性がより向上する。 The weight average molecular weight of the dispersant is preferably 5,000 or more, more preferably 6,000 or more, and even more preferably 7,000 or more, in terms of polystyrene. It is also preferably 400,000 or less, more preferably 200,000 or less, even more preferably 100,000 or less, and particularly preferably 60,000 or less. Having an appropriate weight average molecular weight improves the adsorption to the dispersed material, and further improves the stability of the dispersion.

本発明の分散剤は、既に説明した共重合体そのままでも分散性や保存安定性に優れるが、前記アクリロニトリルに由来する単位が、環状構造を有するとこれらの特性がより向上する。共重合体をアルカリで処理するとアクリロニトリルに由来する単位が水素化ナフチリジン環等の環状構造へ変化する。本明細書では、前記環状構造の存在により分散性がより向上する。なお、アルカリ処理は、共重合体の合成後、分散体の製造が完了するまでの任意のタイミングで行えばよい。また、加温すると変化しやすくなる。前記アクリロニトリルに由来する単位が環状構造を形成するには、アクリロニトリルに由来する単位が少なくとも2つ以上連続した部分構造を有する必要があり、3つ以上連続した部分構造を有することが好ましい。2つ以上連続した部分構造を有する重合体は、例えば、フリーラジカル重合などの付加重合によってランダム重合体を重合する場合には、アクリロニトリルに由来する単位を50質量%以上含有すると得られやすく、70質量%以上含有するとさらに得られやすい。また、イオン重合またはリビングラジカル重合などの付加重合によってブロック重合体を重合しても得ることができる。 The dispersant of the present invention has excellent dispersibility and storage stability even in the copolymer as described above, but these properties are further improved when the unit derived from acrylonitrile has a cyclic structure. When the copolymer is treated with an alkali, the unit derived from acrylonitrile changes to a cyclic structure such as a hydrogenated naphthyridine ring. In this specification, the presence of the cyclic structure further improves dispersibility. The alkali treatment may be performed at any time from the synthesis of the copolymer until the production of the dispersion is completed. In addition, it is easily changed by heating. In order for the unit derived from acrylonitrile to form a cyclic structure, the unit derived from acrylonitrile must have at least two or more consecutive partial structures, and it is preferable that the unit has three or more consecutive partial structures. For example, when a random polymer is polymerized by addition polymerization such as free radical polymerization, a polymer having two or more consecutive partial structures is easily obtained when the unit derived from acrylonitrile is contained in 50% by mass or more, and is even more easily obtained when the unit derived from acrylonitrile is contained in 70% by mass or more. In addition, it can also be obtained by polymerizing a block polymer by addition polymerization such as ionic polymerization or living radical polymerization.

更に本発明の分散剤が、(メタ)アクリル酸に由来する単位を有する場合、当該(メタ)アクリル酸単位が環状構造を形成していてもよい。
(メタ)アクリル酸単位を有する場合、アルカリ処理によりアクリロニトリルに由来する単位とともに環状構造としてグルタルイミド環を形成することがあるため、水素化ナフチリジン環等の環構造と、グルタルイミド環が併存する。これにより分散安定性がより向上する。本分散剤が環状構造を形成する(メタ)アクリル酸単位を有する重合体である場合、(メタ)アクリル酸単位は、共重合体の全モノマー単位中、1~25質量%が好ましく、10~25質量%がより好ましい。また、アクリロニトリルに由来する単位は、共重合体の全モノマー単位中、40~99質量%が好ましく、55~99質量%がより好ましく、75~99質量%がさらに好ましい。前記グルタルイミド環を形成するには、少なくともアクリロニトリルに由来する単位とアクリル酸単位とが、隣り合った部分構造を有する必要がある。
Furthermore, when the dispersant of the present invention has a unit derived from (meth)acrylic acid, the (meth)acrylic acid unit may form a cyclic structure.
When the dispersant has a (meth)acrylic acid unit, a glutarimide ring may be formed as a cyclic structure together with a unit derived from acrylonitrile by alkali treatment, so that a ring structure such as a hydrogenated naphthyridine ring and a glutarimide ring coexist. This further improves the dispersion stability. When the dispersant is a polymer having a (meth)acrylic acid unit forming a cyclic structure, the (meth)acrylic acid unit is preferably 1 to 25 mass% of the total monomer units of the copolymer, more preferably 10 to 25 mass%. In addition, the unit derived from acrylonitrile is preferably 40 to 99 mass%, more preferably 55 to 99 mass%, and even more preferably 75 to 99 mass% of the total monomer units of the copolymer. In order to form the glutarimide ring, it is necessary to have a partial structure in which at least a unit derived from acrylonitrile and an acrylic acid unit are adjacent to each other.

分散剤の酸価は、KOHの中和滴定より求めることができる。分散剤の酸価は、30mgKOH/g以上が好ましく、55mgKOH/g以上がより好ましく、70mgKOH/g以上がさらに好ましい。また、400mgKOH/g以下が好ましく、300mgKOH/g以下がより好ましく、200mgKOH/g以下がさらに好ましい。分散剤の酸価を上記範囲にすることで、分散剤と分散媒との親和性を適度に制御し、被分散物に対して効果的に作用しつつ、良好な分散状態を維持できるようになる。分散剤の酸化が上記範囲を上回ると、分散媒に対する親和性が高くなりすぎ(すなわち水への溶解性が高くなりすぎ)、上記範囲を下回ると、分散媒に対する親和性が低くなりすぎ(すなわち水への溶解性が低くなりすぎ)、いずれの場合も分散剤としての作用が低くなる場合がある。また、前記導電材の酸性基量と、分散剤の酸価とをいずれも上記範囲とすることで、分散剤、分散媒、被分散物の間の親和性バランスがさらに良好となり、分散性が向上する。 The acid value of the dispersant can be determined by neutralization titration with KOH. The acid value of the dispersant is preferably 30 mgKOH/g or more, more preferably 55 mgKOH/g or more, and even more preferably 70 mgKOH/g or more. Also, it is preferably 400 mgKOH/g or less, more preferably 300 mgKOH/g or less, and even more preferably 200 mgKOH/g or less. By setting the acid value of the dispersant within the above range, the affinity between the dispersant and the dispersion medium can be appropriately controlled, and the dispersant can maintain a good dispersion state while acting effectively on the dispersed material. If the oxidation of the dispersant exceeds the above range, the affinity to the dispersion medium becomes too high (i.e., the solubility in water becomes too high), and if it falls below the above range, the affinity to the dispersion medium becomes too low (i.e., the solubility in water becomes too low), and in either case, the action as a dispersant may be reduced. Furthermore, by setting the amount of acidic groups in the conductive material and the acid value of the dispersant within the above ranges, the affinity balance between the dispersant, the dispersion medium, and the dispersed material is further improved, improving dispersibility.

分散剤の添加量は、導電材分散体として求められる分散度、流動性および貯蔵安定性が達成されるために必要な量を実験的に決定するのが好ましい。必要量を超えて過剰に添加するとかえって貯蔵安定性が悪くなったり、二次電池に用いた場合に抵抗を悪化させるといった問題が起こり得る。分散剤の必要量は、導電材の比表面積、形状、結晶性、炭素純度、濡れ性、分散媒、その他添加剤等、様々な因子に影響されるため、導電材の種類によって適宜決定するのが好ましく、例えば比表面積が高く濡れ性が悪い導電材ほど分散剤を多く必要とする。 It is preferable to experimentally determine the amount of dispersant added in order to achieve the dispersion degree, fluidity, and storage stability required for the conductive material dispersion. Adding an excess amount beyond the required amount may result in problems such as poor storage stability or increased resistance when used in a secondary battery. The amount of dispersant required is influenced by various factors such as the specific surface area, shape, crystallinity, carbon purity, wettability, dispersion medium, and other additives of the conductive material, so it is preferable to determine the amount of dispersant appropriately depending on the type of conductive material. For example, the higher the specific surface area and the poorer the wettability of the conductive material, the more dispersant is required.

分散剤の含有量は、導電材の質量を基準として10質量%以上が好ましく、20質量%以上がより好ましい。また、透明帯電防止塗料に用いる場合には、1000質量%以下が好ましく、500質量%以下がより好ましく、300質量%以下が特に好ましい。二次電池に用いる場合には、100質量%以下が好ましく、60質量%以下がより好ましく、40質量%以下がさらに好ましい。上記範囲にすることで、用途特性を害することなく導電材を良好に、かつ安定に存在させることができる。 The content of the dispersant is preferably 10% by mass or more, and more preferably 20% by mass or more, based on the mass of the conductive material. When used in a transparent antistatic coating, the content is preferably 1000% by mass or less, more preferably 500% by mass or less, and particularly preferably 300% by mass or less. When used in a secondary battery, the content is preferably 100% by mass or less, more preferably 60% by mass or less, and even more preferably 40% by mass or less. By keeping the content within the above range, the conductive material can be present well and stably without impairing the application characteristics.

<消泡剤>
本発明の導電材分散体は消泡剤を含むことが好ましい。消泡剤は、市販の消泡剤、湿潤剤、水溶性有機溶剤等、消泡効果を有するものであれば任意に用いることができ、1種類でも、複数を組み合わせて用いてもよい。
例えば、アルコール系;エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、オクチルアルコール、ヘキサデシルアルコール、アセチレンアルコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、メチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテル、アセチレングリコール、ポリオキシアルキレングリコール、プロピレングリコール、その他グリコール類等、
脂肪酸エステル系;ジエチレングリコールラウレート、グリセリンモノリシノレート、アルケニルコハク酸誘導体、ソルビトールモノラウレート、ソルビトールトリオレエート、ポリオキシエチレンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビトールモノラウレート、天然ワックス等、
アミド系;ポリオキシアルキレンアミド、アクリレートポリアミン等、
リン酸エステル系;リン酸トリブチル、ナトリウムオクチルホスフェート等、
金属セッケン系;アルミニウムステアレート、カルシウムオレエート等、
油脂系;動植物油、胡麻油、ひまし油等、
鉱油系:灯油、パラフィン等、
シリコーン系;ジメチルシリコーン油、シリコーンペースト、シリコーンエマルジョン、有機変性ポリシロキサン、フルオロシリコーン油等、
または、アルコール系以外の水溶性有機溶剤としてN-メチル-2-ピロリドン等が挙げられる。
中でも、アセチレングリコール系が好ましい。上記のような消泡剤を用いると、導電材分散体の表面張力を下げることができる。導電材分散体の表面張力は、分散機のエネルギー効率および塗工性の観点から、73mN/m以下が好ましく、70mN/m以下がより好ましく、65mN/m以下がさらに好ましい。消泡剤は、仕込みを含む分散工程の開始から終了までの任意のタイミングで添加することができるが、仕込み性や分散効率の観点から、被分散物と分散媒を混合する前に添加するのが好ましい。また、一度に添加しても、複数回にわけて添加してもよい。
<Antifoaming agent>
The conductive material dispersion of the present invention preferably contains a defoaming agent. Any defoaming agent having a defoaming effect, such as a commercially available defoaming agent, a wetting agent, or a water-soluble organic solvent, can be used as the defoaming agent. One type of defoaming agent or a combination of two or more types of defoaming agents can be used.
For example, alcohols: ethanol, propanol, isopropanol, butanol, octyl alcohol, hexadecyl alcohol, acetylene alcohol, ethylene glycol monobutyl ether, methyl cellosolve, butyl cellosolve, propylene glycol monomethyl ether, acetylene glycol, polyoxyalkylene glycol, propylene glycol, and other glycols;
Fatty acid esters: diethylene glycol laurate, glycerin monoricinoleate, alkenylsuccinic acid derivatives, sorbitol monolaurate, sorbitol trioleate, polyoxyethylene monolaurate, polyoxyethylene sorbitol monolaurate, natural waxes, etc.
Amide-based: polyoxyalkylene amide, acrylate polyamine, etc.
Phosphate esters: tributyl phosphate, sodium octyl phosphate, etc.
Metal soaps: aluminum stearate, calcium oleate, etc.
Oils and fats: animal and vegetable oils, sesame oil, castor oil, etc.
Mineral oils: kerosene, paraffin, etc.
Silicone-based: dimethyl silicone oil, silicone paste, silicone emulsion, organic modified polysiloxane, fluorosilicone oil, etc.
Alternatively, examples of water-soluble organic solvents other than alcohols include N-methyl-2-pyrrolidone.
Among them, acetylene glycol-based is preferred. The use of such an antifoaming agent can reduce the surface tension of the conductive material dispersion. From the viewpoint of the energy efficiency and coatability of the dispersing machine, the surface tension of the conductive material dispersion is preferably 73 mN/m or less, more preferably 70 mN/m or less, and even more preferably 65 mN/m or less. The antifoaming agent can be added at any timing from the start to the end of the dispersion process including the charging, but from the viewpoint of the charging property and the dispersion efficiency, it is preferable to add the antifoaming agent before mixing the dispersed material and the dispersion medium. In addition, the antifoaming agent may be added at once or in multiple portions.

<分散媒>
本発明の分散媒は水であるり、任意で、他の溶媒を含んでいてもよい。
<Dispersion medium>
The dispersion medium of the present invention is water and may optionally contain other solvents.

<導電材分散体>
本発明の導電材分散体は、導電材、分散剤、および水を含有することが好ましい。導電材分散体の用途は、例えば、蓄電デバイス、帯電防止材、電子部品、透明電極(ITO膜)代替、電磁波シールド等が挙げられる。蓄電デバイスは、例えば、二次電池用電極、電気二重層キャパシタ用電極、非水電解質キャパシタ用電極等が挙げられる。この場合、導電材は炭素材料が好ましい。帯電防止材は、プラスチックやゴム製品のICトレーや電子部品材料の成形体が挙げられる。
<Conductive material dispersion>
The conductive material dispersion of the present invention preferably contains a conductive material, a dispersant, and water.The conductive material dispersion is used, for example, in a power storage device, an antistatic material, electronic parts, a transparent electrode (ITO film) replacement, an electromagnetic wave shield, etc.The power storage device is, for example, an electrode for a secondary battery, an electrode for an electric double layer capacitor, an electrode for a non-aqueous electrolyte capacitor, etc.In this case, the conductive material is preferably a carbon material.The antistatic material is, for example, an IC tray of a plastic or rubber product, or a molded body of an electronic component material.

本発明の導電材分散体は、無機塩基、無機金属塩、または有機塩基を含有できる。これにより被分散物の経時分散安定性がより向上する。無機塩基および無機金属塩としては、アルカリ金属、およびアルカリ土類金属の少なくとも一方を有する化合物が好ましい。無機塩基および無機金属塩としては、アルカリ金属、およびアルカリ土類金属の、塩化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、リン酸塩、タングステン酸塩、バナジウム酸塩、モリブデン酸塩、ニオブ酸塩、ならびにホウ酸塩等が挙げられる。これらの中でも容易にカチオンを供給できる面でアルカリ金属、アルカリ土類金属の塩化物、水酸化物、炭酸塩が好ましい。アルカリ金属の水酸化物は、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられる。アルカリ土類金属の水酸化物は、例えば、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等が挙げられる。
アルカリ金属の炭酸塩は、例えば、炭酸リチウム、炭酸水素リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム等が挙げられる。
アルカリ土類金属の炭酸塩は、例えば、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムが挙げられる。これらの中でも水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、炭酸リチウム、炭酸ナトリウムがより好ましい。なお、本発明の無機塩基および無機金属塩が有する金属は、遷移金属であってもよい。
The conductive material dispersion of the present invention can contain an inorganic base, an inorganic metal salt, or an organic base. This further improves the dispersion stability over time of the dispersed material. As the inorganic base and inorganic metal salt, a compound having at least one of an alkali metal and an alkaline earth metal is preferable. As the inorganic base and inorganic metal salt, chlorides, hydroxides, carbonates, nitrates, sulfates, phosphates, tungstates, vanadates, molybdates, niobates, borates, etc. of alkali metals and alkaline earth metals can be mentioned. Among these, chlorides, hydroxides, and carbonates of alkali metals and alkaline earth metals are preferable in terms of being able to easily supply cations. Examples of the hydroxides of alkali metals include lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, etc. Examples of the hydroxides of alkaline earth metals include calcium hydroxide, magnesium hydroxide, etc.
Examples of the alkali metal carbonate include lithium carbonate, lithium hydrogen carbonate, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate, potassium carbonate, and potassium hydrogen carbonate.
Examples of the carbonate salt of an alkaline earth metal include calcium carbonate and magnesium carbonate. Among these, lithium hydroxide, sodium hydroxide, lithium carbonate, and sodium carbonate are more preferable. The metal contained in the inorganic base and inorganic metal salt of the present invention may be a transition metal.

有機塩基は、例えば、炭素数1~40の置換されていてもよいアルキル基を有する1級、2級、3級アルキルアミン、またはその塩基性窒素原子を含有する化合物が挙げられる。 Examples of organic bases include primary, secondary, and tertiary alkylamines having an optionally substituted alkyl group having 1 to 40 carbon atoms, or compounds containing the basic nitrogen atom.

炭素数1~40の置換されていてもよいアルキル基を有する1級アルキルアミンは、例えば、プロピルアミン、ブチルアミン、イソブチルアミン、オクチルアミン、2ーエチルヘキシルアミン、ラウリルアミン、ステアリルアミン、オレイルアミン、2-アミノエタノール、3-アミノプロパノール、3-エトキシプロピルアミン、3-ラウリルオキシプロピルアミン等が挙げられる。 Examples of primary alkylamines having an optionally substituted alkyl group having 1 to 40 carbon atoms include propylamine, butylamine, isobutylamine, octylamine, 2-ethylhexylamine, laurylamine, stearylamine, oleylamine, 2-aminoethanol, 3-aminopropanol, 3-ethoxypropylamine, and 3-lauryloxypropylamine.

炭素数1~40の置換されていてもよいアルキル基を有する2級アルキルアミンは、例えば、ジブチルアミン、ジイソブチルアミン、N-メチルヘキシルアミン、ジオクチルアミン、ジステアリルアミン、2-メチルアミノエタノール等が挙げられる。 Examples of secondary alkylamines having an optionally substituted alkyl group having 1 to 40 carbon atoms include dibutylamine, diisobutylamine, N-methylhexylamine, dioctylamine, distearylamine, and 2-methylaminoethanol.

炭素数1~40の置換されていてもよいアルキル基を有する3級アルキルアミンは、例えば、トリエチルアミン、トリブチルアミン、N,N-ジメチルブチルアミン、N,N-ジイソプロピルエチルアミン、ジメチルオクチルアミン、トリ-n-ブチルアミン、ジメチルベンジルアミン、トリオクチルアミン、ジメチルデシルアミン、ジメチルラウリルアミン、ジメチルミリスチルアミン、ジメチルパルミチルアミン、ジメチルステアリルアミン、ジラウリルモノメチルアミン、トリエタノールアミン、2-(ジメチルアミノ)エタノール等が挙げられる。 Tertiary alkylamines having an optionally substituted alkyl group having 1 to 40 carbon atoms include, for example, triethylamine, tributylamine, N,N-dimethylbutylamine, N,N-diisopropylethylamine, dimethyloctylamine, tri-n-butylamine, dimethylbenzylamine, trioctylamine, dimethyldecylamine, dimethyllaurylamine, dimethylmyristylamine, dimethylpalmitylamine, dimethylstearylamine, dilaurylmonomethylamine, triethanolamine, and 2-(dimethylamino)ethanol.

これらの中でも炭素数1~30の置換されていてもよいアルキル基を有する1級、2級または3級アルキルアミンが好ましく、炭素数置換されていてもよいアルキル基を有する1~20の1級、2級または3級アルキルアミンがより好ましい。
置換されていてもよいアルキル基とは、水素原子が置換されていてもよいことを意味し、置換基としては、ヒドロキシ基等が挙げられる。
Among these, primary, secondary or tertiary alkylamines having an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms which may be substituted are preferred, and primary, secondary or tertiary alkylamines having an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may be substituted are more preferred.
The term "optionally substituted alkyl group" means that a hydrogen atom may be substituted, and examples of the substituent include a hydroxy group.

その他の塩基性窒素原子を含有する化合物は、例えば、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン-7(DBU)、1,5-ジアザビシクロ[4.3.0]ノネン-5(DBN)、1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)、イミダゾール、1-メチルイミダゾール等が挙げられる。 Other compounds containing basic nitrogen atoms include, for example, 1,8-diazabicyclo[5.4.0]undecene-7 (DBU), 1,5-diazabicyclo[4.3.0]nonene-5 (DBN), 1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane (DABCO), imidazole, and 1-methylimidazole.

無機塩基、無機金属塩、および有機塩基の配合量の合計は、分散剤100質量部に対して、1~100質量部が好ましく、1~50質量部がより好ましい。適量配合すると分散性がより向上する。 The total amount of inorganic base, inorganic metal salt, and organic base is preferably 1 to 100 parts by mass, and more preferably 1 to 50 parts by mass, per 100 parts by mass of dispersant. Adding the appropriate amounts further improves dispersibility.

導電材分散体のpHは、7.0以上11.0以下が好ましく、9.0以上10.5以下が好ましい。pHが上記範囲を下回ると、導電材分散体がゲル化しやすくなる。pHが上記範囲を上回ると、電池内での各種原料および外装材等の腐食、またはバインダーのゲル化といった問題が生じやすくなる。pHは、一般的なpHメーターにより測定することができる。 The pH of the conductive material dispersion is preferably 7.0 or more and 11.0 or less, and more preferably 9.0 or more and 10.5 or less. If the pH is below the above range, the conductive material dispersion is likely to gel. If the pH is above the above range, problems such as corrosion of various raw materials and exterior materials in the battery, or gelation of the binder are likely to occur. The pH can be measured with a general pH meter.

導電材分散体における導電材の分散性は、レーザー回折/散乱式の粒度分布計にて求めたメジアン径(μm)でも評価できる。レーザー回折/散乱式の粒度分布計にて求めたメジアン径(μm)では、粒子による散乱光強度分布により、CNT凝集粒子の粒子径を見積もることができる。メジアン径(μm)は0.5以上5.0以下が好ましく、0.5以上2.0以下がより好ましい。上記範囲とすることで適切な分散状態の導電材分散体を得ることができる。上記範囲を下回ると凝集した状態の導電材が存在し、また、上記範囲を上回ると微細に切断された導電材が多数生じることから、効率的な導電ネットワークの形成が難しくなる。メジアン径は実施例に記載の方法により測定することができる。 The dispersibility of the conductive material in the conductive material dispersion can also be evaluated by the median diameter (μm) determined by a laser diffraction/scattering type particle size distribution analyzer. With the median diameter (μm) determined by a laser diffraction/scattering type particle size distribution analyzer, the particle size of the CNT aggregated particles can be estimated by the scattered light intensity distribution by the particles. The median diameter (μm) is preferably 0.5 to 5.0, more preferably 0.5 to 2.0. By setting it within the above range, a conductive material dispersion in an appropriate dispersion state can be obtained. If it is below the above range, the conductive material will be in an aggregated state, and if it is above the above range, a large number of finely cut conductive materials will be generated, making it difficult to form an efficient conductive network. The median diameter can be measured by the method described in the examples.

本発明の分散体は必要に応じて、例えば濡れ浸透剤、酸化防止剤、防腐剤、防カビ剤、レベリング剤などその他添加剤を、本発明の目的を阻害しない範囲で適宜配合することができ、分散体作製前、分散時、分散後等、任意のタイミングで添加することが出来る。なお、本明細書では、導電材分散体を単に「分散体」という場合がある。 The dispersion of the present invention may contain other additives, such as wetting and penetrating agents, antioxidants, preservatives, antifungal agents, and leveling agents, as necessary, within the scope of not impairing the object of the present invention. These additives may be added at any time, such as before, during, or after the preparation of the dispersion. In this specification, the conductive material dispersion may be simply referred to as "dispersion."

<分散方法>
本発明の導電材分散体は、例えば、導電材、分散剤、および水を含有する導電材組成物を、分散装置を使用して、分散処理を行い微細に分散して製造することが好ましい。なお、分散処理は、使用する材料の添加タイミングを任意に調整し、2回以上の多段階処理ができる。
<Dispersion method>
The conductive material dispersion of the present invention is preferably produced, for example, by dispersing a conductive material composition containing a conductive material, a dispersant, and water using a dispersing device to finely disperse the conductive material composition. The dispersion treatment can be a multi-stage treatment of two or more steps by arbitrarily adjusting the timing of addition of the materials to be used.

分散装置は、例えば、ニーダー、2本ロールミル、3本ロールミル、プラネタリーミキサー、ボールミル、横型サンドミル、縦型サンドミル、アニュラー型ビーズミル、アトライター、ハイシアミキサー、ディスパー、または高圧ホモジナイザー等が挙げられる。高圧ホモジナイザーを使用する際の圧力は60~150MPaが好ましく、60~120MPaであることがより好ましい。 Examples of dispersion devices include kneaders, two-roll mills, three-roll mills, planetary mixers, ball mills, horizontal sand mills, vertical sand mills, annular bead mills, attritors, high shear mixers, dispersers, and high-pressure homogenizers. When using a high-pressure homogenizer, the pressure is preferably 60 to 150 MPa, and more preferably 60 to 120 MPa.

分散装置を用いた分散方式には、バッチ式分散、パス式分散、循環分散等があるが、いずれの方式でもよく、2つ以上の方式を組み合わせてもよい。バッチ式分散とは、配管などを用いずに、分散装置本体のみで分散を行う方法である。取扱いが簡易であるため、少量製造する場合に好ましい。パス式分散とは、分散装置本体に、配管を介して被分散液を供給するタンクと、被分散液を受けるタンクとを備え、分散装置本体を通過(パス)させる分散方式である。また、循環式分散とは、分散装置本体を通過した被分散液を、被分散液を供給するタンクに戻して、循環させながら分散を行う方式である。いずれも処理時間を長くするほど分散が進むため、目的の分散状態になるまでパス、あるいは循環を繰り返せばよく、タンクの大きさや処理時間を変更すれば処理量を増やすことができる。パス式分散は循環式分散と比較して分散状態を均一化させやすい点で好ましい。循環式分散はパス式分散と比較して作業や製造設備が簡易である点で好ましい。分散工程は、凝集粒子の解砕、導電材の解れ、濡れ、安定化等が順次、あるいは同時に進行し、進行の仕方によって仕上がりの分散状態が異なることから、各分散工程における分散状態を各種評価方法を用いることにより管理することが好ましい。例えば、実施例に記載の方法で管理することができる。 Dispersion methods using a dispersion device include batch dispersion, pass dispersion, and circulation dispersion, and any of these methods may be used, or two or more methods may be combined. Batch dispersion is a method in which dispersion is performed using only the dispersion device body without using piping or the like. It is easy to handle, so it is preferable for small-scale production. Pass dispersion is a dispersion method in which the dispersion device body is equipped with a tank that supplies the dispersion liquid through piping and a tank that receives the dispersion liquid, and the liquid passes through the dispersion device body. In circulation dispersion, the liquid that has passed through the dispersion device body is returned to the tank that supplies the dispersion liquid, and dispersion is performed while circulating. In both cases, the longer the processing time, the more the dispersion progresses, so it is sufficient to repeat the pass or circulation until the desired dispersion state is achieved, and the processing amount can be increased by changing the size of the tank or the processing time. Pass dispersion is preferable in that it is easier to homogenize the dispersion state than circulation dispersion. Circulation dispersion is preferable in that the work and manufacturing equipment are simpler than pass dispersion. In the dispersion process, the disintegration of aggregated particles, the loosening, wetting, and stabilization of the conductive material proceed sequentially or simultaneously, and the final dispersion state differs depending on how the steps proceed. Therefore, it is preferable to control the dispersion state in each dispersion process by using various evaluation methods. For example, it can be controlled by the method described in the examples.

また、導電材組成物にせん断応力をかけて、グラインドゲージによる判定(JIS K5600-2-5に準ず)で分散粒度が250μm以下となるまで予備分散を行ってから、引き続き高圧ホモジナイザー等を用いて60~150MPaの圧力で、メジアン径が100μm以下となるまで本分散を行うことにより導電材分散体を製造する方法が好ましい。この際、塩基を添加して分散媒のpHを7.0以上13.5以下に調整すると、導電材の濡れ性が向上し、また、分散剤の作用を高めることができる。 In addition, a preferred method is to apply shear stress to the conductive material composition to perform preliminary dispersion until the dispersed particle size is 250 μm or less as judged by a grind gauge (based on JIS K5600-2-5), and then perform main dispersion using a high-pressure homogenizer or the like at a pressure of 60 to 150 MPa until the median diameter is 100 μm or less, thereby producing a conductive material dispersion. In this case, adding a base to adjust the pH of the dispersion medium to 7.0 or more and 13.5 or less can improve the wettability of the conductive material and enhance the effect of the dispersant.

せん断応力をかける分散方法としては、3本ロールミル、プラネタリーミキサー、ハイシアミキサー、ディスパー等の分散装置を用いる方法が挙げられる。中でも、高圧ホモジナイザーに適した粘度と同等の粘度で分散できるハイシアミキサーの使用が好ましい。 Dispersion methods that apply shear stress include methods using dispersion devices such as a three-roll mill, planetary mixer, high shear mixer, and disperser. Among these, it is preferable to use a high shear mixer, which can disperse at a viscosity equivalent to that suitable for a high-pressure homogenizer.

また、さらに、導電材分散体に含有される金属異物を除去する工程を含むことが好ましい。金属異物とは、導電材分散体中に粒子状で存在している鉄、ニッケル、クロム等であり、溶解し金属イオン状態で存在しているものは含まない。金属異物除去工程における、導電材分散体から粒子状の金属異物を除去する方法は特に限定されず、例えば、フィルターを用いた濾過により除去する方法、振動ふるいによる除去する方法、遠心分離により除去する方法、磁力により除去する方法等が挙げられる。中でも、鉄、ニッケル、クロム等の金属異物は磁性を有するため、磁力により除去する方法が好ましく、磁力により除去する工程とフィルターを用いた濾過により除去する工程を組み合わせる方法がより好ましい。 Moreover, it is preferable to further include a step of removing metallic foreign matter contained in the conductive material dispersion. Metallic foreign matter refers to iron, nickel, chromium, etc. that exists in the conductive material dispersion in particulate form, and does not include those that exist in a dissolved state of metal ions. In the metallic foreign matter removal step, the method of removing particulate metallic foreign matter from the conductive material dispersion is not particularly limited, and examples thereof include a method of removing by filtration using a filter, a method of removing by a vibrating sieve, a method of removing by centrifugation, and a method of removing by magnetic force. Among these, since metallic foreign matter such as iron, nickel, and chromium has magnetism, a method of removing by magnetic force is preferred, and a method of combining a step of removing by magnetic force and a step of removing by filtration using a filter is more preferred.

磁力により除去する方法としては、金属異物が除去できる方法であれば特に限定はされないが、生産性および除去効率を考慮すると、導電材分散体の製造ライン中に、磁気フィルターを配置して、導電材組成物を通過させることにより除去する方法が好ましい。
磁気フィルターによって導電材分散体中から金属異物を除去する工程は、1,000ガウス以上の磁束密度以上の磁場を形成する磁気フィルターを通過させることにより行われることが好ましい。磁束密度が低いと金属成分の除去効率が低下するため、好ましくは5,000ガウス以上、磁性の弱いステンレスを除去することを考慮するとさらに好ましくは10,000ガウス以上、最も好ましくは12,000ガウス以上である。
製造ライン中に磁気フィルターを配置する際には、磁気フィルターの上流側に、カートリッジフィルターなどのフィルターにより粗大な異物、あるいは金属粒子を除く工程を含ませることが好ましい。粗大な金属粒子は、濾過する流速によっては、磁気フィルターを通過してしまう恐れがあるためである。また、磁気フィルターは、一回ろ過するのみでも効果はあるが、循環式であることがより好ましい。循環式とすることで、金属粒子の除去効率が向上するためである。
導電材分散体の製造ライン中に、磁気フィルターを配置する場合は、磁気フィルターの配置場所は特に制限されないが、好ましくは導電材分散体を容器に充填する直前、容器への充填前に濾過フィルターによる濾過工程が存在する場合には、濾過フィルターの前に配置することが好ましい。これは、磁気フィルターから金属成分が脱離した場合に、製品への混入を防止するためである。
The method of removing the metal foreign matter by magnetic force is not particularly limited as long as it can remove the metal foreign matter. However, taking into consideration productivity and removal efficiency, a method of removing the metal foreign matter by passing the conductive material composition through a magnetic filter disposed in a production line for the conductive material dispersion is preferred.
The step of removing metallic foreign matter from a conductive material dispersion using a magnetic filter is preferably carried out by passing the conductive material through a magnetic filter that forms a magnetic field with a magnetic flux density of 1,000 gauss or more. Since a low magnetic flux density reduces the efficiency of removing metallic components, the magnetic flux density is preferably 5,000 gauss or more, more preferably 10,000 gauss or more in consideration of removing stainless steel, which has a weak magnetic property, and most preferably 12,000 gauss or more.
When a magnetic filter is disposed in a production line, it is preferable to include a process for removing coarse foreign matter or metal particles using a filter such as a cartridge filter upstream of the magnetic filter. This is because coarse metal particles may pass through the magnetic filter depending on the flow rate of the filtration. Although the magnetic filter is effective even if it is used for filtering only once, it is more preferable that the magnetic filter is of a circulating type. This is because the efficiency of removing metal particles is improved by using a circulating type.
When a magnetic filter is disposed in a production line for a conductive material dispersion, the location of the magnetic filter is not particularly limited, but it is preferable to dispose the magnetic filter immediately before filling a container with the conductive material dispersion, and in the case where a filtration process using a filtration filter is performed before filling the container, it is preferable to dispose the magnetic filter before the filtration filter, in order to prevent metal components from being mixed into the product when they are desorbed from the magnetic filter.

金属含有量は、導電材分散体中の金属異物量は導電材分散体を乾燥した後、ICP分析することによって求めることができる。ICP分析によって検出される鉄、ニッケル、クロムからなる金属含有量は、粒子状で存在している金属異物、および、溶解し金属イオン状態で存在しているものを含む。すなわち、金属異物の除去工程を経た導電材分散体の金属異物量は、除去しきれなかった金属異物、および、溶解し金属イオン状態で存在しているものを含む。 The metal content, or the amount of metal foreign matter in the conductive material dispersion, can be determined by drying the conductive material dispersion and then performing ICP analysis. The metal content of iron, nickel, and chromium detected by ICP analysis includes metal foreign matter that exists in particulate form and that exists in dissolved metal ion form. In other words, the amount of metal foreign matter in the conductive material dispersion that has undergone the metal foreign matter removal process includes metal foreign matter that was not completely removed and that exists in dissolved metal ion form.

本発明の導電材分散体に含まれる金属含有量は、鉄、ニッケル、クロムの合計で100ppm以下であることが好ましく、50ppm以下であることがさらに好ましい。金属含有量を上記範囲にすることで、導電材分散体や塗料の貯蔵安定性を向上させ、塗膜や電池に用いた際の劣化を抑えることができる。金属量の測定は、実施例に記載の方法で行うことができる。 The metal content of the conductive material dispersion of the present invention is preferably 100 ppm or less, more preferably 50 ppm or less, in total, of iron, nickel, and chromium. By keeping the metal content within the above range, the storage stability of the conductive material dispersion and paint can be improved, and deterioration when used in coating films and batteries can be suppressed. The amount of metal can be measured by the method described in the examples.

<二次電池電極用組成物>
本発明の二次電池電極用組成物は、上記導電材分散体、およびバインダー樹脂を含むことが好ましい。二次電池電極用組成物は、導電材分散体と、バインダー樹脂とを混合することにより製造することができる。導電材分散体とバインダー樹脂と共に、任意の成分をさらに混合してもよい。二次電池電極用組成物は水を含み、導電材の分散媒として例示した水溶性溶媒を任意に含んでもよい。
<Composition for secondary battery electrode>
The composition for secondary battery electrodes of the present invention preferably contains the conductive material dispersion and a binder resin. The composition for secondary battery electrodes can be produced by mixing the conductive material dispersion and the binder resin. Any component may be further mixed together with the conductive material dispersion and the binder resin. The composition for secondary battery electrodes contains water, and may optionally contain the water-soluble solvent exemplified as the dispersion medium for the conductive material.

<二次電池電極用組成物に用いるバインダー樹脂>
二次電池電極用組成物に用いるバインダー樹脂は、通常、塗料のバインダー樹脂として用いられるものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。また、二次電池電極用組成物に用いるバインダー樹脂は、活物質、導電材等の物質間を結合することができる樹脂であり、本明細書において、本発明の分散剤とは異なる。二次電池電極用組成物に用いるバインダー樹脂は、例えば、エチレン、プロピレン、塩化ビニル、酢酸ビニル、ビニルアルコール、マレイン酸、アクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸、メタクリル酸エステル、アクリロニトリル、スチレン、ビニルブチラール、ビニルアセタール、ビニルピロリドン等を構成単位として含む重合体または共重合体;ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、アルキッド樹脂、アクリル樹脂、ホルムアルデヒド樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂;セルロース樹脂(例えば、カルボキシメチルセルロース(CMC));スチレン-ブタジエンゴム、フッ素ゴムのようなエラストマー;ポリアニリン、ポリアセチレンのような導電性樹脂等が挙げられる。また、これらの樹脂の変性体や混合物、および共重合体でも良い。これらの中でも、正極のバインダー樹脂として使用する場合は、耐性面から分子内にフッ素原子を有する重合体または共重合体、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、テトラフルオロエチレン等が好ましい。また、負極のバインダー樹脂として使用する場合は、密着性が良好なカルボキシメチルセルロース、スチレンブタジエンゴム、ポリアクリル酸等が好ましい。
<Binder resin used in secondary battery electrode composition>
The binder resin used in the secondary battery electrode composition is not particularly limited as long as it is normally used as a binder resin for paints, and can be appropriately selected according to the purpose. In addition, the binder resin used in the secondary battery electrode composition is a resin that can bond between substances such as active materials and conductive materials, and is different from the dispersant of the present invention in this specification. Examples of the binder resin used in the secondary battery electrode composition include polymers or copolymers containing ethylene, propylene, vinyl chloride, vinyl acetate, vinyl alcohol, maleic acid, acrylic acid, acrylic acid esters, methacrylic acid, methacrylic acid esters, acrylonitrile, styrene, vinyl butyral, vinyl acetal, vinyl pyrrolidone, etc. as constituent units; polyurethane resins, polyester resins, phenolic resins, epoxy resins, phenoxy resins, urea resins, melamine resins, alkyd resins, acrylic resins, formaldehyde resins, silicone resins, and fluororesins; cellulose resins (e.g., carboxymethylcellulose (CMC)); elastomers such as styrene-butadiene rubber and fluororubber; and conductive resins such as polyaniline and polyacetylene. In addition, modified bodies, mixtures, and copolymers of these resins may be used. Among these, when used as a binder resin for a positive electrode, polymers or copolymers having fluorine atoms in the molecule, such as polyvinylidene fluoride, polyvinyl fluoride, and tetrafluoroethylene, are preferred from the viewpoint of durability. In addition, when used as a binder resin for a negative electrode, carboxymethyl cellulose, styrene butadiene rubber, polyacrylic acid, and the like, which have good adhesion, are preferred.

二次電池電極用組成物に用いるバインダー樹脂の含有量は、樹脂組成物の不揮発分中、0.5~30質量%が好ましく、0.5~25質量%がより好ましい。 The content of the binder resin used in the secondary battery electrode composition is preferably 0.5 to 30 mass % of the non-volatile content of the resin composition, and more preferably 0.5 to 25 mass %.

二次電池電極用組成物は、正極活物質または負極活物質を含んでもよい。本明細書では、正極活物質および負極活物質を、単に「活物質」という場合がある。活物質とは、電池反応の基となる材料のことである。活物質は、起電力から、正極活物質と負極活物質に分けられる。本明細書では、正極活物質または負極活物質を含む二次電池電極用組成物を、それぞれ「正極合材組成物」、「負極合材組成物」、または単に「合材組成物」という場合がある。合材組成物は、均一性および加工性を向上させるためにスラリー状であることが好ましい。合材組成物は、前記導電材分散体と活物質を少なくとも含有するか、または前記導電材分散体とバインダー樹脂と活物質とを少なくとも含有する。本明細書において、合材組成物を「合材スラリー」という場合がある。 The secondary battery electrode composition may contain a positive electrode active material or a negative electrode active material. In this specification, the positive electrode active material and the negative electrode active material may be simply referred to as "active material". An active material is a material that is the basis of a battery reaction. Active materials are divided into positive electrode active material and negative electrode active material based on electromotive force. In this specification, a secondary battery electrode composition containing a positive electrode active material or a negative electrode active material may be referred to as a "positive electrode composite composition", a "negative electrode composite composition", or simply a "composite composition". The composite composition is preferably in a slurry form to improve uniformity and processability. The composite composition contains at least the conductive material dispersion and an active material, or contains at least the conductive material dispersion, a binder resin, and an active material. In this specification, the composite composition may be referred to as a "composite slurry".

<正極活物質>
正極活物質は、特に限定されないが、例えば、二次電池用途は、リチウムイオンを可逆的にドーピングまたはインターカレーション可能な金属酸化物および金属硫化物等の金属化合物を使用することができる。例えば、リチウムマンガン複合酸化物(例えばLiMnまたはLiMnO)、リチウムニッケル複合酸化物(例えばLiNiO)、リチウムコバルト複合酸化物(LiCoO)、リチウムニッケルコバルト複合酸化物(例えばLiNi1-yCo)、リチウムマンガンコバルト複合酸化物(例えばLiMnCo1-y)、リチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物(例えばLiNiCoMn1-y-z)、スピネル型リチウムマンガンニッケル複合酸化物(例えばLiMn2-yNi)等のリチウムと遷移金属との複合酸化物粉末、オリビン構造を有するリチウムリン酸化物粉末(例えばLiFePO、LiFe1-yMnPO、LiCoPOなど)、酸化マンガン、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケル、バナジウム酸化物(例えばV、V13)、酸化チタン等の遷移金属酸化物粉末、硫酸鉄(Fe(SO)、TiS、およびFeS等の遷移金属硫化物粉末等が挙げられる。ただし、x、y、zは、数であり、0<x<1、0<y<1、0<z<1、0<y+z<1である。これら正極活物質は、1種または複数を組み合わせて使用することもできる。
<Positive electrode active material>
The positive electrode active material is not particularly limited. For example, for secondary battery applications, metal compounds such as metal oxides and metal sulfides capable of reversibly doping or intercalating lithium ions can be used. For example, lithium and transition metal composite oxide powders such as lithium manganese composite oxides (e.g., Li x Mn 2 O 4 or Li x MnO 2 ), lithium nickel composite oxides (e.g., Li x NiO 2 ), lithium cobalt composite oxides (Li x CoO 2 ), lithium nickel cobalt composite oxides (e.g., Li x Ni 1-y Co y O 2 ), lithium manganese cobalt composite oxides (e.g., Li x Mn y Co 1-y O 2 ), lithium nickel manganese cobalt composite oxides (e.g., Li x Ni y Co z Mn 1-y-z O 2 ), and spinel-type lithium manganese nickel composite oxides (e.g., Li x Mn 2-y Ni y O 4 ), lithium phosphate powders having an olivine structure (e.g., Li x FePO 4 , Li x Fe Examples of the positive electrode active material include transition metal oxide powders such as manganese oxide, iron oxide, copper oxide, nickel oxide, vanadium oxide (e.g., V 2 O 5 , V 6 O 13 ), titanium oxide, and transition metal sulfide powders such as iron sulfate (Fe 2 (SO 4 ) 3 ), TiS 2 , and FeS. Here, x, y, and z are numbers, and 0<x<1, 0<y<1, 0<z<1, and 0<y+z<1. These positive electrode active materials can be used alone or in combination.

<負極活物質>
負極活物質は、特に限定されないが、例えば、リチウムイオンを可逆的にドーピングまたはインターカレーション可能な金属Li、またはその合金、スズ合金、シリコン合金負極、LiTiO、LiFe、LiFe、LiWO等の金属酸化物系、ポリアセチレン、ポリ-p-フェニレン等の導電性高分子、高黒鉛化炭素材料等の人造黒鉛、あるいは天然黒鉛等の炭素質粉末、樹脂焼成炭素材料を用いることができる。ただし、xは数であり、0<x<1である。これら負極活物質は、1種または複数を組み合わせて使用することもできる。
<Negative Electrode Active Material>
The negative electrode active material is not particularly limited, but may be, for example, a metal Li capable of reversibly doping or intercalating lithium ions, or an alloy thereof, a tin alloy, a silicon alloy negative electrode, a metal oxide system such as Li x TiO 2 , Li x Fe 2 O 3 , Li x Fe 3 O 4 , or Li x WO 2 , a conductive polymer such as polyacetylene or poly-p-phenylene, an artificial graphite such as a highly graphitized carbon material, or a carbonaceous powder such as natural graphite, or a resin-baked carbon material. However, x is a number, and 0<x<1. These negative electrode active materials may be used alone or in combination.

合材組成物中の導電材の含有量は、導電材の含有量は、活物質の質量を基準として(活物質の質量を100質量%として)、0.01質量%以上であることが好ましく、0.02質量%以上であることがより好ましく、0.03%以上であることがさらに好ましい。また、10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましく、3質量%以下であることがさらに好ましい。 The content of the conductive material in the composite composition is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.02% by mass or more, and even more preferably 0.03% by mass or more, based on the mass of the active material (the mass of the active material being 100% by mass). It is also preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and even more preferably 3% by mass or less.

合材組成物中の分散剤の含有量は、活物質の質量を基準として(活物質の質量を100質量%として)、0.01質量%以上であることが好ましく、0.02質量%以上であることがより好ましい。また、10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましい。 The content of the dispersant in the composite composition is preferably 0.01% by mass or more, and more preferably 0.02% by mass or more, based on the mass of the active material (the mass of the active material being 100% by mass). Also, it is preferably 10% by mass or less, and more preferably 5% by mass or less.

合材組成物がバインダー樹脂を含有する場合、合材組成物中のバインダー樹脂の含有量は、活物質の質量を基準として(活物質の質量を100質量%として)、0.5質量%以上であることが好ましく、0.5質量%以上であることがより好ましい。また、30質量%以下であることが好ましく、25質量%以下であることがより好ましく、20質量%以下であることがさらに好ましい。 When the composite composition contains a binder resin, the content of the binder resin in the composite composition is preferably 0.5% by mass or more, and more preferably 0.5% by mass or more, based on the mass of the active material (the mass of the active material being 100% by mass). Also, it is preferably 30% by mass or less, more preferably 25% by mass or less, and even more preferably 20% by mass or less.

合材組成物中の固形分量は、合材組成物の質量を基準として(合材組成物の質量を100質量%として)、30質量%以上であることが好ましく、40質量%以上であることがより好ましい。また、90質量%以下であることが好ましく、80質量%以下であることがより好ましい。 The solid content in the composite composition is preferably 30% by mass or more, and more preferably 40% by mass or more, based on the mass of the composite composition (the mass of the composite composition being 100% by mass). Also, it is preferably 90% by mass or less, and more preferably 80% by mass or less.

合材組成物は、従来公知の様々な方法で作製することができる。例えば、導電材分散体に活物質を添加して作製する方法;導電材分散体に活物質を添加した後、バインダー樹脂を添加して作製する方法;導電材分散体にバインダー樹脂を添加した後、活物質を添加して作製する方法等が挙げられる。合材組成物を作製する方法としては、導電材分散体にバインダー樹脂を添加した後、活物質をさらに加えて分散させる処理を行う方法が好ましい。分散に使用される分散装置は特に限定されない。導電材分散体の説明において挙げた分散手段を用いて、合材組成物を得ることができる。したがって、合材組成物を作製する方法としては、導電材分散体にバインダー樹脂を添加することなく、活物質を加えて分散させる処理を行ってもよい。 The composite composition can be prepared by various methods known in the art. For example, a method of preparing the composite composition by adding an active material to a conductive material dispersion; a method of preparing the composite composition by adding an active material to a conductive material dispersion and then adding a binder resin; a method of preparing the composite composition by adding a binder resin to a conductive material dispersion and then adding an active material, etc. are listed. As a method of preparing the composite composition, a method of adding a binder resin to a conductive material dispersion and then further adding and dispersing an active material is preferable. The dispersing device used for dispersion is not particularly limited. The composite composition can be obtained by using the dispersing means mentioned in the description of the conductive material dispersion. Therefore, as a method of preparing the composite composition, a process of adding and dispersing an active material without adding a binder resin to a conductive material dispersion may be performed.

<電極膜>
電極膜は、前記導電材分散体を用いて形成した膜、前記二次電池電極用組成物を用いて形成した膜からなる群から選択される少なくとも1種を含む。電極膜は、さらに集電体を含んでもよい。電極膜は、例えば、集電体上に二次電池電極用組成物を塗工し、乾燥させることで得ることができ、集電体と膜とを含む。正極合材組成物を用いて形成した電極膜を、正極として使用することができる。負極合材組成物を用いて形成した電極膜を、負極として使用することができる。本明細書において、活物質を含む二次電池電極用組成物を用いて形成した膜を「電極合材層」という場合がある。
<Electrode film>
The electrode film includes at least one selected from the group consisting of a film formed using the conductive material dispersion and a film formed using the secondary battery electrode composition. The electrode film may further include a current collector. The electrode film can be obtained, for example, by applying a secondary battery electrode composition onto a current collector and drying it, and includes a current collector and a film. The electrode film formed using the positive electrode mixture composition can be used as a positive electrode. The electrode film formed using the negative electrode mixture composition can be used as a negative electrode. In this specification, the film formed using a secondary battery electrode composition containing an active material may be referred to as an "electrode mixture layer".

前記電極膜の形成に用いられる集電体の材質および形状は特に限定されず、各種二次電池にあったものを適宜選択することができる。集電体の材質としては、アルミニウム、銅、ニッケル、チタン、またはステンレス等の導電性金属または合金が挙げられる。また、形状としては、一般的には平面状の箔が用いられるが、表面を粗面化した集電体、穴あき箔状の集電体、メッシュ状の集電体も使用できる。集電体の厚みは、0.5~30μm程度が好ましい。 The material and shape of the current collector used to form the electrode film are not particularly limited, and can be appropriately selected from those suitable for various secondary batteries. Examples of materials for the current collector include conductive metals or alloys such as aluminum, copper, nickel, titanium, or stainless steel. In addition, the shape of the current collector is generally a flat foil, but a current collector with a roughened surface, a perforated foil current collector, or a mesh current collector can also be used. The thickness of the current collector is preferably about 0.5 to 30 μm.

集電体上に導電材分散体または二次電池電極用組成物を塗工する方法としては、特に制限はなく公知の方法を用いることができる。具体的には、ダイコーティング法、ディップコーティング法、ロールコーティング法、ドクターコーティング法、ナイフコーティング法、スプレーコティング法、グラビアコーティング法、スクリーン印刷法または静電塗装法等を挙げることができる。乾燥方法としては、放置乾燥、または、送風乾燥機、温風乾燥機、赤外線加熱機、遠赤外線加熱機等を用いる乾燥を挙げることができるが、特にこれらに限定されるものではない。 The method for applying the conductive material dispersion or the secondary battery electrode composition onto the current collector is not particularly limited, and any known method can be used. Specific examples include die coating, dip coating, roll coating, doctor coating, knife coating, spray coating, gravure coating, screen printing, and electrostatic painting. Drying methods include, but are not limited to, leaving to dry, or drying using a blower dryer, hot air dryer, infrared heater, far-infrared heater, etc.

塗工後に、平版プレス、カレンダーロール等により圧延処理を行ってもよい。形成された膜の厚みは、例えば、1μm以上500μm以下であり、好ましくは10μm以上300μm以下である。 After coating, a rolling process may be performed using a lithographic press, a calendar roll, or the like. The thickness of the formed film is, for example, 1 μm or more and 500 μm or less, and preferably 10 μm or more and 300 μm or less.

導電材分散体または二次電池電極用組成物を用いて形成された膜は、電極合材層と集電体との密着性向上、または、電極膜の導電性を向上させるために、電極合材層の下地層として用いることも可能である。 A film formed using a conductive material dispersion or a composition for secondary battery electrodes can also be used as an underlayer for an electrode mixture layer to improve adhesion between the electrode mixture layer and the current collector, or to improve the conductivity of the electrode film.

<二次電池>
二次電池は、正極と、負極と、電解質とを含み、正極及び負極からなる群から選択される少なくとも1つが、前記電極膜を含む。
<Secondary battery>
The secondary battery includes a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte, and at least one selected from the group consisting of the positive electrode and the negative electrode includes the electrode film.

電解質としては、イオンが移動可能な従来公知の様々なものを使用することができる。例えば、LiBF、LiClO、LiPF、LiAsF、LiSbF、LiCFSO、Li(CFSON、LiCSO、Li(CFSOC、LiI、LiBr、LiCl、LiAlCl、LiHF、LiSCN、又はLiBPh(ただし、Phはフェニル基である)等リチウム塩を含むものが挙げられるが、これらに限定されない。電解質は非水系の溶媒に溶解して、電解液として使用することが好ましい。 As the electrolyte, various conventionally known electrolytes capable of moving ions can be used. For example, LiBF 4 , LiClO 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiCF 3 SO 3 , Li(CF 3 SO 2 ) 2 N, LiC 4 F 9 SO 3 , Li(CF 3 SO 2 ) 3 C, LiI, LiBr, LiCl, LiAlCl, LiHF 2 , LiSCN, or LiBPh 4 (wherein Ph is a phenyl group) containing lithium salts can be used, but are not limited thereto. It is preferable to dissolve the electrolyte in a non-aqueous solvent and use it as an electrolytic solution.

非水系の溶媒としては、特に限定はされないが、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、及びジエチルカーボネート等のカーボネート類;γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、及びγ-オクタノイックラクトン等のラクトン類;テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、1,3-ジオキソラン、4-メチル-1,3-ジオキソラン、1,2-メトキシエタン、1,2-エトキシエタン、及び1,2-ジブトキシエタン等のグライム類;メチルフォルメート、メチルアセテート、及びメチルプロピオネート等のエステル類;ジメチルスルホキシド、及びスルホラン等のスルホキシド類;並びに、アセトニトリル等のニトリル類等が挙げられる。これらの溶媒は、それぞれ単独で使用してもよいが、2種以上を混合して使用してもよい。 Non-aqueous solvents include, but are not limited to, carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and diethyl carbonate; lactones such as γ-butyrolactone, γ-valerolactone, and γ-octanoic lactone; glymes such as tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, 1,2-methoxyethane, 1,2-ethoxyethane, and 1,2-dibutoxyethane; esters such as methyl formate, methyl acetate, and methyl propionate; sulfoxides such as dimethyl sulfoxide and sulfolane; and nitriles such as acetonitrile. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

非水電解質二次電池は、セパレーターを含むことが好ましい。セパレーターとしては、例えば、ポリエチレン不織布、ポリプロピレン不織布、ポリアミド不織布及びこれらに親水性処理を施した不織布が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。 The non-aqueous electrolyte secondary battery preferably includes a separator. Examples of separators include, but are not limited to, polyethylene nonwoven fabric, polypropylene nonwoven fabric, polyamide nonwoven fabric, and nonwoven fabrics that have been subjected to a hydrophilic treatment.

本実施形態の非水電解質二次電池の構造は特に限定されないが、通常、正極及び負極と、必要に応じて設けられるセパレーターとを備え、ペーパー型、円筒型、ボタン型、積層型等、使用する目的に応じた種々の形状とすることができる。 The structure of the nonaqueous electrolyte secondary battery of this embodiment is not particularly limited, but typically includes a positive electrode, a negative electrode, and a separator that is provided as necessary, and can be in various shapes depending on the purpose of use, such as a paper type, a cylindrical type, a button type, or a laminated type.

<導電性塗料>
本発明の導電性塗料は、少なくとも上記導電材分散体、およびバインダー樹脂を含む。導電性塗料は、導電材分散体とバインダー樹脂とを混合することにより製造することができる。導電材分散体とバインダー樹脂と共に、任意の成分をさらに混合してもよい。
<Conductive paint>
The conductive paint of the present invention contains at least the conductive material dispersion and a binder resin. The conductive paint can be produced by mixing the conductive material dispersion and the binder resin. Any optional components may be further mixed together with the conductive material dispersion and the binder resin.

<導電性塗料用バインダー樹脂>
導電性塗料用バインダー樹脂としては、通常、塗料のバインダー樹脂として用いられるものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。また、導電性塗料用バインダー樹脂は、造膜する機能を有するものであり、本明細書において、本発明の分散剤とは異なる。導電性塗料用バインダー樹脂としては、例えば、縮合系合成樹脂、付加系合成樹脂、天然高分子化合物、などが挙げられる。前記縮合系合成樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテル樹脂、珪素樹脂などが挙げられる。前記付加系合成樹脂としては、例えば、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリビニルエステル系樹脂、ポリアクリル酸系樹脂、不飽和カルボン酸系樹脂などが挙げられる。前記天然高分子化合物としては、例えば、セルロース類、ロジン類、天然ゴムなどが挙げられる。前記水分散性樹脂は、ホモポリマーとして使用されてもよく、また、コポリマーとして使用して複合系樹脂として用いてもよく、単相構造型、コアシェル型、及びパワーフィード型エマルジョンのいずれのものも使用できる。
<Binder resin for conductive paint>
The binder resin for conductive paint is not particularly limited as long as it is normally used as a binder resin for paint, and can be appropriately selected according to the purpose. In addition, the binder resin for conductive paint has a film-forming function, and is different from the dispersant of the present invention in this specification. Examples of the binder resin for conductive paint include condensation synthetic resins, addition synthetic resins, and natural polymer compounds. Examples of the condensation synthetic resins include polyester resins, polyurethane resins, polyepoxy resins, polyamide resins, polyether resins, and silicon resins. Examples of the addition synthetic resins include polyolefin resins, polystyrene resins, polyvinyl alcohol resins, polyvinyl ester resins, polyacrylic acid resins, and unsaturated carboxylic acid resins. Examples of the natural polymer compounds include celluloses, rosins, and natural rubber. The water-dispersible resin may be used as a homopolymer, or may be used as a copolymer to be used as a composite resin, and any of single-phase structure type, core-shell type, and power feed type emulsions can be used.

導電性塗料用バインダー樹脂としては、樹脂自身が親水基を持ち自己分散性を持つもの、樹脂自身は分散性を持たず界面活性剤や親水基を持つ樹脂にて分散性を付与したものが使用できる。これらの中でも、ポリエステル樹脂やポリウレタン樹脂のアイオノマーや不飽和単量体の乳化及び懸濁重合によって得られた樹脂粒子のエマルジョンが好適である。不飽和単量体の乳化重合の場合には、不飽和単量体、重合開始剤、及び界面活性剤、連鎖移動剤、キレート剤、pH調整剤などを添加した水にて反応を行い樹脂エマルジョンを得るため、容易に水分散性樹脂を得ることができ、樹脂構成を容易に替えやすいため目的の性質を作りやすい。 As binder resins for conductive paints, those that have hydrophilic groups and are self-dispersible, and those that do not have dispersibility but have been given dispersibility by using a surfactant or a resin with hydrophilic groups can be used. Among these, ionomers of polyester resins or polyurethane resins, and emulsions of resin particles obtained by emulsifying and suspension polymerizing unsaturated monomers are suitable. In the case of emulsion polymerization of unsaturated monomers, a resin emulsion is obtained by reacting with water to which the unsaturated monomer, polymerization initiator, surfactant, chain transfer agent, chelating agent, pH adjuster, etc. have been added, so that a water-dispersible resin can be easily obtained, and the resin composition can be easily changed to create the desired properties.

前記不飽和単量体としては、例えば、不飽和カルボン酸類、(メタ)アクリル酸エステル単量体類、(メタ)アクリル酸アミド単量体類、芳香族ビニル単量体類、ビニルシアノ化合物単量体類、ビニル単量体類、アリル化合物単量体類、オレフィン単量体類、ジエン単量体類、不飽和炭素を持つオリゴマー類などを単独及び複数組み合わせて用いることができる。これらの単量体を組み合わせることで柔軟に性質を改質することが可能であり、オリゴマー型重合開始剤を用いて重合反応、グラフト反応を行うことで樹脂の特性を改質することもできる。 The unsaturated monomer may be, for example, unsaturated carboxylic acids, (meth)acrylic acid ester monomers, (meth)acrylic acid amide monomers, aromatic vinyl monomers, vinyl cyano compound monomers, vinyl monomers, allyl compound monomers, olefin monomers, diene monomers, oligomers having unsaturated carbons, etc., which may be used alone or in combination. By combining these monomers, it is possible to flexibly modify the properties, and the properties of the resin can also be modified by performing a polymerization reaction or a graft reaction using an oligomer-type polymerization initiator.

前記不飽和カルボン酸類としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、フマル酸、マレイン酸等が挙げられる。
前記単官能の(メタ)アクリル酸エステル類としては、例えば、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、n-ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、n-アミルメタクリレート、イソアミルメタクリレート、n-ヘキシルメタクリレート、2-エチルヘキシルメタクリレート、オクチルメタクリレート、デシルメタクリレート、ドデシルメタクリレート、オクタデシルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、フェニルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、2-ヒドロキシエチルメタクリレート、2-ヒドロキシプロピルメタクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、メタクリロキシエチルトリメチルアンモニウム塩、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、メチルアクリレート、エチルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n-ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、n-アミルアクリレート、イソアミルアクリレート、n-へキシルアクリレート、2-エチルへキシルアクリレート、オクチルアクリレート、デシルアクリレート、ドデシルアクリレート、オクタデシルアクリレート、シクロへキシルアクリレート、フェニルアクリレート、ベンジルアクリレート、グリシジルアクリレート、2-ヒドロキシエチルアクリレート、2-ヒドロキシプロピルアクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレート、アクリロキシエチルトリメチルアンモニウム塩、などが挙げられる。
Examples of the unsaturated carboxylic acids include acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, fumaric acid, and maleic acid.
Examples of the monofunctional (meth)acrylic acid esters include methyl methacrylate, ethyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, n-amyl methacrylate, isoamyl methacrylate, n-hexyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, octyl methacrylate, decyl methacrylate, dodecyl methacrylate, octadecyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, phenyl methacrylate, benzyl methacrylate, glycidyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, methacryloxyethyl trimethyl methacrylate, and dimethylaminoethyl methacrylate. Examples of the acrylates include acrylates of 3-methyl-1,3-dimethyl ...

前記多官能の(メタ)アクリル酸エステル類としては、例えば、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、1,3-ブチレングリコールジメタクリレート、1,4-ブチレングリコ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、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ジプロピ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、ポリブチレングリコールジメタクリレート、2,2'-ビス(4-メタクリロキシジエトキシフェニル)
プロパン、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールエタントリメタクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、1,3-ブチレングリコールジアクリレート、1,4-ブチレングリコールジアクリレート、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、1,9-ノナンジオールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、2,2'-ビス(4-アクリロキシプロピロキシフェニル)プロパン、2,2'-ビス(4-アクリロキシジエトキシフェニル)プロパントリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、テトラメチロールメタントリアクリレート、ジトリメチロールテトラアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、などが挙げられる。
Examples of the polyfunctional (meth)acrylic acid esters include ethylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, triethylene glycol dimethacrylate, polyethylene glycol dimethacrylate, 1,3-butylene glycol dimethacrylate, 1,4-butylene glycol dimethacrylate, 1,6-hexanediol dimethacrylate, neopentyl glycol dimethacrylate, dipropylene glycol dimethacrylate, polypropylene glycol dimethacrylate, polybutylene glycol dimethacrylate, 2,2′-bis(4-methacryloxydiethoxyphenyl)
Propane, trimethylolpropane trimethacrylate, trimethylolethane trimethacrylate, polyethylene glycol diacrylate, triethylene glycol diacrylate, 1,3-butylene glycol diacrylate, 1,4-butylene glycol diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, neopentyl glycol diacrylate, 1,9-nonanediol diacrylate, polypropylene glycol diacrylate, 2,2'-bis(4-acryloxypropyloxyphenyl)propane, 2,2'-bis(4-acryloxydiethoxyphenyl)propane trimethylolpropane triacrylate, trimethylolethane triacrylate, tetramethylolmethane triacrylate, ditrimethylol tetraacrylate, tetramethylolmethane tetraacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, dipentaerythritol hexaacrylate, and the like.

前記(メタ)アクリル酸アミド単量体類としては、例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド、N,N-ジメチルアクリルアミド、メチレンビスアクリルアミド、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸等が挙げられる。
前記芳香族ビニル単量体類としては、例えば、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン、4-t-ブチルスチレン、クロルスチレン、ビニルアニソール、ビニルナフタレン、ジビニルベンゼン等が挙げられる。
Examples of the (meth)acrylic acid amide monomers include acrylamide, methacrylamide, N,N-dimethylacrylamide, methylenebisacrylamide, and 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid.
Examples of the aromatic vinyl monomers include styrene, α-methylstyrene, vinyltoluene, 4-t-butylstyrene, chlorostyrene, vinylanisole, vinylnaphthalene, and divinylbenzene.

前記ビニルシアノ化合物単量体類としては、例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等が挙げられる。
前記アリル化合物単量体類としては、例えば、アリルスルホン酸又はその塩、アリルアミン、アリルクロライド、ジアリルアミン、ジアリルジメチルアンモニウム塩等が挙げられる。
前記オレフィン単量体類としては、例えば、エチレン、プロピレン等が挙げられる。
前記ジエン単量体類としては、例えば、ブタジエン、クロロプレン等が挙げられる。
前記ビニル単量体類としては、例えば、酢酸ビニル、塩化ビニリデン、塩化ビニル、ビニルエーテル、ビニルケトン、ビニルピロリドン、ビニルスルホン酸又はその塩、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン等が挙げられる。
Examples of the vinyl cyano compound monomers include acrylonitrile and methacrylonitrile.
Examples of the allyl compound monomers include allylsulfonic acid or a salt thereof, allylamine, allyl chloride, diallylamine, and diallyldimethylammonium salt.
Examples of the olefin monomers include ethylene and propylene.
Examples of the diene monomers include butadiene and chloroprene.
Examples of the vinyl monomers include vinyl acetate, vinylidene chloride, vinyl chloride, vinyl ether, vinyl ketone, vinylpyrrolidone, vinylsulfonic acid or a salt thereof, vinyltrimethoxysilane, and vinyltriethoxysilane.

前記不飽和炭素を持つオリゴマー類としては、例えば、メタクリロイル基を持つスチレンオリゴマー、メタクリロイル基を持つスチレン-アクリロニトリルオリゴマー、メタクリロイル基を持つメチルメタクリレートオリゴマー、メタクリロイル基を持つジメチルシロキサンオリゴマー、アクリロイル基を持つポリエステルオリゴマー等が挙げられる。 Examples of oligomers having unsaturated carbon include styrene oligomers having a methacryloyl group, styrene-acrylonitrile oligomers having a methacryloyl group, methyl methacrylate oligomers having a methacryloyl group, dimethylsiloxane oligomers having a methacryloyl group, and polyester oligomers having an acryloyl group.

前記基体樹脂の官能基と反応しうる架橋剤としての役割を持つメラミン樹脂、尿素樹脂、ポリイソシアネート化合物、ブロックポリイソシアネ-ト化合物、エポキシ化合物又は樹脂、カルボキシル基含有化合物又は樹脂、酸無水物、アルコキシシラン基含有化合物又は樹脂等を用いることができる。架橋性官能基を含有する樹脂と架橋剤としての役割を持つ樹脂は併用することが望ましく、中でも、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂及び尿素樹脂から選ばれる1種を用いることが好ましく、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂及びメラミン樹脂から選ばれる1種を用いることがより好ましく、アクリル樹脂とメラミン樹脂とを併用することがより好ましい。 A melamine resin, urea resin, polyisocyanate compound, blocked polyisocyanate compound, epoxy compound or resin, carboxyl group-containing compound or resin, acid anhydride, alkoxysilane group-containing compound or resin, etc., which act as a crosslinking agent capable of reacting with the functional group of the base resin, can be used. It is desirable to use a resin containing a crosslinkable functional group in combination with a resin which acts as a crosslinking agent, and among these, it is preferable to use one selected from acrylic resin, polyester resin, alkyd resin, melamine resin, epoxy resin, and urea resin, it is more preferable to use one selected from acrylic resin, polyester resin, alkyd resin, and melamine resin, and it is more preferable to use a combination of acrylic resin and melamine resin.

メラミン樹脂は、熱硬化性を有し硬化剤として作用することから、特に好ましく用いられる。アクリル樹脂は、当業者によってよく知られた重合性不飽和二重結合を有するモノマーを常法によって重合することにより得られるものが好ましい。上記重合性不飽和二重結合を有するモノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸、エタクリル酸、プロピルアクリル酸、イソプロピルアクリル酸、イタコン酸、無水マレイン酸及びフマル酸等のカルボン酸基含有モノマー、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、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ε-カプロラクトン変性アクリルモノマー等の水酸基含有モノマー、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸n-ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t-ブチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸ステアリル等の(メタ)アクリル酸エステルモノマー、スチレン、α-メチルスチレン、α-メチルスチレンダイマー、ビニルトルエン、ジビニルベンゼン等のスチレン系モノマー等を挙げることができる。また、重合には、当業者によってよく知られたラジカル重合開始剤等を用いることが好ましい。 Melamine resins are particularly preferred because they are thermosetting and act as a curing agent. The acrylic resin is preferably one obtained by polymerizing a monomer having a polymerizable unsaturated double bond by a conventional method, which is well known to those skilled in the art. Examples of the monomer having a polymerizable unsaturated double bond include carboxylic acid group-containing monomers such as acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, isocrotonic acid, ethacrylic acid, propylacrylic acid, isopropylacrylic acid, itaconic acid, maleic anhydride, and fumaric acid, hydroxyl group-containing monomers such as 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxypropyl (meth)acrylate, 4-hydroxybutyl (meth)acrylate, and ε-caprolactone-modified acrylic monomers, methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, and (meth) Examples of the monomers include (meth)acrylic acid ester monomers such as propyl acrylate, n-butyl (meth)acrylate, isobutyl (meth)acrylate, t-butyl (meth)acrylate, hexyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, octyl (meth)acrylate, nonyl (meth)acrylate, decyl (meth)acrylate, dodecyl (meth)acrylate, and stearyl (meth)acrylate; and styrene monomers such as styrene, α-methylstyrene, α-methylstyrene dimer, vinyltoluene, and divinylbenzene. In addition, it is preferable to use a radical polymerization initiator well known to those skilled in the art for the polymerization.

メラミン樹脂の具体例としては、例えばサイメル300、303、325、327、350、370(三井サイテック製)、ニカラックMS15、MS17、MX430、MX650(三和ケミカル製)、スミマールM-55(住友化学製)、レジミン740、741(モンサント製)などのメチルエーテル化メラミン樹脂;サイメル202、235、同238、254、272、1130(三井サイテック製)、ニカラックMX485、MX487(三和ケミカル製)、レジミン755(モンサント製)などのメチルエーテル・ブチルエーテル混合エーテル化メラミン樹脂を挙げることができる。これらのメラミン樹脂は1種で又は2種以上の混合物として使用することができる。 Specific examples of melamine resins include methyl etherified melamine resins such as Cymel 300, 303, 325, 327, 350, and 370 (manufactured by Mitsui Cytec), Nikalac MS15, MS17, MX430, and MX650 (manufactured by Sanwa Chemical), Sumimal M-55 (manufactured by Sumitomo Chemical), and Resimin 740 and 741 (manufactured by Monsanto); and methyl ether/butyl ether mixed etherified melamine resins such as Cymel 202, 235, 238, 254, 272, and 1130 (manufactured by Mitsui Cytec), Nikalac MX485 and MX487 (manufactured by Sanwa Chemical), and Resimin 755 (manufactured by Monsanto). These melamine resins can be used alone or as a mixture of two or more types.

<導電性塗膜>
本発明の導電性塗膜は、前記導電性塗料を基材に対して塗工、乾燥して得られる。基材は特に限定されず様々な種類を選択できる。例えば、鉄、ステンレス、アルミニウム、銅等及びその表面処理物等の金属基材;セメント類、石灰類、石膏類等のセメント系基材;ポリ塩化ビニル類、ポリエステル類、ポリカーボネート類、アクリル類等のプラスチック系基材等を挙げることができる。また、これらの各種基材からなる、建材、建築物、構造物等の建築・建材分野の各種被塗物等を挙げることができる。
<Conductive coating film>
The conductive coating film of the present invention is obtained by applying the conductive paint to a substrate and drying it. The substrate is not particularly limited and various types can be selected. For example, metal substrates such as iron, stainless steel, aluminum, copper, etc. and surface-treated substrates thereof; cement-based substrates such as cements, limes, gypsums, etc.; plastic substrates such as polyvinyl chlorides, polyesters, polycarbonates, acrylics, etc. can be mentioned. In addition, various coated objects in the field of construction and building materials, such as building materials, buildings, structures, etc., made of these various substrates can be mentioned.

導電性塗料の塗布方法としては、特に限定されず、例えば、刷毛塗り、ローラー塗装、スプレー塗装等を挙げることができる。塗装後、通常、常温乾燥又は加熱乾燥させることにより塗膜を得ることができる。なお、塗布量;下塗り、中塗り、上塗り等の塗装順;塗装膜厚;乾燥時間等は、カーボンナノチューブ塗料の種類や適用する基材に応じて任意に設定することができる。 The method of applying the conductive paint is not particularly limited, and examples include brush coating, roller coating, spray coating, etc. After coating, a coating film can usually be obtained by drying at room temperature or by heating. The amount of coating; the order of coating (undercoat, middle coat, top coat, etc.); coating film thickness; drying time, etc. can be set as desired depending on the type of carbon nanotube paint and the substrate to which it is applied.

導電性塗膜中の導電材の含有量は、塗料の全固形分中の質量を基準として、0.005質量%以上であることが好ましく、0.01質量%であることが好ましく、0.02質量%以上であることがより好ましい。また、3.0質量%以下であることが好ましく、1.0質量%以下であることがより好ましい。 The content of the conductive material in the conductive coating is preferably 0.005% by mass or more, more preferably 0.01% by mass or more, and more preferably 0.02% by mass or more, based on the mass of the total solid content of the paint. Also, it is preferably 3.0% by mass or less, and more preferably 1.0% by mass or less.

以下に実施例を挙げて、本発明を更に具体的に説明する。本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。なお、特に断らない限り、「部」は「質量部」、「%」は「質量%」を表す。 The present invention will be described in more detail below with reference to examples. The present invention is not limited to the following examples, so long as it does not depart from the gist of the invention. In addition, unless otherwise specified, "parts" means "parts by mass" and "%" means "% by mass".

(分散剤の酸価の測定方法)
分散剤の酸価は、分散剤/NMP溶液の滴定から算出した。分散剤1gをビーカー(100ml)に採取し、NMPを30ml加えてスターラーで撹拌して溶解させた。さらにイオン交換水20mlで希釈して被滴定液とした。被滴定液を別途電位差自動滴定装置(AT-710S、京都電子工業製)を用いて0.1mol/lのKOH/エタノール溶液にて滴定し、等電点における滴定量から分散剤の酸価(mgKOH/g)を算出した。
(Method of measuring the acid value of a dispersant)
The acid value of the dispersant was calculated from the titration of the dispersant/NMP solution. 1 g of the dispersant was collected in a beaker (100 ml), 30 ml of NMP was added, and the mixture was stirred with a stirrer to dissolve. The mixture was further diluted with 20 ml of ion-exchanged water to obtain a titration solution. The titration solution was separately titrated with a 0.1 mol/l KOH/ethanol solution using an automatic potentiometric titrator (AT-710S, manufactured by Kyoto Electronics Manufacturing Co., Ltd.), and the acid value (mg KOH/g) of the dispersant was calculated from the titration amount at the isoelectric point.

(重量平均分子量(Mw)の測定方法)
合成した分散剤の重量平均分子量(Mw)は、RI検出器を装備したゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定した。
装置は、HLC-8320GPC(東ソー製)を用い、分離カラムを3本直列に繋ぎ、充填剤には順に東ソー製「TSK-GELSUPERAW-4000」、「AW-3000」、及び「AW-2500」を用い、オーブン温度40℃、溶離液として30mMトリエチルアミン及び10mMLiBrのN,N-ジメチルホルムアミド溶液を用い、流速0.6ml/minで測定した。サンプルは上記溶離液からなる溶剤に1wt%の濃度で調製し、20マイクロリットル注入した。分子量はポリスチレン換算値である。
(Method of measuring weight average molecular weight (Mw))
The weight average molecular weight (Mw) of the synthesized dispersant was measured by gel permeation chromatography (GPC) equipped with an RI detector.
The apparatus used was an HLC-8320GPC (manufactured by Tosoh Corporation), with three separation columns connected in series, and the packing materials used were Tosoh Corporation's "TSK-GELSUPERAW-4000", "AW-3000", and "AW-2500", respectively. The oven temperature was 40°C, and an N,N-dimethylformamide solution of 30 mM triethylamine and 10 mM LiBr was used as the eluent, with the measurement being performed at a flow rate of 0.6 ml/min. The sample was prepared in a solvent consisting of the above eluent at a concentration of 1 wt%, and 20 microliters were injected. The molecular weight is a polystyrene equivalent value.

(導電材の酸性基量の測定方法)
導電材の酸性基量は、ヘキシルアミンの吸着量を逆滴定によって以下のように求め、算出した。導電材0.2gをガラス瓶(M-70、柏洋硝子製)に採取し、ヘキシルアミン/NMP溶液(0.02mol/l)を30ml加えた。ガラス瓶に超音波(周波数28Hz)を1時間照射し、目開き25μmのナイロンメッシュにて粗粒を除去した。さらに遠心分離機(ミニ遠心機MCF-1350(LMS製))にて10,000rpmで10分間遠心分離を行い、上澄みを採取し、メンブレンフィルター(フィルター孔径0.22μm)にてろ過を行い、ろ液を回収した。得られたろ液を10ml採取し、イオン交換水40mlで希釈して被滴定液とした。また、導電材とともに超音波処理を行っていないヘキシルアミン/NMP溶液(0.02mol/l)10mlをイオン交換水40mlで希釈し、標準被滴定液とした。被滴定液および標準被滴定液を、それぞれ、別途電位差自動滴定装置(AT-710S、京都電子工業製)を用いて0.1mol/lのHCl/エタノール溶液にて滴定し、等電点における滴定量の差異から導電材に吸着したヘキシルアミンの量([ヘキシルアミン吸着量](μmol))を算出した。
被滴定液は、ヘキシルアミン/NMP溶液30mlの内、10mlを採取しており、導電材質量は0.2gなので、[へキシルアミン吸着量]に3を乗じて0.2で除した値が導電材単位重量あたりの[ヘキシルアミン吸着量](μmol/g)であり、さらに導電材の比表面積で除した値が導電材表面積あたりの[ヘキシルアミン吸着量](μmol/m)である。
(Method for measuring the amount of acidic groups in a conductive material)
The amount of acidic groups in the conductive material was calculated by determining the amount of hexylamine adsorbed by back titration as follows. 0.2 g of the conductive material was collected in a glass bottle (M-70, manufactured by Kashiwa Glass Co., Ltd.), and 30 ml of a hexylamine/NMP solution (0.02 mol/l) was added. The glass bottle was irradiated with ultrasonic waves (frequency 28 Hz) for 1 hour, and coarse particles were removed using a nylon mesh with a mesh size of 25 μm. Further, the mixture was centrifuged at 10,000 rpm for 10 minutes using a centrifuge (mini centrifuge MCF-1350 (manufactured by LMS)), the supernatant was collected, and the filtrate was filtered using a membrane filter (filter pore size 0.22 μm) to recover the filtrate. 10 ml of the obtained filtrate was collected and diluted with 40 ml of ion-exchanged water to obtain a titration liquid. In addition, 10 ml of a hexylamine/NMP solution (0.02 mol/l) that was not subjected to ultrasonic treatment together with the conductive material was diluted with 40 ml of ion-exchanged water to obtain a standard titration liquid. The test solution and the standard test solution were each titrated with a 0.1 mol/l HCl/ethanol solution using a separate automatic potentiometric titrator (AT-710S, manufactured by Kyoto Electronics Manufacturing Co., Ltd.), and the amount of hexylamine adsorbed to the conductive material ([hexylamine adsorption amount] (μmol)) was calculated from the difference in the titration amount at the isoelectric point.
The test solution was 30 ml of hexylamine/NMP solution, of which 10 ml was sampled. The amount of conductive material was 0.2 g, so multiplying the [hexylamine adsorption amount] by 3 and dividing the result by 0.2 gave the [hexylamine adsorption amount] (μmol/g) per unit weight of conductive material, and further dividing this by the specific surface area of the conductive material gave the [hexylamine adsorption amount] per surface area of the conductive material (μmol/ m2 ).

(導電材の比表面積測定方法)
導電材を電子天秤(sartorius社製、MSA225S100DI)を用いて、0.03g計量した後、110℃で15分間、脱気しながら乾燥させた。その後、全自動比表面積測定装置(MOUNTECH社製、HM-model1208)を用いて、導電材の比表面積(m/g)を測定した。
(Method for measuring the specific surface area of conductive materials)
The conductive material was weighed out in an amount of 0.03 g using an electronic balance (MSA225S100DI, manufactured by Sartorius), and then dried while degassing for 15 minutes at 110° C. Thereafter, the specific surface area (m 2 /g) of the conductive material was measured using a fully automatic specific surface area measuring device (HM-model 1208, manufactured by MOUNTECH).

(導電材分散体の分散粒度の測定方法)
分散粒度は、溝の最大深さ300μmのグラインドゲージを用い、JIS K5600-2-5に準ずる判定方法により求めた。
(Method of measuring the dispersed particle size of conductive material dispersion)
The dispersed particle size was determined by a method conforming to JIS K5600-2-5 using a grind gauge with a maximum groove depth of 300 μm.

(導電材分散体のメジアン径の粒度測定方法)
メジアン径は粒度分布測定装置(Partical LA-960V2、HORIBA製)を用いて測定した。循環/超音波の動作条件は、循環速度:3、超音波強度:7、超音波時間:1分、撹拌速度:1、撹拌モード:連続とした。また、空気抜き中は超音波強度7、超音波時間5秒で超音波作動を行った。水の屈折率は1.333、カーボン材料の屈折率は1.92とした。測定は、測定試料を赤色レーザーダイオードの透過率が60~80%となるように希釈した後行い、粒子径基準は体積とした。
(Method of measuring the median particle size of conductive material dispersion)
The median diameter was measured using a particle size distribution analyzer (Partial LA-960V2, manufactured by HORIBA). The circulation/ultrasonic operation conditions were: circulation speed: 3, ultrasonic intensity: 7, ultrasonic time: 1 minute, stirring speed: 1, stirring mode: continuous. During air removal, ultrasonic operation was performed with ultrasonic intensity 7 and ultrasonic time 5 seconds. The refractive index of water was 1.333, and the refractive index of the carbon material was 1.92. The measurement was performed after diluting the measurement sample so that the transmittance of the red laser diode was 60 to 80%, and the particle size standard was volume.

(金属含有量の測定方法)
導電材分散体の金属含有量は以下の方法で測定した。ガラス瓶(M-140、柏洋硝子製)に導電材分散体を加えて、電気オーブン中で120℃±5℃で乾燥させて、導電材分散体乾燥品を得た。導電材分散体乾燥品を、乳鉢を用いて粉状にし、マイクロ波試料前処理装置(マイルストーンゼネラル社製、ETHOS1)を使用して、酸分解し、CNTに含まれる金属を抽出した。その後、マルチ型ICP発光分光分析装置(Agilent社製、720-ES)を用いて分析を行い、導電材分散体に含まれる鉄、ニッケル、クロムからなる金属含有量を算出した。
導電材分散体に含まれる金属含有量は次のように計算した。
導電材分散体の金属含有量(ppm)=(導電材乾燥品中の鉄含有量+ 導電材乾燥品中のニッケル含有量+導電材分散体乾燥品中のクロム含有量)×(CNT分散液中のCNT濃度(%))
(Method of measuring metal content)
The metal content of the conductive material dispersion was measured by the following method. The conductive material dispersion was added to a glass bottle (M-140, manufactured by Kashiwa Glass Co., Ltd.) and dried in an electric oven at 120°C ± 5°C to obtain a dried conductive material dispersion. The dried conductive material dispersion was powdered using a mortar and subjected to acid decomposition using a microwave sample pretreatment device (manufactured by Milestone General Co., Ltd., ETHOS1) to extract the metals contained in the CNT. Then, analysis was performed using a multi-type ICP emission spectrometer (manufactured by Agilent Co., Ltd., 720-ES) to calculate the metal content of iron, nickel, and chromium contained in the conductive material dispersion.
The metal content in the conductive material dispersion was calculated as follows.
Metal content (ppm) of conductive material dispersion = (iron content in the dried conductive material + nickel content in the dried conductive material + chromium content in the dried conductive material dispersion) x (CNT concentration (%) in the CNT dispersion)

<分散剤の合成>
(合成例1)
(分散剤1の合成)
ガス導入管、温度計、コンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に、メチルエチルケトン100部、アクリロニトリル90.0部、アクリル酸10.0部、3-メルカプト-1,2-プロパンジオール0.5部を仕込み、窒素ガスで置換した。反応容器内を70℃に加熱してメチルエチルケトン10部、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)(富士フイルム和光純薬製:V-65)0.4部からなる混合物を6時間かけて反応容器内に滴下し、重合反応を行った。滴下終了後、70℃で1時間反応させた後、V-65を0.1部添加し、さらに70℃で1時間反応を続け目的物を沈殿物として得た。その後、不揮発分測定にて転化率が98%を超えたことを確認した。生成物を減圧濾過によって濾別し、酢酸エチル100部にて洗浄を行い、減圧乾燥によって溶媒を完全に除去して重合体(A-1)を得た。分散剤(A-1)の重量平均分子量(Mw)は52,000であった。また、酸価は78mgKOH/gであった。
<Synthesis of Dispersant>
(Synthesis Example 1)
(Synthesis of Dispersant 1)
A reaction vessel equipped with a gas inlet tube, a thermometer, a condenser, and a stirrer was charged with 100 parts of methyl ethyl ketone, 90.0 parts of acrylonitrile, 10.0 parts of acrylic acid, and 0.5 parts of 3-mercapto-1,2-propanediol, and replaced with nitrogen gas. The reaction vessel was heated to 70°C, and a mixture consisting of 10 parts of methyl ethyl ketone and 0.4 parts of 2,2'-azobis(2,4-dimethylvaleronitrile) (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.: V-65) was dropped into the reaction vessel over 6 hours to carry out a polymerization reaction. After the dropwise addition, the reaction was carried out at 70°C for 1 hour, and then 0.1 parts of V-65 was added, and the reaction was continued at 70°C for another 1 hour to obtain the target product as a precipitate. Thereafter, it was confirmed that the conversion rate exceeded 98% by measuring the nonvolatile content. The product was filtered off by vacuum filtration, washed with 100 parts of ethyl acetate, and the solvent was completely removed by vacuum drying to obtain a polymer (A-1). The weight average molecular weight (Mw) of the dispersant (A-1) was 52,000, and the acid value was 78 mgKOH/g.

(合成例2~22)
(分散剤2~22の合成)
使用するモノマー、連鎖移動剤を表1に従って変更した以外は、合成例1と同様にして、それぞれ分散剤2~22の製造を作製した。各分散剤の重量平均分子量(Mw)、酸価は表1に示す通りであった。なお、分散剤の合成は、連鎖移動剤の添加、重合開始剤量の調整、および反応条件等を適宜変更してMwを調製した。
(Synthesis Examples 2 to 22)
(Synthesis of Dispersants 2 to 22)
Dispersants 2 to 22 were produced in the same manner as in Synthesis Example 1, except that the monomers and chain transfer agents used were changed according to Table 1. The weight average molecular weight (Mw) and acid value of each dispersant were as shown in Table 1. In the synthesis of the dispersants, the Mw was adjusted by adding the chain transfer agent, adjusting the amount of the polymerization initiator, and appropriately changing the reaction conditions, etc.

Figure 0007501115000001
Figure 0007501115000001

AA:アクリル酸
IA:イタコン酸
SAMA:2-メタクリロイルオキシエチルサクシネート
β-CEA:β-カルボキシエチルアクリレート
a-1:無水マレイン酸のイソプロピルアルコール付加体(下記式(1))
a-2:2-アクリロイルオキシエチルサクシネート
a-3:ヒドロキシエチルアクリレートのオクテニルコハク酸無水物付加体(下記式(2))
DMAEA:ジメチルアミノエチルアクリレート
BA:ブチルアクリレート
2EHA:2-エチルヘキシルアクリレート
AA: acrylic acid IA: itaconic acid SAMA: 2-methacryloyloxyethyl succinate β-CEA: β-carboxyethyl acrylate a-1: isopropyl alcohol adduct of maleic anhydride (following formula (1))
a-2: 2-acryloyloxyethyl succinate a-3: octenylsuccinic anhydride adduct of hydroxyethyl acrylate (following formula (2))
DMAEA: Dimethylaminoethyl acrylate BA: Butyl acrylate 2EHA: 2-Ethylhexyl acrylate

Figure 0007501115000002
Figure 0007501115000002

Figure 0007501115000003
Figure 0007501115000003

<実施例α:二次電池への適用> <Example α: Application to secondary batteries>

(導電材分散体の作製)
(実施例1α-1)
表2に示す組成に従い、ステンレス容器にイオン交換水、分散剤、添加剤、消泡剤(サーフィノール104E、日本信越工業製)を加えて、ディスパーで均一になるまで撹拌した。その後、導電材をディスパーで撹拌しながら添加し、ハイシアミキサー(L5M-A、SILVERSON製)に角穴ハイシアスクリーンを装着し、8,600rpmの速度で全体が均一になり、グラインドゲージにて分散粒度が250μm以下になるまでバッチ式分散を行った。このとき、グラインドゲージにて確認した分散粒度は180μmであった。続いて、ステンレス容器から、配管を介して高圧ホモジナイザー(スターバーストラボHJP-17007、スギノマシン製)に被分散液を供給し、メジアン径が100μm以下になるまで20回パス式分散処理を行った。分散処理はシングルノズルチャンバーを使用し、ノズル径0.25mm、圧力100MPaにて行った。さらに、目開き48μmのナイロンメッシュに3度通過させた後、磁気フィルター(トックエンジニアリング製)を介し、室温、磁束密度12,000ガウスの条件で濾過し、導電材分散体(分散体1α)を得た。濾過後の磁気フィルターには磁性を有する粒状の金属片の付着が見られた。また、表2に示す通り、分散体1αは低粘度かつ貯蔵安定性が良好であり、鉄、ニッケル、クロムからなる金属含有量は30ppmだった。
(Preparation of Conductive Material Dispersion)
(Example 1α-1)
According to the composition shown in Table 2, ion-exchanged water, dispersant, additive, and antifoaming agent (Surfynol 104E, manufactured by Shin-Etsu Industries, Japan) were added to a stainless steel container, and the mixture was stirred with a disperser until it was uniform. Thereafter, the conductive material was added while stirring with a disperser, and a square-hole high shear screen was attached to a high shear mixer (L5M-A, manufactured by SILVERSON), and batch dispersion was performed at a speed of 8,600 rpm until the entire mixture became uniform and the dispersion particle size was 250 μm or less using a grind gauge. At this time, the dispersion particle size confirmed by the grind gauge was 180 μm. Next, the liquid to be dispersed was supplied from the stainless steel container to a high-pressure homogenizer (Starburst Lab HJP-17007, manufactured by Sugino Machine) through a pipe, and 20 passes of dispersion processing were performed until the median diameter was 100 μm or less. The dispersion processing was performed using a single nozzle chamber, with a nozzle diameter of 0.25 mm and a pressure of 100 MPa. Furthermore, after passing through a nylon mesh with an opening of 48 μm three times, the mixture was filtered through a magnetic filter (manufactured by Tok Engineering) at room temperature and a magnetic flux density of 12,000 Gauss to obtain a conductive material dispersion (dispersion 1α). After filtration, the magnetic filter showed adhesion of magnetic granular metal pieces. As shown in Table 2, dispersion 1α had low viscosity and good storage stability, and the metal content of iron, nickel, and chromium was 30 ppm.

(実施例1α-2~1α-33、比較例1α-1~1α-6)
表2に示す組成に従い、実施例1α-1と同様にして、各分散体(分散体2α~33α、比較分散体1α~6α)を得た。ただし、メジアン径が100μm以上である場合、追加で2パス分散処理を行い、再度測定し、メジアン径が100μm以下になるまで繰り返した。表2に示す通り、本発明の導電材分散体(分散体2α~33α)はいずれも低粘度かつ貯蔵安定性が良好であった。また、鉄、ニッケル、クロムからなる金属含有量は表2示す通りであった。
(Examples 1α-2 to 1α-33, Comparative Examples 1α-1 to 1α-6)
According to the composition shown in Table 2, each dispersion (Dispersion 2α to 33α, Comparative Dispersion 1α to 6α) was obtained in the same manner as in Example 1α-1. However, when the median diameter was 100 μm or more, an additional two-pass dispersion treatment was performed, and the measurement was repeated until the median diameter was 100 μm or less. As shown in Table 2, all of the conductive material dispersions of the present invention (Dispersion 2α to 33α) had low viscosity and good storage stability. In addition, the metal contents of iron, nickel, and chromium were as shown in Table 2.

(導電材分散体の粘度測定方法)
粘度の測定は、B型粘度計(東機産業製「BL」)を用いて、分散体温度25℃にて、分散体をヘラで充分に撹拌した後、B型粘度計ローター回転速度60rpmにて直ちに行った。測定に使用したローターは、粘度が100mPa・s未満の場合はNo.1を、100以上500mPa・s未満の場合はNo.2を、500以上2,000mPa・s未満の場合はNo.3を、2,000以上10,000mPa・s未満の場合はNo.4のものをそれぞれ用いた。低粘度であるほど分散性が良好であり、高粘度であるほど分散性が不良である。得られた分散体が明らかに分離や沈降しているものは分散性不良とした。
判定基準
◎:500mPa・s未満(優良)
○:500mPa・s以上2,000mPa・s未満(良)
△:2,000mPa・s以上10,000mPa・s未満(不良)
×:10,000mPa・s以上、沈降または分離(極めて不良)
(Method of measuring viscosity of conductive material dispersion)
The viscosity was measured using a B-type viscometer (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd., "BL") at a dispersion temperature of 25°C. After the dispersion was thoroughly stirred with a spatula, the viscosity was immediately measured at a rotation speed of the B-type viscometer rotor of 60 rpm. The rotors used in the measurement were No. 1 when the viscosity was less than 100 mPa·s, No. 2 when the viscosity was 100 or more and less than 500 mPa·s, No. 3 when the viscosity was 500 or more and less than 2,000 mPa·s, and No. 4 when the viscosity was 2,000 or more and less than 10,000 mPa·s. The lower the viscosity, the better the dispersibility, and the higher the viscosity, the worse the dispersibility. The dispersion obtained was judged to have poor dispersibility when it was clearly separated or precipitated.
Judgment criteria: Less than 500 mPa·s (excellent)
○: 500 mPa·s or more and less than 2,000 mPa·s (good)
△: 2,000 mPa·s or more and less than 10,000 mPa·s (poor)
×: 10,000 mPa·s or more, settling or separation (very poor)

(導電材分散体の安定性評価方法)
貯蔵安定性の評価は、分散体を50℃にて7日間静置して保存した後の粘度を測定した。測定方法は初期粘度と同様の方法で測定した。
判定基準
◎:初期同等(優良)
○:粘度がやや変化した(良)
△:粘度は上昇しているがゲル化はしていない(不良)
×:ゲル化している(極めて不良)
(Method for Evaluating Stability of Conductive Material Dispersion)
The storage stability was evaluated by measuring the viscosity of the dispersion after storing it at 50° C. for 7 days in the same manner as for the initial viscosity.
Judgment criteria ◎: Same as initial condition (excellent)
○: Viscosity changed slightly (good)
△: Viscosity has increased but gelation has not occurred (bad)
×: Gelled (very poor)

Figure 0007501115000004
Figure 0007501115000004

・6A:JENOTUBE6A(JEIO製、多層CNT、平均外径6nm、比表面積700m/g、酸性基量0.27μmol/m、190μmol/g)
・10B:JENOTUBE10B(JEIO製、多層CNT、平均外径10nm、比表面積230m/g、酸性基量0.67μmol/m、154μmol/g)
・TUBALL1:シングルウォールカーボンナノチューブ(OCSiAl製、平均外径1.7nm、純度80%、比表面積490m/g、酸性基量0.38μmol/m、186μmol/g)
・TUBALL2:シングルウォールカーボンナノチューブ(OCSiAl製、平均外径1.6nm、純度93%、比表面積975m/g、酸性基量0.21μmol/m、205μmol/g)
・100T:K-Nanos100T(Kumho Petrochemical製、多層CNT、平均外径13nm、比表面積240m/g、酸性基量0.23μmol/m、54μmol/g)
・EC-300J:ケッチェンブラック(ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ製、平均一次粒子径40nm、比表面積800m2/g、酸性基量0.27μmol/m、219μmol/g)
・HS-100:デンカブラックHS-100(デンカ製、アセチレンブラック、平均一次粒子径48nm、比表面積39m2/g比表面積975m/g、酸性基量0.21μmol/m、205μmol/g)
・PVP:ポリビニルピロリドン K-30(日本触媒製、不揮発分100%、酸価0mgKOH/g)
・F01MC:カルボキシメチルセルロースナトリウム塩 サンローズF F01MC(日本製紙製、不揮発分100%、酸価 NMPに不溶のため測定不可)
6A: JENOTUBE6A (manufactured by JEIO, multi-walled CNT, average outer diameter 6 nm, specific surface area 700 m 2 /g, acidic group amount 0.27 μmol/m 2 , 190 μmol/g)
10B: JENOTUBE10B (manufactured by JEIO, multi-walled CNT, average outer diameter 10 nm, specific surface area 230 m 2 /g, acidic group amount 0.67 μmol/m 2 , 154 μmol/g)
TUBALL1: Single-wall carbon nanotube (OCSiAl, average outer diameter 1.7 nm, purity 80%, specific surface area 490 m 2 /g, acidic group amount 0.38 μmol/m 2 , 186 μmol/g)
TUBALL2: Single-wall carbon nanotube (OCSiAl, average outer diameter 1.6 nm, purity 93%, specific surface area 975 m 2 /g, acidic group amount 0.21 μmol/m 2 , 205 μmol/g)
100T: K-Nanos 100T (Kumho Petrochemical, multi-walled CNT, average outer diameter 13 nm, specific surface area 240 m 2 /g, acidic group amount 0.23 μmol/m 2 , 54 μmol/g)
EC-300J: Ketjen Black (manufactured by Lion Specialty Chemicals, average primary particle size 40 nm, specific surface area 800 m 2 /g, acidic group amount 0.27 μmol/m 2 , 219 μmol/g)
HS-100: Denka Black HS-100 (manufactured by Denka, acetylene black, average primary particle size 48 nm, specific surface area 39 m 2 /g, specific surface area 975 m 2 /g, acidic group amount 0.21 μmol/m 2 , 205 μmol/g)
PVP: Polyvinylpyrrolidone K-30 (manufactured by Nippon Shokubai, non-volatile content 100%, acid value 0 mgKOH/g)
F01MC: Sodium carboxymethylcellulose salt, Sunrose F F01MC (manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd., non-volatile content 100%, acid value: insoluble in NMP, cannot be measured)

(負極合材組成物および負極の作製)
(実施例2α-1)
容量150cmのプラスチック容器に導電材分散体(分散体1α)と、CMCと、水とを加えた後、自転・公転ミキサー(シンキー製 あわとり練太郎、ARE-310)を用いて、2,000rpmで30秒間撹拌した。その後、負極活物質として人造黒鉛、シリコンを添加し、前記の自転・公転ミキサーを用いて、2,000rpmで150秒間撹拌した。さらにその後、SBRを加えて、前記の自転・公転ミキサーを用いて、2,000rpmで30秒間撹拌し、負極合材組成物を得た。負極合材組成物の不揮発分は48質量%とした。負極合材組成物の不揮発分の内、人造黒鉛:シリコン:導電材:CMC:SBRの不揮発分比率は87:10:0.5:1:1.5とした。
(Preparation of negative electrode mixture composition and negative electrode)
(Example 2α-1)
After adding the conductive material dispersion (dispersion 1α), CMC, and water to a plastic container with a capacity of 150 cm 3 , the mixture was stirred at 2,000 rpm for 30 seconds using a rotation/revolution mixer (Thinky's Awatori Rentaro, ARE-310). Then, artificial graphite and silicon were added as negative electrode active materials, and the mixture was stirred at 2,000 rpm for 150 seconds using the rotation/revolution mixer. Then, SBR was added, and the mixture was stirred at 2,000 rpm for 30 seconds using the rotation/revolution mixer to obtain a negative electrode mixture composition. The non-volatile content of the negative electrode mixture composition was 48% by mass. Of the non-volatile content of the negative electrode mixture composition, the non-volatile content ratio of artificial graphite:silicon:conductive material:CMC:SBR was 87:10:0.5:1:1.5.

得られた負極合材組成物を、アプリケーターを用いて、厚さ20μmの銅箔上に塗工して後、電気オーブン中で120℃±5℃で25分間、塗膜を乾燥させて電極膜を作製した。その後、電極膜をロールプレス(サンクメタル製、3t油圧式ロールプレス)による圧延処理を行って、負極(負極1)を得た。なお、合材層の単位当たりの目付量は10mg/cmであり、圧延処理後の合材層の密度は1.6g/ccであった。 The obtained negative electrode composite composition was applied to a copper foil having a thickness of 20 μm using an applicator, and then the coating was dried in an electric oven at 120° C.±5° C. for 25 minutes to prepare an electrode film. The electrode film was then rolled using a roll press (3t hydraulic roll press, manufactured by Sun Metals) to obtain a negative electrode (negative electrode 1). The weight per unit of the composite layer was 10 mg/cm 2 , and the density of the composite layer after the rolling process was 1.6 g/cc.

・人造黒鉛:CGB-20(日本黒鉛工業製)、不揮発分100%
・シリコン:一酸化珪素(大阪チタニウムテクノロジー製、SILICON MONOOXIDE SiO 1.3C 5μm)、不揮発分100%
・CMC:カルボキシメチルセルロース#1190(ダイセルファインケム製)、不揮発分100%
・SBR:スチレンブタジエンゴムTRD2001(JSR製)、不揮発分48%
・Artificial graphite: CGB-20 (manufactured by Nippon Graphite Industry Co., Ltd.), 100% non-volatile content
Silicon: silicon monoxide (manufactured by Osaka Titanium Technology, SILICON MONOXIDE SiO 1.3C 5 μm), non-volatile content 100%
CMC: Carboxymethylcellulose #1190 (manufactured by Daicel Finechem), non-volatile content 100%
SBR: Styrene butadiene rubber TRD2001 (manufactured by JSR), non-volatile content 48%

(実施例2α-2~2α-33、比較例2α-1~2α-6)
導電材分散体を、表3に示す各分散体(分散体2α~33α)に変更した以外は、実施例2α-1と同様の方法により、負極2~33、および比較負極1~6を得た。
(Examples 2α-2 to 2α-33, Comparative Examples 2α-1 to 2α-6)
Negative electrodes 2 to 33 and comparative negative electrodes 1 to 6 were obtained in the same manner as in Example 2α-1, except that the conductive material dispersion was changed to each dispersion (dispersion 2α to 33α) shown in Table 3.

(負極の導電性評価方法)
得られた負極を、三菱化学アナリテック製:ロレスターGP、MCP-T610を用いて合材層の表面抵抗率(Ω/□)を測定した。測定後、合材層の厚みを乗算し、負極の体積抵抗率(Ω・cm)とした。合材層の厚みは、膜厚計(NIKON製、DIGIMICROMH-15M)を用いて、電極中の3点を測定した平均値から、銅箔の膜厚を減算し、負極の体積抵抗率(Ω・cm)とした。
判定基準
◎:0.3Ω・cm未満(優良)
○:0.3Ω・cm以上0.5Ω・cm未満(良)
×:0.5Ω・cm以上(不良)
(Method of Evaluating Negative Electrode Conductivity)
The surface resistivity (Ω/□) of the composite layer of the obtained negative electrode was measured using Mitsubishi Chemical Analytec's Loresta GP, MCP-T610. After the measurement, the thickness of the composite layer was multiplied to obtain the volume resistivity (Ω cm) of the negative electrode. The thickness of the composite layer was measured at three points in the electrode using a thickness meter (NIKON, DIGIMICROMH-15M) and the average value was subtracted from the thickness of the copper foil to obtain the volume resistivity (Ω cm) of the negative electrode.
Judgment criteria: Less than 0.3 Ω cm (excellent)
○: 0.3 Ω cm or more and less than 0.5 Ω cm (good)
×: 0.5 Ω cm or more (defective)

(負極の密着性評価方法)
得られた負極を、塗工方向を長軸として90mm×20mmの長方形に2本カットした。剥離強度の測定には卓上型引張試験機(東洋精機製作所製、ストログラフE3)を用い、180度剥離試験法により評価した。具体的には、100mm×30mmサイズの両面テープ(No.5000NS、ニトムズ製)をステンレス板上に貼り付け、作製した負極の合材層側を両面テープのもう一方の面に密着させ試験用試料とした。次いで、試験用試料を長方形の短辺が上下にくるように垂直に固定し、一定速度(50mm/分)で銅箔の末端を下方から上方に引っ張りながら剥離し、このときの応力の平均値を剥離強度とした。
判定基準
◎:0.5N/cm以上(優良)
○:0.1N/cm以上0.5N/cm未満(良)
×:0.1N/cm未満(不良)
(Method of Evaluating Adhesion of Negative Electrode)
The obtained negative electrode was cut into two rectangles of 90 mm x 20 mm with the coating direction as the long axis. A bench-top tensile tester (Strograph E3, manufactured by Toyo Seiki Seisakusho) was used to measure the peel strength, and it was evaluated by a 180-degree peel test method. Specifically, a double-sided tape (No. 5000NS, manufactured by Nitto) of 100 mm x 30 mm size was attached to a stainless steel plate, and the composite layer side of the prepared negative electrode was attached to the other side of the double-sided tape to prepare a test sample. Next, the test sample was fixed vertically so that the short sides of the rectangle were at the top and bottom, and the end of the copper foil was peeled off while pulling it from the bottom to the top at a constant speed (50 mm / min), and the average value of the stress at this time was taken as the peel strength.
Judgment criteria: 0.5 N/cm or more (excellent)
○: 0.1 N/cm or more and less than 0.5 N/cm (good)
×: Less than 0.1 N/cm (defective)

Figure 0007501115000005
Figure 0007501115000005

(正極用合材組成物および正極の作製)
(実施例3α-1)
容量150cmのプラスチック容器に導電材分散体(分散体1α)と、CMCと、水とを加えた後、自転・公転ミキサー(シンキー製 あわとり練太郎、ARE-310)を用いて、2,000rpmで30秒間撹拌し、その後、正極活物質としてLFPを添加し、自転・公転ミキサー(シンキー製 あわとり練太郎、ARE-310)を用いて、2,000rpmで150秒間撹拌した。さらにその後、PTFEを添加し、自転・公転ミキサー(シンキー製 あわとり練太郎、ARE-310)を用いて、2,000rpmで30秒間撹拌し、正極用合材組成物を得た。正極用合材組成物の不揮発分は75質量%とした。正極用合材組成物の不揮発分の内、LFP:導電材:PTFE:CMCの不揮発分比率は97:0.5:1:1.5とした。
(Preparation of Positive Electrode Mixture Composition and Positive Electrode)
(Example 3α-1)
After adding the conductive material dispersion (dispersion 1α), CMC, and water to a plastic container with a capacity of 150 cm 3 , the mixture was stirred for 30 seconds at 2,000 rpm using a rotation and revolution mixer (Thinky's Awatori Rentaro, ARE-310), and then LFP was added as a positive electrode active material, and the mixture was stirred for 150 seconds at 2,000 rpm using a rotation and revolution mixer (Thinky's Awatori Rentaro, ARE-310). Further, PTFE was added, and the mixture was stirred for 30 seconds at 2,000 rpm using a rotation and revolution mixer (Thinky's Awatori Rentaro, ARE-310) to obtain a positive electrode mixture composition. The non-volatile content of the positive electrode mixture composition was 75% by mass. In the nonvolatile content of the positive electrode mixture composition, the nonvolatile content ratio of LFP:conductive material:PTFE:CMC was 97:0.5:1:1.5.

正極合材組成物を、アプリケーターを用いて、厚さ20μmのアルミ箔上に塗工した後、電気オーブン中で120℃±5℃で25分間乾燥し、電極膜を作製した。その後、電極膜をロールプレス(サンクメタル製、3t油圧式ロールプレス)による圧延処理を行い、正極(正極1)を得た。なお、合材層の単位当たりの目付量が20mg/cmであり、圧延処理後の合材層の密度は2.1g/ccであった。 The positive electrode composite composition was applied onto an aluminum foil having a thickness of 20 μm using an applicator, and then dried in an electric oven at 120° C.±5° C. for 25 minutes to prepare an electrode film. The electrode film was then rolled using a roll press (3t hydraulic roll press, manufactured by Sunk Metals) to obtain a positive electrode (positive electrode 1). The weight per unit of the composite layer was 20 mg/cm 2 , and the density of the composite layer after the rolling process was 2.1 g/cc.

・LFP:リン酸鉄リチウム HED(商標)LFP-400(BASF製、不揮発分100%)
・PTFE:ポリテトラフルオロエチレン ポリフロン PTFE D-210C(ダイキン製、不揮発分60%)
・CMC:カルボキシメチルセルロース#1190(ダイセルファインケム製、不揮発分100%)
LFP: Lithium iron phosphate HED (trademark) LFP-400 (manufactured by BASF, 100% non-volatile content)
PTFE: Polytetrafluoroethylene Polyflon PTFE D-210C (manufactured by Daikin, non-volatile content 60%)
CMC: Carboxymethylcellulose #1190 (manufactured by Daicel FineChem, non-volatile content 100%)

(実施例3α-2~3α-33、比較例3α-1~3α-6)
導電材分散体を、表4に示す各分散体(分散体2α~33α)に変更した以外は、実施例3α-1と同様の方法により正極2~33および比較正極1~6を得た。
(Examples 3α-2 to 3α-33, Comparative Examples 3α-1 to 3α-6)
Positive electrodes 2 to 33 and comparative positive electrodes 1 to 6 were obtained in the same manner as in Example 3α-1, except that the conductive material dispersion was changed to each dispersion (dispersion 2α to 33α) shown in Table 4.

(正極の導電性評価方法)
得られた正極を、銅箔の替わりにアルミ箔とした以外は負極と同様の方法で導電性評価した。
判定基準
◎:10Ω・cm未満(優良)
〇:10Ω・cm以上20Ω・cm未満(良)
×:20Ω・cm以上(不良)
(Method for Evaluating Conductivity of Positive Electrode)
The conductivity of the obtained positive electrode was evaluated in the same manner as for the negative electrode, except that aluminum foil was used instead of the copper foil.
Judgment criteria: Less than 10 Ω cm (excellent)
○: 10 Ω cm or more and less than 20 Ω cm (good)
×: 20 Ω cm or more (defective)

(正極の密着性評価方法)
得られた正極を、銅箔の替わりにアルミ箔とした以外は負極と同様の方法で密着性評価した。
判定基準
◎:1N/cm以上(優良)
○:0.5N/cm以上1N/cm未満(良)
×:0.5N/cm未満(不良)
(Method of Evaluating Adhesion of Positive Electrode)
The adhesion of the obtained positive electrode was evaluated in the same manner as for the negative electrode, except that aluminum foil was used instead of the copper foil.
Judgment criteria: 1 N/cm or more (excellent)
○: 0.5 N/cm or more and less than 1 N/cm (good)
×: Less than 0.5 N/cm (bad)

Figure 0007501115000006
Figure 0007501115000006

(標準正極の作製)
正極活物質としてLFP(HED(商標)LFP-400、BASF製、不揮発分100%)92質量部、アセチレンブラック(デンカブラック(登録商標)HS‐100、デンカ製、不揮発分100%)4質量部、CMC(#1190、ダイセルファインケム製、不揮発分100%)1.6質量部を容量150mlのプラスチック容器に加えた後、ヘラを用いて粉末が均一になるまで混合した。その後、水を20.5質量部添加し、自転・公転ミキサー(シンキー製 あわとり練太郎、ARE-310)を用いて、2,000rpmで30秒間撹拌した。その後、プラスチック容器内の混合物をヘラを用いて、均一になるまで混合し、前記の自転・公転ミキサーを用いて、PTFE(ダイキン製、不揮発分60質量%)4質量部を加え、2,000rpmで30秒間撹拌した。さらにその後、水を11.2質量部添加し、前記の自転・公転ミキサーを用いて、2,000rpmで30秒間撹拌した。最後に、高速攪拌機を用いて、3,000rpmで10分間撹拌し、標準正極用合材組成物を得た。
(Preparation of standard positive electrode)
As the positive electrode active material, 92 parts by mass of LFP (HED (trademark) LFP-400, manufactured by BASF, non-volatile content 100%), 4 parts by mass of acetylene black (Denka Black (registered trademark) HS-100, manufactured by Denka, non-volatile content 100%), and 1.6 parts by mass of CMC (#1190, manufactured by Daicel FineChem, non-volatile content 100%) were added to a plastic container with a capacity of 150 ml, and then mixed with a spatula until the powder was uniform. Thereafter, 20.5 parts by mass of water was added, and the mixture was stirred at 2,000 rpm for 30 seconds using a rotation and revolution mixer (Thinky Awatori Rentaro, ARE-310). Thereafter, the mixture in the plastic container was mixed with a spatula until it was uniform, and 4 parts by mass of PTFE (manufactured by Daikin, non-volatile content 60% by mass) was added using the rotation and revolution mixer, and the mixture was stirred at 2,000 rpm for 30 seconds. Thereafter, 11.2 parts by mass of water was added, and the mixture was stirred for 30 seconds at 2,000 rpm using the centrifugal mixer.Finally, the mixture was stirred for 10 minutes at 3,000 rpm using a high-speed stirrer to obtain a standard positive electrode composite material composition.

上述の標準正極用合材組成物を集電体となる厚さ20μmのアルミ箔上にアプリケーターを用いて塗工した後、電気オーブン中で120℃±5℃で25分間乾燥して電極の単位面積当たりの目付量が20mg/cmとなるように調整した。さらにロールプレス(サンクメタル製、3t油圧式ロールプレス)による圧延処理を行い、合材層の密度が2.1g/cmとなる標準正極を作製した。 The standard positive electrode composite composition was applied to a 20 μm thick aluminum foil current collector using an applicator, and then dried in an electric oven at 120° C.±5° C. for 25 minutes to adjust the weight per unit area of the electrode to 20 mg/cm 2. Further, rolling was performed using a roll press (3 t hydraulic roll press, manufactured by Sun Metals) to produce a standard positive electrode with a composite layer density of 2.1 g/cm 3 .

(標準負極の作製)
容量150mlのプラスチック容器にアセチレンブラック(デンカブラック(登録商標)HS‐100、デンカ製)0.5質量部と、CMC(#1190、ダイセルファインケム製、不揮発分100%)1質量部と、水98.4質量部とを加えた後、自転・公転ミキサー(シンキー製 あわとり練太郎、ARE-310)を用いて、2,000rpmで30秒間撹拌した。さらに活物質として人造黒鉛(CGB-20、日本黒鉛工業製、不揮発分100%)を87質量部、シリコン(一酸化珪素、大阪チタニウムテクノロジー製、SILICON MONOOXIDE SiO 1.3C 5μm、不揮発分100%)を10質量部添加し、自転・公転ミキサー(シンキー製 あわとり練太郎、ARE-310)を用いて、2,000rpmで150秒間撹拌した。続いてSBR(TRD2001、JSR製)を3.1質量部加えて、自転・公転ミキサー(シンキー製 あわとり練太郎、ARE-310)を用いて、2,000rpmで30秒間撹拌し、標準負極用合材組成物を得た。標準負極用合材組成物の不揮発分は50質量%とした。
(Preparation of standard negative electrode)
0.5 parts by mass of acetylene black (Denka Black (registered trademark) HS-100, manufactured by Denka), 1 part by mass of CMC (#1190, manufactured by Daicel FineChem, non-volatile content 100%), and 98.4 parts by mass of water were added to a plastic container having a capacity of 150 ml, and the mixture was stirred at 2,000 rpm for 30 seconds using a centrifugal mixer (Thinky's Awatori Rentaro, ARE-310). Further, 87 parts by mass of artificial graphite (CGB-20, manufactured by Nippon Graphite Industry Co., Ltd., non-volatile content 100%) and 10 parts by mass of silicon (silicon monoxide, manufactured by Osaka Titanium Technology Co., Ltd., SILICON MONOOXIDE SiO 1.3C 5 μm, non-volatile content 100%) were added as active materials, and the mixture was stirred at 2,000 rpm for 150 seconds using a rotation/revolution mixer (Thinky's Awatori Rentaro, ARE-310). Subsequently, 3.1 parts by mass of SBR (TRD2001, manufactured by JSR) was added, and the mixture was stirred at 2,000 rpm for 30 seconds using a rotation/revolution mixer (Thinky's Awatori Rentaro, ARE-310) to obtain a standard negative electrode composite composition. The non-volatile content of the standard negative electrode composite composition was 50% by mass.

上述の標準負極用合材組成物を集電体となる厚さ20μmの銅箔上にアプリケーターを用いて塗工した後、電気オーブン中で80℃±5℃で25分間乾燥して電極の単位面積当たりの目付量が10mg/cmとなるように調整した。さらにロールプレス(サンクメタル製、3t油圧式ロールプレス)による圧延処理を行い、合材層の密度が1.6g/cmとなる標準負極を作製した。 The standard negative electrode composite composition was applied to a copper foil having a thickness of 20 μm as a current collector using an applicator, and then dried in an electric oven at 80° C.±5° C. for 25 minutes to adjust the weight per unit area of the electrode to 10 mg/cm 2. Further, a rolling process was performed using a roll press (3 t hydraulic roll press, manufactured by Sun Metals) to prepare a standard negative electrode with a composite layer density of 1.6 g/cm 3 .

(実施例4α-1~4α‐33、比較例4-1~4-6)
(実施例5α-1~5α-33、比較例5-1~5-6)
(二次電池の作製)
表5および表6に記載した負極および正極を使用して、各々50mm×45mm、45mm×40mmに打ち抜き、その間に挿入されるセパレーター(多孔質ポリプロプレンフィルム)をアルミ製ラミネート袋に挿入し、電気オーブン中、70℃で1時間乾燥した。その後、アルゴンガスで満たされたグローブボックス内で、電解液(エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネートを体積比1:1:1の割合で混合した混合溶媒を作製し、さらに添加剤として、ビニレンカーボネートを100質量部に対して1質量部加えた後、LiPFを1Mの濃度で溶解させた非水電解液)を2mL注入した後、アルミ製ラミネートを封口して、それぞれ負極評価用電池1~33、負極評価用比較電池1~6、正極評価用電池1~33、正極評価用比較電池1~6を作製した。
(Examples 4α-1 to 4α-33, Comparative Examples 4-1 to 4-6)
(Examples 5α-1 to 5α-33, Comparative Examples 5-1 to 5-6)
(Preparation of secondary battery)
Using the negative electrode and positive electrode described in Tables 5 and 6, each was punched out to 50 mm x 45 mm and 45 mm x 40 mm, and the separator (porous polypropylene film) inserted between them was inserted into an aluminum laminate bag and dried in an electric oven at 70 ° C. for 1 hour. Then, in a glove box filled with argon gas, an electrolyte (a mixed solvent in which ethylene carbonate, dimethyl carbonate, and diethyl carbonate were mixed in a volume ratio of 1:1:1 was prepared, and 1 part by mass of vinylene carbonate was added to 100 parts by mass as an additive, and then LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1 M to form a non-aqueous electrolyte) was injected, and the aluminum laminate was sealed to prepare negative electrode evaluation batteries 1 to 33, negative electrode evaluation comparative batteries 1 to 6, positive electrode evaluation batteries 1 to 33, and positive electrode evaluation comparative batteries 1 to 6, respectively.

(二次電池のレート特性評価方法)
得られた負極評価用二次電池および正極評価用二次電池を25℃の恒温室内に設置し、充放電装置(北斗電工製、SM-8)を用いて充放電測定を行った。充電電流10mA(0.2C)にて充電終止電圧4.3Vで定電流定電圧充電(カットオフ電流1mA(0.02C))を行った後、放電電流10mA(0.2C)にて、放電終止電圧3Vで定電流放電を行った。この操作を3回繰り返した後、充電電流10mA(0.2C)にて充電終止電圧4.3Vで定電流定電圧充電(カットオフ電流(1mA0.02C))を行い、放電電流0.2Cおよび3Cで放電終止電圧3.0Vに達するまで定電流放電を行って、それぞれ放電容量を求めた。レート特性は0.2C放電容量と3C放電容量の比、以下の数式1で表すことができる。

(数式1) レート特性 = 3C放電容量/3回目の0.2C放電容量 ×100 (%)

判定基準
◎:80%以上(優良)
○:60%以上80%未満(良)
×:60%未満(不良)
(Method of Evaluating Rate Characteristics of Secondary Batteries)
The obtained negative electrode evaluation secondary battery and positive electrode evaluation secondary battery were placed in a thermostatic chamber at 25 ° C., and charge and discharge measurements were performed using a charge and discharge device (Hokuto Denko, SM-8). After performing constant current constant voltage charging (cut-off current 1 mA (0.02 C)) at a charge end voltage of 4.3 V at a charge current of 10 mA (0.2 C), constant current discharge was performed at a discharge end voltage of 3 V at a discharge current of 10 mA (0.2 C). After repeating this operation three times, constant current constant voltage charging (cut-off current (1 mA 0.02 C)) was performed at a charge end voltage of 4.3 V at a charge current of 10 mA (0.2 C), and constant current discharge was performed at discharge currents of 0.2 C and 3 C until the discharge end voltage reached 3.0 V, and the discharge capacity was determined. The rate characteristic can be expressed by the ratio of the 0.2 C discharge capacity to the 3 C discharge capacity, as shown in the following formula 1.

(Formula 1) Rate characteristic = 3C discharge capacity / third 0.2C discharge capacity × 100 (%)

Judgment criteria: ◎: 80% or more (excellent)
○: 60% or more but less than 80% (good)
×: Less than 60% (defective)

(二次電池のサイクル特性評価方法)
得られた負極評価用二次電池および正極評価用二次電池を25℃の恒温室内に設置し、充放電装置(北斗電工製、SM-8)を用いて充放電測定を行った。充電電流25mA(0.5C)にて充電終止電圧4.3Vで定電流定電圧充電(カットオフ電流2.5mA(0.05C))を行った後、放電電流25mA(0.5C)にて、放電終止電圧3Vで定電流放電を行った。この操作を200回繰り返した。サイクル特性は25℃における3回目の0.5C放電容量と200回目の0.5C放電容量の比、以下の数式2で表すことができる。

(数式2)サイクル特性 = 3回目の0.5C放電容量/200回目の0.5C放電容量×100(%)

判定基準
◎:85%以上(優良)
○:80%以上85%未満(良)
×:80%未満(不良)
(Method of Evaluating Cycle Characteristics of Secondary Battery)
The obtained negative electrode evaluation secondary battery and positive electrode evaluation secondary battery were placed in a thermostatic chamber at 25 ° C., and charge/discharge measurements were performed using a charge/discharge device (SM-8, manufactured by Hokuto Denko). After constant current/constant voltage charging (cutoff current 2.5 mA (0.05 C)) at a charge current of 25 mA (0.5 C) and a charge end voltage of 4.3 V, constant current discharging was performed at a discharge current of 25 mA (0.5 C) and a discharge end voltage of 3 V. This operation was repeated 200 times. The cycle characteristics can be expressed by the ratio of the third 0.5 C discharge capacity at 25 ° C. to the 200th 0.5 C discharge capacity, as shown in the following formula 2.

(Formula 2) Cycle characteristic = 3rd 0.5C discharge capacity / 200th 0.5C discharge capacity × 100 (%)

Judgment criteria: 85% or more (excellent)
○: 80% or more but less than 85% (good)
×: Less than 80% (defective)

Figure 0007501115000007
Figure 0007501115000007

Figure 0007501115000008
Figure 0007501115000008

本発明の導電材分散体を用いた上記実施例では、電極の状態でも良好な分散状態が維持された結果、発達した導電ネットワークが形成されたと思われ、比較例に比べて導電性および密着性に優れた電極が得られた。さらに、その結果として、レート特性およびサイクル特性に優れた非水電解質二次電池が得られた。特定の酸性基量を有する導電材と、特定の構造および特定の酸価を有する分散剤を組み合わせることにより、比較例に比べて特性に優れた非水電解質二次電池が得られたと思われる。よって、本発明は従来の導電材分散体では実現しがたい良好な特性を有する非水電解質二次電池を提供できることが明らかとなった。 In the above examples using the conductive material dispersion of the present invention, a good dispersion state was maintained even in the electrode state, which is believed to have resulted in the formation of a developed conductive network, and an electrode with superior conductivity and adhesion compared to the comparative example was obtained. Furthermore, as a result, a nonaqueous electrolyte secondary battery with excellent rate characteristics and cycle characteristics was obtained. It is believed that by combining a conductive material having a specific amount of acidic groups with a dispersant having a specific structure and a specific acid value, a nonaqueous electrolyte secondary battery with superior characteristics compared to the comparative example was obtained. Therefore, it has become clear that the present invention can provide a nonaqueous electrolyte secondary battery with excellent characteristics that are difficult to achieve with conventional conductive material dispersions.

<実施例β:導電性塗料への適用> <Example β: Application to conductive paint>

(導電材分散体の作製)
(実施例1β-1)
表7に示す組成に従い、ステンレス容器にイオン交換水、分散剤、添加剤、消泡剤(サーフィノール104E、日本信越工業製)を加えて、ディスパーで均一になるまで撹拌した。その後、導電材をディスパーで撹拌しながら添加し、ハイシアミキサー(L5M-A、SILVERSON製)に角穴ハイシアスクリーンを装着し、8,600rpmの速度で全体が均一になり、グラインドゲージにて分散粒度が250μm以下になるまでバッチ式分散を行った。このとき、グラインドゲージにて確認した分散粒度は170μmであった。続いて、ステンレス容器から、配管を介して高圧ホモジナイザー(スターバーストラボHJP-17007、スギノマシン製)に被分散液を供給し、メジアン径が100μm以下になるまで20回パス式分散処理を行った。分散処理はシングルノズルチャンバーを使用し、ノズル径0.25mm、圧力100MPaにて行った。さらに、目開き48μmのナイロンメッシュに3度通過させた後、磁気フィルター(トックエンジニアリング製)を介し、室温、磁束密度12,000ガウスの条件で濾過し、導電材分散体(分散体1β)を得た。濾過後の磁気フィルターには磁性を有する粒状の金属片の付着が見られた。表7に示す通り、分散体1βは低粘度かつ貯蔵安定性が良好だった。鉄、ニッケル、クロムからなる金属含有量は31ppmだった。
(Preparation of Conductive Material Dispersion)
(Example 1β-1)
According to the composition shown in Table 7, ion-exchanged water, dispersant, additive, and antifoaming agent (Surfynol 104E, manufactured by Shin-Etsu Industries, Japan) were added to a stainless steel container, and the mixture was stirred with a disperser until it was uniform. Thereafter, the conductive material was added while stirring with a disperser, and a square-hole high shear screen was attached to a high shear mixer (L5M-A, manufactured by SILVERSON), and batch dispersion was performed at a speed of 8,600 rpm until the entire mixture became uniform and the dispersion particle size was 250 μm or less using a grind gauge. At this time, the dispersion particle size confirmed by the grind gauge was 170 μm. Next, the liquid to be dispersed was supplied from the stainless steel container to a high-pressure homogenizer (Starburst Lab HJP-17007, manufactured by Sugino Machine) through a pipe, and 20 passes of dispersion processing were performed until the median diameter was 100 μm or less. The dispersion processing was performed using a single nozzle chamber, with a nozzle diameter of 0.25 mm and a pressure of 100 MPa. Furthermore, after passing through a nylon mesh with an opening of 48 μm three times, the mixture was filtered through a magnetic filter (manufactured by Tok Engineering) at room temperature and a magnetic flux density of 12,000 Gauss to obtain a conductive material dispersion (dispersion 1β). After filtration, the magnetic filter showed adhesion of magnetic granular metal pieces. As shown in Table 7, dispersion 1β had low viscosity and good storage stability. The metal content of iron, nickel, and chromium was 31 ppm.

(実施例1β-2~1β-32、比較例1β-1~1β-4)
表7に示す組成に従い、実施例1β-1と同様にして、各分散体(分散体2β~32β、比較分散体1β~4β)を得た。ただし、メジアン径が100μm以上である場合、追加で2パス分散処理を行い、再度測定し、メジアン径が100μm以下になるまで繰り返した。表2に示す通り、本発明の導電材分散体(分散体2β~32β)はいずれも低粘度かつ貯蔵安定性が良好であった。また、鉄、ニッケル、クロムからなる金属含有量は表7に示す通りであった。
(Examples 1β-2 to 1β-32, Comparative Examples 1β-1 to 1β-4)
According to the composition shown in Table 7, each dispersion (Dispersion 2β to 32β, Comparative Dispersion 1β to 4β) was obtained in the same manner as in Example 1β-1. However, when the median diameter was 100 μm or more, an additional two-pass dispersion treatment was performed, and the measurement was repeated until the median diameter was 100 μm or less. As shown in Table 2, all of the conductive material dispersions of the present invention (Dispersion 2β to 32β) had low viscosity and good storage stability. In addition, the metal contents of iron, nickel, and chromium were as shown in Table 7.

(導電材分散体の粘度測定方法)
粘度の測定は、B型粘度計(東機産業製「BL」)を用いて、分散体温度25℃にて、分散体をヘラで充分に撹拌した後、B型粘度計ローター回転速度60rpmにて直ちに行った。測定に使用したローターは、粘度が100mPa・s未満の場合はNo.1を、100以上500mPa・s未満の場合はNo.2を、500以上2,000mPa・s未満の場合はNo.3を、2,000以上10,000mPa・s未満の場合はNo.4のものをそれぞれ用いた。低粘度であるほど分散性が良好であり、高粘度であるほど分散性が不良である。得られた分散体が明らかに分離や沈降しているものは分散性不良とした。
判定基準
◎:500mPa・s未満(優良)
○:500mPa・s以上2,000mPa・s未満(良)
△:2,000mPa・s以上10,000mPa・s未満(不良)
×:10,000mPa・s以上、沈降または分離(極めて不良)
(Method of measuring viscosity of conductive material dispersion)
The viscosity was measured using a B-type viscometer (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd., "BL") at a dispersion temperature of 25°C. After the dispersion was thoroughly stirred with a spatula, the viscosity was immediately measured at a rotation speed of the B-type viscometer rotor of 60 rpm. The rotors used in the measurement were No. 1 when the viscosity was less than 100 mPa·s, No. 2 when the viscosity was 100 or more and less than 500 mPa·s, No. 3 when the viscosity was 500 or more and less than 2,000 mPa·s, and No. 4 when the viscosity was 2,000 or more and less than 10,000 mPa·s. The lower the viscosity, the better the dispersibility, and the higher the viscosity, the worse the dispersibility. The dispersion obtained was judged to have poor dispersibility when it was clearly separated or precipitated.
Judgment criteria: Less than 500 mPa·s (excellent)
○: 500 mPa·s or more and less than 2,000 mPa·s (good)
△: 2,000 mPa·s or more and less than 10,000 mPa·s (poor)
×: 10,000 mPa·s or more, settling or separation (very poor)

(導電材分散体の安定性評価方法)
貯蔵安定性の評価は、分散体を50℃にて7日間静置して保存した後の粘度を測定した。測定方法は初期粘度と同様の方法で測定した。
判定基準
◎:初期同等(優良)
○:粘度がやや変化した(良)
△:粘度は上昇しているがゲル化はしていない(不良)
×:ゲル化している(極めて不良)
(Method for Evaluating Stability of Conductive Material Dispersion)
The storage stability was evaluated by measuring the viscosity of the dispersion after storing it at 50° C. for 7 days in the same manner as for the initial viscosity.
Judgment criteria ◎: Same as initial condition (excellent)
○: Viscosity changed slightly (good)
△: Viscosity has increased but gelation has not occurred (bad)
×: Gelled (very poor)

(金属含有量の測定方法)
金属含有量は実施例2α-1に記載の方法と同様にして測定した。
(Method of measuring metal content)
The metal content was measured in the same manner as in Example 2α-1.

Figure 0007501115000009
Figure 0007501115000009

(導電性塗料および導電性塗膜の作製)
(実施例2β-1)
表8に示す組成に従い、容器に導電材分散体、塗料用バインダー、水を加えて、ディスパーで均一になるまで撹拌し、塗料1を得た。
(Preparation of conductive paint and conductive coating film)
(Example 2β-1)
According to the composition shown in Table 8, a conductive material dispersion, a paint binder, and water were added to a container and stirred with a disperser until homogenous, thereby obtaining paint 1.

(実施例2β-2~35、比較例2β-1~4)
表7に示す分散体に変更した以外は、実施例2β-1と同様にして、各塗料(塗料2~35、比較塗料1~4)を得た。
(Examples 2β-2 to 35, Comparative Examples 2β-1 to 4)
Except for changing the dispersion shown in Table 7, the same procedure as in Example 2β-1 was followed to obtain each paint (paints 2 to 35, comparative paints 1 to 4).

(塗料評価)
得られた塗料について、さらに、塗料をコロナ放電処理PETフィルムに膜厚が1μmになるようにバーコーターで塗工し、30分間セッティング後、60℃にて30分間乾燥させた後、140℃にて20分間焼き付けを行って、各塗料の試験塗膜を作製し、塗料とその塗膜について以下の評価を行った。その結果を表3に示した。
(相溶性)
得られた塗料をJIS K56002-5に従い、粒子の密集を確認することで、導電材分散体と、塗料用バインダーの相溶性を判断した。下記基準にて評価を行った。尚、〇(良好)、×(不良)の2段階で評価した。
判定基準
○:密集20μm未満
×:密集20μm以上
(透明性)
透明性については、PETフィルムに塗工した試験塗膜を、日本電色工業社製:ヘーズメーター(300A)で全光線透過率を測定した。下記基準にて評価を行った。尚、◎(極めて良好)、〇(良好)、△(普通)、×(不良)の4段階で評価した。
判定基準
◎:80%以上
〇:60%以上80%未満
△:40%以上60%未満
×:40%未満
(表面抵抗率)
導電性については、PETフィルムに塗工した試験塗膜を、三菱化学社製:ロレスターGP(CP-T610)を用いて表面抵抗率(Ω/□)を測定した。下記基準にて評価を行った。尚、◎(極めて良好)、〇(良好)、△(普通)、×(不良)の4段階で評価した。
判定基準
◎:1.0×108未満
〇:1.0×108以上1.0×1010未満
△:1.0×1010以上1.0×1014未満
×:1.0×1014以上(測定不可)
(Paint evaluation)
The resulting paints were then coated on corona discharge treated PET films with a bar coater to a film thickness of 1 μm, and after setting for 30 minutes, the films were dried at 60° C. for 30 minutes and then baked at 140° C. for 20 minutes to prepare test coatings for each paint. The paints and the coatings were evaluated as follows. The results are shown in Table 3.
(Compatibility)
The obtained paint was checked for particle density according to JIS K56002-5 to judge the compatibility of the conductive material dispersion and the paint binder. Evaluation was performed according to the following criteria. Evaluation was performed on a two-level scale of ◯ (good) and × (bad).
Criteria: ○: Dense less than 20 μm ×: Dense 20 μm or more (transparency)
Regarding transparency, the total light transmittance of the test coating film applied to the PET film was measured using a haze meter (300A) manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd. Evaluation was performed according to the following criteria. The evaluation was made on a four-level scale: ◎ (very good), ○ (good), △ (average), × (bad).
Criteria: ◎: 80% or more, 〇: 60% or more and less than 80%, △: 40% or more and less than 60%, ×: Less than 40% (surface resistivity)
Regarding electrical conductivity, the surface resistivity (Ω/□) of the test coating film applied to the PET film was measured using Mitsubishi Chemical's Loresta GP (CP-T610). Evaluation was performed according to the following criteria. Evaluation was performed on a four-level scale: ◎ (very good), ○ (good), △ (average), × (bad).
Judgment criteria: ◎: Less than 1.0 x 10 8 ; ○: 1.0 x 10 8 or more but less than 1.0 x 10 10 ; △: 1.0 x 10 10 or more but less than 1.0 x 10 14 ; ×: 1.0 x 10 14 or more (not measurable)

Figure 0007501115000010
Figure 0007501115000010

なお、表8に示した略号は以下を意味する。
・ウレタン:エバファノールHA-107C(日華化学社製、水系ウレタン樹脂、固形分40%)
・オレフィン:スーパークロンE-415(日本製紙社製、水系オレフィン樹脂、固形分30%)
The abbreviations shown in Table 8 have the following meanings.
Urethane: Evaphanol HA-107C (manufactured by Nicca Chemical Co., Ltd., water-based urethane resin, solid content 40%)
Olefin: Superchron E-415 (manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd., water-based olefin resin, solid content 30%)

表7、表8に示した結果から、本発明の導電材分散体は貯蔵安定性、塗料用バインダーへの相溶性に優れ、透明性と表面抵抗率に優れていることが示された。
The results shown in Tables 7 and 8 indicate that the conductive material dispersion of the present invention is excellent in storage stability, compatibility with paint binders, transparency and surface resistivity.

Claims (12)

導電材、分散剤、および水を含有し、
前記導電材が、酸性基量が0.1~1.0μmol/mかつ60~300μmol/gのカーボンナノチューブであり、
前記分散剤が、(メタ)アクリロニトリルに由来する単位、およびカルボキシル基含有モノマー単位を含む共重合体であり、前記共重合体を構成する全モノマー単位中、前記(メタ)アクリロニトリルに由来する単位を40~99質量%含み、酸価が30~400mgKOH/gである、導電材分散体。
The conductive material includes a dispersant and water.
The conductive material is a carbon nanotube having an acidic group amount of 0.1 to 1.0 μmol/ m2 and 60 to 300 μmol/g,
The conductive material dispersion, wherein the dispersant is a copolymer containing units derived from (meth)acrylonitrile and carboxyl group-containing monomer units, the copolymer contains 40 to 99 mass% of units derived from (meth)acrylonitrile in all monomer units constituting the copolymer, and has an acid value of 30 to 400 mgKOH/g.
前記カーボンナノチューブの平均外径が7nm以下である、請求項1記載の導電材分散体。 The conductive material dispersion according to claim 1, wherein the carbon nanotubes have an average outer diameter of 7 nm or less. 前記共重合体を構成する全モノマー単位中、カルボキシル基含有モノマー単位が、3~40質量%である、請求項1または2記載の導電材分散体。 The conductive material dispersion according to claim 1 or 2, wherein the carboxyl group-containing monomer units account for 3 to 40 mass% of all monomer units constituting the copolymer. 前記分散剤が、さらに、活性水素基含有モノマー(カルボキシル基含有モノマーを除く)、塩基性モノマー、および(メタ)アクリル酸アルキルエステルからなる群より選択される1種以上のモノマー単位を含む共重合体である、請求項1~3いずれか記載の導電材分散体。 The conductive material dispersion according to any one of claims 1 to 3, wherein the dispersant is a copolymer further comprising one or more monomer units selected from the group consisting of active hydrogen group-containing monomers (excluding carboxyl group-containing monomers), basic monomers, and (meth)acrylic acid alkyl esters. さらに、消泡剤を含んでなる請求項1~4いずれか記載の導電材分散体。 The conductive material dispersion according to any one of claims 1 to 4 further comprises an antifoaming agent. 請求項1~5いずれか記載の導電材分散体を含んでなる、二次電池電極用組成物。 A composition for secondary battery electrodes comprising the conductive material dispersion according to any one of claims 1 to 5. 請求項6記載の二次電池電極用組成物の塗工膜である電極膜。 An electrode film that is a coating film of the secondary battery electrode composition according to claim 6. 請求項7記載の電極膜を含む、二次電池。 A secondary battery comprising the electrode film according to claim 7. 請求項1~5いずれか記載の導電材分散体を含んでなる、導電性塗料。 A conductive paint comprising the conductive material dispersion according to any one of claims 1 to 5. 請求項9記載の導電性塗料の塗工膜である導電性塗膜。 A conductive coating film that is a coating film of the conductive paint according to claim 9. 導電材組成物にせん断応力をかけて、分散粒度が250μm以下となるまで分散する工程1と、工程1に続いて、高圧ホモジナイザーを用いて60~150MPaの圧力で、メジアン径が100μm以下となるまで分散する工程2を含む、請求項1~5いずれか記載の導電材分散体の製造方法。 The method for producing a conductive material dispersion according to any one of claims 1 to 5, comprising step 1 of dispersing the conductive material composition by applying shear stress until the dispersed particle size is 250 μm or less, and step 2 of dispersing the conductive material composition using a high-pressure homogenizer at a pressure of 60 to 150 MPa until the median diameter is 100 μm or less, following step 1. さらに、導電材分散体に含まれる鉄、ニッケル、クロムからなる金属含有量を100ppm以下にする工程3を含む、請求項11記載の導電材分散体の製造方法。
The method for producing a conductive material dispersion according to claim 11, further comprising a step 3 of reducing the content of metals consisting of iron, nickel and chromium contained in the conductive material dispersion to 100 ppm or less.
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