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JP7736427B2 - Conductive paste composition and its use, and resin particles used in the conductive paste composition - Google Patents
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JP7736427B2 - Conductive paste composition and its use, and resin particles used in the conductive paste composition - Google Patents

Conductive paste composition and its use, and resin particles used in the conductive paste composition

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JP7736427B2 JP2020142205A JP2020142205A JP7736427B2 JP 7736427 B2 JP7736427 B2 JP 7736427B2 JP 2020142205 A JP2020142205 A JP 2020142205A JP 2020142205 A JP2020142205 A JP 2020142205A JP 7736427 B2 JP7736427 B2 JP 7736427B2
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Description

本発明は、導電性ペースト組成物とその利用、及び導電性ペースト組成物に用いられる樹脂粒子に関する。 The present invention relates to a conductive paste composition, its use, and resin particles used in the conductive paste composition.

近年、電子導電性を有する導電性材料を含有したペーストの開発がなされている。このような導電性ペーストは、たとえば、電池やキャパシタ等電子機器の電極材料、燃料電池の撥水層、燃料電池の拡散層、熱伝導材料、導電性インク、発光素子、配線材料、補強材料、黒色顔料等の各種用途において、多様な機能を有する材料として有望視されている。
たとえば、電子機器において、充電により繰り返し使用が可能である、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池、ニッケルカドミウム二次電池等の二次電池が用いられている。二次電池は、携帯用電子機器やハイブリッド自動車、電気自動車などに用いるための電池として、急速に開発が進められている。
導電性ペーストは、導電性材料、溶媒を含有しており、塗布して乾燥することにより、各種用途に使用される。
特許文献1には、バインダー樹脂、導電性付与剤、有機溶剤を含む導電性組成物を、基材に塗工した後、乾燥させて導電膜を得る方法が開示されている。
特許文献2には、シリカ粒子を含有するエラストマー組成物と、導電性フィラーと、溶剤と、を含む導電性ペーストが開示されている。
特許文献3には、銀微粒子と、有機溶媒と、を含む導電性ペーストが開示されている。
In recent years, pastes containing conductive materials with electronic conductivity have been developed. Such conductive pastes are expected to have diverse functions in a variety of applications, such as electrode materials for electronic devices such as batteries and capacitors, water-repellent layers for fuel cells, diffusion layers for fuel cells, thermal conductive materials, conductive inks, light-emitting elements, wiring materials, reinforcing materials, and black pigments.
For example, secondary batteries such as lithium-ion secondary batteries, nickel-metal hydride secondary batteries, and nickel-cadmium secondary batteries, which can be used repeatedly by charging, are used in electronic devices. Rapid development of secondary batteries is progressing for use in portable electronic devices, hybrid vehicles, electric vehicles, and the like.
The conductive paste contains a conductive material and a solvent, and is used for various purposes after being applied and dried.
Patent Document 1 discloses a method for obtaining a conductive film by applying a conductive composition containing a binder resin, a conductivity imparting agent, and an organic solvent to a substrate and then drying the applied composition.
Patent Document 2 discloses a conductive paste containing an elastomer composition containing silica particles, a conductive filler, and a solvent.
Patent Document 3 discloses a conductive paste containing silver particles and an organic solvent.

特開2019-12630号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-12630 特開2018-174125号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-174125 国際公開第2018/008270号パンフレットInternational Publication No. 2018/008270

しかし、特許文献1に記載の導電性組成物や、特許文献2に記載の導電性ペースト、特許文献3に記載の導電性ペーストでは、ペーストの分散安定性、塗布性が不十分であることが確認された。
本発明の目的は、分散安定性及び塗布性に優れる導電性ペースト組成物と、該導電性ペースト組成物を用いて得られる導電性膜組成物及びその用途を提供することである。
However, it has been confirmed that the conductive composition described in Patent Document 1, the conductive paste described in Patent Document 2, and the conductive paste described in Patent Document 3 have insufficient dispersion stability and coatability of the paste.
An object of the present invention is to provide a conductive paste composition having excellent dispersion stability and coatability, a conductive film composition obtained using the conductive paste composition, and uses thereof.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、高分子成分と、特定の樹脂粒子と、導電性材料と、液状媒体とを含む、導電性ペースト組成物であれば、導電性ペーストの分散安定性及び塗布性に優れることを見出し、本発明に到達した。 As a result of extensive research to solve the above problems, the inventors discovered that a conductive paste composition containing a polymer component, specific resin particles, a conductive material, and a liquid medium provides excellent dispersion stability and coatability of the conductive paste, leading to the present invention.

すなわち、本発明の導電性ペースト組成物は、高分子成分(A)と、樹脂粒子(B)と、導電性材料(C)と、液状媒体(D)とを含む、導電性ペースト組成物であって、前記粒子(B)が熱可塑性樹脂からなる外殻と、それに内包される有機化合物とから構成される。 That is, the conductive paste composition of the present invention is a conductive paste composition containing a polymer component (A), resin particles (B), a conductive material (C), and a liquid medium (D), and the particles (B) are composed of an outer shell made of a thermoplastic resin and an organic compound encapsulated therein.

前記熱可塑性樹脂が、ニトリル系単量体を含む重合性成分の重合体であると、好ましい。
前記粒子(B)の内径(d)と外径(d)の比(d/d)が0.1以上0.999以下であると、好ましい。
前記有機化合物が気体状及び/又は液体状であると、好ましい。
前記材料(C)がファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンナノ繊維、カーボンナノチューブ、グラファイト、及びグラフェンから選ばれる少なくとも1種であると、好ましい。
前記成分(A)が、アクリル系高分子、フッ素系高分子、ジエン系高分子、ビニル系高分子、及びセルロース系高分子から選ばれる少なくとも1種であると、好ましい。
The thermoplastic resin is preferably a polymer of a polymerizable component containing a nitrile monomer.
The ratio (d 1 /d 2 ) of the inner diameter (d 1 ) to the outer diameter (d 2 ) of the particles (B) is preferably 0.1 or more and 0.999 or less.
It is preferred that the organic compound is in gaseous and/or liquid form.
The material (C) is preferably at least one selected from furnace black, acetylene black, ketjen black, carbon nanofibers, carbon nanotubes, graphite, and graphene.
The component (A) is preferably at least one selected from the group consisting of acrylic polymers, fluorine-based polymers, diene-based polymers, vinyl-based polymers, and cellulose-based polymers.

本発明の導電性膜組成物は、上記導電性ペースト組成物の乾燥物を含む。
本発明の二次電池は、上記導電性膜組成物を含む。
本発明の燃料電池は、上記導電性膜組成物及びその焼成物から選ばれる少なくとも1種を含む。
本発明の樹脂粒子は、導電性ペースト組成物に用いられる樹脂粒子であって、熱可塑性樹脂からなる外殻と、それに内包される有機化合物とから構成される。
The conductive film composition of the present invention comprises a dried product of the conductive paste composition.
The secondary battery of the present invention includes the conductive film composition.
The fuel cell of the present invention comprises at least one selected from the above-mentioned conductive film composition and its fired product.
The resin particles of the present invention are resin particles used in a conductive paste composition, and are composed of an outer shell made of a thermoplastic resin and an organic compound encapsulated therein.

本発明の導電性ペースト組成物は、導電性ペーストの分散安定性及び塗布性に優れる。
本発明の導電性膜組成物は、均一性に優れる。
The conductive paste composition of the present invention is excellent in dispersion stability and coatability of the conductive paste.
The conductive film composition of the present invention has excellent uniformity.

樹脂粒子(B)の一例を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic view showing an example of resin particles (B). 燃料電池の一例を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a fuel cell. 樹脂粒子を乾式加熱膨張法で製造するための製造装置の発泡工程部の概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of an expansion process section of a manufacturing apparatus for manufacturing resin particles by a dry thermal expansion method.

本発明の導電性ペースト組成物は、高分子成分(A)と、樹脂粒子(B)と、導電性材料(C)と、液状媒体(D)とを含む。以下に、導電性ペースト組成物を構成する成分について詳しく説明する。 The conductive paste composition of the present invention contains a polymer component (A), resin particles (B), a conductive material (C), and a liquid medium (D). The components that make up the conductive paste composition are described in detail below.

〔高分子成分(A)〕
高分子成分(A)(以下、単に成分(A)ということがある)は、導電性ペースト組成物に含まれる成分の分散助剤、導電性ペースト組成物の塗布性向上剤として機能する。また、導電性ペースト組成物を乾燥させた際の導電性材料同士の結着剤や、後述する導電性膜組成物と基材との結着剤として機能しうる成分である。
[Polymer component (A)]
The polymer component (A) (hereinafter, sometimes simply referred to as component (A)) functions as a dispersing aid for the components contained in the conductive paste composition, an agent for improving the coatability of the conductive paste composition, and a binder between the conductive materials when the conductive paste composition is dried, as well as a binder between the conductive film composition (described later) and the substrate.

成分(A)としては、たとえば、アクリル系高分子;フッ化ビニリデン系高分子(PVDF)、フッ化エチレン-プロピレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、パーフルオロアルコキシアルカン(PFA)、エチレン-テトラフルオロエチレンコポリマー(ETFE)、パーフルオロエチレンプロペンコポリマー(FEP)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)等のフッ素系高分子;ポリ酢酸ビニル、ポリステアリン酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等のビニル系高分子;ポリブタジエン、ポリイソプレン、スチレン-ブタジエン共重合体等(SBR)のジエン系高分子;メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース系高分子;スチレン-塩化ビニル共重合体、スチレン-酢酸ビニル共重合体等のスチレン系高分子;ウレタン系高分子;ジメチルポリシロキサン等のポリシロキサン系高分子;フェノール系高分子;ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ-1-ブテン等のオレフィン系高分子;ケトン系高分子;アミド系高分子;ポリフェニレンオキサイド系高分子;エポキシ系高分子;ポリエステル系高分子;ナイロン系高分子;天然ゴム;ポリペプチド;蛋白質等が挙げられ、1種又は、2種以上を併用してもよい。
成分(A)はアクリル系高分子、フッ素系高分子、ビニル系高分子、ジエン系高分子、及びセルロース系高分子から選ばれる少なくとも1種であると、導電性ペーストの分散安定性が向上するため、好ましい。
Examples of the component (A) include acrylic polymers; fluorine-based polymers such as vinylidene fluoride polymers (PVDF), fluorinated ethylene-propylene copolymers, polytetrafluoroethylene (PTFE), perfluoroalkoxyalkanes (PFA), ethylene-tetrafluoroethylene copolymers (ETFE), perfluoroethylenepropene copolymers (FEP), and polychlorotrifluoroethylene (PCTFE); vinyl-based polymers such as polyvinyl acetate, polyvinyl stearate, polyvinyl alcohol, and polyvinylpyrrolidone; and di-polymers such as polybutadiene, polyisoprene, and styrene-butadiene copolymers (SBR). Examples of such polymers include ene-based polymers; cellulose-based polymers such as methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, and hydroxyethyl cellulose; styrene-based polymers such as styrene-vinyl chloride copolymer and styrene-vinyl acetate copolymer; urethane-based polymers; polysiloxane-based polymers such as dimethylpolysiloxane; phenol-based polymers; olefin-based polymers such as polyethylene, polypropylene, and poly-1-butene; ketone-based polymers; amide-based polymers; polyphenylene oxide-based polymers; epoxy-based polymers; polyester-based polymers; nylon-based polymers; natural rubber; polypeptides; and proteins, and these may be used alone or in combination of two or more.
Component (A) is preferably at least one selected from acrylic polymers, fluorine-based polymers, vinyl polymers, diene polymers, and cellulose-based polymers, as this improves the dispersion stability of the conductive paste.

成分(A)としては、たとえば、KFポリマー(株式会社クレハ製、ポリフッ化ビニリデン樹脂)、カイナーシリーズ(アルケマ株式会社製、ポリフッ化ビニリデン樹脂)、ソレフシリーズ(ソルベイ株式会社製、ポリフッ化ビニリデン樹脂)、ポリフロンシリーズ(ダイキン工業株式会社製、ポリテトラフルオロエチレン)、テフロン(登録商標)シリーズ(三井デュポンフルオロケミカル株式会社、ポリテトラフルオロエチレン)、フルオンシリーズ(AGC株式会社製、ポリテトラフルオロエチレン)、アルマテックスシリーズ(三井化学株式会社製、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂)、ケミパールシリーズ(三井化学株式会社製、ポリオレフィン水性ディスパージョン)、ボンロンシリーズ(アクリルエマルション、三井化学株式会社)、オレスターシリーズ(三井化学株式会社製、ポリウレタン樹脂)、ユーバンシリーズ(三井化学株式会社製、アミノ樹脂)、エポキーシリーズ(三井化学株式会社製、エポキシ樹脂)、Nipolシリーズ(日本ゼオン株式会社製、スチレン-ブタジエン系ラテックス、アクリロニトリル-ブタジエン系ラテックス、アクリレート系ラテックス)、ザイクセンシリーズ(住友精化株式会社製、ポリオレフィン樹脂)、セポルジョンシリーズ(住友精化株式会社製、ナイロンエマルジョン、ポリエステルエマルジョン)、セポレックスシリーズ(住友精化株式会社製、ポリイソプレンラテックス、クロロスルホン化ポリエチレンラテックス)、フローセンリーズ(住友精化株式会社製、ポリエチレン)、フローブレンリーズ(住友精化株式会社製、ポリプロピレン)、SBラテックス(JSR株式会社製、スチレン-ブタジエン系ラテックス)、アクリルエマルションAEシリーズ(株式会社イーテック製、アクリルエマルション)、ボンコートシリーズ(DIC株式会社製、アクリル系エマルジョン、アクリル-スチレン系エマルジョン)、ボンディックシリーズ(DIC株式会社製、ポリウレタンディスパージョン)、ラックスターシリーズ(DIC株式会社製、ブタジエン樹脂ラテックス)など市販されている高分子材料を使用してもよい。
また、成分(A)は撥水性を有するものであってもよい。成分(A)が撥水性を有すると、後述する導電性膜組成物は燃料電池に好適に用いることができる。
Examples of component (A) include KF Polymer (manufactured by Kureha Corporation, polyvinylidene fluoride resin), Kynar series (manufactured by Arkema K.K., polyvinylidene fluoride resin), Solef series (manufactured by Solvay K.K., polyvinylidene fluoride resin), Polyflon series (manufactured by Daikin Industries, Ltd., polytetrafluoroethylene), Teflon (registered trademark) series (manufactured by DuPont-Mitsui Fluorochemicals Co., Ltd., polytetrafluoroethylene), Fluon series (manufactured by AGC Inc., polytetrafluoroethylene), Almatex series (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., acrylic resin, polyester resin), Chemipearl series (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., polyolefin aqueous dispersion), Bonlon series (acrylic emulsion, Mitsui Chemicals, Inc.), Olester series (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., polyurethane resin), Yuban series (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., amino resin), Epochee series (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., epoxy resin), Nipol series (manufactured by Zeon Corporation, styrene-butadiene Commercially available polymer materials may also be used, such as the acrylic latex (azadiene-based latex, acrylonitrile-butadiene-based latex, acrylate-based latex), the Zaixene series (manufactured by Sumitomo Seika Chemicals Co., Ltd., polyolefin resin), the Sepolsion series (manufactured by Sumitomo Seika Chemicals Co., Ltd., nylon emulsion, polyester emulsion), the Sepolex series (manufactured by Sumitomo Seika Chemicals Co., Ltd., polyisoprene latex, chlorosulfonated polyethylene latex), Flowthene series (manufactured by Sumitomo Seika Chemicals Co., Ltd., polyethylene), Flowbrenlease (manufactured by Sumitomo Seika Chemicals Co., Ltd., polypropylene), SB latex (manufactured by JSR Corporation, styrene-butadiene-based latex), the Acrylic Emulsion AE series (manufactured by E-TECH Co., Ltd., acrylic emulsion), the Boncoat series (manufactured by DIC Corporation, acrylic emulsion, acrylic-styrene-based emulsion), the Bondic series (manufactured by DIC Corporation, polyurethane dispersion), and the Luckstar series (manufactured by DIC Corporation, butadiene resin latex).
Furthermore, component (A) may be water-repellent. When component (A) is water-repellent, the conductive film composition described below can be suitably used in fuel cells.

〔樹脂粒子(B)〕
樹脂粒子(B)(以下、単に粒子(B)ということがある)は、熱可塑性樹脂からなる外殻と、それに内包される有機化合物とから構成されるものである。熱可塑性樹脂は重合性成分を重合して得られる重合体である。
重合性成分は重合することによって、粒子(B)の外殻を形成する熱可塑性樹脂となる成分である。重合性成分は、ラジカル反応性炭素-炭素二重結合を1つ有する単量体成分を必須とし、ラジカル反応性炭素-炭素二重結合を2つ以上有する架橋剤を含むことがある成分である。単量体成分、架橋剤は共に付加反応が可能な成分であり、架橋剤は熱可塑性樹脂に橋架け構造を導入できる成分である。
[Resin particles (B)]
The resin particles (B) (hereinafter sometimes simply referred to as particles (B)) are composed of an outer shell made of a thermoplastic resin and an organic compound encapsulated therein. The thermoplastic resin is a polymer obtained by polymerizing a polymerizable component.
The polymerizable component is a component that becomes a thermoplastic resin that forms the outer shell of the particles (B) through polymerization. The polymerizable component is a component that essentially contains a monomer component having one radically reactive carbon-carbon double bond and may contain a crosslinking agent having two or more radically reactive carbon-carbon double bonds. Both the monomer component and the crosslinking agent are components capable of undergoing an addition reaction, and the crosslinking agent is a component that can introduce a crosslinked structure into the thermoplastic resin.

単量体成分としては、たとえば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、フマロニトリル等のニトリル系単量体;アクリル酸、メタクリル酸、エタクリル酸、クロトン酸、ケイ皮酸、マレイン酸、イタコン酸、フマル酸、シトラコン酸、クロロマレイン酸等のカルボキシル基含有単量体;塩化ビニル等のハロゲン化ビニル系単量体;塩化ビニリデン等のハロゲン化ビニリデン系単量体;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル等のビニルエステル系単量体;メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、t-ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル系単量体;アクリルアミド、置換アクリルアミド、メタクリルアミド、置換メタクリルアミド等の(メタ)アクリルアミド系単量体;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マレイミド系単量体;スチレン、α-メチルスチレン等のスチレン系単量体;エチレン、プロピレン、イソブチレン等のエチレン不飽和モノオレフイン系単量体;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル系単量体;ビニルメチルケトン等のビニルケトン系単量体;N-ビニルカルバゾール、N-ビニルピロリドン等のN-ビニル系単量体;ビニルナフタリン塩等が挙ることができる。上記単量体のうちジカル重合性単量体を1種又は2種以上を併用してもよい。アクリル酸又はメタクリル酸を合わせて(メタ)アクリル酸ということもあり、アクリレート又はメタクリレートを合わせて(メタ)アクリレートということもある。また、(メタ)アクリルは、アクリル又はメタクリルを意味し、(メタ)アクリレートはアクリレート又はメタクリレートを意味するものとする。 Examples of monomer components include nitrile monomers such as acrylonitrile, methacrylonitrile, and fumaronitrile; carboxyl group-containing monomers such as acrylic acid, methacrylic acid, ethacrylic acid, crotonic acid, cinnamic acid, maleic acid, itaconic acid, fumaric acid, citraconic acid, and chloromaleic acid; halogenated vinyl monomers such as vinyl chloride; halogenated vinylidene monomers such as vinylidene chloride; vinyl ester monomers such as vinyl acetate, vinyl propionate, and vinyl butyrate; methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, n-butyl (meth)acrylate, t-butyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, stearyl (meth)acrylate, phenyl (meth)acrylate, isobornyl (meth)acrylate, cyclohexyl ( Examples of the divalent polymerizable monomer include (meth)acrylic acid ester monomers such as (meth)acrylate, benzyl (meth)acrylate, and 2-hydroxyethyl (meth)acrylate; (meth)acrylamide monomers such as acrylamide, substituted acrylamide, methacrylamide, and substituted methacrylamide; maleimide monomers such as N-phenylmaleimide and N-cyclohexylmaleimide; styrene monomers such as styrene and α-methylstyrene; ethylenically unsaturated monoolefin monomers such as ethylene, propylene, and isobutylene; vinyl ether monomers such as vinyl methyl ether, vinyl ethyl ether, and vinyl isobutyl ether; vinyl ketone monomers such as vinyl methyl ketone; N-vinyl monomers such as N-vinylcarbazole and N-vinylpyrrolidone; and vinyl naphthalene salts. Of the above-mentioned monomers, divalent polymerizable monomers may be used alone or in combination. Acrylic acid and methacrylic acid are sometimes referred to together as (meth)acrylic acid, and acrylate and methacrylate are sometimes referred to together as (meth)acrylate. Furthermore, (meth)acrylic means acrylic or methacrylic, and (meth)acrylate means acrylate or methacrylate.

重合性成分において、単量体成分としてニトリル系単量体を含むと、得られる樹脂粒子は耐溶剤性に優れ、また成分(A)との相溶性に優れるために好ましい。なかでも、耐熱性の点で、ニトリル系単量体はアクリロニトリル(AN)やメタクリロニトリル(MAN)を含むと、好ましい。 The polymerizable component preferably contains a nitrile monomer as a monomer component, as this gives the resulting resin particles excellent solvent resistance and compatibility with component (A). In particular, from the standpoint of heat resistance, it is preferable for the nitrile monomer to contain acrylonitrile (AN) or methacrylonitrile (MAN).

ニトリル系単量体がアクリロニトリルを含む場合、その含有量は、ニトリル系単量体に対して、好ましくは5~90重量%である。アクリロニトリルの含有量が上記範囲であると、外殻を構成する熱可塑性樹脂の耐熱性の向上や耐溶剤性が向上する傾向がある。アクリロニトリルの含有量の上限は、さらに好ましくは80重量%、特に好ましくは70重量%である。一方、アクリロニトリルの含有量の下限は、さらに好ましくは15重量%、特に好ましくは20重量%である。
ニトリル系単量体がメタクリロニトリルを含む場合、その含有量は、ニトリル系単量体に対して、好ましくは5~90重量%である。メタクリロニトリルの含有量が上記範囲にあると、外殻のガスバリア性が向上する傾向がある。メタクリロニトリルの含有量の上限は、さらに好ましくは80重量%、特に好ましくは70重量%である。一方、メタクリロニトリルの含有量の下限は、さらに好ましくは15重量%、特に好ましくは20重量%である。
When the nitrile monomer contains acrylonitrile, the content thereof is preferably 5 to 90% by weight based on the nitrile monomer. When the acrylonitrile content is within the above range, the heat resistance and solvent resistance of the thermoplastic resin constituting the outer shell tend to be improved. The upper limit of the acrylonitrile content is more preferably 80% by weight, and particularly preferably 70% by weight. On the other hand, the lower limit of the acrylonitrile content is more preferably 15% by weight, and particularly preferably 20% by weight.
When the nitrile monomer contains methacrylonitrile, the content thereof is preferably 5 to 90% by weight relative to the nitrile monomer. When the methacrylonitrile content is within the above range, the gas barrier properties of the outer shell tend to be improved. The upper limit of the methacrylonitrile content is more preferably 80% by weight, and particularly preferably 70% by weight. On the other hand, the lower limit of the methacrylonitrile content is more preferably 15% by weight, and particularly preferably 20% by weight.

ニトリル系単量体がアクリロニトリル(AN)及びメタクリロニトリル(MAN)を含む場合、アクリロニトリル及びメタクリロニトリルの重量比(AN/MAN)は、特に限定はないが、好ましくは10/90以上90/10以下である。AN/MANが10/90未満であると、ガスバリア性が低下することがある。一方、AN/MANが90/10を超えると、外殻の柔軟性が低下することがある。AN/MANの上限は、より好ましくは80/20、さらに好ましくは70/30である。一方、AN/MANの下限は、より好ましくは20/80、さらに好ましくは30/70である。 When the nitrile monomer contains acrylonitrile (AN) and methacrylonitrile (MAN), the weight ratio of acrylonitrile to methacrylonitrile (AN/MAN) is not particularly limited, but is preferably 10/90 or more and 90/10 or less. If the AN/MAN ratio is less than 10/90, the gas barrier properties may be reduced. On the other hand, if the AN/MAN ratio exceeds 90/10, the flexibility of the outer shell may be reduced. The upper limit of AN/MAN is more preferably 80/20, and even more preferably 70/30. On the other hand, the lower limit of AN/MAN is more preferably 20/80, and even more preferably 30/70.

単量体成分がニトリル系単量体を含む場合、重合性成分に占めるニトリル系単量体の重量割合は、特に限定はないが、好ましくは15~100重量%である。ニトリル系単量体の重量割合が15重量%未満であると、得られる樹脂粒子の耐溶剤性が低くなることがある。ニトリル系単量体の重量割合の上限は、より好ましくは99.5重量%、さらに好ましくは99.0重量%、特に好ましくは98.0重量%、最も好ましくは94重量%である。一方、ニトリル系単量体の重量割合の下限は、より好ましくは30重量%、さらに好ましくは40重量%、特に好ましくは50重量%、最も好ましくは60重量%である。 When the monomer component contains a nitrile monomer, the weight percentage of the nitrile monomer in the polymerizable component is not particularly limited, but is preferably 15 to 100% by weight. If the weight percentage of the nitrile monomer is less than 15% by weight, the solvent resistance of the resulting resin particles may be reduced. The upper limit of the weight percentage of the nitrile monomer is more preferably 99.5% by weight, even more preferably 99.0% by weight, particularly preferably 98.0% by weight, and most preferably 94% by weight. On the other hand, the lower limit of the weight percentage of the nitrile monomer is more preferably 30% by weight, even more preferably 40% by weight, particularly preferably 50% by weight, and most preferably 60% by weight.

重合性成分が、単量体成分としてカルボキシル基含有単量体を含むと、得られる樹脂粒子は耐熱性や耐溶剤性に優れるために好ましい。なかでも、耐熱性の点で、アクリル酸や、メタクリル酸が好ましい。 When the polymerizable component contains a carboxyl group-containing monomer as a monomer component, the resulting resin particles are preferred because they have excellent heat resistance and solvent resistance. Among these, acrylic acid and methacrylic acid are preferred in terms of heat resistance.

単量体成分がカルボキシル基含有単量体を含む場合、重合性成分に占めるカルボキシル基含有単量体の重量割合は、特に限定はないが、好ましくは10~80重量%である。カルボキシル基含有単量体が10重量%未満の場合、十分な耐溶剤性向上が得られないことがある。一方、カルボキシル基含有単量体の重量割合が80重量%超の場合、外殻の柔軟性が低下することがある。カルボキシル基含有単量体の重量割合の上限は、より好ましくは70重量%、さらに好ましくは60重量%、特に好ましくは50重量%、最も好ましくは45重量%である。カルボキシル基含有単量体の重量割合の下限は、より好ましくは15重量%、さらに好ましくは20重量%、特に好ましくは25重量%、最も好ましくは30重量%である。 When the monomer component contains a carboxyl group-containing monomer, the weight percentage of the carboxyl group-containing monomer in the polymerizable component is not particularly limited, but is preferably 10 to 80% by weight. If the carboxyl group-containing monomer is less than 10% by weight, sufficient improvement in solvent resistance may not be achieved. On the other hand, if the weight percentage of the carboxyl group-containing monomer is more than 80% by weight, the flexibility of the outer shell may decrease. The upper limit of the weight percentage of the carboxyl group-containing monomer is more preferably 70% by weight, even more preferably 60% by weight, particularly preferably 50% by weight, and most preferably 45% by weight. The lower limit of the weight percentage of the carboxyl group-containing monomer is more preferably 15% by weight, even more preferably 20% by weight, particularly preferably 25% by weight, and most preferably 30% by weight.

単量体成分がニトリル系単量体及びカルボキシル基含有単量体を含む場合、重合性成分に占めるカルボキシル基含有単量体及びニトリル系単量体の合計の重量割合は、特に限定はないが、好ましくは25~100重量%、より好ましくは50~100重量%、さらに好ましくは70~100重量%、特に好ましくは80~100重量%、最も好ましくは90~100重量%である。 When the monomer component contains a nitrile monomer and a carboxyl group-containing monomer, the total weight proportion of the carboxyl group-containing monomer and the nitrile monomer in the polymerizable component is not particularly limited, but is preferably 25 to 100% by weight, more preferably 50 to 100% by weight, even more preferably 70 to 100% by weight, particularly preferably 80 to 100% by weight, and most preferably 90 to 100% by weight.

また、単量体成分がニトリル系単量体及びカルボキシル基含有単量体を含む場合、カルボキシル基含有単量体及びニトリル系単量体の合計におけるカルボキシル基含有単量体の比率は、特に限定はないが、好ましくは10~90重量%である。カルボキシル基含有単量体の比率が10重量%未満であると耐熱性及び耐溶剤性の向上が不十分となることがある。また、カルボキシル基含有単量体の比率が90重量%超の場合は、外殻の柔軟性が低下することがある。カルボキシル基含有単量体の比率の上限は、より好ましくは70重量%、さらに好ましくは50重量%、特に好ましくは45重量%、最も好ましくは40重量%である。一方、カルボキシル基含有単量体の比率の下限は、より好ましくは15重量%、さらに好ましくは20重量%、特に好ましくは25重量%、最も好ましくは30重量%である。 Furthermore, when the monomer component contains a nitrile monomer and a carboxyl group-containing monomer, the ratio of the carboxyl group-containing monomer to the total of the carboxyl group-containing monomer and the nitrile monomer is not particularly limited, but is preferably 10 to 90% by weight. If the ratio of the carboxyl group-containing monomer is less than 10% by weight, improvements in heat resistance and solvent resistance may be insufficient. Furthermore, if the ratio of the carboxyl group-containing monomer is more than 90% by weight, the flexibility of the outer shell may decrease. The upper limit of the ratio of the carboxyl group-containing monomer is more preferably 70% by weight, even more preferably 50% by weight, particularly preferably 45% by weight, and most preferably 40% by weight. On the other hand, the lower limit of the ratio of the carboxyl group-containing monomer is more preferably 15% by weight, even more preferably 20% by weight, particularly preferably 25% by weight, and most preferably 30% by weight.

重合性成分において、単量体成分として塩化ビニリデン系単量体を含むと、ガスバリア性が向上する。また、重合性成分が(メタ)アクリル酸エステル系単量体及び/又はスチレン系単量体を含むと成分(A)との相溶性をコントロールし易くなる。重合性成分が(メタ)アクリルアミド系単量体を含むと耐熱性が向上する。
重合性成分において、単量体成分として塩化ビニリデン、(メタ)アクリル酸エステル系単量体、(メタ)アクリルアミド系単量体、マレイミド系単量体及びスチレン系単量体から選ばれる少なくとも1種を含む場合、重合性単量体に占めるその重量割合は、好ましくは80重量%以下、さらに好ましくは50重量%以下、特に好ましくは30重量%以下である。80重量%以上含有すると耐熱性が低下することがある。
When the polymerizable component contains a vinylidene chloride monomer as a monomer component, the gas barrier properties are improved. When the polymerizable component contains a (meth)acrylic acid ester monomer and/or a styrene monomer, it becomes easier to control the compatibility with component (A). When the polymerizable component contains a (meth)acrylamide monomer, the heat resistance is improved.
When the polymerizable component contains at least one monomer selected from vinylidene chloride, a (meth)acrylic acid ester monomer, a (meth)acrylamide monomer, a maleimide monomer, and a styrene monomer as a monomer component, the weight ratio of the monomer to the polymerizable monomer is preferably 80% by weight or less, more preferably 50% by weight or less, and particularly preferably 30% by weight or less. If the content is 80% by weight or more, heat resistance may decrease.

重合性成分は、上述のとおり、架橋剤を含んでもよい。架橋剤を用いて重合することにより、得られる樹脂粒子のガスバリア性や耐溶剤性を向上させることができる。
架橋剤としては、特に限定はないが、たとえば、ジビニルベンゼン等の芳香族ジビニル化合物;メタクリル酸アリル、トリアクリルホルマール、トリアリルイソシアネート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9-ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、1,10-デカンジオールジ(メタ)アクリレート、PEG#200ジ(メタ)アクリレート、PEG#400ジ(メタ)アクリレート、PEG#600ジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール#400ジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール#700ジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、EO変性トリメチロールプロパントリメタクリレート、グリセリンジメタクリレート、ジメチロール-トリシクロデカンジアクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)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、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオールジアクリレート、トリス(2-アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルシアヌレート、トリグリシジルイソシアヌレート、ポリテトラメチレングリコールジメタクリレート、EO変性ビスフェノールA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、ノナンジオールジアクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、3-メチル-1,5ペンタンジオールジアクリレート、等のジ(メタ)アクリレート化合物が挙げられる。上記架橋剤は1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
As described above, the polymerizable component may contain a crosslinking agent. By carrying out polymerization using a crosslinking agent, the gas barrier properties and solvent resistance of the resulting resin particles can be improved.
The crosslinking agent is not particularly limited, and examples thereof include aromatic divinyl compounds such as divinylbenzene; allyl methacrylate, triacryl formal, triallyl isocyanate, ethylene glycol di(meth)acrylate, diethylene glycol di(meth)acrylate, triethylene glycol di(meth)acrylate, 1,4-butanediol di(meth)acrylate, 1,6-hexanediol di(meth)acrylate, 1,9-nonanediol di(meth)acrylate, 1,10-decanediol di(meth)acrylate, PEG#200 di(meth)acrylate, PEG#400 di(meth)acrylate, PEG#600 di(meth)acrylate, polypropylene glycol#400 di(meth)acrylate, polypropylene glycol#700 di(meth)acrylate, trimethylolpropane trimethacrylate, EO modified Examples of the crosslinking agent include di(meth)acrylate compounds such as trimethylolpropane trimethacrylate, glycerin dimethacrylate, dimethylol-tricyclodecane diacrylate, pentaerythritol tri(meth)acrylate, pentaerythritol tetraacrylate, dipentaerythritol hexaacrylate, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol diacrylate, tris(2-acryloyloxyethyl)isocyanurate, triallyl isocyanurate, triallyl cyanurate, triglycidyl isocyanurate, polytetramethylene glycol dimethacrylate, EO-modified bisphenol A dimethacrylate, neopentyl glycol dimethacrylate, nonanediol diacrylate, trimethylolpropane tri(meth)acrylate, and 3-methyl-1,5-pentanediol diacrylate. The above crosslinking agents may be used alone or in combination of two or more.

架橋剤は重合性成分に含まれなくてもよいが、その含有量については特に限定はなく、重合性成分に占める架橋剤の重量割合は、好ましくは6重量%以下、より好ましくは5重量%以下、さらに好ましくは3重量%、特に好ましくは2重量%、最も好ましくは1重量%である。一方、架橋剤の重量割合の下限は、好ましくは0重量%である。架橋剤の重量割合が6重量%超であると、外殻である熱可塑性樹脂の剛性が高くなりすぎることがある。 The crosslinking agent does not have to be included in the polymerizable component, but there are no particular restrictions on its content. The weight ratio of the crosslinking agent to the polymerizable component is preferably 6% by weight or less, more preferably 5% by weight or less, even more preferably 3% by weight, particularly preferably 2% by weight, and most preferably 1% by weight. On the other hand, the lower limit of the weight ratio of the crosslinking agent is preferably 0% by weight. If the weight ratio of the crosslinking agent exceeds 6% by weight, the rigidity of the thermoplastic resin outer shell may become too high.

粒子(B)は有機化合物を内包する。粒子(B)が有機化合物を内包することで、粒子(B)の内圧が上昇し、導電性ペースト組成物作成時に粒子(B)の破裂や潰れを抑制することにより、導電性ペースト組成物は分散安定性及び塗布性に優れるものになると考えられる。
有機化合物としては、たとえば、メタン、エタン、プロパン、(イソ)ブタン、(イソ)ペンタン、(イソ)ヘキサン、(イソ)ヘプタン、(イソ)オクタン、(イソ)ノナン、(イソ)デカン、(イソ)ウンデカン、(イソ)ドデカン、(イソ)トリデカン等の炭素数3~13の炭化水素;(イソ)ヘキサデカン、(イソ)エイコサン等の炭素数13超で20以下の炭化水素;プソイドクメン、石油エーテル、初留点150~260℃及び/又は蒸留範囲70~360℃であるノルマルパラフィンやイソパラフィン等の石油分留物等の炭化水素;塩化メチル、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素等の炭素数1~12の炭化水素のハロゲン化物;メチルパーフルオロプロピルエーテル、メチルパーフルオロブチルエーテル、メチルパーフルオロイソブチルエーテル、エチルパーフルオロブチルエーテル、テトラフルオロエチルトリフルオロエチルエーテル等のハイドロフルオロエーテル;テトラフルオロエタン、トリフルオロエタン、ペンタフルオロプロパン、ヘプタフルオロプロパン、ヘキサフルオロプロパン、デカフルオロペンタン、トリデカフルオロオクタン等のハイドロフルオロカーボン;テトラメチルシラン、トリメチルエチルシラン、トリメチルイソプロピルシラン、トリメチル-n-プロピルシラン等の炭素数1~5のアルキル基を有するシラン類;アゾジカルボンアミド、N,N’-ジニトロソペンタメチレンテトラミン、4,4’-オキシビス(ベンゼンスルホニルヒドラジド)等の熱分解してガスを生成する化合物等が挙げられ、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。また、有機化合物は直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよく、脂肪族であるものが好ましい。
The particles (B) encapsulate an organic compound. By encapsulating the organic compound in the particles (B), the internal pressure of the particles (B) increases, and it is thought that the particles (B) are prevented from bursting or collapsing during preparation of the conductive paste composition, resulting in the conductive paste composition having excellent dispersion stability and coatability.
Examples of organic compounds include hydrocarbons having 3 to 13 carbon atoms, such as methane, ethane, propane, (iso)butane, (iso)pentane, (iso)hexane, (iso)heptane, (iso)octane, (iso)nonane, (iso)decane, (iso)undecane, (iso)dodecane, and (iso)tridecane; hydrocarbons having more than 13 but not more than 20 carbon atoms, such as (iso)hexadecane and (iso)eicosane; hydrocarbons such as pseudocumene, petroleum ether, and petroleum fractions, such as normal paraffins and isoparaffins, having an initial boiling point of 150 to 260°C and/or a distillation range of 70 to 360°C; halides of hydrocarbons having 1 to 12 carbon atoms, such as methyl chloride, methylene chloride, chloroform, and carbon tetrachloride; methyl perfluoropropyl ether, methyl perfluorobutyl ether, and methyl perfluoroisobutyl ether. hydrofluoroethers such as tetrafluoroethane, trifluoroethane, pentafluoropropane, heptafluoropropane, hexafluoropropane, decafluoropentane, tridecafluorooctane, and the like; silanes having an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms such as tetramethylsilane, trimethylethylsilane, trimethylisopropylsilane, trimethyl-n-propylsilane, and the like; compounds that generate gas upon thermal decomposition such as azodicarbonamide, N,N'-dinitrosopentamethylenetetramine, and 4,4'-oxybis(benzenesulfonylhydrazide), and the like, and these may be used alone or in combination of two or more. The organic compound may be linear, branched, or cyclic, and is preferably aliphatic.

有機化合物は加熱することで気化するものでもよい。また、有機化合物は沸点を有するものであると、導電性ペーストを焼結する際に有機化合物が気化し、効率よく連泡を生じる点で好ましい。有機化合物が沸点を有する場合、その沸点については特に限定はないが、好ましくは-50~100℃である。有機化合物の沸点が-50℃以上であると効率的に有機化合物が粒子(B)に内包される傾向がある。一方、有機化合物の沸点が100℃以下であると粒子(B)の内圧が十分に保持できる傾向がある。有機化合物の沸点の上限は、より好ましくは70℃、さらに好ましくは60℃、特に好ましくは35℃である。一方、有機化合物の沸点の下限は、より好ましくは-30℃、さらに好ましくは-15℃である。 The organic compound may be one that vaporizes when heated. Furthermore, it is preferable for the organic compound to have a boiling point, as this vaporizes when the conductive paste is sintered, efficiently forming open cells. When the organic compound has a boiling point, there are no particular limitations on the boiling point, but it is preferably -50 to 100°C. When the boiling point of the organic compound is -50°C or higher, the organic compound tends to be efficiently encapsulated in the particles (B). On the other hand, when the boiling point of the organic compound is 100°C or lower, the internal pressure of the particles (B) tends to be sufficiently maintained. The upper limit of the boiling point of the organic compound is more preferably 70°C, even more preferably 60°C, and particularly preferably 35°C. On the other hand, the lower limit of the boiling point of the organic compound is more preferably -30°C, even more preferably -15°C.

有機化合物は、炭素数5以下の炭化水素を含むと、粒子(B)の耐圧性を向上させることができるため好ましい。一方、有機化合物が炭素数6以上の炭化水素を含むと、粒子(B)における有機化合物の保持性を向上させることができる。炭素数5以下の炭化水素としてはイソブタン、イソペンタンが好ましい。一方、炭素数6以上の炭化水素としては、イソヘキサン、イソオクタンが好ましい。 The organic compound preferably contains a hydrocarbon having 5 or fewer carbon atoms, as this improves the pressure resistance of the particles (B). On the other hand, if the organic compound contains a hydrocarbon having 6 or more carbon atoms, the retention of the organic compound in the particles (B) can be improved. Preferred examples of hydrocarbons having 5 or fewer carbon atoms include isobutane and isopentane. Preferred examples of hydrocarbons having 6 or more carbon atoms include isohexane and isooctane.

粒子(B)に内包される有機化合物は、液体状、固体状、気体状のいずれでもよく、分散性の点で、液体状及び/又は気体状であると好ましく、液体状又は気体状であるとより好ましい。 The organic compound encapsulated in particles (B) may be in liquid, solid, or gaseous form, and from the standpoint of dispersibility, it is preferably in liquid and/or gaseous form, and more preferably in liquid or gaseous form.

粒子(B)における有機化合物の内包率は、粒子(B)の重量に対する粒子(B)に内包された有機化合物の重量の百分率で定義される。
有機化合物の内包率は、特に限定されないが、粒子(B)の重量に対して、好ましくは0.2~50重量%である。有機化合物の内包率が上記範囲であると、粒子(B)は高い耐圧性を有することができる。有機化合物の内包率の上限は、より好ましくは40重量%、さらに好ましくは35重量%、特に好ましくは30重量%である。一方、有機化合物の内包率の下限は、より好ましくは0.8重量%、さらに好ましくは1.2重量%、特に好ましくは1.5重量%である。なお、粒子(B)における有機化合物の内包率は、実施例で測定される方法によるものである。
The encapsulation rate of the organic compound in the particles (B) is defined as the percentage of the weight of the organic compound encapsulated in the particles (B) relative to the weight of the particles (B).
The encapsulation rate of the organic compound is not particularly limited, but is preferably 0.2 to 50 wt % relative to the weight of the particles (B). When the encapsulation rate of the organic compound is within the above range, the particles (B) can have high pressure resistance. The upper limit of the encapsulation rate of the organic compound is more preferably 40 wt %, even more preferably 35 wt %, and particularly preferably 30 wt %. On the other hand, the lower limit of the encapsulation rate of the organic compound is more preferably 0.8 wt %, even more preferably 1.2 wt %, and particularly preferably 1.5 wt %. The encapsulation rate of the organic compound in the particles (B) is measured by the method described in the examples.

粒子(B)の体積平均粒子径(D50)(以下、単に平均粒子径ということもある)は、特に限定はないが、好ましくは0.50~100μmである。粒子(B)の平均粒子径が上記範囲であると、ペースト組成物における粒子(B)の分散性が向上する傾向がある。粒子(B)の体積平均粒子径の上限は、より好ましくは50μm、さらに好ましくは30μm、特に好ましくは15μm、最も好ましくは10μmである。一方、粒子(B)の体積平均粒子径の下限は、より好ましくは1.0μm、さらに好ましくは1.5μm、特に好ましくは2.0μmである。なお、粒子(B)の体積平均粒子径(D50)は、実施例で測定される方法によるものである。 The volume average particle diameter (D50) of particles (B) (hereinafter sometimes simply referred to as the average particle diameter) is not particularly limited, but is preferably 0.50 to 100 μm. When the average particle diameter of particles (B) is within this range, the dispersibility of particles (B) in the paste composition tends to be improved. The upper limit of the volume average particle diameter of particles (B) is more preferably 50 μm, even more preferably 30 μm, particularly preferably 15 μm, and most preferably 10 μm. On the other hand, the lower limit of the volume average particle diameter of particles (B) is more preferably 1.0 μm, even more preferably 1.5 μm, and particularly preferably 2.0 μm. The volume average particle diameter (D50) of particles (B) is measured by the method described in the examples.

粒子(B)の粒度分布の変動係数(Cv)は、特に限定はないが、好ましくは50%以下、より好ましくは40%以下、さらに好ましくは35%以下、特に好ましくは30%以下である。一方、粒子(B)の粒度分布の変動係数(Cv)下限は、好ましくは3.0%以上である。粒子(B)の粒度分布の変動係数(Cv)が50%超であると、導電性ペースト組成物の塗布性が低下することがある。
粒子(B)の粒度分布の変動係数(Cv)は、以下に示す計算式(1)及び(2)で算出される。
The coefficient of variation (Cv) of the particle size distribution of the particles (B) is not particularly limited, but is preferably 50% or less, more preferably 40% or less, even more preferably 35% or less, and particularly preferably 30% or less. On the other hand, the lower limit of the coefficient of variation (Cv) of the particle size distribution of the particles (B) is preferably 3.0% or more. If the coefficient of variation (Cv) of the particle size distribution of the particles (B) exceeds 50%, the coatability of the conductive paste composition may be reduced.
The coefficient of variation (Cv) of the particle size distribution of the particles (B) is calculated by the following formulas (1) and (2).

(式中、sは粒子径の標準偏差、<x>は平均粒子径、xはi番目の粒子径、nは粒子の数である。) (In the formula, s is the standard deviation of particle diameters, <x> is the average particle diameter, xi is the diameter of the ith particle, and n is the number of particles.)

粒子(B)の内径(d)と外径(d)の比(d/d)は、特に限定はないが、好ましくは0.1~0.999である。粒子(B)のd/dが0.1未満であると、導電性ペーストの分散安定性が低下することがある。一方、粒子(B)のd/dが0.999超であると導電性ペーストの分散安定性が低下することがある。また、耐圧性が低くなり、導電性ペースト組成物や導電性膜組成物の製造時に潰れてしまうこともある。d/dの上限は、より好ましくは0.995、さらに好ましくは0.990、特に好ましくは0.985、最も好ましくは0.980である。一方、d/dの下限は、より好ましくは0.35、さらに好ましくは0.50、特に好ましくは0.70、最も好ましくは0.75である。なお、粒子(B)のd/dは、実施例で測定される方法によるものである。 The ratio ( d1 / d2 ) of the inner diameter ( d1 ) to the outer diameter ( d2 ) of the particles (B) is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 0.999. If the d1 / d2 of the particles (B) is less than 0.1, the dispersion stability of the conductive paste may decrease. On the other hand, if the d1 / d2 of the particles (B) is more than 0.999, the dispersion stability of the conductive paste may decrease. In addition, the pressure resistance may decrease, and the conductive paste composition or conductive film composition may be crushed during production. The upper limit of d1 / d2 is more preferably 0.995, even more preferably 0.990, particularly preferably 0.985, and most preferably 0.980. On the other hand, the lower limit of d1 / d2 is more preferably 0.35, even more preferably 0.50, particularly preferably 0.70, and most preferably 0.75. The d 1 /d 2 of the particles (B) is measured by the method described in the examples.

粒子(B)の真比重は、特に限定はないが、好ましくは0.0020~1.8である。粒子(B)の比重が、上記範囲外であると導電性ペーストの分散安定性が低下することがある。粒子(B)の真比重の上限は、より好ましくは1.1、さらに好ましくは0.7、特に好ましくは0.4、最も好ましくは0.2である。粒子(B)の真比重の下限は、より好ましくは0.0060、さらに好ましくは0.010、特に好ましくは0.012、最も好ましくは0.015である。なお、粒子(B)の真比重は、実施例で測定される方法によるものである。 The true specific gravity of particles (B) is not particularly limited, but is preferably 0.0020 to 1.8. If the specific gravity of particles (B) is outside this range, the dispersion stability of the conductive paste may decrease. The upper limit of the true specific gravity of particles (B) is more preferably 1.1, even more preferably 0.7, particularly preferably 0.4, and most preferably 0.2. The lower limit of the true specific gravity of particles (B) is more preferably 0.0060, even more preferably 0.010, particularly preferably 0.012, and most preferably 0.015. The true specific gravity of particles (B) is measured by the method described in the examples.

粒子(B)は微粒子を含んでいてもよい。粒子(B)が微粒子を含むと、粒子(B)の分散性を向上させることができる。粒子(B)が微粒子を含む場合、微粒子は樹脂粒子の表面に付着していてもよく、樹脂粒子の外殻である熱可塑性樹脂の内部にあってもよい。微粒子が樹脂粒子の表面に付着した状態は、樹脂粒子の外殻の外表面に微粒子が吸着した状態でもよく、樹脂粒子の外殻の外表面にめり込み、固定された状態であってもよく、その両方の状態であってもよい。 Particles (B) may contain fine particles. When particles (B) contain fine particles, the dispersibility of particles (B) can be improved. When particles (B) contain fine particles, the fine particles may be attached to the surface of the resin particle, or may be inside the thermoplastic resin that is the outer shell of the resin particle. The state in which the fine particles are attached to the surface of the resin particle may be a state in which the fine particles are adsorbed onto the outer surface of the outer shell of the resin particle, a state in which the fine particles are embedded and fixed into the outer surface of the outer shell of the resin particle, or both of these states.

微粒子としては、無機物、有機物のいずれの素材であってもよい。微粒子の形状としては、球状、針状や板状等が挙げられる。
微粒子を構成する無機物としては、たとえば、ワラステナイト、セリサイト、カオリン、マイカ、クレー、タルク、ベントナイト、アルミナシリケート、パイロフィライト、モンモリロナイト、珪酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイト、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、ガラスフレーク、窒化ホウ素、炭化珪素、シリカ、アルミナ、雲母、二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、ハイドロサルタイト、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、セラミックビーズ、ガラスビーズ、水晶ビーズ、ガラスマイクロバルーン等が挙げられる。また、後述する導電性材料(C)の粒状物であってもよい。
The fine particles may be made of either inorganic or organic materials, and may be spherical, needle-like, or plate-like in shape.
Examples of inorganic substances constituting the fine particles include wollastonite, sericite, kaolin, mica, clay, talc, bentonite, alumina silicate, pyrophyllite, montmorillonite, calcium silicate, calcium carbonate, magnesium carbonate, dolomite, calcium sulfate, barium sulfate, glass flakes, boron nitride, silicon carbide, silica, alumina, mica, titanium dioxide, zinc oxide, magnesium oxide, zinc oxide, hydrosaltite, molybdenum disulfide, tungsten disulfide, ceramic beads, glass beads, quartz beads, glass microballoons, etc. Also, granular conductive material (C) described later may be used.

微粒子を構成する有機物としては、たとえば、アルギン酸ナトリウム、ポリアクリル酸ナトリウム、カルボキシビニルポリマー、ポリビニルメチルエーテル、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ポリエチレンワックス、ラウリン酸アミド、ミリスチン酸アミド、パルミチン酸アミド、ステアリン酸アミド、硬化ひまし油、(メタ)アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、フッ素系樹脂等が挙げられる。また、前述した高分子成分(A)の粒状物であってもよい。
微粒子を構成する無機物や有機物は、シランカップリング剤、パラフィンワックス、脂肪酸、樹脂酸、ウレタン化合物、脂肪酸エステル等の表面処理剤で処理されていてもよく、未処理のものでもよい。
Examples of organic substances constituting the fine particles include sodium alginate, sodium polyacrylate, carboxyvinyl polymer, polyvinyl methyl ether, magnesium stearate, calcium stearate, zinc stearate, polyethylene wax, lauric acid amide, myristic acid amide, palmitic acid amide, stearic acid amide, hydrogenated castor oil, (meth)acrylic resin, polyamide resin, silicone resin, urethane resin, polyethylene resin, polypropylene resin, fluorine-based resin, etc. Also, the above-mentioned polymer component (A) in a granular form may be used.
The inorganic or organic material constituting the fine particles may be treated with a surface treatment agent such as a silane coupling agent, paraffin wax, fatty acid, resin acid, urethane compound, or fatty acid ester, or may be untreated.

微粒子の平均粒子径は、特に限定はないが、好ましくは0.001~30μm、より好ましくは0.005~25μm、さらに好ましくは0.01~20μmである。ここでいう微粒子の平均粒子径とは、レーザー回折法により測定された微粒子の粒子径である。
微粒子の平均粒子径と樹脂粒子の平均粒子径との比率(微粒子の平均粒子径/樹脂中空粒子の平均粒子径)は、樹脂粒子表面への微粒子の付着性の点から、好ましくは1以下、より好ましくは0.1以下、さらに好ましくは0.05以下である。
The average particle size of the fine particles is not particularly limited, but is preferably 0.001 to 30 μm, more preferably 0.005 to 25 μm, and even more preferably 0.01 to 20 μm. The average particle size of the fine particles here refers to the particle size of the fine particles measured by laser diffraction.
The ratio of the average particle size of the fine particles to the average particle size of the resin particles (average particle size of the fine particles/average particle size of the hollow resin particles) is preferably 1 or less, more preferably 0.1 or less, and even more preferably 0.05 or less, from the viewpoint of the adhesion of the fine particles to the surfaces of the resin particles.

粒子(B)が微粒子を含む場合、粒子(B)に占める微粒子の重量割合は、特に限定はないが、好ましくは5~95重量%、より好ましくは20~90重量%、さらに好ましくは40~85重量%、特に好ましくは60~80重量%である。微粒子の重量割合が5重量%未満であると、粒子(B)のハンドリング性が低下することがある。一方、微粒子の重量割合が95重量%であると、分散性が低下することがある。 When particles (B) contain fine particles, the weight proportion of the fine particles in particles (B) is not particularly limited, but is preferably 5 to 95% by weight, more preferably 20 to 90% by weight, even more preferably 40 to 85% by weight, and particularly preferably 60 to 80% by weight. If the weight proportion of the fine particles is less than 5% by weight, the handleability of particles (B) may decrease. On the other hand, if the weight proportion of the fine particles is 95% by weight, dispersibility may decrease.

粒子(B)は図1に示すような、熱可塑性樹脂からなる外殻(シェル)16と、それに内包される有機化合物(コア)17とから構成されるコア-シェル構造を有するものであってもよい。また、粒子(B)は加熱することで(樹脂粒子全体が)膨張する熱膨張性微小球であってもよい。樹脂中空粒子は、熱膨張性微小球の膨張体であると、本願効果を奏する点で好ましい。
粒子(B)が熱膨張性微小球を含む場合、熱膨張性微小球の膨張開始温度(Ts)は、特に限定はないが、好ましくは70~250℃である。熱膨張性微小球のTsが上記範囲外であると、充分な膨張倍率が得られないことがある。熱膨張性微小球の膨張開始温度の上限は、より好ましくは200℃、さらに好ましくは180℃、特に好ましくは165℃、最も好ましくは150℃である。一方、熱膨張性微小球の膨張開始温度の下限は、より好ましくは85℃、さらに好ましくは100℃、特に好ましくは110℃、最も好ましくは115℃である。なお、熱膨張性微小球の膨張開始温度(Ts)は、実施例で測定される方法によるものである。
The particles (B) may have a core-shell structure, as shown in Fig. 1, which is composed of a thermoplastic resin shell 16 and an organic compound core 17 encapsulated therein. Alternatively, the particles (B) may be heat-expandable microspheres that expand (the entire resin particles) upon heating. The hollow resin particles are preferably expanded bodies of heat-expandable microspheres, as this will provide the desired effect.
When the particles (B) contain heat-expandable microspheres, the expansion initiation temperature (Ts) of the heat-expandable microspheres is not particularly limited, but is preferably 70 to 250°C. If the Ts of the heat-expandable microspheres is outside the above range, a sufficient expansion ratio may not be obtained. The upper limit of the expansion initiation temperature of the heat-expandable microspheres is more preferably 200°C, even more preferably 180°C, particularly preferably 165°C, and most preferably 150°C. On the other hand, the lower limit of the expansion initiation temperature of the heat-expandable microspheres is more preferably 85°C, even more preferably 100°C, particularly preferably 110°C, and most preferably 115°C. The expansion initiation temperature (Ts) of the heat-expandable microspheres is measured by the method described in the examples.

粒子(B)が熱膨張性微小球を含む場合、熱膨張性微小球の最大膨張温度(Tmax)は、特に限定はないが、好ましくは100~300℃である。熱膨張性微小球のTmaxが上記範囲外であると、充分な膨張倍率が得られないことがある。熱膨張性微小球のTmaxの上限は、より好ましくは250℃、さらに好ましくは200℃、特に好ましくは180℃、最も好ましくは170℃である。一方、熱膨張性微小球のTmaxの下限は、より好ましくは85℃、さらに好ましくは100℃、特に好ましくは110℃、最も好ましくは115℃である。なお、熱膨張性微小球の最大膨張温度(Tmax)は、実施例で測定される方法によるものである。 When particles (B) contain heat-expandable microspheres, the maximum expansion temperature (Tmax) of the heat-expandable microspheres is not particularly limited, but is preferably 100 to 300°C. If the Tmax of the heat-expandable microspheres is outside the above range, a sufficient expansion ratio may not be achieved. The upper limit of Tmax of the heat-expandable microspheres is more preferably 250°C, even more preferably 200°C, particularly preferably 180°C, and most preferably 170°C. On the other hand, the lower limit of Tmax of the heat-expandable microspheres is more preferably 85°C, even more preferably 100°C, particularly preferably 110°C, and most preferably 115°C. The maximum expansion temperature (Tmax) of the heat-expandable microspheres is measured by the method described in the examples.

粒子(B)が熱膨張性微小球を含む場合、熱膨張性微小球の膨張倍率は、特に限定はないが、好ましくは10倍以上、より好ましくは20倍以上、さらに好ましくは30倍以上、特に好ましくは40倍以上、最も好ましくは50倍以上である。また、熱膨張性微小球の最大膨張倍率の上限は、好ましくは300倍である。 When particles (B) contain heat-expandable microspheres, the expansion ratio of the heat-expandable microspheres is not particularly limited, but is preferably 10 times or more, more preferably 20 times or more, even more preferably 30 times or more, particularly preferably 40 times or more, and most preferably 50 times or more. The upper limit of the maximum expansion ratio of the heat-expandable microspheres is preferably 300 times.

〔樹脂粒子(B)の製造方法〕
樹脂粒子(B)の製造方法としては、たとえば、以下の1)、2)の方法が挙げられる。
1)重合性成分と有機化合物を含む油性混合物を水性分散媒中に分散させた懸濁液を調整し、重合性成分を重合させ、樹脂粒子(樹脂粒子(B))を製造する方法。
2)1)の方法で得られた樹脂粒子を加熱膨張させて、樹脂粒子(B)を製造する方法。
以下に、上記の樹脂粒子(B)の製造方法の詳細を示す。
[Method for producing resin particles (B)]
Examples of methods for producing the resin particles (B) include the following methods 1) and 2).
1) A method in which an oily mixture containing a polymerizable component and an organic compound is dispersed in an aqueous dispersion medium to prepare a suspension, and the polymerizable component is polymerized to produce resin particles (resin particles (B)).
2) A method in which the resin particles obtained by the method 1) are heated and expanded to produce resin particles (B).
The method for producing the resin particles (B) will be described in detail below.

樹脂粒子(樹脂粒子(B))の製造方法として、上述のように重合性成分と有機化合物を含む油性混合物を水性分散媒中に分散させた懸濁液を調整し、重合性成分を重合する方法が挙げられる。本発明においてこの方法は、熱膨張性微小球の製造方法でもある。 As a method for producing resin particles (resin particles (B)), there is mentioned a method in which an oily mixture containing a polymerizable component and an organic compound is dispersed in an aqueous dispersion medium to prepare a suspension, and the polymerizable component is polymerized. In the present invention, this method is also used as a method for producing heat-expandable microspheres.

油性混合物は重合開始剤を含んでもよい。重合開始剤としては、特に限定はないが、過酸化物やアゾ化合物等が挙げられる。
過酸化物としては、たとえば、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ-sec-ブチルパーオキシジカーボネート、ジ-2-エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、ジベンジルパーオキシジカーボネート等のパーオキシジカーボネート;ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド等のジアシルパーオキサイド;メチルエチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド等のケトンパーオキサイド;2,2-ビス(t-ブチルパーオキシ)ブタン等のパーオキシケタール;クメンハイドロパーキサイド、t-ブチルハイドロパーオキサイド等のハイドロパーオキサイド;ジクミルパーオキサイド、ジ-t-ブチルパーオキサイド等のジアルキルパーオキサイド;t-ヘキシルパーオキシピバレート、t-ブチルパーオキシイソブチレート等のパーオキシエステル等が挙げられる。
The oily mixture may contain a polymerization initiator. The polymerization initiator is not particularly limited, but examples thereof include peroxides and azo compounds.
Examples of peroxides include peroxydicarbonates such as diisopropyl peroxydicarbonate, di-sec-butyl peroxydicarbonate, di-2-ethylhexyl peroxydicarbonate, and dibenzyl peroxydicarbonate; diacyl peroxides such as lauroyl peroxide and benzoyl peroxide; ketone peroxides such as methyl ethyl ketone peroxide and cyclohexanone peroxide; peroxyketals such as 2,2-bis(t-butylperoxy)butane; hydroperoxides such as cumene hydroperoxide and t-butyl hydroperoxide; dialkyl peroxides such as dicumyl peroxide and di-t-butyl peroxide; and peroxyesters such as t-hexyl peroxypivalate and t-butylperoxyisobutyrate.

アゾ化合物としては、たとえば、2,2’-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオネート)、2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)、1,1’-アゾビス(シクロヘキサン-1-カルボニトリル)等が挙げられる。 Examples of azo compounds include 2,2'-azobis(4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2'-azobisisobutyronitrile, 2,2'-azobis(2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2'-azobis(2-methylpropionate), 2,2'-azobis(2-methylbutyronitrile), and 1,1'-azobis(cyclohexane-1-carbonitrile).

重合開始剤の配合量については、重合性成分100重量部に対して、特に限定はないが、0.05~10重量部が好ましく、0.1~8重量部がより好ましく、0.2~5重量部がさらに好ましい。重合開始剤の配合量が0.05重量部未満の場合、重合反応が十分に行われず、結果として樹脂粒子の強度が低下することがある。一方、重合開始剤の配合量が10重量部超の場合、重合体の重合度を大きくできず、結果として樹脂粒子の強度が低下することがある。上記の重合開始剤は1種又は2種以上を併用してもよい。 There are no particular restrictions on the amount of polymerization initiator added per 100 parts by weight of the polymerizable component, but 0.05 to 10 parts by weight is preferred, 0.1 to 8 parts by weight is more preferred, and 0.2 to 5 parts by weight is even more preferred. If the amount of polymerization initiator added is less than 0.05 parts by weight, the polymerization reaction may not proceed sufficiently, resulting in a decrease in the strength of the resin particles. On the other hand, if the amount of polymerization initiator added is more than 10 parts by weight, the degree of polymerization of the polymer cannot be increased, resulting in a decrease in the strength of the resin particles. The above polymerization initiators may be used alone or in combination of two or more types.

水性分散媒は、油性混合物を分散させるイオン交換水等の水を主成分とする媒体であり、メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコールや、アセトン等の親水性有機性の溶媒をさらに含有してもよい。本発明における親水性とは、水に任意に混和できる状態であることを意味する。水性分散媒の使用量については、特に限定はないが、重合性成分100重量部に対して、100~1000重量部の水性分散媒を使用するのが好ましい。 The aqueous dispersion medium is a medium whose main component is water, such as ion-exchanged water, for dispersing the oily mixture, and may further contain alcohols such as methanol, ethanol, and propanol, or hydrophilic organic solvents such as acetone. In this invention, "hydrophilic" means a state in which the aqueous dispersion medium can be freely mixed with water. There are no particular restrictions on the amount of aqueous dispersion medium used, but it is preferable to use 100 to 1,000 parts by weight of the aqueous dispersion medium per 100 parts by weight of the polymerizable component.

水性分散媒は、電解質をさらに含有してもよい。電解質としては、たとえば、塩化ナトリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、硫酸アンモニウム、炭酸ナトリウム等が挙げられる。これらの電解質は、1種又は2種以上を併用してもよい。電解質の含有量については、特に限定はないが、水性分散媒100重量部に対して0~50重量部含有するのが好ましい。 The aqueous dispersion medium may further contain an electrolyte. Examples of electrolytes include sodium chloride, magnesium chloride, calcium chloride, sodium sulfate, magnesium sulfate, ammonium sulfate, and sodium carbonate. These electrolytes may be used alone or in combination. There are no particular restrictions on the electrolyte content, but it is preferable to include 0 to 50 parts by weight per 100 parts by weight of the aqueous dispersion medium.

水性分散媒は、カルボン酸(塩)基及びホスホン酸(塩)基から選ばれる親水性官能基が置換したアルキル基が窒素原子と結合した構造を有するポリアルキレンイミン類、水酸基、カルボン酸(塩)基及びホスホン酸(塩)基から選ばれる親水性官能基とヘテロ原子とが同一の炭素原子に結合した構造を有する水溶性1,1-置換化合物類、重クロム酸カリウム、亜硝酸アルカリ金属塩、金属(III)ハロゲン化物、ホウ酸、水溶性アスコルビン酸類、水溶性ポリフェノール類、水溶性ビタミンB類及び水溶性ホスホン酸(塩)類から選ばれる少なくとも1種の水溶性化合物を含有してもよい。なお、本発明における水溶性とは、水100gあたり1g以上溶解する状態であることを意味する。 The aqueous dispersion medium may contain at least one water-soluble compound selected from the group consisting of polyalkyleneimines having a structure in which an alkyl group substituted with a hydrophilic functional group selected from a carboxylic acid (salt) group and a phosphonic acid (salt) group is bonded to a nitrogen atom; water-soluble 1,1-substituted compounds having a structure in which a hydrophilic functional group selected from a hydroxyl group, a carboxylic acid (salt) group, and a phosphonic acid (salt) group and a heteroatom are bonded to the same carbon atom; potassium dichromate, alkali metal nitrite, metal (III) halides, boric acid, water-soluble ascorbic acids, water-soluble polyphenols, water-soluble B vitamins, and water-soluble phosphonic acids (salts). In this specification, "water-soluble" means that 1 g or more of the compound dissolves in 100 g of water.

水性分散媒中に含まれる水溶性化合物の量については、特に限定はないが、重合性成分100重量部に対して、好ましくは0.0001~1.0重量部、より好ましくは0.0001~0.5重量部、さらに好ましくは0.0003~0.1重量部、特に好ましくは0.001~0.05重量部である。 There are no particular restrictions on the amount of water-soluble compound contained in the aqueous dispersion medium, but it is preferably 0.0001 to 1.0 part by weight, more preferably 0.0001 to 0.5 part by weight, even more preferably 0.0003 to 0.1 part by weight, and particularly preferably 0.001 to 0.05 part by weight, per 100 parts by weight of the polymerizable component.

水性分散媒は、電解質や水溶性化合物以外に、分散安定剤や分散安定補助剤を含有していてもよい。
分散安定剤としては、特に限定はないが、たとえば、第三リン酸カルシウム、複分解生成法により得られるピロリン酸マグネシウム、ピロリン酸カルシウムや、コロイダルシリカ、アルミナゾル、水酸化マグネシウム等が挙げられる。これらの分散安定剤は、1種又は2種以上を併用してもよい。分散安定剤の配合量は、重合性成分100重量部に対して、好ましくは0.05~100重量部、より好ましくは0.2~70重量部である。
分散安定補助剤としては、特に限定はないが、たとえば、高分子タイプの分散安定補助剤、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両性イオン界面活性剤、ノニオン性界面活性剤等の界面活性剤が挙げられる。これらの分散安定補助剤は、1種又は2種以上を併用してもよい。
The aqueous dispersion medium may contain a dispersion stabilizer or a dispersion stabilization aid in addition to the electrolyte and the water-soluble compound.
The dispersion stabilizer is not particularly limited, but examples thereof include tricalcium phosphate, magnesium pyrophosphate obtained by a metathesis method, calcium pyrophosphate, colloidal silica, alumina sol, magnesium hydroxide, etc. These dispersion stabilizers may be used alone or in combination of two or more. The amount of dispersion stabilizer to be added is preferably 0.05 to 100 parts by weight, more preferably 0.2 to 70 parts by weight, per 100 parts by weight of the polymerizable component.
The dispersion stabilization aid is not particularly limited, and examples thereof include surfactants such as polymer-type dispersion stabilization aids, cationic surfactants, anionic surfactants, zwitterionic surfactants, nonionic surfactants, etc. These dispersion stabilization aids may be used alone or in combination of two or more.

水性分散媒は、たとえば、水(イオン交換水)に、必要に応じて、電解質、水溶性化合物、分散安定剤、分散安定補助剤等を配合して調製される。重合時の水性分散媒のpHは、水溶性化合物、分散安定剤、分散安定補助剤の種類によって適宜決められる。
重合工程では、水酸化ナトリウムや、水酸化ナトリウム及び塩化亜鉛の存在下で重合を行ってもよい。
The aqueous dispersion medium is prepared, for example, by blending water (ion-exchanged water) with, as necessary, an electrolyte, a water-soluble compound, a dispersion stabilizer, a dispersion stabilization assistant, etc. The pH of the aqueous dispersion medium during polymerization is appropriately determined depending on the types of the water-soluble compound, dispersion stabilizer, and dispersion stabilization assistant.
In the polymerization step, the polymerization may be carried out in the presence of sodium hydroxide or sodium hydroxide and zinc chloride.

上記の樹脂粒子(樹脂粒子(B))の製造方法においては、所定粒子径の球状油滴が調製されるように油性混合物を水性分散媒中に懸濁分散させる。
油性混合物を懸濁分散させる方法としては、たとえば、ホモミキサー(たとえば、プライミクス社製)等により攪拌する方法や、スタティックミキサー(たとえば、株式会社ノリタケエンジニアリング社製)等の静止型分散装置を用いる方法、膜懸濁法、超音波分散法等の一般的な分散方法が挙げられる。
次いで、油性混合物が球状油滴として水性分散媒に分散された分散液を加熱することにより、懸濁重合を開始する。重合反応中は、分散液を攪拌するのが好ましく、その攪拌は、たとえば、単量体の浮上や重合後の樹脂粒子の沈降を防止できる程度に緩く行えばよい。
In the method for producing the resin particles (resin particles (B)), an oily mixture is suspended and dispersed in an aqueous dispersion medium so as to prepare spherical oil droplets having a predetermined particle size.
Examples of methods for suspending and dispersing the oily mixture include a method of stirring with a homomixer (e.g., manufactured by Primix Corporation) or the like, a method using a static dispersing device such as a static mixer (e.g., manufactured by Noritake Engineering Co., Ltd.), a membrane suspension method, an ultrasonic dispersion method, and other common dispersion methods.
Next, the dispersion in which the oily mixture is dispersed as spherical oil droplets in the aqueous dispersion medium is heated to initiate suspension polymerization. During the polymerization reaction, it is preferable to stir the dispersion, and the stirring may be carried out gently, for example, to a degree that prevents the floating of the monomers and the settling of the resin particles after polymerization.

重合温度は、重合開始剤の種類によって自由に設定されるが、好ましくは30℃以上90℃以下、より好ましくは40℃以上88℃以下で制御されるのが好ましい。反応温度を保持する時間は、1~20時間程度が好ましい。重合初期圧力については特に限定はないが、ゲージ圧で好ましくは0~5MPa、より好ましくは0.2~3MPaである。 The polymerization temperature can be freely set depending on the type of polymerization initiator, but is preferably controlled to a temperature between 30°C and 90°C, and more preferably between 40°C and 88°C. The reaction temperature is preferably maintained for approximately 1 to 20 hours. There are no particular restrictions on the initial polymerization pressure, but it is preferably 0 to 5 MPa, and more preferably 0.2 to 3 MPa, in gauge pressure.

得られたスラリーを遠心分離機、加圧プレス機、真空脱水機等により濾過し、含水した湿粉が得られる。湿粉の含水率は、特に限定はないが、好ましくは10~50重量%、より好ましくは15~45重量%、さらに好ましくは20~40重量%である。得られた湿粉を、棚型乾燥機、間接加熱乾燥機、流動乾燥機、真空乾燥機、振動乾燥機、気流乾燥機等により乾燥し、乾燥粉体が得られる。得られた乾燥粉体の含水率は、好ましくは5重量%以下、より好ましくは3重量%以下、1重量%以下の順で好ましい。
イオン性物質の含有量を低減させる目的で、得られた湿粉又は乾燥粉体を水洗及び/又は再分散後に再濾過し、乾燥させても構わない。また、スラリーを噴霧乾燥機、流動乾燥機等により乾燥し、乾燥粉体を得てもよい。
The obtained slurry is filtered using a centrifuge, pressure press, vacuum dehydrator, or the like to obtain a moistened wet powder. The moisture content of the moistened powder is not particularly limited, but is preferably 10 to 50% by weight, more preferably 15 to 45% by weight, and even more preferably 20 to 40% by weight. The obtained moistened powder is dried using a tray dryer, indirect heating dryer, fluidized bed dryer, vacuum dryer, vibration dryer, flash dryer, or the like to obtain a dry powder. The moisture content of the obtained dry powder is preferably 5% by weight or less, more preferably 3% by weight or less, and further preferably 1% by weight or less.
To reduce the content of ionic substances, the obtained wet or dry powder may be washed with water and/or redispersed, then re-filtered and dried. Alternatively, the slurry may be dried using a spray dryer, fluidized bed dryer, or the like to obtain a dry powder.

また、樹脂粒子(B)の製造方法は上述のとおり、上記方法にて得られた熱膨張性微小球を加熱膨張させる方法も挙げることができる。本発明においてこの方法は、樹脂中空粒子の製造方法でもある。樹脂粒子の加熱膨張の方法としては、特に限定はないが、乾式加熱膨張法、湿式加熱膨張法等のいずれでもよい。
乾式加熱膨張法としては、特開2006-213930号公報に記載されている方法、特に内部噴射方法等が挙げられる。また、別の乾式加熱膨張法としては、特開2006-96963号公報に記載の方法等が挙げられる。湿式加熱膨張法としては、特開昭62-201231号公報に記載の方法等が挙げられる。
As described above, the resin particles (B) can also be produced by thermally expanding the heat-expandable microspheres obtained by the above-mentioned method. In the present invention, this method also serves as a method for producing hollow resin particles. The method for thermally expanding the resin particles is not particularly limited, and may be either a dry thermal expansion method or a wet thermal expansion method.
Examples of dry thermal expansion methods include the method described in JP-A-2006-213930, particularly the internal injection method. Examples of other dry thermal expansion methods include the method described in JP-A-2006-96963. Examples of wet thermal expansion methods include the method described in JP-A-62-201231.

樹脂粒子(B)が上述の微粒子を含む場合、その製造方法としては、たとえば、樹脂粒子と微粒子とを混合し(混合工程)、得られた混合物を樹脂粒子の外殻である熱可塑性樹脂の軟化点超の温度に加熱して、樹脂粒子を膨張させるとともに、微粒子を樹脂粒子の外殻の外表面に付着させる(付着工程)方法が挙げられる。 When the resin particles (B) contain the above-mentioned fine particles, their production method may include, for example, mixing the resin particles with the fine particles (mixing step), and heating the resulting mixture to a temperature above the softening point of the thermoplastic resin that forms the outer shell of the resin particles, thereby expanding the resin particles and adhering the fine particles to the outer surface of the outer shell of the resin particles (adhering step).

混合工程に用いられる装置としては、特に限定はなく、容器と攪拌羽根といった極めて簡単な機構を備えた装置を用いて行うことができる。また、一般的な揺動又は攪拌を行える粉体混合機を使用してもよい。粉体混合機としては、たとえば、リボン型混合機、垂直スクリュー型混合機等の揺動攪拌又は攪拌を行える粉体混合機が挙げられる。また、近年、攪拌装置を組み合わせたことにより効率のよい多機能な粉体混合機であるスーパーミキサー(株式会社カワタ製)及びハイスピードミキサー(株式会社深江製)、ニューグラムマシン(株式会社セイシン企業製)、SVミキサー(株式会社神鋼環境ソリューション社製)等を使用してもよい。 There are no particular limitations on the equipment used in the mixing process, and it can be carried out using equipment equipped with extremely simple mechanisms such as a container and stirring blades. Ordinary powder mixers capable of shaking or stirring may also be used. Examples of powder mixers include ribbon mixers and vertical screw mixers that can perform shaking or stirring. Furthermore, in recent years, efficient, multifunctional powder mixers that combine stirring devices may also be used, such as the Super Mixer (manufactured by Kawata Co., Ltd.), High Speed Mixer (manufactured by Fukae Co., Ltd.), New Gram Machine (manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd.), and SV Mixer (manufactured by Kobelco Eco Solutions Co., Ltd.).

付着工程は、前記混合工程で得られた、熱膨張性微小球と微粒子充填剤とを含む混合物を、熱膨張性微小球の外殻を構成する熱可塑性樹脂の軟化点超の温度に加熱する工程である。付着工程では、熱膨張性微小球を膨張させるとともに、外殻の外表面に微粒子充填剤を付着させる。 The adhering step involves heating the mixture containing heat-expandable microspheres and particulate filler obtained in the mixing step to a temperature above the softening point of the thermoplastic resin that constitutes the outer shell of the heat-expandable microspheres. In this step, the heat-expandable microspheres are expanded and the particulate filler is adhered to the outer surface of the outer shell.

加熱は、一般的な接触伝熱型又は直接加熱型の混合式乾燥装置を用いて行えばよい。混合式乾燥装置の機能については、特に限定はないが、温度調節可能で原料を分散混合する能力や、場合により乾燥を早めるための減圧装置や冷却装置を備えたものが好ましい。加熱に使用する装置としては、特に限定はなく、たとえば、レーディゲミキサー(株式会社マツボー製)、ソリッドエアー(株式会社ホソカワミクロン)等が挙げられる。
加熱の温度条件については、特に限定はないが、樹脂粒子の最適膨張温度とするのが良く、好ましくは60~400℃、より好ましくは70~300℃、さらに好ましくは80~250℃である。
Heating may be carried out using a general contact heat transfer or direct heating type mixing dryer. There are no particular limitations on the functions of the mixing dryer, but it is preferable that it has the ability to adjust the temperature, disperse and mix the raw materials, and, in some cases, a pressure reducing device or a cooling device to accelerate drying. There are no particular limitations on the device used for heating, and examples include a Lödige Mixer (manufactured by Matsubo Corporation) and a Solid Air (Hosokawa Micron Corporation).
The heating temperature conditions are not particularly limited, but it is preferable to set the temperature at which the resin particles expand optimally, preferably 60 to 400°C, more preferably 70 to 300°C, and even more preferably 80 to 250°C.

〔導電性材料(C)〕
導電性材料(C)は、導電性を有する成分である。導電性材料(C)としては、たとえば、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ランプブラック等のカーボンブラック;天然黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛等の黒鉛;グラフェン;活性炭;コークス;カーボンナノ繊維、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ等のカーボンナノチューブ;銀、銅、錫、亜鉛、酸化亜鉛、ニッケル、マンガン等の金属微粒子;酸化インジウムスズなどの複合金属微粒子等が挙げられ、1種又は2種以上併用してもよい。
上記導電性材料(C)のなかでも、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンナノ繊維、カーボンナノチューブ、グラファイト、及びグラフェンから選ばれる少なくとも1種であると、導電性ペーストの分散性、塗布性に優れ、導電性能をより向上させることができるため好ましい。
[Electrically conductive material (C)]
The conductive material (C) is a component having conductivity. Examples of the conductive material (C) include carbon black such as furnace black, acetylene black, ketjen black, channel black, and lamp black; graphite such as natural graphite, artificial graphite, and expanded graphite; graphene; activated carbon; coke; carbon nanofibers, carbon nanotubes such as single-walled carbon nanotubes and multi-walled carbon nanotubes; metal fine particles such as silver, copper, tin, zinc, zinc oxide, nickel, and manganese; and composite metal fine particles such as indium tin oxide. These may be used alone or in combination of two or more.
Among the conductive materials (C), at least one selected from furnace black, acetylene black, ketjen black, carbon nanofibers, carbon nanotubes, graphite, and graphene is preferred because it provides excellent dispersibility and coatability of the conductive paste and can further improve the conductive performance.

導電性材料(C)の平均粒子径は特に限定はないが、好ましくは5~200nm、より好ましくは20~80nmである。導電性炭素粒子の平均粒子径は、たとえば、粒子径分布測定装置(LA-920、株式会社堀場製作所製)等により測定できる。 The average particle size of the conductive material (C) is not particularly limited, but is preferably 5 to 200 nm, and more preferably 20 to 80 nm. The average particle size of the conductive carbon particles can be measured, for example, using a particle size distribution analyzer (LA-920, manufactured by Horiba, Ltd.).

〔液状媒体(D)〕
液状媒体(D)は、高分子成分(A)、樹脂粒子(B)、導電性材料(C)を分散できる液状物であれば、特に限定はない。
液状媒体としては、たとえば、水;イソヘキサン、イソヘキサン、シクロヘキサン、ペンタン等のアルカン;メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール;ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素;N-メチルピロリドン;クロロホルム;ジメチルホルムアミド;アセトニトリル;ジメチルスルホキシド;ジメチルアセトアミド等が挙げられ、1種又は2種以上を併用してもよい。
液状媒体(D)が沸点を有する場合、特に限定はないが、液状媒体(D)の沸点は好ましくは30~200℃、より好ましくは50~170℃、さらに好ましくは70~150℃、特に好ましくは80~130℃である。
[Liquid medium (D)]
The liquid medium (D) is not particularly limited as long as it is a liquid that can disperse the polymer component (A), the resin particles (B), and the conductive material (C).
Examples of liquid media include water; alkanes such as isohexane, isohexane, cyclohexane, and pentane; alcohols such as methanol, ethanol, and isopropyl alcohol; aromatic hydrocarbons such as benzene and toluene; N-methylpyrrolidone; chloroform; dimethylformamide; acetonitrile; dimethyl sulfoxide; and dimethylacetamide, and these may be used alone or in combination.
When the liquid medium (D) has a boiling point, the boiling point of the liquid medium (D) is not particularly limited, but is preferably 30 to 200°C, more preferably 50 to 170°C, even more preferably 70 to 150°C, and particularly preferably 80 to 130°C.

〔その他成分〕
本発明の導電性ペースト組成物は、本願効果を阻害しない範囲で、上記成分以外のその他成分を含んでもよい。その他成分としては、特に限定はないが、たとえば、界面活性剤、消泡剤、pH調整剤、粘度調整剤等が挙げられる。
界面活性剤としては、特に限定はなく、陰イオン性界面活性剤、陽イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、両性界面活性剤が挙げられ、1種又は2種以上を併用してもよい。
消泡剤としては、たとえば、ポリシロキサン系消泡剤、鉱物油系消泡剤、シリカ微粉末系消泡剤等が挙げられ、1種又は2種以上を併用してもよい。
pH調整剤としては、たとえば、クエン酸、シュウ酸、酢酸、ギ酸、グルコン酸等の有機酸;塩酸、硝酸、リン酸、硫酸、ホウ酸等の無機酸;アルカリ(土類)金属の水酸化物;アンモニア;炭酸塩;ヒドロキシエタンホスホン酸、アミノトリメチレンホスホン酸、1-ヒドロキシエタン-1,1-ジホスホン酸、ニトリロトリ(メチルホスホン酸)、2-ホスホノブタン-1,2,4-トリカルボン酸等の有機リン酸系化合物;エチレンジアミン四酢酸、ニトリロトリ酢酸等のアミノカルボン酸系化合物;アミン化合物等が挙げられ、必要に応じて、1種又は2種以上を併用してもよい。
粘度調整剤としては、たとえば、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックポリマー、アラビアガム、グアーガム、キサンタンガム、ゼラチン、コーンスターチ、アルギン酸等が挙げられ、1種又は2種以上を併用してもよい。
[Other ingredients]
The conductive paste composition of the present invention may contain other components in addition to the above components, as long as the effects of the present invention are not impaired. The other components are not particularly limited, but examples thereof include surfactants, antifoaming agents, pH adjusters, viscosity adjusters, etc.
The surfactant is not particularly limited, and examples thereof include anionic surfactants, cationic surfactants, nonionic surfactants, and amphoteric surfactants, and one or more of these may be used in combination.
Examples of the antifoaming agent include polysiloxane-based antifoaming agents, mineral oil-based antifoaming agents, and fine silica powder-based antifoaming agents, and these may be used alone or in combination of two or more.
Examples of the pH adjuster include organic acids such as citric acid, oxalic acid, acetic acid, formic acid, and gluconic acid; inorganic acids such as hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid, sulfuric acid, and boric acid; hydroxides of alkali (earth) metals; ammonia; carbonates; organic phosphoric acid compounds such as hydroxyethanephosphonic acid, aminotrimethylenephosphonic acid, 1-hydroxyethane-1,1-diphosphonic acid, nitrilotri(methylphosphonic acid), and 2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid; aminocarboxylic acid compounds such as ethylenediaminetetraacetic acid and nitrilotriacetic acid; and amine compounds, and if necessary, one or more of these may be used in combination.
Examples of viscosity adjusters include polyethylene glycol, polyethylene oxide, polyoxyethylene-polyoxypropylene block polymers, gum arabic, guar gum, xanthan gum, gelatin, corn starch, alginic acid, etc., and one or more of these may be used in combination.

〔導電性ペースト組成物、その製造方法〕
本発明の導電性ペースト組成物は、上記の高分子成分(A)、樹脂粒子(B)、導電性材料(C)、及び液状媒体(D)を含むものであり、分散安定性及び塗布性に優れる。本発明の導電性ペースト組成物は、のり状のものである。
[Conductive paste composition and its manufacturing method]
The conductive paste composition of the present invention contains the polymer component (A), resin particles (B), a conductive material (C), and a liquid medium (D), and has excellent dispersion stability and coatability. The conductive paste composition of the present invention is in the form of a paste.

本発明の導電性ペースト組成物の25℃における粘度は、特に限定はないが、好ましくは1000~200000mPa・sである。導電性ペースト組成物の25℃における粘度が上記範囲であると、導電性ペースト組成物の分散安定性が向上する傾向がある。導電性ペースト組成物の25℃における粘度の上限は、より好ましくは150000mPa・s、さらに好ましくは100000mPa・s、特に好ましくは80000mPa・s、最も好ましくは50000mPa・sである。一方、導電性ペースト組成物の25℃における粘度の下限は、より好ましくは2000mPa・s、さらに好ましくは5000mPa・s、特に好ましくは8000mPa・s、最も好ましくは10000mPa・sである。なお、導電性ペースト組成物の粘度は、たとえば、25℃雰囲気下でB型粘度計(BL型、東京計器株式会社製)を用いて測定できる。 The viscosity of the conductive paste composition of the present invention at 25°C is not particularly limited, but is preferably 1,000 to 200,000 mPa·s. When the viscosity of the conductive paste composition at 25°C is within this range, the dispersion stability of the conductive paste composition tends to be improved. The upper limit of the viscosity of the conductive paste composition at 25°C is more preferably 150,000 mPa·s, even more preferably 100,000 mPa·s, particularly preferably 80,000 mPa·s, and most preferably 50,000 mPa·s. On the other hand, the lower limit of the viscosity of the conductive paste composition at 25°C is more preferably 2,000 mPa·s, even more preferably 5,000 mPa·s, particularly preferably 8,000 mPa·s, and most preferably 10,000 mPa·s. The viscosity of the conductive paste composition can be measured, for example, using a Brookfield viscometer (BL type, manufactured by Tokyo Keiki Co., Ltd.) at 25°C.

本発明の導電性ペースト組成物における粒子(B)の含有量は、特に限定はないが、成分(A)100重量部に対して、好ましくは0.5~30重量部である。粒子(B)の含有量が0.5重量部未満であると、導電性ペースト組成物の分散安定性が低下することがある。一方、粒子(B)の含有量が30重量部超であると、導電性ペースト組成物の塗布性が低下することがある。粒子(B)の含有量の上限は、より好ましくは20重量部、さらに好ましくは15重量部、特に好ましくは10重量部である。一方、粒子(B)の含有量の下限は、より好ましくは1重量部、さらに好ましくは2重量部、特に好ましくは3重量部である。 The content of particles (B) in the conductive paste composition of the present invention is not particularly limited, but is preferably 0.5 to 30 parts by weight per 100 parts by weight of component (A). If the content of particles (B) is less than 0.5 parts by weight, the dispersion stability of the conductive paste composition may decrease. On the other hand, if the content of particles (B) is more than 30 parts by weight, the coatability of the conductive paste composition may decrease. The upper limit of the content of particles (B) is more preferably 20 parts by weight, even more preferably 15 parts by weight, and particularly preferably 10 parts by weight. On the other hand, the lower limit of the content of particles (B) is more preferably 1 part by weight, even more preferably 2 parts by weight, and particularly preferably 3 parts by weight.

本発明の導電性ペースト組成物における導電性材料(C)の含有量は、特に限定はないが、成分(A)100重量部に対して、好ましくは30~500重量部である。導電性材料(C)の含有量が30重量部未満であると、導電性能が不足することがある。一方、導電性材料(C)の含有量が500重量部超であると、分散安定性が低下することがある。導電性材料(C)の含有量の上限は、より好ましくは400重量部、さらに好ましくは300重量部、特に好ましくは200重量部、最も好ましくは100重量部である。一方、導電性材料(C)の含有量の下限は、より好ましくは40重量部、さらに好ましくは50重量部、特に好ましくは60重量部、最も好ましくは70重量部である。 The content of conductive material (C) in the conductive paste composition of the present invention is not particularly limited, but is preferably 30 to 500 parts by weight per 100 parts by weight of component (A). If the content of conductive material (C) is less than 30 parts by weight, the conductive performance may be insufficient. On the other hand, if the content of conductive material (C) is more than 500 parts by weight, the dispersion stability may decrease. The upper limit of the content of conductive material (C) is more preferably 400 parts by weight, even more preferably 300 parts by weight, particularly preferably 200 parts by weight, and most preferably 100 parts by weight. On the other hand, the lower limit of the content of conductive material (C) is more preferably 40 parts by weight, even more preferably 50 parts by weight, particularly preferably 60 parts by weight, and most preferably 70 parts by weight.

本発明の導電性ペースト組成物における成分(A)100重量部に対する液状媒体(D)の含有量は、特に限定はないが、成分(A)100重量部に対して、好ましくは10~2000重量部である。液状媒体(D)の含有量が上記範囲外であると、分散安定性及び塗布性が低下することがある。液状媒体(D)の含有量の上限は、より好ましくは1750重量部、さらに好ましくは1500重量部、特に好ましくは1250重量部、最も好ましくは1000重量部である。一方、液状媒体(D)の含有量の下限は、より好ましくは30重量部、さらに好ましくは50重量部、特に好ましくは70重量部、最も好ましくは100重量部である。 The content of liquid medium (D) per 100 parts by weight of component (A) in the conductive paste composition of the present invention is not particularly limited, but is preferably 10 to 2000 parts by weight per 100 parts by weight of component (A). If the content of liquid medium (D) is outside the above range, dispersion stability and coatability may decrease. The upper limit of the content of liquid medium (D) is more preferably 1750 parts by weight, even more preferably 1500 parts by weight, particularly preferably 1250 parts by weight, and most preferably 1000 parts by weight. On the other hand, the lower limit of the content of liquid medium (D) is more preferably 30 parts by weight, even more preferably 50 parts by weight, particularly preferably 70 parts by weight, and most preferably 100 parts by weight.

本発明の導電性ペースト組成物の25℃における表面張力は、特に限定はないが、好ましくは10~50mN/mである。導電性ペースト組成物の表面張力が上記範囲であると、導電性ペースト組成物の塗布性が向上する傾向がある。導電性ペースト組成物の表面張力の上限は、より好ましくは45mN/m、さらに好ましくは43mN/m、特に好ましくは40mN/mである。一方、導電性ペースト組成物の表面張力の下限は、より好ましくは15mN/m、さらに好ましくは17mN/m、特に好ましくは20mN/mである。導電性ペースト組成物の25℃における表面張力は、自動表面張力計(CBVP-Z、協和界面科学株式会社製)を用い、プレート法により測定できる。 The surface tension of the conductive paste composition of the present invention at 25°C is not particularly limited, but is preferably 10 to 50 mN/m. When the surface tension of the conductive paste composition is within the above range, the coatability of the conductive paste composition tends to be improved. The upper limit of the surface tension of the conductive paste composition is more preferably 45 mN/m, even more preferably 43 mN/m, and particularly preferably 40 mN/m. On the other hand, the lower limit of the surface tension of the conductive paste composition is more preferably 15 mN/m, even more preferably 17 mN/m, and particularly preferably 20 mN/m. The surface tension of the conductive paste composition at 25°C can be measured by the plate method using an automatic surface tensiometer (CBVP-Z, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.).

本発明の導電性ペースト組成物を基材に塗布して使用する場合、基材との接触角は好ましくは90~150°、より好ましくは100~140°である。基材との接触角が上記範囲内であると、導電性ペースト組成物をより均一に塗布できる傾向がある。導電性ペースト組成物と基材との接触角は、自動接触角測定器(OCA20、英弘精機株式会社製)を用い、1マイクロリットル程度の導電性ペースト組成物の液滴を基材表面に滴下し、30秒後の接触角を測定することにより求められる。
導電性ペースト組成物を塗布する基材としては、塗布したものの用途にもよるが、後述するものが挙げられる。
When the conductive paste composition of the present invention is used by applying it to a substrate, the contact angle with the substrate is preferably 90 to 150°, more preferably 100 to 140°. When the contact angle with the substrate is within the above range, the conductive paste composition tends to be applied more uniformly. The contact angle between the conductive paste composition and the substrate is determined by using an automatic contact angle meter (OCA20, manufactured by Eiko Instruments Co., Ltd.) to drop a droplet of about 1 microliter of the conductive paste composition onto the surface of the substrate and measure the contact angle after 30 seconds.
The substrate to which the conductive paste composition is applied may vary depending on the application of the coated material, but examples thereof include those described below.

本発明の導電性ペースト組成物は、蓄電デバイスの部材を製造する際に使用することができる。導電性ペーストが使用できる蓄電デバイスとしては、たとえば、キャパシタ、二次電池、燃料電池等が挙げられる。なかでも、二次電池、燃料電池に好適に使用できる。二次電池に使用される場合は、たとえば、その電極を製造する際に使用できる。また、燃料電池に使用される場合は、たとえば、撥水部材を製造する際に使用できる。 The conductive paste composition of the present invention can be used when manufacturing components for electricity storage devices. Examples of electricity storage devices for which the conductive paste can be used include capacitors, secondary batteries, and fuel cells. It is particularly suitable for use in secondary batteries and fuel cells. When used in secondary batteries, it can be used, for example, when manufacturing electrodes. When used in fuel cells, it can be used, for example, when manufacturing water-repellent members.

導電性ペースト組成物がキャパシタや二次電池を製造する際に使用され、特に電極(正極及び/又は負極)を製造する際に使用される場合、上記成分以外に正極活物質又は負極活物質を含んでもよい。
正極活物質としては、たとえば、リン酸鉄リチウム(LiFePO)、リン酸マンガンリチウム(LiMnPO)、リン酸コバルトリチウム(LiCoPO)、ピロリン酸鉄(LiFeP)、コバルト酸リチウム複合酸化物(LiCoO)、スピネル型マンガン酸リチウムコバルト酸リチウム複合酸化物(LiMn)、マンガン酸リチウム複合酸化物(LiMnO)、ニッケル酸リチウム複合酸化物(LiNiO)、ニオブ酸リチウム複合酸化物(LiNbO)、鉄酸リチウム複合酸化物(LiFeO)、マグネシウム酸リチウム複合酸化物(LiMgO)、カルシウム酸リチウム複合酸化物(LiCaO)、銅酸リチウム複合酸化物(LiCuO)、亜鉛酸リチウム複合酸化物(LiZnO)、モリブテン酸リチウム複合酸化物(LiMoO)、タンタル酸リチウム複合酸化物(LiTaO)、タングステン酸リチウム複合酸化物(LiWO)、リチウム-ニッケル-コバルト-アルミニウム複合酸化物(LiNi0.8Co0.15Al0.05)、リチウム-ニッケル-コバルト-マンガン複合酸化物(LiNi0.33Co0.33Mn0.33、LiNi0.8Co0.1Mn0.1)、酸化マンガンニッケル(LiNi0.5Mn1.5)、酸化マンガン(MnO)、リチウム過剰系ニッケル-コバルト-マンガン複合酸化物、水酸化ニッケル(Ni(OH))、バナジウム系酸化物、硫黄系酸化物、シリケート系酸化物等が挙げられ、1種又は2種以上を併用してもよい。
When the conductive paste composition is used to manufacture a capacitor or a secondary battery, and particularly when it is used to manufacture an electrode (positive electrode and/or negative electrode), it may contain a positive electrode active material or a negative electrode active material in addition to the above components.
Examples of the positive electrode active material include lithium iron phosphate ( LiFePO4 ), lithium manganese phosphate ( LiMnPO4 ), lithium cobalt phosphate ( LiCoPO4 ), iron pyrophosphate ( Li2FeP2O7 ), lithium cobalt oxide composite oxide ( LiCoO2 ), spinel-type lithium manganese oxide cobalt oxide composite oxide ( LiMn2O4 ), lithium manganese oxide composite oxide ( LiMnO2 ), lithium nickel oxide composite oxide ( LiNiO2 ), lithium niobate composite oxide ( LiNbO2 ), lithium ferrate composite oxide ( LiFeO2 ), lithium magnesium oxide composite oxide ( LiMgO2 ), lithium calcium oxide composite oxide ( LiCaO2 ) , lithium cuprate composite oxide ( LiCuO2 ), and lithium zinc oxide composite oxide (LiZnO2 ). ), lithium molybdate composite oxide (LiMoO 2 ), lithium tantalate composite oxide (LiTaO 2 ), lithium tungstate composite oxide (LiWO 2 ), lithium-nickel-cobalt-aluminum composite oxide (LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 ), lithium-nickel-cobalt-manganese composite oxide (LiNi 0.33 Co 0.33 Mn 0.33 O 2 , LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 ), manganese nickel oxide (LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 ), manganese oxide (MnO 2 ), lithium-excess nickel-cobalt-manganese composite oxide, nickel hydroxide (Ni(OH) 2 ), vanadium oxides, sulfur oxides, silicate oxides, etc., and one or more of them may be used in combination.

導電性ペースト組成物が正極活物質を含む場合、その含有量は特に限定はないが、導電性材料(C)100重量部に対して、好ましくは100~2000重量部、より好ましくは500~1600重量部、特に好ましくは800~1200重量部である。 When the conductive paste composition contains a positive electrode active material, its content is not particularly limited, but is preferably 100 to 2000 parts by weight, more preferably 500 to 1600 parts by weight, and particularly preferably 800 to 1200 parts by weight per 100 parts by weight of the conductive material (C).

負極活物質としては、たとえば、天然黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛、活性炭、カーボンファイバー、コークス、ソフトカーボン、ハードカーボン等の炭素材料;シリコン系;SiO、SnO、SnO、CuO、LiTi12等の金属酸化物系;Si-Al、Al-Zn、Si-Mg、Al-Ge、Si-Ge、Si-Ag、Zn-Sn、Ge-Ag、Ge-Sn、Ge-Sb、Ag-Sn、Ag-Ge、Sn-Sb等の合金;リン酸スズガラス系等があげられ、1種又は2種以上を併用してもよい。
導電性ペースト組成物が負極活物質を含む場合、その含有量は特に限定はないが、導電性材料(C)100重量部に対して、好ましくは100~2000重量部、より好ましくは500~1600重量部、特に好ましくは800~1200重量部である。
Examples of negative electrode active materials include carbon materials such as natural graphite, artificial graphite, expanded graphite, activated carbon, carbon fiber, coke, soft carbon, and hard carbon; silicon-based materials; metal oxide-based materials such as SiO, SnO, SnO 2 , CuO, and Li 4 Ti 5 O 12 ; alloys such as Si—Al, Al—Zn, Si—Mg, Al—Ge, Si—Ge, Si—Ag, Zn—Sn, Ge—Ag, Ge—Sn, Ge—Sb, Ag—Sn, Ag—Ge, and Sn—Sb; and tin phosphate glass-based materials, and these may be used alone or in combination of two or more.
When the conductive paste composition contains a negative electrode active material, the content thereof is not particularly limited, but is preferably 100 to 2000 parts by weight, more preferably 500 to 1600 parts by weight, and particularly preferably 800 to 1200 parts by weight, relative to 100 parts by weight of the conductive material (C).

本発明の導電性ペースト組成物について、その製造方法としては特に限定はなく、上記の高分子成分(A)、樹脂粒子(B)、導電性材料(C)、及び液状媒体(D)と、必要に応じて、その他の成分や電極用活物質等を混合する方法等が挙げられる。
混合については、特に限定はなく、容器と攪拌翼といった極めて簡単な機構を備えた装置を用いて行うことができる。攪拌翼としては、特に限定はないが、マックスブレンド翼、トルネード翼、フルゾーン翼等が挙げられる。また、一般的な揺動又は攪拌を行える混合機を使用してもよい。混合機としては、たとえば、リボン型混合機、垂直スクリュー型混合機等が挙げられる。混合機が挙げられる。また、攪拌装置を組み合わせたことにより効率のよい多機能な混合機であるスーパーミキサー(株式会社カワタ製)及びハイスピードミキサー(株式会社深江製)、ニューグラムマシン(株式会社セイシン企業製)、SVミキサー(株式会社神鋼環境ソリューション社製)、フィルミクス(プライミクス株式会社)、ジェットペースタ(日本スピンドル製造株式会社)、KRCニーダ(株式会社栗本鐵工所製)、自転・公転ミキサー(株式会社シンキー、株式会社写真化学)等を使用してもよい。その他にも、たとえば、ジョークラッシャー、ジャイレトリークラッシャー、コーンクラッシャー、ロールクラッシャー、インパクトクラッシャー、ハンマークラッシャー、ロッドミル、ボールミル、振動ロッドミル、振動ボールミル、円盤型ミル、ジェットミル、サイクロンミル等の粉砕機を用いてもよく、超音波乳化機、連続式二軸混練機、高圧乳化機やマイクロリアクター等を使用してもよい。
The method for producing the conductive paste composition of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a method of mixing the above-mentioned polymer component (A), resin particles (B), conductive material (C), and liquid medium (D) with other components, an electrode active material, and the like, as necessary.
The mixing method is not particularly limited, and can be carried out using a device equipped with an extremely simple mechanism such as a container and agitating blades. Examples of agitating blades include, but are not limited to, Max Blend blades, Tornado blades, and Full Zone blades. A general mixer capable of shaking or stirring may also be used. Examples of mixers include ribbon mixers and vertical screw mixers. Mixers may also be used. Efficient, multifunctional mixers that combine agitating devices, such as the Super Mixer (manufactured by Kawata Corporation) and High Speed Mixer (manufactured by Fukae Corporation), Newgram Machine (manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd.), SV Mixer (manufactured by Kobelco Eco Solutions Co., Ltd.), Filmix (Primix Corporation), Jet Paster (Nihon Spindle Manufacturing Co., Ltd.), KRC Kneader (manufactured by Kurimoto Iron Works Co., Ltd.), and planetary/revolutionary mixers (Thinky Corporation, Photo Chemical Co., Ltd.). Other than this, for example, grinding machines such as a jaw crusher, a gyratory crusher, a cone crusher, a roll crusher, an impact crusher, a hammer crusher, a rod mill, a ball mill, a vibrating rod mill, a vibrating ball mill, a disk mill, a jet mill, and a cyclone mill may be used, and ultrasonic emulsifiers, continuous twin-screw kneaders, high-pressure emulsifiers, microreactors, and the like may also be used.

〔導電性膜組成物、及びその製造方法〕
本発明の導電性膜組成物は、上述の導電性ペースト組成物の乾燥物を含むものであり、均一性に優れる。導電性膜組成物は、導電性ペースト組成物の乾燥物を含む単層構造のものでもよく、導電性ペースト組成物の乾燥物を含む層を有する多層構造のものでもよい。
[Conductive film composition and its manufacturing method]
The conductive film composition of the present invention contains the dried product of the conductive paste composition described above and has excellent uniformity. The conductive film composition may have a single layer structure containing the dried product of the conductive paste composition, or a multilayer structure having a layer containing the dried product of the conductive paste composition.

本発明の導電性膜組成物の比重は、特に限定はないが、好ましくは0.2~6.5である。導電性膜組成物の比重が上記範囲外であると、十分な導電性が確保できないことがあり、また、機械的強度も低下することがある。導電性膜組成物の比重の上限は、より好ましくは5.5、さらに好ましくは4.5、特に好ましくは3.5、最も好ましくは2.5である。一方、導電性膜組成物の比重の下限は、より好ましくは0.25、さらに好ましくは0.5、特に好ましくは0.75、最も好ましくは1.0である。なお、導電性膜組成物の比重は、実施例で測定される方法によるものである。 The specific gravity of the conductive film composition of the present invention is not particularly limited, but is preferably 0.2 to 6.5. If the specific gravity of the conductive film composition is outside the above range, sufficient conductivity may not be ensured, and mechanical strength may also decrease. The upper limit of the specific gravity of the conductive film composition is more preferably 5.5, even more preferably 4.5, particularly preferably 3.5, and most preferably 2.5. On the other hand, the lower limit of the specific gravity of the conductive film composition is more preferably 0.25, even more preferably 0.5, particularly preferably 0.75, and most preferably 1.0. The specific gravity of the conductive film composition is measured by the method described in the examples.

本発明の導電性膜組成物の水に対する接触角は、特に限定はないが、好ましくは100°~170°、より好ましくは110°~165°、さらに好ましくは120°~165°、特に好ましくは130°~160°である。 The contact angle of the conductive film composition of the present invention with water is not particularly limited, but is preferably 100° to 170°, more preferably 110° to 165°, even more preferably 120° to 165°, and particularly preferably 130° to 160°.

本発明の導電性膜組成物の厚みは、特に限定はないが、好ましくは5~200μm、より好ましくは10~180μm、さらに好ましくは20~150μm、特に好ましくは30~120μm、最も好ましくは10~100μmである。導電性膜組成物の厚みが上記範囲外であると、導電性が十分な確保できないことがあり、また、柔軟性も低下することがある。 The thickness of the conductive film composition of the present invention is not particularly limited, but is preferably 5 to 200 μm, more preferably 10 to 180 μm, even more preferably 20 to 150 μm, particularly preferably 30 to 120 μm, and most preferably 10 to 100 μm. If the thickness of the conductive film composition is outside the above range, sufficient conductivity may not be ensured, and flexibility may also be reduced.

本発明の導電性膜組成物がその内部に空隙を有する場合、導電性膜組成物の体積全体に占める空隙の割合は、特に限定はないが、好ましくは5~70%、より好ましくは5~50%、さらに好ましくは10~40%、特に好ましくは10~30%である。 When the conductive film composition of the present invention has voids inside, the proportion of voids in the total volume of the conductive film composition is not particularly limited, but is preferably 5 to 70%, more preferably 5 to 50%, even more preferably 10 to 40%, and particularly preferably 10 to 30%.

本発明の導電性膜組成物は、蓄電デバイスの部材を製造する際に使用することができる。導電性膜組成物が使用できる蓄電デバイスとしては、たとえば、キャパシタ、二次電池、燃料電池等が挙げられる。なかでも、二次電池、燃料電池に好適に使用できる。二次電池に使用される場合は、たとえば、その電極を製造する際に使用できる。また、燃料電池に使用される場合は、たとえば、撥水部位を製造する際に使用できる。 The conductive film composition of the present invention can be used when manufacturing components for an electricity storage device. Examples of electricity storage devices for which the conductive film composition can be used include capacitors, secondary batteries, and fuel cells. In particular, it is suitable for use in secondary batteries and fuel cells. When used in a secondary battery, it can be used, for example, when manufacturing its electrodes. When used in a fuel cell, it can be used, for example, when manufacturing its water-repellent portion.

本発明の導電性膜組成物について、その製造方法としては、たとえば、基材に上述の導電性ペースト組成物を塗布し、乾燥させる方法が挙げられる。
導電性膜組成物の製造時に使用される基材としては、導電性膜組成物の使用用途によって、適宜選択することができる。導電性膜組成物が二次電池に含まれる場合、基材としては、たとえば、C、Ti、Cr、Mo、Ru、Rh、Ta、W、Os、Ir、Pt、Au、Al、Ni等の導電性物質、これら導電性物質の二種類以上を含有する合金(たとえば、ステンレス鋼)を挙げることができ、その形状としては、たとえば、箔状基材、三次元基材、貫通基材、多孔質基材、パンチング基材、エッチング基材、穴あき基材等が挙げられる。上記基材は、二次電池の電極用集電体として機能するものであると好ましい。
The conductive film composition of the present invention can be produced, for example, by applying the above-mentioned conductive paste composition to a substrate and drying it.
The substrate used in the production of the conductive film composition can be appropriately selected depending on the intended use of the conductive film composition. When the conductive film composition is contained in a secondary battery, the substrate can be, for example, a conductive material such as C, Ti, Cr, Mo, Ru, Rh, Ta, W, Os, Ir, Pt, Au, Al, Ni, or an alloy containing two or more of these conductive materials (for example, stainless steel), and the shape of the substrate can be, for example, a foil substrate, a three-dimensional substrate, a perforated substrate, a porous substrate, a punched substrate, an etched substrate, a perforated substrate, or the like. The substrate preferably functions as a current collector for the electrode of the secondary battery.

導電性膜組成物が燃料電池に含まれる場合、基材としては多孔質であると好ましい。多孔質の基材(以下、単に多孔質基材ということがある)としては、たとえば、カーボンペーパー、カーボンクロス、カーボン不織布(カーボンフェルト)等の炭素系多孔質基材が挙げられる。また、多孔質基材は、フッ素系樹脂等で撥水処理が施されたものであってもよい。
多孔質基材の厚みは、特に限定はないが、好ましくは50~1000μm、より好ましくは80~600μm、特に好ましくは100~400μmである。
When the conductive film composition is contained in a fuel cell, the substrate is preferably porous. Examples of the porous substrate (hereinafter, sometimes simply referred to as a porous substrate) include carbon-based porous substrates such as carbon paper, carbon cloth, and carbon nonwoven fabric (carbon felt). The porous substrate may also be treated with a fluorine-based resin or the like to be water-repellent.
The thickness of the porous substrate is not particularly limited, but is preferably 50 to 1000 μm, more preferably 80 to 600 μm, and particularly preferably 100 to 400 μm.

上記の基材以外にも、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン基材;ポリカーボネート基材;ポリエチレンテレフタレート;ポリ乳酸等のポリエステル基材;ポリスチレン基材;AS樹脂、ABS樹脂等のポリスチレン系樹脂;ポリアミド基材;ポリ塩化ビニル基材;ポリ塩化ビニリデンの各種基材;セロハン基材;紙基材等の高分子基材が挙げられる。 In addition to the above substrates, examples of polymer substrates include polyolefin substrates such as polyethylene and polypropylene; polycarbonate substrates; polyethylene terephthalate; polyester substrates such as polylactic acid; polystyrene substrates; polystyrene-based resins such as AS resin and ABS resin; polyamide substrates; polyvinyl chloride substrates; various polyvinylidene chloride substrates; cellophane substrates; and paper substrates.

導電性ペースト組成物を基材に塗布する方法としては、特に限定はないが、均一にコーティングできる方法であればよく、たとえば、キャピラリーコート法、スピンコート法、スリットダイコート法、スプレーコート法、ディップコート法、ロールコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、バーコーター法、グラビアコーター法、ダイコーター法や、ドクターブレード等のブレード、ワイヤーバー、スキージ等の器具を基材の表面に接触させ、当該表面に一定の圧力をかけながら、余分なペースト組成物を掻き取る方法等が挙げられる。
特に導電性膜組成物が燃料電池に含まれる場合、上記導電性ペースト組成物を使用することで、多孔質基材の内部に導電性ペースト組成物が実質的に浸透しないようになり、基材内部の空隙の閉塞を防ぐことができるため、好ましい。
The method for applying the conductive paste composition to the substrate is not particularly limited, and any method that can achieve a uniform coating may be used. Examples of such a method include capillary coating, spin coating, slit die coating, spray coating, dip coating, roll coating, screen printing, flexographic printing, bar coater, gravure coater, and die coater, as well as a method in which a tool such as a blade such as a doctor blade, a wire bar, or a squeegee is brought into contact with the surface of the substrate and excess paste composition is scraped off while applying a certain pressure to the surface.
In particular, when the conductive film composition is contained in a fuel cell, the use of the above-mentioned conductive paste composition is preferable because it prevents the conductive paste composition from substantially penetrating into the interior of the porous substrate, thereby preventing clogging of voids inside the substrate.

基材として多孔質基材を用いる場合、多孔質基材は予め撥水処理が施されたものであることが好ましい。これにより、さらにガス拡散層の撥水性を向上させることができる。また、本発明の撥水層を導電性多孔質基材の表面上に設ける際に、より確実に当該基材表面上に形成させることができる。 When a porous substrate is used as the substrate, it is preferable that the porous substrate has been subjected to a water-repellent treatment in advance. This can further improve the water-repellent properties of the gas diffusion layer. Furthermore, when the water-repellent layer of the present invention is provided on the surface of a conductive porous substrate, it can be more reliably formed on the substrate surface.

導電性ペースト組成物の乾燥物を製造する際の乾燥温度としては、特に限定はないが、好ましくは50~200℃、より好ましくは80~150℃、さらに好ましくは、100~130℃である。
また、導電性ペースト組成物の乾燥物を製造する際の乾燥温度としては、特に限定はなく、乾燥温度等に応じて適宜決定でき、好ましくは5~60分、より好ましくは10~30分である。
導電性ペースト組成物の乾燥物を製造する方法としては、たとえば、温風乾燥、熱風乾燥、真空乾燥、(遠)赤外線照射乾燥、電子線照射乾燥等の方法が挙げられる。
The drying temperature when producing a dried conductive paste composition is not particularly limited, but is preferably 50 to 200°C, more preferably 80 to 150°C, and even more preferably 100 to 130°C.
The drying temperature when producing a dried conductive paste composition is not particularly limited and can be appropriately determined depending on the drying temperature, etc., and is preferably 5 to 60 minutes, more preferably 10 to 30 minutes.
Examples of methods for producing a dried product of the conductive paste composition include warm air drying, hot air drying, vacuum drying, (far) infrared radiation drying, and electron beam radiation drying.

〔二次電池〕
本発明の二次電池は、上述の導電性膜組成物を含むものであり、電極及び電解液を少なくとも含み、セパレータを含んでもよいものである。導電性膜組成物が電極(正極及び/又は負極)に含まれると、電極中において使用原料が均一に分散した状態となり、好ましい。
[Secondary battery]
The secondary battery of the present invention includes the conductive film composition described above, and includes at least an electrode and an electrolyte solution, and may also include a separator. When the conductive film composition is contained in the electrode (positive electrode and/or negative electrode), the raw materials used are uniformly dispersed in the electrode, which is preferable.

本発明の二次電池に含まれる電解液は電解質と溶媒とを混合し、溶媒に電解質を溶解させたものである。
電解質としては、たとえば、LiPF、LiAsF、LiBF、LiSbF、LiAlCl、LiClO、CFSOLi、CSOLi、CFSOOLi、(CFCO)NLi、(CFSONLi、(CSONLi等が挙げられる。
The electrolytic solution contained in the secondary battery of the present invention is obtained by mixing an electrolyte and a solvent and dissolving the electrolyte in the solvent.
Examples of electrolytes include LiPF6 , LiAsF6 , LiBF4 , LiSbF6 , LiAlCl4 , LiClO4 , CF3SO3Li , C4F9SO3Li , CF3SOOLi , ( CF3CO ) 2NLi , ( CF3SO2 ) 2NLi , ( C2F5SO2 ) 2NLi , and the like .

電解液に使用する溶媒としては、電解質を溶解できるものであれば特に限定はないが、たとえば、水、有機溶媒等が挙げられる。
有機溶媒としては、たとえば、ジメチルカーボネート(DMC)、エチレンカーボネート(EC)、ジエチルカーボネート(DEC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、メチルエチルカーボネート(MEC)等のカーボネート類;γ―ブチロラクトン、ギ酸メチル等のエステル類;1,2-ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン等のエーテル類;スルホラン、ジメチルスルホキシド等の硫黄化合物類等が用いられ、またこれらの混合液を使用してもよい。中でも、誘電率が高く、広い電位流域で化学的安定であるのでカーボネート類が好ましい。
The solvent used in the electrolytic solution is not particularly limited as long as it can dissolve the electrolyte, and examples thereof include water and organic solvents.
Examples of organic solvents that can be used include carbonates such as dimethyl carbonate (DMC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), and methyl ethyl carbonate (MEC); esters such as γ-butyrolactone and methyl formate; ethers such as 1,2-dimethoxyethane and tetrahydrofuran; and sulfur compounds such as sulfolane and dimethyl sulfoxide. Mixtures of these may also be used. Among these, carbonates are preferred because they have a high dielectric constant and are chemically stable over a wide potential range.

本発明の二次電池は、セパレータを含んでもよい。セパレータは、蓄電デバイスにおいて、正極と負極の間の短絡を防ぐために用いられるものである。
セパレータとしては、特に限定はないが、たとえば、微多孔膜フィルム状のセパレータや、不織布状のセパレータ等が挙げられる。また、セパレータの片面もしくは両面が、絶縁性を有する無機酸化物フィラーを含む無機酸化物、ポリフッ化ビニリデン樹脂やポリアラミド樹脂等でコーティングされたものでもよい。
The secondary battery of the present invention may include a separator, which is used in an electricity storage device to prevent a short circuit between the positive electrode and the negative electrode.
The separator is not particularly limited, and examples thereof include a microporous film separator, a nonwoven fabric separator, etc. Alternatively, one or both sides of the separator may be coated with an inorganic oxide containing an insulating inorganic oxide filler, a polyvinylidene fluoride resin, a polyaramid resin, or the like.

セパレータの組成を構成する樹脂としては、特に限定はないが、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン等のポリオレフィン系樹脂;ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂;ナイロン等のポリアミド系樹脂;ポリアミドイミド系樹脂;ポリアセタール系樹脂;ポリスチレン系樹脂;メタクリル系樹脂;ポリ塩化ビニル系樹脂;ポリカーボネート系樹脂;ポリフェニレンサルファイド系樹脂、セルロース系樹脂等が挙げられる。 The resin that constitutes the separator is not particularly limited, but examples include polyolefin resins such as polyethylene, polypropylene, and polybutylene; polyester resins such as polyethylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, and polyethylene naphthalate; polyamide resins such as nylon; polyamideimide resins; polyacetal resins; polystyrene resins; methacrylic resins; polyvinyl chloride resins; polycarbonate resins; polyphenylene sulfide resins, and cellulose resins.

本発明の二次電池の形状としては、特に限定はないが、たとえば、コイン型、円筒型、角型、シート型等が挙げられる。
二次電池の外装材料は、特に限定はないが、例えば、金属ケース、モールド樹脂、アルミラミネートフィルム等が挙げられる。
本発明の二次電池の種類としては、特に限定はなく、リチウムイオン電池、リチウムイオン全固体電池、リチウムイオンポリマー電池等のリチウムイオン二次電池;ナトリウムイオン電池、ナトリウムイオン全固体電池、ナトリウムイオンポリマー電池等のナトリウムイオン二次電池;カリウムイオン電池、カリウムイオン全固体電池、カリウムイオンポリマー電池等のカリウムイオン二次電池;ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等のアルカリ二次電池;ナトリウム硫黄電池;レドックスフロー電池;空気電池等が挙げられる。
The shape of the secondary battery of the present invention is not particularly limited, but examples thereof include coin type, cylindrical type, square type, and sheet type.
The exterior material of the secondary battery is not particularly limited, but examples thereof include a metal case, a molded resin, and an aluminum laminate film.
The type of secondary battery of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include lithium ion secondary batteries such as lithium ion batteries, all-solid-state lithium ion batteries, and lithium ion polymer batteries; sodium ion secondary batteries such as sodium ion batteries, all-solid-state sodium ion batteries, and sodium ion polymer batteries; potassium ion secondary batteries such as potassium ion batteries, all-solid-state potassium ion batteries, and potassium ion polymer batteries; alkaline secondary batteries such as nickel-metal hydride batteries and nickel-cadmium batteries; sodium-sulfur batteries; redox flow batteries; and air batteries.

本発明の二次電池は、様々な電気機器(電気を使用する乗り物を含む)の電源として利用することができる。
電気機器としては、例えば、電子端末とその周辺機器、家電機器、移動輸送機器、定置用蓄電機器、産業用機器等が挙げられる。
The secondary battery of the present invention can be used as a power source for various electrical devices (including electric vehicles).
Examples of electrical equipment include electronic terminals and their peripherals, home appliances, mobile transport equipment, stationary power storage equipment, and industrial equipment.

〔燃料電池〕
本発明の燃料電池は、上述の導電性膜組成物及び/又はその焼成物含むものであり、図2に示すように電解質膜(1)、アノード触媒層(2)、カソード触媒層(3)、拡散層(4、5)、及び集電層(6、7)を少なくとも有する。以下に燃料電池を構成する成分について説明する。
[Fuel cell]
The fuel cell of the present invention contains the above-mentioned conductive membrane composition and/or its fired product, and has at least an electrolyte membrane (1), an anode catalyst layer (2), a cathode catalyst layer (3), diffusion layers (4, 5), and current collecting layers (6, 7), as shown in Figure 2. The components constituting the fuel cell are described below.

燃料電池が有する電解質膜は、特に限定はないが、多孔質基体にプロトン伝導性有機物質を含む複合膜が好ましい。
プロトン伝導性有機物質としては、たとえば、スルホン化ポリエーテルケトン、スルホン化ポリエーテルスルホン、スルホン化ポリエーテルエーテルスルホン、スルホン化ポリスルホン、スルホン化ポリスルフィド、スルホン化ポリフェニレン等のスルホン化プラスチック系電解質;スルホアルキル化ポリエーテルエーテルケトン、スルホアルキル化ポリエーテルスルホン、スルホアルキル化ポリエーテルエーテルスルホン、スルホアルキル化ポリスルホン、スルホアルキル化ポリスルフィド、スルホアルキル化ポリフェニレン等のスルホアルキル化プラスチック系電解質;フルオロビニル化合物とテトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、クロロトリフルオロエチレン又はパーフルオロアルキルビニルエーテル等のパーフルオロレフィンとの共重合体等のフッ素系電解質材料等のプロトン伝導性ポリマーが挙げられる。
プロトン伝導性ポリマーは上記の他にも、デュポン社製のナフィオン112、ナフィオン117やダウ・ケミカル社製のDOW膜等のパーフルオロカーボンスルフォン酸樹脂等の含フッ素高分子を骨格とするイオン交換樹脂を使用してもよい。上記プロトン伝導性ポリマーは1種又は2種以上を併用してもよい
The electrolyte membrane of the fuel cell is not particularly limited, but is preferably a composite membrane containing a proton-conductive organic substance in a porous substrate.
Examples of proton-conductive organic substances include sulfonated plastic electrolytes such as sulfonated polyether ketone, sulfonated polyether sulfone, sulfonated polyether ether sulfone, sulfonated polysulfone, sulfonated polysulfide, and sulfonated polyphenylene; sulfoalkylated plastic electrolytes such as sulfoalkylated polyether ether ketone, sulfoalkylated polyether sulfone, sulfoalkylated polyether ether sulfone, sulfoalkylated polysulfone, sulfoalkylated polysulfide, and sulfoalkylated polyphenylene; and proton-conductive polymers such as fluorine-based electrolyte materials, such as copolymers of fluorovinyl compounds and perfluoroolefins such as tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, chlorotrifluoroethylene, and perfluoroalkyl vinyl ethers.
In addition to the above, the proton-conducting polymer may be an ion exchange resin having a fluorine-containing polymer skeleton such as perfluorocarbon sulfonic acid resin, such as Nafion 112 and Nafion 117 manufactured by DuPont, or DOW membrane manufactured by Dow Chemical Co. One or more of the above proton-conducting polymers may be used in combination.

プロトン伝導性有機物質は、プロトン伝導性ポリマーの他にプロトン伝導性を有するモノマーを使用してもよい。
プロトン伝導性モノマーとしては、たとえば、トリフルオロメタンスルホン;テトラフルオロエタンジスルホン酸等のフッ素化スルホン酸の誘導体;(HO)OP(CF)PO(OH)、(HO)OP(CFPO(OH)等のフッ素化二リン酸の誘導体;(CFSOCHSOCFCF、CFSONHSO等のフッ素化スルホニル酸の誘導体等が挙げられる。
The proton-conductive organic material may be a proton-conductive polymer or a monomer having proton conductivity.
Examples of proton-conducting monomers include trifluoromethanesulfone; derivatives of fluorinated sulfonic acids such as tetrafluoroethanedisulfonic acid; derivatives of fluorinated diphosphoric acids such as (HO) 2OP ( CF2 )PO(OH) 2 and (HO) 2OP (CF2) 2PO ( OH ) 2 ; derivatives of fluorinated sulfonyl acids such as ( CF3SO2CH2SO2CF2CF2 ) 2 and CF3SO2NHSO2C4F9 ; and the like .

多孔質基体としては、有機多孔質基体と無機多孔質基体がある。
有機多孔質基体としての材料としては、たとえば、ポリフルオロカーボン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリ脂環式オレフィン、ポリオキシメチレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリパラフェニレンベンズビスチアゾール、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール、ポリベンズイミダゾール、ポリパラアミド、ポリメタアミド、ポリイミド、フェノール樹脂等の高分子にイオン導電性を付与した材料が挙げられる。有機多孔質基体として好ましい材料はポリイミドである。
Porous substrates include organic porous substrates and inorganic porous substrates.
Examples of materials suitable for the organic porous substrate include materials obtained by imparting ionic conductivity to polymers such as polyfluorocarbon, polyethylene, polypropylene, polyisobutylene, polyalicyclic olefin, polyoxymethylene, polysulfone, polyethersulfone, polyetherethersulfone, polyphenylene sulfide, polyetheretherketone, polyparaphenylenebenzbisthiazole, polyparaphenylenebenzbisoxazole, polybenzimidazole, polyparaamide, polymethamide, polyimide, and phenolic resin. A preferred material for the organic porous substrate is polyimide.

ポリフルオロカーボンにイオン導電性を付与した高分子としては、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、クロロトリフルオロエチレン、パーフルオロアルコキシビニルエーテル等パーフルオロレフィンの単独又は共重合体のスルホン化物等が挙げられる。
パーフルオロレフィンの単独又は共重合体のスルホン化物としては、たとえば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリテトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン(FEP)、ポリテトラフルオロエチレン-パーフルオロプロピルビニルエーテル(PFA)、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン-パーフルオロ-2,2-ジメチル-1,3-ジオキソール、ポリパーフルオロブテニルビニルエーテル等のスルホン化物等が挙げられる。
Examples of polymers in which ionic conductivity has been imparted to polyfluorocarbon include sulfonated homo- or copolymers of perfluoroolefins such as tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, chlorotrifluoroethylene, and perfluoroalkoxyvinyl ether.
Examples of sulfonated perfluoroolefin homopolymers or copolymers include sulfonated polytetrafluoroethylene (PTFE), polytetrafluoroethylene-hexafluoropropylene (FEP), polytetrafluoroethylene-perfluoropropyl vinyl ether (PFA), polychlorotrifluoroethylene, polytetrafluoroethylene-perfluoro-2,2-dimethyl-1,3-dioxole, and polyperfluorobutenyl vinyl ether.

有機多孔質基体を使用する場合、使用するプロトン伝導性有機物質と有機多孔質基体は同系統の材料であると、両材料の相溶性や接着性の点で好ましい。
ポリパーフルオロカーボンスルホン酸系プロトン伝導性有機物質に対しては、たとえば、PTFE、FEP又はPFAなどのパーフルオロカーボン重合体のスルホン化物等が好ましい。芳香族炭化水素系プロトン伝導性有機物質に対しては、たとえば、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィッド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリパラフェニレンベンズビスチアゾール、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール、ポリベンズイミダゾールのスルホン化物等が好ましい。
When an organic porous substrate is used, it is preferable that the proton-conductive organic substance and the organic porous substrate are made of the same material in terms of compatibility and adhesiveness of the two materials.
For polyperfluorocarbon sulfonic acid-based proton-conductive organic materials, sulfonated perfluorocarbon polymers such as PTFE, FEP, or PFA are preferred. For aromatic hydrocarbon-based proton-conductive organic materials, sulfonated polysulfone, polyether sulfone, polyether ether sulfone, polyphenylene sulfide, polyether ether ketone, polyparaphenylene benzbisthiazole, polyparaphenylene benzbisoxazole, or polybenzimidazole are preferred.

無機多孔質基体としての材料としては、たとえば、シリカ(SiO);酸化ジルコニウム(ZrO);酸化ホウ素(B);チタニア(TiO);アルミナ(Al);Ti、Al、B及びZrの水酸化物等が挙げられる。上記無機多孔質基体の材料は、1種又は2種以上を併用してもよい。 Examples of materials for the inorganic porous substrate include silica ( SiO2 ), zirconium oxide (ZrO2), boron oxide ( B2O3 ), titania ( TiO2 ), alumina ( Al2O3 ), hydroxides of Ti, Al , B , and Zr, etc. The above inorganic porous substrate materials may be used alone or in combination of two or more.

次に、燃料電池が有するアノード触媒層、カソード触媒層について説明する。触媒層は、電極反応の反応場となる層であり、主成分は、触媒金属又は触媒金属担持カーボンと高分子電解質である。十分な出力が得られると共に経時安定性に優れた燃料電池を得るには、燃料電池用電極において燃料及び反応ガスの拡散性が向上し、また、触媒と電解質膜との界面に燃料及び反応ガスが十分に供給され、また、電極反応により生成した水や二酸化炭素の拡散性が向上し、速やかに反応系外に排出されることが重要である。 Next, we will explain the anode catalyst layer and cathode catalyst layer of a fuel cell. The catalyst layer is the layer that serves as the reaction field for the electrode reaction, and its main components are a catalyst metal or catalyst metal-supported carbon and a polymer electrolyte. To obtain a fuel cell that generates sufficient output and has excellent stability over time, it is important that the diffusibility of fuel and reactant gases in the fuel cell electrodes is improved, that sufficient fuel and reactant gases are supplied to the interface between the catalyst and the electrolyte membrane, and that the diffusibility of water and carbon dioxide produced by the electrode reaction is improved so that they can be quickly discharged from the reaction system.

触媒金属としては公知のものを用いることができ、たとえば、白金、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、イリジウム、金、銀、鉄、コバルト、ニッケル、クロム、タングステン、マガジン、バナジウム、又はこれらの多元合金が挙げられる。上記触媒金属のなかでも、白金及び白金合金が好ましい。また、これらの金属触媒をカーボン粒子に担持させた金属触媒担持カーボン粒子を使用してもよい。 Known catalytic metals can be used, such as platinum, ruthenium, rhodium, palladium, iridium, gold, silver, iron, cobalt, nickel, chromium, tungsten, maggiore, vanadium, or multi-component alloys thereof. Of the above catalytic metals, platinum and platinum alloys are preferred. Metal catalyst-supported carbon particles, in which these metal catalysts are supported on carbon particles, may also be used.

金属触媒を担持させるカーボン粒子としては、たとえば、活性炭、カーボンブラック、グラファイトとそれらの混合物が挙げられる。
カーボンブラックとしては、たとえば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック等が挙げられ、デンカ株式会社製のDENKABLACK(商標登録)、キャボット社製Valcan XC-72やBLACKPEARLS 2000、HM Royal社製のKetjenBlack EC300J等の市販のものを使用してもよい。
又、カーボン粒子は親水化処理をしたものを用いてもよく、特に、カルボキシル化合物で処理してカルボキシル化したもの、又はスルホン化合物で処理してスルホン化したものが好ましい。
Examples of carbon particles for supporting a metal catalyst include activated carbon, carbon black, graphite, and mixtures thereof.
Examples of carbon black include acetylene black, ketjenblack, furnace black, lamp black, and thermal black. Commercially available carbon blacks such as DENKABLACK (registered trademark) manufactured by Denka Co., Ltd., Valcan XC-72 and BLACKPEARLS 2000 manufactured by Cabot Corporation, and KetjenBlack EC300J manufactured by HM Royal may also be used.
The carbon particles may be hydrophilically treated, and it is particularly preferred to treat them with a carboxyl compound to make them carboxylated, or with a sulfone compound to make them sulfonated.

触媒層用の電解質材料としては、電解質膜に用いられるようなイオン導電性を有する高分子導電性電解質であれば特に限定は無く、たとえば、フッ素系電解質材料、部分フッ素系電解質材料、炭化水素系電解質材料等が挙げられる。 The electrolyte material for the catalyst layer is not particularly limited as long as it is a polymer conductive electrolyte with ionic conductivity such as that used in electrolyte membranes. Examples include fluorine-based electrolyte materials, partially fluorinated electrolyte materials, and hydrocarbon-based electrolyte materials.

触媒層を形成するための触媒塗料組成物は、触媒金属又は触媒金属担持カーボン、高分子導電性電解質、及び有機溶媒-水の混合液を配合して、超音波分散機等を用いて均一に分散させた液状物であると好ましい。
触媒塗料組成物に使用できる有機溶媒としては、たとえば、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール等のアルコール類;アセトン;メチルエチルケトン;ジメチルホルムアミド;ジメチルイミダゾリジノン;ジメチルスルホキシド;ジメチルアセトアミド;N-メチルピロリドン;プロピレンカーボネート;酢酸エチルや酢酸ブチル等のエステル類;芳香族系溶媒;ハロゲン系溶媒等が挙げられる。これらの有機溶媒は1種又は2種以上併用してもよい。
The catalyst coating composition for forming the catalyst layer is preferably a liquid obtained by blending a catalyst metal or a catalyst metal-supported carbon, a polymeric conductive electrolyte, and a mixed liquid of an organic solvent and water, and uniformly dispersing the mixture using an ultrasonic disperser or the like.
Examples of organic solvents that can be used in the catalyst coating composition include alcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, ethylene glycol, and diethylene glycol; acetone; methyl ethyl ketone; dimethylformamide; dimethylimidazolidinone; dimethyl sulfoxide; dimethylacetamide; N-methylpyrrolidone; propylene carbonate; esters such as ethyl acetate and butyl acetate; aromatic solvents; halogenated solvents; etc. These organic solvents may be used alone or in combination of two or more.

燃料電池が有する拡散層は、アノード触媒層及びカソード触媒層への燃料及び酸素の供給、反応により生成する水及び二酸化炭素の排出、ならびに発生した電子を集電層へ受け渡す機能を有する層である。拡散層は、多孔質かつ電子伝導性を有する材料が用いられる。
拡散層の主成分としては、活性炭、カーボンブラック、グラファイト等のカーボン粒子;ポリアクリロニトリルからの焼成体;ピッチからの焼成体;黒鉛及び膨張黒鉛等の炭素材;ナノカーボン材料;ステンレススチール;モリブデン、チタン等の導電性物質;撥水部材;上記のプロトン伝導性ポリマー等である。プロトン伝導性ポリマーは他の材料同士の接着剤(バインダー)として機能してもよい。
The diffusion layer of a fuel cell is a layer that supplies fuel and oxygen to the anode catalyst layer and cathode catalyst layer, discharges water and carbon dioxide produced by the reaction, and transfers the generated electrons to the current collecting layer. The diffusion layer is made of a porous and electron-conductive material.
The main components of the diffusion layer include carbon particles such as activated carbon, carbon black, and graphite; fired products from polyacrylonitrile; fired products from pitch; carbon materials such as graphite and expanded graphite; nanocarbon materials; stainless steel; conductive materials such as molybdenum and titanium; water-repellent materials; and the above-mentioned proton-conductive polymers. The proton-conductive polymer may also function as an adhesive (binder) between other materials.

拡散層に用いる基材としては、電気抵抗が低く、集電を行えるものであれば特に限定はなく、導電性無機物質を主とするものが挙げられる。
導電性無機物質としては、たとえば、ポリアクリロニトリルからの焼成体;ピッチからの焼成体、黒鉛及び膨張黒鉛等の炭素材;ナノカーボン材料;ステンレススチール;モリブデン;チタン等が挙げられる。
導電性無機物質の形態は、特に限定はないが、繊維状、粒子状が挙げられ、ガス透過性の点から繊維状であると好ましく、特に炭素繊維が好ましい。繊維状の導電性無機物質を用いた拡散層の基材の形態としては、織布、不織布が挙げられ、いずれの構造でもよい。
The substrate used for the diffusion layer is not particularly limited as long as it has low electrical resistance and can collect current, and examples thereof include those mainly made of conductive inorganic materials.
Examples of conductive inorganic materials include sintered bodies made from polyacrylonitrile; sintered bodies made from pitch, carbon materials such as graphite and expanded graphite; nanocarbon materials; stainless steel; molybdenum; and titanium.
The form of the conductive inorganic material is not particularly limited, but examples thereof include fibrous and particulate forms. From the viewpoint of gas permeability, fibrous forms are preferred, and carbon fiber is particularly preferred. The form of the substrate of the diffusion layer using a fibrous conductive inorganic material may be woven fabric or nonwoven fabric, and either structure may be used.

織布は、特に限定はないが、平織、斜文織、朱子織、紋織、綴織等のものを用いることができる。また、不織布は、特に限定はないが、抄紙法、ニードルパンチ法、スパンボンド法、ウォータージェットパンチ法、メルトブロー法によるもの等を使用することができる。また、編物であってもよい。
拡散層の基材は、たとえば、東レ株式会社製のカーボンペーパーTGPシリーズやSOシリーズ等の市販のものを使用してもよい。
The woven fabric is not particularly limited, but may be plain weave, twill weave, satin weave, patterned weave, tapestry weave, etc. The nonwoven fabric is not particularly limited, but may be made by papermaking, needle punching, spunbonding, water jet punching, melt blowing, etc. Knitted fabrics may also be used.
The substrate of the diffusion layer may be a commercially available carbon paper such as the TGP series or SO series manufactured by Toray Industries, Inc.

導電性物質として炭素繊維を用いた場合、基材としては耐炎化紡績糸を用いた平織物を炭化あるいは黒鉛化した織布、耐炎化糸をニードルパンチ法やウォータージェットパンチ法等による不織布加工した後に炭化あるいは黒鉛化した不織布、耐炎化糸又は炭化糸又は黒鉛化糸を用いた抄紙法によるマット不織布等が挙げられる。なかでも、薄く強度のある点で不織布が好ましい。
拡散層に用いる基材に炭素繊維からなる無機導電性物質を使用する場合、炭素繊維としてはポリアクリロニトリル系炭素繊維、フェノール系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維等が挙げられる。なかでも、ポリアクリロニトリル系炭素繊維が好ましい。さらに、拡散層に用いる基材は、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)分散液等を使用して、撥水化処理を行ってもよい。
When carbon fiber is used as the conductive material, examples of the substrate include woven fabrics obtained by carbonizing or graphitizing plain weave fabrics using flame-resistant spun yarns, nonwoven fabrics obtained by processing flame-resistant yarns into nonwoven fabrics using a needle punching method, a water jet punching method, or the like, followed by carbonization or graphitization, and matte nonwoven fabrics obtained by a papermaking method using flame-resistant yarns, carbonized yarns, or graphitized yarns. Among these, nonwoven fabrics are preferred because they are thin and strong.
When an inorganic conductive material made of carbon fiber is used as the substrate for the diffusion layer, examples of the carbon fiber include polyacrylonitrile-based carbon fiber, phenol-based carbon fiber, pitch-based carbon fiber, and rayon-based carbon fiber. Among these, polyacrylonitrile-based carbon fiber is preferred. Furthermore, the substrate for the diffusion layer may be subjected to a water-repellent treatment using a polytetrafluoroethylene (PTFE) dispersion or the like.

燃料電池に含まれる上述の導電性膜組成物及び/又はその焼成物は、拡散層に含まれると好ましい。導電性膜組成物及び/又はその焼成物が拡散層に含まれることで撥水層の空隙率を高めることができる。また、導電性膜組成物及び/又はその焼成物は上述の触媒層と隣接していると好ましく、特に接触していると好ましい。
さらに、上述の導電性膜組成物及び/又はその焼成物は撥水部材として機能すると、燃料電池の発電時に水素と酸素との電気化学反応によって生成される生成水を効果的に排出し、フラッディングをより抑制することができると考えられ、好ましい。
The conductive membrane composition and/or its calcined product contained in the fuel cell is preferably contained in the diffusion layer. By containing the conductive membrane composition and/or its calcined product in the diffusion layer, the porosity of the water-repellent layer can be increased. Furthermore, the conductive membrane composition and/or its calcined product is preferably adjacent to the catalyst layer, and particularly preferably in contact with the catalyst layer.
Furthermore, if the above-mentioned conductive film composition and/or its fired product functions as a water-repellent material, it is believed that this will effectively discharge the water generated by the electrochemical reaction between hydrogen and oxygen during power generation in the fuel cell, thereby further suppressing flooding, which is preferable.

導電性膜組成物及び/又はその焼成物が拡散層に含まれる場合、上述の多孔質基材を含むと好ましく、特に導電性膜組成物及び/又はその焼成物が多孔質基材と接着した態様であると好ましい。また、導電性膜組成物及び/又はその焼成物の態様としては、導電性膜組成物又はその焼成物を含む態様であると好ましく、導電性組成物の焼成物を含む態様であるとより好ましい。 When the conductive film composition and/or its fired product is contained in the diffusion layer, it preferably contains the porous substrate described above, and it is particularly preferred that the conductive film composition and/or its fired product be adhered to the porous substrate. Furthermore, the conductive film composition and/or its fired product preferably contains the conductive film composition or its fired product, and more preferably contains a fired product of the conductive composition.

導電性膜組成物及び/又はその焼成物が拡散層に含まれる場合、たとえば、上述の導電性ペーストを拡散層の少なくとも片側に塗工し、乾燥させ、更には焼成することで導電性膜組成物及び/又はその焼成物を含む拡散層を製造することができる。
拡散層が導電性膜組成物の焼成物を含む場合、導電性膜組成物の焼成温度としては、特に限定はないが、好ましくは200~400℃、より好ましくは250~360℃である。
また、導電性膜組成物の焼成時間としては、焼成温度等に応じて適宜決定でき、特に限定はないが、好ましくは10~180分、より好ましくは30~150分である。
When the conductive film composition and/or its fired product is contained in the diffusion layer, for example, the above-mentioned conductive paste can be applied to at least one side of the diffusion layer, dried, and then fired to produce a diffusion layer containing the conductive film composition and/or its fired product.
When the diffusion layer contains a fired product of a conductive film composition, the firing temperature of the conductive film composition is not particularly limited, but is preferably 200 to 400°C, more preferably 250 to 360°C.
The baking time for the conductive film composition can be appropriately determined depending on the baking temperature and the like, and is not particularly limited, but is preferably 10 to 180 minutes, more preferably 30 to 150 minutes.

燃料電池が有する集電層は、アノード触媒層又は拡散層からの電子を集める電極の役割をするものであり、導電性物質を使用する。集電層に用いる導電性物質としては、たとえば、白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、金、銀、銅及びこれらの化合物又は合金;導電性炭素材料等を使用することができる。
集電層に用いる導電性物質においては、導電性物質を含む導電性ペースト又は導電性接着剤の塗布、スパッタリング、蒸着、メッキ、溶射等の方法で、燃料電池のセパレータに取り付けることができる。また、集電層をセパレータに取り付ける際、セパレータの内面に部分的にマスキングすることができ、集電層をパターン状にセパレータに形成することで、セパレータに燃料流路や空気流路を作製することもできる。
The current collecting layer of a fuel cell serves as an electrode that collects electrons from the anode catalyst layer or the diffusion layer, and is made of a conductive material, such as platinum, palladium, ruthenium, rhodium, iridium, gold, silver, copper, compounds or alloys thereof, or conductive carbon materials.
The conductive material used for the current collecting layer can be attached to the separator of the fuel cell by applying a conductive paste or conductive adhesive containing the conductive material, or by sputtering, vapor deposition, plating, thermal spraying, etc. When attaching the current collecting layer to the separator, the inner surface of the separator can be partially masked, and by forming the current collecting layer in a pattern on the separator, it is also possible to create fuel flow paths and air flow paths in the separator.

燃料電池は、電解質膜と電極とを接合して電解質膜-電極接合体(MEA:Membrane Electrode Assembly)を有していてもよい。MEAを製造する方法としては、たとえば、触媒層を形成する際に用いる触媒塗料組成物を電解質層に直接塗設する方法、拡散層に用いる基材に触媒層を塗設したものと電解質膜をホットプレスにより接合する方法、支持体に触媒層を塗設した後に電解質層や拡散層に転写する方法等が挙げられる。 A fuel cell may have an electrolyte membrane-electrode assembly (MEA) formed by joining an electrolyte membrane and electrodes. Methods for manufacturing an MEA include, for example, directly applying the catalyst coating composition used to form the catalyst layer to the electrolyte layer, hot pressing a substrate used for the diffusion layer onto which a catalyst layer has been applied and then bonding the substrate to the electrolyte membrane, and applying a catalyst layer to a support and then transferring the coating to the electrolyte layer or diffusion layer.

転写する方法によりMEAを製造する場合、転写基材としては、たとえば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)のシート、表面をフッ素やシリコーン系の離型剤処理したガラス板や金属板等を使用することができ、さらに、接合性を高めるため、ホットプレス処理を施してもよい。
塗設する方法によりMEAを製造する場合、たとえば、ロッドコーター、ブレードコーター、ナイフコーター、ダイコーター、カーテンコーター、スライドコーター、スプレーコーター、スピンコーター、ディップコーター、ロールコーター等のコーターを用いる方法;刷毛塗り等の方法が挙げられる。
集電層は拡散層の外側に設ける方法としては、たとえば、拡散層に集電層を形成できる導電性ペーストを直接塗工する方法、拡散層に導電性基材をホットプレスにより接合する方法等が挙げられる。
When manufacturing an MEA by the transfer method, the transfer substrate may be, for example, a polytetrafluoroethylene (PTFE) sheet, a glass plate or a metal plate whose surface has been treated with a fluorine or silicone-based release agent, or the like, and further, a hot press treatment may be performed to improve bonding strength.
When an MEA is produced by a coating method, examples include a method using a coater such as a rod coater, blade coater, knife coater, die coater, curtain coater, slide coater, spray coater, spin coater, dip coater, or roll coater; or a method such as brush coating.
Methods for providing the current collecting layer on the outside of the diffusion layer include, for example, a method of directly applying a conductive paste capable of forming a current collecting layer to the diffusion layer, and a method of joining a conductive substrate to the diffusion layer by hot pressing.

上述の様に製造したMEAの外側に、燃料流路と酸化剤流路を形成する溝が形成された燃料配流板(セパレータ)と、酸化剤配流板(セパレータ)とを配したものを単セルとし、この単セルを複数個、冷却板等を介して積層することにより、燃料電池を得ることができる。また、セパレータの内側を導電性とすることにより、セパレータに集電層に機能を持たせることも出来る。
燃料電池に使用できる燃料としては、たとえば、水素ガス、メタノール、エタノール、1-プロパノール、ジメチルエーテル、アンモニア等が挙げられる。
A fuel distribution plate (separator) with grooves that form the fuel flow path and the oxidant flow path and an oxidant distribution plate (separator) are arranged on the outside of the MEA manufactured as described above to form a single cell, and a fuel cell can be obtained by stacking multiple such single cells via cooling plates, etc. In addition, by making the inside of the separator conductive, the separator can also function as a current collecting layer.
Fuels that can be used in fuel cells include, for example, hydrogen gas, methanol, ethanol, 1-propanol, dimethyl ether, and ammonia.

以下の実施例および比較例で本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。以下の実施例及び比較例において、断りのない限り、「%」とは「重量%」を意味し、「部」とは「重量部」を意味するものである。また、以下の製造例、実施例及び比較例では、次に示す要領で物性を測定し、さらに性能を評価した。 The present invention will be described in more detail in the following examples and comparative examples, but the present invention is not limited thereto. In the following examples and comparative examples, "%" means "% by weight" and "parts" means "parts by weight" unless otherwise specified. In the following production examples, examples, and comparative examples, physical properties were measured and performance evaluated as follows:

[樹脂粒子(B)の有機化合物の内包率の測定]
まず、乾燥後の樹脂粒子(B)の含水率CW(%)を、カールフィッシャー水分計(MKA-510N型、京都電子工業株式会社製)を用いて測定した。
次いで、乾燥後の樹脂粒子(B)1.0gを直径80mm、深さ15mmのステンレス製蒸発皿に入れ、その重量W(g)を測定した。アセトニトリルを30ml加え均一に分散させ、2時間室温で放置した後、110℃で2時間乾燥後の重量W(g)を測定した。発泡剤の内包率CR(重量%)は、下記の計算式(3)により算出した。
CR=((W-W)/1.0)×100-CW (3)
[Measurement of the Inclusion Ratio of Organic Compound in Resin Particles (B)]
First, the water content CW (%) of the dried resin particles (B) was measured using a Karl Fischer moisture meter (MKA-510N, manufactured by Kyoto Electronics Manufacturing Co., Ltd.).
Next, 1.0 g of the dried resin particles (B) was placed in a stainless steel evaporating dish with a diameter of 80 mm and a depth of 15 mm, and its weight W1 (g) was measured. 30 ml of acetonitrile was added and uniformly dispersed, and the mixture was left at room temperature for 2 hours, and then dried at 110°C for 2 hours, after which its weight W2 (g) was measured. The encapsulation rate CR (wt%) of the blowing agent was calculated using the following calculation formula (3).
CR=((W 1 - W 2 )/1.0)×100-CW (3)

[樹脂粒子(B)の体積平均粒子径(D50)の測定]
マイクロトラック粒度分布計(型式9320-HRA 日機装株式会社製)を使用し、体積基準測定によるD50値を体積平均粒子径とした。
[Measurement of Volume Average Particle Diameter (D50) of Resin Particles (B)]
A Microtrac particle size distribution analyzer (model 9320-HRA, manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) was used, and the D50 value determined by volumetric measurement was taken as the volume average particle size.

[樹脂粒子(B)の真比重の測定]
樹脂粒子(B)の真比重(D)は、以下の測定方法で測定した。
まず、真比重は環境温度25℃、相対湿度50%の雰囲気下においてイソプロピルアルコールを用いた液浸法(アルキメデス法)により測定した。
具体的には、容量100ccのメスフラスコを空にし、乾燥後、メスフラスコ重量(WB)を秤量した。秤量したメスフラスコにイソプロピルアルコールをメニスカスまで正確に満たした後、イソプロピルアルコール100ccの充満されたメスフラスコの重量(WB)を秤量した。また、容量100ccのメスフラスコを空にし、乾燥後、メスフラスコ重量(WS)を秤量した。秤量したメスフラスコに約50ccの樹脂粒子を充填し、樹脂粒子の充填されたメスフラスコの重量(WS)を秤量した。そして、粒子の充填されたメスフラスコに、イソプロピルアルコールを気泡が入らないようにメニスカスまで正確に満たした後の重量(WS)を秤量した。そして、得られたWB、WB、WS、WSおよびWSを下記の計算式(4)に導入して、樹脂粒子(B)の真比重(D)を算出した。
={(WS-WS)×(WB-WB)/100}/{(WB-WB)-(WS-WS)} (4)
[Measurement of true specific gravity of resin particles (B)]
The true specific gravity (D c ) of the resin particles (B) was measured by the following method.
First, the true specific gravity was measured by the liquid immersion method (Archimedes method) using isopropyl alcohol in an atmosphere at an environmental temperature of 25° C. and a relative humidity of 50%.
Specifically, a 100 cc volumetric flask was emptied and dried, and the weight (WB 1 ) of the volumetric flask was then weighed. The weighed volumetric flask was then filled with isopropyl alcohol exactly up to the meniscus, and the weight (WB 2 ) of the volumetric flask filled with 100 cc of isopropyl alcohol was then weighed. The 100 cc volumetric flask was also emptied and dried, and the weight (WS 1 ) of the volumetric flask was then weighed. Approximately 50 cc of resin particles were then filled into the weighed volumetric flask, and the weight (WS 2 ) of the volumetric flask filled with the resin particles was then weighed. The particle-filled volumetric flask was then filled with isopropyl alcohol exactly up to the meniscus, without introducing any air bubbles, and the weight (WS 3 ) of the volumetric flask was then weighed. The obtained WB 1 , WB 2 , WS 1 , WS 2 and WS 3 were then introduced into the following calculation formula (4) to calculate the true specific gravity (D c ) of the resin particles (B).
D c = {(WS 2 - WS 1 ) x (WB 2 - WB 1 )/100}/{(WB 2 - WB 1 ) - (WS 3 - WS 2 )} (4)

[樹脂粒子(B)の外殻を構成する熱可塑性樹脂の真比重の測定]
樹脂粒子(B)の外殻を構成する熱可塑性樹脂(以下、単に外殻樹脂ということがある)の真比重(D)の測定は、樹脂粒子(B)10gをN,N-ジメチルホルムアミド200mlに分散させた後に超音波分散機30分間で処理し、室温で24時間浸漬した後、120℃で5時間真空加熱乾燥し、外殻樹脂を単離した。得られた外殻樹脂の真比重Dを、上記樹脂粒子(B)の真比重の測定方法と同様にして測定した。
[Measurement of true specific gravity of thermoplastic resin constituting the outer shell of resin particles (B)]
The true specific gravity (D p ) of the thermoplastic resin constituting the outer shell of resin particles (B) (hereinafter sometimes simply referred to as outer shell resin) was measured by dispersing 10 g of resin particles (B) in 200 ml of N,N-dimethylformamide, treating the dispersion with an ultrasonic disperser for 30 minutes, immersing the dispersion at room temperature for 24 hours, and then vacuum-heating and drying at 120° C. for 5 hours to isolate the outer shell resin. The true specific gravity D p of the obtained outer shell resin was measured in the same manner as in the method for measuring the true specific gravity of resin particles (B) described above.

[樹脂粒子(B)の外殻の厚みの算出]
樹脂粒子(B)の外殻の厚み<t>を下記の計算式(5)により算出した。
<t>=<x>/2〔1-{1-D(1-G/100)/D1/3〕 (5)
<x>:樹脂粒子(B)の平均粒子径(μm)
:樹脂粒子(B)の真比重(g/cc)
:外殻を構成する熱可塑性樹脂の真比重(g/cc)
CR:樹脂粒子(B)の有機化合物の内包率(重量%)
[Calculation of Shell Thickness of Resin Particles (B)]
The shell thickness <t> of the resin particles (B) was calculated using the following formula (5).
<t>=<x>/2 [1-{1-D c (1-G/100)/D p } 1/3 ] (5)
<x>: average particle diameter (μm) of resin particles (B)
Dc : True specific gravity of resin particles (B) (g/cc)
D p : True specific gravity of the thermoplastic resin constituting the outer shell (g/cc)
CR: Inclusion rate of organic compound in resin particles (B) (% by weight)

[樹脂粒子(B)の内径(d)と外径(d)との比(d/d)の算出]
樹脂粒子(B)の内径(d)と外径(d)との比(d/d)を下記の計算式(6)~(8)により算出した。
=<x>-2<t> (6)
=<x> (7)
/d=(<x>-2<t>)/<x>=1-2<t>/<x> (8)
[Calculation of the ratio (d 1 / d 2 ) of the inner diameter (d 1 ) to the outer diameter (d 2 ) of the resin particles (B)]
The ratio (d 1 / d 2 ) of the inner diameter (d 1 ) to the outer diameter (d 2 ) of the resin particles (B) was calculated using the following formulas (6) to (8).
d 1 =<x>-2<t> (6)
d 2 =<x> (7)
d 1 /d 2 = (<x>-2<t>)/<x>=1-2<t>/<x> (8)

[樹脂粒子(B)の膨張開始温度(Ts)および最大膨張温度(Tmax)の測定]
測定装置としてDMA(DMA Q800型、TA instruments社製)を使用した。樹脂粒子(B)0.5mgを直径6.0mm(内径5.65mm)、深さ4.8mmのアルミカップに入れ、樹脂粒子(B)層の上部にアルミ蓋(5.6mm、厚み0.1mm)をのせて試料を準備した。その試料に上から加圧子により0.01Nの力を加えた状態でサンプル高さを測定した。加圧0.01Nの力を加えた状態で、20℃から300℃まで10℃/minの昇温速度で加熱し、加圧子の垂直方向における変位量を測定した。正方向への変位開始温度を膨張開始温度(Ts)とし最大変位量を示した時の温度を最大膨張温度(Tmax)とした。
[Measurement of Expansion Starting Temperature (Ts) and Maximum Expansion Temperature (Tmax) of Resin Particles (B)]
A DMA (DMA Q800, manufactured by TA Instruments) was used as the measuring device. 0.5 mg of resin particles (B) was placed in an aluminum cup with a diameter of 6.0 mm (inner diameter 5.65 mm) and a depth of 4.8 mm, and an aluminum lid (5.6 mm, thickness 0.1 mm) was placed on top of the resin particle (B) layer to prepare a sample. The sample height was measured while a force of 0.01 N was applied from above using a pressure probe. With a pressure of 0.01 N applied, the sample was heated from 20°C to 300°C at a heating rate of 10°C/min, and the displacement of the pressure probe in the vertical direction was measured. The temperature at which displacement in the forward direction began was defined as the expansion beginning temperature (Ts), and the temperature at which the maximum displacement was observed was defined as the maximum expansion temperature (Tmax).

<製造例1>
イオン交換水450gに、アジピン酸-ジエタノールアミン縮合物2.5g、コロイダルシリカ分散液(有効濃度20%)140g、およびエチレンジアミン四酢酸・4Na塩0.1gを添加し、pHを2.5~3.5に調整して水性分散媒を調製した。
これとは別に、アクリロニトリル124g、メタクリロニトリル60g、およびメタクリル酸メチル12g、トリエチレングリコールジアクリレート4g、イソブタン25g、イソペンタン25g、及びジ-2-エチルヘキシルパーオキシジカーボネート(純度70%)3部gを混合して油性混合物を調製した。
水性分散媒と油性混合物を混合し、得られた混合液をホモミキサー(TKホモミキサー、プライミクス株式会社製)により回転数12000rpmで油性混合物の液滴サイズが目標とする樹脂粒子サイズとなるまで分散させ、懸濁液を調製した。
この懸濁液を窒素置換した容量1.5リットルの加圧反応容器へ仕込み、0.5MPaに加圧し、80rpmで攪拌しつつ重合温度60℃で15時間反応した。重合後、生成物を濾過、乾燥し、樹脂粒子B-1を得た。得られた樹脂粒子B-1の物性を表1に示す。
<Production Example 1>
To 450 g of ion-exchanged water, 2.5 g of adipic acid-diethanolamine condensate, 140 g of colloidal silica dispersion (effective concentration 20%), and 0.1 g of ethylenediaminetetraacetic acid tetrasodium salt were added, and the pH was adjusted to 2.5 to 3.5 to prepare an aqueous dispersion medium.
Separately, 124 g of acrylonitrile, 60 g of methacrylonitrile, 12 g of methyl methacrylate, 4 g of triethylene glycol diacrylate, 25 g of isobutane, 25 g of isopentane, and 3 parts g of di-2-ethylhexyl peroxydicarbonate (purity 70%) were mixed to prepare an oily mixture.
The aqueous dispersion medium and the oily mixture were mixed, and the resulting mixture was dispersed in a homomixer (TK Homomixer, manufactured by Primix Corporation) at a rotation speed of 12,000 rpm until the droplet size of the oily mixture reached the target resin particle size, thereby preparing a suspension.
This suspension was placed in a nitrogen-purged 1.5-liter pressure reaction vessel, pressurized to 0.5 MPa, and reacted for 15 hours at a polymerization temperature of 60°C while stirring at 80 rpm. After polymerization, the product was filtered and dried to obtain resin particles B-1. The physical properties of the obtained resin particles B-1 are shown in Table 1.

<製造例2~3>
製造例2~3では、製造例1において、表1に示すように反応条件をそれぞれ変更する以外は、製造例1と同様にして、樹脂粒子B-2~B-3を得た。得られたそれぞれの樹脂粒子の物性を表1に示す。
<Production Examples 2 and 3>
In Production Examples 2 and 3, resin particles B-2 to B-3 were obtained in the same manner as in Production Example 1, except that the reaction conditions in Production Example 1 were changed as shown in Table 1. The physical properties of the resulting resin particles are shown in Table 1.

<製造例4>
イオン交換水450gに塩化ナトリウム130gを溶解させ、アジピン酸-ジエタノールアミン縮合物2g、コロイダルシリカ分散液(有効濃度20%)110g、およびエチレンジアミン四酢酸・4Na塩0.1gを添加し、pHを2.5~3.5に調整して水性分散媒を調製した。
これとは別に、アクリロニトリル144g、メタクリロニトリル54g、トリエチレングリコールジアクリレート2g、イソブタン10g、およびイソペンタン40g、アゾイソブチロニトリル3gを混合して油性混合物を調製した。
水性分散媒と油性混合物を混合し、得られた混合液をホモミキサー(TKホモミキサー、プライミクス株式会社製、)により回転数12000rpmで油性混合物の液滴サイズが目標とする樹脂粒子サイズとなるまで分散させ、懸濁液を調製した。
この懸濁液を窒素置換した容量1.5リットルの加圧反応容器へ仕込み、0.5MPaに加圧し、80rpmで攪拌しつつ重合温度60℃で15時間反応した。重合後、生成物を濾過、乾燥し、樹脂粒子B-4を得た。得られた樹脂粒子B-4の物性を表1に示す。
<Production Example 4>
An aqueous dispersion medium was prepared by dissolving 130 g of sodium chloride in 450 g of ion-exchanged water, adding 2 g of adipic acid-diethanolamine condensate, 110 g of colloidal silica dispersion (effective concentration 20%), and 0.1 g of ethylenediaminetetraacetic acid tetrasodium salt, and adjusting the pH to 2.5 to 3.5.
Separately, 144 g of acrylonitrile, 54 g of methacrylonitrile, 2 g of triethylene glycol diacrylate, 10 g of isobutane, 40 g of isopentane, and 3 g of azoisobutyronitrile were mixed together to prepare an oily mixture.
The aqueous dispersion medium and the oily mixture were mixed, and the resulting mixture was dispersed in a homomixer (TK Homomixer, manufactured by Primix Corporation) at a rotation speed of 12,000 rpm until the droplet size of the oily mixture reached the target resin particle size, thereby preparing a suspension.
This suspension was placed in a nitrogen-purged 1.5-liter pressure reaction vessel, pressurized to 0.5 MPa, and reacted for 15 hours at a polymerization temperature of 60°C while stirring at 80 rpm. After polymerization, the product was filtered and dried to obtain resin particles B-4. The physical properties of the obtained resin particles B-4 are shown in Table 1.

<製造例5~6>
製造例5~6では、製造例4において、表1に示すように反応条件をそれぞれ変更する以外は、製造例4と同様にして、樹脂粒子B-5~B-6を得た。得られたそれぞれの樹脂粒子の物性を表1に示す。
<Production Examples 5 and 6>
In Production Examples 5 and 6, resin particles B-5 to B-6 were obtained in the same manner as in Production Example 4, except that the reaction conditions in Production Example 4 were changed as shown in Table 1. The physical properties of the resulting resin particles are shown in Table 1.

<製造例7>
製造例1で得られた樹脂粒子B-1を5重量%含有する水分散液(スラリー)を調製した。特開昭62-201231号公報記載の湿式加熱膨張法に従い、このスラリーをスラリー導入管から発泡管(直径16mm、容積120ml、SUS304TP製)に5L/minの流量を示すように送り込み、さらに水蒸気(温度:145℃、圧力:0.3MPa)を蒸気導入管より供給し、スラリーと混合して、湿式加熱膨張した。なお、混合後のスラリー温度(発泡温度)を120℃に調節した。
得られた発泡粒子を含むスラリーを発泡管突出部から流出させ、冷却水(水温15℃)と混合して、50~60℃に冷却した。冷却したスラリー液を濾過、乾燥し、樹脂粒子B-7を得た。得られた樹脂粒子B-7の物性を表2に示す。
<Production Example 7>
An aqueous dispersion (slurry) containing 5% by weight of the resin particles B-1 obtained in Production Example 1 was prepared. According to the wet thermal expansion method described in JP-A-62-201231, this slurry was fed from a slurry inlet tube into a foaming tube (diameter 16 mm, volume 120 ml, made of SUS304TP) at a flow rate of 5 L/min, and steam (temperature: 145°C, pressure: 0.3 MPa) was further supplied from a steam inlet tube and mixed with the slurry to perform wet thermal expansion. The slurry temperature (foaming temperature) after mixing was adjusted to 120°C.
The obtained slurry containing the expanded beads was discharged from the protruding part of the expansion pipe, mixed with cooling water (water temperature 15°C), and cooled to 50 to 60°C. The cooled slurry liquid was filtered and dried to obtain resin particles B-7. The physical properties of the obtained resin particles B-7 are shown in Table 2.

<製造例8>
製造例7に記載の湿式加熱膨張法において、樹脂粒子B-1を製造例2で得られた樹脂粒子B-2に変更し、発泡温度を125℃に変更する以外は同様にして、樹脂粒子B-8を得た。得られた樹脂粒子B-8の物性を表2に示す。
<Production Example 8>
Resin particles B-8 were obtained in the same manner as in Production Example 7, except that in the wet thermal expansion method described in Production Example 7, resin particles B-1 were replaced with resin particles B-2 obtained in Production Example 2 and the expansion temperature was changed to 125° C. The physical properties of the obtained resin particles B-8 are shown in Table 2.

<製造例9>
製造例1で得られた樹脂粒子B-1を用いて、乾式加熱膨張法により樹脂粒子B-9を製造した。乾式加熱膨張法としては、特開2006-213930号公報に記載されている内部噴射方法を採用した。具体的には、図3に示す発泡工程部を備えた製造装置を用いて、以下の手順で樹脂粒子B-1を加熱膨張させて、樹脂粒子B-9を製造した。
<Production Example 9>
Resin particles B-9 were produced by a dry thermal expansion method using resin particles B-1 obtained in Production Example 1. The internal injection method described in JP-A-2006-213930 was used as the dry thermal expansion method. Specifically, resin particles B-9 were produced by thermally expanding resin particles B-1 using a production apparatus equipped with an expansion process section shown in FIG. 3 according to the following procedure.

(発泡工程部の説明)
図3に示すとおり、発泡工程部は、出口に分散ノズル(11)を備え且つ中央部に配置された気体導入管(番号表記せず)と、分散ノズル(11)の下流部に設置された衝突板(12)と、気体導入管の周囲に間隔を空けて配置された過熱防止筒(10)と、過熱防止筒(10)の周囲に間隔を空けて配置された熱風ノズル(8)とを備える。この発泡工程部において、気体導入管内の矢印方向に熱膨張性樹脂粒子を含む気体流体(13)が流されており、気体導入管と過熱防止筒(10)との間に形成された空間には、熱膨張性樹脂粒子の分散性の向上及び気体導入管と衝突板の過熱防止のための気体流(14)が矢印方向に流されており、さらに、過熱防止筒(10)と熱風ノズル(8)との間に形成された空間には、熱膨張のための熱風流が矢印方向に流されている。ここで、熱風流(15)と気体流体(13)と気体流(14)とは、通常、同一方向の流れである。過熱防止筒(10)の内部には、冷却のために、冷媒流(9)が矢印方向に流されている。
(Explanation of the foaming process section)
As shown in Figure 3, the foaming process section includes a centrally located gas inlet pipe (not shown) with a dispersion nozzle (11) at its outlet, an impingement plate (12) installed downstream of the dispersion nozzle (11), an overheating prevention tube (10) spaced apart around the gas inlet pipe, and a hot air nozzle (8) spaced apart around the overheating prevention tube (10). In this foaming process section, a gaseous fluid (13) containing thermally expandable resin particles flows in the direction of the arrow in the gas inlet pipe. A gas flow (14) for improving the dispersibility of the thermally expandable resin particles and preventing overheating of the gas inlet pipe and the impingement plate flows in the direction of the arrow in the space formed between the gas inlet pipe and the overheating prevention tube (10). Furthermore, a hot air flow for thermal expansion flows in the direction of the arrow in the space formed between the overheating prevention tube (10) and the hot air nozzle (8). Here, the hot air flow (15), the gaseous fluid (13), and the gas flow (14) usually flow in the same direction. Inside the superheat prevention tube (10), a refrigerant flow (9) flows in the direction of the arrow for cooling.

(製造装置の操作)
噴射工程では、熱膨張性樹脂粒子を含む気体流体(13)を、出口に分散ノズル(11)を備え且つ熱風流(15)の内側に設置された気体導入管に流し、気体流体(13)を前記分散ノズル(11)から噴射させる。
分散工程では、気体流体(13)を分散ノズル(11)の下流部に設置された衝突板(12)に衝突させ、熱膨張性樹脂粒子が熱風流(15)中に万遍なく分散するように操作される。ここで、分散ノズル(11)から出た気体流体(13)は、気体流(14)とともに衝突板(12)に向かって誘導され、これと衝突する。
膨張工程では、分散した熱膨張性樹脂粒子を熱風流(15)中で膨張開始温度以上に加熱して膨張させる。その後、得られた樹脂粒子を冷却部分に通過させる等して回収する。
(Manufacturing equipment operation)
In the injection process, a gaseous fluid (13) containing thermally expandable resin particles is made to flow through a gas introduction pipe having a dispersion nozzle (11) at the outlet and installed inside a hot air flow (15), and the gaseous fluid (13) is injected from the dispersion nozzle (11).
In the dispersion step, the gaseous fluid (13) is caused to collide with an impingement plate (12) installed downstream of the dispersion nozzle (11), and the thermally expandable resin particles are operated so as to be evenly dispersed in the hot air flow (15). Here, the gaseous fluid (13) coming out of the dispersion nozzle (11) is guided toward the impingement plate (12) together with the gas flow (14) and collides with it.
In the expansion step, the dispersed thermally expandable resin particles are expanded by heating them to a temperature equal to or higher than the expansion initiation temperature in a hot air flow (15). Thereafter, the resulting resin particles are recovered by passing them through a cooling section or the like.

(膨張条件及び結果)
製造例9で得られた樹脂粒子B-9では、図3に示す製造装置を用い、膨張条件として、原料供給量0.8kg/min、原料分散気体量0.35m3/min、熱風流量9.0m3/min、熱風温度250℃に設定し、樹脂粒子B-9を得た。得られた樹脂粒子B-9の物性を表2に示す。
(Expansion conditions and results)
Resin particles B-9 obtained in Production Example 9 were obtained using the production apparatus shown in Figure 3 under expansion conditions of a raw material supply rate of 0.8 kg/min, a raw material dispersion gas amount of 0.35 m/min, a hot air flow rate of 9.0 m/min, and a hot air temperature of 250°C. The physical properties of the obtained resin particles B-9 are shown in Table 2.

<製造例10~13>
製造例3で得られた樹脂粒子B-3では熱風処理温度250℃、製造例4で得られた樹脂粒子B-4では熱風処理温度280℃、製造例5で得られた樹脂粒子B-5では熱風処理温度300℃、製造例6で得られた樹脂粒子B-6では熱風処理温度310℃に設定し、それぞれ膨張済みの樹脂粒子B-10~B-13を得た。得られたそれぞれの樹脂粒子の物性を表2に示す。
<Production Examples 10 to 13>
The hot air treatment temperature was set to 250°C for resin particles B-3 obtained in Production Example 3, 280°C for resin particles B-4 obtained in Production Example 4, 300°C for resin particles B-5 obtained in Production Example 5, and 310°C for resin particles B-6 obtained in Production Example 6, to obtain expanded resin particles B-10 to B-13, respectively. The physical properties of the obtained resin particles are shown in Table 2.

<比較例1>
ポリテトラフルオロエチレン(PTFE、ダイキン工業株式会社製)125重量部、ファーネスブラック(Vulcan xc-72、平均分子量1000~3000、算術平均粒子径:20~80nm、Cabot社製)100重量部、ポリオキシエチレンアルキレンアルキルエーテル(エマルゲンMS-110、花王株式会社製)25重量部、水500重量部を混合して、導電性ペースト組成物を作成した。作成した導電性ペースト組成物の性能を後述する方法により測定、評価した。その結果を表3に示す。
<Comparative Example 1>
A conductive paste composition was prepared by mixing 125 parts by weight of polytetrafluoroethylene (PTFE, manufactured by Daikin Industries, Ltd.), 100 parts by weight of furnace black (Vulcan xc-72, average molecular weight 1000-3000, arithmetic mean particle size: 20-80 nm, manufactured by Cabot Corporation), 25 parts by weight of polyoxyethylene alkylene alkyl ether (Emulgen MS-110, manufactured by Kao Corporation), and 500 parts by weight of water. The performance of the prepared conductive paste composition was measured and evaluated by the method described below. The results are shown in Table 3.

<実施例1>
比較例1に記載の導電性ペースト組成物に、樹脂粒子B-1を10重量部添加、均一混合し、導電性ペースト組成物を作成した。作成した導電性ペースト組成物の性能を比較例1と同様の方法で測定、評価した。その結果を表3に示す。
Example 1
A conductive paste composition was prepared by adding 10 parts by weight of resin particles B-1 to the conductive paste composition described in Comparative Example 1 and uniformly mixing them. The performance of the prepared conductive paste composition was measured and evaluated in the same manner as in Comparative Example 1. The results are shown in Table 3.

<実施例2~15>
実施例2~15では、実施例1において、表3に示すように樹脂粒子とその添加量をそれぞれ変更する以外は実施例1と同様にして、導電性ペースト組成物をそれぞれ作成した。作成したそれぞれの導電性ペースト組成物の性能を比較例1と同様の方法で測定、評価した。その結果を表3に示す。
<Examples 2 to 15>
In Examples 2 to 15, conductive paste compositions were prepared in the same manner as in Example 1, except that the resin particles and the amounts added were changed as shown in Table 3. The performance of each of the prepared conductive paste compositions was measured and evaluated in the same manner as in Comparative Example 1. The results are shown in Table 3.

<比較例2>
実施例1において、表3に示すように樹脂粒子B-1の代わりに、JSR-SX8(ポリスチレン-アクリロニトリル共重合系粒子、平均粒子径0.4μm、d/dが0.66、JSR株式会社製)を10重量部添加した以外は、同様にして導電性ペースト組成物を作成した。作成した導電性ペースト組成物の性能を比較例1と同様の方法で測定、評価した。その結果を表3に示す。
<Comparative Example 2>
A conductive paste composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that 10 parts by weight of JSR-SX8 (polystyrene-acrylonitrile copolymer particles, average particle size 0.4 μm, d1 / d2 0.66, manufactured by JSR Corporation) was added instead of resin particles B-1 as shown in Table 3. The performance of the prepared conductive paste composition was measured and evaluated in the same manner as in Comparative Example 1. The results are shown in Table 3.

[導電性ペースト組成物の分散安定性の評価]
作成した導電性ペースト組成物を100mlの遠沈管にとって室温で24時間静置した後の沈降物及び浮上物の重量を測定し、導電性ペースト組成物の不揮発分100重量%に対する沈降物と浮上物の合計量の重量比(重量%)を算出した。分散性安定性の評価は、算出した重量比の値より、以下の評価基準により行った。なお、導電性ペースト組成物の不揮発分は、100℃で導電性ペースト組成物を加熱し、恒量となった時の残留物とした。
◎:沈降物と浮上物の合計量の重量比が10重量%未満で、分散安定性に優れる。
○:沈降物と浮上物の合計量の重量比が10重量%以上20重量%未満で、分散安定性にやや優れる。
△:沈降物と浮上物の合計量の重量比が20重量%以上30重量%未満で、分散安定性にやや劣る。
×:沈降物と浮上物の合計量の重量比が30重量%以上で、分散安定性に劣る。
[Evaluation of Dispersion Stability of Conductive Paste Composition]
The prepared conductive paste composition was placed in a 100 ml centrifuge tube and allowed to stand at room temperature for 24 hours, after which the weights of the sediment and the floating matter were measured, and the weight ratio (wt%) of the total amount of the sediment and the floating matter to 100 wt% of the nonvolatile content of the conductive paste composition was calculated. The dispersion stability was evaluated using the calculated weight ratio value according to the following evaluation criteria. The nonvolatile content of the conductive paste composition was determined by heating the conductive paste composition at 100°C and measuring the residue when it reached a constant weight.
⊚: The weight ratio of the total amount of sediment and floating matter is less than 10% by weight, and the dispersion stability is excellent.
Good: The weight ratio of the total amount of sediment and floating matter is 10% by weight or more and less than 20% by weight, and the dispersion stability is somewhat excellent.
Δ: The weight ratio of the total amount of sediment and floating matter is 20% by weight or more and less than 30% by weight, and the dispersion stability is somewhat poor.
×: The weight ratio of the total amount of sediment and floating matter is 30% by weight or more, and the dispersion stability is poor.

[導電性ペースト組成物の塗布性の評価]
作成した導電性ペースト組成物を多孔質基材に塗布して、大気雰囲気中95℃で20分乾燥した後、大気雰囲気中300℃で2時間焼成し、導電性ペースト組成物の焼成物で被覆された多孔質基材を得た。得られた多孔質基材表面における導電性ペースト組成物の焼成物の被覆面積を測定し、導電性ペースト組成物の塗布性の評価を以下の基準により行った。
なお、多孔質基材は、カーボンペーパー(TGP-H-120、東レ株式会社製)をポリテトラフルオロエチレン水分散液(ポリフロンPTFED-210C、固形分60%、ダイキン工業株式会社製)に5分間浸漬後、大気雰囲気中95℃で30分乾燥させ、次いで大気雰囲気中350℃で30分焼成を行うことにより撥水処理を施したものを使用した。また、以下、この多孔質基材を単に多孔質基材Aということがある。
○:被覆面積が95%以上であり、被膜のひび割れなく、塗布性に優れる。
×:被覆面積が95%未満であり、被膜にひび割れが発生し、塗布性に劣る。
[Evaluation of Coatability of Conductive Paste Composition]
The prepared conductive paste composition was applied to a porous substrate, dried in the air at 95 ° C. for 20 minutes, and then fired in the air at 300 ° C. for 2 hours to obtain a porous substrate coated with the fired product of the conductive paste composition. The coverage area of the fired product of the conductive paste composition on the surface of the obtained porous substrate was measured, and the coating properties of the conductive paste composition were evaluated according to the following criteria.
The porous substrate was prepared by immersing carbon paper (TGP-H-120, manufactured by Toray Industries, Inc.) in a polytetrafluoroethylene aqueous dispersion (Polyflon PTFED-210C, 60% solids, manufactured by Daikin Industries, Ltd.) for 5 minutes, drying at 95 ° C. for 30 minutes in the air, and then baking at 350 ° C. for 30 minutes in the air to subject the substrate to a water-repellent treatment. Hereinafter, this porous substrate may be simply referred to as porous substrate A.
◯: The coverage area is 95% or more, there is no cracking of the coating, and the coating is excellent.
×: The coverage area is less than 95%, cracks occur in the coating, and the coating properties are poor.

[導電性ペースト組成物の表面張力の測定]
作成した導電性ペースト組成物の表面張力を、自動表面張力計(CBVP-Z、協和界面科学株式会社製)と上記多孔質基材Aを用い、ペースト組成物の温度を25℃に調節し、プレート法を用いることにより測定した。
[Measurement of Surface Tension of Conductive Paste Composition]
The surface tension of the prepared conductive paste composition was measured using an automatic surface tensiometer (CBVP-Z, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.) and the porous substrate A, adjusting the temperature of the paste composition to 25°C, and using a plate method.

[導電性ペースト組成物の基材との接触角の測定]
自動接触角測定器(OCA20、英弘精機株式会社製)を用い、1マイクロリットル程度の作成した導電性ペースト組成物の液滴を上記多孔質基材Aの表面に滴下し、滴下30秒後の接触角を測定した。
[Measurement of Contact Angle of Conductive Paste Composition with Substrate]
Using an automatic contact angle measuring device (OCA20, manufactured by Eiko Seiki Co., Ltd.), a droplet of about 1 microliter of the prepared conductive paste composition was dropped onto the surface of the porous substrate A, and the contact angle was measured 30 seconds after the dropping.

<導電性膜組成物の製造>
実施例1~15および比較例1~2で作成した導電性ペースト組成物をPTFEシートに塗布して、大気雰囲気中95℃で10分乾燥し、次いで200℃で10分乾燥した後、PTFEシートから剥離して、厚み1mmの導電性膜組成物をそれぞれ製造した。製造した導電性膜組成物の性能を後述する方法により測定、評価した。その結果を表4に示す。
<Production of Conductive Film Composition>
The conductive paste compositions prepared in Examples 1 to 15 and Comparative Examples 1 and 2 were applied to a PTFE sheet, dried in the air at 95°C for 10 minutes, and then dried at 200°C for 10 minutes, and then peeled off from the PTFE sheet to produce conductive film compositions each having a thickness of 1 mm. The performance of the produced conductive film compositions was measured and evaluated using the method described below. The results are shown in Table 4.

[導電性膜組成物の均一性の評価]
製造した導電性膜組成物の厚みを任意の10箇所で測定し、導電性膜組成物の均一性の評価を以下の基準により行った。
○:厚みの最大値もしくは最小値の、平均値からのズレが5%以下
×:厚みの最大値もしくは最小値の、平均値からのズレが5%以上
[Evaluation of uniformity of conductive film composition]
The thickness of the produced conductive film composition was measured at 10 random points, and the uniformity of the conductive film composition was evaluated according to the following criteria.
○: The deviation of the maximum or minimum thickness from the average value is 5% or less. ×: The deviation of the maximum or minimum thickness from the average value is 5% or more.

[導電性膜組成物の水との接触角の測定]
自動接触角測定器(OCA20、英弘精機株式会社製)を用い、1マイクロリットル程度の水滴を製造した導電性膜組成物表面に滴下し、滴下30秒後の接触角を測定した。
[Measurement of Contact Angle of Conductive Film Composition with Water]
Using an automatic contact angle measuring instrument (OCA20, manufactured by Eiko Seiki Co., Ltd.), a water droplet of about 1 microliter was dropped onto the surface of the prepared conductive film composition, and the contact angle was measured 30 seconds after the drop.

[導電性膜組成物の比重の測定]
製造した導電性膜組成物を適当な大きさに裁断し、裁断したものを上記樹脂粒子(B)の真比重の測定方法と同様にして測定して、導電性膜組成物の真比重Dとした。
[Measurement of specific gravity of conductive film composition]
The produced conductive film composition was cut into pieces of an appropriate size, and the cut pieces were measured for true specific gravity Dm of the conductive film composition in the same manner as in the measurement of the true specific gravity of the resin particles (B) described above.

[導電性膜組成物の空隙率の算出]
製造した導電性膜組成物を任意の大きさに裁断し、試験片を作製した。この試験片の重量(W)を秤量した。秤量したWと導電性組成物Dから、以下に示す計算式(9)より試験片の真の体積(V)を算出した。さらに、試験片の外見寸法から求められる見かけの体積(V)と、試験片の真の体積(V)から、以下に示す計算式(10)より導電性膜組成物の空隙率(S)を算出した。
V=W/D (9)
S=(1-V/V)×100 (10)
[Calculation of porosity of conductive film composition]
The produced conductive film composition was cut to an arbitrary size to prepare a test piece. The weight ( WA ) of this test piece was weighed. The true volume (V) of the test piece was calculated from the weighed WA and the conductive composition Dm using the following calculation formula (9). Furthermore, the porosity (S) of the conductive film composition was calculated from the apparent volume ( VA ) obtained from the external dimensions of the test piece and the true volume (V) of the test piece using the following calculation formula (10).
V=W A /D m (9)
S=(1-V/ VA )×100 (10)

<燃料電池の製造>
実施例1~15及び比較例1~2の各導電性ペースト組成物を用いて、以下の方法にて燃料電池を製造した。製造した燃料電池の性能を後述の方法にて測定、評価した。その結果を表5、6に示す。
<Fuel cell manufacturing>
Fuel cells were manufactured using the conductive paste compositions of Examples 1 to 15 and Comparative Examples 1 and 2 in the following manner. The performance of the manufactured fuel cells was measured and evaluated in the manner described below. The results are shown in Tables 5 and 6.

(触媒塗料組成物の作成)
白金触媒担持炭素粒子(TEC10E50E、田中貴金属工業株式会社製)4g、高分子導電性電解質溶液(DE-520、ナフィオン5wt%溶液、デュポン社製)40g、蒸留水12g、n-ブタノール20g及びt-ブタノール20gを配合し、分散機にて攪拌混合することにより、アノード触媒層形成用のアノード触媒塗料組成物及びカソード触媒層形成用のカソード触媒塗料組成物を作成した。
(Preparation of catalyst coating composition)
An anode catalyst coating composition for forming an anode catalyst layer and a cathode catalyst coating composition for forming a cathode catalyst layer were prepared by blending 4 g of platinum catalyst-supported carbon particles (TEC10E50E, manufactured by Tanaka Kikinzoku Kogyo K.K.), 40 g of a polymer conductive electrolyte solution (DE-520, Nafion 5 wt % solution, manufactured by DuPont), 12 g of distilled water, 20 g of n-butanol, and 20 g of t-butanol and stirring and mixing them using a disperser.

(集電層用塗料組成物の作成)
ケッチェンブラックEC(ライオン株式会社製)、テフロン(登録商標)分散液PTFE31-J(三井デュポンフロロケミカル社製)、ナフィオン117溶液(デュポン社製)を固形分重量比でそれぞれ80:10:10の混合物を作製し、これに水および2-プロパノールを加え、超音波で均一に分散し、集電層用塗料組成物を作成した。
(Preparation of Coating Composition for Current Collecting Layer)
A mixture of Ketjenblack EC (manufactured by Lion Corporation), Teflon (registered trademark) dispersion PTFE31-J (manufactured by Mitsui DuPont Fluorochemicals Co., Ltd.), and Nafion 117 solution (manufactured by DuPont) in a solids weight ratio of 80:10:10 was prepared, to which water and 2-propanol were added and the mixture was uniformly dispersed using ultrasonic waves to prepare a coating composition for a current collecting layer.

(電解質膜の作成)
平均粒子径500nmのスチレン/ジビニルベンゼンポリマー粒子と、1次粒径50nmのコロイダルシリカを体積比で50:50の割合で界面活性剤を含む水中にて高速ホモジナイザーを用いて攪拌、分散させた。その後、アドバンテック社製の減圧吸引濾過器を用いて孔径0.025μmのメンブレンフィルタで濾過を行った。濾紙上の得られた試料を乾燥した後、1000℃の恒温箱に入れ焼成し、無機多孔質基体を作成した。
これとは別に、イソプロピルアルコール:水=4:1中にモノマーとして2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸と架橋剤としてN,N’-メチレンビスアクリルアミドと重合開始剤としてAIBN(N,N’-アゾビスイソバレロニトリル)を重量比で100:20:1となるよう混合した。得られた混合液を低真空下で作成した無機多孔質基体に注入した。常圧に戻した後、混合液が注入された無機多孔質基体をゆっくり加熱し80℃で2時間保温し、電解質膜を作成した。作成した電解質膜の膜厚は150μmであった。
(Preparation of electrolyte membrane)
Styrene/divinylbenzene polymer particles with an average particle size of 500 nm and colloidal silica with a primary particle size of 50 nm were stirred and dispersed in a 50:50 volume ratio in water containing a surfactant using a high-speed homogenizer. The mixture was then filtered through a membrane filter with a pore size of 0.025 μm using a vacuum suction filter manufactured by Advantec Co., Ltd. The sample obtained on the filter paper was dried and then placed in a thermostatic box at 1000°C for firing to produce an inorganic porous substrate.
Separately, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid as a monomer, N,N'-methylenebisacrylamide as a crosslinking agent, and AIBN (N,N'-azobisisovaleronitrile) as a polymerization initiator were mixed in a weight ratio of 100:20:1 in isopropyl alcohol:water = 4:1. The resulting mixture was poured into an inorganic porous substrate prepared under low vacuum. After returning to normal pressure, the inorganic porous substrate into which the mixture had been poured was slowly heated and maintained at 80°C for 2 hours to prepare an electrolyte membrane. The membrane thickness of the prepared electrolyte membrane was 150 μm.

(拡散層の製造)
実施例1~15及び比較例1~2の各導電性ペースト組成物を多孔質基材Aに焼結後の厚みが40μmとなるよう塗布して、大気雰囲気中95℃で20分乾燥した後、大気雰囲気中300℃で2時間焼成し、拡散層として導電性ペースト組成物の焼成物で被覆された多孔質基材Aを作製した。
(Manufacturing of Diffusion Layer)
Each of the conductive paste compositions of Examples 1 to 15 and Comparative Examples 1 and 2 was applied to a porous substrate A so that the thickness after sintering was 40 μm, and the applied coating was dried at 95° C. in an air atmosphere for 20 minutes, and then fired at 300° C. in an air atmosphere for 2 hours to produce a porous substrate A coated with a fired product of the conductive paste composition as a diffusion layer.

(電解質膜-触媒層積層体の作成)
作成したアノード塗料組成物及びカソード塗料組成物を、それぞれアプリケーターを用いて転写基材(材質:ポリエチレンテレフタラートフィルム)上に塗工し、95℃で30分程度乾燥させることにより触媒層を形成させて、アノード触媒層形成用転写シート及びカソード触媒層形成用転写シートを作成した。なお、触媒層の塗工量は、アノード触媒層、カソード触媒層共に白金担持量が0.45mg/cm程度となるようにした。
次に、作成したアノード触媒層形成用転写シート及びカソード触媒層形成用転写シートを用いて、作成した無機多孔質基体からなる複合膜各面に、熱プレスを行った後、転写基材のみを剥がすことにより、電解質膜-触媒層積層体を作成した。
(Preparation of electrolyte membrane-catalyst layer stack)
The prepared anode coating composition and cathode coating composition were each applied to a transfer substrate (material: polyethylene terephthalate film) using an applicator, and dried at 95°C for about 30 minutes to form a catalyst layer, thereby preparing a transfer sheet for forming an anode catalyst layer and a transfer sheet for forming a cathode catalyst layer. The coating amount of the catalyst layer was such that the platinum loading amount for both the anode catalyst layer and the cathode catalyst layer was about 0.45 mg/ cm2 .
Next, the prepared transfer sheet for forming an anode catalyst layer and the prepared transfer sheet for forming a cathode catalyst layer were used to perform heat pressing on each side of the prepared composite membrane made of the inorganic porous substrate, and then only the transfer substrates were peeled off to prepare an electrolyte membrane-catalyst layer laminate.

(燃料電池の製造)
作成した電解質膜-触媒層積層体の両面に、実施例1~15及び比較例1~2の各導電性ペースト組成物を用いて製造した拡散層を、ペースト焼成物が触媒層(アノード触媒層又はカソード触媒層)に接触するように、積層させることにより、電解質膜-電極接合体(MEA)をそれぞれ作成した。
また、厚さ3mmのアクリル製セパレータの内部に、集電層用塗料組成物を乾燥後の膜厚が20μmとなるように塗設して集電層を形成し、集電層付きアクリル製セパレータを作成した。
上記の電解質膜-電極接合体の拡散層と集電層付きアクリル製セパレータの集電層が電気的に接続するように、電解質膜-電極接合体をセパレータにはめ込み固定して燃料電池セルをそれぞれ製造した。
(Fuel cell manufacturing)
Diffusion layers produced using the conductive paste compositions of Examples 1 to 15 and Comparative Examples 1 and 2 were laminated on both sides of the prepared electrolyte membrane-catalyst layer laminate so that the fired pastes were in contact with the catalyst layers (anode catalyst layer or cathode catalyst layer), thereby preparing respective electrolyte membrane-electrode assemblies (MEA).
Furthermore, the current collecting layer coating composition was applied to the inside of an acrylic separator having a thickness of 3 mm so as to give a film thickness of 20 μm after drying, thereby forming a current collecting layer, thereby producing an acrylic separator with a current collecting layer.
The electrolyte membrane-electrode assembly was fitted and fixed into the separator so that the diffusion layer of the electrolyte membrane-electrode assembly and the current collecting layer of the acrylic separator with current collecting layer were electrically connected, thereby producing fuel cells.

[燃料電池の電池性能評価]
製造した燃料電池の電池性能評価を、以下の条件により行った。なお、負荷電流を1.25~25Aまで変動させた時のセル電圧値の測定を行い、ガス拡散の影響がより顕著である1000mA/cmで測定を行った。
セル温度:80℃
加湿温度:カソード80℃、アノード70℃
ガス利用率:カソード40%、アノード70%
[Evaluation of fuel cell performance]
The cell performance of the manufactured fuel cell was evaluated under the following conditions: The cell voltage was measured while varying the load current from 1.25 to 25 A, and the measurement was performed at 1000 mA/ cm² , where the effect of gas diffusion is most pronounced.
Cell temperature: 80°C
Humidification temperature: cathode 80°C, anode 70°C
Gas utilization rate: cathode 40%, anode 70%

上記製造例、実施例及び比較例にて使用した原料の詳細を表7に示す。 Details of the raw materials used in the above manufacturing examples, working examples, and comparative examples are shown in Table 7.

表1~4からわかるように、実施例に記載の導電性ペースト組成物は高分子成分(A)と、樹脂粒子(B)と、導電性材料(C)と、液状媒体(D)とを含む、導電性ペースト組成物であり、樹脂粒子(B)が熱可塑性樹脂からなる外殻と、それに内包される有機化合物とから構成されるものであるため、分散安定性及び塗布性に優れ、また、その導電性ペースト組成物の乾燥物である導電性膜組成物も均一性に優れる。一方、樹脂粒子(B)を含まない比較例1の導電性ペースト組成物や有機化合物が内包されていない樹脂粒子を含む比較例2の導電性ペースト組成物は、分散安定性、塗布性に劣り、また、その導電性ペースト組成物の乾燥物である導電性膜組成物も均一性に劣る。 As can be seen from Tables 1 to 4, the conductive paste compositions described in the examples are conductive paste compositions containing a polymer component (A), resin particles (B), a conductive material (C), and a liquid medium (D). Because the resin particles (B) are composed of an outer shell made of a thermoplastic resin and an organic compound encapsulated therein, the compositions exhibit excellent dispersion stability and coatability, and the conductive film composition, which is the dried product of the conductive paste composition, also exhibits excellent uniformity. On the other hand, the conductive paste composition of Comparative Example 1, which does not contain resin particles (B), and the conductive paste composition of Comparative Example 2, which contains resin particles not encapsulating an organic compound, exhibit poor dispersion stability and coatability, and the conductive film composition, which is the dried product of the conductive paste composition, also exhibits poor uniformity.

1 電解質膜
2 アノード触媒層
3 カソード触媒層
4、5 拡散層
6、7 集電層
8 熱風ノズル
9 冷媒流
10 過熱防止筒
11 分散ノズル
12 衝突板
13 熱膨張性微小球を含む気体流体
14 気体流
15 熱風流
16 熱可塑性樹脂からなる外殻
17 有機化合物

REFERENCE SIGNS LIST 1 Electrolyte membrane 2 Anode catalyst layer 3 Cathode catalyst layer 4, 5 Diffusion layer 6, 7 Current collecting layer 8 Hot air nozzle 9 Coolant flow 10 Overheat protection tube 11 Dispersion nozzle 12 Collision plate 13 Gaseous fluid containing heat-expandable microspheres 14 Gas flow 15 Hot air flow 16 Outer shell made of thermoplastic resin 17 Organic compound

Claims (9)

高分子成分(A)と、樹脂粒子(B)と、導電性材料(C)と、液状媒体(D)とを含む、導電性ペースト組成物であって、
前記導電性ペースト組成物が二次電池又は燃料電池に使用されるものであり、
前記粒子(B)が熱可塑性樹脂からなる外殻と、それに内包される有機化合物とから構成され、
前記材料(C)がファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンナノ繊維、カーボンナノチューブ、グラファイト、及びグラフェンから選ばれる少なくとも1種であり、
前記成分(A)100重量部に対する、前記樹脂粒子(B)の含有量が0.5~10重量部であり、
前記成分(A)100重量部に対する、前記材料(C)の含有量が30~500重量部である、電性ペースト組成物。
A conductive paste composition comprising a polymer component (A), resin particles (B), a conductive material (C), and a liquid medium (D),
The conductive paste composition is used in a secondary battery or a fuel cell,
the particles (B) are composed of an outer shell made of a thermoplastic resin and an organic compound encapsulated therein,
the material (C) is at least one selected from furnace black, acetylene black, ketjen black, carbon nanofibers, carbon nanotubes, graphite, and graphene;
the content of the resin particles (B) is 0.5 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the component (A),
The conductive paste composition has a content of the material (C) of 30 to 500 parts by weight relative to 100 parts by weight of the component (A).
前記熱可塑性樹脂が、ニトリル系単量体を含む重合性成分の重合体である、請求項1に記載の導電性ペースト組成物。 The conductive paste composition according to claim 1, wherein the thermoplastic resin is a polymer of a polymerizable component containing a nitrile-based monomer. 前記粒子(B)の内径(d)と外径(d)の比(d/d)が0.1以上0.999以下である、請求項1又は2に記載の導電性ペースト組成物。 The conductive paste composition according to claim 1 or 2, wherein the ratio (d 1 /d 2 ) of the inner diameter (d 1 ) to the outer diameter (d 2 ) of the particles (B) is 0.1 or more and 0.999 or less. 前記有機化合物が気体状及び/又は液体状である、請求項1~3のいずれかに記載の導電性ペースト組成物。 The conductive paste composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the organic compound is in gaseous and/or liquid form. 前記成分(A)が、アクリル系高分子、フッ素系高分子、ジエン系高分子、ビニル系高分子、及びセルロース系高分子から選ばれる少なくとも1種である、請求項1~のいずれかに記載の導電性ペースト組成物。 The conductive paste composition according to any one of claims 1 to 4 , wherein the component (A) is at least one selected from the group consisting of an acrylic polymer, a fluorine-containing polymer, a diene-containing polymer, a vinyl-containing polymer, and a cellulose-containing polymer. 前記成分(A)がフッ素系高分子である、請求項1~のいずれかに記載の導電性ペースト組成物。 The conductive paste composition according to any one of claims 1 to 4 , wherein the component (A) is a fluorine-containing polymer. 請求項1~のいずれかに記載の導電性ペースト組成物の乾燥物を含む、導電性膜組成物。 A conductive film composition comprising a dried product of the conductive paste composition according to any one of claims 1 to 6 . 請求項に記載の導電性膜組成物を含む、二次電池。 A secondary battery comprising the conductive film composition of claim 7 . 請求項に記載の導電性膜組成物及びその焼成物から選ばれる少なくとも1種を含む、燃料電池。 A fuel cell comprising at least one selected from the conductive film composition according to claim 7 and a fired product thereof.
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