JP7764156B2 - Crosslinked polymethyl methacrylate particle dispersion for the manufacture of separators - Google Patents
Crosslinked polymethyl methacrylate particle dispersion for the manufacture of separatorsInfo
- Publication number
- JP7764156B2 JP7764156B2 JP2021116383A JP2021116383A JP7764156B2 JP 7764156 B2 JP7764156 B2 JP 7764156B2 JP 2021116383 A JP2021116383 A JP 2021116383A JP 2021116383 A JP2021116383 A JP 2021116383A JP 7764156 B2 JP7764156 B2 JP 7764156B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid medium
- polymethyl methacrylate
- crosslinked polymethyl
- mass
- less
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Cell Separators (AREA)
Description
本発明は、セパレータの製造用の架橋ポリメチルメタクリレート粒子に関する。 The present invention relates to crosslinked polymethyl methacrylate particles for use in the production of separators.
近年、電気自動車の電源等として、リチウムイオン二次電池が広く用いられている。ここで用いられるリチウムイオン二次電池用セパレータは、金属リチウムをアノードに用いる場合に生じ得るデンドライト状のリチウム成長による突き破りを回避することが要求されている。また、リチウムイオン二次電池用セパレータは膜厚(薄さ)、機械的強度、イオン伝導度(電解液含有時)、電気的絶縁性、耐電解液性、シャットダウン効果、電解液に対する保液性、及び濡れ性などの種々の特性を満足することが要求されている。かかる要求を満足するセパレータとして、機械的強度に優れた3次元規則配列マクロポア(3DOM)構造を有するポリイミド製のセパレータが提案されている。 In recent years, lithium-ion secondary batteries have come into widespread use as power sources for electric vehicles, among other things. The separators used in these lithium-ion secondary batteries must be able to avoid breakage due to dendritic lithium growth, which can occur when metallic lithium is used in the anode. Separators for lithium-ion secondary batteries must also meet various requirements, including membrane thickness (thinness), mechanical strength, ionic conductivity (when containing electrolyte), electrical insulation, electrolyte resistance, shutdown effect, electrolyte retention, and wettability. Polyimide separators with a three-dimensionally ordered macropore (3DOM) structure, which offers excellent mechanical strength, have been proposed as separators that meet these requirements.
特許文献1では、空孔が三次元立体規則配列構造を有し、空孔が連通孔により互いに連通された多孔質樹脂膜からなる二次電池用セパレータの製造方法が開示されている。 Patent Document 1 discloses a method for manufacturing a separator for a secondary battery, which is made of a porous resin film in which pores have a three-dimensional stereoregular arrangement structure and are interconnected by interconnecting pores.
この方法は、
分散媒に、狭分散球状微粒子を均一に分散させて、微粒子分散スラリーを調製する狭分散球状微粒子分散スラリー調製工程と、
当該微粒子分散スラリーを乾燥させて、狭分散球状微粒子分散膜を得る狭分散球状微粒子分散膜調製工程と、
当該膜を熱処理して、樹脂マトリクス内に当該微粒子が三次元立体規則配列している微粒子-樹脂膜を形成する微粒子-樹脂膜形成工程と、
当該微粒子-樹脂膜を、フッ酸を除く無機酸、有機酸、水、又はアルカリ溶液と接触させて当該微粒子を溶解除去するか、又は当該微粒子-樹脂膜を加熱して当該微粒子を除去し、連通孔により互いに連通されて三次元立体規則配列構造を有する空孔を当該樹脂マトリクス内に形成させる多孔質樹脂膜形成工程と
を含み、当該分散媒は、当該樹脂マトリクスを構成する樹脂の前駆体を含み、当該狭分散球状微粒子の表面は、当該分散媒に対して不活性であることを特徴とする。
This method is
a step of preparing a narrowly dispersed spherical microparticle dispersion slurry by uniformly dispersing narrowly dispersed spherical microparticles in a dispersion medium to prepare a microparticle dispersion slurry;
a step of preparing a narrowly dispersed spherical microparticle dispersion film by drying the microparticle dispersion slurry to obtain a narrowly dispersed spherical microparticle dispersion film;
a fine particle-resin film forming step of heat-treating the film to form a fine particle-resin film in which the fine particles are three-dimensionally stereoregularly arranged in a resin matrix;
and a porous resin film formation step in which the fine particle-resin film is brought into contact with an inorganic acid other than hydrofluoric acid, an organic acid, water, or an alkaline solution to dissolve and remove the fine particles, or the fine particle-resin film is heated to remove the fine particles, thereby forming pores in the resin matrix that are interconnected by interconnecting pores and have a three-dimensional stereoregular arrangement structure, wherein the dispersion medium contains a precursor of the resin that constitutes the resin matrix, and the surfaces of the narrowly dispersed spherical fine particles are inactive to the dispersion medium.
特許文献2では、N,N-ジメチルアセトアミド中ポリアミック酸、エチレングリコール、及び非イオン界面活性剤の混合物に、370℃よりも高くポリイミドの分解温度以下の温度範囲にて熱分解可能で、且つポリイミドのガラス転移点よりも低いガラス転移点を有する高分子粒子を混合してスラリーを調製し、当該スラリーから膜を形成し、当該膜を酸素濃度10vol%以下の不活性ガス雰囲気下で、370℃よりも高くポリイミドの分解温度以下の温度にて熱処理して、ポリアミック酸を熱イミド化反応によりポリイミドとし、当該高分子粒子を熱分解させて除去し、均一な形状及び寸法の複数のマクロポアが3次元方向に規則正しく配列された3DOM構造を形成させ、当該3DOM構造を有するポリイミドセパレータを得ることを特徴とする、ポリイミドセパレータの製造方法が開示されている。 Patent Document 2 discloses a method for producing a polyimide separator, which comprises mixing a mixture of polyamic acid, ethylene glycol, and a nonionic surfactant in N,N-dimethylacetamide with polymer particles that are thermally decomposable at temperatures above 370°C and below the decomposition temperature of the polyimide and have a glass transition point below the glass transition point of the polyimide to prepare a slurry; forming a film from the slurry; heat-treating the film at a temperature above 370°C and below the decomposition temperature of the polyimide in an inert gas atmosphere with an oxygen concentration of 10 vol% or less to convert the polyamic acid into polyimide through a thermal imidization reaction; thermally decomposing and removing the polymer particles; forming a 3DOM structure in which multiple macropores of uniform shape and dimensions are regularly arranged in three dimensions; and obtaining a polyimide separator with the 3DOM structure.
熱分解によって高分子粒子を除去して3DOM構造を得ることは、安全性の観点から好ましい。しかしながら、ここに用いられる高分子粒子、例えばポリメチルメタクリレート粒子は、ポリアミック酸を溶解させる液体媒体に対して溶解性がある。これによれば、粒子がこの液体媒体中で膨潤し、その結果、安定した3DOM構造が得られないことがあった。 Removing the polymer particles by thermal decomposition to obtain a 3DOM structure is preferable from a safety standpoint. However, the polymer particles used here, such as polymethyl methacrylate particles, are soluble in the liquid medium that dissolves polyamic acid. This causes the particles to swell in the liquid medium, and as a result, a stable 3DOM structure cannot be obtained.
そこで、ポリイミドセパレータの製造において用いる液体媒体中での膨潤を抑制し、かつ比較的低い温度で熱分解することができ、それによって良好な特性を有するセパレータを得ることができる、ポリメチルメタクリレート粒子を提供する必要性が存在する。 Therefore, there is a need to provide polymethyl methacrylate particles that suppress swelling in the liquid medium used in the production of polyimide separators and can be thermally decomposed at relatively low temperatures, thereby producing separators with good properties.
本発明者らは、鋭意検討したところ、以下の手段により上記課題を解決できることを見出して、本発明を完成させた。すなわち、本発明は、下記のとおりである:
〈態様1〉セパレータの製造のための架橋ポリメチルメタクリレート粒子であって、
熱重量分析における5%減量温度が、190℃~300℃であり、
動的光散乱法により測定した体積平均粒子径が、1.0μm以下である、
架橋ポリメチルメタクリレート粒子。
〈態様2〉前記架橋ポリメチルメタクリレート粒子、
ポリアミック酸、
非プロトン性極性液体媒体、及び
プロトン性極性液体媒体
を含有する分散体を用いて、前記セパレータの製造を行う、態様1に記載の架橋ポリメチルメタクリレート粒子。
〈態様3〉前記体積平均粒子径が50nm~500nmである、態様1又は2に記載の架橋ポリメチルメタクリレート粒子。
〈態様4〉炭素-炭素不飽和二重結合を有する架橋剤によって前記架橋ポリメチルメタクリレート粒子の架橋がされている、態様1~3のいずれか一項に記載の架橋ポリメチルメタクリレート粒子。
〈態様5〉液体媒体、及び
前記液体媒体中に分散している、態様1~4のいずれか一項に記載の架橋ポリメチルメタクリレート粒子
を含有している、架橋ポリメチルメタクリレート粒子分散体。
〈態様6〉前記液体媒体が、非プロトン性極性液体媒体とプロトン性極性液体媒体との混合液体媒体である、態様5に記載の分散体。
〈態様7〉ポリアミック酸を更に含有している、態様5又は6に記載の分散体。
〈態様8〉態様7に記載の分散体を、被塗布基材に塗布すること、及び
塗布した前記分散体に熱処理を施すことにより、前記ポリアミック酸を反応させてポリイミドのマトリックスを形成し、かつ前記架橋ポリメチルメタクリレート粒子を消失させて連通孔を形成すること
を含む、多孔質セパレータの製造方法。
The present inventors have conducted extensive research and found that the above problems can be solved by the following means, and have thus completed the present invention. That is, the present invention is as follows:
<Aspect 1> Crosslinked polymethyl methacrylate particles for producing a separator,
The 5% weight loss temperature in thermogravimetric analysis is 190°C to 300°C,
The volume average particle diameter measured by dynamic light scattering is 1.0 μm or less.
Crosslinked polymethyl methacrylate particles.
<Aspect 2> The crosslinked polymethyl methacrylate particles,
polyamic acid,
2. The crosslinked polymethyl methacrylate particles according to claim 1, wherein the separator is produced using a dispersion containing an aprotic polar liquid medium and a protic polar liquid medium.
<Embodiment 3> The crosslinked polymethyl methacrylate particles according to embodiment 1 or 2, wherein the volume average particle diameter is 50 nm to 500 nm.
<Embodiment 4> The crosslinked polymethyl methacrylate particles according to any one of embodiments 1 to 3, wherein the crosslinked polymethyl methacrylate particles are crosslinked with a crosslinking agent having a carbon-carbon unsaturated double bond.
<Aspect 5> A crosslinked polymethyl methacrylate particle dispersion comprising: a liquid medium; and the crosslinked polymethyl methacrylate particles according to any one of Aspects 1 to 4 dispersed in the liquid medium.
<Aspect 6> The dispersion according to aspect 5, wherein the liquid medium is a mixed liquid medium of an aprotic polar liquid medium and a protic polar liquid medium.
<Embodiment 7> The dispersion according to embodiment 5 or 6, further comprising a polyamic acid.
Aspect 8: A method for producing a porous separator, comprising: applying the dispersion according to Aspect 7 to a substrate to be coated; and subjecting the applied dispersion to a heat treatment, thereby reacting the polyamic acid to form a polyimide matrix and eliminating the crosslinked polymethyl methacrylate particles to form interconnected pores.
本発明によれば、ポリイミドセパレータの製造において用いる液体媒体中での膨潤を抑制し、かつ比較的低い温度で熱分解することができ、それによって良好な特性を有するセパレータを得ることを可能にする、ポリメチルメタクリレート粒子を提供することができる。 The present invention provides polymethyl methacrylate particles that suppress swelling in the liquid medium used in the production of polyimide separators and can be thermally decomposed at relatively low temperatures, thereby enabling the production of separators with excellent properties.
《架橋ポリメチルメタクリレート粒子》
セパレータの製造用の本発明の架橋ポリメチルメタクリレート粒子は、
熱重量分析における5%減量温度が、200℃~300℃であり、かつ
動的光散乱法により測定した体積平均粒子径が、1.0μm以下である。
<Cross-linked polymethyl methacrylate particles>
The crosslinked polymethyl methacrylate particles of the present invention for producing a separator are
The 5% weight loss temperature in thermogravimetric analysis is 200°C to 300°C, and the volume average particle diameter measured by dynamic light scattering is 1.0 μm or less.
一般に、ポリメチルメタクリレート粒子は、ポリアミド製のセパレータを製造する際に用いられる液体媒体、例えばN-メチルピロリドン等の非プロトン性極性液体媒体、又はこれらの非プロトン性液体媒体を含有する混合液体媒体に分散させた際に、溶解又は膨潤し、その結果、粒子径のばらつきが大きくなることがあった。 Generally, when polymethyl methacrylate particles are dispersed in a liquid medium used in the production of polyamide separators, such as an aprotic polar liquid medium such as N-methylpyrrolidone, or a mixed liquid medium containing such an aprotic liquid medium, they dissolve or swell, which can result in large variations in particle size.
これに対し、上記の構成を有する架橋ポリメチルメタクリレート粒子は、適度な化学結合が形成されており、その結果、上記の液体媒体に分散させた場合でも、膨潤が抑制され、その結果、セパレータの制御された多孔性をもたらすことができる。また、上記の構成を有する架橋ポリメチルメタクリレート粒子は、化学結合が過剰ではないことによって、比較的低い温度で熱分解することができ、それによって分解の際の熱によってセパレータの特性が悪化することを抑制できる。 In contrast, crosslinked polymethyl methacrylate particles having the above configuration form appropriate chemical bonds, which results in suppressed swelling even when dispersed in the above liquid medium, thereby enabling the separator to have controlled porosity. Furthermore, because the crosslinked polymethyl methacrylate particles having the above configuration do not have excessive chemical bonds, they can be thermally decomposed at relatively low temperatures, thereby preventing the separator's properties from deteriorating due to the heat generated during decomposition.
特に、ポリアミック酸、非プロトン性極性液体媒体、及びプロトン性極性液体媒体を含有する分散体を用いて、セパレータの製造を行う場合に、本発明の架橋ポリメチルメタクリレート粒子がより有用となる。これは、N-メチルピロリドン等の非プロトン性極性液体媒体によってポリアミック酸の溶解を促進しつつ、プロトン性極性液体媒体によって架橋ポリメチルメタクリレート粒子の膨潤を抑制することによって、熱重量分析における5%減量温度が200℃~300℃である本発明の架橋ポリメチルメタクリレート粒子、すなわち架橋の程度が過度に大きくない架橋ポリメチルメタクリレート粒子であっても、膨潤が良好に抑制されることによる。また、このような架橋の程度が過度に大きくない架橋ポリメチルメタクリレート粒子は、比較的低い温度で熱分解することができ、それによって良好な特性を有するセパレータを得ることを可能にできる。 The crosslinked polymethyl methacrylate particles of the present invention are particularly useful when producing separators using a dispersion containing polyamic acid, an aprotic polar liquid medium, and a protic polar liquid medium. This is because the aprotic polar liquid medium, such as N-methylpyrrolidone, promotes dissolution of the polyamic acid, while the protic polar liquid medium inhibits swelling of the crosslinked polymethyl methacrylate particles. This effectively inhibits swelling, even for the crosslinked polymethyl methacrylate particles of the present invention, which have a 5% weight loss temperature of 200°C to 300°C in thermogravimetric analysis, i.e., crosslinked polymethyl methacrylate particles with a moderate degree of crosslinking. Furthermore, such crosslinked polymethyl methacrylate particles with a moderate degree of crosslinking can be thermally decomposed at relatively low temperatures, thereby enabling the production of separators with excellent properties.
本発明において、「5%減量温度」とは、熱重量分析(TGA)において、質量20mgの試料を窒素中で昇温速度20℃/minで昇温させたときに、質量が5%減少するときの温度を意味するものである。この5%減量温度は、190℃以上、195℃以上、200℃以上、205℃以上、210℃以上、215℃以上、220℃以上、225℃以上、230℃以上、235℃以上、240℃以上、245℃以上、250℃以上、255℃以上、260℃以上、265℃以上、270℃以上、又は275℃以上であってよく、また300℃以下、300℃未満、295℃以下、290℃以下、又は285℃以下であってよい。この分析は、例えばThermo plus EVO DSC8230(リガク社)を用いて行うことができる。 In this specification, the term "5% weight loss temperature" refers to the temperature at which a 20 mg sample loses 5% of its mass when heated in nitrogen at a heating rate of 20°C/min in thermogravimetric analysis (TGA). This 5% weight loss temperature may be 190°C or higher, 195°C or higher, 200°C or higher, 205°C or higher, 210°C or higher, 215°C or higher, 220°C or higher, 225°C or higher, 230°C or higher, 235°C or higher, 240°C or higher, 245°C or higher, 250°C or higher, 255°C or higher, 260°C or higher, 265°C or higher, 270°C or higher, or 275°C or higher; it may also be 300°C or lower, less than 300°C, 295°C or lower, 290°C or lower, or 285°C or lower. This analysis can be performed, for example, using a Thermo Plus EVO DSC8230 (Rigaku Corporation).
架橋ポリメチルメタクリレート粒子の体積平均粒子径は、1.0μm以下、900nm以下、800nm以下、700nm以下、600nm以下、500nm以下、又は450nm以下であることが、セパレータの多孔性を良好に制御する観点から好ましい。この平均粒子径は、50nm以上、70nm以上、100nm以上、120nm以上、150nm以上、170nm以上、又は200nm以上であってよい。この平均粒子径は、動的光散乱法により測定した散乱強度分布によるヒストグラム平均粒子径(D50)の値を意味するものである。動的光散乱法による測定は、例えばDelsaMax CORE(ベックマン・コールター社)を用いて行うことができる。 From the perspective of effectively controlling the porosity of the separator, the volume average particle diameter of the crosslinked polymethyl methacrylate particles is preferably 1.0 μm or less, 900 nm or less, 800 nm or less, 700 nm or less, 600 nm or less, 500 nm or less, or 450 nm or less. This average particle diameter may be 50 nm or more, 70 nm or more, 100 nm or more, 120 nm or more, 150 nm or more, 170 nm or more, or 200 nm or more. This average particle diameter refers to the histogram average particle diameter (D50) value based on the scattering intensity distribution measured by dynamic light scattering. Measurement by dynamic light scattering can be performed using, for example, a DelsaMax CORE (Beckman Coulter, Inc.).
架橋ポリメチルメタクリレート粒子の粒子径の変動係数は、20%未満であってよい。この変動係数は、18%以下、15%以下、13%以下、10%以下、又は8%以下であってよく、また0%超、1%以上、2%以上、3%以上、4%以上、5%以上、7%以上、10%以上、12%以上、15%以上、又は17%以上であってよい。かかる変動係数によってもたらされる粒子径の一様さによれば、この粒子をセパレータの製造に用いたときに、均一性の高い連通孔を有するセパレータをもたらすことができる。なお、ここでいう変動係数は、動的光散乱法により測定した散乱強度分布から導かれる粒度分布に基づいて算出したものである。 The coefficient of variation of the particle size of the crosslinked polymethyl methacrylate particles may be less than 20%. This coefficient of variation may be 18% or less, 15% or less, 13% or less, 10% or less, or 8% or less, or may be greater than 0%, 1% or more, 2% or more, 3% or more, 4% or more, 5% or more, 7% or more, 10% or more, 12% or more, 15% or more, or 17% or more. The uniformity of particle size provided by such a coefficient of variation allows the use of these particles in the manufacture of separators to produce separators with highly uniform interconnected pores. The coefficient of variation here is calculated based on the particle size distribution derived from the scattering intensity distribution measured by dynamic light scattering.
架橋ポリメチルメタクリレート粒子の架橋は、炭素-炭素不飽和二重結合を有する架橋剤によってされていることが、上記の5%減量温度、体積平均粒子径及び変動係数を満足する観点から好ましい。このような架橋剤としては、例えばトリアジン系架橋剤、及びアクリル系架橋剤を用いることができる。 The crosslinking of the crosslinked polymethyl methacrylate particles is preferably carried out with a crosslinking agent having a carbon-carbon unsaturated double bond, in order to satisfy the above-mentioned 5% weight loss temperature, volume average particle size, and coefficient of variation. Examples of such crosslinking agents that can be used include triazine-based crosslinking agents and acrylic-based crosslinking agents.
トリアジン系架橋剤としては、例えばトリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート(TAIC)、トリメタリルイソシアヌレート等を用いることができる。 Examples of triazine-based crosslinking agents that can be used include triallyl cyanurate, triallyl isocyanurate (TAIC), and trimethallyl isocyanurate.
アクリル系架橋剤としては、例えば1,4-ブタ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アクリレート等のアクリレート架橋剤、1,4-ブタンジオールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート等のメタクリレート架橋剤を用いることができる。 Examples of acrylic crosslinking agents that can be used include acrylate crosslinking agents such as 1,4-butanediol diacrylate and trimethylolpropane triacrylate, and methacrylate crosslinking agents such as 1,4-butanediol dimethacrylate and trimethylolpropane trimethacrylate.
中でも、トリアジン系架橋剤を用いることが、上記の5%減量温度、体積平均粒子径及び変動係数を満足する観点からより好ましい。 Among these, the use of triazine-based crosslinking agents is more preferable from the viewpoint of satisfying the above-mentioned 5% weight loss temperature, volume average particle size, and coefficient of variation.
この架橋ポリメチルメタクリレート粒子は、例えば乳化重合法により製造することができる。乳化重合法は、油相を作製すること、水相を作製すること、及び油相と水相とを混合させて油相の成分を乳化した後に重合させる工程からなる方法である。 These crosslinked polymethyl methacrylate particles can be produced, for example, by emulsion polymerization. Emulsion polymerization is a method that involves preparing an oil phase, preparing an aqueous phase, mixing the oil phase and aqueous phase to emulsify the components of the oil phase, and then polymerizing the resulting mixture.
油相は、アクリル系モノマー、及び架橋剤を含有している。 The oil phase contains an acrylic monomer and a crosslinker.
アクリル系モノマーとしては、例えば(メタ)アクリル酸、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート等を用いることができる。 Examples of acrylic monomers that can be used include (meth)acrylic acid, methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, propyl (meth)acrylate, butyl (meth)acrylate, isobutyl (meth)acrylate, pentyl (meth)acrylate, hexyl (meth)acrylate, and 2-ethylhexyl (meth)acrylate.
架橋剤としては、上記の架橋剤を用いることができる。 The crosslinking agents listed above can be used as the crosslinking agent.
水相は、水、界面活性剤、及び重合開始剤を含有していてよい。 The aqueous phase may contain water, a surfactant, and a polymerization initiator.
水としては、イオン交換水、蒸留水等を用いることができる。 Ion-exchanged water, distilled water, etc. can be used as water.
界面活性剤としては、特に限定されず、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、及びノニオン性界面活性剤等を用いることができる。 The surfactant is not particularly limited, and cationic surfactants, anionic surfactants, nonionic surfactants, etc. can be used.
カチオン性界面活性剤としては、例えば塩化テトラメチルアンモニウム等のアンモニウム塩系界面活性剤、モノメチルアミン塩酸塩等のアルキルアミン塩型界面活性剤等を用いることができる。 Examples of cationic surfactants that can be used include ammonium salt surfactants such as tetramethylammonium chloride, and alkylamine salt surfactants such as monomethylamine hydrochloride.
アニオン性界面活性剤としては、例えばオクタン酸ナトリウム等のカルボン酸型界面活性剤、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウム等のスルホン酸系界面活性剤等を用いることができる。 Examples of anionic surfactants that can be used include carboxylic acid surfactants such as sodium octanoate, and sulfonic acid surfactants such as sodium dialkyl sulfosuccinate.
ノニオン性界面活性剤としては、例えばラウリン酸グリセリン等のエステル型界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル等のエーテル系界面活性剤等を用いることができる。 Examples of nonionic surfactants that can be used include ester surfactants such as glycerin laurate, and ether surfactants such as polyoxyethylene alkyl ether.
油相の成分を乳化し、更に重合させる工程は、水相に油相を投入し、ホモジナイザー等を用いて所定の温度に加温しながら乳化混合することにより行うことができる。 The process of emulsifying the oil phase components and then polymerizing them can be carried out by adding the oil phase to the water phase and emulsifying and mixing them while heating to a predetermined temperature using a homogenizer or the like.
重合開始剤としては、例えば過硫酸アンモニウム等を用いることができる。 Examples of polymerization initiators that can be used include ammonium persulfate.
《架橋ポリメチルメタクリレート粒子分散体》
本発明の架橋ポリメチルメタクリレート粒子分散体は、
液体媒体、及び
液体媒体中に分散している、架橋ポリメチルメタクリレート粒子
を含有している。
<Crosslinked polymethyl methacrylate particle dispersion>
The crosslinked polymethyl methacrylate particle dispersion of the present invention is
It contains a liquid medium, and cross-linked polymethyl methacrylate particles dispersed in the liquid medium.
本発明の架橋ポリメチルメタクリレート粒子分散体は、ポリイミド前駆体としてのポリアミック酸を更に含有していてもよい。 The crosslinked polymethyl methacrylate particle dispersion of the present invention may further contain a polyamic acid as a polyimide precursor.
(液体媒体)
液体媒体は、例えばポリイミド製のセパレータの製造において一般に用いられる液体媒体であってよい。液体媒体としては、非プロトン性極性液体媒体を用いることができる。あるいは、液体媒体としては、非プロトン性極性液体媒体と、プロトン性極性液体媒体との混合液体媒体を用いることができる。これらの分散媒は、単独で、又は2種以上混合して用いることができる。
(liquid medium)
The liquid medium may be, for example, a liquid medium commonly used in the production of polyimide separators. An aprotic polar liquid medium may be used as the liquid medium. Alternatively, a mixed liquid medium of an aprotic polar liquid medium and a protic polar liquid medium may be used as the liquid medium. These dispersion media may be used alone or in combination of two or more.
非プロトン性極性液体媒体は、概して酸性水素を含まない溶媒である。非プロトン性極性液体媒体としては、例えばN,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドン等を用いることができる。 Aprotic polar liquid media are generally solvents that do not contain acidic hydrogen. Examples of aprotic polar liquid media that can be used include N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, and N-methyl-2-pyrrolidone.
プロトン性極性液体媒体は、概して酸性水素を含む溶媒である。プロトン性極性液体媒体としては、例えばフェノール系液体媒体、単価アルコール系液体媒体、多価アルコール系液体媒体等を用いることができる。 A protic polar liquid medium is generally a solvent containing acidic hydrogen. Examples of protic polar liquid media that can be used include phenol-based liquid media, monohydric alcohol-based liquid media, and polyhydric alcohol-based liquid media.
フェノール系液体媒体としては、例えばクレゾール類等を用いることができる。 Examples of phenol-based liquid media that can be used include cresols.
単価アルコール系液体媒体としては、エタノール、n-プロパノール、イソプロパノール、n-ブタノール、イソブタノール、tert-ブチルアルコール、1-ペンタノール、イソアミルアルコール、sec-アミルアルコール、3-ペンタノール、tert-アミルアルコール、n-ヘキサノール等を用いることができる。 Examples of monohydric alcohol-based liquid media that can be used include ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, tert-butyl alcohol, 1-pentanol, isoamyl alcohol, sec-amyl alcohol, 3-pentanol, tert-amyl alcohol, and n-hexanol.
多価アルコール系液体媒体としては、例えばプロピレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジグリム、分子量600以下のポリエチレングリコール等のグリコール系液体媒体、及びグリセリン等を用いることができる。 Examples of polyhydric alcohol-based liquid media that can be used include glycol-based liquid media such as propylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, diglyme, and polyethylene glycol with a molecular weight of 600 or less, as well as glycerin.
特に、液体媒体としては、非プロトン性極性液体媒体と、プロトン性極性液体媒体、特に多価アルコール系液体媒体を組み合わせて用いることが、非プロトン性極性液体媒体によってポリアミック酸の溶解を促進しつつ、プロトン性極性液体媒体によって架橋ポリメチルメタクリレート粒子の膨潤を抑制するために好ましい。この場合、非プロトン性極性液体媒体の含有率は、液体媒体の質量に対して、10質量%以上、15質量%以上、20質量%以上、25質量%以上、30質量%以上、又は35質量%以上であってよく、また80質量%以下、75質量%以下、70質量%以下、65質量%以下、60質量%以下、55質量%以下、50質量%以下、又は45質量%以下であってよい。 In particular, it is preferable to use a combination of an aprotic polar liquid medium and a protic polar liquid medium, especially a polyhydric alcohol-based liquid medium, as the liquid medium, because the aprotic polar liquid medium promotes dissolution of the polyamic acid while the protic polar liquid medium suppresses swelling of the crosslinked polymethyl methacrylate particles. In this case, the content of the aprotic polar liquid medium may be 10% by mass or more, 15% by mass or more, 20% by mass or more, 25% by mass or more, 30% by mass or more, or 35% by mass or more, relative to the mass of the liquid medium, and may be 80% by mass or less, 75% by mass or less, 70% by mass or less, 65% by mass or less, 60% by mass or less, 55% by mass or less, 50% by mass or less, or 45% by mass or less.
(架橋ポリメチルメタクリレート粒子)
架橋ポリメチルメタクリレート粒子としては、例えば上記の架橋ポリメチルメタクリレート粒子を用いることができる。
(Crosslinked polymethyl methacrylate particles)
As the crosslinked polymethyl methacrylate particles, for example, the above-mentioned crosslinked polymethyl methacrylate particles can be used.
架橋ポリメチルメタクリレート粒子の含有率は、架橋ポリメチルメタクリレート粒子分散体の質量全体を基準として、20質量%以上、25質量%以上、30質量%以上、又は35質量%以上であることが、連通性を良好にする観点から好ましい。この含有率は、架橋ポリメチルメタクリレート粒子分散体の質量全体を基準として、70質量%以下、65質量%以下、60質量%以下、55質量%以下、50質量%以下、又は45質量%以下であってよい。 From the perspective of improving interconnectivity, the content of crosslinked polymethyl methacrylate particles is preferably 20% by mass or more, 25% by mass or more, 30% by mass or more, or 35% by mass or more, based on the total mass of the crosslinked polymethyl methacrylate particle dispersion. This content may be 70% by mass or less, 65% by mass or less, 60% by mass or less, 55% by mass or less, 50% by mass or less, or 45% by mass or less, based on the total mass of the crosslinked polymethyl methacrylate particle dispersion.
(ポリアミック酸)
ポリアミック酸は、テトラカルボン酸とジアミンとの重合物であり、テトラカルボン酸とジアミンの少なくとも1つずつを等モル重合させたポリイミドの前駆体である。ポリアミック酸は、下記のテトラカルボン酸の酸無水物、特に酸二無水物とジアミンとを重合させることにより得ることができる。
(Polyamic acid)
Polyamic acid is a polymer of tetracarboxylic acid and diamine, and is a precursor of polyimide obtained by equimolar polymerization of at least one tetracarboxylic acid and one diamine. Polyamic acid can be obtained by polymerizing an acid anhydride, particularly an acid dianhydride, of the following tetracarboxylic acid with a diamine.
ポリアミック酸の含有率は、架橋ポリメチルメタクリレート粒子分散体の質量全体を基準として、10質量%以上、15質量%以上、20質量%以上、25質量%以上、又は30質量%以上であることが、セパレータの空隙率を抑制し、その結果、リチウムによる突き破りを抑制する観点から好ましい。この含有率は、架橋ポリメチルメタクリレート粒子分散体の質量全体を基準として、40質量%以下、35質量%以下、又は33質量%以下であることが、連通孔を良好に生じさせ、その結果、リチウムイオンの透過性を良好にする観点から好ましい。 The polyamic acid content is preferably 10% by mass or more, 15% by mass or more, 20% by mass or more, 25% by mass or more, or 30% by mass or more, based on the total mass of the crosslinked polymethyl methacrylate particle dispersion, from the viewpoint of suppressing the porosity of the separator and thereby suppressing breakthrough by lithium. This content is preferably 40% by mass or less, 35% by mass or less, or 33% by mass or less, based on the total mass of the crosslinked polymethyl methacrylate particle dispersion, from the viewpoint of favorable formation of interconnected pores and therefore favorable lithium ion permeability.
ポリアミック酸の含有量は、架橋ポリメチルメタクリレート粒子分散体における架橋ポリメチルメタクリレート粒子100質量部に対して、100質量部以上、150質量部以上、170質量部以上、200質量部以上、又は220質量部以上であることが、セパレータの空隙率を抑制し、その結果、リチウムによる突き破りを抑制する観点から好ましい。この含有量は、架橋ポリメチルメタクリレート粒子分散体における架橋ポリメチルメタクリレート粒子100質量部に対して、500質量部以下、450質量部以下、400質量部以下、350質量部以下、300質量部以下、280質量部以下、250質量部以下であることが、連通孔を良好に生じさせ、その結果、リチウムイオンの透過性を良好にする観点から好ましい。 The polyamic acid content is preferably 100 parts by mass or more, 150 parts by mass or more, 170 parts by mass or more, 200 parts by mass or more, or 220 parts by mass or more relative to 100 parts by mass of crosslinked polymethyl methacrylate particles in the crosslinked polymethyl methacrylate particle dispersion, from the viewpoint of suppressing the porosity of the separator and thereby suppressing breakthrough by lithium. This content is preferably 500 parts by mass or less, 450 parts by mass or less, 400 parts by mass or less, 350 parts by mass or less, 300 parts by mass or less, 280 parts by mass or less, or 250 parts by mass or less relative to 100 parts by mass of crosslinked polymethyl methacrylate particles in the crosslinked polymethyl methacrylate particle dispersion, from the viewpoint of favorable formation of interconnecting pores and, therefore, favorable lithium ion permeability.
(ポリアミック酸:テトラカルボン酸)
ポリアミック酸を構成するテトラカルボン酸は、エチレンテトラカルボン酸、ブタンテトラカルボン酸、シクロペンタンテトラカルボン酸、シクロヘキサンテトラカルボン酸、1,2,4,5-シクロヘキサンテトラカルボン酸、1,2,3,4-シクロヘキサンテトラカルボン酸、ピロメリット酸(1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸-1,2,4,5-)、1,1-ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)エタン、ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)メタン、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)メタン、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸、2,2,6,6-ビフェニルテトラカルボン酸、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)スルホン、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)エーテル、ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)エーテル、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸、2,2’,3,3’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸、4,4-(p-フェニレンジオキシ)ジフタル酸、4,4-(m-フェニレンジオキシ)ジフタル酸、1,2,5,6-ナフタレンテトラカルボン、1,4,5,8-ナフタレンテトラカルボン酸、2,3,6,7-ナフタレンテトラカルボン酸、1,2,3,4-ベンゼンテトラカルボン酸、3,4,9,10-ペリレンテトラカルボン酸、2,3,6,7-アントラセンテトラカルボン酸、1,2,7,8-フェナントレンテトラカルボン酸、9,9-ビスフタル酸フルオレン等のうちの一種又は複数種を用いることができる。
(Polyamic acid: tetracarboxylic acid)
Tetracarboxylic acids constituting polyamic acids include ethylene tetracarboxylic acid, butane tetracarboxylic acid, cyclopentane tetracarboxylic acid, cyclohexane tetracarboxylic acid, 1,2,4,5-cyclohexane tetracarboxylic acid, 1,2,3,4-cyclohexane tetracarboxylic acid, pyromellitic acid (1,2,4,5-benzenetetracarboxylic acid-1,2,4,5-), 1,1-bis(2,3-dicarboxyphenyl)ethane, bis(2,3-dicarboxyphenyl)methane, bis(3,4-dicarboxyphenyl)methane, 3,3',4,4'-biphenyl tetracarboxylic acid, 2,2,6,6-biphenyl tetracarboxylic acid, 2,2-bis(3,4-dicarboxyphenyl)propane, 2,2-bis(2,3-dicarboxyphenyl)propane, 2,2-bis(3,4-dicarboxyphenyl)-1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, 2,2-bis(2,3-dicarboxyphenyl)-1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, and 2,2-bis(2,3-dicarboxyphenyl)-1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane. One or more of the following can be used: bis(3,4-dicarboxyphenyl)-1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, bis(3,4-dicarboxyphenyl)sulfone, bis(3,4-dicarboxyphenyl)ether, bis(2,3-dicarboxyphenyl)ether, 3,3',4,4'-benzophenonetetracarboxylic acid, 2,2',3,3'-benzophenonetetracarboxylic acid, 4,4-(p-phenylenedioxy)diphthalic acid, 4,4-(m-phenylenedioxy)diphthalic acid, 1,2,5,6-naphthalenetetracarboxylic acid, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic acid, 2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic acid, 1,2,3,4-benzenetetracarboxylic acid, 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic acid, 2,3,6,7-anthracenetetracarboxylic acid, 1,2,7,8-phenanthrenetetracarboxylic acid, 9,9-bisphthalic acid fluorene, and the like.
(ポリアミック酸:ジアミン)
ポリアミック酸を構成するジアミンとしては、脂肪酸ジアミン、芳香族ジアミン等を単独で又は混合して用いることができる。
(Polyamic acid: diamine)
As the diamine constituting the polyamic acid, fatty acid diamines, aromatic diamines, etc. can be used alone or in combination.
脂肪族ジアミンとしては、例えば炭素数が2~15程度のものを好ましく用いることができ、例えばペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン等を用いることができる。 Aliphatic diamines with a carbon number of approximately 2 to 15 are preferably used, such as pentamethylenediamine, hexamethylenediamine, and heptamethylenediamine.
芳香族ジアミンとしては、フェニル基が一個又は2~10個程度が結合したジアミノ化合物を好ましく用いることができ、例えばフェニレンジアミン及びその誘導体、ジアミノジフェニル化合物及びその誘導体、ジアミノトリフェニル化合物及びその誘導体、ジアミノナフタレン及びその誘導体、アミノフェニルアミノインダン及びその誘導体、ジアミノテトラフェニル化合物及びその誘導体、ジアミノヘキサフェニル化合物及びその誘導体、カルド型フルオレンジアミン誘導体である。 Aromatic diamines that can be preferably used are diamino compounds having one or 2 to 10 phenyl groups bonded to them, such as phenylenediamine and its derivatives, diaminodiphenyl compounds and their derivatives, diaminotriphenyl compounds and their derivatives, diaminonaphthalene and its derivatives, aminophenylaminoindan and its derivatives, diaminotetraphenyl compounds and their derivatives, diaminohexaphenyl compounds and their derivatives, and cardo-type fluorenediamine derivatives.
フェニレンジアミンとしては、m-フェニレンジアミン、p-フェニレンジアミン等を用いることができ、フェニレンジアミン誘導体としては、メチル基、エチル基等のアルキル基が結合したジアミン、例えば2,4-トリフェニレンジアミン等を用いることができる。 Examples of phenylenediamines that can be used include m-phenylenediamine and p-phenylenediamine, and examples of phenylenediamine derivatives include diamines to which alkyl groups such as methyl groups and ethyl groups are bonded, such as 2,4-triphenylenediamine.
ジアミノジフェニル化合物は、二つのアミノフェニル基が他の基を介してフェニル基同士の結合したものである。結合は、エーテル結合、スルホニル結合、チオエーテル結合、アルキレン又はその誘導体基による結合、イミノ結合、アゾ結合、ホスフィンオキシド結合、アミド結合、ウレイレン結合等である。アルキレン結合は、炭素数が1~6程度のものであり、その誘導体基はアルキレン基の水素原子の1以上がハロゲン原子等で置換されたものである。 Diaminodiphenyl compounds are compounds in which two aminophenyl groups are bonded to each other via another group. The bond can be an ether bond, sulfonyl bond, thioether bond, bond via alkylene or its derivative group, imino bond, azo bond, phosphine oxide bond, amide bond, ureylene bond, etc. Alkylene bonds have approximately 1 to 6 carbon atoms, and their derivative groups have one or more hydrogen atoms in the alkylene group substituted with a halogen atom or the like.
ジアミノジフェニル化合物の例としては3,3’-ジアミノジフェニルエーテル、3,4’-ジアミノジフェニルエーテル、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、3,3’-ジアミノジフェニルスルホン、3,4’-ジアミノジフェニルスルホン、4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、3,3’-ジアミノジフェニルメタン、3,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノジフェニルスルフィド、3,3’-ジアミノジフェニルケトン、3,4’-ジアミノジフェニルケトン、2,2-ビス(p-アミノフェニル)プロパン、2,2’-ビス(p-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、4-メチル-2,4-ビス(p-アミノフェニル)-1-ペンテン、4-メチル-2,4-ビス(p-アミノフェニル)-2-ペンテン、イミノジアニリン、4-メチル-2,4-ビス(p-アミノフェニル)ペンタン、ビス(p-アミノフェニル)ホスフィンオキシド、4,4’-ジアミノアゾベンゼン、4,4’-ジアミノジフェニル尿素、4,4’-ジアミノジフェニルアミド等を挙げることができる。 Examples of diaminodiphenyl compounds include 3,3'-diaminodiphenyl ether, 3,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 3,3'-diaminodiphenyl sulfone, 3,4'-diaminodiphenyl sulfone, 4,4'-diaminodiphenyl sulfone, 3,3'-diaminodiphenyl methane, 3,4'-diaminodiphenyl methane, 4,4'-diaminodiphenyl methane, 4,4'-diaminodiphenyl sulfide, 3,3'-diaminodiphenyl ketone, 3,4'-diaminodiphenyl ketone Examples of suitable amines include 2,2-bis(p-aminophenyl)propane, 2,2'-bis(p-aminophenyl)hexafluoropropane, 4-methyl-2,4-bis(p-aminophenyl)-1-pentene, 4-methyl-2,4-bis(p-aminophenyl)-2-pentene, iminodianiline, 4-methyl-2,4-bis(p-aminophenyl)pentane, bis(p-aminophenyl)phosphine oxide, 4,4'-diaminoazobenzene, 4,4'-diaminodiphenylurea, and 4,4'-diaminodiphenylamide.
ジアミノトリフェニル化合物は、二つのアミノフェニル基と一つのフェニレン基がいずれも他の基を介して結合したものであり、他の基はジアミノジフェニル化合物と同様のものが選ばれる。 Diaminotriphenyl compounds are compounds in which two aminophenyl groups and one phenylene group are bonded via other groups, and the other groups are selected from the same groups as in diaminodiphenyl compounds.
ジアミノトリフェニル化合物の例としては、1,3-ビス(m-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(p-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4-ビス(p-アミノフェノキシ)ベンゼン等を挙げることができる。ジアミノナフタレンの例としては、1,5-ジアミノナフタレン及び2,6-ジアミノナフタレンを挙げることができる。アミノフェニルアミノインダンの例としては、5又は6-アミノ-1-(p-アミノフェニル)-1,3,3-トリメチルインダンを挙げることができる。 Examples of diaminotriphenyl compounds include 1,3-bis(m-aminophenoxy)benzene, 1,3-bis(p-aminophenoxy)benzene, and 1,4-bis(p-aminophenoxy)benzene. Examples of diaminonaphthalenes include 1,5-diaminonaphthalene and 2,6-diaminonaphthalene. Examples of aminophenylaminoindanes include 5- or 6-amino-1-(p-aminophenyl)-1,3,3-trimethylindan.
ジアミノテトラフェニル化合物としては、例えば4,4’-ビス(p-アミノフェノキシ)ビフェニル、2,2’-ビス[p-(p’-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン及び2,2’-ビス[p-(p’-アミノフェノキシ)ビフェニル]プロパン、2,2’-ビス[p-(m-アミノフェノキシ)フェニル]ベンゾフェノン等を用いることができる。 Examples of diaminotetraphenyl compounds that can be used include 4,4'-bis(p-aminophenoxy)biphenyl, 2,2'-bis[p-(p'-aminophenoxy)phenyl]propane, 2,2'-bis[p-(p'-aminophenoxy)biphenyl]propane, and 2,2'-bis[p-(m-aminophenoxy)phenyl]benzophenone.
カルド型フルオレン誘導体としては、9,9-ビスアニリンフルオレン等を用いることができる。 Examples of cardo-type fluorene derivatives that can be used include 9,9-bisanilinefluorene.
なお、これらの芳香族ジアミンの水素原子がハロゲン原子、メチル基、メトキシ基、シアノ基、フェニル基などの群より選択される少なくとも1種の置換基により置換された化合物であってもよい。 In addition, these aromatic diamines may be compounds in which the hydrogen atoms are substituted with at least one substituent selected from the group consisting of halogen atoms, methyl groups, methoxy groups, cyano groups, phenyl groups, etc.
《多孔質セパレータの製造方法》
多孔質セパレータを製造する本発明の方法は、
ポリアミック酸を含有している上記の架橋ポリメチルメタクリレート分散体を、被塗布基材に塗布すること、及び
塗布した分散体に熱処理を施すことにより、前記ポリアミック酸を反応させてポリイミドのマトリックスを形成し、かつ架橋ポリメチルメタクリレート粒子を消失させて連通孔を形成すること
を含む。
<<Method for manufacturing porous separator>>
The method of the present invention for producing a porous separator includes:
The method includes applying the crosslinked polymethyl methacrylate dispersion containing polyamic acid to a substrate to be coated, and subjecting the applied dispersion to a heat treatment to react the polyamic acid to form a polyimide matrix and eliminate the crosslinked polymethyl methacrylate particles to form continuous pores.
被塗布基材としては、分散体に対して不活性であり、乾燥後にセパレータを容易に剥離することができる表面が平坦な形状であれば制限なく用いることができ、例えばガラス板、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、アラミド、セルロース、ポリテトラフルオロエチレン等のポリマーシート、ステンレス等の金属シート等を用いることができる。 The substrate to be coated can be any material that is inert to the dispersion and has a flat surface that allows the separator to be easily peeled off after drying. Examples of materials that can be used include glass plates, polymer sheets such as polyethylene terephthalate, polypropylene, aramid, cellulose, and polytetrafluoroethylene, and metal sheets such as stainless steel.
熱処理の温度は、ポリアミック酸を反応させてポリイミドのマトリックスを形成すること、及び架橋ポリメチルメタクリレート粒子を消失させることができる温度であれば特に限定されず、例えば300℃以上、320℃以上、330℃以上、340℃以上、又は345℃以上であってよく、また500℃以下、480℃以下、450℃以下、400℃以下、380℃以下、又は360℃以下であってよい。 The heat treatment temperature is not particularly limited as long as it is a temperature that can react the polyamic acid to form a polyimide matrix and eliminate the crosslinked polymethyl methacrylate particles. For example, the temperature may be 300°C or higher, 320°C or higher, 330°C or higher, 340°C or higher, or 345°C or higher, or 500°C or lower, 480°C or lower, 450°C or lower, 400°C or lower, 380°C or lower, or 360°C or lower.
この熱処理は、大気雰囲気中において行うこと、又は酸素濃度が低い不活性雰囲気中、例えば窒素雰囲気中で行うことができる。熱処理を不活性雰囲気中で行う場合の酸素濃度は、10vol%以下、5vol%以下、4vol%以下、3vol%以下、2vol%以下、又は1vol%以下であってよく、また0vol%又は0vol%超であってよい。 This heat treatment can be carried out in an air atmosphere or in an inert atmosphere with a low oxygen concentration, such as a nitrogen atmosphere. When the heat treatment is carried out in an inert atmosphere, the oxygen concentration may be 10 vol% or less, 5 vol% or less, 4 vol% or less, 3 vol% or less, 2 vol% or less, or 1 vol% or less, or may be 0 vol% or greater than 0 vol%.
実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。 The present invention will be explained in detail using examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these.
《ポリメチルメタクリレート粒子の作製》
〈実施例1〉
2リットルのフラスコに、撹拌機、還流冷却器、温度計、窒素ガス導入管、モノマー投入用1000ml分液漏斗を取り付け、温水槽にセットした。このフラスコに、蒸留水639.2質量部、界面活性剤としてのジアルキルスルホコハク酸ナトリウム(表1においては「SDASS」として言及)0.7質量部及び開始剤としての過硫酸アンモニウム(APS)0.6質量部を仕込んで、水相を作製した。この水相に、窒素ガスを導入しながら、内温を50℃まで昇温した。
<<Preparation of polymethyl methacrylate particles>>
Example 1
A 2-liter flask was equipped with a stirrer, a reflux condenser, a thermometer, a nitrogen gas inlet tube, and a 1000-ml separatory funnel for monomer introduction, and placed in a hot water bath. 639.2 parts by mass of distilled water, 0.7 parts by mass of sodium dialkyl sulfosuccinate (referred to as "SDASS" in Table 1) as a surfactant, and 0.6 parts by mass of ammonium persulfate (APS) as an initiator were charged into the flask to prepare an aqueous phase. While introducing nitrogen gas into the aqueous phase, the internal temperature was raised to 50°C.
一方、メタクリル酸メチル(MMA)339.2質量部に、架橋剤としてのトリアリルイソシアヌレート20質量部を混合した油相を調製した。 Separately, an oil phase was prepared by mixing 339.2 parts by mass of methyl methacrylate (MMA) with 20 parts by mass of triallyl isocyanurate as a crosslinking agent.
この油相を、上記分液漏斗から温度50℃付近に保った上記水相内に撹拌下で3時間にわたって添加し、乳化重合を行った。更に5時間熟成して重合を終了し、粒子の分散液1000質量部を得た。 This oil phase was added from the separatory funnel to the aqueous phase, which was kept at a temperature of around 50°C, over a period of 3 hours with stirring, to carry out emulsion polymerization. The mixture was then aged for a further 5 hours to complete the polymerization, yielding 1,000 parts by mass of a particle dispersion.
〈実施例2~4、比較例1~3及び参考例1~5〉
製造条件を、表1に示すように変更したことを除き、実施例1と同様にして、実施例2~4、比較例1~3及び参考例1~5の粒子を作製した。
Examples 2 to 4, Comparative Examples 1 to 3, and Reference Examples 1 to 5
Particles of Examples 2 to 4, Comparative Examples 1 to 3, and Reference Examples 1 to 5 were produced in the same manner as in Example 1, except that the production conditions were changed as shown in Table 1.
表1に示す架橋剤は、以下のとおりである:
アクリルA:ビスコート#195、大阪有機化学工業社(1,4-ブタンジオールジアクリレート)
アクリルB:ビスコート#295、大阪有機化学工業社(トリメチロールプロパントリアクリレート)
TAIC:(トリアリルイソシアヌレート)
The crosslinkers shown in Table 1 are as follows:
Acrylic A: Viscoat #195, Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd. (1,4-butanediol diacrylate)
Acrylic B: Viscoat #295, Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd. (trimethylolpropane triacrylate)
TAIC: (triallyl isocyanurate)
《ポリメチルメタクリレート粒子としての評価》
〈物性の測定〉
(体積平均粒子径)
DelsaMax CORE(ベックマン・コールター社)を用い、得られた粒子の体積平均粒子径を動的光散乱法により測定した。
<Evaluation as polymethyl methacrylate particles>
<Measurement of physical properties>
(Volume average particle size)
The volume average particle size of the obtained particles was measured by dynamic light scattering using DelsaMax CORE (Beckman Coulter).
(変動係数)
動的光散乱法により測定した散乱強度分布から導かれる粒度分布に基づき、得られた粒子の粒子径の変動係数を算出した。
(coefficient of variation)
The coefficient of variation of the particle size of the obtained particles was calculated based on the particle size distribution derived from the scattering intensity distribution measured by dynamic light scattering.
(5%減量温度)
熱重量分析装置 Thermo plus EVO DSC8230(リガク社)により、得られた粒子20mgを窒素中で昇温速度20℃/minで昇温させ、質量が5%減量したときの温度を測定した。
(5% weight loss temperature)
Using a thermogravimetric analyzer Thermo plus EVO DSC8230 (Rigaku Corporation), 20 mg of the obtained particles were heated in nitrogen at a heating rate of 20° C./min, and the temperature at which the mass had decreased by 5% was measured.
〈分散性〉
得られた粒子0.5gを、表1に示した比率で混合させた液体媒体1.0g中に添加して攪拌し、目視により外観を観察した。評価基準は以下のとおりである:
A:分散体がゲル状とならず、粒子が良好に分散していた。
B:分散体がゲル状となった。
<Dispersibility>
0.5 g of the obtained particles was added to 1.0 g of a liquid medium mixed at the ratio shown in Table 1, and the mixture was stirred, and the appearance was observed visually. The evaluation criteria were as follows:
A: The dispersion did not gel and the particles were well dispersed.
B: The dispersion became gel-like.
〈分解温度〉
評価基準は以下のとおりである:
A:粒子の5%減量温度が190℃~300℃の範囲内にある。
B:粒子の5%減量温度が190℃未満又は300℃超である。
<Decomposition temperature>
The evaluation criteria are as follows:
A: The 5% weight loss temperature of the particles is in the range of 190°C to 300°C.
B: The 5% weight loss temperature of the particles is less than 190°C or more than 300°C.
《セパレータの作製》
表1に示した比率で混合させた液体媒体13.3g中に、ポリアミック酸7.0gを溶解させ、ここに、調製したポリメチルメタクリレート粒子3.0gを混合して、スラリーを調製した。スラリー中の固形分濃度は43.0質量%であった。このスラリーを、ガラス基板上に塗工し、2vol%の酸素を含む窒素雰囲気中、350℃で熱処理して、連通孔を有する多孔質セパレータを得た。
<<Making the separator>>
7.0 g of polyamic acid was dissolved in 13.3 g of a liquid medium mixed in the ratio shown in Table 1, and 3.0 g of the prepared polymethyl methacrylate particles was mixed therein to prepare a slurry. The solids concentration in the slurry was 43.0 mass%. This slurry was applied to a glass substrate and heat-treated at 350°C in a nitrogen atmosphere containing 2 vol% oxygen to obtain a porous separator with interconnecting pores.
《セパレータとしての評価》
〈外観〉
得られたセパレータを目視により観察した。評価基準は以下のとおりである:
A:一様なセパレータが得られていた。
B:一様なセパレータが得られなかった。
<Evaluation as a separator>
<exterior>
The obtained separator was visually observed and evaluated based on the following criteria:
A: A uniform separator was obtained.
B: A uniform separator was not obtained.
〈連通孔の均一性〉
電子顕微鏡S-3400N(日立ハイテクノロジーズ社)により、作製したセパレータの連通孔の均一性を観察した。評価基準は以下のとおりである:
A:均一な連通孔を有していた。
B:均一な連通孔を有していなかった。
<Uniformity of interconnected holes>
The uniformity of the interconnecting pores of the prepared separator was observed using an S-3400N electron microscope (Hitachi High-Technologies Corporation). The evaluation criteria were as follows:
A: Uniform interconnected pores were present.
B: No uniform interconnected pores were present.
実施例、比較例及び参考例の各構成及び評価結果を表1に示す。 The configurations and evaluation results of the Examples, Comparative Examples, and Reference Examples are shown in Table 1.
表1から、5%減量温度が190℃~300℃である実施例の粒子は、良好な分散性及びポリマー分解温度しつつ、これらの粒子を用いて得たセパレータの成膜性及び外観が良好であったことが理解できよう。 From Table 1, it can be seen that the particles of the examples, which have a 5% weight loss temperature of 190°C to 300°C, have good dispersibility and polymer decomposition temperature, and the separators obtained using these particles have good film-forming properties and appearance.
Claims (6)
前記液体媒体中に分散している、架橋ポリメチルメタクリレート粒子
を含有しており、
前記液体媒体が、非プロトン性極性液体媒体とプロトン性極性液体媒体との混合液体媒体であり、
前記プロトン性極性液体媒体が、フェノール系液体媒体、単価アルコール系液体媒体、又は多価アルコール系液体媒体であり、
前記架橋ポリメチルメタクリレート粒子の、
熱重量分析における5%減量温度が、190℃~300℃であり、
動的光散乱法により測定した体積平均粒子径が、1.0μm以下であり、
セパレータの製造のための架橋ポリメチルメタクリレート粒子分散体。 a liquid medium; and crosslinked polymethyl methacrylate particles dispersed in the liquid medium ;
the liquid medium is a mixed liquid medium of an aprotic polar liquid medium and a protic polar liquid medium,
the protic polar liquid medium is a phenol-based liquid medium, a monohydric alcohol-based liquid medium, or a polyhydric alcohol-based liquid medium;
The crosslinked polymethyl methacrylate particles
The 5% weight loss temperature in thermogravimetric analysis is 190°C to 300°C,
The volume average particle size measured by dynamic light scattering is 1.0 μm or less,
Crosslinked polymethyl methacrylate particle dispersion for the production of separators .
塗布した前記分散体に熱処理を施すことにより、前記ポリアミック酸を反応させてポリイミドのマトリックスを形成し、かつ前記架橋ポリメチルメタクリレート粒子を消失させて連通孔を形成すること
を含む、多孔質セパレータの製造方法。 6. A method for producing a porous separator, comprising: applying the dispersion according to claim 5 to a substrate to be coated; and subjecting the applied dispersion to a heat treatment, thereby reacting the polyamic acid to form a polyimide matrix and eliminating the crosslinked polymethyl methacrylate particles to form interconnected pores.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021116383A JP7764156B2 (en) | 2021-07-14 | 2021-07-14 | Crosslinked polymethyl methacrylate particle dispersion for the manufacture of separators |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021116383A JP7764156B2 (en) | 2021-07-14 | 2021-07-14 | Crosslinked polymethyl methacrylate particle dispersion for the manufacture of separators |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2023012734A JP2023012734A (en) | 2023-01-26 |
| JP7764156B2 true JP7764156B2 (en) | 2025-11-05 |
Family
ID=85129531
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021116383A Active JP7764156B2 (en) | 2021-07-14 | 2021-07-14 | Crosslinked polymethyl methacrylate particle dispersion for the manufacture of separators |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7764156B2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011132390A (en) | 2009-12-25 | 2011-07-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Resin composition for forming porous polyimide |
| JP2013206846A (en) | 2012-03-29 | 2013-10-07 | Nippon Zeon Co Ltd | Slurry composition for secondary battery porous membrane |
| JP2016216695A (en) | 2015-05-26 | 2016-12-22 | 東京応化工業株式会社 | Method of producing porous film |
| JP2017226777A (en) | 2016-06-23 | 2017-12-28 | 富士ゼロックス株式会社 | Porous film and method for producing the same |
| JP2021046478A (en) | 2019-09-18 | 2021-03-25 | 富士ゼロックス株式会社 | Polyimide precursor solution, manufacturing method of polyimide film, and manufacturing method of separator for lithium ion secondary battery |
-
2021
- 2021-07-14 JP JP2021116383A patent/JP7764156B2/en active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011132390A (en) | 2009-12-25 | 2011-07-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Resin composition for forming porous polyimide |
| JP2013206846A (en) | 2012-03-29 | 2013-10-07 | Nippon Zeon Co Ltd | Slurry composition for secondary battery porous membrane |
| JP2016216695A (en) | 2015-05-26 | 2016-12-22 | 東京応化工業株式会社 | Method of producing porous film |
| JP2017226777A (en) | 2016-06-23 | 2017-12-28 | 富士ゼロックス株式会社 | Porous film and method for producing the same |
| JP2021046478A (en) | 2019-09-18 | 2021-03-25 | 富士ゼロックス株式会社 | Polyimide precursor solution, manufacturing method of polyimide film, and manufacturing method of separator for lithium ion secondary battery |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2023012734A (en) | 2023-01-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6881644B2 (en) | Method for producing resin particle-dispersed polyimide precursor solution, resin particle-dispersed polyimide precursor solution, resin particle-containing polyimide film, method for producing porous polyimide film, and porous polyimide film. | |
| JP6897150B2 (en) | Method for Producing Polyimide Precursor Solution, Method for Producing Polyimide Precursor Solution, and Porous Polyimide Film | |
| JP5605566B2 (en) | Method for producing porous polyimide membrane | |
| CN113169418B (en) | Polyimide microsphere slurry, composite diaphragm and lithium ion battery | |
| JP7163582B2 (en) | Polyimide precursor solution, molded article, and method for producing molded article | |
| CN106009007B (en) | Manufacturing method of porous polyimide film and porous polyimide film | |
| JP7069745B2 (en) | Polyimide precursor solution, method for producing porous polyimide film, and porous polyimide film | |
| JP6701833B2 (en) | Method for producing porous polyimide film, and porous polyimide film | |
| JP6404028B2 (en) | Method for producing porous polyimide film, method for producing separator, and varnish | |
| JP6950307B2 (en) | Particle-dispersed polyimide precursor solution, method for producing porous polyimide film, and porous polyimide film | |
| WO2014196656A1 (en) | Method for manufacturing secondary-battery separator and method for manufacturing lithium secondary battery | |
| JP6747091B2 (en) | Porous film and method for producing the same | |
| CN107922664A (en) | Perforated membrane and its manufacture method | |
| JP2014132057A (en) | Polyimide porous film and its use | |
| JP6885107B2 (en) | Porous polyimide film, polyimide precursor solution, and method for producing porous polyimide film | |
| CN106795314A (en) | Method for producing porous polyimide membrane | |
| JP7314524B2 (en) | Porous polyimide membrane, Lithium-ion secondary battery separator, Lithium-ion secondary battery, and All-solid-state battery | |
| JP2020136187A (en) | All-solid battery | |
| JP7024225B2 (en) | Polyimide laminated film and method for manufacturing polyimide laminated film | |
| JP6904109B2 (en) | Method for producing polyimide precursor solution and porous polyimide film | |
| JP7764156B2 (en) | Crosslinked polymethyl methacrylate particle dispersion for the manufacture of separators | |
| JP7847976B2 (en) | Cross-linked acrylic polymer particles for the manufacture of separators | |
| JP2022012380A (en) | Crosslinked polymethyl methacrylate particle | |
| JP2022067850A (en) | Particle dispersion polyimide precursor solution, manufacturing method of porous polyimide film, and porous polyimide film | |
| JP7397570B2 (en) | Porous polyimide film raw material, its manufacturing method, and composition |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240701 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20250520 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20250527 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20250725 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20251007 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20251023 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7764156 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |