JP2015042725A - Copolymer latex - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、共重合体ラテックスに関する。 The present invention relates to a copolymer latex.
従来より、塗工紙及び電池用電極の材料などの様々な用途に共重合体ラテックスが利用されている。共重合体ラテックスは、各用途における操業性に優れて使いやすく、最終製品に高度な物性バランスを与えるよう改良が重ねられているものの、更に高度な物性バランスを与えることができる共重合体ラテックスが切望されている。 Conventionally, copolymer latex has been used in various applications such as coated paper and battery electrode materials. Copolymer latex has excellent operability in each application, is easy to use, and has been improved to give a high balance of physical properties to the final product. Longed for.
例えば、塗工紙は、その印刷効果が高い等の理由から、非常に数多くの印刷物に利用されている。季刊、月間紙等の定期刊行物の中にも、全ての頁に塗工紙が使用される場合もかなり増えている。特に、メールオーダービジネスにおけるダイレクトメールや商品カタログ等においては、そのほとんどが全ての頁に塗工紙を使用している。 For example, coated paper is used for a large number of printed materials because of its high printing effect. Even in periodicals such as quarterly and monthly papers, the use of coated paper on all pages has increased considerably. In particular, most direct mails and product catalogs in the mail order business use coated paper for all pages.
一般に紙塗工用組成物は、クレーや炭酸カルシウムなどの白色顔料を水に分散した顔料分散液と、顔料同士および顔料と原紙とを接着固定するためのバインダーと、その他の添加剤とによって構成される水性塗料である。バインダーとしては、スチレン−ブタジエン系共重合体ラテックスに代表されるような合成エマルションバインダーや、デンプン、カゼインに代表されるような天然バインダーが使用される。その中でも、乳化重合により得られるスチレン−ブタジエン系共重合体ラテックスは、品質設計の自由度が大きく、紙塗工用組成物に最も適したバインダーとして広く使用されており、その特性が紙塗工用組成物の性能や塗工紙作成時の操業性あるいは最終的な塗工紙製品の表面強度、印刷光沢などの品質に影響することが知られている(例えば、下記特許文献1及び2を参照)。 Generally, a composition for paper coating is composed of a pigment dispersion in which a white pigment such as clay or calcium carbonate is dispersed in water, a binder for adhering and fixing the pigments to each other, and the pigment and the base paper, and other additives. It is a water-based paint. As the binder, a synthetic emulsion binder represented by styrene-butadiene copolymer latex, or a natural binder represented by starch or casein is used. Among them, styrene-butadiene copolymer latex obtained by emulsion polymerization has a high degree of freedom in quality design, and is widely used as the most suitable binder for paper coating compositions. It is known that it affects the performance of the composition for coating, the operability at the time of creating coated paper, or the quality of the final coated paper product, such as surface strength and printing gloss (for example, Patent Documents 1 and 2 below) reference).
最近、紙塗工用組成物などの塗料に対し、低コスト化が図られており、高価なカオリンから安価な炭酸カルシウムへの配合比率が増すと共に、塗料コストに占める割合の大きな共重合体ラテックスの配合量を減らす動きがある。そのため、少ない配合量でも十分な接着強度を発現できる共重合体ラテックスが求められている。 Recently, cost reduction has been achieved for paints such as paper coating compositions, and the proportion of copolymer from expensive kaolin to inexpensive calcium carbonate has increased, and copolymer latex has a large proportion of paint cost. There is a movement to reduce the amount of blending. Therefore, there is a demand for a copolymer latex that can exhibit sufficient adhesive strength even with a small amount.
しかし、高性能化への対応は共重合体ラテックスの粘度を増加させる傾向にあり、一般的には共重合体ラテックスの高性能化と低粘度化とはトレードオフの関係にある。共重合体ラテックスの接着強度の向上を図る場合、粘度の増加に伴う作業性の低下が懸念される。 However, the response to higher performance tends to increase the viscosity of the copolymer latex, and generally there is a trade-off relationship between higher performance and lower viscosity of the copolymer latex. When attempting to improve the adhesive strength of the copolymer latex, there is a concern that workability will decrease with increasing viscosity.
他方、寒冷地でラテックスを取り扱う際、ラテックスを凍結させないように配管などを全て保温するなどの対策が必要であった。ラテックスが凍結してしまうと解凍しても元通りにならないことが多く、多少の低温状態に曝されても安定性が良好なラテックスが求められていた。 On the other hand, when handling latex in a cold region, it was necessary to take measures such as keeping all the pipes warm so as not to freeze the latex. When the latex freezes, it often does not return to its original state even when thawed, and there has been a demand for a latex having good stability even when exposed to some low temperature conditions.
本発明の目的は、十分な接着強度を発現できるとともに、低粘度化を実現でき、なおかつ凍結安定性に優れた共重合体ラテックスを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a copolymer latex that can exhibit sufficient adhesive strength, can achieve low viscosity, and is excellent in freeze stability.
本発明は、乳化重合により得られる共重合体ラテックスであって、共重合体は、脂肪族共役ジエン系単量体15〜60質量%、エチレン系不飽和カルボン酸単量体5〜35質量%、シアン化ビニル単量体0.5〜30質量%、及びこれらと共重合可能な単量体0〜79.5質量%、からなる単量体成分で構成されており、乳化重合が、重合開始剤投入開始時の反応系に、エチレン系不飽和カルボン酸単量体の全量の0質量%超40質量%以下を含有させ、反応系のポリマー転化率が1.0%に到達した到達時から単量体成分の全量投入終了した終了時までの時間、の5%の時点以降から、上記エチレン系不飽和カルボン酸単量体の残部の投入を開始して、上記到達時から上記終了時までの時間、の80%の時点までに、上記エチレン系不飽和カルボン酸単量体の全量の92質量%以上を投入して行われ、示差走査熱量測定により、−25℃に冷却した共重合体ラテックスを1℃/分の昇温速度で加熱したときに得られるDSC曲線から算出される−20℃から0℃までの融解熱量ΔH(mJ/mg)が下記式(1)を満たす、共重合体ラテックスを提供する。
[ΔH×(100/100−CS)]/ΔHW≦0.8 ・・・(1)
[式(1)中、CSは、共重合体ラテックスの測定試料の固形分濃度(質量%)を示し、ΔHWは、蒸留水を同条件で測定したときの融解熱量(mJ/mg)を示す。]
The present invention is a copolymer latex obtained by emulsion polymerization, wherein the copolymer is 15 to 60% by mass of an aliphatic conjugated diene monomer and 5 to 35% by mass of an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer. , Vinyl cyanide monomer 0.5 to 30% by mass, and monomers 0 to 79.5% by mass copolymerizable therewith, and emulsion polymerization is carried out by polymerization. When the reaction system at the start of the introduction of the initiator contains more than 0% by mass and 40% by mass or less of the total amount of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer, and when the polymer conversion rate of the reaction system reaches 1.0% From the time of 5% of the time until the end when the entire amount of monomer components has been charged, the remaining amount of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is started, and from the time of arrival to the time of completion. Up to 80% of the time until the ethylenic unsaturation Performed by charging 92% by mass or more of the total amount of rubonic acid monomer, and obtained by differential scanning calorimetry when the copolymer latex cooled to -25 ° C was heated at a rate of temperature increase of 1 ° C / min. A copolymer latex in which the heat of fusion ΔH (mJ / mg) from −20 ° C. to 0 ° C. calculated from the DSC curve obtained satisfies the following formula (1) is provided.
[ΔH × (100 / 100−C S )] / ΔH W ≦ 0.8 (1)
[In formula (1), C S indicates the solid content concentration (mass%) of the copolymer latex measurement sample, and ΔH W is the heat of fusion (mJ / mg) when distilled water is measured under the same conditions. Indicates. ]
本発明の共重合体ラテックスは、十分な接着強度を発現できるとともに、低粘度化を実現でき、なおかつ凍結安定性に優れるラテックスになり得る。なお、本発明の共重合体ラテックスが凍結安定性に優れる理由について本発明者らは以下のとおり考えている。式(1)の左辺は、共重合体ラテックスに含まれる水の全融解熱量に対する、−20℃から0℃までに検出される水の融解熱量の割合を示す。この値が、式(1)の右辺の値0.8以下となる場合、−20℃から0℃までに検出されない水の量がラテックス中に20質量%以上存在すると考えられる。−20℃から0℃までに検出されるピークが結合水及び自由水であり、検出されない水は不凍水であると推察される。このような不凍水を、上記特定の乳化重合によりラテックス中に十分存在させることができた結果、接着強度と低粘度化との両立を図りながら凍結安定性の向上が可能になったものと考えられる。 The copolymer latex of the present invention can exhibit a sufficient adhesive strength, can realize a low viscosity, and can be a latex having excellent freezing stability. In addition, the present inventors consider the reason why the copolymer latex of the present invention is excellent in freezing stability as follows. The left side of the formula (1) indicates the ratio of the heat of fusion of water detected from −20 ° C. to 0 ° C. with respect to the total heat of fusion of water contained in the copolymer latex. When this value is 0.8 or less on the right side of the formula (1), it is considered that the amount of water not detected from -20 ° C. to 0 ° C. is present in the latex by 20% by mass or more. The peaks detected from −20 ° C. to 0 ° C. are bound water and free water, and the water not detected is presumed to be antifreeze water. Such antifreeze water can be sufficiently present in the latex by the above specific emulsion polymerization, and as a result, it has become possible to improve freezing stability while achieving both adhesive strength and low viscosity. Conceivable.
また、本発明の共重合体ラテックスは、電極活物質への被覆性が良好であることにより、充放電を繰り返した際の電池のサイクル特性を向上させることができる。更に、本発明の共重合体ラテックスを配合した電池電極用組成物は、集電体に対して優れた結着力を有する塗工層を形成することができる。 Moreover, the copolymer latex of this invention can improve the cycling characteristics of the battery at the time of repeating charging / discharging by the coating | cover property to an electrode active material being favorable. Furthermore, the composition for battery electrodes which mix | blended the copolymer latex of this invention can form the coating layer which has the outstanding binding force with respect to a collector.
本発明の共重合体ラテックスにおいて、上記エチレン系不飽和カルボン酸単量体がモノカルボン酸単量体を30質量%超含むことが好ましい。この場合、エチレン系不飽和カルボン酸単量体におけるモノカルボン酸単量体の割合が30質量%以下である場合に比べてpH中性域での粘度低減効果をより高めることができる。 In the copolymer latex of the present invention, the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer preferably contains more than 30% by mass of a monocarboxylic acid monomer. In this case, the effect of reducing the viscosity in the neutral pH range can be further enhanced as compared with the case where the proportion of the monocarboxylic acid monomer in the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is 30% by mass or less.
また、上記乳化重合が、上記エチレン系不飽和カルボン酸単量体の全量投入終了時までに上記反応系に投入されたエチレン系不飽和カルボン酸単量体以外の単量体成分のFedors法による溶解度パラメータをSP1とし、上記エチレン系不飽和カルボン酸単量体の全量投入終了時よりも後に上記反応系に投入されたエチレン系不飽和カルボン酸単量体以外の単量体成分のFedors法による溶解度パラメータをSP2としたときに、SP1とSP2との差が絶対値で1.50以下となるように、上記反応系に上記単量体成分を投入して行われることが好ましい。この場合、凍結安定性に一層優れた共重合体ラテックスを得ることができる。 In addition, the emulsion polymerization is performed according to the Fedors method for monomer components other than the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer introduced into the reaction system by the end of the introduction of the entire amount of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer. Fedors method for monomer components other than the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer introduced into the reaction system after the end of charging all of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer, with a solubility parameter of SP 1 It is preferable that the monomer component is added to the reaction system so that the difference between SP 1 and SP 2 is 1.50 or less in absolute value when the solubility parameter is SP 2. . In this case, a copolymer latex having further excellent freezing stability can be obtained.
本発明によれば、十分な接着強度を発現できるとともに、低粘度化を実現でき、なおかつ凍結安定性に優れた共重合体ラテックスを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while being able to express sufficient adhesive strength, the low viscosity can be implement | achieved and the copolymer latex excellent in freezing stability can be provided.
本実施形態に係る共重合体ラテックスは、乳化重合により得られる共重合体ラテックスであって、共重合体は、脂肪族共役ジエン系単量体15〜60質量%、エチレン系不飽和カルボン酸単量体5〜35質量%、シアン化ビニル単量体0.5〜30質量%、及び、これらと共重合可能な単量体0〜79.5質量%、からなる単量体成分で構成されており、上記の乳化重合が、重合開始剤投入開始時の反応系に、上記エチレン系不飽和カルボン酸単量体の全量の0質量%超40質量%以下を含有させ、反応系のポリマー転化率が1.0%に到達した到達時から単量体成分の全量投入終了した終了時までの時間、の5%の時点以降から、上記エチレン系不飽和カルボン酸単量体の残部の投入を開始して、上記到達時から上記終了時までの時間、の80%の時点までに、上記エチレン系不飽和カルボン酸単量体の全量の92質量%以上を投入して行われ、示差走査熱量測定により、−25℃に冷却した共重合体ラテックスを1℃/分の昇温速度で加熱したときに得られるDSC曲線から算出される−20℃から0℃までの融解熱量ΔH(mJ/mg)が下記式(1)を満たす。
[ΔH×(100/100−CS)]/ΔHW≦0.8 ・・・(1)
The copolymer latex according to this embodiment is a copolymer latex obtained by emulsion polymerization, and the copolymer is 15 to 60% by mass of an aliphatic conjugated diene monomer, an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer. It is composed of a monomer component consisting of 5 to 35% by mass of a monomer, 0.5 to 30% by mass of a vinyl cyanide monomer, and 0 to 99.5% by mass of a monomer copolymerizable therewith. In the above emulsion polymerization, the reaction system at the start of charging the polymerization initiator contains 0% by mass to 40% by mass or less of the total amount of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer, and polymer conversion of the reaction system From the time when the rate reaches 1.0% to the end when the entire amount of the monomer component has been charged, the remainder of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is charged. Start and time from the time of arrival to the end of time By the time of 0%, 92% by mass or more of the total amount of the above-mentioned ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer was added, and the copolymer latex cooled to −25 ° C. by differential scanning calorimetry was 1 ° C. The heat of fusion ΔH (mJ / mg) from −20 ° C. to 0 ° C. calculated from the DSC curve obtained when heated at a rate of temperature rise / min satisfies the following formula (1).
[ΔH × (100 / 100−C S )] / ΔH W ≦ 0.8 (1)
式(1)中、CSは、共重合体ラテックスの測定試料の固形分濃度(質量%)を示し、ΔHWは、蒸留水を同条件で測定したときの融解熱量(mJ/mg)を示す。共重合体ラテックスの測定試料はpH7に調整することができる。pHの調整には、アンモニア、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムなどを用いることができる。CSは、10〜50質量%に設定することができ、好ましくは40質量%に設定される。濃度の調整には、蒸留水、イオン交換水、精製水を用いることができる。ΔHWを算出するための水は、蒸留水(和光純薬工業製)を用いることができる。 In the formula (1), C S indicates the solid content concentration (% by mass) of the copolymer latex measurement sample, and ΔH W indicates the heat of fusion (mJ / mg) when distilled water is measured under the same conditions. Show. The measurement sample of the copolymer latex can be adjusted to pH 7. For adjusting the pH, ammonia, potassium hydroxide, sodium hydroxide, or the like can be used. C S can be set to 10 to 50 mass% is preferably set to 40 mass%. For adjusting the concentration, distilled water, ion-exchanged water, or purified water can be used. Water for calculating the [Delta] H W may be used distilled water (manufactured by Wako Pure Chemical Industries).
まず、上記共重合体を構成する単量体成分について説明する。 First, the monomer component which comprises the said copolymer is demonstrated.
脂肪族共役ジエン系単量体(以下、(a)成分という場合もある)としては、1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ブタジエン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、2−クロル−1,3−ブタジエン、置換直鎖共役ペンタジエン類、並びに、置換および側鎖共役ヘキサジエン類などの単量体が挙げられる。これらは1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。本実施形態においては、工業的に容易に製造され、入手の容易性及びコストの観点から、1,3−ブタジエンを用いることが好ましい。 Examples of the aliphatic conjugated diene monomer (hereinafter sometimes referred to as component (a)) include 1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene, and 2,3-dimethyl-1,3-butadiene. , 2-chloro-1,3-butadiene, substituted linear conjugated pentadienes, and monomers such as substituted and side chain conjugated hexadienes. These can be used alone or in combination of two or more. In the present embodiment, it is preferable to use 1,3-butadiene from the viewpoint of easy production industrially and availability and cost.
エチレン系不飽和カルボン酸単量体(以下、(b)成分という場合もある)としては、アクリル酸、メタクリル酸及びクロトン酸などのモノカルボン酸単量体、マレイン酸、フマル酸及びイタコン酸などのジカルボン酸単量体並びにこれらの無水物が挙げられる。これらの単量体は1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。 Examples of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer (hereinafter sometimes referred to as component (b)) include monocarboxylic acid monomers such as acrylic acid, methacrylic acid and crotonic acid, maleic acid, fumaric acid and itaconic acid These dicarboxylic acid monomers and their anhydrides are mentioned. These monomers can be used alone or in combination of two or more.
シアン化ビニル単量体(以下、(c)成分という場合もある)としては、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、α−クロルアクリロニトリル、α−エチルアクリロニトリルなどが挙げられる。これらは1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。本実施形態においては、工業的に容易に製造され、入手の容易性及びコストの観点から、アクリロニトリル又はメタクリロニトリルを用いることが好ましい。 Examples of the vinyl cyanide monomer (hereinafter sometimes referred to as component (c)) include acrylonitrile, methacrylonitrile, α-chloroacrylonitrile, α-ethylacrylonitrile and the like. These can be used alone or in combination of two or more. In the present embodiment, it is preferable to use acrylonitrile or methacrylonitrile from the viewpoint of easy production industrially and availability and cost.
上記(a)成分〜(c)成分と共重合可能な単量体(以下、(d)成分という場合もある)としては、アルケニル芳香族単量体、不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体、ヒドロキシアルキル基を含有する不飽和単量体、不飽和カルボン酸アミド単量体などの単量体が挙げられる。 As the monomer copolymerizable with the component (a) to the component (c) (hereinafter sometimes referred to as the component (d)), an alkenyl aromatic monomer, an unsaturated carboxylic acid alkyl ester monomer, Monomers such as unsaturated monomers and unsaturated carboxylic acid amide monomers containing a hydroxyalkyl group may be mentioned.
アルケニル芳香族単量体としては、スチレン、α−メチルスチレン、メチル−α−メチルスチレン、ビニルトルエン及びジビニルベンゼンなどが挙げられる。これらは1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。本実施形態においては、工業的に容易に製造され、入手の容易性及びコストの観点から、スチレンを用いることが好ましい。 Examples of the alkenyl aromatic monomer include styrene, α-methylstyrene, methyl-α-methylstyrene, vinyl toluene and divinylbenzene. These can be used alone or in combination of two or more. In this embodiment, it is preferable to use styrene from the viewpoint of easy production industrially and availability and cost.
不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体としては、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、ブチルアクリレート、グリシジルメタクリレート、ジメチルフマレート、ジエチルフマレート、ジメチルマレエート、ジエチルマレエート、ジメチルイタコネート、モノメチルフマレート、モノエチルフマレート及び2−エチルヘキシルアクリレートなどが挙げられる。これらは1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。本実施形態においては、工業的に容易に製造され、入手の容易性及びコストの観点から、メチルメタクリレートを用いることが好ましい。 Examples of unsaturated carboxylic acid alkyl ester monomers include methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, butyl acrylate, glycidyl methacrylate, dimethyl fumarate, diethyl fumarate, dimethyl maleate, diethyl maleate, dimethyl itaconate, Examples include monomethyl fumarate, monoethyl fumarate, and 2-ethylhexyl acrylate. These can be used alone or in combination of two or more. In the present embodiment, it is preferable to use methyl methacrylate from the viewpoint of easy production industrially and availability and cost.
ヒドロキシアルキル基を含有する不飽和単量体としては、β−ヒドロキシエチルアクリレート、β−ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、ヒドロキシブチルアクリレート、ヒドロキシブチルメタクリレート、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、ジ−(エチレングリコール)マレエート、ジ−(エチレングリコール)イタコネート、2−ヒドロキシエチルマレエート、ビス(2−ヒドロキシエチル)マレエート及び2−ヒドロキシエチルメチルフマレートなどが挙げられる。これらは1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。 Examples of unsaturated monomers containing a hydroxyalkyl group include β-hydroxyethyl acrylate, β-hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl acrylate, hydroxypropyl methacrylate, hydroxybutyl acrylate, hydroxybutyl methacrylate, and 3-chloro-2-hydroxypropyl. Examples include methacrylate, di- (ethylene glycol) maleate, di- (ethylene glycol) itaconate, 2-hydroxyethyl maleate, bis (2-hydroxyethyl) maleate, and 2-hydroxyethyl methyl fumarate. These can be used alone or in combination of two or more.
不飽和カルボン酸アミド単量体としては、アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド及びN,N−ジメチルアクリルアミドなどが挙げられる。これらは1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。 Examples of the unsaturated carboxylic acid amide monomer include acrylamide, methacrylamide, N-methylol acrylamide, N-methylol methacrylamide and N, N-dimethylacrylamide. These can be used alone or in combination of two or more.
さらに、上記単量体の他に、エチレン、プロピレン、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、塩化ビニル、塩化ビニリデン等、通常の乳化重合において使用される単量体を使用することができる。 Furthermore, in addition to the above monomers, monomers used in ordinary emulsion polymerization such as ethylene, propylene, vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl chloride, vinylidene chloride, and the like can be used.
(a)成分の含有量は、共重合体を構成する単量体成分全量に対し、15〜60質量%であり、17〜56質量%であることが好ましく、20〜52質量%であることがより好ましい。なお、共重合体ラテックスを紙塗工用組成物に使用する場合においては、(a)成分の含有量は、共重合体を構成する単量体成分全量に対し、25〜60質量%であることが好ましく、27〜56質量%であることがより好ましく、30〜55質量%であることが好ましい、30〜52質量%であることがより好ましい。(a)成分の含有量を上記範囲とすることにより、接着強度と操業性とのバランスに優れた共重合体ラテックスを得ることができる。 (A) Content of a component is 15-60 mass% with respect to the monomer component whole quantity which comprises a copolymer, It is preferable that it is 17-56 mass%, and it is 20-52 mass%. Is more preferable. In addition, when using copolymer latex for the composition for paper coating, content of (a) component is 25-60 mass% with respect to the monomer component whole quantity which comprises a copolymer. It is preferable that it is 27-56 mass%, It is more preferable that it is 30-55 mass%, It is more preferable that it is 30-52 mass%. By making content of (a) component into the said range, the copolymer latex excellent in the balance of adhesive strength and operativity can be obtained.
(b)成分の含有量は、共重合体を構成する単量体成分全量に対し、5〜35質量%であり、5.5〜33質量%であることが好ましく、6〜28質量%であることがより好ましい。(b)成分の含有量を上記範囲とすることにより、共重合体ラテックスの接着強度及び電極活物質への被覆性を十分に向上させることができる。共重合体ラテックスの電極活物質への被覆性が良好であることにより、充放電を繰り返した際の電池のサイクル特性を向上させることができる。 (B) Content of component is 5-35 mass% with respect to the monomer component whole quantity which comprises a copolymer, It is preferable that it is 5.5-33 mass%, It is 6-28 mass%. More preferably. By making content of (b) component into the said range, the adhesive strength of copolymer latex and the covering property to an electrode active material can fully be improved. Since the coating property of the copolymer latex on the electrode active material is good, the cycle characteristics of the battery when charging and discharging are repeated can be improved.
本実施形態においては、(b)成分がエチレン系不飽和モノカルボン酸単量体を30質量%超えて含有することが好ましく、37質量%以上含有することがより好ましく、45質量%以上含有することが更に好ましい。エチレン系不飽和モノカルボン酸単量体の含有量を上記範囲とすることにより、pH中性域での粘度低減効果がより高い共重合体ラテックスを得ることができる。 In the present embodiment, the component (b) preferably contains an ethylenically unsaturated monocarboxylic acid monomer in an amount exceeding 30% by mass, more preferably 37% by mass or more, and more preferably 45% by mass or more. More preferably. By setting the content of the ethylenically unsaturated monocarboxylic acid monomer in the above range, a copolymer latex having a higher viscosity reducing effect in the neutral pH range can be obtained.
(c)成分の含有量は、共重合体を構成する単量体成分全量に対し、0.5〜30質量%であり、1〜28質量%であることが好ましく、3〜25質量%であることがより好ましい。(c)成分の含有量を上記範囲とすることにより、耐溶剤性の良好な共重合体ラテックスを得ることができる。 (C) Content of a component is 0.5-30 mass% with respect to the monomer component whole quantity which comprises a copolymer, It is preferable that it is 1-28 mass%, It is 3-25 mass%. More preferably. By setting the content of the component (c) in the above range, a copolymer latex having good solvent resistance can be obtained.
(d)成分の含有量は、共重合体を構成する単量体成分全量に対し、0〜79.5質量%であり、2〜75質量%であることが好ましく、5〜70質量%であることがより好ましい。なお、共重合体ラテックスを紙塗工用組成物に使用する場合においては、(d)成分の含有量は、共重合体を構成する単量体成分全量に対し、0〜69.5質量%であることが好ましく、2〜65質量%であることがより好ましく、5〜60質量%であることがより好ましい。 (D) Content of a component is 0-79.5 mass% with respect to the monomer component whole quantity which comprises a copolymer, It is preferable that it is 2-75 mass%, and is 5-70 mass%. More preferably. In addition, when using copolymer latex for the composition for paper coating, content of (d) component is 0-69.5 mass% with respect to the monomer component whole quantity which comprises a copolymer. It is preferable that it is 2-65 mass%, and it is more preferable that it is 5-60 mass%.
本実施形態においては、共重合体ラテックスポリマーの硬さをコントロールすることを目的として、(d)成分として、スチレンを、共重合体を構成する単量体成分全量に対し、1〜79.5質量%含有させることが好ましく、共重合体ラテックスを紙塗工用組成物に使用する場合は、1〜69.5質量%含有させることが好ましい。 In the present embodiment, for the purpose of controlling the hardness of the copolymer latex polymer, styrene is used as the component (d) in an amount of 1 to 79.5 based on the total amount of monomer components constituting the copolymer. It is preferable to make it contain by mass%, and when using copolymer latex for a paper coating composition, it is preferable to make it contain 1-69.5 mass%.
次に、本実施形態に係る乳化重合について説明する。 Next, the emulsion polymerization according to this embodiment will be described.
本実施形態においては、乳化重合が、重合開始剤投入開始時の反応系に、上記エチレン系不飽和カルボン酸単量体の全量の0質量%超40質量%以下を含有させ、反応系のポリマー転化率が1.0%に到達した到達時(以下、単に「到達時」という場合もある)から、単量体成分の全量投入終了した終了時(以下、単に「終了時」という場合もある)までの時間、の5%の時点以降から、上記エチレン系不飽和カルボン酸単量体の残部の投入を開始して、上記到達時から上記終了時までの時間、の80%の時点までに、上記エチレン系不飽和カルボン酸単量体の全量の92質量%以上を投入して行われる。 In the present embodiment, the emulsion polymerization is carried out by adding more than 0% by mass to 40% by mass or less of the total amount of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer in the reaction system at the start of addition of the polymerization initiator. From the time when the conversion rate reaches 1.0% (hereinafter, sometimes simply referred to as “when it reaches”) to the time when the entire amount of monomer components has been charged (hereinafter referred to simply as “when it ends”). From the time point of 5% of the time until) until the end of the introduction of the remainder of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer until the time point of 80% of the time from the arrival time to the end time , 92% by mass or more of the total amount of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is added.
上記到達時とは、反応系に添加した単量体のポリマー転化率が1.0%に到達した時点をいう。ポリマー転化率が1.0%に到達した時点は、単量体成分、開始剤及び水が共存開始した時点(0点)から30分後に実測することから算出する。30分後に測定したポリマー転化率が1%を超えていなかったら、さらに30分経ってから測定し、ポリマー転化率が1%超えるまで30分毎に測定する。ポリマー転化率が1%を超えたら、1%を超えたデータと0点とを結んでポリマー転化率が1.0%となる時点を「到達時」とする。 The term “arrival time” refers to the time when the polymer conversion rate of the monomer added to the reaction system reaches 1.0%. The time point when the polymer conversion rate reaches 1.0% is calculated from actual measurement 30 minutes after the time point (0 point) when the monomer component, the initiator and water coexist. If the polymer conversion rate measured after 30 minutes does not exceed 1%, it is measured after another 30 minutes, and is measured every 30 minutes until the polymer conversion rate exceeds 1%. When the polymer conversion rate exceeds 1%, the time when the polymer conversion rate reaches 1.0% by connecting the data exceeding 1% and 0 point is defined as “at the time of arrival”.
ポリマー転化率は、反応槽内より採取した反応液を秤量し、150℃で1時間乾燥後、再度秤量して固形分量Cを測定して、次式より算出することができる。
ポリマー転化率(%)=[固形分量C(g)−反応液に含まれる単量体以外の固形分量(g)]/反応系に添加した単量体成分量(g)×100
なお、「到達時」は、予め求められたデータに基づき設定することができる。例えば、実施する乳化重合と同様の反応系を用意し、この反応系のポリマー転化率の推移に基づき予め到達時を求めておくことができる。
The polymer conversion rate can be calculated from the following equation by weighing the reaction solution collected from the reaction vessel, drying at 150 ° C. for 1 hour, weighing again, and measuring the solid content C.
Polymer conversion (%) = [Solid content C (g) −Solid content other than monomer contained in reaction solution (g)] / Amount of monomer component added to reaction system (g) × 100
Note that “at the time of arrival” can be set based on data obtained in advance. For example, a reaction system similar to the emulsion polymerization to be performed can be prepared, and the arrival time can be obtained in advance based on the transition of the polymer conversion rate of this reaction system.
重合開始剤投入開始時の反応系に、上記エチレン系不飽和カルボン酸単量体の全量の0質量%超40質量%以下、より好ましくは0.1質量%以上30質量%以下を含有させ、上記到達時から上記終了時までの時間、の5%の時点以降から上記エチレン系不飽和カルボン酸単量体の残部の投入を開始して、上記到達時から上記終了時までの時間、の80%の時点までに上記エチレン系不飽和カルボン酸単量体の全量の92質量%以上を投入して乳化重合を行うことにより、得られる共重合体ラテックスの粘度を抑制することができるとともに、上記式(1)を満たす共重合体ラテックスを得ることができる。 Into the reaction system at the start of charging the polymerization initiator, more than 0% by mass and 40% by mass or less, more preferably 0.1% by mass to 30% by mass of the total amount of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer, Starting from the time of 5% of the time from the time of arrival to the end of time, the charging of the remainder of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is started, and the time from the time of arrival to the time of completion is 80% % By adding 92% by mass or more of the total amount of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer and performing emulsion polymerization, the viscosity of the resulting copolymer latex can be suppressed, and A copolymer latex satisfying the formula (1) can be obtained.
上記効果をさらに高めるためには、上記エチレン系不飽和カルボン酸単量体は、上記到達時から上記終了時までの時間、の10%の時点以降から、さらに好ましくは15%の時点以降から上記エチレン系不飽和カルボン酸単量体の残部の投入を開始することが好ましい。また、上記到達時から上記終了時までの時間、の70%の時点までに、全量の95質量%以上添加することが好ましい。さらに好ましくは、上記到達時から上記終了時までの時間、の60%の時点までに、全量添加することが好ましい。 In order to further enhance the above effect, the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is used after 10% of the time from the arrival time to the end time, more preferably after 15%. It is preferable to start charging the remainder of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer. Further, it is preferable to add 95% by mass or more of the total amount by 70% of the time from the arrival time to the end time. More preferably, it is preferable to add the total amount up to 60% of the time from the arrival time to the end time.
本実施形態に係る反応系には、上記(a)〜(d)成分以外に、乳化剤(界面活性剤)、重合開始剤、更に必要に応じて、連鎖移動剤、還元剤などを配合することができる。 In addition to the components (a) to (d), an emulsifier (surfactant), a polymerization initiator, and, if necessary, a chain transfer agent, a reducing agent, and the like are added to the reaction system according to this embodiment. Can do.
乳化剤としては、例えば、高級アルコールの硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩、脂肪族スルホン酸塩、脂肪族カルボン酸塩、デヒドロアビエチン酸塩、ナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物、非イオン性界面活性剤の硫酸エステル塩等のアニオン性界面活性剤、ポリエチレングリコールのアルキルエステル型、アルキルフェニルエーテル型、及びアルキルエーテル型等のノニオン性界面活性剤などが挙げられる。これらは1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。乳化剤の配合量は、他の添加剤などの組み合わせを考慮して適宜調整することができる。 Examples of the emulsifier include sulfate esters of higher alcohols, alkylbenzene sulfonates, alkyl diphenyl ether disulfonates, aliphatic sulfonates, aliphatic carboxylates, dehydroabietic acid salts, formalin condensates of naphthalene sulfonic acid, Anionic surfactants such as sulfate ester salts of ionic surfactants, and nonionic surfactants such as alkyl ester type, alkyl phenyl ether type, and alkyl ether type of polyethylene glycol. These can be used alone or in combination of two or more. The blending amount of the emulsifier can be appropriately adjusted in consideration of a combination of other additives.
重合開始剤としては、例えば、過硫酸リチウム、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム等の水溶性重合開始剤、クメンハイドロパーオキサイド、過酸化ベンゾイル、t−ブチルハイドロパーオキサイド、アセチルパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、及び1,1,3,3−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド等の油溶性重合開始剤が挙げられる。これらは1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。これらのうち、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、クメンハイドロパーオキサイド、又はt−ブチルハイドロパーオキサイドを用いることが好ましい。重合開始剤の配合量は、単量体組成、重合反応系のpH、他の添加剤などの組み合わせを考慮して適宜調整される。 Examples of the polymerization initiator include water-soluble polymerization initiators such as lithium persulfate, potassium persulfate, sodium persulfate, and ammonium persulfate, cumene hydroperoxide, benzoyl peroxide, t-butyl hydroperoxide, acetyl peroxide, Examples thereof include oil-soluble polymerization initiators such as diisopropylbenzene hydroperoxide and 1,1,3,3-tetramethylbutyl hydroperoxide. These can be used alone or in combination of two or more. Of these, potassium persulfate, sodium persulfate, cumene hydroperoxide, or t-butyl hydroperoxide is preferably used. The blending amount of the polymerization initiator is appropriately adjusted in consideration of the combination of the monomer composition, the pH of the polymerization reaction system, and other additives.
連鎖移動剤としては、例えば、n−ヘキシルメルカプタン、n−オクチルメルカプタン、t−オクチルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン、t−ドデシルメルカプタン、n−ステアリルメルカプタン等のアルキルメルカプタン;ジメチルキサントゲンジサルファイド、ジイソプロピルキサントゲンジサルファイド等のキサントゲン化合物;テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、テトラメチルチウラムモノスルフィド等のチウラム系化合物;2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール、スチレン化フェノール等のフェノール系化合物;アリルアルコール等のアリル化合物;ジクロルメタン、ジブロモメタン、四臭化炭素等のハロゲン化炭化水素化合物;α−ベンジルオキシスチレン、α−ベンジルオキシアクリロニトリル、α−ベンジルオキシアクリルアミド等のビニルエーテル;トリフェニルエタン、ペンタフェニルエタン、アクロレイン、メタアクロレイン、チオグリコール酸、チオリンゴ酸、2−エチルヘキシルチオグリコレート、ターピノレン、α−メチルスチレンダイマーなどの連鎖移動剤が挙げられる。これらは1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。連鎖移動剤の配合量は、他の添加剤などの組み合わせを考慮して適宜調整することができる。 Examples of the chain transfer agent include alkyl mercaptans such as n-hexyl mercaptan, n-octyl mercaptan, t-octyl mercaptan, n-dodecyl mercaptan, t-dodecyl mercaptan, n-stearyl mercaptan; dimethylxanthogen disulfide, diisopropylxanthogendi Xanthogen compounds such as sulfide; thiuram compounds such as tetramethylthiuram disulfide, tetraethylthiuram disulfide and tetramethylthiuram monosulfide; phenolic compounds such as 2,6-di-t-butyl-4-methylphenol and styrenated phenol; Allyl compounds such as allyl alcohol; halogenated hydrocarbon compounds such as dichloromethane, dibromomethane, carbon tetrabromide; α-benzyloxystyrene, α-benzine Vinyl ethers such as ruoxyacrylonitrile and α-benzyloxyacrylamide; Chain of triphenylethane, pentaphenylethane, acrolein, methacrolein, thioglycolic acid, thiomalic acid, 2-ethylhexyl thioglycolate, terpinolene, α-methylstyrene dimer A transfer agent is mentioned. These can be used alone or in combination of two or more. The blending amount of the chain transfer agent can be appropriately adjusted in consideration of combinations of other additives.
還元剤としては、例えば、亜硫酸塩、亜硫酸水素塩、ピロ亜硫酸塩、亜ニチオン酸塩、ニチオン酸塩、チオ硫酸塩、ホルムアルデヒドスルホン酸塩、ベンズアルデヒドスルホン酸塩;L−アスコルビン酸、エリソルビン酸、酒石酸、クエン酸などのカルボン酸類およびその塩;デキストロース、サッカロースなどの還元糖類;ジメチルアニリン、トリエタノールアミンなどのアミン類が挙げられる。これらは1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。これらのうち、L−アスコルビン酸、エリソルビン酸が好ましい。還元剤の配合量は、他の添加剤などの組み合わせを考慮して適宜調整することができる。 Examples of the reducing agent include sulfite, bisulfite, pyrosulfite, nithionate, nithionate, thiosulfate, formaldehyde sulfonate, benzaldehyde sulfonate; L-ascorbic acid, erythorbic acid, tartaric acid. And carboxylic acids such as citric acid and salts thereof; reducing sugars such as dextrose and saccharose; and amines such as dimethylaniline and triethanolamine. These can be used alone or in combination of two or more. Of these, L-ascorbic acid and erythorbic acid are preferred. The blending amount of the reducing agent can be appropriately adjusted in consideration of a combination of other additives.
また、本実施形態に係る反応系には、共重合体の分子量及び架橋構造を制御する目的で、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン等の飽和炭化水素;ペンテン、ヘキセン、ヘプテン、シクロペンテン、シクロヘキセン、シクロヘプテン、4−メチルシクロヘキセン、1−メチルシクロヘキセン等の不飽和炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素などの炭化水素化合物を配合することができる。これらは1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。これらのうち、シクロヘキセン、トルエンを用いることが好ましい。 In addition, the reaction system according to the present embodiment includes saturated hydrocarbons such as pentane, hexane, heptane, octane, cyclohexane, cycloheptane; pentene, hexene, heptene, for the purpose of controlling the molecular weight and cross-linked structure of the copolymer. Unsaturated hydrocarbons such as cyclopentene, cyclohexene, cycloheptene, 4-methylcyclohexene and 1-methylcyclohexene; hydrocarbon compounds such as aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene can be blended. These can be used alone or in combination of two or more. Of these, cyclohexene and toluene are preferably used.
更に、本実施形態に係る反応系には、必要に応じて、電解質、酸素補足剤、キレート剤、分散剤、消泡剤、老化防止剤、防腐剤、抗菌剤、難燃剤、紫外線吸収剤等の添加剤を配合してもよい。これらの添加剤は、種類及び使用量ともに適宜適量使用することができる。 Furthermore, in the reaction system according to the present embodiment, an electrolyte, an oxygen scavenger, a chelating agent, a dispersant, an antifoaming agent, an antiaging agent, an antiseptic agent, an antibacterial agent, a flame retardant, an ultraviolet absorber, etc. These additives may be blended. These additives can be used in appropriate amounts in both types and amounts.
本実施形態においては、重合開始剤投入開始時の反応系に(a)成分の一部、(b)成分の一部、(c)成分の一部、(d)成分の一部、乳化剤、還元剤、連鎖移動剤を含有させることが好ましい。 In the present embodiment, a part of the component (a), part of the component (b), part of the component (c), part of the component (d), emulsifier, It is preferable to contain a reducing agent and a chain transfer agent.
重合開始剤投入開始時の反応系に(a)成分の一部を含有させる場合、(a)成分の全量の1〜25質量%を含有させることが好ましく、3〜20質量%を含有させることがより好ましい。 When a part of the component (a) is included in the reaction system at the start of charging the polymerization initiator, it is preferable to include 1 to 25% by mass, and 3 to 20% by mass of the total amount of the component (a). Is more preferable.
重合開始剤投入開始時の反応系に(c)成分の一部を含有させる場合、(c)成分の全量の3〜55質量%を含有させることが好ましく、5〜50質量%を含有させることがより好ましい。 When a part of the component (c) is contained in the reaction system at the start of charging the polymerization initiator, the content of the component (c) is preferably 3 to 55% by mass, and 5 to 50% by mass. Is more preferable.
重合開始剤投入開始時の反応系に(d)成分の一部を含有させる場合、(d)成分の全量の1〜45質量%を含有させることが好ましく、2〜30質量%を含有させることがより好ましい。 When a part of the component (d) is contained in the reaction system at the start of charging the polymerization initiator, it is preferable to contain 1 to 45% by mass, and 2 to 30% by mass of the total amount of the component (d). Is more preferable.
乳化剤及び重合開始剤は全量を重合開始剤投入開始時の反応系に含有させることが好ましい。 The total amount of the emulsifier and the polymerization initiator is preferably contained in the reaction system at the start of charging the polymerization initiator.
重合開始剤投入開始時の反応系は、例えば、耐圧性の重合反応容器に、純水、上述した各(a)〜(d)成分、乳化剤、重合開始剤、連鎖移動剤、還元剤、その他の成分を所定量加え、例えば、傾斜翼、タービン翼、マックスブレンド翼などにより撹拌することにより調製できる。 The reaction system at the start of charging the polymerization initiator is, for example, a pressure-resistant polymerization reaction vessel, pure water, the components (a) to (d) described above, an emulsifier, a polymerization initiator, a chain transfer agent, a reducing agent, and the like. Can be prepared by adding a predetermined amount of the above components and stirring them with, for example, an inclined blade, a turbine blade, a Max blend blade, or the like.
本実施形態においては、安全性に配慮した槽内圧力及び生産性の観点から、上記反応温度を30〜100℃の範囲に設定することが好ましく、40〜85℃の範囲に設定することがより好ましい。この場合、上記の反応温度の範囲に開始温度を有する重合開始剤が用いられる。 In the present embodiment, the reaction temperature is preferably set in the range of 30 to 100 ° C., more preferably set in the range of 40 to 85 ° C., from the viewpoint of safety in the tank and productivity in consideration of safety. preferable. In this case, a polymerization initiator having an initiation temperature in the above reaction temperature range is used.
反応系の温度は、例えば、外部加熱により0.25〜1.0℃/分で昇温することができる。 The temperature of the reaction system can be raised at, for example, 0.25 to 1.0 ° C./min by external heating.
上記到達時以降の反応系に(a)〜(d)成分を添加する方法としては、例えば、一括添加方法、分割添加方法、連続添加方法、パワーフィード方法を採用することができる。反応系内の単量体をある一定濃度以下に抑制して安全性を向上する観点からは、連続添加方法(以下、連添という場合もある)を採用することが好ましい。更に、連添を複数回行ってもよい。 As a method of adding the components (a) to (d) to the reaction system after the arrival, for example, a batch addition method, a divided addition method, a continuous addition method, and a power feed method can be employed. From the viewpoint of improving the safety by suppressing the monomer in the reaction system to a certain concentration or less, it is preferable to employ a continuous addition method (hereinafter sometimes referred to as continuous addition). Further, the attachment may be performed a plurality of times.
本実施形態においては、上記エチレン系不飽和カルボン酸単量体の全量投入終了時までに上記反応系に投入されたエチレン系不飽和カルボン酸単量体以外の単量体成分のFedors法による溶解度パラメータをSP1とし、上記エチレン系不飽和カルボン酸単量体の全量投入終了時よりも後に上記反応系に投入されたエチレン系不飽和カルボン酸単量体以外の単量体成分のFedors法による溶解度パラメータをSP2としたときに、SP1とSP2との差が絶対値で1.50以下、より好ましくは1.45以下、さらに好ましくは0.97以下、さらにより好ましくは0.92以下となるように、上記反応系に上記単量体成分を投入して行われることが好ましい。この場合、凍結安定性に一層優れた共重合体ラテックスを得ることができる。 In the present embodiment, the solubility of monomer components other than the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer introduced into the reaction system by the end of the introduction of the entire amount of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer by the Fedors method. According to the Fedors method, the parameter is SP 1 and monomer components other than the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer introduced into the reaction system after the completion of the introduction of the entire amount of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer the solubility parameter is taken as SP 2, 1.50 or less in the difference absolute value between the SP 1 and SP 2, more preferably 1.45 or less, more preferably 0.97 or less, still more preferably 0.92 It is preferable to carry out by introducing the monomer component into the reaction system so as to be as follows. In this case, a copolymer latex having further excellent freezing stability can be obtained.
ここで、SP1及びSP2の算出方法について説明する。
Fedorsは分子構造からSP値を算出する方法として凝集エネルギー密度とモル分子容の両方が置換基の種類および数に依存していると考え、以下の式(2)と種々置換基の定数を提案している(例えば、“A Method for Both the Solubility Parameters and Molar Volumes of Liquids”、Robert F.Fedors、 POLYMER ENGINEERING AND SCIENCE, FEBRUARY, 1974, Vol.14, No.2,p.147−154を参照)。
δ=[ΣEcoh/ΣV]1/2 (2)
ここで、ΣEcohは凝集エネルギーを示し、ΣVはモル分子容を示す。
代表的な原子及び原子団のEcoh及びVの値は、POLYMER ENGINEERING AND SCIENCE, FEBRUARY, 1974, Vol.14, No.2,p.152 table 5に記載の値を用いることができ、例えば、下記表のとおりである。
Here, a calculation method of SP 1 and SP 2 will be described.
Fedors thinks that both the cohesive energy density and the molar molecular volume depend on the type and number of substituents as a method for calculating the SP value from the molecular structure, and proposes the following formula (2) and constants for various substituents. (See, for example, “A Method for Both the Solidarity Parameters and Molecular Volumes of Liquids”, Robert F. Fedors, POLYMER ENGINERAND. 74 E. ).
δ = [ΣEcoh / ΣV] 1/2 (2)
Here, ΣEcoh represents the cohesive energy, and ΣV represents the molar molecular volume.
The values of Ecoh and V of typical atoms and atomic groups are shown in POLYMER ENGINEERING AND SCIENCE, FEBRUARY, 1974, Vol. 14, no. 2, p. The values described in 152 table 5 can be used, for example, as shown in the following table.
例えば、ポリスチレンのδは、[(1180×1+820×1+7630)/(16.1×1+(−1.0)×1+71.4×1)]1/2=10.55と算出される。
また、共重合体におけるδは、上記式(2)におけるΣEcohを、各単量体成分のΣEcohの値にその成分のモル比を乗じた値の合計値とし、上記式(2)におけるΣVを、各単量体成分のΣVの値にその成分のモル比を乗じた値の合計値として、算出する。
For example, δ of polystyrene is calculated as [(1180 × 1 + 820 × 1 + 7630) / (16.1 × 1 + (− 1.0) × 1 + 71.4 × 1)] 1/2 = 10.55.
Further, δ in the copolymer is ΣEcoh in the above formula (2), the sum of the values of ΣEcoh of each monomer component multiplied by the molar ratio of the component, and ΣV in the above formula (2). The total value is calculated by multiplying the value of ΣV of each monomer component by the molar ratio of the component.
SP1及びSP2の算出方法について後述する実施例1を例として挙げると、先ず、エチレン系不飽和カルボン酸単量体の全量投入終了時までに反応系に投入されたエチレン系不飽和カルボン酸単量体以外の単量体成分は、ブタジエン18質量部、スチレン14質量部、アクリロニトリル8質量部となり、エチレン系不飽和カルボン酸単量体の全量投入終了時よりも後に反応系に投入されたエチレン系不飽和カルボン酸単量体以外の単量体成分は、ブタジエン24質量部、スチレン19質量部、アクリロニトリル11質量部となる。
SP1は、[{(4420×18/54)+(9630×14/104)+(8100×8/53)}/{(59.2×18/54)+(86.5×14/104)+(39.1×8/53)}]1/2=10.35と算出される。
SP2は、[{(4420×24/54)+(9630×19/104)+(8100×11/53)}/{(59.2×24/54)+(86.5×19/104)+(39.1×11/53)}]1/2=10.37と算出される。
SP1とSP2との差は、絶対値で0.02となる。
Taking Example 1 to be described later as an example of the calculation method of SP 1 and SP 2 , first, the ethylenically unsaturated carboxylic acid charged into the reaction system by the end of charging the entire amount of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer. The monomer components other than the monomer were 18 parts by mass of butadiene, 14 parts by mass of styrene, and 8 parts by mass of acrylonitrile, and were charged into the reaction system after the completion of the total amount of ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer. Monomer components other than the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer are 24 parts by mass of butadiene, 19 parts by mass of styrene, and 11 parts by mass of acrylonitrile.
SP 1 is [{(4420 × 18/54) + (9630 × 14/104) + (8100 × 8/53)} / {(59.2 × 18/54) + (86.5 × 14/104). ) + (39.1 × 8/53)}] 1/2 = 10.35.
SP 2 is [{(4420 × 24/54) + (9630 × 19/104) + (8100 × 11/53)} / {(59.2 × 24/54) + (86.5 × 19/104). ) + (39.1 × 11/53)}] 1/2 = 10.37.
The difference between SP 1 and SP 2 is 0.02 in absolute value.
乳化重合の反応時間については、例えば、生産性の観点から、上記到達時から(a)〜(d)成分の全量投入終了時までの時間を1〜15時間とすることが好ましく、2〜10時間とすることがより好ましい。また、乳化重合は、(a)〜(d)成分のポリマー転化率が95%以上となるまで行うことが好ましく、97%以上となるまで行うことがより好ましい。 Regarding the reaction time of emulsion polymerization, for example, from the viewpoint of productivity, it is preferable that the time from the time of arrival to the end of charging all the components (a) to (d) is 1 to 15 hours. More preferably, it is time. The emulsion polymerization is preferably performed until the polymer conversion rate of the components (a) to (d) is 95% or more, and more preferably 97% or more.
また、本実施形態においては、ポリマー転化率が95%を超えたことを確認して反応を終了させることが好ましい。ポリマー転化率は、固形分量から算出、又は重合槽を冷却した熱量から算出できる。こうして、共重体ラテックスが得られる。 Moreover, in this embodiment, it is preferable to complete | finish a reaction, confirming that the polymer conversion rate exceeded 95%. The polymer conversion rate can be calculated from the solid content or from the amount of heat obtained by cooling the polymerization tank. In this way, a copolymer latex is obtained.
共重合体ラテックスは、分散安定性の観点から、アンモニア、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムなどにより、pHが5〜8.5に調整されていることが好ましく、5.5〜7.5に調整されていることがより好ましい。 From the viewpoint of dispersion stability, the copolymer latex is preferably adjusted to a pH of 5 to 8.5 with ammonia, potassium hydroxide, sodium hydroxide or the like, and adjusted to 5.5 to 7.5. More preferably.
また、共重合体ラテックスは、加熱減圧蒸留などの方法により、未反応単量体及び他の低沸点化合物が除去されていることが好ましい。 The copolymer latex is preferably freed of unreacted monomers and other low-boiling compounds by a method such as heating under reduced pressure.
実施形態に係る方法によれば、低粘度の共重合体ラテックスを十分な固形分濃度で得ることができる。共重合体ラテックスの固形分濃度は、運搬時にかかるコストや貯蔵時のタンク容量の観点から、35〜65質量%が好ましく、40〜60質量%がより好ましい。 According to the method according to the embodiment, a low-viscosity copolymer latex can be obtained with a sufficient solid content concentration. The solid content concentration of the copolymer latex is preferably 35 to 65% by mass, more preferably 40 to 60% by mass, from the viewpoints of cost for transportation and tank capacity at storage.
また、共重合体ラテックスは、蒸発法などの方法により、固形分濃度が45〜69質量%となるように濃縮されていてもよい。実施形態に係る方法により得られる共重合体ラテックスは、濃縮した場合であっても十分に低い粘度を有することができる。 Further, the copolymer latex may be concentrated by a method such as an evaporation method so that the solid content concentration is 45 to 69% by mass. The copolymer latex obtained by the method according to the embodiment can have a sufficiently low viscosity even when concentrated.
共重合体ラテックスの粘度は、25℃において、50〜1000mPa・sであることが好ましく、70〜700mPa・sであることがより好ましい。なお、粘度は、JIS K7117−1の測定方法に準じて、B型(BL型)粘度計(TOKI SANGYO LTD製 VISCOMETER(モデルBM)、粘度0〜100mPa・sの場合、No.1ローター、100〜500mPa・sの場合:No.2ローター、500〜2000mPa・sの場合:No.3ローター、2000mPa・s以上の場合:No.4ローターを用い、回転数は60rpm)を用いて測定される。 The viscosity of the copolymer latex is preferably 50 to 1000 mPa · s, more preferably 70 to 700 mPa · s at 25 ° C. The viscosity is a B-type (BL type) viscometer (VISICOMTER (model BM) manufactured by TOKI SANGYO LTD, model No. 1 rotor in the case of a viscosity of 0 to 100 mPa · s) in accordance with the measuring method of JIS K7117-1. ˜500 mPa · s: No. 2 rotor, 500 to 2000 mPa · s: No. 3 rotor, 2000 mPa · s or more: No. 4 rotor is used, and the rotational speed is 60 rpm) .
共重合体ラテックスには、必要に応じて、防腐剤、老化防止剤、分散剤、印刷適性向上剤、表面サイズ剤、潤滑剤、界面活性剤などの機能性添加剤を配合してもよい。これらの添加剤は、種類及び使用量ともに適宜適量使用することができる。 The copolymer latex may contain functional additives such as preservatives, anti-aging agents, dispersants, printability improvers, surface sizing agents, lubricants, surfactants, and the like, if necessary. These additives can be used in appropriate amounts in both types and amounts.
実施形態に係る共重合体ラテックスは、十分な接着強度及び電極活物質への被覆性を発現できるとともに、低粘度化を実現でき、なおかつ凍結安定性に優れるラテックスになり得る。また、実施形態に係る共重合体ラテックスを配合した電池電極用組成物は、集電体などの金属に対して優れた結着力を有する塗工層を形成することができる。なお、本実施形態の共重合体ラテックスが凍結安定性に優れる理由について本発明者らは以下のとおり考えている。式(1)の左辺は、共重合体ラテックスに含まれる水の全融解熱量に対する、−20℃から0℃までに検出される水の融解熱量の割合を示す。この値が、式(1)の右辺の値0.8以下となる場合、−20℃から0℃までに検出されない水の量がラテックス中に20質量%以上存在すると考えられる。−20℃から0℃までに検出されるピークが結合水及び自由水であり、検出されない水は不凍水であると推察される。このような不凍水を、上記特定の乳化重合によりラテックス中に十分存在させることができた結果、接着強度と低粘度化との両立を図りながら凍結安定性の向上が可能になったものと考えられる。 The copolymer latex according to the embodiment can exhibit a sufficient adhesive strength and a covering property to the electrode active material, can realize a low viscosity, and can be a latex having excellent freezing stability. Moreover, the composition for battery electrodes which mix | blended the copolymer latex which concerns on embodiment can form the coating layer which has the outstanding binding force with respect to metals, such as a collector. In addition, the present inventors consider the reason why the copolymer latex of this embodiment is excellent in freezing stability as follows. The left side of the formula (1) indicates the ratio of the heat of fusion of water detected from −20 ° C. to 0 ° C. with respect to the total heat of fusion of water contained in the copolymer latex. When this value is 0.8 or less on the right side of the formula (1), it is considered that the amount of water not detected from -20 ° C. to 0 ° C. is present in the latex by 20% by mass or more. The peaks detected from −20 ° C. to 0 ° C. are bound water and free water, and the water not detected is presumed to be antifreeze water. Such antifreeze water can be sufficiently present in the latex by the above specific emulsion polymerization, and as a result, it has become possible to improve freezing stability while achieving both adhesive strength and low viscosity. Conceivable.
換言すれば、実施形態に係る共重合体ラテックスは、示差走査熱量測定により求められる上記不凍水の割合が全水分量に対し20質量%以上であることが好ましく、25質量%以上であることがより好ましい。この場合、全水分量に対する不凍水量(質量%)は以下の手順で求めることができる。 In other words, in the copolymer latex according to the embodiment, the proportion of the antifreeze water obtained by differential scanning calorimetry is preferably 20% by mass or more with respect to the total water content, and is 25% by mass or more. Is more preferable. In this case, the amount of antifreeze water (% by mass) relative to the total amount of water can be determined by the following procedure.
共重合体ラテックスを固形分CS(質量%)、pH7に調整し、測定試料を作製する。濃度及びpHの調整には、それぞれ純水及び水酸化ナトリウムを用いることができる。作製した測定試料をアルミパンに詰め、示差走査熱量計(DSC6200:セイコーインスツルメンツ社製)にセットする。温度を−25℃にした後、昇温速度1℃/分で30℃まで昇温し、DSC曲線を得る。得られるDSC曲線から−20℃から0℃までの融解熱量ΔH(mJ/mg)を算出する。同様にして、水についての融解熱量ΔHW(mJ/mg)を算出する。これらの値から、下記式(A)、(B)、(C)及び(D)により、全水分量に対する不凍水量の割合(質量%)が求められる。 The copolymer latex is adjusted to a solid content C S (mass%) and pH 7 to prepare a measurement sample. For adjusting the concentration and pH, pure water and sodium hydroxide can be used, respectively. The prepared measurement sample is packed in an aluminum pan and set in a differential scanning calorimeter (DSC6200: manufactured by Seiko Instruments Inc.). After the temperature is set to −25 ° C., the temperature is raised to 30 ° C. at a rate of temperature increase of 1 ° C./min to obtain a DSC curve. The heat of fusion ΔH (mJ / mg) from −20 ° C. to 0 ° C. is calculated from the obtained DSC curve. Similarly, heat of fusion ΔH W (mJ / mg) for water is calculated. From these values, the ratio (mass%) of the antifreeze water amount to the total water amount is obtained by the following formulas (A), (B), (C), and (D).
式(A):結合水及び自由水の合計量(mg)=[ΔH(mJ/mg)×測定試料の質量(mg)]/ΔHW(mJ/mg)
式(B):測定試料中の全水分量(mg)=測定試料の質量(mg)×(100−CS)/100
式(C):不凍水量(mg)=測定試料中の全水分量(mg)−結合水及び自由水の合計量(mg)
式(D):全水分量に対する不凍水量の割合(質量%)=不凍水量(mg)×100/測定試料中の全水分量(mg)
Formula (A): Total amount of bound water and free water (mg) = [ΔH (mJ / mg) × mass of measurement sample (mg)] / ΔH W (mJ / mg)
Formula (B): Total water content in measurement sample (mg) = mass of measurement sample (mg) × (100−C S ) / 100
Formula (C): Amount of antifreeze water (mg) = Total amount of water in measurement sample (mg) −Total amount of combined water and free water (mg)
Formula (D): Ratio of antifreeze water amount to total water amount (mass%) = antifreeze water amount (mg) × 100 / total water amount in measurement sample (mg)
実施形態に係る共重合体ラテックスは、紙塗工用、不織布などの繊維結合用、カーペットのバッキング用、電池用(例えば電極、セパレータ、耐熱保護層など)、塗料用、粘接着剤用などのバインダーとして有用である。 The copolymer latex according to the embodiment is used for paper coating, fiber bonding such as nonwoven fabric, carpet backing, battery (eg, electrode, separator, heat-resistant protective layer, etc.), paint, adhesive, etc. It is useful as a binder.
紙塗工用組成物は、例えば、実施形態に係る共重合体ラテックスと、必要に応じて、顔料、他のバインダー、助剤などとを含むものが挙げられる。 Examples of the composition for paper coating include those containing the copolymer latex according to the embodiment and, if necessary, pigments, other binders, auxiliaries and the like.
顔料としては、カオリンクレー、炭酸カルシウム、タルク、硫酸バリウム、酸化チタン、水酸化アルミニウム、酸化亜鉛、サチンホワイトなどの無機顔料、ポリスチレンラテックスなどの有機顔料を用いることができる。これらは、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。 As the pigment, inorganic pigments such as kaolin clay, calcium carbonate, talc, barium sulfate, titanium oxide, aluminum hydroxide, zinc oxide, and satin white, and organic pigments such as polystyrene latex can be used. These can be used alone or in combination of two or more.
他のバインダーとしては、澱粉、酸化澱粉、エステル化澱粉等の変性澱粉、大豆蛋白、カゼインなどの天然バインダー、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロースなどの水溶性合成バインダー、ポリ酢酸ビニルラテックス、アクリル系ラテックスなどの合成ラテックスなどが挙げられる。これらは、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。 Other binders include starch, oxidized starch, modified starch such as esterified starch, natural binders such as soybean protein and casein, water-soluble synthetic binders such as polyvinyl alcohol and carboxymethyl cellulose, polyvinyl acetate latex, acrylic latex, etc. Examples include synthetic latex. These can be used alone or in combination of two or more.
助剤としては、分散剤(ピロリン酸ナトリウム、ポリアクリル酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウムなど)、消泡剤(ポリグリコール、脂肪酸エステル、リン酸エステル、シリコーンオイルなど)、レベリング剤(ロート油、ジシアンジアミド、尿素など)、防腐剤、離型剤(ステアリン酸カルシウム、パラフィンエマルジョンなど)、蛍光染料、カラー保水性向上剤(アルギン酸ナトリウムなど)などが挙げられる。 Auxiliaries include dispersants (sodium pyrophosphate, sodium polyacrylate, sodium hexametaphosphate, etc.), antifoaming agents (polyglycol, fatty acid ester, phosphate ester, silicone oil, etc.), leveling agents (funnel oil, dicyandiamide, Urea, etc.), preservatives, mold release agents (calcium stearate, paraffin emulsion, etc.), fluorescent dyes, color water retention agents (sodium alginate, etc.) and the like.
紙塗工用組成物における共重合体ラテックスの含有量は、顔料100質量部に対して固形分の含有量が1〜20質量部となることが好ましく、2〜15量部となることがより好ましい。 The content of the copolymer latex in the paper coating composition is preferably 1 to 20 parts by mass, more preferably 2 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the pigment. preferable.
電池電極用組成物は、例えば、実施形態に係る共重合体ラテックス及び活物質と、必要に応じて、助剤などとを含むものが挙げられる。 Examples of the battery electrode composition include those containing the copolymer latex and the active material according to the embodiment, and, if necessary, an auxiliary agent.
正極活物質としては、特に限定されないが、非水電解液二次電池の場合、例えば、MnO2、MoO3、V2O5、V6O13、Fe2O3、Fe3O4などの遷移金属酸化物、LiCoO2、LiMnO2、LiNiO2、LiXCoYSnZO2などのリチウムを含む複合酸化物、LiFePO4などのリチウムを含む複合金属酸化物、TiS2、TiS3、MoS3、FeS2などの遷移金属硫化物、CuF2、NiF2などの金属フッ化物が挙げられる。これらは、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。 As the positive electrode active material is not particularly limited, if the non-aqueous electrolyte secondary battery, for example, such as MnO 2, MoO 3, V 2 O 5, V 6 O 13, Fe 2 O 3, Fe 3 O 4 Transition metal oxides, LiCoO 2 , LiMnO 2 , LiNiO 2 , Li X Co Y Sn Z O 2 -containing complex oxides, LiFePO 4 and other complex metal oxides, TiS 2 , TiS 3 , MoS 3 and transition metal sulfides such as FeS 2 and metal fluorides such as CuF 2 and NiF 2 . These can be used alone or in combination of two or more.
負極活物質としては、特に限定されないが、非水電解液二次電池の場合、例えば、フッ化カーボン、黒鉛、炭素繊維、樹脂焼成炭素、リニア・グラファイト・ハイブリット、コークス、熱分解気層成長炭素、フルフリルアルコール樹脂焼成炭素、メソカーボンマイクロビーズ、メソフェーズピッチ系炭素、黒鉛ウィスカー、擬似等方性炭素、天然素材の焼成体、およびこれらの粉砕物などの導電性炭素質材料、ポリアセン系有機半導体、ポリアセチレン、ポリ−p−フェニレンなどの導電性高分子、並びに、ケイ素、スズなどの金属単体、もしくは金属酸化物、もしくはその金属の合金を含む複合材料などが挙げられる。これらは、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。 The negative electrode active material is not particularly limited, but in the case of a non-aqueous electrolyte secondary battery, for example, carbon fluoride, graphite, carbon fiber, resin-fired carbon, linear graphite hybrid, coke, pyrolysis gas growth carbon , Furfuryl alcohol resin calcined carbon, mesocarbon microbeads, mesophase pitch carbon, graphite whiskers, pseudo-isotropic carbon, calcined natural materials, and pulverized conductive carbonaceous materials such as polyacene organic semiconductors And a conductive polymer such as polyacetylene and poly-p-phenylene, and a single metal such as silicon and tin, or a composite material including a metal oxide or an alloy of the metal. These can be used alone or in combination of two or more.
助剤としては、水溶性増粘剤、分散剤、安定化剤、導電剤などが挙げられる。水溶性増粘剤としては、例えば、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸(塩)、酸化スターチ、リン酸化スターチ、カゼインなどが挙げられ、分散剤としては、例えば、ヘキサメタリン酸ソーダ、トリポリリン酸ソーダ、ピロリン酸ソーダ、ポリアクリル酸ソーダなどが挙げられ、安定化剤としては、例えば、ノニオン性、アニオン性界面活性剤などが挙げられ、導電剤としては、例えば、アセチレンブラック、カーボンナノファイバーなどが挙げられる。これらは、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。 Examples of auxiliary agents include water-soluble thickeners, dispersants, stabilizers, and conductive agents. Examples of the water-soluble thickener include carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, ethyl cellulose, polyvinyl alcohol, polyacrylic acid (salt), oxidized starch, phosphorylated starch, and casein. Examples of the dispersant include Examples thereof include sodium hexametaphosphate, sodium tripolyphosphate, sodium pyrophosphate, and sodium polyacrylate. Examples of the stabilizer include nonionic and anionic surfactants. Examples of the conductive agent include acetylene. Examples include black and carbon nanofibers. These can be used alone or in combination of two or more.
電池電極用組成物中の共重合体ラテックスの含有量は、活物質100質量部(固形分)に対して、0.1〜10質量部(固形分)であることが好ましく、0.5〜7質量部であることがより好ましい。共重合体ラテックスの含有量を、0.1質量部以上とすると、活物質や集電体などに対する良好な接着力が得られる観点から好ましく、10質量部以下とすると、二次電池として組み立てたときに過電圧が著しく上昇し、電池特性を低下させることを防ぐ観点から好ましい。 The content of the copolymer latex in the battery electrode composition is preferably 0.1 to 10 parts by mass (solid content) with respect to 100 parts by mass (solid content) of the active material, 0.5 to More preferably, it is 7 parts by mass. When the content of the copolymer latex is 0.1 parts by mass or more, it is preferable from the viewpoint of obtaining a good adhesive force with respect to the active material or the current collector, and when it is 10 parts by mass or less, a secondary battery is assembled. It is preferable from the viewpoint of sometimes preventing the overvoltage from significantly increasing and degrading the battery characteristics.
電池電極用組成物は、集電体に塗布、乾燥されることにより、集電体上に電極塗工層を形成し、電極シートを得る。そのような電極シートは、例えば非水電解液二次電池の正極板または負極板として用いられる。 The battery electrode composition is applied to a current collector and dried to form an electrode coating layer on the current collector to obtain an electrode sheet. Such an electrode sheet is used as, for example, a positive electrode plate or a negative electrode plate of a non-aqueous electrolyte secondary battery.
電池電極用組成物を集電体に塗布する方法としては、例えば、リバースロール法、コンマバー法、グラビヤ法、エアーナイフ法などの公知の方法を用いることができ、乾燥には、放置乾燥、送風乾燥機、温風乾燥機、赤外線加熱機、遠赤外線加熱機などが用いられる。 As a method of applying the battery electrode composition to the current collector, for example, a known method such as a reverse roll method, a comma bar method, a gravure method, or an air knife method can be used. A dryer, a warm air dryer, an infrared heater, a far infrared heater, or the like is used.
本実施形態に係る共重合体ラテックスを使用した電池電極用組成物は、例えば、非水電解液二次電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池などの二次電池の電極用として好適である。 The battery electrode composition using the copolymer latex according to the present embodiment is suitable for an electrode of a secondary battery such as a non-aqueous electrolyte secondary battery, a nickel metal hydride battery, or a nickel cadmium battery.
以下、実施例により、本発明を更に具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
<共重合ラテックスの製造>
表2〜4に示す材料を同表に示す配合量(単位:質量部)で配合して反応を行い、共重合体ラテックスを合成した。具体的な合成手順を以下に示す。
<Manufacture of copolymer latex>
The materials shown in Tables 2 to 4 were mixed in the amounts shown in the same table (unit: part by mass) and reacted to synthesize copolymer latex. A specific synthesis procedure is shown below.
なお、表1〜3中の各成分及び記号は下記の化合物を示す。
(a)成分:脂肪族共役ジエン系単量体
BDE:1,3−ブタジエン
(b)成分(エチレン系不飽和カルボン酸単量体)
IA:イタコン酸
FA:フマル酸
AA:アクリル酸
MAA:メタクリル酸
(c)成分:シアン化ビニル単量体
ACN:アクリロニトリル
(d)成分:(a)〜(c)成分と共重合可能な単量体
STY:スチレン
MMA:メタクリル酸メチル
AAMID:アクリルアミド
(その他の成分)
tDM:t−ドデシルメルカプタン
乳化剤:ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム
電解質:炭酸水素ナトリウム(NaHCO3)
KPS:過硫酸カリウム
STPP:トリポリリン酸ナトリウム
PW:純水
In addition, each component and symbol in Tables 1-3 show the following compounds.
(A) Component: Aliphatic conjugated diene monomer BDE: 1,3-butadiene (b) Component (ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer)
IA: Itaconic acid FA: Fumaric acid AA: Acrylic acid MAA: Methacrylic acid (c) Component: Vinyl cyanide monomer ACN: Acrylonitrile (d) Component: Monomer copolymerizable with components (a) to (c) Body STY: Styrene MMA: Methyl methacrylate AAMID: Acrylamide (other components)
tDM: t-dodecyl mercaptan emulsifier: sodium dodecylbenzenesulfonate electrolyte: sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 )
KPS: Potassium persulfate STPP: Sodium tripolyphosphate PW: Pure water
(実施例1)
耐圧性の重合反応容器に、シクロヘキセン10質量部、及び表2の1段目に示す配合量(質量部)の各単量体成分とその他の化合物を加えて十分攪拌し、反応液を得た。
Example 1
Into a pressure-resistant polymerization reaction vessel, 10 parts by mass of cyclohexene and each monomer component and other compounds in the blending amounts (parts by mass) shown in the first stage of Table 2 were added and stirred sufficiently to obtain a reaction solution. .
次に、重合槽内温度を上げていき、反応系のポリマー転化率が1.0%になった時点を到達時とし、この到達時を基準(0分)として85分後から、表2の2段目に示す配合量(質量部)の各単量体成分とその他の化合物を、表2の2段目に示す連添時間帯(到達時を基準として85分後から220分後まで)に、反応液に添加した。なお重合系の反応温度は65℃とした。 Next, the temperature in the polymerization tank was raised, and the time when the polymer conversion rate of the reaction system reached 1.0% was regarded as reaching time, and after 85 minutes with this reaching time as a reference (0 minutes), Each monomer component and other compounds in the blending amount (parts by mass) shown in the second stage are added to the continuous addition time zone shown in the second stage of Table 2 (from 85 minutes to 220 minutes after the arrival time). Was added to the reaction solution. The reaction temperature of the polymerization system was 65 ° C.
続いて、表2の3段目に示す配合量(質量部)の各単量体成分とその他化合物を、表2の3段目に示す連添時間帯(到達時を基準として220分後から490分後まで)に、反応液に添加した。 Subsequently, each monomer component and other compounds in the blending amounts (parts by mass) shown in the third row of Table 2 are added to the continuous time zone shown in the third row of Table 2 (after 220 minutes on the basis of arrival time). (Until 490 minutes later).
単量体成分の全量の投入を終了した後、重合槽内温度を85℃に昇温し、85℃を維持した。ポリマー転化率が97%を超えたことを重合槽を冷却した熱量から確認して、重合を終了し、反応生成物を得た。 After the addition of the entire amount of the monomer components was completed, the temperature inside the polymerization tank was raised to 85 ° C. and maintained at 85 ° C. After confirming that the polymer conversion rate exceeded 97% from the amount of heat of cooling the polymerization tank, the polymerization was terminated and a reaction product was obtained.
重合反応終了後、水酸化ナトリウムを用いて反応生成物のpHを6.5に調整した。次いで、未反応単量体及び他の低沸点化合物を除去するために反応生成物の加熱減圧蒸留を行い、共重合体ラテックスAを得た。 After completion of the polymerization reaction, the pH of the reaction product was adjusted to 6.5 using sodium hydroxide. Next, in order to remove unreacted monomers and other low-boiling compounds, the reaction product was subjected to heating under reduced pressure to obtain a copolymer latex A.
(実施例2〜11)
各単量体成分及びその他の化合物の配合量、連添時間帯、反応温度を表2又は3に示す条件に変更したこと以外は、実施例1と同様にして共重合体ラテックスB〜Kをそれぞれ得た。
(Examples 2 to 11)
Copolymer latexes B to K were prepared in the same manner as in Example 1 except that the blending amount of each monomer component and other compounds, the addition time zone, and the reaction temperature were changed to the conditions shown in Table 2 or 3. I got each.
(比較例1〜4、6、7)
各単量体成分及びその他の化合物の配合量、連添時間帯、反応温度を表3又は4に示す条件に変更したこと以外は、実施例1と同様にして共重合体ラテックスCE−1〜CE−4、CE−6、CE−7をそれぞれ得た。
(Comparative Examples 1-4, 6, 7)
Copolymer latex CE-1 to Example 1 in the same manner as in Example 1 except that the amount of each monomer component and other compounds, addition time zone, and reaction temperature were changed to the conditions shown in Table 3 or 4. CE-4, CE-6, and CE-7 were obtained, respectively.
(比較例5)
耐圧性の重合反応器に、シクロヘキセン10質量部を加える代わりにα−メチルスチレンダイマー0.5質量部を加えたこと、α-メチルスチレンダイマーを2段目に0.2質量部及び3段目に0.2質量部を各々単量体成分と共に連続添加したこと、各単量体成分及びその他の化合物の配合量、連添時間帯、反応温度を表4に示す条件に変更したこと以外は、実施例1と同様にして共重合体ラテックスCE−5を得た。
(Comparative Example 5)
Instead of adding 10 parts by mass of cyclohexene to the pressure-resistant polymerization reactor, 0.5 parts by mass of α-methylstyrene dimer was added, and 0.2 parts by mass and α-methylstyrene dimer were added to the second stage and the third stage. In addition to the fact that 0.2 parts by weight were continuously added together with the monomer component, the blending amount of each monomer component and other compounds, the addition time zone, and the reaction temperature were changed to the conditions shown in Table 4. A copolymer latex CE-5 was obtained in the same manner as in Example 1.
<共重合体ラテックスの評価>
上記で得られた共重合体ラテックスについて、下記の方法に従って、上記式(1)の左辺:[ΔH×(100/100−CS)]/ΔHW、不凍水量(%)、ラテックス粘度、凍結安定性の評価を行った。
<Evaluation of copolymer latex>
About the copolymer latex obtained above, according to the following method, the left side of the above formula (1): [ΔH × (100 / 100−C S )] / ΔH W , antifreeze water amount (%), latex viscosity, Evaluation of freezing stability was performed.
([ΔH×(100/100−CS)]/ΔHW及び不凍水量(%)の算出)
共重合体ラテックスを、純水及び水酸化ナトリウムを用いてpH7、固形分40質量%に調整し、測定試料を作製した。作製した測定試料をアルミパンに詰め、示差走査熱量計(DSC6200:セイコーインスツルメンツ社製)にセットし、温度を−25℃にした後、昇温速度1℃/分で30℃まで昇温し、DSC曲線を得た。得られるDSC曲線から−20℃から0℃までの融解熱量ΔH(mJ/mg)を算出した。同様にして、水についての融解熱量ΔHW(mJ/mg)を算出した。[ΔH×(100/100−CS)]/ΔHWの値をそれぞれ表7に示す。また、実施例1、実施例3及び比較例1の共重合体ラテックスについて得られたDSC曲線をそれぞれ図1、2及び3に示す。
(Calculation of [ΔH × (100 / 100−C S )] / ΔH W and amount of antifreeze water (%))
The copolymer latex was adjusted to pH 7 and solid content of 40% by mass using pure water and sodium hydroxide to prepare a measurement sample. The prepared measurement sample is packed in an aluminum pan, set in a differential scanning calorimeter (DSC6200: manufactured by Seiko Instruments Inc.), and after the temperature is set to −25 ° C., the temperature is raised to 30 ° C. at a heating rate of 1 ° C./min. A DSC curve was obtained. A heat of fusion ΔH (mJ / mg) from −20 ° C. to 0 ° C. was calculated from the obtained DSC curve. Similarly, heat of fusion ΔH W (mJ / mg) for water was calculated. Table 7 shows values of [ΔH × (100 / 100−C S )] / ΔH W. In addition, DSC curves obtained for the copolymer latexes of Example 1, Example 3 and Comparative Example 1 are shown in FIGS.
得られた値から、下記式(A)、(B)、(C)及び(D)により、全水分量に対する不凍水量の割合(質量%)を求めた。結果をそれぞれ表7に示す。
式(A):結合水及び自由水の合計量(mg)=[ΔH(mJ/mg)×測定試料の質量(mg)]/ΔHW(mJ/mg)
式(B):測定試料中の全水分量(mg)=測定試料の質量(mg)×(100−CS)/100
式(C):不凍水量(mg)=測定試料中の全水分量(mg)−結合水及び自由水の合計量(mg)
式(D):全水分量に対する不凍水量の割合(質量%)=不凍水量(mg)×100/測定試料中の全水分量(mg)
From the obtained value, the ratio (mass%) of the amount of antifreeze water to the total amount of water was determined by the following formulas (A), (B), (C) and (D). The results are shown in Table 7, respectively.
Formula (A): Total amount of bound water and free water (mg) = [ΔH (mJ / mg) × mass of measurement sample (mg)] / ΔH W (mJ / mg)
Formula (B): Total water content in measurement sample (mg) = mass of measurement sample (mg) × (100−C S ) / 100
Formula (C): Amount of antifreeze water (mg) = Total amount of water in measurement sample (mg) −Total amount of combined water and free water (mg)
Formula (D): Ratio of antifreeze water amount to total water amount (mass%) = antifreeze water amount (mg) × 100 / total water amount in measurement sample (mg)
(ラテックスの粘度)
分散剤として東亞合成株式会社製のアロン(登録商標)T−50(商品名、ポリアクリル酸ナトリウム、重量平均分子量:6000)を、共重合体ラテックスの固形分100質量部に対し一律2.5質量部(固形分換算)添加後、純水によって固形分濃度50.0質量%、pH6.5、液温25℃に調整した。なお、ラテックスのpHは必要に応じて水酸化ナトリウム、塩酸などのpH調整剤で調整を行った。調整後の共重合体ラテックスの粘度を、JIS K7117−1の測定方法に準じて、B型(BL型)粘度計を用いて回転数60rpmでの回転開始1分後の粘度を測定した。得られた粘度について、下記のとおり判定した。粘度は低い方が良好である。
A:400mPa・s以下
B:400超1000mPa・s以下
C:1000mPa・s超
(Latex viscosity)
Aron (registered trademark) T-50 (trade name, sodium polyacrylate, weight average molecular weight: 6000) manufactured by Toagosei Co., Ltd. as a dispersant was uniformly 2.5 with respect to 100 parts by mass of the solid content of the copolymer latex. After the addition of parts by mass (in terms of solid content), the solid content was adjusted to 50.0% by mass with pure water, pH 6.5, and the liquid temperature was adjusted to 25 ° C. The pH of the latex was adjusted with a pH adjuster such as sodium hydroxide or hydrochloric acid as necessary. The viscosity of the copolymer latex after adjustment was measured 1 minute after the start of rotation at a rotation speed of 60 rpm using a B-type (BL type) viscometer according to the measurement method of JIS K7117-1. About the obtained viscosity, it determined as follows. The lower the viscosity, the better.
A: 400 mPa · s or less B: More than 400 1000 mPa · s or less C: 1000 mPa · s or less
<塗工紙の作成及び評価>
上記で得られた共重合体ラテックスを用いて下記の方法により紙塗工用組成物を調製して塗工紙を作成した。
<Creation and evaluation of coated paper>
Using the copolymer latex obtained above, a paper coating composition was prepared by the following method to prepare a coated paper.
(紙塗工用組成物の調製)
下記に示した配合処方に従って紙塗工用組成物を作製した。なお、紙塗工用組成物は、水酸化ナトリウムでpH9.5に調整し、純水を必要量添加することによって固形分濃度を67質量%に調整した。
(配合処方)
カオリン((株)イメリスミネラルズ・ジャパン製、商品名:DBグレーズ) 20質量部
重質炭酸カルシウム((株)イメリスミネラルズ・ジャパン製、商品名:カービタル90) 80質量部
変性デンプン(日本食品化工(株)製、商品名:MS4600) 2質量部
共重合体ラテックス 6質量部(固形分換算値)
(Preparation of composition for paper coating)
A paper coating composition was prepared according to the formulation shown below. The paper coating composition was adjusted to pH 9.5 with sodium hydroxide, and the solid content concentration was adjusted to 67% by mass by adding a necessary amount of pure water.
(Combination prescription)
Kaolin (made by Imerys Minerals Japan, Inc., trade name: DB Glaze) 20 parts by weight heavy calcium carbonate (made by Imerys Minerals Japan, trade name: Carbital 90) 80 parts by weight modified starch (Japanese food) Kako Co., Ltd., trade name: MS4600) 2 parts by weight of copolymer latex 6 parts by weight (in terms of solid content)
(塗工紙の作成)
塗工原紙(坪量55g/m2)に、上記の紙塗工用組成物を片面あたりの塗被量が10g/m2となるようにワイヤーバーを用いて塗工し乾燥した後、線圧60kg/cm、温度50℃の条件でカレンダー処理を行って塗工紙を得た。得られた塗工紙について、下記の方法によりドライピック強度の評価を行った。
(Creating coated paper)
After coating and drying the above-mentioned composition for paper coating on a coated base paper (basis weight 55 g / m 2 ) using a wire bar so that the coating amount per side is 10 g / m 2 , A calender treatment was performed under the conditions of a pressure of 60 kg / cm and a temperature of 50 ° C. to obtain a coated paper. About the obtained coated paper, dry pick strength was evaluated by the following method.
(塗工紙のドライピック強度の評価)
RI印刷機を用い、各塗工紙にピッキングテスト用墨インキ(DICグラフィックス(株)製)を同時に印刷した。得られた印刷物を塗工上質紙に押し当ててインキを写し取り、インキが写し取られなかった部分(白抜け部分)をピッキング発生箇所と見なし、このときのピッキングの程度を肉眼で判定し、ピッキングの発生量が最も少ないものを5級とし、5級(優)から1級(劣)まで相対的に目視評価した。
(Evaluation of dry pick strength of coated paper)
Using a RI printer, a black ink for picking test (manufactured by DIC Graphics Co., Ltd.) was simultaneously printed on each coated paper. The obtained printed matter is pressed against coated fine paper to copy the ink, the portion where the ink is not copied (the white portion) is regarded as the picking occurrence point, and the degree of picking at this time is judged with the naked eye, The one with the least amount of picking was classified as grade 5, and was visually evaluated from grade 5 (excellent) to grade 1 (inferior).
<単量体成分の溶解度パラメータの計算>
エチレン系不飽和カルボン酸単量体の全量投入終了時までに反応系に投入されたエチレン系不飽和カルボン酸単量体以外の単量体成分のFedors法による溶解度パラメータSP1と、上記エチレン系不飽和カルボン酸単量体の全量投入終了時よりも後に上記反応系に投入されたエチレン系不飽和カルボン酸単量体以外の単量体成分のFedors法による溶解度パラメータSP2とを、上記式(2)を用いて以下のように算出した。SP1、SP2、及び|SP1−SP2|の値をそれぞれ表7に示す。
<Calculation of solubility parameter of monomer component>
Solubility parameter SP 1 by the Fedors method of monomer components other than the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer introduced into the reaction system by the end of the introduction of the entire amount of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer, and the ethylene system a solubility parameter SP 2 by the Fedors method of the monomer component other than the unsaturated carboxylic acid monomer described above is introduced into the reaction system ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer later than at the total amount charged completion of the above formula Using (2), calculation was performed as follows. Table 7 shows values of SP 1 , SP 2 , and | SP 1 -SP 2 |.
例えば、実施例1の場合、エチレン系不飽和カルボン酸単量体の全量投入終了時までに反応系に投入されたエチレン系不飽和カルボン酸単量体以外の単量体成分は、ブタジエン18質量部、スチレン14質量部、アクリロニトリル8質量部となり、エチレン系不飽和カルボン酸単量体の全量投入終了時よりも後に反応系に投入されたエチレン系不飽和カルボン酸単量体以外の単量体成分は、ブタジエン24質量部、スチレン19質量部、アクリロニトリル11質量部となる。
SP1は、[{(4420×18/54)+(9630×14/104)+(8100×8/53)}/{(59.2×18/54)+(86.5×14/104)+(39.1×8/53)}]1/2=10.35と算出される。
SP2は、[{(4420×24/54)+(9630×19/104)+(8100×11/53)}/{(59.2×24/54)+(86.5×19/104)+(39.1×11/53)}]1/2=10.37と算出される。
SP1とSP2との差は、絶対値で0.02となる。
For example, in the case of Example 1, monomer components other than the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer charged into the reaction system by the end of the total amount of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer were 18 masses of butadiene. Monomer other than the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer, which was added to the reaction system after the end of charging the entire amount of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer. The components are 24 parts by mass of butadiene, 19 parts by mass of styrene, and 11 parts by mass of acrylonitrile.
SP 1 is [{(4420 × 18/54) + (9630 × 14/104) + (8100 × 8/53)} / {(59.2 × 18/54) + (86.5 × 14/104). ) + (39.1 × 8/53)}] 1/2 = 10.35.
SP 2 is [{(4420 × 24/54) + (9630 × 19/104) + (8100 × 11/53)} / {(59.2 × 24/54) + (86.5 × 19/104). ) + (39.1 × 11/53)}] 1/2 = 10.37.
The difference between SP 1 and SP 2 is 0.02 in absolute value.
<電極の作製及び評価>
上記で得られた共重合体ラテックスを用いて、下記の方法により電池電極用組成物を調製して電極を作製した。
<Production and evaluation of electrode>
Using the copolymer latex obtained above, a battery electrode composition was prepared by the following method to prepare an electrode.
(電池電極用組成物の調製)
(1−1)正極用組成物の調製
正極活物質としてLiCoO2を100質量部と、導電剤としてアセチレンブラックを5質量部と、増粘剤としてカルボキシメチルセルロース水溶液を固形分で1質量部と、結着剤として、各実施例および各比較例の共重合体ラテックスを固形分で2質量部とを全固形分が65質量%となるように適量の純水を加えて混練し、正極用組成物を調製した。
(Preparation of battery electrode composition)
(1-1) Preparation of positive electrode composition 100 parts by mass of LiCoO 2 as a positive electrode active material, 5 parts by mass of acetylene black as a conductive agent, and 1 part by mass of a carboxymethyl cellulose aqueous solution as a thickener, As a binder, 2 parts by mass of the copolymer latex of each Example and each Comparative Example was kneaded by adding an appropriate amount of pure water so that the total solid content was 65% by mass, and the composition for the positive electrode A product was prepared.
(1−2)負極用組成物の調製
負極活物質として平均粒子径が20μmの天然黒鉛を使用し、天然黒鉛100質量部に対して、増粘剤としてカルボキシメチルセルロース水溶液を固形分で1質量部と、結着剤として、各実施例および各比較例の共重合体ラテックスを固形分で2質量部とを全固形分が45質量%となるように適量の純水を加えて混練し、負極用組成物を調製した。
(1-2) Preparation of composition for negative electrode Natural graphite having an average particle diameter of 20 μm is used as the negative electrode active material, and 1 part by mass of a carboxymethyl cellulose aqueous solution as a thickener is used as a thickener with respect to 100 parts by mass of natural graphite. Then, as a binder, the copolymer latex of each Example and each Comparative Example was kneaded by adding a proper amount of pure water so that the total solid content was 45% by mass with 2 parts by mass in solid content, and the negative electrode A composition was prepared.
(電極の作製)
(1−1)正極の作製
上記のようにして得られた正極用組成物を集電体となる厚さ20μmのアルミニウム箔に塗布し、130℃で5分間乾燥後、室温でロールプレスして、塗工層の厚みが100μmの正極を得た。
(Production of electrodes)
(1-1) Preparation of positive electrode The positive electrode composition obtained as described above was applied to a 20 μm thick aluminum foil serving as a current collector, dried at 130 ° C. for 5 minutes, and then roll-pressed at room temperature. A positive electrode having a coating layer thickness of 100 μm was obtained.
(1−2)負極の作製
上記のようにして得られた負極用組成物を集電体となる厚さ20μmの銅箔に塗布し、130℃で5分間乾燥後、室温でロールプレスして、塗工層の厚みが100μmの負極を得た。なお、電極活物質の被覆性を評価する際には、ロールプレスによる圧延を行う前の状態のものを用いた。
(1-2) Production of Negative Electrode The negative electrode composition obtained as described above was applied to a copper foil having a thickness of 20 μm serving as a current collector, dried at 130 ° C. for 5 minutes, and then roll-pressed at room temperature. A negative electrode having a coating layer thickness of 100 μm was obtained. In addition, when evaluating the coverage of an electrode active material, the thing before the rolling by roll press was used.
(共重合体ラテックスの活物質への被覆性の評価)
共重合体ラテックスが活物質の表面をより多く被覆することにより、充放電を繰り返した際のサイクル特性が向上することから、上記の方法で得られた各負極シートにおいて、下記の方法により共重合体ラテックスの活物質への被覆性を評価した。
すなわち、上記で得られた各負極シート(圧延前のもの)を1cm四方に切り、四酸化オスミウム雰囲気下で染色した後、走査型電子顕微鏡(日本電子製、商品名:JSM−6510LA)を用いて、5000倍にて観察した。SEM観察画像において、活物質の面積に対し、活物質上に共重合体ラテックスが付着している面積を目視で確認し、下記のとおり評価した。なお、SEM観察画像8画面のうち、最も平均的な画像を選び、評価した。結果を表7に示す。
A:活物質の表面の80%以上を共重合体ラテックスが被覆している。
B:活物質の表面の60%以上80%未満を共重合体ラテックスが被覆している。
C:活物質の表面の40%以上60%未満を共重合体ラテックスが被覆している。
D:活物質の表面の40%未満しか共重合体ラテックスが被覆していない。
(Evaluation of coverage of copolymer latex on active material)
Since the cycle characteristics upon repeated charge / discharge are improved by coating the surface of the active material more with the copolymer latex, in each negative electrode sheet obtained by the above method, copolymerization is performed by the following method. The coverage of the combined latex on the active material was evaluated.
That is, each negative electrode sheet (before rolling) obtained above was cut into a 1 cm square and dyed in an osmium tetroxide atmosphere, and then a scanning electron microscope (manufactured by JEOL Ltd., trade name: JSM-6510LA) was used. And observed at 5000 times. In the SEM observation image, the area where the copolymer latex was adhered on the active material was visually confirmed with respect to the area of the active material, and evaluated as follows. Of the 8 SEM observation images, the average image was selected and evaluated. The results are shown in Table 7.
A: Copolymer latex covers 80% or more of the surface of the active material.
B: Copolymer latex covers 60% or more and less than 80% of the surface of the active material.
C: Copolymer latex covers 40% or more and less than 60% of the surface of the active material.
D: Less than 40% of the surface of the active material is coated with the copolymer latex.
(電極塗工層のピール強度の評価)
上記の方法で得られた各負極シートを、7cm×2cmの短冊状に切り出し、塗工層側にセロハン粘着テープを貼り付け、手で5mmほど塗工層と集電体を剥がした。剥がした部分の集電体を引張試験機に固定し、セロハン粘着テープを、剥離面に対して垂直方向に引っ張った際の剥離にかかる応力を測定した。なお、引張速度は、100mm/minで行ない、n=3の平均値(単位(N/m))を表7に示した。数値が大きいほうが、負極シートの集電体と塗工層の界面における結着力が良好なことを示す。
(Evaluation of peel strength of electrode coating layer)
Each negative electrode sheet obtained by the above method was cut into a strip of 7 cm × 2 cm, a cellophane adhesive tape was attached to the coating layer side, and the coating layer and the current collector were peeled off by about 5 mm by hand. The current collector of the peeled part was fixed to a tensile tester, and the stress applied to peeling when the cellophane adhesive tape was pulled in the direction perpendicular to the peeling surface was measured. The tensile rate was 100 mm / min, and the average value (unit (N / m)) of n = 3 is shown in Table 7. A larger numerical value indicates a better binding force at the interface between the current collector of the negative electrode sheet and the coating layer.
実施例1〜10で得られた共重合体ラテックスは、ドライピック強度に優れるとともに、低粘度化を実現でき、なおかつ凍結安定性に優れることが確認された。また、実施例1〜11で得られた共重合体ラテックスは、電池電極用組成物を塗布して得られる電極塗工層のピール強度及び電極活物質への被覆性も良好であることが確認された。 It was confirmed that the copolymer latex obtained in Examples 1 to 10 was excellent in dry pick strength, low viscosity, and excellent in freeze stability. Moreover, the copolymer latex obtained in Examples 1-11 confirmed that the peel strength of the electrode coating layer obtained by apply | coating the composition for battery electrodes, and the coating property to an electrode active material are also favorable. It was done.
Claims (3)
前記共重合体は、
脂肪族共役ジエン系単量体15〜60質量%、
エチレン系不飽和カルボン酸単量体5〜35質量%、
シアン化ビニル単量体0.5〜30質量%、及び
これらと共重合可能な単量体0〜79.5質量%、からなる単量体成分で構成されており、
前記乳化重合が、重合開始剤投入開始時の反応系に、前記エチレン系不飽和カルボン酸単量体の全量の0質量%超40質量%以下を含有させ、前記反応系のポリマー転化率が1.0%に到達した到達時から、単量体成分の全量投入終了した終了時までの時間、の5%の時点以降から、前記エチレン系不飽和カルボン酸単量体の残部の添加を開始して、前記到達時から前記終了時までの時間、の80%の時点までに、前記エチレン系不飽和カルボン酸単量体の全量の92質量%以上を投入して行われ、
示差走査熱量測定により、−25℃に冷却した共重合体ラテックスを1℃/分の昇温速度で加熱したときに得られるDSC曲線から算出される−20℃から0℃までの融解熱量ΔH(mJ/mg)が下記式(1)を満たす、共重合体ラテックス。
[ΔH×(100/100−CS)]/ΔHW≦0.8 ・・・(1)
[式(1)中、CSは、共重合体ラテックスの測定試料の固形分濃度(質量%)を示し、ΔHWは、蒸留水を同条件で測定したときの融解熱量(mJ/mg)を示す。] A copolymer latex obtained by emulsion polymerization,
The copolymer is
15 to 60% by mass of an aliphatic conjugated diene monomer,
5-35% by mass of an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer,
It is composed of a monomer component consisting of 0.5 to 30% by mass of a vinyl cyanide monomer and 0 to 99.5% by mass of a monomer copolymerizable therewith,
In the emulsion polymerization, the reaction system at the start of addition of the polymerization initiator contains 0% by mass to 40% by mass or less of the total amount of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer, and the polymer conversion rate of the reaction system is 1 Addition of the remainder of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is started after 5% from the time when it reaches 0.0% to the time when the whole amount of the monomer components is finished. Then, by 80% of the time from the arrival time to the end time, 92% by mass or more of the total amount of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is charged,
By differential scanning calorimetry, the heat of fusion ΔH (from −20 ° C. to 0 ° C. calculated from the DSC curve obtained when the copolymer latex cooled to −25 ° C. is heated at a rate of temperature increase of 1 ° C./min. mJ / mg) copolymer latex satisfying the following formula (1).
[ΔH × (100 / 100−C S )] / ΔH W ≦ 0.8 (1)
[In formula (1), C S indicates the solid content concentration (mass%) of the copolymer latex measurement sample, and ΔH W is the heat of fusion (mJ / mg) when distilled water is measured under the same conditions. Indicates. ]
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