CN110799559A - 树脂、树脂组合物和使用它们的无纺布、纤维制品、隔板、二次电池和双电层电容器以及无纺布的制造方法 - Google Patents

树脂、树脂组合物和使用它们的无纺布、纤维制品、隔板、二次电池和双电层电容器以及无纺布的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明的课题在于提供通过电纺丝法可以制作细纤维直径的耐热性无纺布的树脂,本旨在于树脂,其具有选自下述通式(1)~(3)中的至少一个表示的结构,在主链的末端具有选自碳数为10以上的烷基和碳数为4以上的氟烷基中的至少1种,通式(1)中,X各自独立地表示单键或‑NR3‑,R1和R2各自独立地表示碳数为4~30的2价有机基团,R3表示氢原子或碳数为1~10的1价有机基团,通式(2)中,R4表示碳数为4~30的2价有机基团,R5表示碳数为4~30的4价有机基团,通式(3)中,R6表示碳数为4~30的2价有机基团,R7表示碳数为4~30的3价有机基团,l、m、n各自为0以上的整数,其中,l+m+n为10以上,另外,通式(1)~(3)所示的各结构不必连续地存在。

Description

树脂、树脂组合物和使用它们的无纺布、纤维制品、隔板、二次 电池和双电层电容器以及无纺布的制造方法
技术领域
本发明涉及可特别适用于隔板、双电层电容器的用途的树脂和树脂组合物以及使用它们的无纺布,另外,涉及其用途。
背景技术
锂离子电池作为可充电的高容量电池,可使电子仪器高功能化、长时间运行。而且,锂离子电池安装于汽车等,被认为很可能作为混合动力车、电动汽车的电池。
现在广泛使用的锂离子电池具有采用聚烯烃的多孔膜的隔板。但是,在电池温度变得过高的情况下,隔板会收缩或熔融,有可能在电极间引起短路。
为此,公开了在聚烯烃多孔膜的单面或两面形成包含耐热性树脂或耐热性粒子的复合体的多孔层的隔板(参照例如专利文献1、2)。
另外,提出了采用无纺布的隔板,所述无纺布是将作为耐热性树脂的聚酰亚胺通过电纺丝法纺丝得到的(参照例如专利文献3)。电纺丝法是在喷出高分子溶液时施加电压,利用电荷的排斥使溶液分裂的同时得到包含高分子纤维的无纺布的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1 : 日本特开2007-299612号公报
专利文献2 : 日本特开2009-205958号公报
专利文献3 : 国际公开第2016/056480号小册子。
发明内容
发明要解决的课题
但是,专利文献1、2记载的技术中,由于形成耐热性的层,隔板变厚。采用该隔板的锂离子电池有体积能量密度下降的问题。
另一方面,通过专利文献3公开的方法得到的隔板可在不形成耐热层的情况下发挥高的耐热性。但是,聚酰亚胺等的含氮耐热树脂的极性高,溶液的表面张力大,因此电纺丝时溶液的分裂被抑制,有在堆积在基材上之前不充分分裂的倾向。如果液体的分裂不充分,则只能得到粗纤维直径的无纺布,空位的尺寸大,因此不能发挥隔板的防止短路的功能。
本发明鉴于上述课题,目的在于提供可通过电纺丝法制作细纤维直径的耐热性无纺布的树脂。
解决课题的手段
本发明为具有选自下述通式(1)~(3)中的至少一个表示的结构,在主链的末端具有选自碳数为10以上的烷基和碳数为4以上的氟烷基中的至少1种的树脂,另外包括使用该树脂的各种方式。
[化1]
Figure 490460DEST_PATH_IMAGE001
(通式(1)中,X各自独立地表示单键或-NR3-。R1和R2各自独立地表示碳数为4~30的2价有机基团。R3表示氢原子或碳数为1~10的1价有机基团。通式(2)中,R4表示碳数为4~30的2价有机基团。R5表示碳数为4~30的4价有机基团。通式(3)中,R6表示碳数为4~30的2价有机基团。R7表示碳数为4~30的3价有机基团。l、m、n各自为0以上的整数,其中,l+m+n为10以上。)
发明效果
通过本发明可以得到可通过电纺丝法制作细纤维直径的耐热性无纺布的树脂。
具体实施方式
以下,详细说明本发明的树脂、树脂组合物、无纺布、无纺布的制造方法、纤维制品、隔板、二次电池和双电层电容器的优选实施方式。要说明的是,本发明不能解释为限定于这些实施方式。
<树脂>
本发明的实施方式的树脂是具有选自下述通式(1)~(3)中的至少一个表示的结构、在主链的末端具有选自碳数为10以上的烷基和碳数为4以上的氟烷基中的至少1种的树脂。
[化2]
Figure 469917DEST_PATH_IMAGE002
(通式(1)中,X各自独立地表示单键或-NR3-。R1和R2各自独立地表示碳数为4~30的2价有机基团。R3表示氢原子或碳数为1~10的1价有机基团。通式(2)中,R4表示碳数为4~30的2价有机基团。R5表示碳数为4~30的4价有机基团。通式(3)中,R6表示碳数为4~30的2价有机基团。R7表示碳数为4~30的3价有机基团。l、m、n各自为0以上的整数,其中,l+m+n为10以上。)
通式(1)~(3)所示的结构在树脂的一分子中可以含有一种或多种。另外,树脂的一分子中含有的通式(1)~(3)所示的结构数平均来看合计为10以上。另外,一分子中仅含有通式(1)~(3)所示结构的任意一种时,l、m和n中的两个为0。本发明中,m和n为0的情况是一个优选的方式。
要说明的是,本发明的树脂能够以混合物的方式使用。即,可以将多种本发明的树脂混合使用。
通式(1)表示的结构具有聚脲骨架或聚酰胺骨架。通式(2)表示的结构具有聚酰亚胺骨架。通式(3)表示的结构具有聚酰胺酰亚胺骨架。这些均是可以实现高耐热性的骨架。
其中,从维持耐热性的角度考虑,优选本发明的树脂在全部结构中含有50摩尔%以上选自通式(1)~(3)中的至少一个表示的结构。即,优选构成树脂的主链的全部重复单元的50摩尔%以上为选自前述(1)~(3)中的结构。作为树脂,更优选含有80摩尔%以上选自通式(1)~(3)中的至少一个表示的结构,实质上进一步优选由选自通式(1)~(3)中的至少1个表示的结构构成的树脂,即,除了末端,构成主链的重复单元全部由选自通式(1)~(3)中的结构构成的树脂。
具有通式(1)表示的结构的树脂通过将各种二异氰酸酯与二胺、二羧酸或者同时具有氨基和羧酸的化合物缩聚而得到。二胺、二羧酸、和同时具有氨基和羧酸的化合物可以分别单独与二异氰酸酯反应,也可以以他们的2种以上的混合物的形式与二异氰酸酯反应。通过氨基与异氰酸酯反应,得到X为-NR3-的结构,通过羧酸与异氰酸酯反应,得到X为单键的结构。
进一步地,上述通式(1)中的X为-NR3-的结构难以被水解,因而更优选。
通式(1)中的R1如果是碳数为4~30的2价有机基团,则没有特别限制,如果是碳数为4~30的2价脂肪族烃基,则难以发生异氰酸酯之间反应的副反应,因此成为直链状的高分子,得到细纤维直径的无纺布。特别是,优选碳数为4~30的2价环状脂肪族烃基。
作为碳数为4~30的2价链状脂肪族烃基,可列举由丁烷、戊烷、己烷、庚烷、辛烷(オキサン)、壬烷、癸烷或十一烷除去2个氢原子得到的基团等。另外,也可以是将这些基团的单键的一部分替代为不饱和键得到的基团、将氢原子的一部分用烃基替代得到的基团。
作为碳数为4~30的2价的环状脂肪族烃基,可列举由环丁烷、环戊烷、环己烷、环庚烷、环辛烷(シクロオキサン)、环壬烷、环癸烷、环十一烷、环十二烷、降冰片烷或金刚烷除去2个氢原子得到的基团等。另外,也可以是将这些基团的单键的一部分替代为不饱和键得到的基团、将氢原子的一部分用烃基替代得到的基团。
通式(1)中的R2表示二胺、二羧酸、或同时具有氨基和羧基的化合物的残基。R2如果是碳数为4~30的2价有机基团,则没有特别限制,优选含有芳香环。由此,可以进一步提高树脂的耐热性。从抑制保管中和纺丝中的树脂的析出,得到细纤维直径的无纺布的角度考虑,R2优选为芳香环数为1个的基团或2个芳香环通过有机基团键合的基团。R2特别优选为下述通式(4)或(5)表示的基团。
[化3]
Figure 249654DEST_PATH_IMAGE003
通式(5)中,Y表示单键、亚甲基、异亚丙基、六氟异亚丙基、羰基、磺酰基、醚键或硫醚键。R8各自独立地表示羟基、羧基、三氟甲基、卤素原子或碳数为1~10的烃基。p各自独立地表示0~4的整数。
作为通式(4)或(5)表示的基团,没有特别限制,可列举由苯、联苯、二苯基甲烷、2,2-二苯基丙烷、六氟-2,2-二苯基丙烷、二苯甲酮、二苯砜、二苯醚或二苯硫除去2个氢原子得到的基团。另外,也可以是将这些基团的芳香环上的氢原子的一部分用羟基、羧基、三氟甲基、卤素原子、或碳数为1~10的烃基替代得到的基团。
通式(1)中的R3表示碳数为1~10的1价有机基团。具体而言,可列举甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基等。另外,也可以是这些基团的位置异构体、将单键的一部分替代为不饱和键得到的基团。
作为二异氰酸酯,可列举丁烷二异氰酸酯、己烷二异氰酸酯等脂肪族二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、降冰片烷二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、1,3-环己烷二异氰酸酯等的环状脂肪族二异氰酸酯、1,3-苯二异氰酸酯、1,4-苯二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯等的芳香族二异氰酸酯。这些可以单独使用或者以多种的混合物的形式使用。
如果使用脂肪族二异氰酸酯,则难以发生异氰酸之间反应的副反应,因此成为直链状的高分子,得到细的纤维直径的无纺布。其中,特别优选使用碳数为4~30的2价的环状脂肪族二异氰酸酯。
作为二胺,可以广泛使用脂肪族化合物、环状脂肪族化合物和芳香族化合物的伯胺或仲胺。特别是,通过使用含有芳香环的化合物,可是提高树脂的耐热性。从维持树脂在溶剂中的溶解性的角度考虑,优选芳香环数为1个的二胺或2个芳香环通过2价有机基团、醚键等的连接基团键合的二胺。特别优选具有上述通式(4)或(5)表示的残基的二胺。
上述通式(4)或(5)表示的含有芳香环的2价有机基团中,作为提供二胺残基的二胺,没有特别限制,可列举对苯二胺、间苯二胺、联苯胺、2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷、3,3-二氨基二苯甲酮、4,4-二氨基二苯甲酮、3,3’-二氨基二苯基醚、4,4’-二氨基二苯基醚、3,4’-二氨基二苯基醚、4,4’-二氨基二苯基甲烷、3,3’-二氨基二苯砜、4,4’-二氨基二苯砜、3,3’-二氨基二苯硫、4,4’-二氨基二苯硫等。另外,也可以使用将这些化合物的1~4个氢原子用羟基、羧基、三氟甲基或卤素原子替代得到的二胺、或将这些化合物的氮原子上的2个氢中的1个用碳数为1~10的有机基团替代得到的二胺。它们可以单独使用,或以多种的混合物的形式使用。
作为二羧酸,可以广泛使用脂肪族化合物、环状脂肪族化合物和芳香族化合物的二羧酸。其中,通过使用含有芳香环的化合物,可以提高树脂的耐热性,因而更优选。从抑制保管中和纺丝中的树脂的析出、得到细纤维直径的无纺布的角度考虑,优选芳香环数为1个的二羧酸或2个芳香环通过有机基团键合的二羧酸,特别优选具有上述通式(4)或(5)表示的残基的二羧酸。
上述通式(4)或(5)表示的含有芳香环的2价有机基团R2中,作为提供二羧酸残基的二羧酸,没有特别限制,可列举例如间苯二甲酸、对苯二甲酸、亚甲基二水杨酸、2,2-双(4-羧基苯基)丙烷、2,2-双(4-羧基苯基)六氟丙烷、二苯甲酮-4,4’-二羧酸、4,4’-二羧基二苯基醚、4,4’-二羧基二苯砜、5,5’-硫代二水杨酸等,或将这些化合物的1~4个氢原子用羟基、羧基、三氟甲基或卤素原子替代得到的二羧酸、或者将这些化合物的氮原子上的2个氢中的1个用碳数为1~10的有机基团替代得到的二羧酸等。这些可以单独使用,或以多种的混合物的形式使用。
具有通式(2)表示的结构的树脂可通过二胺或二异氰酸酯单独或这些的多种的混合物与四羧酸的衍生物缩聚而得到。
通式(2)中的R4表示二胺残基。R4如果是碳数为4~30的2价有机基团,则没有特别限制,优选含有芳香环。由此可以进一步提高树脂的耐热性。从抑制保管中和纺丝中的树脂的析出、得到细纤维直径的无纺布的角度考虑,R4优选是芳香环数为1个的基团或2个芳香环通过2价有机基团、醚键等连接基团键合得到的基团。R4特别优选为下述通式(6)或(7)表示的基团。
[化4]
Figure 644863DEST_PATH_IMAGE004
通式(7)中,Y表示单键、亚甲基、异亚丙基、六氟异亚丙基、羰基、磺酰基、醚键或硫醚键。R9各自独立地表示羟基、羧基、三氟甲基、卤素原子或碳数为1~10的烃基。q各自独立地表示0~4的整数。
作为通式(6)或(7)表示的基团,没有特别限制,可列举由苯、联苯、二苯基甲烷、2,2-二苯基丙烷、六氟-2,2-二苯基丙烷、二苯甲酮、二苯砜、二苯醚或二苯硫除去2个氢原子得到的基团。另外,可以是将这些基团的芳香环上的氢原子的一部分用羟基、羧基、三氟甲基、卤素原子或碳数为1~10的烃基替代得到的基团。
作为二胺,可广泛使用脂肪族、环状脂肪族和芳香族化合物的伯胺或仲胺。特别是,通过使用含有芳香环的化合物,可以提高树脂的耐热性。从抑制保管中和纺丝中的树脂的析出、得到细纤维直径的无纺布的角度考虑,优选芳香环数为1个或2个。作为二胺,特别优选具有上述通式(6)或(7)表示的残基的二胺。
上述通式(6)或(7)表示的含有芳香环的2价有机基团中,作为提供二胺残基的二胺,没有特别限制,可列举对苯二胺、间苯二胺、联苯胺、2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷、3,3-二氨基二苯甲酮、4,4-二氨基二苯甲酮、3,3’-二氨基二苯基醚、4,4’-二氨基二苯基醚、3,4’-二氨基二苯基醚、4,4’-二氨基二苯基甲烷、3,3’-二氨基二苯砜、4,4’-二氨基二苯砜、3,3’-二氨基二苯硫、4,4’-二氨基二苯硫等。另外,可以使用将这些化合物的1~4个氢原子用羟基、羧基、三氟甲基或卤素原子替代得到的二胺、或将这些化合物的氮原子上的2个氢中的1个用碳数为1~10的有机基团替代得到的二胺。这些可以单独使用,或以多种的混合物的形式使用。
作为四羧酸二酐,可广泛使用脂肪族化合物、环状脂肪族化合物和芳香族化合物的四羧酸二酐。作为四羧酸二酐,没有特别限制,可列举均苯四甲酸、3,3’,4,4’-联苯四羧酸、2,3,3’,4’-联苯四羧酸、2,2’,3,3’-联苯四羧酸、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸、2,2’,3,3’-二苯甲酮四羧酸、2,2-双(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷、2,2-双(2,3-二羧基苯基)六氟丙烷、1,1-双(3,4-二羧基苯基)乙烷、1,1-双(2,3-二羧基苯基)乙烷、双(3,4-二羧基苯基)甲烷、双(2,3-二羧基苯基)甲烷、双(3,4-二羧基苯基)砜、双(3,4-二羧基苯基)醚、1,2,5,6-萘四羧酸、2,3,6,7-萘四羧酸、2,3,5,6-吡啶四羧酸、3,4,9,10-苝四羧酸等的芳香族四羧酸、环丁烷四羧酸、1,2,3,4-环戊烷四羧酸、环己烷四羧酸、双环[2.2.1.]庚烷四羧酸、双环[3.3.1.]四羧酸、双环[3.1.1.]庚-2-烯四羧酸、双环[2.2.2.]辛烷四羧酸、金刚烷四羧酸等的脂肪族四羧酸等的二酐。这些可以单独使用,或者以多种的混合物的形式使用。
具有通式(3)表示的结构的树脂可以通过将二胺或二异氰酸酯单独或者它们的多种的混合物与三羧酸的衍生物缩聚而得到。
通式(3)中的R6表示二胺残基。R6如果是碳数为4~30的2价有机基团,则没有特别限制,优选含有芳香环。由此可以进一步提高树脂的耐热性。从抑制保管中和纺丝中的树脂的析出、得到细纤维直径的无纺布的角度考虑,R6优选芳香环数为1个的基团或2个芳香环通过2价有机基团、醚键等的连接基团键合得到的基团。R6特别优选为下述通式(8)或(9)表示的基团。
[化5]
Figure 770820DEST_PATH_IMAGE005
通式(9)中,W表示单键、亚甲基、异亚丙基、六氟异亚丙基、羰基、磺酰基、醚键或硫醚键。R10各自独立地表示羟基、羧基、三氟甲基、卤素原子或碳数为1~10的烃基。r各自独立地表示0~4的整数。
作为通式(8)或(9)表示的基团,没有特别限制,可列举由苯、联苯、二苯基甲烷、2,2-二苯基丙烷、六氟-2,2-二苯基丙烷、二苯甲酮、二苯砜、二苯醚或二苯硫除去2个氢原子得到的基团。另外,也可以是将这些基团的芳香环上的氢原子的一部分用羟基、羧基、三氟甲基、卤素原子或碳数为1~10的烃基替代得到的基团。
作为二胺,可以广泛使用脂肪族、环状脂肪族和芳香族化合物的伯胺或仲胺。特别是,通过使用含有芳香环的化合物,可以提高树脂的耐热性。从抑制保管中和纺丝中的树脂的析出、得到细纤维直径的无纺布的角度考虑,优选芳香环数为1个或2个。作为二胺,特别优选具有上述通式(8)或(9)表示的残基的二胺。
上述通式(8)或(9)表示的含有芳香环的2价有机基团中,作为提供二胺残基的二胺,没有特别限制,可列举对苯二胺、间苯二胺、联苯胺、2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)丙烷、2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷、3,3-二氨基二苯甲酮、4,4-二氨基二苯甲酮、3,3’-二氨基二苯基醚、4,4’-二氨基二苯基醚、3,4’-二氨基二苯基醚、4,4’-二氨基二苯基甲烷、3,3’-二氨基二苯砜、4,4’-二氨基二苯砜、3,3’-二氨基二苯硫、4,4’-二氨基二苯硫等。另外,也可以使用将这些化合物的1~4个氢原子用羟基、羧基、三氟甲基或卤素原子替代得到的二胺、或将这些化合物的氮原子上的两个氢中的1个用碳数为1~10的有机基团替代得到的二胺。这些可以单独使用,或以多种的混合物的形式使用。
作为三羧酸的例子,可列举偏苯三酸、3,3’,4-三羧基联苯、3,4,4’-三羧基联苯、3,3’,4-三羧基联苯醚、3,4,4’-三羧基联苯醚等。
三羧酸和四羧酸可以单独使用或将2种以上组合使用。
本发明的实施方式的树脂在主链的末端具有选自碳数为10以上的烷基和碳数为4以上的氟烷基中的至少1种,由此树脂溶液的表面张力减小。结果,通过电纺丝法纺丝时液体的分裂得到促进,可以得到更细的纤维直径的无纺布。该烷基和氟烷基的碳数的上限从维持与溶剂的相溶性的角度考虑,烷基的碳数为优选为25以下,前述氟烷基的碳数优选为10以下。
作为碳数为10以上25以下的烷基,可列举例如癸基(癸基)、月桂基(十二烷基)、肉豆蔻基(十四烷基)、十五烷基、棕榈基(十六烷基)、十七烷基(十七烷基)、硬脂基、十八烷基(十八烷基)、二十烷基(二十烷基)、山萮基(二十二烷基)、二十四烷基(二十四烷基)等。另外,也包括这些基团的位置异构体。要说明的是,对于将这些基团中的单键的一部分替代为不饱和键的基团,只要不妨碍发明的效果也是允许的。
作为碳数为4以上10以下的氟烷基,可列举例如全氟丁基、全氟戊基、全氟己基、全氟庚基、全氟辛基、全氟壬基、全氟癸基等。另外,也包括这些基团的位置异构体。另外,也可以是将这些基团的氟原子的一部分替代为氢原子得到的基团,在维持降低液体的表面张力的方面优选替代的氢原子数为4个以下。要说明的是,对于将这些基团中的单键的一部分替代为不饱和键的基团,只要不妨碍发明的效果也是允许的。
将选自碳数为10以上的烷基和碳数为4以上的氟烷基中的至少1种导入主链的末端的方法例如为以下的方法。缩聚时,以单体的异氰酸酯基相对于其他单体的二胺基或羧酸基过量的单体比设定加入量。缩聚后,使剩余的异氰酸酯基与具有碳数为10以上的烷基或碳数为4以上的氟烷基的单胺、单羧酸或1元醇反应。
作为具有碳数为10以上的烷基的单胺,可列举例如癸胺、十一烷基胺、十三烷基胺、月桂胺、肉豆蔻胺、十五烷基胺、十七烷基胺、十六烷基胺、硬脂胺、十九烷基胺等。另外,可列举这些化合物的异构体、烷基中包含不饱和键的化合物、氨基的氮原子上具有取代基的化合物、烷基上的氢原子被烃基、卤素原子或甲硅烷基替代的化合物、和氮原子上的2个氢中的1个被碳数为1~10的有机基团替代的的化合物等。这些可以单独使用或者以多种的混合物形式使用。
作为具有碳数为10以上的烷基的单羧酸,没有特别限制,可列举癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、十五烷酸、棕榈酸、棕榈油酸、十七烷酸、硬脂酸、二十烷酸、山萮酸、木蜡酸、神经酸和蜡酸等。另外,可列举这些化合物的异构体、烷基中包含不饱和键的化合物、和烷基上的氢原子被烃基、卤素原子或甲硅烷基替代的化合物等。这些可以单独使用或者以多种的混合物形式使用。
作为具有碳数为10以上的烷基的一元醇,没有特别限制,可列举癸醇、十一烷醇、月桂醇、十三烷醇、肉豆蔻醇、十五烷醇、鲸蜡醇、十七烷醇、硬脂醇、十九烷醇、花生醇、二十一烷醇、山萮醇、瓢儿菜醇、二十四烷醇、蜡醇、二十七烷醇、褐煤醇、二十九烷醇等。另外,可列举这些化合物的异构体、烷基中包含不饱和键的化合物、烷基上的氢原子被烃基、卤素原子或甲硅烷基替代的化合物等。这些可以单独使用或者以多种的混合物形式使用。
作为具有碳数为4以上的氟烷基的单胺、单羧酸或一元醇,没有特别限制,可列举1H,1H-全氟丁胺、1H,1H-全氟己胺、1H,1H-十三氟庚胺、全氟戊酸、全氟己酸、全氟庚酸、全氟辛酸、全氟壬酸、全氟癸酸、2H,2H,3H,3H-全氟十一烷酸、2-全氟辛基乙醇、2-全氟丁基乙醇、2-全氟己基乙醇、1H,1H-全氟-1-十二烷醇、1H,1H,9H-十六氟壬醇、1H,1H,9H-doca氟庚醇等。另外,可列举这些化合物的异构体、烷基中包含不饱和键的化合物、和烷基上的氢原子或氟原子被烃基、卤素原子或甲硅烷基替代的化合物等。这些可以单独使用或者以多种的混合物形式使用。
作为具有碳数为10以上的烷基的单异氰酸酯,没有特别限制,可列举十二烷基异氰酸酯、十八烷基异氰酸酯等。另外,可列举这些化合物的异构体、烷基中包含不饱和键的化合物、和烷基上的氢原子被烃基、卤素原子或甲硅烷基替代的化合物等。这些可以单独使用或者以多种的混合物形式使用。
作为具有碳数为4以上的氟烷基的单异氰酸酯,没有特别限制,可列举全氟丁基异氰酸酯、全氟己基异氰酸酯的等。另外,可列举这些化合物的异构体、烷基中包含不饱和键的化合物、和烷基上的氢原子或氟原子被烃基、卤素原子或甲硅烷基替代的化合物等。这些可以单独使用或者以多种的混合物形式使用。
作为缩聚反应中使用的溶剂,只要溶解所生成的树脂就没有特别限定,可优选使用N-甲基-2-吡咯烷酮、N-甲基己内酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、γ-丁内酯、二甲基咪唑啉等非质子性极性溶剂、苯酚、间甲酚、氯苯酚、硝基苯酚等的酚类溶剂、多磷酸、磷酸中加入五氧化磷得到的磷系溶剂等。
通过缩聚反应得到的树脂可以以溶解在溶剂中的形式直接使用,也可以使用投入水等中使树脂析出、干燥、以固体形式分离得到的物质。
<树脂组合物>
可将本发明的树脂溶解或分散在任意的溶剂中,用作树脂组合物。即,本发明的实施方式的树脂组合物包含上述的树脂和溶剂。另外,可以含有任选的其他成分,例如有机粒子、无机粒子等填充剂、溶解助剂、帯電助剂、密合改良剂、表面活性剂等其他成分。
作为本发明的实施方式的树脂组合物中使用的溶剂,没有特别限制,可列举例如:
乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、丙二醇单甲基醚、丙二醇单乙基醚、乙二醇二甲基醚、乙二醇二乙基醚、乙二醇二丁基醚、二甘醇二乙基醚、二甘醇二甲基醚、二甘醇甲基乙基醚等的醚类、
乙二醇单乙基醚乙酸酯、丙二醇单甲基醚乙酸酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙酸异丁酯、3-甲氧基丁基乙酸酯、3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸丁酯等乙酸酯类、
乙酰丙酮、甲基丙基酮、甲基丁基酮、甲基异丁基酮、环戊酮、2-丁酮等酮类、
丁醇、异丁醇、戊醇、4-甲基-2-戊醇、3-甲基-2-丁醇、3-甲基-3-甲氧基丁醇、双丙酮醇等的醇类、
甲苯、二甲苯等的芳香烃类、
N-甲基-2-吡咯烷酮、N-环己基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基异丁酰胺、二甲基亚砜、γ-丁内酯、水等。其中,选自N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基异丁酰胺中的至少1种溶剂或混合溶剂的树脂的溶解性良好且具有适度的挥发性,因此在得到细纤维直径的无纺布方面优选。这些可单独使用,或者混合多种使用。
关于溶剂的含量,从防止溶液的凝胶化的角度考虑,相对于组合物整体的质量优选含有40质量%以上。另外,从维持无纺布的耐热性的角度考虑,溶剂量同样优选为80质量%以下。
<无纺布及其制造方法>
本发明的实施方式的无纺布包含上述树脂。从抑制高温环境下的尺寸变化的角度考虑,无纺布的热收缩率优选为10%以下。无纺布的热收缩率更优选为5%以下,更优选为3%以下。
在此,热收缩率是指加热无纺布片时的尺寸的变化率。
从使无纺布致密的角度考虑,无纺布的纤维直径优选为3μm以下,更优选为1.5μm以下、进一步优选为1μm以下。
在此所述的纤维直径是用显微镜观察无纺布,测定视野内的纤维的宽度,取其平均得到的。
本发明的实施方式的无纺布可通过将上述的树脂组合物熔融或溶解在溶剂中进行纺丝而得到。作为纺丝的方法,如果使用电纺丝法,则纺丝时液体分裂,得到包含更细的纤维直径的纤维的无纺布,因而优选。即,优选将上述树脂组合物通过电纺丝法纺丝形成无纺布。
这里使用的电纺丝法是对聚合物溶液施加高电压,将带电的聚合物溶液喷向接地的对电极而得到极细纤维的纺丝法。作为本发明中使用的电纺丝装置,没有特别限制,可列举如由注射器的唧筒那样突出的喷嘴喷出聚合物溶液的装置、使在旋转辊、球上形成的薄膜聚合物溶液带电,由此极细纤维由喷出部喷出的装置等。对喷出部施加电压的同时喷出液体,在接地的对电极上贴附作为基材的铝箔、脱模纸,则在基材上堆积无纺布。
<无纺布的用途>
本发明的实施方式的无纺布可适用于二次电池或双电层电容器等蓄电元件用的隔板、吸声材料、电磁波屏蔽材料、隔离滤波器或耐热袋滤器等纤维制品。特别是,用于蓄电元件用隔板时,作为耐热性高的隔板,可提高蓄电元件的安全性。
本发明的实施方式的二次电池或双电层电容器具有上述隔板作为正极和负极之间的隔板。这样的二次电池或双电层电容器可通过隔着上述隔板层叠多个电极,与电解液一起放入金属壳等外装材料中,密封而得到。
实施例
为了更详细地说明本发明,使用实施例更具体地说明,但本发明不解释为受这些实施例的限定。要说明的是,树脂等的评价通过以下的方法进行。
(1)无纺布的制作
将树脂溶液用电纺丝装置(カトーテック(株)制、NEU 纳米纤维电纺丝单元)以40μL/分钟喷出,在铝箔上以单位面积质量5g/m 2形成无纺布。喷嘴使用18G(内径0.94mm)的无斜面针,至收集装置的距离为15cm。设定电压时,对于各样品目视确认喷嘴的前部,在喷嘴的前部使树脂溶液稳定地保持为圆锥形(泰勒锥)形状。将得到的铝箔上的无纺布在150℃进行真空干燥,除去残留溶剂。得到的无纺布供于以下记载的评价。
(2)纤维直径的测定
在无纺布样品上溅射金,用扫描型电子显微镜(SEM)观察。此时的加速电压为5kV、倍率为10000倍。任意选取视野内的纤维30根,算出这些纤维直径(μm)的平均值。
(3)耐热性(热收缩率)评价
将切成10cm×2cm大小的各无纺布样品在惰性烘箱(光洋サーモシステム(株)制、INH-9)中在压缩空气气氛中在300℃加热1小时。测定长度方向的尺寸,求出收缩导致的尺寸变化相对于原来的长度(10cm)的比例,作为热收缩率(%)。
(4)耐化学药品性评价
将切成3cm×3cm大小的各无纺布样品和2mol/L浓度的盐酸水溶液100mL加入500mL烧杯中,在用培养皿盖住的状态下在40℃的恒温槽中保管3天。将保管后无纺布未见到破损的作为好,将见到破损的作为不好。
(5)树脂溶液的保存稳定性评价
将树脂溶液在室温25℃的室内保管90天。目视确认保管中的溶液,90天后未见到析出、凝胶化、浑浊的任何一种的为“好”,有任何一种变化的记载所发生的变化和变化发生的天数。
(6)循环特性的评价
使用无纺布,用以下的方法评价作为电池的循环特性。测定充放电特性时,使用HS电池单元(宝泉(株)制),锂离子电池的组装在氩气氛中进行。负极使用:将石墨制的活性物质以3.2Ah/cm2烧成在铜箔上(宝泉(株)制),并将其冲裁成直径16mm的圆形得到的物质。隔板使用冲裁为直径24mm的前述无纺布。正极使用:将钴酸锂制的活性物质以3.0Ah/cm2烧成在铝箔上(宝泉(株)制),并将其冲裁为直径16mm得到的物质。将这些依次重叠,作为电解液注入LBG-00022(キシダ化学(株)制)1mL并封入,得到评价用电池单元。
将如上所述制作的评价用电池单元使用充放电测定装置(アスカ电子(株)制、产品名“ACD-01充放电试验装置”进行充放电评价。作为充放电条件,以6mA的恒定电流充电至电池电压为4.6V,进一步地,以4.6V的恒定电压从充电开始计充电达到2小时30分钟后,休止30分钟,以6mA的恒定电流放电至电池电压为2.7V,将此作为1个循环。重复在同样的条件下的充放电,求出电池电压由于内部短路达到2.3V以下、异常停止的循环数。
合成例1:树脂A-1的合成
在干燥氮气流中、烧瓶内在N,N-二甲基乙酰胺(富士フイルム和光纯药(株)制、产品名“N,N-二甲基乙酰胺(超脱水)、以下称为DMAc”82.13g中溶解对苯二胺(富士フイルム和光纯药(株)制、以下称为PDA)10.27g(0.095mol)。向其中一点一点地加入异氟尔酮二异氰酸酯(东京化成工业(株)制、产品名“Isophorone Diisocyanate(mixture of isomers)”、以下称为IPDI)22.23g(0.10mol)后,将烧瓶浸渍于60℃的油浴中搅拌4小时。然后,向烧瓶内加入硬脂胺(东京化成工业(株)制、产品名“Stearylamine”)2.70g(0.01mol),在60℃的油浴中搅拌2小时,得到树脂A-1的30质量%DMAc溶液。树脂A-1在全部结构中含有50摩尔%以上(实质100摩尔%)通式(1)表示的结构,主链的末端具有碳数为18的烷基,通式(1)中的X为-NH-表示的结构,R1为环状脂肪族烃基,R2相当于通式(4)表示的结构。
合成例2:树脂A-2的合成
在干燥氮气流中、在烧瓶内,在DMAc113.19g中溶解3,3’-二氨基二苯砜(东京化成工业(株)制、产品名“Bis(3-aminophenyl) Sulfone”、以下称为3,3’-DDS)23.59g(0.095mol)。向其中一点点儿地加入IPDI 22.23g(0.10mol)后,将烧瓶浸渍于60℃的油浴中搅拌4小时。然后,将硬脂胺2.70g(0.01mol)加入烧瓶内,在60℃的油浴中搅拌2小时,得到树脂A-2的30质量%DMAc溶液。树脂A-2在全部结构中含有50摩尔%以上(实质100摩尔%)通式(1)表示的结构,主链的末端具有碳数为18的烷基,通式(1)中的X为-NH-表示的结构,R1为环状的脂肪族烃基,R2相当于通式(5)表示的结构。
合成例3:树脂A-3的合成
在干燥氮气流中在烧瓶内,在DMAc77.55g中溶解PDA 10.27g(0.095mol)。向其中一点点儿地加入IPDI 22.23g(0.10mol)后,将烧瓶浸渍于60℃的油浴中搅拌4小时。然后,向烧瓶内加入丁胺(东京化成工业(株)制、产品名“Butylamine”)0.73g(0.01mol),在60℃的油浴中搅拌2小时,得到树脂A-3的30质量%DMAc溶液。树脂A-3在全部结构中含有50摩尔%以上(实质上100摩尔%)通式(1)表示的结构,在主链的末端具有碳数为4的烷基,通式(1)中的X为-NH-表示的结构,R1为环状的脂肪族烃基,R2相当于通式(4)表示的结构。
合成例4:树脂B-1的合成
在干燥氮气流中、在烧瓶中,向DMAc75.02g中加入丙二醇(ナカライテスク(株)制、以下称为PG)7.23g(0.095mol)和IPDI 22.23g(0.10mol),在液体变得均匀时加入硬脂胺2.70g(0.01mol)。将烧瓶浸渍在60℃的油浴中搅拌2小时后,将油浴升温至120℃,搅拌4小时。用适量的DMAc稀释,得到树脂B-1的30质量%DMAc溶液。树脂B-1不含通式(1)~(3)表示的结构,在主链的末端具有碳数为18的烷基。
合成例5:树脂A-4的合成
在干燥氮气流中、在烧瓶中在DMAc 82.02g中溶解PDA 10.27g(0.095mol)。向其中一点点儿地加入IPDI 22.23g(0.10mol)后,将烧瓶浸渍在60℃的油浴中搅拌4小时。然后,将2-(全氟丁基)乙醇(东京化成工业(株)制、产品名“1H,1H,2H,2H-Nonafluoro-1-hexanol”)2.65g(0.01mol)加入烧瓶内,在60℃的油浴中搅拌2小时,得到树脂A-4的30质量%DMAc溶液。树脂A-4在全部结构中含有50摩尔%以上(实质上100摩尔%)通式(1)表示的结构,在主链的末端具有碳数为6的氟烷基,通式(1)中的X为-NH-表示的结构,R1为环状的脂肪族烃基,R2相当于通式(4)表示的结构。
合成例6:树脂A-5的合成
在干燥氮气流中、在烧瓶中在DMAc 82.03g中溶解PDA 10.81g(0.10mol)。向其中一点点儿地加入IPDI 21.12g(0.095mol)后,将烧瓶浸渍在60℃的油浴中搅拌4小时。然后,将异氰酸十二烷基酯(东京化成工业(株)制、产品名“Dodecyl Isocyanate”)2.11g(0.01mol)加入烧瓶内,在60℃的油浴中搅拌2小时,得到树脂A-5的30质量%DMAc溶液。树脂A-5在全部结构中含有50摩尔%以上(实质上100摩尔%)通式(1)表示的结构,在主链的末端具有碳数为12的烷基,通式(1)中的X为-NH-表示的结构,R1为环状的脂肪族烃基,R2相当于通式(4)表示的结构。
合成例7:树脂A-6的合成
在干燥氮气流中、在烧瓶中在DMAc 86.08g中溶解PDA10.27g(0.095mol)。向其中一点点儿地加入IPDI 22.23g(0.10mol)后,将烧瓶浸渍在60℃的油浴中搅拌4小时。然后,将二十九烷酸(东京化成工业(株)制、产品名“Nonacosanoic Acid”)4.39g(0.01mol)加入烧瓶内,在60℃的油浴中搅拌2小时,得到树脂A-6的30质量%DMAc溶液。树脂A-6在全部结构中含有50摩尔%以上(实质上100摩尔%)通式(1)表示的结构,在主链的末端具有碳数为29的烷基,通式(1)中的X为-NH-表示的结构,R1为环状的脂肪族烃基,R2相当于通式(4)表示的结构。
合成例8:树脂A-7的合成
在干燥氮气流中、在烧瓶中在DMAc 89.84g中溶解PDA 10.27g(0.095mol)。向其中一点点儿地加入IPDI 22.23g(0.10mol)后,将烧瓶浸渍在60℃的油浴中搅拌4小时。然后,将1H,1H-全氟-1-十二烷醇(东京化成工业(株)制、产品名“1H,1H-Tricosafluoro-1-dodecanol”)6.00g(0.01mol)加入烧瓶内,在60℃的油浴中搅拌2小时,得到树脂A-7的30质量%DMAc溶液。树脂A-7在全部结构中含有50摩尔%以上(实质上100摩尔%)通式(1)表示的结构,在主链的末端具有碳数为12的氟烷基,通式(1)中的X为-NH-表示的结构,R1为环状的脂肪族烃基,R2相当于通式(4)表示的结构。
合成例9:树脂A-8的合成
在干燥氮气流中、在烧瓶中在DMAc 78.01g溶解PDA 4.33g(0.04mol)和PG 4.18g(0.055mol)。向其中一点点儿地加入IPDI 22.23g(0.10mol)后,将烧瓶浸渍在60℃的油浴中搅拌4小时。接着,将硬脂胺2.70g(0.01mol)加入烧瓶内,在60℃的油浴中搅拌2小时。然后,将油浴升温至120℃,搅拌4小时。用适量的DMAc稀释,得到树脂A-8的30质量%DMAc溶液。树脂A-8在全部结构中含有42摩尔%通式(1)表示的结构,在主链的末端具有碳数为18的烷基,通式(1)中的X为-NH-表示的结构,R1为环状的脂肪族烃基,R2相当于通式(4)表示的结构。
合成例10:树脂A-9的合成
在干燥氮气流中、在烧瓶中在DMAc 82.13g中溶解PDA 10.27g(0.095mol)。向其中一点点儿地加入二苯基甲烷二异氰酸酯(东京化成工业(株)制、产品名“Methylenediphenyl 4,4’-Diisocyanate”、以下称为MDI)22.23g(0.10mol)后,将烧瓶浸渍在60℃的油浴中搅拌4小时。然后,将硬脂胺2.70g(0.01mol)加入烧瓶内,在60℃的油浴中搅拌2小时,得到树脂A-9的30质量%DMAc溶液。树脂A-9在全部结构中含有50摩尔%以上(实质上100摩尔%)通式(1)表示的结构,在主链的末端具有碳数为18的烷基,前述通式(1)中的X为-NH-表示的结构,R1为芳香族烃基,R2相当于上述通式(4)表示的结构。
合成例11:树脂A-10的合成
在干燥氮气流中、在烧瓶中在DMAc 69.51g中溶解PDA10.27g(0.095mol)。向其中一点点儿地加入六亚甲基二异氰酸酯(东京化成工业(株)制、产品名“HexamethyleneDiisocyanate”、以下称为HMDI)16.82g(0.10mol)后,将烧瓶浸渍在60℃的油浴中搅拌4小时。然后,将硬脂胺2.70g(0.01mol)加入烧瓶内,在60℃的油浴中搅拌2小时,得到树脂A-10的30质量%DMAc溶液。树脂A-10在全部结构中含有50摩尔%以上(实质上100摩尔%)通式(1)表示的结构,在主链的末端具有碳数为18的烷基,通式(1)中的X为-NH-表示的结构,R1为链状的脂肪族烃基,R2相当于通式(4)表示的结构。
合成例12:树脂A-11的合成
在干燥氮气流中、在烧瓶中在DMAc83.92g中加入六亚甲基二胺(富士フイルム和光纯药(株)制、以下称为HMDA)11.04g(0.095mol)。向其中一点点儿地加入IPDI 22.23g(0.10mol)后,将烧瓶浸渍在60℃的油浴中搅拌4小时。然后,将硬脂胺2.70g(0.01mol)加入烧瓶内,在60℃的油浴中搅拌2小时,得到树脂A-11的30质量%DMAc溶液。树脂A-11在全部结构中含有50摩尔%以上(实质上100摩尔%)通式(1)表示的结构,在主链的末端具有碳数为18的烷基,通式(1)中的X为-NH-表示的结构,R1为环状的脂肪族烃基,R2不含芳香环。
合成例13:树脂A-12的合成
在干燥氮气流中、在烧瓶中在DMAc 122.96g中溶解1,3-双(3-氨基苯氧基)苯(东京化成工业(株)制、产品名"1,3-Bis(3-aminophenoxy)benzene"、以下称为APB-N)27.77g(0.095mol)。向其中一点点儿地加入IPDI 22.23g(0.10mol)后,将烧瓶浸渍在60℃的油浴中搅拌4小时。然后,将硬脂胺2.70g(0.01mol)加入烧瓶内,在60℃的油浴中搅拌2小时,得到树脂A-12的30质量%DMAc溶液。树脂A-12在全部结构中含有50摩尔%以上(实质上100摩尔%)通式(1)表示的结构,在主链的末端具有碳数为18的烷基,通式(1)中的X为-NH-表示的结构,R1为环状的脂肪族烃基,R2含有芳香环,但为与通式(4)和通式(5)不同的结构。
合成例14:树脂A-13的合成
在干燥氮气流中、在烧瓶中在DMAc 105.77g中溶解APB-N16.08g(0.055mol)和PDA4.33g(0.040mol)。向其中一点点儿地加入IPDI 22.23g(0.10mol)后,将烧瓶浸渍在60℃的油浴中搅拌4小时。然后,将硬脂胺2.70g(0.01mol)加入烧瓶内,在60℃的油浴中搅拌2小时,得到树脂A-13的30质量%DMAc溶液。树脂A-13在全部结构中含有50摩尔%以上(实质上100摩尔%)通式(1)表示的结构,在主链的末端具有碳数为18的烷基,通式(1)中的X为-NH-表示的结构,R1为环状的脂肪族烃基,R2的42摩尔%相当于通式(4)和通式(5)表示的结构。
合成例15:树脂C-1的合成
在干燥氮气流中、在烧瓶中在DMAc 83.90g中溶解间苯二甲酸(东京化成工业(株)制、产品名“Isophthalic Acid”、以下称为IPA)11.03g(0.095mol)。向其中一点点儿地加入IPDI 22.23g(0.10mol)后,在液体变得均匀时加入硬脂胺2.70g(0.01mol)。将烧瓶浸渍在60℃的油浴中搅拌2小时后,将油浴升温至160℃,搅拌4小时。用适量的DMAc稀释,得到树脂C-1的30质量%DMAc溶液。树脂C-1在全部结构中含有50摩尔%以上(实质上100摩尔%)通式(1)表示的结构,在主链的末端具有碳数为18的烷基,通式(1)中的X为单键表示的结构,R1为环状的脂肪族烃基,R2相当于通式(4)表示的结构。
合成例16:树脂C-2的合成
在干燥氮气流中、在烧瓶中在DMAc79.32g中溶解IPA 11.03g(0.095mol)。向其中一点点儿地加入IPDI 22.23g(0.10mol)后,在液体变得均匀时加入丁胺0.73g(0.01mol)。将烧瓶浸渍在60℃的油浴中搅拌2小时后,将油浴升温至160℃,搅拌4小时。用适量的DMAc稀释,得到树脂C-2的30质量%DMAc溶液。树脂C-2在全部结构中含有50摩尔%以上(实质上100摩尔%)通式(1)表示的结构,在主链的末端具有碳数为4的烷基,通式(1)中的X为单键表示的结构,R 1为环状的脂肪族烃基,R 2相当于通式(4)表示的结构。
合成例17:树脂C-3的合成
在干燥氮气流中、在烧瓶中在DMAc78.76g中溶解IPA4.65g(0.040mol)和PG4.18g(0.055mol)。向其中一点点儿地加入IPDI 22.23g(0.10mol)后,在液体变得均匀时加入硬脂胺2.70g(0.01mol)。将烧瓶浸渍在60℃的油浴中搅拌2小时后,将油浴升温至160℃,搅拌4小时。用适量的DMAc稀释,得到树脂C-3的30质量%DMAc溶液。树脂C-3在全部结构中含有42摩尔%通式(1)表示的结构,在主链的末端具有碳数为18的烷基,通式(1)中的X为单键表示的结构,R1为环状的脂肪族烃基,R2相当于通式(4)表示的结构。
合成例18:树脂C-4的合成
在干燥氮气流中、在烧瓶中在DMAc 109.07g中溶解IPA11.03g(0.095mol)。向其中一点点儿地加入MDI 25.03g(0.10mol)后,在液体变得均匀后,加入硬脂胺2.70g(0.01mol)。将烧瓶浸渍在60℃的油浴中搅拌2小时后,将油浴升温至160℃,搅拌4小时。用适量的DMAc稀释,得到树脂C-4的30质量%DMAc溶液。树脂C-4在全部结构中含有50摩尔%以上(实质上100摩尔%)通式(1)表示的结构,在主链的末端具有碳数为18的烷基,通式(1)中的X用单键表示,R1为芳香族烃基,R2相当于通式(4)表示的结构。
合成例19:树脂C-5的合成
在干燥氮气流中、在烧瓶中在DMAc 89.92g中溶解IPA 11.03g(0.095mol)。向其中一点点儿地加入HMDI 16.82g(0.10mol)后,在液体变得均匀后加入硬脂胺2.70g(0.01mol)。将烧瓶浸渍在60℃的油浴中搅拌2小时后,将油浴升温至160℃,搅拌4小时。用适量的DMAc稀释,得到树脂C-5的30质量%DMAc溶液。树脂C-5在全部结构中含有50摩尔%以上(实质上100摩尔%)通式(1)表示的结构,在主链的末端具有碳数为18的烷基,通式(1)中的X用单键表示,R1为链状的脂肪族烃基,R2相当于通式(4)表示的结构。
合成例20:树脂C-6的合成
在干燥氮气流中、在烧瓶中在DMAc 90.55g中溶解己二酸(富士フイルム和光纯药(株)制)13.88g(0.095mol)。向其中一点点儿地加入IPDI 22.23g(0.10mol)后,在液体变得均匀时加入硬脂胺2.70g(0.01mol)。将烧瓶浸渍在60℃的油浴中搅拌2小时后,将油浴升温至160℃,搅拌4小时。用适量的DMAc稀释,得到树脂C-6的30质量%DMAc溶液。树脂C-6在全部结构中含有50摩尔%以上(实质上100摩尔%)通式(1)表示的结构,在主链的末端具有碳数为18的烷基,通式(1)中的X为单键表示的结构,R1为环状的脂肪族烃基,R2为不含有芳香环的结构。
合成例21:树脂C-7的合成
在干燥氮气流中、在烧瓶中在DMAc 106.08g中溶解1,4-萘四羧酸(东京化成工业(株)制、产品名“1,4-Naphthalenedicarboxylic Acid”、以下称为NTDCA)20.54g(0.095mol)。向其中一点点儿地加入IPDI 22.23g(0.10mol)后,在液体变得均匀时加入硬脂胺2.70g(0.01mol)。将烧瓶浸渍在60℃的油浴中搅拌2小时后,将油浴升温至160℃,搅拌4小时。用适量的DMAc稀释,得到树脂C-7的30质量%DMAc溶液。树脂C-7在全部结构中含有50摩尔%以上(实质上100摩尔%)通式(1)表示的结构,在主链的末端具有碳数为18的烷基,通式(1)中的X为单键表示的结构,R1为环状的脂肪族烃基,R2含有芳香环,但为与通式(4)或(5)不同的结构。
合成例22:树脂C-8的合成
在干燥氮气流中、在烧瓶中在DMAc 96.74g溶解IPA 4.65g(0.040mol)和NTDCA11.89g(0.055mol)。向其中一点点儿地加入IPDI 22.23g(0.10mol)后,在液体变得均匀时加入硬脂胺2.70g(0.01mol)。将烧瓶浸渍在60℃的油浴中搅拌2小时后,将油浴升温至160℃,搅拌4小时。用适量的DMAc稀释,得到树脂C-8的30质量%DMAc溶液。树脂C-8在全部结构中含有50摩尔%以上(实质上100摩尔%)通式(1)表示的结构,在主链的末端具有碳数为18的烷基,通式(1)中的X为-NH-表示的结构,R1为环状的脂肪族烃基,R2的42摩尔%相当于通式(4)表示的结构。
合成例23:树脂D-1的合成
在干燥氮气流中、在烧瓶中在N-甲基吡咯烷酮(三菱ケミカル(株)制、以下称为NMP)123.06g中溶解4,4’-二氨基二苯基醚(和歌山精化工业(株)制、以下称为ODA)19.02g(0.095mol)。向其中一点点儿地加入氧双邻苯二甲酸酐(マナック(株)制、以下称为ODPA)31.02g(0.10mol)后,将烧瓶浸渍在40℃的油浴中搅拌2小时。进一步地,将硬脂胺2.70g(0.01mol)加入烧瓶内后,将油浴升温至200℃,搅拌4小时。用适量的NMP稀释,得到树脂D-1的30质量%NMP溶液。树脂D-1在全部结构中含有50摩尔%以上(实质上100摩尔%)通式(2)表示的结构,在主链的末端具有碳数为18的烷基,R4相当于通式(7)表示的结构。
合成例24:树脂D-2的合成
在干燥氮气流中、在烧瓶中在NMP 98.82g溶解PG 4.18g(0.055mol)和硬脂胺2.70g(0.01mol)。向其中一点点儿地加入MDI 25.03g(0.10mol)后,将烧瓶浸渍在60℃的油浴中搅拌2小时。进一步地,将ODPA12.41g(0.040mol)加入烧瓶内后,将油浴升温至160℃,搅拌4小时。用适量的NMP稀释,得到树脂D-2的30质量%NMP溶液。树脂D-2在全部结构中含有42摩尔%通式(2)表示的结构,在主链的末端具有碳数为18的烷基,R4相当于通式(7)表示的结构。
合成例25:树脂D-3的合成
在干燥氮气流中、在烧瓶中在NMP 118.48g中溶解ODA 19.02g(0.095mol)。向其中一点点儿地加入ODPA31.02g(0.10mol)后,将烧瓶浸渍在40℃的油浴中搅拌2小时。进一步,将丁胺0.73g(0.01mol)加入烧瓶内后,将油浴升温至200℃,搅拌4小时。用适量的NMP稀释,得到树脂D-3的30质量%NMP溶液。树脂D-3在全部结构中含有50摩尔%以上(实质上100摩尔%)通式(2)表示的结构,在主链的末端具有碳数为4的烷基,R4相当于通式(7)表示的结构。
合成例26:树脂D-4的合成
在干燥氮气流中、在烧瓶中在NMP 143.47g中溶解APB-N27.77g(0.095mol)。向其中一点点儿地加入ODPA31.02g(0.10mol)后,将烧瓶浸渍在40℃的油浴中搅拌2小时。进一步地,将硬脂胺2.70g(0.01mol)加入烧瓶内后,将油浴升温至200℃,搅拌4小时。用适量的NMP稀释,得到树脂D-4的30质量%NMP溶液。树脂D-4在全部结构中含有50摩尔%以上(实质上100摩尔%)通式(2)表示的结构,在主链的末端具有碳数为18的烷基,R4含有芳香环,但为与通式(6)和通式(7)表示的结构不同的结构。
合成例27:树脂D-5的合成
在干燥氮气流中、在烧瓶中在NMP 104.43g中溶解HMDA 11.04g(0.095mol)。向其中一点点儿地加入ODPA31.02g(0.10mol)后,将烧瓶浸渍在40℃的油浴中搅拌2小时。进一步地,将硬脂胺2.70g(0.01mol)加入烧瓶内后,将油浴升温至200℃,搅拌4小时。用适量的NMP稀释,得到树脂D-5的30质量%NMP溶液。树脂D-5在全部结构中含有50摩尔%以上(实质上100摩尔%)通式(2)表示的结构,在主链的末端具有碳数为18的烷基,R4为不含有芳香环的结构。
合成例28:树脂E-1的合成
在干燥氮气流中、在烧瓶中在DMAc 99.12g中溶解偏苯三酸酐(富士フイルム和光纯药(株)制、以下称为TMA)18.25g(0.095mol)。向其中一点点儿地加入硬脂胺2.70g(0.01mol)后,将烧瓶浸渍在40℃的油浴中搅拌2小时。进一步地,加入甲苯2,4-二异氰酸酯(富士フイルム和光纯药(株)制、以下称为TDI)11.32g(0.065mol)和o-联甲苯胺二异氰酸酯(日本曹达(株)制、商品名"TODI"、以下称为TODI)9.25g(0.035mol)后,将油浴升温至160℃,搅拌4小时。用适量的DMAc稀释,得到树脂E-1的30质量%DMAc溶液。树脂E-1在全部结构中含有50摩尔%以上(实质上100摩尔%)通式(3)表示的结构,在主链的末端具有碳数为18的烷基,R4相当于通式(8)与通式(9)表示的结构。
合成例29:树脂E-2的合成
在干燥氮气流中、在烧瓶中在DMAc 94.53g中溶解TMA 18.25g(0.095mol)。向其中一点点儿地加入丁胺0.73g(0.01mol)后,将烧瓶浸渍在40℃的油浴中搅拌2小时。进一步地,加入TDI 11.32g(0.065mol)和TODI 9.25g(0.035mol)后,将油浴升温至160℃,搅拌4小时。用适量的DMAc稀释,得到树脂E-2的30质量%DMAc溶液。树脂E-2在全部结构中含有50摩尔%以上(实质上100摩尔%)通式(3)表示的结构,在主链的末端具有碳数为4的烷基,R4相当于通式(8)和通式(9)表示的结构。
合成例30:树脂E-3的合成
在干燥氮气流中、在烧瓶中在DMAc119.28g中溶解PG 4.18g(0.055mol)和硬脂胺2.70g(0.01mol)。向其中一点点儿地加入MDI 25.03g(0.10mol)后,将烧瓶浸渍在60℃的油浴中搅拌2小时。进一步地,加入TMA7.69g(0.04mol)后,将油浴升温至160℃,搅拌4小时。用适量的DMAc稀释,得到树脂E-3的30质量%DMAc溶液。树脂E-2在全部结构中含有42摩尔%通式(3)表示的结构,在主链的末端具有碳数为18的烷基,R4为通式(9)表示的结构。
合成例31:树脂E-4的合成
在干燥氮气流中、在NMP 100.22g中溶解APB-N 27.77g(0.095mol)。然后,将烧瓶用冰冷却,将溶解于NMP 20.00g的偏苯三酸酐酰氯(日本精化(株)制、以下称为TAC)21.06g(0.10mol)在将溶液的温度保持为30℃以下的同时进行滴加。全部加入后,在30℃反应6小时。将该溶液加入2L水中,滤取所得到的沉淀,用1L水洗涤3次。将洗涤后的固体用通风烘箱干燥3天。得到树脂E-4的固体。将该固体溶解在DMAc中,使固体成分为30质量%,得到树脂E-4的30%DMAc溶液。树脂E-4在全部结构中含有50摩尔%以上(实质上100摩尔%)通式(3)表示的结构,在主链的末端具有碳数为18的烷基,R4含有芳香环,但为与通式(8)和通式(9)表示的结构不同的结构。
合成例32:树脂E-5的合成
在干燥氮气流中、在NMP72.70g中溶解HMDA 15.98g(0.095mol)。然后,将烧瓶用冰冷却,将溶解在NMP 20.00g中的TAC 21.06g(0.10mol)在将溶液的温度保持为30℃以下的同时进行滴加。全部加入后在30℃反应6小时。将该溶液加入2L水中,滤取得到的沉淀,用1L水洗涤3次。将洗涤后的固体在通风烘箱中干燥3天,得到树脂E-5的固体。将该固体溶解在DMAc中使固体成分为30质量%,得到树脂E-5的30%DMAc溶液。树脂E-5在全部结构中含有50摩尔%以上(实质上100摩尔%)通式(3)表示的结构,在主链的末端具有碳数为18的烷基,R4为不含有芳香环的结构。
[实施例1]
使用树脂A-1的30质量%DMAc溶液,根据上述“(1)无纺布的制作”,得到无纺布。用上述“(2)纤维直径的测定”的方法测定纤维直径时,为0.89μm。将无纺布用上述“(3)耐热性(热收缩率)评价”的方法进行热处理,求出收缩率,热收缩率为1.2%。根据上述“(4)耐化学药品性评价”,评价无纺布的耐化学药品性时,未观察到破损。另外,将树脂A-1的30质量%溶液按照上述“(5)树脂溶液的保存稳定性评价”中记载的方法保管,确认变化时,未见到任何变化。而且,用所得到的无纺布,根据上述“(6)循环特性评价”测定评价用电池单元至短路的循环数时,超过500次也未观察到短路。
[实施例2]
将树脂A-1的30质量%DMAc溶液浓缩,将得到的固体溶解于二甲基亚砜(富士フイルム和光纯药(株)制、以下称为DMSO),使固体成分浓度为30质量%,得到树脂A的30质量%DMSO溶液。使用该溶液,根据上述“(1)无纺布的制作”,得到无纺布。根据上述“(2)纤维直径的测定”的方法测定纤维直径时,为2.2μm。将无纺布用上述“(3)耐热性(热收缩率)评价”的方法热处理,求出收缩率,热收缩率为2.1%。根据上述“(4)耐化学药品性评价”,评价无纺布的耐化学药品性,未观察到破损。另外,将树脂A-1的30质量%DMSO溶液用上述“(5)树脂溶液的保存稳定性评价”中记载的方法保管,确认变化时,未见到任何变化。进一步地,使用得到的无纺布,按照上述“(6)循环特性评价”,测定评价用电池单元至短路的循环数时,超过500次也未观察到短路。
[实施例3]
将树脂A的30质量%DMAc溶液浓缩,得到树脂A的70质量%DMAc溶液。使用该溶液,根据上述“(1)无纺布的制作”,得到无纺布。根据上述“(2)纤维直径的测定”的方法测定纤维直径时,为1.5μm。将无纺布根据上述“(3)耐热性(热收缩率)评价”的方法进行热处理,求出收缩率,结果热收缩率为2.4%。根据上述“(4)耐化学药品性评价”,评价无纺布的耐化学药品性时,未观察到破损。另外,将树脂A-1的70质量%DMAc溶液用上述“(5)树脂溶液的保存稳定性评价”中记载的方法保管,确认变化时,45天后确认到凝胶化。进一步地,使用得到的无纺布,根据上述“(6)循环特性评价”,测定评价用电池单元至短路的循环数时,超过500次也未观察到短路。
[实施例4]
将树脂A-1的30质量%DMAc溶液用DMAc稀释,得到树脂A-1的10质量%DMAc溶液。使用该溶液,根据上述“(1)无纺布的制作”,得到无纺布。用上述“(2)纤维直径的测定”的方法测定纤维直径时,为0.72μm。将无纺布按照上述“(3)耐热性(热收缩率)评价”的方法进行热处理,求出收缩率,热收缩率为3.5%。根据上述“(4)耐化学药品性评价”,评价无纺布的耐化学药品性时,未见到破损。另外,将树脂A-1的10质量%DMAc溶液用上述“(5)树脂溶液的保存稳定性评价”中记载的方法保管,确认变化时,未见到任何变化。进一步地,使用得到的无纺布,根据上述“(6)循环特性评价”,测定评价用电池单元至短路的循环数时,超过500次也没有观察到短路。
[实施例5]
除了将树脂A-1的30质量%DMAc溶液变更为树脂A-2的30质量%DMAc溶液以外,与实施例1同样地制作无纺布,算出纤维直径,评价耐热性、耐化学药品性和溶液的保存稳定性。纤维直径为0.93μm、热收缩率为1.4%。耐化学药品性试验中未观察到破损。溶液的保存稳定性评价中,未观察到任何变化。进一步地,使用得到的无纺布的评价用电池单元的循环特性评价中,超过500次也未观察到短路。
[比较例1]
除了将树脂A-1的30质量%DMAc溶液变更为树脂A-3的30质量%DMAc溶液以外,与实施例1同样地制作无纺布,算出纤维直径,评价耐热性、耐化学药品性和溶液的保存稳定性。纤维直径为3.5μm、热收缩率为0.82%。耐化学药品性试验中未见到破损。溶液的保存稳定性评价中,未见到任何变化。进一步地,使用得到的无纺布的评价用电池单元的循环特性评价中,超过160次时由于内部短路停止充放电。
[比较例2]
除了将树脂A-1的30质量%DMAc溶液变更为树脂B-1的30质量%DMAc溶液以外,与实施例1同样地制作无纺布,算出纤维直径,评价耐热性、耐化学药品性和溶液的保存稳定性。纤维直径为0.86μm、热收缩率为45%。耐化学药品性试验中见到破损。评价溶液的保存稳定性时,未观察到任何变化。进一步地,使用得到的无纺布的评价用电池单元的循环特性评价中,超过250次时由于内部短路停止了充放电。
[实施例6~30、比较例3~5]
除了将使用的树脂溶液变更为表1所示以外,与实施例1同样地制作无纺布,算出纤维直径,评价耐热性、耐化学药品性、溶液的保存稳定性和评价用电池单元的循环特性。
实施例1~30、比较例1~5的评价结果如表1所示。要说明的是,“循环特性”栏的数字>500是指超过500次也未见到短路,除此以外的数字是指超过该数字的次数时由于内部短路停止了充放电。
[表1]
Figure 593283DEST_PATH_IMAGE006
本申请基于2017年07月03日提交的日本特许申请日本特愿2017-130082,在此将其内容作为参考引入。

Claims (22)

1.树脂,其具有选自下述通式(1)~(3)中的至少一个表示的结构,在主链的末端具有选自碳数为10以上的烷基和碳数为4以上的氟烷基中的至少1种,
[化1]
Figure 848110DEST_PATH_IMAGE001
通式(1)中,X各自独立地表示单键或-NR3-,R1和R2各自独立地表示碳数为4~30的2价有机基团,R3表示氢原子或碳数为1~10的1价有机基团,通式(2)中,R4表示碳数为4~30的2价有机基团,R5表示碳数为4~30的4价有机基团,通式(3)中,R6表示碳数为4~30的2价有机基团,R7表示碳数为4~30的3价有机基团,l、m、n各自为0以上的整数,其中,l+m+n为10以上,另外,通式(1)~(3)所示的各结构不必连续地存在。
2.根据权利要求1所述的树脂,其中,在全部结构中含有50摩尔%以上前述通式(1)~(3)表示的结构。
3.根据权利要求1或2所述的树脂,其中,前述树脂含有X为-NR3-的前述通式(1)表示的结构。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的树脂,其中,前述树脂含有R1是碳数为4~30的2价脂肪族烃基的前述通式(1)表示的结构。
5.根据权利要求4所述的树脂,其中,对于通式(1)中的R1,前述2价脂肪族烃基是碳数为4~30的2价环状脂肪族烃基。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的树脂,其中,通式(1)中,R2是含有芳香环的2价有机基团。
7.根据权利要求6所述的树脂,其中,对于通式(1)中的R2,前述含有芳香环的2价有机基团为下述通式(4)或(5)表示的基团,
[化2]
通式(5)中,Y表示单键、亚甲基、异亚丙基、六氟异亚丙基、羰基、磺酰基、醚键或硫醚键,R8各自独立地表示羟基、羧基、三氟甲基、卤素原子或碳数为1~10的烃基,p各自独立地表示0~4的整数。
8.根据权利要求7所述的树脂,其中,通式(1)中,R2的50摩尔%以上为前述通式(4)或(5)表示的基团。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的树脂,其中,前述通式(2)表示的结构中,R4是含有芳香环的碳数为4~30的2价有机基团。
10.根据权利要求9所述的树脂,其中,对于通式(2)中的R4,前述含有芳香环的碳数为4~30的2价有机基团是下述通式(6)或(7)表示的基团,
[化3]
Figure 731939DEST_PATH_IMAGE003
通式(7)中,Z表示单键、亚甲基、异亚丙基、六氟异亚丙基、羰基、磺酰基、醚键或硫醚键,R9各自独立地表示羟基、羧基、三氟甲基、卤素原子或碳数为1~10的烃基,q各自独立地表示0~4的整数。
11.根据权利要求1~10中任一项所述的树脂,其中,前述通式(3)表示的结构中,R6是含有芳香环的碳数为4~30的2价有机基团。
12.根据权利要求11所述的树脂,其中,对于前述通式(3)中的R6,前述含有芳香环的碳数为4~30的2价有机基团是下述通式(8)或(9)表示的基团,
[化4]
通式(9)中,W表示单键、亚甲基、异亚丙基、六氟异亚丙基、羰基、磺酰基、醚键或硫醚键,R10各自独立地表示羟基、羧基、三氟甲基、卤素原子或碳数为1~10的烃基,r各自独立地表示0~4的整数。
13.树脂组合物,其含有权利要求1~12中任一项所述的树脂和溶剂。
14.根据权利要求13所述的树脂组合物,其中,溶剂含有选自N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基异丙酰胺中的至少1种。
15.根据权利要求13或14所述的树脂组合物,相对于组合物整体的质量,其含有40质量%以上80质量%以下的溶剂。
16.根据权利要求13~15中任一项所述的树脂组合物,其用于形成无纺布。
17.无纺布,其含有权利要求1~12中任一项所述的树脂。
18.权利要求17所述的无纺布的制造方法,其包含将权利要求13~15中任一项所述的树脂组合物进行电纺丝形成无纺布的步骤。
19.纤维制品,其使用权利要求17所述的无纺布。
20.蓄电元件用隔板,其使用权利要求17所述的无纺布。
21.二次电池,其具有权利要求20所述的隔板。
22.双电层电容器,其具有权利要求20所述的隔板。
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