JP2014062255A - ポリイミド樹脂 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】下記式(1)で表される繰り返し単位を構造中に有するフェノール性水酸基含有芳香族ポリイミド樹脂の提供と、該樹脂とエポキシ樹脂との併用。
(R1はジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物残基、R2はビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン残基、R3はジアミノ−4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホン残基を示す)
【選択図】なし
Description
(1)下記式(1)
はフェノール性水酸基を有する二価の芳香族基を示す)で表される繰り返し単位を構造中
に有するフェノール性水酸基含有芳香族ポリイミド樹脂(A)、エポキシ樹脂(B)、及
び硬化促進剤(C)を含有する非水系電池電極形成用バインダー組成物、
(2)前項(1)に記載のバインダー組成物を有機溶剤に溶解してなる非水系電池電極形成用バインダー組成物溶液、
(3)前項(2)に記載のバインダー組成物溶液と粉末電極材料とを混合してなる電極合材スラリー、
(4)集電体の少なくとも一面に、前項(3)に記載の電極合材スラリーを用いて形成された電極合材層を有する電極構造体、
(5)正極と負極の少なくとも一方が、前項(4)の電極構造体からなる非水系電池、に関する。
本発明のバインダー組成物は、前記式(1)で表されるフェノール性水酸基含有ランダム共重合芳香族ポリイミド樹脂(A)(以下、単に「成分(A)」と記載する)を含有する。
式(1)におけるR1は四価の芳香族基、R2は二価の芳香族基、R3はフェノール性水酸基を有する二価の芳香族基をそれぞれ表す。尚、本発明において「二価の芳香族基」とは、その構造中に少なくとも一つ以上の芳香族基を有する化合物の芳香環から水素原子を二個除いた構造を意味しており、例えばジフェニルエーテルにおいて酸素を挟んで両側に位置する別々のベンゼン環から、それぞれ一つずつ水素原子を除いた構造も本発明でいう「二価の芳香族基」の範疇に含まれる。四価の芳香族基も同様の考え方で表される構造を意味する。
式(1)におけるn/(m+n)の値が0.01以下の場合は、エポキシ樹脂(B)(以下、単に「成分(B)」と記載する)と成分(A)中のフェノール性水酸基との架橋反応が十分に進行せず、硬化物の耐溶剤溶解性や機械強度等が低下する。
式(1)におけるn/(m+n)が0.5以上の場合、バインダー中の極性が高くなり、リチウムイオンがトラップされる可能性があるため好ましくない。また、m+nが200よりも大きい場合は、溶剤溶解性が極端に低下するため、成分(A)の生産性やバインダー組成物溶液としての作業性に問題が生じる。
成分(A)は、前記の酸無水物類、ジアミン類、アミノフェノール類を用いて、WO2007/046405号公報に記載の方法に準じて合成することができる。
尚、本発明においては、成分(A)を成分(B)の硬化剤として使用する。
グアニジン誘導体などが挙げられるがこれらに限定されるものではない。これらを併用する場合、成分(A)が全硬化剤中に占める割合としては通常20質量%以上、好ましくは30質量%以上である。
本発明のバインダー組成物中における硬化剤の使用量は、成分(B)中のエポキシ基1当量に対して、成分(A)を含む全硬化剤の活性水素が通常0.7〜1.3当量、好ましくは0.8〜1.2当量となる量である。
撹拌装置、還流管、水分トラップ、温度計をつけた3Lフラスコ中に窒素ガスパージを施し、溶剤としてγ−ブチロラクトン1259.75部、ODPA(3,3’,4,4’−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物マナック製、分子量310.22)を293.05部、ABPS(3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホン日本化薬製、分子量280.30)を10.80部、APB−N(1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン三井化学製、分子量292.34)を270.41部、触媒としてピリジン14.95部、脱水剤としてトルエンを176.41部仕込み、180℃で3時間トルエンを還流しながらポリイミドの閉環に伴う水を水分トラップ装置に追い出し、その後4時間水、トルエン及びピリジンを水分トラップ装置経由で除きながら攪拌を行い、下記式(2)
得られた成分(A)を30質量%含む樹脂溶液100部に対して、エポキシ樹脂としてNC−3000(日本化薬株式会社製、エポキシ当量275g/eq.)を1.65部、硬化促進剤として2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール(2PHZ)を2部加えることにより本発明の非水系電池電極形成用バインダー組成物溶液を得た。
(1)下記式(1)
(2)前項(1)に記載のポリイミド樹脂(A)、エポキシ樹脂(B)、及び硬化促進剤(C)を含有するポリイミド樹脂組成物、
(3)前項(2)に記載のポリイミド樹脂組成物が有機溶剤に溶解しているポリイミド樹脂組成物溶液
(4)前項(3)に記載のポリイミド樹脂組成物溶液をフィルム上に塗布し、乾燥で溶剤を除去して得られるポリイミド樹脂組成物フィルム、
に関する。
本発明のバインダー組成物は、前記式(1)で表されるフェノール性水酸基含有ランダム共重合芳香族ポリイミド樹脂(A)(以下、単に「成分(A)」と記載する)を含有する。
式(1)におけるR1は四価の芳香族基、R2は二価の芳香族基、R3はフェノール性水酸基を有する二価の芳香族基をそれぞれ表す。尚、本発明において「二価の芳香族基」とは、その構造中に少なくとも一つ以上の芳香族基を有する化合物の芳香環から水素原子を二個除いた構造を意味しており、例えばジフェニルエーテルにおいて酸素を挟んで両側に位置する別々のベンゼン環から、それぞれ一つずつ水素原子を除いた構造も本発明でいう「二価の芳香族基」の範疇に含まれる。四価の芳香族基も同様の考え方で表される構造を意味する。
式(1)におけるn/(m+n)の値が0.01以下の場合は、エポキシ樹脂(B)(以下、単に「成分(B)」と記載する)と成分(A)中のフェノール性水酸基との架橋反応が十分に進行せず、硬化物の耐溶剤溶解性や機械強度等が低下する。
式(1)におけるn/(m+n)が0.5以上の場合、バインダー中の極性が高くなり、リチウムイオンがトラップされる可能性があるため好ましくない。また、m+nが200よりも大きい場合は、溶剤溶解性が極端に低下するため、成分(A)の生産性やバインダー組成物溶液としての作業性に問題が生じる。
成分(A)は、前記の酸無水物類、ジアミン類、アミノフェノール類を用いて、WO2007/046405号公報に記載の方法に準じて合成することができる。尚、本発明においては、成分(A)を成分(B)の硬化剤として使用する。
グアニジン誘導体などが挙げられるがこれらに限定されるものではない。これらを併用する場合、成分(A)が全硬化剤中に占める割合としては通常20質量%以上、好ましくは30質量%以上である。
本発明のバインダー組成物中における硬化剤の使用量は、成分(B)中のエポキシ基1当量に対して、成分(A)を含む全硬化剤の活性水素が通常0.7〜1.3当量、好ましくは0.8〜1.2当量となる量である。
撹拌装置、還流管、水分トラップ、温度計をつけた3Lフラスコ中に窒素ガスパージを施し、溶剤としてγ−ブチロラクトン1259.75部、ODPA(3,3’,4,4’−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物マナック製、分子量310.22)を293.05部、ABPS(3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホン日本化薬製、分子量280.30)を10.80部、APB−N(1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン三井化学製、分子量292.34)を270.41部、触媒としてピリジン14.95部、脱水剤としてトルエンを176.41部仕込み、180℃で3時間トルエンを還流しながらポリイミドの閉環に伴う水を水分トラップ装置に追い出し、その後4時間水、トルエン及びピリジンを水分トラップ装置経由で除きながら攪拌を行い、下記式(2)
得られた成分(A)を30質量%含む樹脂溶液100部に対して、エポキシ樹脂としてNC−3000(日本化薬株式会社製、エポキシ当量275g/eq.)を1.65部、硬化促進剤として2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール(2PHZ)を2部加えることにより本発明の非水系電池電極形成用バインダー組成物溶液を得た。
Claims (5)
- 下記式(1)
(式中、m及びnは平均値であり、0.01<n/(m+n)<0.05、かつ0<m+n≦200の関係を満たす正数である。R1は四価の芳香族基、R2は二価の芳香族基、R3はフェノール性水酸基を有する二価の芳香族基を示す)で表される繰り返し単位を構造中に有するフェノール性水酸基含有芳香族ポリイミド樹脂(A)、エポキシ樹脂(B)、及び硬化促進剤(C)を含有する非水系電池電極形成用バインダー組成物。 - 請求項1に記載のバインダー組成物を有機溶剤に溶解してなる非水系電池電極形成用バインダー組成物溶液。
- 請求項2に記載のバインダー組成物溶液と粉末電極材料とを混合してなる電極合材スラリー。
- 集電体の少なくとも一面に、請求項3に記載の電極合材スラリーを用いて形成された電極合材層を有する電極構造体。
- 正極と負極の少なくとも一方が、請求項4の電極構造体からなる非水系電池。
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