JP2022096002A - Gelatinizer for alkaline batteries and alkaline battery - Google Patents

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Okishige Kamine
孝之 中野
Takayuki Nakano
亜耶 竹村
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Abstract

To provide a gelatinizer for alkaline batteries which excels in the ability of preventing precipitation of zinc powder, etc., in an alkaline electrolyte, and with which performance can be expressed by one material without using a plurality of materials.SOLUTION: Provided is a gelatinizer for alkaline batteries which contains a cross-linked polymer (A) that includes water soluble vinyl monomer (a1) and/or vinyl monomer (a2) that becomes (a1) by hydrolysis and a cross-linking agent (b) as essential constituent monomers, and satisfies conditions (1) to (3). (1) The component of the cross-linked polymer (A) that dissolves in saline is 5-20 wt.% based on the weight of (A). (2) The ratio (Mw/Mn) of weight average modular weight (Mw) to number average molecular weight (Mn) of a component of the cross-linked polymer (A) that dissolves in saline, the molecular weight of which is 100,000 or less, is 4.0 to 6.0. (3) The viscosity of a mixed liquid at 25°C in which a gelatinizer (G) is added 2 wt.% to 40 wt.% potassium hydroxide aqueous solution, is 10 to 60 Pa-s.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、アルカリ電池用ゲル化剤及びアルカリ電池に関する。更に詳しくは、アルカリ電解液と亜鉛粉末を主とするアルカリ電池の負極用のゲル化剤及びそれを使用したアルカリ電池に関する。 The present invention relates to a gelling agent for an alkaline battery and an alkaline battery. More specifically, the present invention relates to a gelling agent for the negative electrode of an alkaline battery mainly composed of an alkaline electrolytic solution and zinc powder, and an alkaline battery using the same.

従来、アルカリ電池の負極材には、高濃度のアルカリ電解液(高濃度の水酸化カリウム水溶液及び必要により酸化亜鉛等を含有させたもの)と亜鉛粉末及び/又は亜鉛合金粉末等との混合物が主として使用されている。アルカリ電解液中の亜鉛粉末等は沈降しやすく、これを防止する目的で、高重合度架橋型ポリアクリル酸のアルカリ金属塩粉末をゲル化剤として単独で用いるかこれにカルボキシメチルセルロースのアルカリ金属塩を併用したものが提案されている(例えば特許文献1)。また、粒径の異なる架橋分岐型ポリ(メタ)アクリル酸及びその塩類を混合してゲル化剤として用いたものが提案されている(例えば特許文献2参照)。 Conventionally, the negative electrode material of an alkaline battery has been a mixture of a high-concentration alkaline electrolytic solution (containing a high-concentration potassium hydroxide aqueous solution and, if necessary, zinc oxide, etc.) and zinc powder and / or zinc alloy powder. It is mainly used. Zinc powder and the like in the alkaline electrolytic solution tend to settle, and for the purpose of preventing this, the alkali metal salt powder of high polymerization degree crosslinked polyacrylic acid is used alone as a gelling agent, or the alkali metal salt of carboxymethyl cellulose is used. Have been proposed in combination with (for example, Patent Document 1). Further, there has been proposed a cross-linked branched poly (meth) acrylic acid having a different particle size and a salt thereof mixed and used as a gelling agent (see, for example, Patent Document 2).

特許第2775829号公報Japanese Patent No. 2775829 特許第3371532号公報Japanese Patent No. 3371532

しかしながら、特許文献1及び2に記載のゲル化剤はアルカリ電解液中の亜鉛粉末等の沈降防止性が十分とは言えず、電池の長期に渡る放電特性の維持や耐衝撃性等の点で必ずしも満足のいくものではなかった。また、複数の材料を混合する必要があり、生産工程が増えるという問題もあった。
本発明はこれらの問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、アルカリ電解液中の亜鉛粉末等の沈降防止性に優れ、かつ、複数の材料を用いることなく1つの材料で性能発現が可能なアルカリ電池用ゲル化剤を提供することにある。
However, the gelling agents described in Patent Documents 1 and 2 do not have sufficient anti-sedimentation properties for zinc powder and the like in the alkaline electrolytic solution, and in terms of maintaining the discharge characteristics of the battery for a long period of time and impact resistance. It wasn't always satisfactory. In addition, it is necessary to mix a plurality of materials, which causes a problem that the number of production processes increases.
The present invention has been made in view of these problems, and an object of the present invention is to have excellent sedimentation prevention properties such as zinc powder in an alkaline electrolytic solution, and to use one material without using a plurality of materials. It is an object of the present invention to provide a gelling agent for an alkaline battery capable of exhibiting performance.

本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、本発明に到達した。即ち本発明は、水溶性ビニルモノマー(a1)及び/又は加水分解により(a1)となるビニルモノマー(a2)並びに架橋剤(b)を必須構成単量体とする架橋重合体(A)を含有し、下記(1)~(3)を満たすアルカリ電池用ゲル化剤(G);前記ゲル化剤(G)及び亜鉛粉末を含有してなるアルカリ電池である。
(1)架橋重合体(A)の生理食塩水への可溶性成分量が、(A)の重量を基準として5~20重量%である。
(2)架橋重合体(A)の生理食塩水への可溶性成分の内の分子量が100,000以下の成分の数平均分子量(Mn)に対する重量平均分子量(Mw)の比率(Mw/Mn)が、4.0~6.0である。
(3)40重量%水酸化カリウム水溶液にゲル化剤(G)を2重量%添加した混合液の25℃における粘度が、10~60Pa・sである。
The present inventors have arrived at the present invention as a result of diligent studies to solve the above problems. That is, the present invention contains a water-soluble vinyl monomer (a1) and / or a vinyl monomer (a2) which becomes (a1) by hydrolysis and a crosslinked polymer (A) containing a crosslinking agent (b) as an essential constituent monomer. The gelling agent (G) for an alkaline battery satisfying the following (1) to (3); the alkaline battery containing the gelling agent (G) and zinc powder.
(1) The amount of the soluble component of the crosslinked polymer (A) in physiological saline is 5 to 20% by weight based on the weight of (A).
(2) The ratio (Mw / Mn) of the weight average molecular weight (Mw) to the number average molecular weight (Mn) of the components having a molecular weight of 100,000 or less among the soluble components of the crosslinked polymer (A) in physiological saline is It is 4.0 to 6.0.
(3) The viscosity of a mixed solution prepared by adding 2% by weight of the gelling agent (G) to a 40% by weight potassium hydroxide aqueous solution at 25 ° C. is 10 to 60 Pa · s.

本発明のゲル化剤(G)及びそれを使用したアルカリ電池は下記の効果を奏する。
(1)本発明のゲル化剤(G)は負極材中における亜鉛粉末等の沈降防止性に優れることから、アルカリ電池に使用した場合、少量でかつ長期間に亘って、放電の持続時間や耐衝撃性に極めて優れた電池を作製することができる。
(2)本発明のゲル化剤(G)は複数の材料を用いることなく1つの材料で性能発現が可能であるため、電池の生産工程を極力少なくすることができ、生産コストの面で優れる。
(3)本発明のゲル化剤(G)を添加した負極材は充填時の粘度が適切な範囲にあり、負極材の液切れがよいことから、電池1個あたり負極材の充填量のバラツキが少ないため、大量生産時も均一な品質を有する電池を生産でき、また、サイズが小さい電池においても、均一に且つ高速で負極材を充填することができるため、均一な品質を有する電池を生産できる。
The gelling agent (G) of the present invention and an alkaline battery using the same have the following effects.
(1) Since the gelling agent (G) of the present invention is excellent in preventing the sedimentation of zinc powder and the like in the negative electrode material, when used in an alkaline battery, the discharge duration and the discharge duration are small and for a long period of time. It is possible to manufacture a battery having extremely excellent impact resistance.
(2) Since the gelling agent (G) of the present invention can exhibit performance with one material without using a plurality of materials, the production process of the battery can be reduced as much as possible, and the production cost is excellent. ..
(3) Since the negative electrode material to which the gelling agent (G) of the present invention is added has an appropriate viscosity at the time of filling and the negative electrode material drains well, the filling amount of the negative electrode material varies per battery. Because there are few batteries, it is possible to produce batteries with uniform quality even during mass production, and even with small size batteries, the negative electrode material can be filled uniformly and at high speed, so batteries with uniform quality can be produced. can.

本発明のアルカリ電池用ゲル化剤(G)は、水溶性ビニルモノマー(a1)及び/又は加水分解により(a1)となるビニルモノマー(a2)並びに架橋剤(b)を必須構成単量体とする架橋重合体(A)を含有する。 The gelling agent (G) for an alkaline battery of the present invention contains a water-soluble vinyl monomer (a1) and / or a vinyl monomer (a2) which becomes (a1) by hydrolysis and a cross-linking agent (b) as essential constituent monomers. Contains the crosslinked polymer (A).

本発明において、水溶性ビニルモノマーとは、25℃の水100gに少なくとも100g溶解する性質を持つビニルモノマーを意味する。
水溶性ビニルモノマー(a1)及び/又は加水分解により(a1)となるビニルモノマー(a2)としては特に限定がないが、例えば、特開2005-075982号公報に記載の水溶性ラジカル重合単量体が挙げられる。これらの内、放電特性の観点から、水溶性ビニルモノマー(a1)が好ましく、更に好ましくはアニオン性ビニルモノマー、特に好ましくは炭素数3~30のビニル基含有カルボン酸(塩){不飽和モノカルボン酸(塩)[(メタ)アクリル酸、クロトン酸、桂皮酸及びこれらの塩等];不飽和ジカルボン酸(塩)(マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸及びこれらの塩等);及び前記不飽和ジカルボン酸のモノアルキル(炭素数1~8)エステル(マレイン酸モノブチルエステル、フマル酸モノブチルエステル、マレイン酸のエチルカルビトールモノエステル、フマル酸のエチルカルビトールモノエステル、シトラコン酸モノブチルエステル及びイタコン酸グリコールモノエステル等}、とりわけ好ましくは不飽和モノカルボン酸(塩)、最も好ましくはアクリル酸(塩)である。
In the present invention, the water-soluble vinyl monomer means a vinyl monomer having a property of dissolving at least 100 g in 100 g of water at 25 ° C.
The vinyl monomer (a2) which becomes the water-soluble vinyl monomer (a1) and / or the vinyl monomer (a1) by hydrolysis is not particularly limited, and is, for example, the water-soluble radical polymerization monomer described in JP-A-2005-075982. Can be mentioned. Of these, from the viewpoint of discharge characteristics, the water-soluble vinyl monomer (a1) is preferable, more preferably an anionic vinyl monomer, and particularly preferably a vinyl group-containing carboxylic acid (salt) having 3 to 30 carbon atoms {unsaturated monocarboxylic acid). Acids (salts) [(meth) acrylic acid, crotonic acid, cinnamic acid and their salts, etc.]; unsaturated dicarboxylic acids (salts) (maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, itaconic acid and their salts, etc.); and Monoalkyl (1 to 8 carbon atoms) ester of unsaturated dicarboxylic acid (maleic acid monobutyl ester, fumaric acid monobutyl ester, maleic acid ethylcarbitol monoester, fumaric acid ethylcarbitol monoester, citraconic acid mono Butyl esters, itaconic acid glycol monoesters, etc.}, particularly preferably unsaturated monocarboxylic acids (salts), most preferably acrylic acids (salts).

本発明において、(メタ)アクリル酸とはアクリル酸及び/又はメタクリル酸を意味し、「・・・酸(塩)」とは「・・・酸」及び/又は「・・・酸塩」を意味する。塩としては、カリウム、ナトリウム、リチウム等のアルカリ金属塩、カルシウム等のアルカリ土類金属塩が含まれる。 In the present invention, (meth) acrylic acid means acrylic acid and / or methacrylic acid, and "... acid (salt)" means "... acid" and / or "... acid acid". means. Examples of the salt include alkali metal salts such as potassium, sodium and lithium, and alkaline earth metal salts such as calcium.

水溶性ビニルモノマー(a1)に由来する単位は未中和体であっても、中和体(水溶性ビニルモノマー塩の単位)であっても構わない。また、架橋重合体(A)は、粘着性低減や分散性改良及び架橋重合体(A)の製造上の作業性の観点から、一部又は全てが中和されていることが好ましい。 The unit derived from the water-soluble vinyl monomer (a1) may be an unneutralized body or a neutralized body (a unit of a water-soluble vinyl monomer salt). Further, it is preferable that the crosslinked polymer (A) is partially or completely neutralized from the viewpoint of reducing the adhesiveness, improving the dispersibility, and the workability in manufacturing the crosslinked polymer (A).

架橋重合体(A)に含まれる水溶性ビニルモノマー(a1)に由来する単位の中和を行う場合は、一般的に水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム等の水酸化アルカリ金属、水酸化カルシウム等の水酸化アルカリ土類金属又はその水溶液を重合前のモノマー段階、あるいは重合後の含水ゲルに添加すればよいが、後述するアルカリ性で加水分解しない架橋剤(b2)は水溶性が乏しいため、水溶性ビニルモノマー(a1)の中和度が高い状態で重合すると、所定量の架橋剤(b2)を添加しても架橋剤(b2)がモノマー水溶液から分離し所定の架橋が行えず架橋重合体(A)が得られない場合があり、水溶性ビニルモノマー(a1)の中和度を0~30モル%としておいて、架橋剤(b2)も含有させて重合を行った後、必要により含水ゲルに水酸化アルカリ金属を添加して中和度を調整する方がより好ましい。 When neutralizing a unit derived from the water-soluble vinyl monomer (a1) contained in the crosslinked polymer (A), generally, an alkali metal hydroxide such as potassium hydroxide, sodium hydroxide or lithium hydroxide, or water is used. An alkaline earth metal hydroxide such as calcium oxide or an aqueous solution thereof may be added to the monomer stage before the polymerization or the hydrogel after the polymerization, but the alkaline cross-linking agent (b2) described later has poor water solubility. Therefore, when the water-soluble vinyl monomer (a1) is polymerized with a high degree of neutralization, even if a predetermined amount of the cross-linking agent (b2) is added, the cross-linking agent (b2) is separated from the monomer aqueous solution and the predetermined cross-linking cannot be performed. The crosslinked polymer (A) may not be obtained, and the degree of neutralization of the water-soluble vinyl monomer (a1) is set to 0 to 30 mol%, and the crosslinking agent (b2) is also contained after the polymerization. If necessary, it is more preferable to add an alkali metal hydroxide to the hydrogel to adjust the degree of neutralization.

架橋重合体(A)の水溶性ビニルモノマー(a1)として、アニオン性ビニルモノマー{最も好ましくはアクリル酸(塩)}を使用する場合、アニオン性ビニルモノマーの最終的な中和度{アニオン性ビニルモノマーのアニオン基及びアニオン塩基の合計モル数に基づく、アニオン塩基の含有量(モル%)}は、0~90が好ましく、更に好ましくは40~80、特に好ましくは60~70である。この範囲であると、負極材の耐衝撃性や放電特性が更によくなる。尚、アニオン塩基とは中和されたアニオン基を意味する。 When an anionic vinyl monomer {most preferably acrylic acid (salt)} is used as the water-soluble vinyl monomer (a1) of the crosslinked polymer (A), the final degree of neutralization of the anionic vinyl monomer {anionic vinyl The content of the anionic base (mol%)} based on the total number of moles of the anionic group and the anionic base of the monomer is preferably 0 to 90, more preferably 40 to 80, and particularly preferably 60 to 70. Within this range, the impact resistance and discharge characteristics of the negative electrode material are further improved. The anionic base means a neutralized anionic group.

水溶性ビニルモノマー(a1)及び加水分解により(a1)となるビニルモノマー(a2)の含有量は、ゲル化剤(G)の吸収能の観点から、(a1)、(a2)、アルカリ性で加水分解する架橋剤(b1)並びにアルカリ性で加水分解しない架橋剤(b2)の合計重量を基準として、98.0~99.90重量%が好ましく、更に好ましくは99.0~99.85重量%、特に好ましくは99.2~99.83重量%である。 The contents of the water-soluble vinyl monomer (a1) and the vinyl monomer (a2) that becomes (a1) by hydrolysis are (a1), (a2), and alkaline water from the viewpoint of the absorbency of the gelling agent (G). 98.0 to 99.90% by weight, more preferably 99.0 to 99.85% by weight, based on the total weight of the cross-linking agent (b1) that decomposes and the cross-linking agent (b2) that is alkaline and does not hydrolyze. Particularly preferably, it is 99.2 to 99.83% by weight.

水溶性ビニルモノマー(a1)及び/又は加水分解により(a1)となるビニルモノマー(a2)は、それぞれ、1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。 As the water-soluble vinyl monomer (a1) and / or the vinyl monomer (a2) which becomes (a1) by hydrolysis, one type may be used alone or two or more types may be used in combination.

水溶性ビニルモノマー(a1)及び加水分解により(a1)となるビニルモノマー(a2)の内、アルカリ電池の放電特性の観点から、(a1)単独及び(a1)と(a2)の併用が好ましく、更に好ましいのは(a1)単独である。
水溶性ビニルモノマー(a1)及び加水分解により(a1)となるビニルモノマー(a2)の両方を構成単位とする場合、これらのビニルモノマーに由来する単位のモル比{(a1)/(a2)}は、アルカリ電池の放電特性の観点から、75/25~99/1が好ましく、更に好ましくは85/15~98/2、最も好ましくは90/10~95/5である。
Of the water-soluble vinyl monomer (a1) and the vinyl monomer (a2) that becomes (a1) by hydrolysis, (a1) alone or the combination of (a1) and (a2) is preferable from the viewpoint of the discharge characteristics of the alkaline battery. Further preferred is (a1) alone.
When both the water-soluble vinyl monomer (a1) and the vinyl monomer (a2) which becomes (a1) by hydrolysis are used as constituent units, the molar ratio of the units derived from these vinyl monomers {(a1) / (a2)}. Is preferably 75/25 to 99/1, more preferably 85/15 to 98/2, and most preferably 90/10 to 95/5 from the viewpoint of the discharge characteristics of the alkaline battery.

架橋重合体(A)は、水溶性ビニルモノマー(a1)及び加水分解性ビニルモノマー(a2)の他に、これらと共重合可能なその他のビニルモノマー(a3)を構成単位とすることができる。その他のビニルモノマー(a3)は1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。 In the crosslinked polymer (A), in addition to the water-soluble vinyl monomer (a1) and the hydrolyzable vinyl monomer (a2), another vinyl monomer (a3) copolymerizable with these can be used as a constituent unit. As the other vinyl monomer (a3), one type may be used alone or two or more types may be used in combination.

共重合可能なその他のビニルモノマー(a3)としては特に限定はなく、公知(例えば、特許第3648553号公報の段落[0028]~[0029]に開示されている疎水性ビニルモノマー、特開2003-165883号公報の段落[0025]及び特開2005-75982号公報の段落[0058]に開示されているビニルモノマー等)の疎水性ビニルモノマー等が使用でき、具体的には例えば下記の(i)~(iii)のビニルモノマー等が使用できる。
(i)炭素数8~30の芳香族エチレン性モノマー
スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン及びヒドロキシスチレン等のスチレン、並びにビニルナフタレン及びジクロルスチレン等のスチレンのハロゲン置換体等。
(ii)炭素数2~20の脂肪族エチレン性モノマー
アルケン(エチレン、プロピレン、ブテン、イソブチレン、ペンテン、ヘプテン、ジイソブチレン、オクテン、ドデセン及びオクタデセン等);並びにアルカジエン(ブタジエン及びイソプレン等)等。
(iii)炭素数5~15の脂環式エチレン性モノマー
モノエチレン性不飽和モノマー(ピネン、リモネン及びインデン等);並びにポリエチレン性ビニルモノマー[シクロペンタジエン、ビシクロペンタジエン及びエチリデンノルボルネン等]等。
The other copolymerizable vinyl monomer (a3) is not particularly limited, and the hydrophobic vinyl monomer disclosed in paragraphs [0028] to [0029] of Japanese Patent No. 3648553, JP-A-2003- Hydrophobic vinyl monomers (such as the vinyl monomers disclosed in paragraph [0025] of Japanese Patent Application Laid-Open No. 165883 and paragraph [0058] of JP-A-2005-75982) can be used, and specifically, for example, (i) below. -(Iii) vinyl monomer and the like can be used.
(I) Aromatic ethylenic monomer having 8 to 30 carbon atoms Styrene such as styrene, α-methylstyrene, vinyltoluene and hydroxystyrene, halogen substituted styrene such as vinylnaphthalene and dichlorostyrene and the like.
(Ii) Alkenes (ethylene, propylene, butene, isobutylene, pentene, heptene, diisobutylene, octene, dodecene, octadecene, etc.); and alkaziene (butadiene and isoprene, etc.) having 2 to 20 carbon atoms.
(Iii) Alicyclic ethylenic monomer having 5 to 15 carbon atoms Monoethylene unsaturated monomer (pinene, limonene, inden, etc.); and polyethylene vinyl monomer [cyclopentadiene, bicyclopentadiene, etylidene norbornene, etc.] and the like.

共重合体(A)におけるその他のビニルモノマー(a3)単位の含有量(モル%)は、吸収性能等の観点から、水溶性ビニルモノマー(a1)単位及び加水分解性ビニルモノマー(a2)単位の合計モル数に基づいて、0~5が好ましく、更に好ましくは0~3、特に好ましくは0~2、とりわけ好ましくは0~1.5であり、吸収性能等の観点から、その他のビニルモノマー(a3)単位の含有量が0モル%であることが最も好ましい。 The content (mol%) of the other vinyl monomer (a3) unit in the copolymer (A) is the water-soluble vinyl monomer (a1) unit and the hydrolyzable vinyl monomer (a2) unit from the viewpoint of absorption performance and the like. Based on the total number of moles, it is preferably 0 to 5, more preferably 0 to 3, particularly preferably 0 to 2, particularly preferably 0 to 1.5, and other vinyl monomers (from the viewpoint of absorption performance and the like). a3) The unit content is most preferably 0 mol%.

架橋重合体(A)は、架橋剤(b)を用いて架橋する。架橋剤(b)としては、アルカリ性で加水分解する架橋剤(b1)及びアルカリ性で加水分解しない架橋剤(b2)等が挙げられる。
本発明においては(b1)と(b2)を併用することが好ましい。(b1)及び(b2)を併用することにより、ゲル化剤(G)の粘度安定性が更に向上し、アルカリ電解液の離液を防止することできるため、電池の長期間に亘る放電を維持することができる。更に電池へ充填する際に均一に注入することができ、電池1個あたりの電解液の注入量の偏りも小さくなるので好ましい。
尚、ここでアルカリ電解液の「離液」とは、ゲル化剤(G)とアルカリ電解液とのほぼ均一な混合状態を保持できず、ゲル化剤(G)とアルカリ電解液とが分離してしまうことを意味する。
The crosslinked polymer (A) is crosslinked using the crosslinking agent (b). Examples of the cross-linking agent (b) include a cross-linking agent (b1) that is alkaline and hydrolyzes, a cross-linking agent (b2) that is alkaline and does not hydrolyze, and the like.
In the present invention, it is preferable to use (b1) and (b2) together. By using (b1) and (b2) together, the viscosity stability of the gelling agent (G) can be further improved and the alkaline electrolytic solution can be prevented from separating, so that the battery can be discharged for a long period of time. can do. Further, it is preferable because it can be uniformly injected when filling the battery and the bias in the injection amount of the electrolytic solution per battery is small.
Here, the "separation" of the alkaline electrolytic solution means that the gelling agent (G) and the alkaline electrolytic solution cannot maintain a substantially uniform mixed state, and the gelling agent (G) and the alkaline electrolytic solution are separated. It means to do it.

アルカリ性で加水分解する架橋剤(b1)において「アルカリ性で加水分解する」とは、架橋重合体(A)において(b1)に由来する単位が加水分解性結合を有することを意味し、加水分解性結合は、架橋剤(b1)がもともと分子内に有する結合であってもよいし{この場合の架橋剤を分子内に加水分解性結合を有する架橋剤(b11)とする}、架橋重合体(A)を構成する他の単量体{(a1)又は(a2)}と架橋反応して生成する結合が加水分解するものであってもよい{この場合の架橋剤を架橋反応して生成する結合が加水分解性の架橋剤(b12)とする}。
加水分解性結合としてはエステル結合及びアミド結合等が含まれる。
In the crosslinking agent (b1) that hydrolyzes alkaline, "hydrolyzing with alkalinity" means that the unit derived from (b1) in the crosslinked polymer (A) has a hydrolyzable bond, and is hydrolyzable. The bond may be a bond originally possessed in the molecule of the cross-linking agent (b1) {in this case, the cross-linking agent is a cross-linking agent (b11) having a hydrolyzable bond in the molecule}, a cross-linked polymer ( The bond formed by the cross-linking reaction with another monomer {(a1) or (a2)} constituting A) may be hydrolyzed {the cross-linking agent in this case is formed by the cross-linking reaction. The bond is a crosslinkable cross-linking agent (b12)}.
Hydrolytic bonds include ester bonds, amide bonds and the like.

分子内に加水分解性結合を有する架橋剤(b11)としては、例えば、N,N’-メチレンビスアクリルアミド、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート及びペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート及びポリグリセリン(重合度3~13)ポリアクリレート等の分子内に2~10のエチレン性不飽和結合を有する共重合性の架橋剤が挙げられる。 Examples of the cross-linking agent (b11) having a hydrolyzable bond in the molecule include N, N'-methylenebisacrylamide, ethylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane di (meth) acrylate, and trimethylolpropane tri (). 2 to 10 ethylenic properties in molecules such as meth) acrylate, pentaerythritol di (meth) acrylate, pentaerythritol trimethyl (meth) acrylate and pentaerythritol tetra (meth) acrylate and polyglycerin (polymerization degree 3 to 13) polyacrylate. Examples thereof include a copolymerizable cross-linking agent having an unsaturated bond.

架橋反応して生成する結合が加水分解性の架橋剤(b12)としては、多価グリシジル化合物(エチレングリコールジグリシジルエーテル等)、多価イソシアネート化合物(4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート等)、多価アミン化合物(エチレンジアミン等)及び多価アルコール化合物(グリセリン等)等に代表されるカルボン酸と反応する反応型架橋剤が挙げられる。反応型架橋剤は、(メタ)アクリル酸(塩)と反応してエステル結合又はアミド結合を形成することができる。 Examples of the cross-linking agent (b12) in which the bond formed by the cross-linking reaction is hydrolyzable include polyvalent glycidyl compounds (ethylene glycol diglycidyl ether, etc.), polyhydric isocyanate compounds (4,4'-diphenylmethane diisocyanate, etc.), and polyvalent. Examples thereof include reactive cross-linking agents that react with carboxylic acids typified by amine compounds (ethylene diamine and the like) and polyhydric alcohol compounds (glycerin and the like). The reactive cross-linking agent can react with (meth) acrylic acid (salt) to form an ester bond or an amide bond.

アルカリ性で加水分解する架橋剤(b1)の内、ゲル化剤(G)を添加した負極材の粘度安定性の観点から、多価アクリルアミド化合物及び多価アクリレート化合物が好ましく、更に好ましいのはN,N’-メチレンビスアクリルアミド、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート及びペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、特に更に好ましいのはN,N’-メチレンビスアクリルアミド、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート及びエチレングリコールジグリシジルエーテル、最も好ましいのはN,N’-メチレンビスアクリルアミド及びトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートである。 Among the cross-linking agents (b1) that hydrolyze with alkali, polyvalent acrylamide compounds and polyvalent acrylate compounds are preferable, and N, is more preferable, from the viewpoint of viscosity stability of the negative electrode material to which the gelling agent (G) is added. N'-methylenebisacrylamide, ethylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate and pentaerythritol tri (meth) acrylate, more preferably N, N'-methylenebisacrylamide, ethylene glycol di ( Meta) acrylates, trimethylolpropane tri (meth) acrylates and ethylene glycol diglycidyl ethers, most preferably N, N'-methylenebisacrylamide and trimethylolpropane tri (meth) acrylates.

アルカリ性で加水分解しない架橋剤(b2)は、加水分解性結合を分子内に有さず、また、架橋反応により加水分解性結合を生成しない架橋剤である。このような架橋剤(b2)としては、2個以上のビニルエーテル結合を有する架橋剤(b21)及び2個以上のアリルエーテル結合を有する架橋剤(b22)等が挙げられる。好ましくは、反応性等の観点から、2個以上のアリルエーテル結合を有する架橋剤である。 The alkaline, non-hydrolyzable cross-linking agent (b2) is a cross-linking agent that does not have a hydrolyzable bond in the molecule and does not generate a hydrolyzable bond by a cross-linking reaction. Examples of such a cross-linking agent (b2) include a cross-linking agent having two or more vinyl ether bonds (b21) and a cross-linking agent having two or more allyl ether bonds (b22). Preferably, it is a cross-linking agent having two or more allyl ether bonds from the viewpoint of reactivity and the like.

2個以上のビニルエーテル結合を有する架橋剤(b21)としては、エチレングリコールジビニルエーテル、1,4-ブタンジオールジビニルエーテル、1,4-シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジビニルエーテル、ポリエチレングリコールジビニルエーテル(重合度2~5)、ビスフェノールAジビニルエーテル、ペンタエリスリトールトリビニルエーテル、ソルビトールトリビニルエーテル及びポリグリセリン(重合度3~13)ポリビニルエーテル等が挙げられる。 Examples of the cross-linking agent (b21) having two or more vinyl ether bonds include ethylene glycol divinyl ether, 1,4-butanediol divinyl ether, 1,4-cyclohexanedimethanol divinyl ether, 1,6-hexanediol divinyl ether, and polyethylene. Examples thereof include glycol divinyl ether (polymerization degree 2 to 5), bisphenol A divinyl ether, pentaerythritol trivinyl ether, sorbitol trivinyl ether and polyglycerin (polymerization degree 3 to 13) polyvinyl ether.

2個以上のアリルエーテル結合を有する架橋剤(b22)としては、分子内にアリル基を2個有しかつ水酸基を含まない架橋剤(b221)、分子内にアリル基を2個有しかつ水酸基を1~5個有する架橋剤(b222)、分子内にアリル基を3~10個有しかつ水酸基を有さない架橋剤(b223)、分子内にアリル基が3~10個有しかつ水酸基を1~3個有する架橋剤(b224)等が挙げられる。分子内に水酸基を含むと、ビニルモノマー(a1)及び/又は(a2){特に(メタ)アクリル酸(塩)}との相溶性が良く、架橋の均一性が増してゲル化剤(G)の性能が向上し、ゲル化剤(G)を含む負極材の粘度の長期安定性が更に優れる。 Examples of the cross-linking agent (b22) having two or more allyl ether bonds include a cross-linking agent (b221) having two allyl groups in the molecule and not containing a hydroxyl group, and a cross-linking agent having two allyl groups in the molecule and having a hydroxyl group. (B222), a cross-linking agent having 1 to 5 allyl groups in the molecule and having no hydroxyl group (b223), and a cross-linking agent having 3 to 10 allyl groups in the molecule and having no hydroxyl group. Examples thereof include a cross-linking agent (b224) having 1 to 3 of these. When the molecule contains a hydroxyl group, the compatibility with the vinyl monomer (a1) and / or (a2) {particularly (meth) acrylic acid (salt)} is good, the uniformity of cross-linking is increased, and the gelling agent (G) is used. The long-term stability of the viscosity of the negative electrode material containing the gelling agent (G) is further improved.

分子内にアリル基を2個有しかつ水酸基を含まない架橋剤(b221)としては、1,4-シクロヘキサンジメタノールジアリルエーテル、アルキレン(炭素数2~5)グリコールジアリルエーテル及びポリアルキレン(炭素数2~6)グリコール(重量平均分子量:100~4000)ジアリルエーテル等が挙げられる。
分子内にアリル基を2個有しかつ水酸基を1~5個有する架橋剤(b222)としては、グリセリンジアリルエーテル、トリメチロールプロパンジアリルエーテル及びペンタエリスリトールジアリルエーテル、ポリグリセリン(重合度2~5)ジアリルエーテル等が挙げられる。
分子内にアリル基を3~10個有しかつ水酸基を有さない架橋剤(b223)としては、トリメチロールプロパントリアリルエーテル、グリセリントリアリルエーテル、ペンタエリスリトールテトラアリルエーテル及びテトラアリルオキシエタン等が挙げられる。
分子内にアリル基が3~10個有しかつ水酸基を1~3個有する架橋剤(b224)としては、ペンタエリスリトールトリアリルエーテル及びジグリセリントリアリルエーテル、ソルビトールトリアリルエーテル、ポリグリセリン(重合度3~13)ポリアリルエーテル等が挙げられる。
Examples of the cross-linking agent (b221) having two allyl groups in the molecule and containing no hydroxyl group include 1,4-cyclohexanedimethanol diallyl ether, alkylene (carbon number 2 to 5) glycol diallyl ether and polyalkylene (carbon number). 2 to 6) Glycol (weight average molecular weight: 100 to 4000) diallyl ether and the like can be mentioned.
Examples of the cross-linking agent (b222) having two allyl groups and 1 to 5 hydroxyl groups in the molecule include glycerin diallyl ether, trimethylolpropane diallyl ether, pentaerythritol diallyl ether, and polyglycerin (degree of polymerization 2 to 5). Examples thereof include diallyl ether and the like.
Examples of the cross-linking agent (b223) having 3 to 10 allyl groups in the molecule and having no hydroxyl group include trimethylolpropanetriallyl ether, glycerintriallyl ether, pentaerythritol tetraallyl ether and tetraallyl oxyethane. Can be mentioned.
Examples of the cross-linking agent (b224) having 3 to 10 allyl groups and 1 to 3 hydroxyl groups in the molecule include pentaerythritol triallyl ether, diglycerin triallyl ether, sorbitol triallyl ether, and polyglycerin (degree of polymerization). 3 to 13) Polyallyl ether and the like can be mentioned.

アルカリ性で加水分解しない架橋剤(b2)は2種以上を併用してもよい。
架橋剤(b2)の内、2個以上のアリルエーテル結合を有する架橋剤(b22)が好ましく、更に好ましくは水酸基1~5個及びアリル基を2~10個有する架橋剤{(b222)及び(b224)}、特に好ましくは分子内にアリル基を3~10個有しかつ水酸基を1~3個有する架橋剤(b224)、最も好ましくはペンタエリスリトールトリアリルエーテル及びジグリセリントリアリルエーテル及びソルビトールトリアリルエーテルである。これらの架橋剤を用いると、水溶性ビニルモノマー(a1)及び加水分解により(a1)となるビニルモノマー(a2)との相溶性が良く効率的な架橋が行えるので好ましい。
Two or more kinds of cross-linking agents (b2) that are alkaline and do not hydrolyze may be used in combination.
Among the cross-linking agents (b2), the cross-linking agent (b22) having two or more allyl ether bonds is preferable, and more preferably, the cross-linking agent {(b222) and (b222) having 1 to 5 hydroxyl groups and 2 to 10 allyl groups. b224)}, particularly preferably a cross-linking agent (b224) having 3 to 10 allyl groups and 1 to 3 hydroxyl groups in the molecule, most preferably pentaerythritol triallyl ether and diglycerin triallyl ether and sorbitol tri. Allyl ether. It is preferable to use these cross-linking agents because they have good compatibility with the water-soluble vinyl monomer (a1) and the vinyl monomer (a2) which becomes (a1) by hydrolysis, and efficient cross-linking can be performed.

本発明の架橋重合体(A)中のアルカリ性で加水分解する架橋剤(b1)の含有量は、架橋剤(b1)の種類、平均重合度にもよるが、架橋重合体(A)の重量を基準として好ましくは0.05~1重量%、更に好ましくは0.1~0.8重量%、特に好ましくは0.1~0.5重量%である。この範囲であると、アルカリ電解液の過剰な離液を防止できるため、電池の長期に亘る放電特性が更に優れる。 The content of the cross-linking agent (b1) hydrolyzed by alkali in the cross-linked polymer (A) of the present invention depends on the type of the cross-linking agent (b1) and the average degree of polymerization, but the weight of the cross-linked polymer (A). Is preferably 0.05 to 1% by weight, more preferably 0.1 to 0.8% by weight, and particularly preferably 0.1 to 0.5% by weight. Within this range, excessive separation of the alkaline electrolytic solution can be prevented, so that the long-term discharge characteristics of the battery are further excellent.

架橋重合体(A)中のアルカリ性で加水分解しない架橋剤(b2)の含有量は、架橋剤(b2)の種類にもよるが、架橋重合体(A)の重量を基準として、好ましくは0.05~1重量%、更に好ましくは0.05~0.5重量%、特に好ましくは0.1~0.3重量%である。この範囲であると、電池の長期に亘る放電特性が更に優れる。 The content of the cross-linking agent (b2) that is alkaline and does not hydrolyze in the cross-linking polymer (A) depends on the type of the cross-linking agent (b2), but is preferably 0 based on the weight of the cross-linking polymer (A). It is 0.05 to 1% by weight, more preferably 0.05 to 0.5% by weight, and particularly preferably 0.1 to 0.3% by weight. Within this range, the long-term discharge characteristics of the battery are further excellent.

架橋重合体(A)中の架橋剤(b1)の架橋剤(b2)に対する重量比率[(b1)/(b2)]は、好ましくは1.5~5、更に好ましくは1.7~4、特に好ましくは1.9~3である。この範囲であると、アルカリ電解液の過剰な離液を防止できるため、電池の長期に亘る放電特性が更に優れる。 The weight ratio [(b1) / (b2)] of the cross-linking agent (b1) to the cross-linking agent (b2) in the cross-linked polymer (A) is preferably 1.5 to 5, more preferably 1.7 to 4. Particularly preferably, it is 1.9 to 3. Within this range, excessive separation of the alkaline electrolytic solution can be prevented, so that the long-term discharge characteristics of the battery are further excellent.

架橋剤(b1)及び架橋剤(b2)の合計含有量は、架橋重合体(A)の重量に基づいて、好ましくは0.10~2.0重量%、更に好ましくは0.30~1.0重量%、特に好ましくは0.40~0.8重量%である。この範囲であると、アルカリ電解液の過剰な離液を防止できるため、電池の長期に亘る放電特性が更に優れる。また、ゲル化剤(G)の安定性が向上し、ゲル化剤(G)を含むアルカリ電解液の粘度の長期安定性が更に優れる。 The total content of the cross-linking agent (b1) and the cross-linking agent (b2) is preferably 0.10 to 2.0% by weight, more preferably 0.30 to 1. It is 0% by weight, particularly preferably 0.40 to 0.8% by weight. Within this range, excessive separation of the alkaline electrolytic solution can be prevented, so that the long-term discharge characteristics of the battery are further excellent. Further, the stability of the gelling agent (G) is improved, and the long-term stability of the viscosity of the alkaline electrolytic solution containing the gelling agent (G) is further excellent.

架橋重合体(A)は水溶性ビニルモノマー(a1)及び/又は加水分解により(a1)となるビニルモノマー(a2)並びに架橋剤(b)を含む単量体組成物を、有機ヨウ素化合物、有機テルル化合物、有機アンチモン化合物及び有機ビスマス化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の有機典型元素化合物の存在下に重合することにより得ることができる。有機典型元素化合物の使用量を調整することにより、架橋重合体(A)生理食塩水への可溶性成分の量及び可溶性成分の内の分子量が100,000以下の成分のMw/Mnを所望の範囲とすることができる。 The crosslinked polymer (A) is a monomer composition containing a water-soluble vinyl monomer (a1) and / or a vinyl monomer (a2) which becomes (a1) by hydrolysis and a crosslinker (b), which is an organic iodine compound or an organic compound. It can be obtained by polymerizing in the presence of at least one organic typical element compound selected from the group consisting of tellurium compounds, organic antimony compounds and organic bismuth compounds. By adjusting the amount of the organic typical element compound used, the amount of the soluble component in the crosslinked polymer (A) physiological saline and the Mw / Mn of the component having a molecular weight of 100,000 or less among the soluble components can be in a desired range. Can be.

有機ヨウ素化合物、有機テルル化合物、有機アンチモン化合物及び有機ビスマス化合物としては、ラジカル重合のドーマント種として働く有機典型元素化合物であれば制限はなく、WO2011/016166にドーマント種として記載の有機ヨウ素化合物、WO2004/014848に記載の有機テルル化合物、WO2006/001496に記載の有機アンチモン化合物及びWO2006/062255に記載の有機ビスマス化合物等を用いることができる。なかでも反応性の観点から、下記一般式(1)で表される有機典型元素化合物が好ましい。
これら有機典型元素化合物は1種を単独で使用しても2種以上を併用してもよい。
The organic iodine compound, the organic tellurium compound, the organic antimony compound and the organic bismuth compound are not limited as long as they are organic typical element compounds that act as dormant species for radical polymerization, and the organic iodine compounds described as dormant species in WO2011 / 016166, WO2004. The organic tellurium compound described in / 014848, the organic antimony compound described in WO2006 / 001496, the organic bismuth compound described in WO2006 / 062255, and the like can be used. Among them, the organic main group element compound represented by the following general formula (1) is preferable from the viewpoint of reactivity.
These organic typical element compounds may be used alone or in combination of two or more.

Figure 2022096002000001
Figure 2022096002000001




一般式(1)におけるR1及びR2はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1~7の飽和炭化水素基又は少なくとも1つの非付加重合性二重結合若しくは少なくとも1つの非付加重合性三重結合を有する炭素数1~7の1価の基であり、R3は炭素数1~7のn価の飽和炭化水素基又は少なくとも1つの非付加重合性二重結合若しくは少なくとも1つの非付加重合性三重結合を有する炭素数2~12であるn価の基であり、但し、1分子中、R1~R3の内少なくとも一つは、前記の、対応する、非付加重合性二重結合又は少なくとも1つの非付加重合性三重結合を有する基であり、nは1~3の整数であり、nが1である場合にR1及びR2は互いに結合していてもよく、X1はテルル元素、アンチモン元素若しくはビスマス元素を有する1価の有機典型元素基又はヨード基である。
本明細書中、非付加重合性二重結合(以下、単に非重合性二重結合ともいう)及び非付加重合性三重結合(以下、単に非重合性三重結合ともいう)とは、不飽和結合の内、付加重合性不飽和結合(それぞれ、付加重合性炭素-炭素二重結合及び付加重合性炭素-炭素三重結合)を除いた結合であり、非付加重合性二重結合及び非付加重合性三重結合としては、カルボニル基に含まれる炭素-酸素二重結合、ニトリル基に含まれる炭素-窒素三重結合、芳香族炭化水素を構成する炭素-炭素二重結合及び複素芳香族化合物を構成する酸素-窒素二重結合並びに炭素-窒素二重結合等が挙げられ、なかでもカルボニル基に含まれる炭素-酸素二重結合、ニトリル基に含まれる炭素-窒素三重結合及び芳香族炭化水素を構成する炭素-炭素二重結合が好ましい。
R 1 and R 2 in the general formula (1) independently form a hydrogen atom, a saturated hydrocarbon group having 1 to 7 carbon atoms, or at least one non-additive polymerizable double bond or at least one non-additive polymerizable triple bond. It is a monovalent group having 1 to 7 carbon atoms, and R 3 is an n-valent saturated hydrocarbon group having 1 to 7 carbon atoms or at least one non-additive polymerizable double bond or at least one non-additive polymerizable triple. It is an n-valent group having a bond and having 2 to 12 carbon atoms, except that at least one of R 1 to R 3 in one molecule is the above-mentioned corresponding non-additive polymerizable double bond or at least. A group having one non-additive polymerizable triple bond, n is an integer of 1 to 3, R 1 and R 2 may be bonded to each other when n is 1, and X 1 is a tellurium element. , A monovalent organic typical element group or an iodo group having an antimonate element or a bismuth element.
In the present specification, the non-additive polymerizable double bond (hereinafter, also simply referred to as non-polymerizable double bond) and the non-additive polymerizable triple bond (hereinafter, also simply referred to as non-polymerizable triple bond) are unsaturated bonds. Of these, the bonds excluding the addition-polymerizable unsaturated bond (additionally polymerizable carbon-carbon double bond and addition-polymerizable carbon-carbon triple bond, respectively), and are non-additive polymerizable double bond and non-additive polymerizable bond. The triple bond includes a carbon-oxygen double bond contained in a carbonyl group, a carbon-nitrogen triple bond contained in a nitrile group, a carbon-carbon double bond constituting an aromatic hydrocarbon, and oxygen constituting a complex aromatic compound. -Nitrogen double bond, carbon-nitrogen double bond, etc., among which carbon-oxygen double bond contained in carbonyl group, carbon-nitrogen triple bond contained in nitrile group and carbon constituting aromatic hydrocarbon -Carbon double bonds are preferred.

1及びR2が炭素数1~7の飽和炭化水素基である場合、炭素数1~7の飽和炭化水素基としては、炭素数1~7の直鎖飽和炭化水素基(メチル基、エチル基、n-プロピル基、n-ブチル基、n-ペンチル基及びn-ヘキシル基等)及び炭素数1~7の分岐飽和炭化水素基(i-プロピル基、イソブチル基、s-ブチル基、t-ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、t-ペンチル基、1-メチルブチル基、イソヘキシル基、s-ヘキシル基、t-ヘキシル基、ネオヘキシル基、ヘプチル基等)が挙げられる。なかでも溶解性と重合性の観点等から好ましいのは炭素数1~5の直鎖飽和炭化水素基であり、更に好ましいのは炭素数1~3の直鎖飽和炭化水素基である。 When R 1 and R 2 are saturated hydrocarbon groups having 1 to 7 carbon atoms, the saturated hydrocarbon groups having 1 to 7 carbon atoms are linear saturated hydrocarbon groups having 1 to 7 carbon atoms (methyl group, ethyl). Group, n-propyl group, n-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, etc.) and branched saturated hydrocarbon group with 1 to 7 carbon atoms (i-propyl group, isobutyl group, s-butyl group, t) -Butyl group, isopentyl group, neopentyl group, t-pentyl group, 1-methylbutyl group, isohexyl group, s-hexyl group, t-hexyl group, neohexyl group, heptyl group, etc.). Among them, a linear saturated hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms is preferable from the viewpoint of solubility and polymerizable property, and a linear saturated hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms is more preferable.

1及びR2が少なくとも1つの非重合性二重結合又は少なくとも1つの非重合性三重結合を有する炭素数1~7である1価の基である場合、好ましい基としてはカルボキシ(塩)基(炭素数1、炭素-酸素二重結合)、フェニル基(炭素数6、非重合性炭素-炭素二重結合)、シアノ基(炭素数1、炭素-窒素三重結合)、シアノメチル基(炭素数2、炭素-窒素三重結合)、シアノエチル基(炭素数3、炭素-窒素三重結合)、シアノプロピル基(炭素数4、炭素-窒素三重結合)、シアノブチル基(炭素数5、炭素-窒素三重結合)、シアノペンチル基(炭素数6、炭素-窒素三重結合)、シアノヘキシル基(炭素数7、炭素-窒素三重結合)、カルボキシメチル基(炭素数2、炭素-酸素二重結合)、カルボキシエチル基(炭素数3、炭素-酸素二重結合)、カルボキシプロピル基(炭素数4、炭素-酸素二重結合)、カルボキシブチル基(炭素数5、炭素―酸素二重結合)、カルボキシペンチル基(炭素数6、炭素―酸素二重結合)、カルボキシヘキシル基(炭素数7、炭素―酸素二重結合)、ベンジル基(炭素数7、非重合性炭素-炭素二重結合)、メトキシカルボニル基(炭素数2、炭素-酸素二重結合)、エトキシカルボニル基(炭素数3、炭素-酸素二重結合)、プロピルオキシカルボニル基(炭素数4、炭素-酸素二重結合)、ブチルオキシカルボニル基(炭素数5、炭素-酸素二重結合)、ペンチルオキシカルボニル基(炭素数6、炭素-酸素二重結合)、ヘキシルオキシカルボニル基(炭素数7、炭素-酸素二重結合)、ヒドロキシエトキシカルボニル基(炭素数3、炭素-酸素二重結合)、ヒドロキシプロピルオキシカルボニル基(炭素数4、炭素-酸素二重結合)、ヒドロキシブチルオキシカルボニル基(炭素数5、炭素-酸素二重結合)、ヒドロキシペンチルオキシカルボニル基(炭素数6、炭素-酸素二重結合)及びヒドロキシヘキシルオキシカルボニル基(炭素数7、炭素-酸素二重結合)等が挙げられ、更に好ましいのは、カルボキシ(塩)基、シアノ基、カルボキシメチル基及びカルボキシエチル基である。
また、塩としては、アルカリ金属(リチウム、ナトリウム及びカリウム等)塩、アルカリ土類金属(マグネシウム及びカルシウム等)塩及びアンモニウム(NH4)塩等が挙げられる。これらの塩の内、40重量%水酸化カリウム水溶液の吸収量の観点から、アルカリ金属塩及びアンモニウム塩が好ましく、更に好ましいのはアルカリ金属塩、特に好ましいのはナトリウム塩である。
When R 1 and R 2 are monovalent groups having at least one non-polymerizable double bond or at least one non-polymerizable triple bond and having 1 to 7 carbon atoms, a carboxy (salt) group is preferable. (1, carbon number, carbon-oxygen double bond), phenyl group (6 carbon number, non-polymerizable carbon-carbon double bond), cyano group (1, carbon number, carbon-nitrogen triple bond), cyanomethyl group (number of carbon number) 2. Carbon-nitrogen triple bond), cyanoethyl group (3 carbons, carbon-nitrogen triple bond), cyanopropyl group (4 carbons, carbon-nitrogen triple bond), cyanobutyl group (5 carbons, carbon-nitrogen triple bond) ), Cyanopentyl group (6 carbons, carbon-nitrogen triple bond), cyanohexyl group (7 carbons, carbon-nitrogen triple bond), carboxymethyl group (2 carbons, carbon-oxygen double bond), carboxyethyl Group (3 carbons, carbon-oxygen double bond), carboxypropyl group (4 carbons, carbon-oxygen double bond), carboxybutyl group (5 carbons, carbon-oxygen double bond), carboxypentyl group (4 carbons, carbon-oxygen double bond) 6 carbons, carbon-oxygen double bond), carboxyhexyl group (7 carbons, carbon-oxygen double bond), benzyl group (7 carbons, non-polymerizable carbon-carbon double bond), methoxycarbonyl group (7 carbons, non-polymerizable carbon-carbon double bond) Carbon number 2, carbon-oxygen double bond), ethoxycarbonyl group (carbon number 3, carbon-oxygen double bond), propyloxycarbonyl group (carbon number 4, carbon-oxygen double bond), butyloxycarbonyl group (carbon number 4, carbon-oxygen double bond) 5 carbons, carbon-oxygen double bond), pentyloxycarbonyl group (6 carbons, carbon-oxygen double bond), hexyloxycarbonyl group (7 carbons, carbon-oxygen double bond), hydroxyethoxycarbonyl group (3 carbons, carbon-oxygen double bond), hydroxypropyloxycarbonyl group (4 carbons, carbon-oxygen double bond), hydroxybutyloxycarbonyl group (5 carbons, carbon-oxygen double bond), hydroxy Examples thereof include a pentyloxycarbonyl group (6 carbons, carbon-oxygen double bond) and a hydroxyhexyloxycarbonyl group (7 carbons, carbon-oxygen double bond), and more preferably, a carboxy (salt) group, It is a cyano group, a carboxymethyl group and a carboxyethyl group.
Examples of the salt include alkali metal (lithium, sodium, potassium, etc.) salt, alkaline earth metal (magnesium, calcium, etc.) salt, ammonium (NH 4 ) salt, and the like. Of these salts, alkali metal salts and ammonium salts are preferable, and alkali metal salts are more preferable, and sodium salts are particularly preferable, from the viewpoint of the amount of absorption of the 40 wt% potassium hydroxide aqueous solution.

3は炭素数1~7のn価の飽和炭化水素基又は少なくとも1つの非重合性二重結合若しくは少なくとも1つの非重合性三重結合を有する炭素数2~12であるn価の基であり、nは1~3の整数である。 R 3 is an n-valent saturated hydrocarbon group having 1 to 7 carbon atoms or an n-valent group having at least one non-polymerizable double bond or at least one non-polymerizable triple bond and having 2 to 12 carbon atoms. , N is an integer of 1 to 3.

3で表される炭素数1~7のn価の飽和炭化水素基の内、炭素数1~7の1価の飽和炭化水素基としては、炭素数1~7の直鎖飽和炭化水素基(メチル基、エチル基、n-プロピル基、n-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基及びヘプチル基等)及び炭素数1~7の分岐飽和炭化水素基(i-プロピル基、イソブチル基、s-ブチル基、t-ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、t-ペンチル基、1-メチルブチル基、イソヘキシル基、s-ヘキシル基、t-ヘキシル基、ネオヘキシル基及びイソヘプチル基等)が挙げられる。
3で表される炭素数1~7のn価の飽和炭化水素基の内、炭素数1~7の2価の飽和炭化水素基としては、炭素数1~7の2価の直鎖飽和炭化水素基(メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンテン基、ヘキセン基及びヘプテン基等)及び炭素数1~7の2価の分岐飽和炭化水素基(イソプロピレン基、イソブチレン基、s-ブチレン基、t-ブチレン基、イソペンチレン基、ネオペンチレン基、t-ペンチレン基、1-メチルブチレン基、イソヘキシレン基、s-ヘキシレン基、t-ヘキシレン基、ネオヘキシレン基及びイソヘプチレン基等)が挙げられる。
3で表される炭素数1~7のn価の飽和炭化水素基の内、炭素数1~7の3価の飽和炭化水素基としては、メチン基等が挙げられる。
3で表される炭素数1~7のn価の飽和炭化水素基の内、メチル基、メチレン基及びメチン基が好ましく、更に好ましいのはメチル基及びメチレン基である。
Among the n-valent saturated hydrocarbon groups having 1 to 7 carbon atoms represented by R 3 , the monovalent saturated hydrocarbon group having 1 to 7 carbon atoms is a linear saturated hydrocarbon group having 1 to 7 carbon atoms. (Methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, heptyl group, etc.) and branched saturated hydrocarbon group with 1 to 7 carbon atoms (i-propyl group, isobutyl). Group, s-butyl group, t-butyl group, isopentyl group, neopentyl group, t-pentyl group, 1-methylbutyl group, isohexyl group, s-hexyl group, t-hexyl group, neohexyl group, isoheptyl group, etc.) Be done.
Among the n-valent saturated hydrocarbon groups having 1 to 7 carbon atoms represented by R 3 , the divalent saturated hydrocarbon group having 1 to 7 carbon atoms is a divalent linear saturated hydrocarbon group having 1 to 7 carbon atoms. Hydrocarbon groups (methylene group, ethylene group, propylene group, butylene group, penten group, hexene group, heptene group, etc.) and divalent branched saturated hydrocarbon group with 1 to 7 carbon atoms (isopropylene group, isobutylene group, s) -Butylene group, t-butylene group, isopentylene group, neopentylene group, t-pentylene group, 1-methylbutylene group, isohexylene group, s-hexylene group, t-hexylene group, neohexylene group, isoheptylene group, etc.).
Among the n-valent saturated hydrocarbon groups having 1 to 7 carbon atoms represented by R 3 , the trivalent saturated hydrocarbon group having 1 to 7 carbon atoms includes a methine group and the like.
Of the n-valent saturated hydrocarbon groups represented by R 3 having 1 to 7 carbon atoms, a methyl group, a methylene group and a methine group are preferable, and a methyl group and a methylene group are more preferable.

3が少なくとも1つの非重合性二重結合又は少なくとも1つの非重合性三重結合を有する炭素数2~12であるn価の基の内、1価の基としては、R1及びR2で例示した基と同じ基が挙げられ、好ましいものも同じである。
3が少なくとも1つの非重合性二重結合又は少なくとも1つの非重合性三重結合を有する炭素数2~12である2価の基である場合、好ましい基としては、ベンゼンジイル基(炭素数6、非重合性炭素-炭素二重結合)、1-メトキシカルボニル-カルボニルオキシエチレンオキシカルボニル基(炭素数6、酸素-酸素二重結合)及びカルボニルオキシエチレンカルボニル基(炭素数4、酸素-酸素二重結合)等が挙げられる。
3が少なくとも1つの非重合性二重結合又は少なくとも1つの非重合性三重結合を有する炭素数2~12である3価の基である場合、好ましいものとしては、ベンゼントリイル基(炭素数6、非重合性炭素-炭素二重結合)及び2-カルボニルオキシ-カルボニルオキシプロピレンカルボニル基(炭素数5、酸素-酸素二重結合)等が挙げられる。
Of the n-valent groups in which R 3 has at least one non-polymerizable double bond or at least one non-polymerizable triple bond and has 2 to 12 carbon atoms, the monovalent groups are R 1 and R 2 . The same groups as the exemplified groups are mentioned, and so are the preferred ones.
When R 3 is a divalent group having at least one non-polymerizable double bond or at least one non-polymerizable triple bond and having 2 to 12 carbon atoms, a preferred group is a benzenediyl group (6 carbon atoms). , Non-polymerizable carbon-carbon double bond), 1-methoxycarbonyl-carbonyloxyethylene oxycarbonyl group (6 carbons, oxygen-oxygen double bond) and carbonyloxyethylene carbonyl group (4 carbons, oxygen-oxygen di) Double bond) and the like.
When R 3 is a trivalent group having at least one non-polymerizable double bond or at least one non-polymerizable triple bond and having 2 to 12 carbon atoms, a benzenetriyl group (carbon number) is preferable. 6. Non-polymerizable carbon-carbon double bond) and 2-carbonyloxy-carbonyloxypropylene carbonyl group (5 carbon atoms, oxygen-oxygen double bond) and the like.

nが1である場合にR1及びR2は互いに結合していてもよく、R1及びR2が互いに結合して形成される環構造を有する基として好ましいものとしては、γ-ブチロラクトニル基及びフルオレニル基等が挙げられる。尚、R1及びR2が互いに結合して環構造を形成する基は、R1及びR2が結合した炭素原子を環構造中に含む。 When n is 1, R 1 and R 2 may be bonded to each other, and preferred groups having a ring structure formed by bonding R 1 and R 2 to each other are the γ-butyrolactonyl group and the group. Examples include a fluorenyl group. The group in which R 1 and R 2 are bonded to each other to form a ring structure contains a carbon atom to which R 1 and R 2 are bonded in the ring structure.

1はテルル元素、アンチモン元素若しくはビスマス元素を有する1価の有機典型元素基又はヨード基であり、好ましいのはメチルテラニル基、ジメチルスチバニル基、ジメチルビスムタニル基及びヨード基、更に好ましいのはメチルテラニル基及びヨード基、特に好ましいのはヨード基である。 X 1 is a monovalent main group organic element group or an iodine group having a tellurium element, an antimony element or a bismuth element, preferably a methylteranyl group, a dimethylstibanyl group, a dimethylbismutanyl group and an iodine group, and more preferably. Methylteranyl groups and iodine groups, particularly preferred are iodine groups.

一般式(1)で表される有機典型元素化合物の内でヨード基を有するものとしては、2-ヨードプロピオニトリル、2-ヨード-2-メチルプロピオニトリル、α-ヨードベンジルシアニド、2-ヨードプロピオン酸アミド、エチル-2-ヨード-2-メチルプロピオネート、2-ヨード-2-メチルプロピオン酸メチル、2-ヨード-2-メチルプロピオン酸プロピル、2-ヨード-2-メチルプロピオン酸ブチル、2-ヨード-2-メチルプロピオン酸ペンチル、2-ヨード-2-メチルプロピオン酸ヒドロキシエチル、2-ヨード-2-メチルプロピオン酸(塩)、2-ヨードプロピオン酸(塩)、2-ヨード酢酸(塩)、2-ヨード酢酸メチル、2-ヨード酢酸エチル、2-ヨードペンタン酸エチル、2-ヨードペンタン酸メチル、2-ヨードペンタン酸(塩)、2-ヨードヘキサン酸(塩)、2-ヨードヘプタン酸(塩)、2,5-ジヨードアジピン酸ジエチル、2,5-ジヨードアジピン酸(塩)、2,6-ジヨード-ヘプタン二酸ジメチル、2,6-ジヨード-ヘプタン二酸(塩)、α-ヨード-γ-ブチロラクトン、2-ヨードアセトフェノン、ベンジルヨージド、2-ヨード-2-フェニル酢酸(塩)、2-ヨード-2-フェニル酢酸メチル、2-ヨード-2-フェニル酢酸エチル、2-ヨード-2-(4’-メチルフェニル)酢酸エチル、2-ヨード-2-フェニル酢酸-ヒドロキシエチル、2-ヨード-2-(4’-ニトロフェニル)酢酸エチル、4-ニトロベンジルヨージド、(1-ヨードエチル)ベンゼン、ヨードジフェニルメタン、9-ヨード-9H-フルオレン、p-キシリレンジヨージド、1,4-ビス(1’-ヨードエチル)ベンゼン、エチレングリコールビス(2-メチル―2-ヨード―プロピネート)、トリス(2-メチル-ヨードプロピオン酸)グリセロール、1,3,5-トリス(1’-ヨードエチルベンゼン)及びエチレングリコールビス(2-ヨード―2フェニルアセテート)等が挙げられる。 Among the organic typical element compounds represented by the general formula (1), those having an iodine group include 2-iodopropionitrile, 2-iodo-2-methylpropionitrile, α-iodobenzyl cyanide, and 2 -Iodine propionate amide, ethyl-2-iodo-2-methylpropionate, 2-iodo-2-methylpropionate methyl, 2-iodo-2-methylpropionate propyl, 2-iodo-2-methylpropionic acid Butyl, 2-iodo-2-methylpropionic acid pentyl, 2-iodo-2-methylpropionic acid hydroxyethyl, 2-iodo-2-methylpropionic acid (salt), 2-iodopropionic acid (salt), 2-iodine Acetic acid (salt), 2-iodoacetate methyl, 2-iodoacetate ethyl, 2-iodopentanoate ethyl, 2-iodopentanoate methyl, 2-iodopentanoic acid (salt), 2-iodohexanoic acid (salt), 2 -Iodine heptanic acid (salt), diethyl 2,5-diodoadipine, 2,5-diodoadipine acid (salt), dimethyl 2,6-diiodo-heptane diate, 2,6-diiodo-heptane diic acid (Salt), α-iodine-γ-butyrolactone, 2-iodoacetophenone, benzyliodide, 2-iodo-2-phenylacetic acid (salt), 2-iodo-2-phenylacetate methyl, 2-iodo-2-phenyl Ethyl acetate, 2-iodo-2- (4'-methylphenyl) ethyl acetate, 2-iodo-2-phenylacetic acid-hydroxyethyl, 2-iodo-2- (4'-nitrophenyl) ethyl acetate, 4-nitro Benzyliodide, (1-iodoethyl) benzene, iododiphenylmethane, 9-iodo-9H-fluorene, p-xylylene diiodide, 1,4-bis (1'-iodoethyl) benzene, ethylene glycol bis (2-methyl- 2-iodo-propinate), tris (2-methyl-iodopropionic acid) glycerol, 1,3,5-tris (1'-iodoethylbenzene), ethylene glycol bis (2-iodo-2phenylacetate) and the like. ..

一般式(1)で表される有機典型元素化合物の内でテルル元素を有するものとしては、2-メチルテラニルプロピオニトリル、2-メチル-2-メチルテラニルプロピオニトリル、α-メチルテラニルベンジルシアニド、2-メチルテラニルプロピオン酸アミド、エチル-2-メチル-2-メチルテラニル-プロピネート、2-メチル-メチルテラニルプロピオン酸メチル、2-メチル-メチルテラニルプロピオン酸プロピル、2-メチル-メチルテラニルプロピオン酸ブチル、2-メチル-メチルテラニルプロピオン酸ペンチル、2-メチル-メチルテラニルプロピオン酸ヒドロキシエチル、2-メチル-2-メチルテラニル-プロピオン酸(塩)、2-メチルテラニルプロピオン酸(塩)、2-メチルテラニル酢酸(塩)、2-メチルテラニル酢酸メチル、2-メチルテラニル酢酸エチル、2-メチルテラニルペンタン酸エチル、2-メチルテラニルペンタン酸メチル、2-メチルテラニルペンタン酸(塩)、2-メチルテラニルヘキサン酸(塩)、2-メチルテラニルヘプタン酸(塩)、2,5-ジメチルテラニルアジピン酸ジエチル、2,5-ジメチルテラニルアジピン酸(塩)、2,6-ジメチルテラニル-ヘプタン二酸ジメチル、2,6-ジメチルテラニル-ヘプタン二酸(塩)、α-メチルテラニル-γ-ブチロラクトン、2-メチルテラニルアセトフェノン、2-メチルテラニル-2-フェニル酢酸(塩)、2-メチルテラニル-2-フェニル酢酸メチル、2-メチルテラニル-2-フェニル酢酸エチル、2-メチルテラニル-2-(4’-メチルフェニル)酢酸エチル、2-メチルテラニル-2-フェニル酢酸-ヒドロキシエチル、2-メチルテラニル-2-(4’-ニトロフェニル)酢酸エチル、(1-メチルテラニルエチル)ベンゼン、メチルテラニルジフェニルメタン、9-メチルテラニル-9H-フルオレン、1,4-ビス(1’-メチルテラニルエチル)ベンゼン、エチレングリコールビス(2-メチル―2-メチルテラニル―プロピネート)、トリス(2-メチル-メチルテラニルプロピオン酸)グリセロール、1,3,5-トリス(1’-メチルテラニルエチルベンゼン)及びエチレングリコールビス(2-メチルテラニル―2フェニルアセテート)等が挙げられる。 Among the organic typical element compounds represented by the general formula (1), those having a tellurium element include 2-methylteranylpropionitrile, 2-methyl-2-methylteranylpropionitrile, and α-methyltera. Nylbenzyl cyanide, 2-methylteranylpropionic acid amide, ethyl-2-methyl-2-methylteranyl-propinate, methyl 2-methyl-methylteranylpropionate, propyl 2-methyl-methylteranylpropionate, 2- Butyl methyl-methylteranylpropionate, pentyl 2-methyl-methylteranylpropionate, hydroxyethyl 2-methyl-methylteranylpropionate, 2-methyl-2-methylteranyl-propionic acid (salt), 2-methyltera Nylpropionic acid (salt), 2-methylteranylacetic acid (salt), 2-methylteranylacetate methyl, 2-methylteranylacetate ethyl, 2-methylteranylpentanoate ethyl, 2-methylteranylpentanoate methyl, 2-methylteranyl Pentanoic acid (salt), 2-methylteranylhexanoic acid (salt), 2-methylteranylheptanic acid (salt), diethyl 2,5-dimethylteranyladipate, 2,5-dimethylteranyladipate (salt) ), 2,6-dimethylteranyl-heptanediate dimethyl, 2,6-dimethylteranyl-heptanedioic acid (salt), α-methylteranyl-γ-butyrolactone, 2-methylteranylacetophenone, 2-methylteranyl-2 -Phenylacetic acid (salt), 2-methylteranyl-2-methylmethylphenylacetate, 2-methylteranyl-2-phenylacetate ethyl, 2-methylteranyl-2- (4'-methylphenyl) ethyl acetate, 2-methylteranyl-2-phenyl -Hydroxyethyl acetate, 2-methylteranyl-2- (4'-nitrophenyl) ethyl acetate, (1-methylteranylethyl) benzene, methylteranyldiphenylmethane, 9-methylteranyl-9H-fluorene, 1,4-bis ( 1'-Methylteranylethyl) benzene, ethylene glycol bis (2-methyl-2-methylteranyl-propinate), tris (2-methyl-methylteranylpropionic acid) glycerol, 1,3,5-tris (1'- Methylteranyl ethylbenzene), ethylene glycol bis (2-methylteranyl-2 phenylacetate) and the like.

一般式(1)で表される有機典型元素化合物の内でアンチモン元素を有するものとしては、2-ジメチルスチバニルプロピオニトリル、2-メチル-2-ジメチルスチバニルプロピオニトリル、α-ジメチルスチバニルベンジルシアニド、2-ジメチルスチバニルプロピオン酸アミド、エチル-2-メチル-2-ジメチルスチバニル-プロピネート、2-メチル-ジメチルスチバニルプロピオン酸メチル、2-メチル-ジメチルスチバニルプロピオン酸プロピル、2-メチル-ジメチルスチバニルプロピオン酸ブチル、2-メチル-ジメチルスチバニルプロピオン酸ペンチル、2-メチル-ジメチルスチバニルプロピオン酸ヒドロキシエチル、2-メチル-2-ジメチルスチバニル-プロピオン酸(塩)、2-ジメチルスチバニルプロピオン酸(塩)、2-ジメチルスチバニル酢酸(塩)、2-ジメチルスチバニル酢酸メチル、2-ジメチルスチバニル酢酸エチル、2-ジメチルスチバニルペンタン酸エチル、2-ジメチルスチバニルペンタン酸メチル、2-ジメチルスチバニルペンタン酸(塩)、2-ジメチルスチバニルヘキサン酸(塩)、2-ジメチルスチバニルヘプタン酸(塩)、2,5-ジジメチルスチバニルアジピン酸ジエチル、2,5-ジジメチルスチバニルアジピン酸(塩)、2,6-ジジメチルスチバニル-ヘプタン二酸ジメチル、2,6-ジジメチルスチバニル-ヘプタン二酸(塩)、α-ジメチルスチバニル-γ-ブチロラクトン、2-ジメチルスチバニルアセトフェノン、2-ジメチルスチバニル-2-フェニル酢酸(塩)、2-ジメチルスチバニル-2-フェニル酢酸メチル、2-ジメチルスチバニル-2-フェニル酢酸エチル、2-ジメチルスチバニル-2-(4’-メチルフェニル)酢酸エチル、2-ジメチルスチバニル-2-フェニル酢酸-ヒドロキシエチル、2-ジメチルスチバニル-2-(4’-ニトロフェニル)酢酸エチル、(1-ジメチルスチバニルエチル)ベンゼン、ジメチルスチバニルジフェニルメタン、9-ジメチルスチバニル-9H-フルオレン、1,4-ビス(1’-ジメチルスチバニルエチル)ベンゼン、エチレングリコールビス(2-メチル―2-ジメチルスチバニル―プロピネート)、トリス(2-メチル-ジメチルスチバニルプロピオン酸)グリセロール、1,3,5-トリス(1’-ジメチルスチバニルエチルベンゼン)及びエチレングリコールビス(2-ジメチルスチバニル-2フェニルアセテート)等が挙げられる。 Among the organic typical element compounds represented by the general formula (1), those having an antimony element include 2-dimethylstibanylpropionitrile, 2-methyl-2-dimethylstibanylpropionitrile, and α-dimethylsti. Vanylbenzylchanide, 2-dimethylstibanylpropionic acid amide, ethyl-2-methyl-2-dimethylstibanyl-propinate, 2-methyl-dimethylstibanylpropionic acid, 2-methyl-dimethylstivanylpropionic acid propyl, Butyl 2-methyl-dimethylstivanylpropionic acid, pentyl 2-methyl-dimethylstivanylpropionic acid, hydroxyethyl 2-methyl-dimethylstivanylpropionic acid, 2-methyl-2-dimethylstivanyl-propionic acid (salt), 2-Dimethylstibanylpropionic acid (salt), 2-dimethylstivanylacetic acid (salt), 2-dimethylstivanylacetic acid methyl, 2-dimethylstivanylacetate ethyl, 2-dimethylstivanylpentanoate ethyl, 2-dimethylsti Methyl vanylpentate, 2-dimethylstibanylpentanoic acid (salt), 2-dimethylstivanylhexanoic acid (salt), 2-dimethylstivanylheptanoic acid (salt), diethyl 2,5-didimethylstivanyladipate, 2,5-Didimethylstivanyl adiponic acid (salt), 2,6-didimethylstivanyl-dimethyl heptane, 2,6-didimethylstivanyl-heptanedioic acid (salt), α-dimethylstivanyl- γ-Butyrolactone, 2-dimethylstivanylacetophenone, 2-dimethylstivanyl-2-phenylacetic acid (salt), 2-dimethylstivanyl-2-phenylacetate methyl, 2-dimethylstivanyl-2-phenylacetate ethyl, 2 -Dimethylstibanyl-2- (4'-methylphenyl) ethyl acetate, 2-dimethylstivanyl-2-phenylacetate-hydroxyethyl, 2-dimethylstibanyl-2- (4'-nitrophenyl) ethyl acetate, ( 1-Dimethylstivanylethyl) benzene, dimethylstivanyldiphenylmethane, 9-dimethylstivanyl-9H-fluorene, 1,4-bis (1'-dimethylstivanylethyl) benzene, ethyleneglycolbis (2-methyl-2-) Dimethylstivanyl-propinate), tris (2-methyl-dimethylstivanylpropionic acid) glycerol, 1,3,5-tris (1'-dimethylstivanylethylbenzene) and ethylene glycol bis (2-di) Methylstivanyl-2 phenylacetate) and the like.

一般式(1)で表される有機典型元素化合物の内でビスマス元素を有するものとしては、2-ジメチルビスムタニルプロピオニトリル、2-メチル-2-ジメチルビスムタニルプロピオニトリル、α-ジメチルビスムタニルベンジルシアニド、2-ジメチルビスムタニルプロピオン酸アミド、エチル-2-メチル-2-ジメチルビスムタニルプロピネート、2-メチル-ジメチルビスムタニルプロピオン酸メチル、2-メチル-ジメチルビスムタニルプロピオン酸プロピル、2-メチル-ジメチルビスムタニルプロピオン酸ブチル、2-メチル-ジメチルビスムタニルプロピオン酸ペンチル、2-メチル-ジメチルビスムタニルプロピオン酸ヒドロキシエチル、2-メチル-2-ジメチルビスムタニルプロピオン酸(塩)、2-ジメチルビスムタニルプロピオン酸(塩)、2-ジメチルビスムタニル酢酸(塩)、2-ジメチルビスムタニル酢酸メチル、2-ジメチルビスムタニル酢酸エチル、2-ジメチルビスムタニルペンタン酸エチル、2-ジメチルビスムタニルプペンタン酸メチル、2-ジメチルビスムタニルプペンタン酸(塩)、2-ジメチルビスムタニルヘキサン酸(塩)、2-ジメチルビスムタニルヘプタン酸(塩)、2,5-ジジメチルビスムタニルアジピン酸ジエチル、2,5-ジジメチルビスムタニルアジピン酸(塩)、2,6-ジジメチルビスムタニルヘプタン二酸ジメチル、2,6-ジジメチルビスムタニルヘプタン二酸(塩)、α-ジメチルビスムタニルγ-ブチロラクトン、2-ジメチルビスムタニルアセトフェノン、2-ジメチルビスムタニル2-フェニル酢酸(塩)、2-ジメチルビスムタニル2-フェニル酢酸メチル、2-ジメチルビスムタニル2-フェニル酢酸エチル、2-ジメチルビスムタニル2-(4’-メチルフェニル)酢酸エチル、2-ジメチルビスムタニル2-フェニル酢酸-ヒドロキシエチル、2-ジメチルビスムタニル2-(4’-ニトロフェニル)酢酸エチル、(1-ジメチルビスムタニルエチル)ベンゼン、ジメチルビスムタニルジフェニルメタン、9-ジメチルビスムタニル9H-フルオレン、1,4-ビス(1’-ジメチルビスムタニルエチル)ベンゼン、エチレングリコールビス(2-メチル―2-ジメチルビスムタニルプロピネート)、トリス(2-メチル-ジメチルビスムタニルプロピオン酸)グリセロール、1,3,5-トリス(1’-ジメチルビスムタニルエチルベンゼン)及びエチレングリコールビス(2-ジメチルビスムタニル2フェニルアセテート)等が挙げられる。 Among the organic typical element compounds represented by the general formula (1), those having a bismuth element include 2-dimethylbismutanylpropionitrile, 2-methyl-2-dimethylbismutanylpropionitrile, and α-. Dimethylbismutanylbenzyl cyanide, 2-dimethylbismutanylpropionic acid amide, ethyl-2-methyl-2-dimethylbismutanylpropinate, 2-methyl-dimethylbismutanylpropionic acid methyl, 2-methyl-dimethyl Propyl bismutanylpropionate, butyl 2-methyl-dimethylbismutanylpropionate, pentyl 2-methyl-dimethylbismutanylpropionate, hydroxyethyl 2-methyl-dimethylbismutanylpropionate, 2-methyl-2- Dimethylbismutanylpropionic acid (salt), 2-dimethylbismutanylpropionic acid (salt), 2-dimethylbismutanylacetic acid (salt), 2-dimethylbismutanylacetic acid methyl, 2-dimethylbismutanylacetate ethyl , 2-Dimethylbismutanylpentanate ethyl, 2-dimethylbismutanylpupanate methyl, 2-dimethylbismutanylpupanoic acid (salt), 2-dimethylbismutanylhexanoic acid (salt), 2-dimethyl Bismutanylheptanoic acid (salt), 2,5-didimethylbismutanyladipate diethyl, 2,5-didimethylbismutanyladiponic acid (salt), 2,6-didimethylbismutanylheptanidiate dimethyl , 2,6-didimethylbismutanyl heptaniic acid (salt), α-dimethylbismutanyl γ-butyrolactone, 2-dimethylbismutanyl acetophenone, 2-dimethylbismutanyl 2-phenylacetic acid (salt), 2 -Dimethylbismutanyl 2-Methyl phenylacetate, 2-dimethylbismutanyl 2-Ethyl phenylacetate, 2-dimethylbismutanyl 2- (4'-methylphenyl) Ethyl acetate, 2-dimethylbismutanyl 2-phenyl Acetate-hydroxyethyl, 2-dimethylbismutanyl 2- (4'-nitrophenyl) ethyl acetate, (1-dimethylbismutanylethyl) benzene, dimethylbismutanyldiphenylmethane, 9-dimethylbismutanyl 9H-fluorene, 1,4-bis (1'-dimethylbismutanylethyl) benzene, ethylene glycol bis (2-methyl-2-dimethylbismutanylpropinate), tris (2-methyl-dimethylbismutanylpropionic acid) glycerol, 1,3,5-Tris (1'-dimethylbismuta) Nylethylbenzene) and ethylene glycol bis (2-dimethylbismutanyl 2 phenylacetate) and the like.

これらの内で好ましいのは、2-ヨード-2-メチルプロピオニトリル、エチル-2-ヨード-2-メチルプロピオネート、2-ヨード-2-メチルプロピオン酸(塩)、2-ヨード酢酸(塩)、2-ヨード酢酸メチル、2,5-ジヨードアジピン酸ジエチル、2,5-ジヨードアジピン酸、エチレングリコールビス(2-メチル―2-ヨード―プロピネート)、エチレングリコールビス(2-ヨード―2フェニルアセテート)、2-メチルテラニルプロピオニトリル、エチル-2-メチル-2-メチルテラニル-プロピネート、2,5-ビスメチルテラニルアジピン酸ジエチル、エチレングリコールビス(2-メチル―2-メチルテラニル―プロピネート)、エチレングリコールビス(2-メチルテラニル―2フェニルアセテート)、2-ジメチルスチバニルプロピオニトリル、エチル-2-メチル-2-ジメチルスチバニル-プロピネート及び2-ジメチルビスムタニルプロピオニトリル及びエチル-2-メチル-2-ジメチルビスムタニルプロピネートである。 Of these, 2-iodo-2-methylpropionitrile, ethyl-2-iodo-2-methylpropionate, 2-iodo-2-methylpropionic acid (salt), and 2-iodoacetic acid (salts) are preferred. Salt), Methyl 2-iodoacetate, diethyl 2,5-diiodoadipate, 2,5-diodeadipic acid, ethylene glycol bis (2-methyl-2-iodo-propinate), ethylene glycol bis (2-iodo) -2phenylacetate), 2-methylteranylpropionitrile, ethyl-2-methyl-2-methylteranyl-propinate, diethyl 2,5-bismethylteranyl adipate, ethyleneglycolbis (2-methyl-2-methylteranyl) -Propinate), ethylene glycol bis (2-methylteranyl-2phenylacetate), 2-dimethylstivanylpropionitrile, ethyl-2-methyl-2-dimethylstivanyl-propinate and 2-dimethylbismutanylpropionitrile and It is ethyl-2-methyl-2-dimethylbismutanylpropinate.

有機典型元素化合物の使用量は、上記モノマー(a1)、(a2)、架橋剤(b)及び必要により使用するその他のモノマー(a3)の重量に基づいて、好ましくは0.0005~0.1重量%、更に好ましくは0.005~0.05重量%である。この範囲であると、生理食塩水への可溶性成分の量と可溶性成分の内の分子量が100,000以下の成分のMw/Mnが適度な範囲のもが得られ、ゲル化剤(G)を添加した負極材の粘度が適性なものとなり、亜鉛粉末の沈降が生じることなく、耐衝撃性や放電特性が良好である。 The amount of the organic main group element compound used is preferably 0.0005 to 0.1 based on the weights of the above-mentioned monomers (a1), (a2), cross-linking agent (b) and, if necessary, other monomers (a3). By weight%, more preferably 0.005 to 0.05% by weight. Within this range, the amount of the soluble component in physiological saline and the Mw / Mn of the component having a molecular weight of 100,000 or less among the soluble components can be obtained in an appropriate range, and the gelling agent (G) can be used. The viscosity of the added negative electrode material becomes appropriate, the zinc powder does not settle, and the impact resistance and discharge characteristics are good.

水溶性ビニルモノマー(a1)及び/又は加水分解により(a1)となるビニルモノマー(a2)並びに架橋剤(b)を含む単量体組成物を前記の有機典型元素化合物の存在下に重合する方法には、水溶液重合、懸濁重合、塊状重合、逆相懸濁重合及び乳化重合等の公知の重合方法等を適用することができる。これらの重合方法においては、有機典型元素化合物はモノマー又はモノマー水溶液に存在させておいてもよいし、モノマー溶液等への開始剤等の添加時に添加してもよい。 A method for polymerizing a monomer composition containing a water-soluble vinyl monomer (a1) and / or a vinyl monomer (a2) to be hydrolyzed (a1) and a cross-linking agent (b) in the presence of the above-mentioned organic typical element compound. A known polymerization method such as aqueous solution polymerization, suspension polymerization, lumpy polymerization, reverse phase suspension polymerization and emulsification polymerization can be applied to the above. In these polymerization methods, the organic main group element compound may be present in the monomer or the monomer aqueous solution, or may be added at the time of adding the initiator or the like to the monomer solution or the like.

これらの重合方法の内、放電特性及び耐衝撃性の観点から好ましいのは水溶液重合、懸濁重合、逆相懸濁重合及び乳化重合、更に好ましいのは水溶液重合、逆相懸濁重合及び乳化重合、特に好ましいのは水溶液重合及び逆相懸濁重合である。これらの重合には、公知の重合開始剤、連鎖移動剤及び/又は溶媒等が使用できる。 Among these polymerization methods, aqueous solution polymerization, suspension polymerization, reverse phase suspension polymerization and emulsion polymerization are preferable from the viewpoint of discharge characteristics and impact resistance, and aqueous solution polymerization, reverse phase suspension polymerization and emulsion polymerization are more preferable. Particularly preferred are aqueous solution polymerization and reverse phase suspension polymerization. Known polymerization initiators, chain transfer agents and / or solvents and the like can be used for these polymerizations.

水溶液重合、懸濁重合、逆相懸濁重合及び乳化重合で重合する方法は、公知の方法でよく、例えばラジカル重合開始剤を用いて重合する方法、放射線、紫外線又は電子線等を照射する方法が挙げられる。 The method of polymerizing by aqueous solution polymerization, suspension polymerization, reverse phase suspension polymerization and emulsification polymerization may be a known method, for example, a method of polymerizing using a radical polymerization initiator, a method of irradiating with radiation, ultraviolet rays or electron beams. Can be mentioned.

ラジカル重合開始剤を用いる場合、この開始剤としては、アゾ化合物[アゾビスイソバレロニトリル、アゾビスイソブチロニトリル、4,4’-アゾビス(4-シアノバレリックアシッド)、2,2’-アゾビス[2-メチル-N-(2-ヒドロキシエチル)プロピオンアミド、2,2’-アゾビス(2-アミジノプロパン)ハイドロクロライド等]、無機過 酸化物[過酸化水素、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム等]、有機過酸化物[ジ-t-ブチルパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイド等]、レドックス開始剤[アルカリ金属塩の亜硫酸塩若しくは重亜硫酸塩、亜硫酸アンモニウム、重亜硫酸アンモニウム、L-アスコルビン酸等の還元剤と、アルカリ金属塩の過硫酸塩、過硫酸アンモニウム、過酸化水素水等の過酸化物の組み合わせ]等が挙げられる。これらは1種を単独で用いても2種類以上を併用してもよい。 When a radical polymerization initiator is used, the initiator may be an azo compound [azobisisobutyronitrile, azobisisobutyronitrile, 4,4'-azobis (4-cyanovaleric acid), 2,2'-. Azobis [2-methyl-N- (2-hydroxyethyl) propionamide, 2,2'-azobis (2-amidinopropane) hydrochloride, etc.], inorganic peroxides [hydrogen peroxide, potassium persulfate, ammonium persulfate, etc.] Sodium persulfate, etc.], organic peroxide [di-t-butyl peroxide, cumenehydroperoxide, etc.], redox initiator [alkali metal salt sulfite or bicarbonate, ammonium sulfite, ammonium bicarbonate, L- A combination of a reducing agent such as ascorbic acid and a peroxide such as a persulfate of an alkali metal salt, ammonium persulfate, and a hydrogen peroxide solution] and the like can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.

重合温度は使用する開始剤の種類等によっても異なるが、ポリマーの重合度をより高くする観点から、好ましくは-10℃~100℃、更に好ましくは-10℃~80℃である。 開始剤の量に関しても、特に限定はないが、ビニルモノマー(a1)、(a2)、架橋剤(b)及び必要により使用するその他のモノマー(a3)の合計重量を基準として、ポリマーの重合度をより高くする観点から、0.000001~3.0重量%が好ましく、更に好ましくは0.000001~0.5重量%である。 The polymerization temperature varies depending on the type of initiator used, but is preferably −10 ° C. to 100 ° C., more preferably −10 ° C. to 80 ° C. from the viewpoint of increasing the degree of polymerization of the polymer. The amount of the initiator is also not particularly limited, but the degree of polymerization of the polymer is based on the total weight of the vinyl monomer (a1), (a2), the cross-linking agent (b) and other monomers (a3) used if necessary. From the viewpoint of increasing the value, 0.000001 to 3.0% by weight is preferable, and 0.000001 to 0.5% by weight is more preferable.

水溶液重合の場合、単量体の重合濃度は、他の重合条件によっても種々異なるが、水溶性ビニルモノマー(a1)及び加水分解により(a1)となるビニルモノマー(a2)は、重合濃度を高くすると重合反応と並行してモノマー自体の疑似架橋(自己架橋)が起こり易く、吸収量の低下やポリマーの平均重合度の低下を招くこと、また重合時の温度コントロールも行いづらくポリマーの平均重合度の低下やオリゴマー成分の増加を招きやすいので、重合濃度は、10~40重量%が好ましく、更に好ましくは10~30重量%である。また、重合温度に関しては-10~100℃が好ましく、更に好ましくは-10~80℃である。重合時の溶存酸素量に関しては、ラジカル開始剤の添加量等にもよるが、0~2ppm(2×10-4重量%以下)が好ましく、更に好ましくは0~0.5ppm(0.5×10-4重量%以下)である。これらの範囲であると、高重合度の架橋重合体(A)を製造することができる。 In the case of aqueous solution polymerization, the polymerization concentration of the monomer varies depending on other polymerization conditions, but the water-soluble vinyl monomer (a1) and the vinyl monomer (a2) which becomes (a1) by hydrolysis have a high polymerization concentration. Then, pseudo-crosslinking (self-crosslinking) of the monomer itself is likely to occur in parallel with the polymerization reaction, which causes a decrease in the absorption amount and a decrease in the average degree of polymerization of the polymer, and it is difficult to control the temperature during the polymerization. The polymerization concentration is preferably 10 to 40% by weight, more preferably 10 to 30% by weight, because it tends to cause a decrease in the amount of the polymer and an increase in the oligomer component. The polymerization temperature is preferably −10 to 100 ° C., more preferably −10 to 80 ° C. The amount of dissolved oxygen at the time of polymerization is preferably 0 to 2 ppm (2 × 10 -4 % by weight or less), more preferably 0 to 0.5 ppm (0.5 ×), although it depends on the amount of the radical initiator added and the like. 10-4 % by weight or less). Within these ranges, the crosslinked polymer (A) having a high degree of polymerization can be produced.

(メタ)アクリル酸等の酸基を有するモノマーを使用する場合、重合時の酸基の中和度は、所定量の架橋剤(b1)及び(b2)がモノマー水溶液に完全に溶解できるのであれば特に限定はないが、(b1)に比べて、(b2)は水溶性が乏しく、また特に酸基を有するモノマーの水溶液に対する溶解度は極めて低く所定量の(b2)を添加しても(b2)がモノマー水溶液から分離し所定の架橋が行えない場合があるので、重合時の酸基を有するモノマーの中和度は、0~30モル%で重合を行ない必要により重合後に更に中和するのが好ましく、未中和の状態で重合した後必要により重合後に中和するのがより好ましい。また、酸基を有するモノマーは、同一条件で重合を行った場合、中和度が低い方が重合度が上がりやすいため、ポリマーの重合度を大きくするためにも、中和度が低い状態で重合を行った方が好ましい。 When a monomer having an acid group such as (meth) acrylic acid is used, the degree of neutralization of the acid group at the time of polymerization is such that a predetermined amount of the cross-linking agents (b1) and (b2) can be completely dissolved in the monomer aqueous solution. However, there is no particular limitation, but compared to (b1), (b2) has poor water solubility, and in particular, the solubility of the monomer having an acid group in an aqueous solution is extremely low, and even if a predetermined amount of (b2) is added (b2). ) May separate from the aqueous monomer solution and the predetermined cross-linking may not be possible. Therefore, the degree of neutralization of the monomer having an acid group at the time of polymerization is 0 to 30 mol%, and if necessary, further neutralization is performed after the polymerization. It is preferable to polymerize in an unneutralized state, and more preferably neutralize after polymerization if necessary. Further, when the monomer having an acid group is polymerized under the same conditions, the degree of polymerization tends to increase when the degree of polymerization is low. Therefore, in order to increase the degree of polymerization of the polymer, the degree of neutralization is low. It is preferable to carry out polymerization.

逆相懸濁重合法に関しては、ヘキサン、トルエン及びキシレン等に代表される疎水性有機溶媒中でモノマーの水溶液を、分散剤の存在下、懸濁・分散して重合する重合法であるが、この重合法においても、上記同様モノマー水溶液中のモノマー濃度は10~40重量%が好ましく、更に好ましくは10~30重量%である。この範囲であると、高重合度の架橋重合体(A)を製造することができる。 The reverse phase suspension polymerization method is a polymerization method in which an aqueous solution of a monomer is suspended / dispersed in a hydrophobic organic solvent typified by hexane, toluene, xylene, etc. in the presence of a dispersant and polymerized. Also in this polymerization method, the monomer concentration in the monomer aqueous solution is preferably 10 to 40% by weight, more preferably 10 to 30% by weight, as described above. Within this range, the crosslinked polymer (A) having a high degree of polymerization can be produced.

尚、この逆相懸濁重合法に関しては、重合時に分散剤を使用してもよい。分散剤としては、HLB(Hydrophile-Lipophile Balance)値が3~8のソルビタンモノステアリン酸エステル等のソルビタン脂肪酸エステル類、グリセリンモノステアリン酸エステル等のグリセリン脂肪酸エステル類及びショ糖ジステアリン酸エステル等のショ糖脂肪酸エステル類等の界面活性剤やエチレン/アクリル酸共重合体のマレイン化物、エチレン/酢酸ビニル共重合体のマレイン化物、スチレンスルホン酸(塩)/スチレン共重合体等の分子内に親水性基を有し、かつ、モノマー水溶液を分散させる溶媒に可溶な高分子分散剤(親水性基;0.1~20重量%、重量平均分子量;1,000~1,000,000)等を例示できるが、分散剤としては高分子分散剤を使用した方が、溶媒中でのモノマー水溶液の懸濁粒子の大きさを調整しやすく、必要とする粒子径の架橋重合体(A)の含水ゲルを作製できるので好ましい。 Regarding this reverse phase suspension polymerization method, a dispersant may be used at the time of polymerization. Examples of the dispersant include sorbitan fatty acid esters such as sorbitan monostearate ester having an HLB (Hydrophile-Lipophile Balance) value of 3 to 8, glycerin fatty acid esters such as glycerin monostearic acid ester, and sucrose distearate ester. Hydrophilicity in molecules such as surfactants such as sugar fatty acid esters, maleides of ethylene / acrylic acid copolymers, maleides of ethylene / vinyl acetate copolymers, styrene sulfonic acid (salt) / styrene copolymers, etc. A polymer dispersant (hydrophilic group; 0.1 to 20% by weight, weight average molecular weight; 1,000 to 1,000,000) which has a group and is soluble in a solvent for dispersing the aqueous monomer solution is used. As an example, when a polymer dispersant is used as the dispersant, it is easier to adjust the size of the suspended particles of the monomer aqueous solution in the solvent, and the water-containing crosslinked polymer (A) having the required particle size is contained. It is preferable because it can produce a gel.

分散剤の使用量は、アルカリ電池の放電特性の観点から、疎水性有機溶媒の重量を基準として、0.1~20重量%が好ましく、更に好ましくは0.5~10重量%である。逆相懸濁重合におけるモノマー水溶液と疎水性有機溶媒との重量比率(W/O比率)は、0.1~2.0が好ましく、0.3~1.0が更に好ましい。これらの範囲であると、架橋重合体(A)の粒子径が更に調整しやすい。 From the viewpoint of the discharge characteristics of the alkaline battery, the amount of the dispersant used is preferably 0.1 to 20% by weight, more preferably 0.5 to 10% by weight, based on the weight of the hydrophobic organic solvent. The weight ratio (W / O ratio) of the aqueous monomer solution and the hydrophobic organic solvent in the reverse phase suspension polymerization is preferably 0.1 to 2.0, more preferably 0.3 to 1.0. Within these ranges, the particle size of the crosslinked polymer (A) can be further adjusted.

架橋重合体(A)の製造において、架橋剤(b)を使用しない以外は全く同じ条件で重合体を製造した場合のポリマーの平均重合度が、好ましくは5,000~1,000,000となる条件、更に好ましくは10,000~1,000,000となる条件で重合することが更に好ましい。
平均重合度が、5,000以上となる条件で重合を行うと、適量の架橋剤を使用することによりゲル化剤(G)を添加した高濃度アルカリ水溶液の粘度低下及び/又は曳糸性の増大を防止することができる。上記平均重合度の測定は、後述の架橋重合体(A)の生理食塩水への可溶性成分の重量平均分子量及び数平均分子量の測定方法と同様にして行うことができる。
In the production of the crosslinked polymer (A), the average degree of polymerization of the polymer when the polymer is produced under exactly the same conditions except that the crosslinking agent (b) is not used is preferably 5,000 to 1,000,000. It is more preferable to carry out the polymerization under the conditions that are, more preferably 10,000 to 1,000,000.
When the polymerization is carried out under the condition that the average degree of polymerization is 5,000 or more, the viscosity of the high-concentration alkaline aqueous solution to which the gelling agent (G) is added is lowered and / or the spinnability is increased by using an appropriate amount of a cross-linking agent. It is possible to prevent the increase. The above-mentioned average degree of polymerization can be measured in the same manner as the method for measuring the weight average molecular weight and the number average molecular weight of the soluble component of the crosslinked polymer (A) in physiological saline, which will be described later.

本発明において、水溶液重合又は逆相懸濁重合等により得た架橋重合体(A)は、水を含むゲル(含水ゲル)として得られる。含水ゲルは、乾燥した後にゲル化剤(G)として使用する。 含水ゲルの乾燥方法に関しては、水溶液重合の場合、含水ゲルをミートチョッパーやカッター式の粗砕機でゲルをある程度細分化(細分化のレベルは0.5~20mm角程度)あるいはヌードル化し、必要により水酸化アルカリ金属水溶液等を添加して含水ゲルの中和を行った後、透気乾燥(パンチングメタルやスクリーン上に含水ゲルを積層し、強制的に50~150℃の熱風を通気させて乾燥する等)や通気乾燥(含水ゲルを容器中に入れ、熱風を通気・循環させ乾燥、ロータリーキルンの様な機械で更にゲルを細分化しながら乾燥する)等の方法を例示できる。これらの中で、透気乾燥が短時間で効率的な乾燥が行えるため好ましい。一方、逆相懸濁重合の場合の含水ゲルの乾燥方法は、重合した含水ゲルと有機溶媒をデカンテーション等の方法で固液分離した後、減圧乾燥(減圧度;100~50,000Pa程度)又は通気乾燥を行うのが一般的である。 In the present invention, the crosslinked polymer (A) obtained by aqueous solution polymerization, reverse phase suspension polymerization or the like is obtained as a gel containing water (water-containing gel). The hydrous gel is used as a gelling agent (G) after being dried. Regarding the method of drying the hydrogel, in the case of aqueous solution polymerization, the hydrogel is subdivided to some extent with a meat chopper or a cutter-type coarse crusher (the level of subdivision is about 0.5 to 20 mm square) or noodles, if necessary. After neutralizing the hydrous gel by adding an aqueous solution of alkali metal hydroxide, etc., air-permeable drying (a hydrogel is laminated on a punching metal or a screen, and hot air at 50 to 150 ° C. is forcibly aerated to dry it. Examples of methods such as aeration drying (a water-containing gel is placed in a container, hot air is aerated and circulated to dry, and the gel is further subdivided and dried by a machine such as a rotary kiln). Among these, air-permeable drying is preferable because it can perform efficient drying in a short time. On the other hand, in the case of reverse phase suspension polymerization, the method for drying the hydrous gel is that the polymerized hydrogel and the organic solvent are solid-liquid separated by a method such as decantation, and then dried under reduced pressure (decompression degree; about 100 to 50,000 Pa). Alternatively, it is common to perform aeration drying.

水溶液重合における含水ゲルの他の乾燥方法としては、例えば、ドラムドライヤー上に含水ゲルを圧縮延伸して乾燥する接触乾燥法等があるが、含水ゲルは熱伝導が悪いため、乾燥を行うためにドラム上等に含水ゲルの薄膜を作製する必要がある。しかし、市販のドラムドライヤーの材質は、一般的に鉄、クロム及びニッケル等の亜鉛よりイオン化傾向の低い金属で形成されているため、含水ゲルあたりのドラム金属面と接触する頻度が極めて高くなり、また含水ゲルはポリ(メタ)アクリル酸(塩)等の含水ゲルであるため、ゲル中に溶出する亜鉛よりイオン化傾向の低い金属元素の含有量が多くなる。更に、該含水ゲルとドラムとの接触頻度が極めて高く、該含水ゲルは粘着性が高いため、ナイフの様なものをドラムドライヤーに接触させて乾燥物をドラムドライヤーから剥離させる必要があり、ドラムとナイフの機械的摩耗のためドラムあるいはナイフの金属面が摩耗し、金属が乾燥物中に混入する。以上の様に、ドラムドライヤー等の接触乾燥法を利用すると、ゲル化剤(G)中に金属イオンや金属粉末が混入しやすく、これら亜鉛よりイオン化傾向の低い金属(標準電極電位が亜鉛よりも低い金属のことで、Cr、Fe、Ni、Sn、Pb、Cu、Hg、Ag等の原子記号で表せる金属)イオンや金属粉末をかなり多量に含有することになる。これらのゲル化剤(G)をアルカリ電池用のゲル化剤(G)として使用すると、電池中の亜鉛粉末が亜鉛よりイオン化傾向の低い金属イオン又は金属粉末との間で電池を形成するため、電気分解により水素ガスが発生し、それにより電池内部の圧力が上昇し、更にはアルカリ電解液の流出やひどい場合は電池の破損を引き起こす場合がある。更に、含水ゲルをドラムドライヤー上等で圧縮延伸して乾燥した薄膜フィルム状乾燥物は、その後粉砕を行い乾燥物の粒径を所望の粒径に調整しても粒子が鱗片状となっているため、透気乾燥法や通気乾燥法でブロック状の乾燥物の粉砕物と比較すると遙かに強度が弱く、高濃度のアルカリ水溶液中で膨潤させ亜鉛粉末と機械的に攪拌混合すると、膨潤したゲルが破壊されてしまいゲルが小さくなる。従って、ドラムドライヤー等の接触乾燥法を利用しないことが好ましい。 As another drying method of the hydrous gel in the aqueous solution polymerization, for example, there is a contact drying method in which the hydrous gel is compression-stretched on a drum dryer and dried. It is necessary to prepare a thin film of hydrogel on a drum or the like. However, since the material of a commercially available drum dryer is generally made of a metal having a lower ionization tendency than zinc such as iron, chromium and nickel, the frequency of contact with the drum metal surface per water-containing gel becomes extremely high. Further, since the hydrous gel is a hydrogel containing poly (meth) acrylic acid (salt) or the like, the content of metal elements having a lower ionization tendency is higher than that of zinc eluted in the gel. Further, since the contact frequency between the water-containing gel and the drum is extremely high and the water-containing gel has high adhesiveness, it is necessary to bring a knife-like object into contact with the drum dryer to peel the dried product from the drum dryer. And due to the mechanical wear of the knife, the metal surface of the drum or knife wears and the metal gets mixed into the dried material. As described above, when a contact drying method such as a drum dryer is used, metal ions and metal powder are likely to be mixed in the gelling agent (G), and the metal having a lower ionization tendency than zinc (standard electrode potential is higher than that of zinc). It is a low metal and contains a considerably large amount of (metal) ions and metal powders that can be represented by atomic symbols such as Cr, Fe, Ni, Sn, Pb, Cu, Hg, and Ag. When these gelling agents (G) are used as a gelling agent (G) for an alkaline battery, the zinc powder in the battery forms a battery with a metal ion or a metal powder having a lower ionization tendency than zinc. Hydrogen gas is generated by electrolysis, which raises the pressure inside the battery, which may cause the outflow of the alkaline electrolyte and, in the worst case, damage to the battery. Further, the thin film-like dried product obtained by compressing and stretching the hydrogel on a drum dryer or the like and drying it is pulverized and the particles are scaly even if the particle size of the dried product is adjusted to a desired particle size. Therefore, the strength is much weaker than that of the crushed block-shaped dried product by the air-permeable drying method or the aeration drying method. The gel is destroyed and the gel becomes smaller. Therefore, it is preferable not to use a contact drying method such as a drum dryer.

本発明において、含水ゲル乾燥時の乾燥温度は、使用する乾燥機や乾燥時間等により種々異なるが、好ましくは、50~150℃、更に好ましくは80~130℃である。乾燥温度が、50℃以下であると乾燥に長時間を要し、生産性が著しく低下する。50℃以上であると乾燥に長時間を要さず効率的である。乾燥時間に関しても、使用する乾燥機の機種及び乾燥温度等により異なるが、好ましくは5~300分、更に好ましくは、5~120分である。 In the present invention, the drying temperature at the time of drying the hydrogel varies depending on the dryer used, the drying time, and the like, but is preferably 50 to 150 ° C, more preferably 80 to 130 ° C. When the drying temperature is 50 ° C. or lower, it takes a long time to dry, and the productivity is significantly lowered. When the temperature is 50 ° C. or higher, it does not take a long time to dry and is efficient. The drying time also varies depending on the model of the dryer used, the drying temperature and the like, but is preferably 5 to 300 minutes, more preferably 5 to 120 minutes.

このようにして得られた架橋重合体(A)の乾燥物は、必要により粉砕して粉末化する。粉砕方法は、公知の方法でよく、例えば衝撃粉砕機(ピンミル、カッターミル、スキレルミル及びACMパルペライザー等)や空気粉砕機(ジェット粉砕機等)で行うことができる。 The dried product of the crosslinked polymer (A) thus obtained is pulverized and pulverized, if necessary. The crushing method may be a known method, and can be performed by, for example, an impact crusher (pin mill, cutter mill, skillel mill, ACM pulperizer, etc.) or an air crusher (jet crusher, etc.).

粉末化した架橋重合体(A)は、必要によりスクリーンを備えたフルイ機(振動フルイ機、遠心フルイ機等)を用いて、所望の粒子径の乾燥粉末を採取することができる。 For the powdered crosslinked polymer (A), a dry powder having a desired particle size can be collected by using a flue machine (vibration flue machine, centrifugal flue machine, etc.) equipped with a screen, if necessary.

本発明において、乾燥後の任意の段階で、磁気を利用した除鉄機を用いて混入した鉄等の金属粉末を除去するのが好ましい。しかし、除鉄機を用いてかなり精密に除鉄を行っても、除鉄機では磁性のない金属を除去するのは困難であり、また磁性のある金属に関しても、乾燥したポリマー粒子内部に含まれているものや乾燥粒子に付着しているものは除去できないので、初めからこれら金属が混入しないように、生産設備に関しても、十分に配慮することが望ましい。 In the present invention, it is preferable to remove the mixed metal powder such as iron by using a magnetic iron remover at an arbitrary stage after drying. However, even if iron is removed with a high degree of precision using an iron remover, it is difficult for the iron remover to remove non-magnetic metals, and magnetic metals are also contained inside the dried polymer particles. Since it is not possible to remove magnetism or particles adhering to dried particles, it is desirable to give due consideration to the production equipment so that these metals do not get mixed in from the beginning.

本発明における架橋重合体(A)の生理食塩水(0.9重量%の塩化ナトリウム水溶液)への可溶性成分量は、(A)の重量を基準として5~20重量%であり、好ましくは5~15、更に好ましくは5~10である。
可溶性成分量がこの範囲であると、ゲル化剤(G)を添加したアルカリ電解液の粘度が好適な範囲となり、負極材の液切れが良くなるため品質が安定した電池を製造することができ、かつ負極材中での亜鉛粉末の沈降を防ぐことができるようになるため、経時での放電特性に優れた電池を生産できる。可溶性成分量が20重量%を超えるとゲル化剤(G)を添加したアルカリ電解液に曳糸性が現れ、負極材の液切れが著しく悪化し充填量にばらつきが生じるため電池の品質が安定しない。可溶性成分量が5重量%に満たない場合はゲル化剤(G)を添加したアルカリ電解液の粘度が低くなり亜鉛粉末の沈降が生じるため耐衝撃性や放電特性が悪化する。
The amount of the soluble component of the crosslinked polymer (A) in the physiological saline solution (0.9% by weight sodium chloride aqueous solution) in the present invention is 5 to 20% by weight, preferably 5 based on the weight of (A). It is ~ 15, more preferably 5 ~ 10.
When the amount of the soluble component is in this range, the viscosity of the alkaline electrolytic solution to which the gelling agent (G) is added is in a suitable range, and the drainage of the negative electrode material is improved, so that a battery with stable quality can be manufactured. Moreover, since it becomes possible to prevent the zinc powder from settling in the negative electrode material, it is possible to produce a battery having excellent discharge characteristics over time. When the amount of the soluble component exceeds 20% by weight, the alkaline electrolytic solution to which the gelling agent (G) is added exhibits spinnability, the drainage of the negative electrode material is remarkably deteriorated, and the filling amount varies, so that the quality of the battery is stable. do not do. When the amount of the soluble component is less than 5% by weight, the viscosity of the alkaline electrolytic solution to which the gelling agent (G) is added becomes low, and the zinc powder is settled, so that the impact resistance and the discharge characteristics are deteriorated.

架橋重合体(A)の生理食塩水への可溶性成分量は、以下の方法で測定することができる。
<(A)の生理食塩水への可溶性成分量の測定方法>
ゲル化剤(G)1gを精秤し(精秤値をS0とする)、生理食塩水(0.9重量%の塩化ナトリウム水溶液)250mlに添加して3時間撹拌した後に、膨潤したゲルをろ紙(アドバンテック社製Filter Paper 1号定性ろ紙)にて取り除く。ゲルを取り除いた後に得られるろ液を可溶性成分の抽出液とする。
上記の方法によって得られた可溶性成分の抽出液約25mlを容量50mlのナス型フラスコに入れてエバポレーターを用いて減圧下に水を留去する。ナス型フラスコに抽出液を約25ml追加して減圧下に水を留去する操作を繰り返して抽出液全量について水を留去する。次に残留物の入ったナス型フラスコを130℃の循風乾燥機中で90分間静置後、デシケーター中で15分間静置してナス型フラスコを室温まで冷却する。冷却後にナス型フラスコ中の残留物の重量(S1)を測定する。同様の操作を先の操作で用いた抽出液と等量の生理食塩水について行い、冷却後の残留物の重量(S2)を測定する。尚、冷却後の残留物の重量は、冷却後の残留物が入ったナス型フラスコの重量から予め測定しておいたナス型フラスコの重量を引くことにより求める。
上記で得られた(S0)、(S1)及び(S2)を用いて次式から可溶性成分量を算出する。
可溶性成分量(%)=(S1-S2)÷S0×100
The amount of the soluble component of the crosslinked polymer (A) in physiological saline can be measured by the following method.
<Method of measuring the amount of soluble component in physiological saline of (A)>
1 g of the gelling agent (G) is precisely weighed (the weighed value is S0), added to 250 ml of physiological saline (0.9 wt% sodium chloride aqueous solution), stirred for 3 hours, and then the swollen gel is obtained. Remove with filter paper (Filter Paper No. 1 qualitative filter paper manufactured by Advantech). The filtrate obtained after removing the gel is used as an extract of soluble components.
About 25 ml of the extract of the soluble component obtained by the above method is placed in an eggplant-shaped flask having a capacity of 50 ml, and water is distilled off under reduced pressure using an evaporator. About 25 ml of the extract is added to the eggplant-shaped flask, and the operation of distilling off the water under reduced pressure is repeated to distill off the water for the entire amount of the extract. Next, the eggplant-shaped flask containing the residue is allowed to stand in a circulating air dryer at 130 ° C. for 90 minutes, and then allowed to stand in a desiccator for 15 minutes to cool the eggplant-shaped flask to room temperature. After cooling, the weight of the residue (S1) in the eggplant-shaped flask is measured. The same operation is performed on the same amount of physiological saline as the extract used in the previous operation, and the weight of the residue after cooling (S2) is measured. The weight of the residue after cooling is obtained by subtracting the weight of the eggplant-shaped flask measured in advance from the weight of the eggplant-shaped flask containing the residue after cooling.
Using (S0), (S1) and (S2) obtained above, the amount of soluble component is calculated from the following formula.
Amount of soluble component (%) = (S1-S2) ÷ S0 × 100

本発明における架橋重合体(A)の生理食塩水への可溶性成分の内の分子量100,000以下の成分の数平均分子量(以下、Mnと略記)に対する重量平均分子量(以下、Mwと略記)の比率(Mw/Mn)は4.0~6.0であり、好ましくは4.0~5.5、更に好ましくは4.0~5.0である。
可溶性成分の内の分子量100,000以下の成分のMw/Mnがこの範囲であると、ゲル化剤(G)を添加したアルカリ電解液の粘度が好適な範囲となり、負極材の液切れが良くなるため品質が安定した電池を製造することができ、かつ負極材中での亜鉛粉末の沈降を防ぐことができるようになるため、経時での放電特性に優れた電池を生産できる。分子量が100,000以下の可溶性成分のMw/Mnが6.0を超えると可溶性成分中の低分子量成分の量が多くなるためゲル化剤(G)を添加したアルカリ電解液の粘度が低くなり、亜鉛粉末の沈降が生じるため耐衝撃性や放電特性が悪化する。Mw/Mnが4.0に満たない場合は、可溶性成分中の高分子量成分の量が多くなるためゲル化剤(G)を添加したアルカリ電解液に曳糸性が現れ、負極材の液切れが著しく悪化し充填量にばらつきが生じるため電池の品質が安定しない。
The weight average molecular weight (hereinafter abbreviated as Mw) with respect to the number average molecular weight (hereinafter abbreviated as Mn) of the component having a molecular weight of 100,000 or less among the components soluble in the physiological saline of the crosslinked polymer (A) in the present invention. The ratio (Mw / Mn) is 4.0 to 6.0, preferably 4.0 to 5.5, and more preferably 4.0 to 5.0.
When Mw / Mn of the component having a molecular weight of 100,000 or less among the soluble components is in this range, the viscosity of the alkaline electrolytic solution to which the gelling agent (G) is added is in a suitable range, and the negative electrode material drains well. Therefore, it is possible to manufacture a battery with stable quality and prevent the zinc powder from settling in the negative electrode material, so that it is possible to produce a battery having excellent discharge characteristics over time. When the Mw / Mn of the soluble component having a molecular weight of 100,000 or less exceeds 6.0, the amount of the low molecular weight component in the soluble component increases, so that the viscosity of the alkaline electrolytic solution to which the gelling agent (G) is added becomes low. , Impact resistance and discharge characteristics deteriorate due to sedimentation of zinc powder. When Mw / Mn is less than 4.0, the amount of the high molecular weight component in the soluble component becomes large, so that the alkaline electrolytic solution to which the gelling agent (G) is added has a spinnability, and the negative electrode material runs out. However, the quality of the battery is not stable because the filling amount varies significantly.

架橋重合体(A)の生理食塩水への可溶性成分の内の分子量が100,000以下の成分のMwとMnは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法(GPC法)によって以下の条件で可溶性成分のクロマトグラムを得て、分子量が100,000以下の区画におけるMwとMnを算出することにより求められる。
装置:「HLC-8320」(東ソー株式会社製)
カラム:「TSK Guardcolumn PWXL」(1本)、「TSKgel G60000 PWXL、TSKgel G3000 PWXL」(1本)(いずれも東ソー株式会社製)を各1本連結したもの
移動相:0.5重量%酢酸ナトリウム水溶液/メタノール=7/3(体積比)
測定液:上述の可溶性成分量の測定方法における可溶性成分の抽出液
溶液注入量:50μl
流量:1.0ml/分
測定温度:40℃
検出装置:屈折率検出器
基準物質:標準ポリエチレンオキシド
Among the soluble components of the crosslinked polymer (A) in physiological saline, Mw and Mn having a molecular weight of 100,000 or less are chromatographed by the gel permeation chromatography method (GPC method) under the following conditions. It is obtained by obtaining grams and calculating Mw and Mn in a section having a molecular weight of 100,000 or less.
Equipment: "HLC-8320" (manufactured by Tosoh Corporation)
Column: "TSK Guard volume PWXL" (1), "TSKgel G60000 PWXL, TSKgel G3000 PWXL" (1) (all manufactured by Tosoh Corporation) connected 1 each Mobile phase: 0.5 wt% sodium acetate Aqueous solution / methanol = 7/3 (volume ratio)
Measuring solution: Injection amount of extract solution of soluble component in the above-mentioned method for measuring the amount of soluble component: 50 μl
Flow rate: 1.0 ml / min Measurement temperature: 40 ° C
Detector: Refractive index detector Reference material: Standard polyethylene oxide

本発明のゲル化剤(G)は架橋重合体(A)以外に負極物質の混合物の充填時の流動性の改善等を目的として、作業性や電池特性に問題が起こらない範囲で、必要により他の添加剤を含んでもよい。
他の添加剤としては、増粘剤、耐振動衝撃性向上剤及び放電特性向上剤等が挙げられる。
The gelling agent (G) of the present invention is used for the purpose of improving the fluidity at the time of filling a mixture of negative electrode substances other than the crosslinked polymer (A), as long as it does not cause any problems in workability and battery characteristics. Other additives may be included.
Examples of other additives include thickeners, vibration and impact resistance improvers, discharge characteristic improvers and the like.

増粘剤としては、例えば、CMC(カルボキシメチルセルロース)、天然ガム(グァーガム等)、架橋されていないポリ(メタ)アクリル酸(塩)及びポリビニルアルコール等の水溶性樹脂等を例示することができる。これら必要により添加する増粘剤の粒子径は特に限定されないが、乾燥物の体積平均粒子径で0.1~100μm(更には0.1~50μm)であることが好ましい。この範囲であるとアルカリ電解液と混合させ電池の負極容器に充填する際等、取扱いが容易である。 Examples of the thickener include CMC (carboxymethyl cellulose), natural gum (guar gum, etc.), uncrosslinked poly (meth) acrylic acid (salt), water-soluble resin such as polyvinyl alcohol, and the like. The particle size of the thickener to be added as necessary is not particularly limited, but the volume average particle size of the dried product is preferably 0.1 to 100 μm (further, 0.1 to 50 μm). Within this range, handling is easy, such as when mixing with an alkaline electrolytic solution and filling the negative electrode container of a battery.

耐振動衝撃性向上剤としては、チタン、インジウム、スズ及びビスマスからなる群から選ばれる金属元素の酸化物、水酸化物及び硫化物等が使用できる。
放電特性向上剤としては、二酸化珪素及び珪酸カリウム等の公知の化合物等が挙げられる。
他の添加剤を含有する場合の含有量は、アルカリ電解液の重量を基準として、それぞれ0~5.0重量%が好ましく、0~3.0重量%が更に好ましい。
As the vibration and impact resistance improving agent, oxides, hydroxides, sulfides and the like of metal elements selected from the group consisting of titanium, indium, tin and bismuth can be used.
Examples of the discharge characteristic improving agent include known compounds such as silicon dioxide and potassium silicate.
When the other additives are contained, the content is preferably 0 to 5.0% by weight, more preferably 0 to 3.0% by weight, based on the weight of the alkaline electrolytic solution.

その他の添加剤は、任意の段階{架橋重合体(A)製造工程の内、重合工程、細断工程、乾燥工程、粉砕工程、表面架橋工程及び/又はこれらの工程の前後}において添加することができる。 Other additives should be added at any stage {in the cross-linked polymer (A) manufacturing process, the polymerization step, the shredding step, the drying step, the pulverization step, the surface cross-linking step and / or before and after these steps}. Can be done.

本発明のゲル化剤(G)の40重量%水酸化カリウム水溶液吸収量は、40~70g/gが好ましく、更に好ましくは、42~65g/g、特に好ましくは45~60である。この範囲であるとアルカリ電解液の過剰な離液を防止でき、電池の長期に亘る放電特性が更に優れる。また、アルカリ電池の耐衝撃性、生産性(工程簡略化)が優れる。 The absorption amount of the 40% by weight potassium hydroxide aqueous solution of the gelling agent (G) of the present invention is preferably 40 to 70 g / g, more preferably 42 to 65 g / g, and particularly preferably 45 to 60. Within this range, excessive separation of the alkaline electrolytic solution can be prevented, and the long-term discharge characteristics of the battery are further excellent. In addition, the impact resistance and productivity (process simplification) of alkaline batteries are excellent.

本発明のゲル化剤(G)の40重量%水酸化カリウム水溶液吸収量は以下の方法で測定される。
<40重量%水酸化カリウム水溶液吸収量の測定方法>
目開き63μm(JIS Z8801-1:2006)のナイロン網で作製したティーバッグ(縦20cm、横10cm)に測定試料1.00gを入れ、40重量%水酸化カリウム水溶液1,000ml中に無撹拌下、14時間浸漬した後、30分間吊るして過剰の水酸化カリウム水溶液を除去し、ティーバッグの重量(h1)を測定する。尚、使用した生理食塩水及び測定雰囲気の温度は25℃±2℃とする。測定試料を用いない以外は上記と同様にして、遠心脱水後のティーバッグの重量(h2)を測定し、下記式から0重量%水酸化カリウム水溶液吸収量を算出する。
40重量%水酸化カリウム水溶液吸収量(g/g)=(h1)-(h2)
The absorption amount of the 40% by weight potassium hydroxide aqueous solution of the gelling agent (G) of the present invention is measured by the following method.
<Measuring method of absorption amount of 40% by weight potassium hydroxide aqueous solution>
1.00 g of the measurement sample was placed in a tea bag (length 20 cm, width 10 cm) made of a nylon net having an opening of 63 μm (JIS Z8801-1: 2006), and placed in 1,000 ml of a 40 wt% potassium hydroxide aqueous solution without stirring. After soaking for 14 hours, the tea bag is hung for 30 minutes to remove excess potassium hydroxide aqueous solution, and the weight of the tea bag (h1) is measured. The temperature of the physiological saline used and the measurement atmosphere shall be 25 ° C ± 2 ° C. The weight (h2) of the tea bag after centrifugal dehydration is measured in the same manner as above except that the measurement sample is not used, and the absorption amount of 0 wt% potassium hydroxide aqueous solution is calculated from the following formula.
40% by weight potassium hydroxide aqueous solution absorption amount (g / g) = (h1)-(h2)

本発明において、40重量%水酸化カリウム水溶液にゲル化剤(G)を2重量%添加した混合液の25℃における粘度は10~60Pa・sであり、好ましくは25~50、更に好ましくは30~40である。混合液の粘度が10~60Pa・sの範囲外であると、アルカリ電解液の過剰な離液を防止できず、電池の長期に亘る放電特性に劣り、また、耐衝撃性及び生産性(充填性)が悪くなる。 In the present invention, the viscosity of a mixed solution prepared by adding 2% by weight of a gelling agent (G) to a 40% by weight potassium hydroxide aqueous solution at 25 ° C. is 10 to 60 Pa · s, preferably 25 to 50, and more preferably 30. ~ 40. If the viscosity of the mixed solution is outside the range of 10 to 60 Pa · s, excessive separation of the alkaline electrolytic solution cannot be prevented, the long-term discharge characteristics of the battery are inferior, and impact resistance and productivity (filling) are achieved. Sex) gets worse.

40重量%水酸化カリウム水溶液にゲル化剤(G)を2重量%添加した混合液の粘度は以下の方法で測定される。
40重量%水酸化カリウム水溶液98重量部及びゲル化剤(G)2重量部を均一になるまで撹拌混合して25℃で16時間放置した後の混合液を測定試料とし、デジタルB型粘度計(TOKIMEC社製)を用いて、測定温度25℃で、JIS7117-1:1999に準拠して測定する。尚、ローターNo.4を使用し、回転数3rpmで測定する。
The viscosity of the mixed solution in which 2% by weight of the gelling agent (G) is added to the 40% by weight potassium hydroxide aqueous solution is measured by the following method.
A digital B-type viscometer was used as a measurement sample after stirring and mixing 98 parts by weight of a 40% by weight potassium hydroxide aqueous solution and 2 parts by weight of a gelling agent (G) until the mixture was left at 25 ° C. for 16 hours. (Made by TOKIMEC) is used for measurement at a measurement temperature of 25 ° C. in accordance with JIS7117-1: 1999. The rotor No. 4 is used and the measurement is performed at a rotation speed of 3 rpm.

本発明におけるゲル化剤(G)の体積平均粒子径は、好ましくは30~400μm、更に好ましくは30~170μm、特に好ましくは30~100μmである。
体積平均粒子径がこの範囲であると、ゲル化剤(G)を添加したアルカリ電解液の粘度が好適な範囲となり、負極材の液切れが良くなるため品質が安定した電池を製造することができ、かつ負極材中での亜鉛粉末の沈降を防ぐことができるようになるため、経時での放電特性に優れた電池を生産できる。
The volume average particle size of the gelling agent (G) in the present invention is preferably 30 to 400 μm, more preferably 30 to 170 μm, and particularly preferably 30 to 100 μm.
When the volume average particle size is in this range, the viscosity of the alkaline electrolytic solution to which the gelling agent (G) is added is in a suitable range, and the negative electrode material is drained well, so that a battery with stable quality can be manufactured. It is possible to produce a battery having excellent discharge characteristics over time because it is possible to prevent the zinc powder from settling in the negative electrode material.

本発明のゲル化剤(G)の体積平均粒子径は、ゲル化剤(G)をメタノールに分散させ、レーザー回折式粒度分布測定装置[マイクロトラック(日機装株式会社製)]により測定される。 The volume average particle size of the gelling agent (G) of the present invention is measured by a laser diffraction type particle size distribution measuring device [Microtrac (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.)] in which the gelling agent (G) is dispersed in methanol.

本発明のゲル化剤(G)を含有する負極材の離液率は、10重量%以下が好ましく、更に好ましくは0.1~7重量%、特に好ましくは0.3~5重量%、最も好ましくは0.5~2.5重量%である。この範囲であると電池の長期に渡る放電特性が更に優れる。 The liquid separation rate of the negative electrode material containing the gelling agent (G) of the present invention is preferably 10% by weight or less, more preferably 0.1 to 7% by weight, particularly preferably 0.3 to 5% by weight, most preferably. It is preferably 0.5 to 2.5% by weight. Within this range, the long-term discharge characteristics of the battery are further excellent.

尚、上記の離液率は以下の方法で測定される。
<離液率の測定方法>
40重量%水酸化カリウム水溶液100重量部、ゲル化剤(G)2重量部及び体積平均粒子径200μmの亜鉛粉末200重量部を均一になるまで撹拌混合してアルカリ電池用負極材作製する。本負極材をJIS K7223-1996に準拠して作製した目開きが32μm(400メッシュ)のナイロンスクリーンからなるティーバッグの底部に75.0g測り入れ、25℃で168時間(1週間)静置する。その後、このティーバックをクリップでつり下げ静置して30分間水切りを行った後、ティーバックの水切り後の重量(W1)(g)を測定する。また、本負極材を入れずにティーバッグのみで同様の操作を行い、ティーバッグの重量(W2)(g)を測定する。下式により離液率を算出する。
離液率(重量%)=[{75.0}-{W1}+{W2}]/{75.0}×100
The above liquid separation rate is measured by the following method.
<Measurement method of liquid separation rate>
100 parts by weight of a 40 wt% potassium hydroxide aqueous solution, 2 parts by weight of a gelling agent (G), and 200 parts by weight of zinc powder having a volume average particle diameter of 200 μm are stirred and mixed until uniform to prepare a negative electrode material for an alkaline battery. Weigh 75.0 g of this negative electrode material into the bottom of a tea bag made of a nylon screen with an opening of 32 μm (400 mesh) prepared in accordance with JIS K7223-1996, and let stand at 25 ° C for 168 hours (1 week). .. Then, the tea bag is suspended by a clip and allowed to stand to drain water for 30 minutes, and then the weight (W1) (g) of the tea bag after draining is measured. Further, the same operation is performed only with the tea bag without inserting the negative electrode material, and the weight (W2) (g) of the tea bag is measured. The liquid separation rate is calculated by the following formula.
Liquid separation rate (% by weight) = [{75.0}-{W1} + {W2}] / {75.0} x 100

本発明のゲル化剤(G)を適用できるアルカリ電池としては特に限定されず、一般的なアルカリ電池、例えばLR-20(単1型アルカリ電池)、LR-6型(単3型アルカリ電池)はもとより、その他各種のアルカリ電池に適用できる。アルカリ電池は、一般的に外装缶の中に正極剤、集電棒及びゲル負極が封入された構造を有し、正極剤とゲル負極とはセパレーター等により分離されている。 The alkaline battery to which the gelling agent (G) of the present invention can be applied is not particularly limited, and general alkaline batteries such as LR-20 (AA alkaline battery) and LR-6 (AA alkaline battery) can be applied. Of course, it can be applied to various other alkaline batteries. Alkaline batteries generally have a structure in which a positive electrode agent, a current collector rod, and a gel negative electrode are enclosed in an outer can, and the positive electrode agent and the gel negative electrode are separated by a separator or the like.

本発明のゲル化剤(G)のアルカリ電池への充填方法としては、
(1)本発明のゲル化剤(G)、アルカリ電解液(例えば高濃度の水酸化カリウム水溶液、必要により酸化亜鉛等を含有する)、亜鉛粉末(及び/又は亜鉛合金粉末)及び必要により他の添加剤を事前混合し負極物質の混合物を作製し、電池の負極容器内にこれを充填してゲル状負極とする方法、
(2)本発明のゲル化剤(G)及び亜鉛粉末(及び/又は亜鉛合金粉末)及び必要により他の添加剤を電池の負極容器内に充填した後、アルカリ電解液を充填し容器内でゲル状負極を生成する方法等を例示できる。
上記の内、亜鉛粉末が電池の負極容器内に均一に分散できる上記(1)の方法が好ましい。
ゲル化剤(G)の添加量は、負極容器の構造、亜鉛粉末の粒径及びアルカリ電解液の濃度によっても種々異なるが、アルカリ電解液の重量を基準として、0.5~10重量%が好ましく、1.0~5.0重量%が更に好ましい。添加量が、0.5~10重量%であると、ゲル化剤を含んだアルカリ電解液の粘度が適度となり、亜鉛粉末の沈降を防止でき取り扱い性も容易である。
As a method for filling an alkaline battery with the gelling agent (G) of the present invention,
(1) The gelling agent (G) of the present invention, an alkaline electrolytic solution (for example, a high-concentration potassium hydroxide aqueous solution, if necessary containing zinc oxide, etc.), zinc powder (and / or zinc alloy powder) and, if necessary, others. A method of premixing the additives of the above to prepare a mixture of negative electrode substances and filling the negative electrode container of the battery into a gel-like negative electrode.
(2) The gelling agent (G) of the present invention, zinc powder (and / or zinc alloy powder) and, if necessary, other additives are filled in the negative electrode container of the battery, and then the alkaline electrolytic solution is filled in the container. An example of a method for producing a gel-like negative electrode can be exemplified.
Of the above, the method (1) above, in which the zinc powder can be uniformly dispersed in the negative electrode container of the battery, is preferable.
The amount of the gelling agent (G) added varies depending on the structure of the negative electrode container, the particle size of the zinc powder, and the concentration of the alkaline electrolytic solution, but is 0.5 to 10% by weight based on the weight of the alkaline electrolytic solution. It is preferable, and more preferably 1.0 to 5.0% by weight. When the addition amount is 0.5 to 10% by weight, the viscosity of the alkaline electrolytic solution containing the gelling agent becomes appropriate, the zinc powder can be prevented from settling, and the handling is easy.

以下、実施例及び比較例により本発明を更に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。以下、特に定めない限り、超純水は電気伝導率0.06μS/cm以下の水、イオン交換水は電気伝導率1.0μS/cm以下の水を示す。 Hereinafter, the present invention will be further described with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto. Hereinafter, unless otherwise specified, ultrapure water indicates water having an electric conductivity of 0.06 μS / cm or less, and ion-exchanged water indicates water having an electric conductivity of 1.0 μS / cm or less.

<実施例1>
3リットルの断熱重合槽に、アクリル酸380g、ペンタエリスリトールトリアリルエーテル0.49g(対アクリル酸0.13重量%)、トリメチロールプロパントリアクリレート1.33g(対アクリル酸0.35重量%)及びイオン交換水1600gを入れて撹拌混合してアクリル酸水溶液を調整した後、アクリル酸水溶液を3℃に冷却した。冷却後、アクリル酸水溶液中に窒素を流量5L/minで通気して、アクリル酸水溶液中の溶存酸素濃度を0.10ppm以下とした。溶存酸素濃度は、隔膜電極法に基づく酸素濃度計(ORBISPHERE 510、HACH ULTRA社製)を用いて測定した。アクリル酸水溶液が3℃であることを確認した後に、窒素通気を継続しながら断熱重合槽に重合開始剤として、濃度10重量%の2,2’-アゾビス(2-アミジノプロパン)ハイドロクロライド(和光純薬工業株式会社製、商品名:V-50)水溶液11.40g、2-ヨード-2-メチルプロピオニトリル(TCI製)0.055g、濃度1.0重量%の過酸化水素水1.14g、濃度1.0重量%のL-アスコルビン酸水溶液1.14g、濃度0.1重量%の硫酸鉄(III)水溶液0.57gを添加した。重合開始剤添加後25分間窒素通気を継続した後に窒素通気を停止し、16時間静置して重合反応を行った。16時間静置後に、重合反応によって得られる含水ゲルを重合反応槽から取り出した。
取り出した含水ゲルを、小型ミートチョッパー(ローヤル社製)を用いて3~10mmの太さのヌードル状になるように細分化し、細分化した含水ゲルに49重量%水酸化ナトリウム(試薬特級)水溶液132gを加えた後に前記小型ミートチョッパーを用いて含水ゲルに均一混練して中和した。
中和した含水ゲルを目開き850μmのSUS製のスクリ-ンの上に厚さ5cmで積層し、小型透気乾燥機(井上金属株式会社製)を用いて150℃の熱風を1時間含水ゲルに透気させて含水ゲル中の水分を蒸発させ、乾燥ゲルを得た。
乾燥ゲルをクッキングミキサーを用いて粉砕した後に、目開き150μm(100メッシュ)の篩を用いて、粒子径150μm以下のものを採取し、本発明のゲル化剤(G-1)を得た。
<Example 1>
In a 3 liter adiabatic polymerization tank, 380 g of acrylic acid, 0.49 g of pentaerythritol triallyl ether (0.13% by weight of acrylic acid), 1.33 g of trimethylolpropane triacrylate (0.35% by weight of acrylic acid) and After adding 1600 g of ion-exchanged water and stirring and mixing to prepare an acrylic acid aqueous solution, the acrylic acid aqueous solution was cooled to 3 ° C. After cooling, nitrogen was aerated in the acrylic acid aqueous solution at a flow rate of 5 L / min to adjust the dissolved oxygen concentration in the acrylic acid aqueous solution to 0.10 ppm or less. The dissolved oxygen concentration was measured using an oxygen concentration meter (ORBISPHERE 510, manufactured by HACH ULTRA) based on the diaphragm electrode method. After confirming that the aqueous solution of acrylic acid is at 3 ° C, 2,2'-azobis (2-amidinopropane) hydrochloride (Japanese) having a concentration of 10% by weight was used as a polymerization initiator in an adiabatic polymerization tank while continuing nitrogen aeration. Kojunyaku Kogyo Co., Ltd., trade name: V-50) aqueous solution 11.40 g, 2-iodo-2-methylpropionitrile (manufactured by TCI) 0.055 g, concentration 1.0% by weight hydrogen peroxide solution 1. 14 g, 1.14 g of an L-ascorbic acid aqueous solution having a concentration of 1.0% by weight, and 0.57 g of an aqueous solution of iron (III) sulfate having a concentration of 0.1% by weight were added. After the nitrogen aeration was continued for 25 minutes after the addition of the polymerization initiator, the nitrogen aeration was stopped, and the mixture was allowed to stand for 16 hours to carry out the polymerization reaction. After standing for 16 hours, the hydrogel obtained by the polymerization reaction was taken out from the polymerization reaction tank.
The removed hydrogel was subdivided into a noodle shape with a thickness of 3 to 10 mm using a small meat chopper (manufactured by Royal), and a 49 wt% sodium hydroxide (special grade reagent) aqueous solution was added to the subdivided hydrogel. After adding 132 g, the mixture was uniformly kneaded into a water-containing gel using the small meat chopper to neutralize the mixture.
The neutralized hydrogel was laminated on a SUS screen with an opening of 850 μm to a thickness of 5 cm, and hot air at 150 ° C was blown for 1 hour using a small air-permeable dryer (manufactured by Inoue Metal Co., Ltd.). The water in the hydrogel was evaporated to obtain a dry gel.
After pulverizing the dried gel with a cooking mixer, a sieve having a particle size of 150 μm or less was collected using a sieve having an opening of 150 μm (100 mesh) to obtain the gelling agent (G-1) of the present invention.

<実施例2>
目開き45μm(330メッシュ)の篩を用いて、粒子径45μm以下のものを採取した以外は実施例1と同様にして、本発明のゲル化剤(G-2)を得た。
<Example 2>
The gelling agent (G-2) of the present invention was obtained in the same manner as in Example 1 except that particles having a particle size of 45 μm or less were collected using a sieve having a mesh size of 45 μm (330 mesh).

<実施例3>
目開き250μm(60メッシュ)の篩を用いて、粒子径250μm以下のものを採取した以外は、実施例1と同様にして、本発明のゲル化剤(G-3)を得た。
<Example 3>
The gelling agent (G-3) of the present invention was obtained in the same manner as in Example 1 except that particles having a particle size of 250 μm or less were collected using a sieve having a mesh size of 250 μm (60 mesh).

<実施例4>
目開き600μm(26メッシュ)の篩を用いて、粒子径600μm以下のものを採取した以外は、実施例1と同様にして、本発明のゲル化剤(G-4)を得た。
<Example 4>
The gelling agent (G-4) of the present invention was obtained in the same manner as in Example 1 except that particles having a particle size of 600 μm or less were collected using a sieve having a mesh size of 600 μm (26 mesh).

<実施例5>
トリメチロールプロパントリアクリレートの仕込量を0.76g(対アクリル酸0.20重量%)に代えた以外は実施例1と同様にして、本発明のゲル化剤(G-5)を得た。
<Example 5>
The gelling agent (G-5) of the present invention was obtained in the same manner as in Example 1 except that the charged amount of trimethylolpropane triacrylate was replaced with 0.76 g (0.20% by weight of acrylic acid).

<実施例6>
トリメチロールプロパントリアクリレートの仕込量を2.09g(対アクリル酸0.55重量%)に代えた以外は、実施例1と同様にして、本発明のゲル化剤(G-6)を得た。
<Example 6>
The gelling agent (G-6) of the present invention was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of trimethylolpropane triacrylate charged was changed to 2.09 g (0.55% by weight based on acrylic acid). ..

<実施例7>
ペンタエリスリトールトリアリルエーテルの仕込量を0.38g(対アクリル酸0.10重量%)に代えた以外は実施例1と同様にして、本発明のゲル化剤(G-7)を得た。
<Example 7>
The gelling agent (G-7) of the present invention was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of pentaerythritol triallyl ether charged was replaced with 0.38 g (0.10% by weight based on acrylic acid).

<実施例8>
ペンタエリスリトールトリアリルエーテルの仕込量を0.76g(対アクリル酸0.20重量%)に代えた以外は実施例1と同様にして、本発明のゲル化剤(G-8)を得た。
<Example 8>
The gelling agent (G-8) of the present invention was obtained in the same manner as in Example 1 except that the charge amount of pentaerythritol triallyl ether was replaced with 0.76 g (0.20% by weight based on acrylic acid).

<実施例9>
2-ヨード-2-メチルプロピオニトリルの仕込量を0.028gに代えた以外は実施例1と同様にして、本発明のゲル化剤(G-9)を得た。
<Example 9>
The gelling agent (G-9) of the present invention was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of 2-iodo-2-methylpropionitrile charged was replaced with 0.028 g.

<実施例10>
2-ヨード-2-メチルプロピオニトリルの仕込量を0.083gに代えた以外は実施例1と同様にして、本発明のゲル化剤(G-10)を得た。
<Example 10>
The gelling agent (G-10) of the present invention was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of 2-iodo-2-methylpropionitrile charged was replaced with 0.083 g.

<比較例1>
3リットルの断熱重合槽に、アクリル酸460.0g、ペンタエリスリトールトリアリルエーテル1.15g(対アクリル酸0.25重量%)、トリメチロールプロパントリアクリレート0.92g(対アクリル酸0.20重量%)及びイオン交換水1600gを入れて撹拌混合してアクリル酸水溶液を調整した後、アクリル酸水溶液を3℃に冷却した。冷却後、アクリル酸水溶液中に窒素を流量5L/minで通気して、アクリル酸水溶液中の溶存酸素濃度を0.10ppm以下とした。アクリル酸水溶液が3℃であることを確認した後に、窒素通気を継続しながら断熱重合槽に重合開始剤として、濃度10重量%の2,2’-アゾビス(2-アミジノプロパン)ハイドロクロライド(和光純薬工業株式会社製、商品名:V-50)水溶液13.8g、濃度1.0重量%の過酸化水素水1.38g、濃度1.0重量%のL-アスコルビン酸水溶液1.38g、濃度0.1重量%の硫酸鉄(III)水溶液0.68gを添加した。重合開始剤添加後25分間窒素通気を継続した後に窒素通気を停止し、16時間静置して重合反応を行った。16時間静置後に、重合反応によって得られる含水ゲルを重合反応槽から取り出した。
取り出した含水ゲルを、小型ミートチョッパー(ローヤル社製)を用いて3~10mmの太さのヌードル状になるように細分化し、細分化した含水ゲルに49重量%水酸化ナトリウム(試薬特級)水溶液169gを加えた後に前記小型ミートチョッパーを用いて含水ゲルに均一混練して中和した。
中和した含水ゲルを目開き850μmのSUS製のスクリ-ンの上に厚さ5cmで積層し、小型透気乾燥機(井上金属株式会社製)を用いて150℃の熱風を1時間含水ゲルに透気させて含水ゲル中の水分を蒸発させ、乾燥ゲルを得た。
乾燥ゲルをクッキングミキサーを用いて粉砕した後に、目開き45μm(330メッシュ)の篩を用いて、粒子径45μm以下のものを採取し、ゲル化剤(H-1)を得た。
<Comparative Example 1>
Acrylic acid 460.0 g, pentaerythritol triallyl ether 1.15 g (against acrylic acid 0.25% by weight), trimethylolpropane triacrylate 0.92 g (against acrylic acid 0.20% by weight) in a 3 liter adiabatic polymerization tank. ) And 1600 g of ion-exchanged water were added and mixed by stirring to prepare an acrylic acid aqueous solution, and then the acrylic acid aqueous solution was cooled to 3 ° C. After cooling, nitrogen was aerated in the acrylic acid aqueous solution at a flow rate of 5 L / min to adjust the dissolved oxygen concentration in the acrylic acid aqueous solution to 0.10 ppm or less. After confirming that the aqueous solution of acrylic acid is at 3 ° C, 2,2'-azobis (2-amidinopropane) hydrochloride (Japanese) having a concentration of 10% by weight was used as a polymerization initiator in an adiabatic polymerization tank while continuing nitrogen aeration. Kojunyaku Kogyo Co., Ltd., trade name: V-50) aqueous solution 13.8 g, concentration 1.0% by weight hydrogen peroxide solution 1.38 g, concentration 1.0% by weight L-ascorbic acid aqueous solution 1.38 g, 0.68 g of an aqueous solution of iron (III) sulfate having a concentration of 0.1% by weight was added. After the nitrogen aeration was continued for 25 minutes after the addition of the polymerization initiator, the nitrogen aeration was stopped, and the mixture was allowed to stand for 16 hours to carry out the polymerization reaction. After standing for 16 hours, the hydrogel obtained by the polymerization reaction was taken out from the polymerization reaction tank.
The removed hydrogel was subdivided into a noodle shape with a thickness of 3 to 10 mm using a small meat chopper (manufactured by Royal), and a 49 wt% sodium hydroxide (special grade reagent) aqueous solution was added to the subdivided hydrogel. After adding 169 g, the mixture was uniformly kneaded into a water-containing gel using the small meat chopper to neutralize the mixture.
The neutralized hydrogel was laminated on a SUS screen with an opening of 850 μm to a thickness of 5 cm, and hot air at 150 ° C was blown for 1 hour using a small air-permeable dryer (manufactured by Inoue Metal Co., Ltd.). The water in the hydrogel was evaporated to obtain a dry gel.
After pulverizing the dried gel with a cooking mixer, a sieve having a particle size of 45 μm or less was collected using a sieve having an opening of 45 μm (330 mesh) to obtain a gelling agent (H-1).

<比較例2>
目開き150μm(100メッシュ)の篩を用いて、粒子径150μm以下のものを採取した以外は、比較例1と同様にして、ゲル化剤(H-2)を得た。
<Comparative Example 2>
A gelling agent (H-2) was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that particles having a particle size of 150 μm or less were collected using a sieve having a mesh size of 150 μm (100 mesh).

<比較例3>
目開き250μm(60メッシュ)の篩を用いて、粒子径250μm以下のものを採取した以外は、比較例1と同様にして、ゲル化剤(H-3)を得た。
<Comparative Example 3>
A gelling agent (H-3) was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that particles having a particle size of 250 μm or less were collected using a sieve having a mesh size of 250 μm (60 mesh).

<比較例4>
目開き600μm(26メッシュ)の篩を用いて、粒子径600μm以下のものを採取した以外は、比較例1と同様にして、ゲル化剤(H-4)を得た。
<Comparative Example 4>
A gelling agent (H-4) was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that particles having a particle size of 600 μm or less were collected using a sieve having a mesh size of 600 μm (26 mesh).

<比較例5>
市販のCarbopol 974PNF(LubrisolAdvancedMaterials.Inc製)を比較用のゲル化剤(H-5)とした。
<Comparative Example 5>
A commercially available Carbopol 974PNF (manufactured by Rubysol Advanced Materials. Inc) was used as a gelling agent (H-5) for comparison.

実施例1~10で製造したゲル化剤(G-1)~(G-10)及び比較例1~4で製造した比較用のゲル化剤(H-1)~(H-5)について、体積平均粒子径、生理食塩水への可溶性成分量、可溶性成分の内の分子量が100,000以下の成分のMw/Mn、40重量%水酸化カリウムにゲル化剤を2重量%添加した混合液の粘度及び40重量%水酸化カリウム水溶液の吸収量を前述の方法で測定した結果を、ゲル化剤に使用した架橋剤の比率及び中和度と共に表1に示す。 Regarding the gelling agents (G-1) to (G-10) produced in Examples 1 to 10 and the comparative gelling agents (H-1) to (H-5) produced in Comparative Examples 1 to 4, the gelling agents (H-1) to (H-5) were prepared. Volume average particle size, amount of soluble component in physiological saline, Mw / Mn of component having a molecular weight of 100,000 or less, 40% by weight potassium hydroxide mixed with 2% by weight of gelling agent The results of measuring the viscosity and the absorption amount of the 40% by weight potassium hydroxide aqueous solution by the above-mentioned method are shown in Table 1 together with the ratio of the cross-linking agent used as the gelling agent and the degree of neutralization.

Figure 2022096002000002
Figure 2022096002000002

更に、本発明のゲル化剤(G-1)~(G-10)及び比較のゲル化剤(H-1)~(H-5)を用いて、亜鉛粉末の沈降性、注入時間と注入量のバラツキ、電池の持続時間及び耐衝撃性を下記の方法で測定した結果を表2に示す。 Further, using the gelling agents (G-1) to (G-10) of the present invention and the comparative gelling agents (H-1) to (H-5), the sedimentation property, injection time and injection of zinc powder are used. Table 2 shows the results of measuring the amount variation, battery duration and impact resistance by the following methods.

(1)亜鉛粉末の沈降性
容量1リットルの2軸のニーダー(入江商会社製、品名:PNV-1)に、33重量%水酸化カリウム水溶液150gと体積平均粒子径200μmの亜鉛粉末(UNION MINIERES.A.社製)300g、ゲル化剤3.0gを添加し、50rpmの回転速度で60分間混合し、負極材を作製した。作製した負極材50gを、密閉可能な容量50mlのサンプル瓶(直径34mm、高さ77mm、ポリプロピレン製)に入れ、混合時に入った気泡を減圧下で脱泡した。
サンプル瓶を密閉し、40℃の恒温槽で30日間放置した後、パウダーテスター(ホソカワミクロン株式会社製)付属の装置を用いて、サンプル瓶を3cmの高さから30回/minの割合で300回タッピングして、亜鉛粉末の沈降を促進させた。タッピングを終了した後、亜鉛粉末の初期の位置(サンプル瓶中の負極材の上端部の位置)から亜鉛粉末の最も沈降した距離(mm)を測定し、これを亜鉛粉末の沈降性(mm)とした。
(1) Precipitation of zinc powder Zinc powder (UNION MINIERES) with a volume average particle diameter of 200 μm and 150 g of 33 wt% potassium hydroxide aqueous solution in a biaxial kneader (manufactured by Irie Trading Co., Ltd., product name: PNV-1) with a capacity of 1 liter. A. Co., Ltd.) 300 g and 3.0 g of a gelling agent were added and mixed at a rotation speed of 50 rpm for 60 minutes to prepare a negative electrode material. 50 g of the prepared negative electrode material was placed in a sample bottle (diameter 34 mm, height 77 mm, made of polypropylene) having a sealable capacity of 50 ml, and the bubbles entered during mixing were defoamed under reduced pressure.
After sealing the sample bottle and leaving it in a constant temperature bath at 40 ° C for 30 days, use the device attached to the powder tester (manufactured by Hosokawa Micron Co., Ltd.) to squeeze the sample bottle 300 times from a height of 3 cm at a rate of 30 times / min. Tapping was promoted to settle the zinc powder. After finishing tapping, the most sedimented distance (mm) of the zinc powder is measured from the initial position of the zinc powder (the position of the upper end of the negative electrode material in the sample bottle), and this is the sedimentation property (mm) of the zinc powder. And said.

(2)注入時間と注入量のバラツキ
容量1リットルの2軸のニーダーに33重量%水酸化カリウム水溶液150g、体積平均粒子径200μmの亜鉛粉末(UNION MINIERES.A.社製)300g、ゲル化剤3.0gを添加し、50rpmの回転速度で60分間混合し、負極材を作製した。作製した負極材をビーカーに移し、混合時に入った気泡を減圧下で脱泡した。脱泡した負極材を、注入口が2mmの内径を有し、かつ0.1ml単位の目盛りを有する10mlの注射器内部に吸引した。
5mlのサンプル瓶(内径18mm、高さ40mm)の口の高さから、注射器を5.0ml分押し込んで負極材をサンプル瓶に注入し、注射器の押し込みを終了した時点から、注射器注入口から負極材が完全に分離した時点までの時間(秒)をストップウオッチで測定した。同様な操作を計20回繰り返してその平均値を注入時間(秒)とした。
サンプル瓶に注入された負極ゲルの重量(20回それぞれ)を測定し、注入量の標準偏差(σ)を算出して、注入量のバラツキとした。
(2) Variation in injection time and injection amount In a biaxial kneader with a capacity of 1 liter, 150 g of 33 wt% potassium hydroxide aqueous solution, 300 g of zinc powder (manufactured by UNION MINIERES.A.) having a volume average particle diameter of 200 μm, and a gelling agent. 3.0 g was added and mixed at a rotation speed of 50 rpm for 60 minutes to prepare a negative electrode material. The prepared negative electrode material was transferred to a beaker, and the bubbles that entered during mixing were defoamed under reduced pressure. The defoamed negative electrode material was sucked into a 10 ml syringe having an inner diameter of 2 mm and a scale of 0.1 ml unit.
From the height of the mouth of a 5 ml sample bottle (inner diameter 18 mm, height 40 mm), push in the syringe by 5.0 ml to inject the negative electrode material into the sample bottle, and from the time when the pushing of the syringe is completed, the negative electrode from the syringe inlet. The time (seconds) until the material was completely separated was measured with a stop watch. The same operation was repeated 20 times in total, and the average value was taken as the injection time (seconds).
The weight of the negative electrode gel injected into the sample bottle (20 times each) was measured, and the standard deviation (σ) of the injection amount was calculated to determine the variation in the injection amount.

(3)電池の持続時間
容量1リットルの2軸のニーダーに、33重量%の水酸化カリウム水溶液150gと体積平均粒子径200μmの亜鉛粉末(UNION MINIERES.A.社製)300g、ゲル化剤3.0gを添加し、50rpmで60分間混合し、負極材を作製し、減圧下で脱泡を行った後、この負極材15gを、LR-6型のモデル電池の負極容器内に注入し、モデル電池を作製した。
尚、モデル電池の負極材以外の各部位の構成材料として、収縮チューブの材質としてはポリエチレン、正極材の材質としては電解二酸化マンガン50重量部、アセチレンブラック5重量部及び濃度40重量%水酸化カリウム水溶液1重量部からなる配合物、外装缶の材質としてはニッケルメッキ鋼板、セパレーターの材質としてはポリオレフィン、集電棒の材質としてはスズめっきした黄銅製の棒、ガスケットの材質としてはポリオレフィン系樹脂、負極端子板の材質としてはニッケルメッキ鋼板を用いた。
作製したモデル電池に、室温(20~25℃)で2Ωの外部抵抗を接続して、連続放電し、電圧が0.9Vに低下するまでの時間を電池の持続時間(hour)とした。
モデル電池作製後、80℃の恒温槽で15日間静置したモデル電池に関しても同様な操作を行い、電池の持続時間を測定した。
(3) Battery duration In a biaxial kneader with a capacity of 1 liter, 150 g of a 33 wt% potassium hydroxide aqueous solution, 300 g of zinc powder (manufactured by UNION MINIERES.A.) having a volume average particle diameter of 200 μm, and a gelling agent 3 .0 g was added and mixed at 50 rpm for 60 minutes to prepare a negative electrode material, and after defoaming under reduced pressure, 15 g of this negative electrode material was injected into the negative electrode container of the LR-6 type model battery. A model battery was manufactured.
As the constituent materials of each part other than the negative electrode material of the model battery, polyethylene is used as the material of the shrink tube, and 50 parts by weight of electrolytic manganese dioxide, 5 parts by weight of acetylene black and 40% by weight of potassium hydroxide are used as the material of the positive electrode material. A compound consisting of 1 part by weight of an aqueous solution, a nickel-plated steel plate as the material of the outer can, a polyolefin as the material of the separator, a tin-plated brass rod as the material of the current collector, and a polyolefin resin and a negative electrode as the material of the gasket. A nickel-plated steel plate was used as the material of the terminal plate.
An external resistor of 2Ω was connected to the produced model battery at room temperature (20 to 25 ° C.), and the battery was continuously discharged, and the time until the voltage dropped to 0.9V was defined as the battery duration (hour).
After producing the model battery, the same operation was performed on the model battery that had been allowed to stand in a constant temperature bath at 80 ° C. for 15 days, and the battery duration was measured.

(4)電池の耐衝撃性
上記と同様にして作製したモデル電池に、室温(20~25℃)で2Ωの外部抵抗を接続して連続放電しながら、モデル電池を1mの高さから木材上に10回連続して落下させ、初回の落下前の電圧と10回目の落下直後の電圧を測定し、下式により耐衝撃性(%)を算出した。
耐衝撃性(%)={10回目の落下直後の電圧(V)/初回の落下前の電圧(V)}×100
モデル電池作製後、80℃の恒温槽で15日間静置したモデル電池に関しても同様な操作を行い、耐衝撃性を求めた。
(4) Impact resistance of the battery To the model battery manufactured in the same manner as above, connect an external resistance of 2Ω at room temperature (20 to 25 ° C) and continuously discharge the model battery from a height of 1 m on wood. The battery was dropped 10 times in a row, the voltage before the first drop and the voltage immediately after the 10th drop were measured, and the impact resistance (%) was calculated by the following formula.
Impact resistance (%) = {voltage immediately after the 10th drop (V) / voltage before the first drop (V)} x 100
After producing the model battery, the same operation was performed on the model battery that had been allowed to stand in a constant temperature bath at 80 ° C. for 15 days, and the impact resistance was obtained.

Figure 2022096002000003
Figure 2022096002000003

本発明のゲル化剤(G)は、円筒状のアルカリ電池のみならず、アルカリボタン電池、酸化銀電池、ニッケルカドミウム蓄電池、ニッケル水素蓄電池等の一次及び二次アルカリ電池用のゲル化剤としても有用である。また、本発明のゲル化剤を用いたアルカリ電池は、耐衝撃性に優れ、放電特性の維持に優れ、負極材の粘度安定性に優れるため生産効率が向上したアルカリ電池として有用である。 The gelling agent (G) of the present invention can be used not only as a gelling agent for a cylindrical alkaline battery but also as a gelling agent for primary and secondary alkaline batteries such as alkaline button batteries, silver oxide batteries, nickel cadmium storage batteries and nickel hydrogen storage batteries. It is useful. Further, the alkaline battery using the gelling agent of the present invention is useful as an alkaline battery having improved production efficiency because it has excellent impact resistance, excellent discharge characteristics, and excellent viscosity stability of the negative electrode material.

Claims (5)

水溶性ビニルモノマー(a1)及び/又は加水分解により(a1)となるビニルモノマー(a2)並びに架橋剤(b)を必須構成単量体とする架橋重合体(A)を含有し、下記(1)~(3)を満たすアルカリ電池用ゲル化剤(G)。
(1)架橋重合体(A)の生理食塩水への可溶性成分量が、(A)の重量を基準として5~20重量%である。
(2)架橋重合体(A)の生理食塩水への可溶性成分の内の分子量が100,000以下の成分の数平均分子量(Mn)に対する重量平均分子量(Mw)の比率(Mw/Mn)が、4.0~6.0である。
(3)40重量%水酸化カリウム水溶液にゲル化剤(G)を2重量%添加した混合液の25℃における粘度が、10~60Pa・sである。
It contains a water-soluble vinyl monomer (a1) and / or a vinyl monomer (a2) that becomes (a1) by hydrolysis and a cross-linked polymer (A) containing a cross-linking agent (b) as an essential constituent monomer, and contains the following (1). )-(3), a gelling agent (G) for an alkaline battery.
(1) The amount of the soluble component of the crosslinked polymer (A) in physiological saline is 5 to 20% by weight based on the weight of (A).
(2) The ratio (Mw / Mn) of the weight average molecular weight (Mw) to the number average molecular weight (Mn) of the components having a molecular weight of 100,000 or less among the soluble components of the crosslinked polymer (A) in physiological saline is It is 4.0 to 6.0.
(3) The viscosity of a mixed solution prepared by adding 2% by weight of the gelling agent (G) to a 40% by weight potassium hydroxide aqueous solution at 25 ° C. is 10 to 60 Pa · s.
40重量%水酸化カリウム水溶液の吸収量が40~70g/gである請求項1記載のアルカリ電池用ゲル化剤。 The gelling agent for an alkaline battery according to claim 1, wherein the absorption amount of the 40% by weight potassium hydroxide aqueous solution is 40 to 70 g / g. 架橋剤(b)が、アルカリで加水分解する架橋剤(b1)及びアルカリで加水分解しない架橋剤(b2)からなり、それぞれの量が水溶性ビニルモノマー(a1)及びビニルモノマー(a2)の合計重量を基準として0.05~1重量%であり、(b1)の(b2)に対する重量比率[(b1)/(b2)]が1.5~5である請求項1又は2記載のアルカリ電池用ゲル化剤。 The cross-linking agent (b) is composed of a cross-linking agent (b1) that hydrolyzes with an alkali and a cross-linking agent (b2) that does not hydrolyze with an alkali, and the respective amounts are the sum of the water-soluble vinyl monomer (a1) and the vinyl monomer (a2). The alkaline battery according to claim 1 or 2, wherein the weight is 0.05 to 1% by weight based on the weight, and the weight ratio [(b1) / (b2)] of (b1) to (b2) is 1.5 to 5. Gelling agent for. 33重量%水酸化カリウム水溶液100重量部、ゲル化剤(G)2重量部及び亜鉛粉末200重量部を均一になるまで撹拌混合し、25℃で24時間静置した混合液の離液率が10重量%以下である請求項1~3のいずれか記載のアルカリ電池用ゲル化剤。 100 parts by weight of 33% by weight potassium hydroxide aqueous solution, 2 parts by weight of gelling agent (G) and 200 parts by weight of zinc powder were stirred and mixed until uniform, and allowed to stand at 25 ° C. for 24 hours. The gelling agent for an alkaline battery according to any one of claims 1 to 3, which is 10% by weight or less. 請求項1~4のいずれか記載のアルカリ電池用ゲル化剤及び亜鉛粉末を含有してなるアルカリ電池。 An alkaline battery containing the gelling agent for an alkaline battery and zinc powder according to any one of claims 1 to 4.
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