JP2022143025A - 絶縁層形成用組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ベーマイト、バインダー、及び有機溶媒を含有する、絶縁層形成用組成物であって、前記ベーマイトについて、空気気流下、10℃/分の昇温速度で測定した熱重量分析において、200~450℃の範囲における重量減少率が10.0質量%以下であり、かつ、450~600℃の範囲における重量減少率が5.0質量%以上13.5質量%以下である、絶縁層形成用組成物。
【選択図】なし
Description
《態様1》ベーマイト、バインダー、及び有機溶媒を含有する、絶縁層形成用組成物であって、
前記ベーマイトについて、空気気流下、10℃/分の昇温速度で測定した熱重量分析において、
200~450℃の範囲における重量減少率が10.0質量%以下であり、かつ、
450~600℃の範囲における重量減少率が5.0質量%以上13.5質量%以下である、
絶縁層形成用組成物。
《態様2》前記ベーマイトの結晶子径(020)が100nm以上750nm以下である、態様1に記載の絶縁層形成用組成物。
《態様3》前記ベーマイトの平均粒径D50が0.1μm以上5.0μm以下である、態様1又は2に記載の絶縁層形成用組成物。
《態様4》前記バインダーが、フッ素樹脂、ポリイミド、及びポリアミドイミドより成る群から選択される1種以上である、態様1~3のいずれか一項に記載の絶縁層形成用組成物。
《態様5》前記バインダーがポリフッ化ビニリデン(PVDF)を含む、態様4に記載の絶縁層形成用組成物。
《態様6》前記有機溶媒が非プロトン性極性溶媒である、態様1~5のいずれか一項に記載の絶縁層形成用組成物。
《態様7》前記有機溶媒がN-メチル-2-ピロリドン(NMP)を含む、態様6に記載の絶縁層形成用組成物。
《態様8》前記ベーマイト及び前記バインダーの合計質量に対する前記バインダーの質量の割合が、1質量%以上45質量%以下である、態様1~7のいずれか一項に記載の絶縁層形成用組成物。
《態様9》前記絶縁層形成用組成物中の前記有機溶媒の量が、前記ベーマイト及び前記バインダーの合計100質量部に対して、50質量部以上500質量部以下である、態様1~8のいずれか一項に記載の絶縁層形成用組成物。
《態様10》電池の絶縁層を形成するための組成物である、態様1~9のいずれか一項に記載の絶縁層形成用組成物。
《態様11》態様1~10のいずれか一項に記載の絶縁層形成用組成物に使用するためのベーマイトの製造方法であって、
空気気流下、10℃/分の昇温速度で測定した熱重量分析において、
200~450℃の範囲における重量減少率が10質量%超であるか、又は、
450~600℃の範囲における重量減少率が13.5質量%超である
ベーマイトを、200℃以上600℃以下の温度で加熱処理することを含む、
ベーマイトの製造方法。
《態様12》前記加熱処理の温度が、400℃以上500℃以下である、態様11に記載のベーマイトの製造方法。
本発明の絶縁層形成用組成物は、
ベーマイト、バインダー、及び有機溶媒を含有する、絶縁層形成用組成物であって、
ベーマイトについて、空気気流下、10℃/分の昇温速度で測定した熱重量分析において、
200~450℃の範囲における重量減少率が10.0質量%以下であり、かつ、
450~600℃の範囲における重量減少率が5.0質量%以上13.5質量%以下である。
ベーマイトは、一般的には、組成式AlOOHで表されるアルミナ1水和物である。しかしながら、本発明におけるベーマイトは、AlOOHの組成よりも水和の程度が高いもの、及び低いものも包含する概念である。
本発明におけるベーマイトについて、200~450℃の範囲における重量減少率が10.0質量%以下であるとは、ベーマイト中に、脱離し易い水和水が少ないことを意味する。この要件を満たすことにより、絶縁層形成用組成物中の成分が、遊離の水と反応して劣化することが抑制されると考えられる。
本発明の絶縁層形成用組成物に含まれているベーマイトの結晶子径(020)は、100nm以上750nm以下であってよい。
D=Kλ/βcosθ
{数式中、Dは結晶子サイズであり、Kはシェラー定数であり、λはX線の波長であり、Bは半値幅であり、θはブラッグ角である。}
線源:CuKα(波長1.5418Å)
管球電圧:40kV
管球電流:250mA
走査角度:2θ=5~85°
走査速度:4°/分
本発明の絶縁層形成用組成物に含まれているベーマイトの平均粒径D50は、得られる絶縁層の電気絶縁性を高くする観点からは、大きい方が好ましく、絶縁層形成用組成物中のベーマイトの分散性を高くする観点からは、小さい方が好ましい。
本発明の絶縁層形成用組成物に含まれているベーマイトの比表面積は、得られる絶縁層の電気絶縁性と、絶縁層形成用組成物中のベーマイトの分散性とを両立する観点から、適宜に設定されてよい。このような観点から、本発明の絶縁層形成用組成物中ベーマイトの比表面積は、1m2/g以上、3m2/g以上、5m2/g以上、7m2/g以上、10m2/g以上、15m2/g以上、又は20m2/g以上であってよく、150m2/g以下、100m2/g以下、80m2/g以下、50m2/g以下、30m2/g以下、20m2/g以下、15m2/g以下、10m2/g以下、又は8m2/g以下であってよい。
本発明の絶縁層形成用組成物は、バインダーを含有する。
本発明の絶縁層形成用組成物に含有される溶媒は、有機溶媒である。絶縁層形成用組成物の溶媒を有機溶媒とすると、バインダーの吸着水の量を増加させずに維持することができるから、絶縁層形成用組成物の保存安定性の点で有利である。
本発明の絶縁層形成用組成物は、上記のベーマイト、バインダー、及び有機溶媒のみから構成されていてもよいし、これら以外の任意成分を含有していてもよい。このような任意成分としては、例えば、界面活性剤、粘度調整剤、分散剤、着色剤、消泡剤等が挙げられる。
本発明の絶縁層形成用組成物は、プリント基板、多層配線基板、半導体装置、表示装置、電池等の絶縁層を形成するために好適である。本発明の絶縁層形成用組成物は、特に、電池の絶縁層を形成するための組成物として好適であり、とりわけ、二次電池の絶縁層を形成するための組成物として最適である。
本発明の絶縁層形成用組成物は、例えば、所定のベーマイト、所定のバインダー、及び所定の有機溶媒を混合し、適当な分散機を用いて湿式分散しながら混合することにより、製造されてよい。
本発明では、ベーマイトとして、熱重量分析において所定の重量減少を示すものを使用する。
空気気流下、10℃/分の昇温速度で測定した熱重量分析において、
200~450℃の範囲における重量減少率が10質量%超であるか、又は、
450~600℃の範囲における重量減少率が13.5質量%超である
ベーマイトを、200℃以上600℃以下の温度で加熱処理することを含む、方法である。
ベーマイトの熱重量分析は、市販の熱重量分析装置((株)リガク製、型式「Thermo plus EVO2」)を用いて行った。ベーマイト約10mgを精秤して、白金パンに充填したものを試料とし、流量200mL/分の空気気流下、10℃/分の昇温速度にて、室温~700℃の範囲で測定を行った。得られたTGチャートから、200~450℃の範囲における重量減少率、及び450~600℃の範囲における重量減少率を、それぞれ算出した。
ベーマイトの結晶系、XRD分析から求めた。
D=Kλ/βcosθ
{数式中、Dは結晶子サイズであり、Kはシェラー定数であり、λはX線の波長であり、Bは半値幅であり、θはブラッグ角である。}
測定装置:(株)リガク製、型式名「RINT TTR III」
線源:CuKα(波長1.5418Å)
管球電圧:40kV
管球電流:250mA
走査角度:2θ=5~85°
走査速度:4°/分
ベーマイトの比表面積は、吸着質として窒素を用いたBET法によって測定した。
塗料ペースト(絶縁層形成用組成物)の調製に用いたベーマイト(又はアルミナ)の平均粒径(D50)は、粉体をNMPに分散させたものを試料として、レーザー光を用いた光散乱法によって得られた粒径分布において、累積体積分率が50%のときの粒径として求めた。測定装置としては、(株)堀場製作所の形式名「LA-960」を用い、屈折率としては、ベーマイト及びアルミナについては1.660、NMPについては1.468を採用した。
塗料ペーストの粘度は、ペースト調製直後の初期粘度、及び得られた塗料ペーストを、密閉状態にて、貯蔵温度60℃にて4日間貯蔵した後の貯蔵後粘度の双方について、E型粘度計によって測定した。測定条件は、以下のとおりとした。なお、60℃4日間の貯蔵は、室温90日間の貯蔵に相当する加速試験である。
測定装置:東機産業(株)製、型式名「TVE-33H」
コーン・ロータの種類:1°34’×R24
ペースト投入量:約1mL
ずり速度:21.5S-1
測定温度:20℃
ベーマイトとして市販のベーマイトB1 80質量部、ポリフッ化ビニリデン樹脂(PVDF)20質量部、及びN-メチルピロリドン(NMP)317質量部を混合し、分散機として大流量循環式ビーズミル(循環式ミル)を用い、循環流量10L/分にて湿式分散することにより、塗料ペースト(絶縁層形成用組成物)を得た。
NMPの配合量を257質量部に変更し、分散機として、大流量循環式ビーズミルの代わりに、バッチ式ビーズミル(バッチ式ミル)を用い、仕込み量を100mLとして、25分湿式分散した他は、実施例1と同様にして、塗料ペーストを得た。各種評価の結果を、表1に示す。
ベーマイトとして、市販のベーマイトB1を、空気中、450℃において1時間加熱処理したものを用いた他は、実施例2と同様にして、塗料ペーストを得た。各種評価の結果を、表1に示す。
ベーマイトとして、ベーマイトB1の代わりに市販のベーマイトB2を80質量部使用した他は、実施例1と同様にして、塗料ペーストを得た。各種評価の結果を、表1に示す。
ベーマイトとして、市販のベーマイトB2を、空気中、475℃において1時間加熱処理したものを用い、NMPの配合量を257質量部に変更し、かつ、分散機として、プラネタリミキサ(Pミキサー)を用い、仕込み量を約500mLとして、3時間湿式分散した他は、比較例1と同様にして、塗料ペーストを得た。各種評価の結果を、表1に示す。
ベーマイトとして、市販のベーマイトB3を、空気中、110℃において20時間加熱処理したものを用い、かつ、NMPの配合量を317質量部に変更した他は、実施例4と同様にして、塗料ペーストを得た。各種評価の結果を、表1に示す。
ベーマイトに代えて、市販のアルミナA1(α-アルミナ)を用いた他は、実施例4と同様にして、塗料ペーストを得た。各種評価の結果を、表1に示す。
上記の実施例1及び2、並びに比較例1でそれぞれ調製した塗料ペースト中のベーマイトの平均粒径D50を、上述の方法によって測定した。結果を、熱重量減少率及び粉体時の平均粒径D50、並びに塗料ペーストの粘度維持率とともに、表2に示す。
Claims (12)
- ベーマイト、バインダー、及び有機溶媒を含有する、絶縁層形成用組成物であって、
前記ベーマイトについて、空気気流下、10℃/分の昇温速度で測定した熱重量分析において、
200~450℃の範囲における重量減少率が10.0質量%以下であり、かつ、
450~600℃の範囲における重量減少率が5.0質量%以上13.5質量%以下である、
絶縁層形成用組成物。 - 前記ベーマイトの結晶子径(020)が100nm以上750nm以下である、請求項1に記載の絶縁層形成用組成物。
- 前記ベーマイトの平均粒径D50が0.1μm以上5.0μm以下である、請求項1又は2に記載の絶縁層形成用組成物。
- 前記バインダーが、フッ素樹脂、ポリイミド、及びポリアミドイミドより成る群から選択される1種以上である、請求項1~3のいずれか一項に記載の絶縁層形成用組成物。
- 前記バインダーがポリフッ化ビニリデン(PVDF)を含む、請求項4に記載の絶縁層形成用組成物。
- 前記有機溶媒が非プロトン性極性溶媒である、請求項1~5のいずれか一項に記載の絶縁層形成用組成物。
- 前記有機溶媒がN-メチル-2-ピロリドン(NMP)を含む、請求項6に記載の絶縁層形成用組成物。
- 前記ベーマイト及び前記バインダーの合計質量に対する前記バインダーの質量の割合が、1質量%以上45質量%以下である、請求項1~7のいずれか一項に記載の絶縁層形成用組成物。
- 前記絶縁層形成用組成物中の前記有機溶媒の量が、前記ベーマイト及び前記バインダーの合計100質量部に対して、50質量部以上500質量部以下である、請求項1~8のいずれか一項に記載の絶縁層形成用組成物。
- 電池の絶縁層を形成するための組成物である、請求項1~9のいずれか一項に記載の絶縁層形成用組成物。
- 請求項1~10のいずれか一項に記載の絶縁層形成用組成物に使用するためのベーマイトの製造方法であって、
空気気流下、10℃/分の昇温速度で測定した熱重量分析において、
200~450℃の範囲における重量減少率が10質量%超であるか、又は、
450~600℃の範囲における重量減少率が13.5質量%超である
ベーマイトを、200℃以上600℃以下の温度で加熱処理することを含む、
ベーマイトの製造方法。 - 前記加熱処理の温度が、400℃以上500℃以下である、請求項11に記載のベーマイトの製造方法。
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