JP2022176927A - Method for producing conductive pigment paste - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高顔料濃度においても、顔料分散性及び貯蔵安定性に優れる導電性顔料ペースト及び合材ペーストを製造する方法、並びに優れた電池性能を有する電池用電極層を製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a conductive pigment paste and a mixture paste that are excellent in pigment dispersibility and storage stability even at a high pigment concentration, and a method for producing a battery electrode layer having excellent battery performance.
従来、顔料を顔料分散樹脂及び溶媒等の混合物中に分散させたペースト状の顔料分散体が、塗料、電池用電極、塗工材、コーティング材、電磁波シールド、ディスプレイパネル、タッチスクリーンパネル、着色フィルム、着色シート、化粧材、保護材、磁石改質材、印刷用インキ、デバイス部材、電子機器部材、プリント配線板、太陽電池、機能性ゴム部材、樹脂成形膜等の分野で広く用いられている。さらに、これらの材料に静電塗装性、導電性、電磁波シールド性、帯電防止性等の機能を付与するために導電性顔料や導電性高分子等を含有させている。 Conventionally, a paste-like pigment dispersion in which a pigment is dispersed in a mixture of a pigment dispersion resin and a solvent is used as a paint, a battery electrode, a coating material, a coating material, an electromagnetic wave shield, a display panel, a touch screen panel, a colored film. , colored sheets, decorative materials, protective materials, magnet modifiers, printing inks, device members, electronic device members, printed wiring boards, solar cells, functional rubber members, resin molded films, etc. . Furthermore, these materials contain conductive pigments, conductive polymers, and the like in order to impart functions such as electrostatic coating properties, conductivity, electromagnetic wave shielding properties, and antistatic properties.
これらの分野では、顔料の分散性、貯蔵安定性、塗工性、導電性、仕上がり性等の性能向上がますます要求されており、そのため、優れた顔料分散能力と、形成された顔料分散体中の顔料粒子を再凝集させないだけの優れた顔料分散安定性を有する顔料分散樹脂及び顔料ペーストの開発がなされつつある。 In these fields, there is an increasing demand for improvements in pigment dispersibility, storage stability, coatability, electrical conductivity, and finishing properties. Pigment dispersing resins and pigment pastes that have excellent pigment dispersion stability enough to prevent reaggregation of pigment particles therein are being developed.
顔料ペーストの設計にあたっては、顔料分散樹脂が塗工膜等の最終製品そのものの導電性能等に悪い影響を及ぼさないように、あるいは溶媒及び顔料分散樹脂の使用量を低減することや乾燥時の使用エネルギーを低減する観点から、少量の顔料分散樹脂で高濃度かつ均一に分散された顔料ペーストを作製することが重要となっている。 In designing the pigment paste, it is necessary to ensure that the pigment dispersion resin does not adversely affect the conductive performance of the final product itself, such as a coating film, or to reduce the amount of solvent and pigment dispersion resin used, and to reduce the amount of solvent and pigment dispersion resin used during drying. From the viewpoint of reducing energy, it is important to prepare a highly concentrated and uniformly dispersed pigment paste with a small amount of pigment dispersing resin.
例えば、特許文献1には、繊維状炭素を含んだ溶媒をメディア(以降、「メジア」と表記することもある)型分散機により分散化してスラリーを得、前記スラリーを電極活物質と混練することにより集電体に塗布するスラリーを得ることを特徴とする、リチウム二次電池の電極用スラリーの製造方法が開示されている。しかしながら、高顔料濃度及び/又は高粘度のペーストの場合は、均一な分散ができないことがあった。 For example, in Patent Document 1, a solvent containing fibrous carbon is dispersed by a media (hereinafter sometimes referred to as "media") type disperser to obtain a slurry, and the slurry is kneaded with an electrode active material. Disclosed is a method for producing a slurry for electrodes of a lithium secondary battery, characterized in that a slurry to be applied to a current collector is thus obtained. However, pastes with high pigment concentrations and/or high viscosities may not be uniformly dispersed.
本発明の目的は、高顔料濃度及び/又は高粘度のペーストにおいても顔料分散性と貯蔵安定性に優れる導電性顔料ペーストの製造方法を提供することであって、さらに、仕上がり性、及び導電性等に優れる塗工膜の製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method for producing a conductive pigment paste that is excellent in pigment dispersibility and storage stability even in a paste with a high pigment concentration and / or high viscosity, An object of the present invention is to provide a method for producing a coating film which is excellent in
本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、顔料分散樹脂(A)、導電性顔料(B)、及び溶媒(C)を含有する導電性顔料ペーストを製造する方法であって、顔料分散樹脂(A)が、アミド基、イミド基、エーテル基、水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、シラノール基、及びアミノ基からなる群より選ばれる少なくとも一種の極性官能基を有し、かつ顔料分散樹脂(A)の極性官能基濃度が9~23mmol/gであり、導電性顔料(B)がカーボンナノチューブ(B-1)及び/又は平均一次粒子径10~80nmの導電性カーボン(B-2)を含有し、顔料分散樹脂(A)、溶媒(C)、及び任意選択でその他の成分を混合して得られた液体原料(L)に、導電性顔料(B)を含有する粉体原料(P)を投入し、メジアレス分散機により混合及び分散を行う、導電性顔料ペーストを製造する方法によって、上記課題の解決が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found a method for producing a conductive pigment paste containing a pigment dispersion resin (A), a conductive pigment (B), and a solvent (C). The pigment dispersing resin (A) contains at least one polar functional group selected from the group consisting of an amide group, an imide group, an ether group, a hydroxyl group, a carboxyl group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, a silanol group, and an amino group. and the pigment dispersion resin (A) has a polar functional group concentration of 9 to 23 mmol / g, and the conductive pigment (B) contains carbon nanotubes (B-1) and / or an average primary particle diameter of 10 to 80 nm. A conductive pigment (B ), and mixing and dispersing with a medialess dispersing machine. Arrived.
即ち、本発明は、以下の導電性顔料ペースト、合材ペースト、及び電池用電極層の製造方法を提供するものである。 That is, the present invention provides the following conductive pigment paste, mixture paste, and method for producing a battery electrode layer.
項1.
顔料分散樹脂(A)、導電性顔料(B)、及び溶媒(C)を含有する導電性顔料ペーストを製造する方法であって、
顔料分散樹脂(A)が、アミド基、イミド基、エーテル基、水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、シラノール基、及びアミノ基からなる群より選ばれる少なくとも一種の極性官能基を有し、かつ顔料分散樹脂(A)の極性官能基濃度が9~23mmol/gであり、
導電性顔料(B)がカーボンナノチューブ(B-1)及び/又は平均一次粒子径10~80nmの導電性カーボン(B-2)を含有し、
顔料分散樹脂(A)、溶媒(C)、及び任意選択でその他の成分を混合して得られた液体原料(L)に、導電性顔料(B)を含有する粉体原料(P)を投入し、メジアレス分散機により混合及び分散を行う、
導電性顔料ペーストを製造する方法。
項2.
前記メジアレス分散機が、ケーシング内にローター及びステーターを有し、該ローターを回転させることで、混合、分散、及びポンピングを行う分散機である、項1に記載の導電性顔料ペーストを製造する方法。
項3.
ローターが回転する際に生じる負圧を利用して前記粉体原料(P)を吸引投入する、項2に記載の導電性顔料ペーストを製造する方法。
項4.
前記メジアレス分散機による混合及び分散の後、ペイントシェーカー、ビーズミル、ボールミル、ペブルボールミル、ホモジナイザー、超音波分散機、捏和機、押出機、遊星式混錬機からなる群より選ばれる少なくとも一種の分散機によって追加分散を行うことを特徴とする、項1~3のいずれか1項に記載の導電性顔料ペーストを製造する方法。
項5.
追加分散で用いる分散機がアニュラー型ビーズミルである、項4に記載の導電性顔料ペーストを製造する方法。
項6.
前記アニュラー型ビーズミルが、2軸駆動型のアニュラー型ビーズミルである、項5に記載の導電性顔料ペーストを製造する方法。
項7.
追加分散で用いる分散機が超高速ホモジナイザーまたは高圧ホモジナイザーである、項4に記載の導電性顔料ペーストを製造する方法。
項8.
顔料分散樹脂(A)が、イオン性ポリビニルアルコールを含有する、項1~7のいずれか1項に記載の導電性顔料ペーストを製造する方法。
項9.
イオン性ポリビニルアルコールのけん化度が85mol%以上100mol%未満である、項8に記載の導電性顔料ペーストを製造する方法。
項10.
顔料分散樹脂(A)の固形分含有量が、導電性顔料ペーストの固形分総量を基準として、0.1~50質量%である、項1~9のいずれか1項に記載の導電性顔料ペーストを製造する方法。
項11.
導電性顔料(B)がカーボンナノチューブ(B-1)を含有し、顔料分散樹脂(A)の固形分含有量が、導電性顔料ペーストの固形分総量を基準として、5~50質量%である、項1~10のいずれか1項に記載の導電性顔料ペーストを製造する方法。
項12.
導電性顔料(B)がカーボンナノチューブ(B-1)を含有せず、顔料分散樹脂(A)の固形分含有量が、導電性顔料ペーストの固形分総量を基準として、0.1~20質量%である、項1~10のいずれか1項に記載の導電性顔料ペーストを製造する方法。
項13.
導電性顔料(B)の含有量が、導電性顔料ペーストの総量を基準として、1~90質量%であり、かつ導電性顔料ペーストの固形分総量を基準として、10~99.9質量%である、項1~12のいずれか1項に記載の導電性顔料ペーストを製造する方法。
項14.
導電性顔料(B)がカーボンナノチューブ(B-1)を含有し、カーボンナノチューブ(B-1)の含有量が、導電性顔料ペーストの総量を基準として、1~20質量%であり、かつ導電性顔料ペーストの固形分総量を基準として、10~99質量%である、項1~11及び13のいずれか1項に記載の導電性顔料ペーストを製造する方法。
項15.
導電性顔料(B)が、平均一次粒子径が10~80nmの導電性カーボン(B-2)を含有し、導電性カーボン(B-2)の含有量が、導電性顔料ペーストの総量を基準として、5~90質量%であり、かつ導電性顔料ペーストの固形分総量を基準として、40~99.9質量%である、項1~14のいずれか1項に記載の導電性顔料ペーストを製造する方法。
項16.
前記カーボンナノチューブ(B-1)が、多層カーボンナノチューブを含有する、項1~11及び13~15のいずれか1項に記載の導電性顔料ペーストを製造する方法。
項17.
導電性顔料(B)が、平均一次粒子径が10~80nmの導電性カーボン(B-2)を含有し、導電性カーボン(B-2)がアセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、サーマルブラック、グラフェン、黒鉛からなる群より選ばれる少なくとも一種である、項1~16のいずれか1項に記載の導電性顔料ペーストを製造する方法。
項18.
顔料分散樹脂(A)の溶解性パラメーターδAが9.3以上であり、かつ溶媒(C)の溶解性パラメーターδCが10.4~15.0である、項1~17のいずれか1項に記載の導電性顔料ペーストを製造する方法。
項19.
顔料分散樹脂(A)の溶解性パラメーターδAと溶媒(C)の溶解性パラメーターδCとが、|δA-δC|<2.1の関係である、項1~18のいずれか1項に記載の導電性顔料ペーストを製造する方法。
項20.
顔料分散樹脂(A)を50℃以上に加温した溶媒(C)に溶解することで液体原料(L)を製造する、項1~19のいずれか1項に記載の導電性顔料ペーストを製造する方法。
項21.
項1~20のいずれか1項に記載の方法で得られた導電性顔料ペーストが、実質的に水を含有しない、導電性顔料ペーストを製造する方法。
項22.
項1~21のいずれか1項に記載の方法で得られた導電性顔料ペーストが、実質的に金属を含有しない、導電性顔料ペーストを製造する方法。
項23.
項1~22のいずれか1項に記載の方法により製造された導電性顔料ペーストに、少なくとも1種の電極活物質を添加する、合材ペーストの製造方法。
項24.
項23に記載の方法により得られた合材ペーストを集電材に塗工して得られる電池用電極層の製造方法。
Section 1.
A method for producing a conductive pigment paste containing a pigment dispersion resin (A), a conductive pigment (B), and a solvent (C),
The pigment dispersion resin (A) has at least one polar functional group selected from the group consisting of an amide group, an imide group, an ether group, a hydroxyl group, a carboxyl group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, a silanol group, and an amino group. and the pigment dispersion resin (A) has a polar functional group concentration of 9 to 23 mmol/g,
The conductive pigment (B) contains carbon nanotubes (B-1) and/or conductive carbon (B-2) having an average primary particle diameter of 10 to 80 nm,
Powder raw material (P) containing conductive pigment (B) is added to liquid raw material (L) obtained by mixing pigment dispersion resin (A), solvent (C), and optionally other components. and mix and disperse with a medialess disperser,
A method for producing a conductive pigment paste.
Section 2.
Item 2. The method for producing a conductive pigment paste according to Item 1, wherein the medialess dispersing machine has a rotor and a stator in a casing, and is a dispersing machine that performs mixing, dispersion, and pumping by rotating the rotor. .
Item 3.
Item 3. The method for producing a conductive pigment paste according to item 2, wherein the powder raw material (P) is sucked in using negative pressure generated when a rotor rotates.
Section 4.
After mixing and dispersing by the medialess disperser, at least one disperser selected from the group consisting of a paint shaker, a bead mill, a ball mill, a pebble ball mill, a homogenizer, an ultrasonic disperser, a kneader, an extruder, and a planetary kneader. Item 4. A method for producing a conductive pigment paste according to any one of items 1 to 3, characterized in that additional dispersion is performed by a machine.
Item 5.
Item 5. A method for producing a conductive pigment paste according to item 4, wherein the dispersing machine used for the additional dispersion is an annular bead mill.
Item 6.
Item 6. The method for producing a conductive pigment paste according to item 5, wherein the annular bead mill is a biaxially driven annular bead mill.
Item 7.
Item 5. A method for producing a conductive pigment paste according to Item 4, wherein the dispersing machine used for the additional dispersion is an ultra-high-speed homogenizer or a high-pressure homogenizer.
Item 8.
Item 8. The method for producing a conductive pigment paste according to any one of Items 1 to 7, wherein the pigment dispersion resin (A) contains ionic polyvinyl alcohol.
Item 9.
Item 9. A method for producing a conductive pigment paste according to Item 8, wherein the degree of saponification of the ionic polyvinyl alcohol is 85 mol% or more and less than 100 mol%.
Item 10.
The conductive pigment according to any one of Items 1 to 9, wherein the solid content of the pigment dispersion resin (A) is 0.1 to 50% by mass based on the total solid content of the conductive pigment paste. A method for producing a paste.
Item 11.
The conductive pigment (B) contains carbon nanotubes (B-1), and the solid content of the pigment dispersion resin (A) is 5 to 50% by mass based on the total solid content of the conductive pigment paste. , a method for producing a conductive pigment paste according to any one of items 1 to 10.
Item 12.
The conductive pigment (B) does not contain carbon nanotubes (B-1), and the solid content of the pigment dispersion resin (A) is 0.1 to 20 mass based on the total solid content of the conductive pigment paste. %, the method for producing a conductive pigment paste according to any one of items 1 to 10.
Item 13.
The content of the conductive pigment (B) is 1 to 90% by mass based on the total amount of the conductive pigment paste, and 10 to 99.9% by mass based on the total solid content of the conductive pigment paste. A method for producing a conductive pigment paste according to any one of Items 1 to 12.
Item 14.
The conductive pigment (B) contains carbon nanotubes (B-1), the content of the carbon nanotubes (B-1) is 1 to 20% by mass based on the total amount of the conductive pigment paste, and the conductive 14. The method for producing a conductive pigment paste according to any one of Items 1 to 11 and 13, which is 10 to 99% by mass based on the total solid content of the conductive pigment paste.
Item 15.
The conductive pigment (B) contains conductive carbon (B-2) having an average primary particle diameter of 10 to 80 nm, and the content of the conductive carbon (B-2) is based on the total amount of the conductive pigment paste. The conductive pigment paste according to any one of Items 1 to 14, which is 5 to 90% by mass and 40 to 99.9% by mass based on the total solid content of the conductive pigment paste. How to manufacture.
Item 16.
The method for producing a conductive pigment paste according to any one of Items 1 to 11 and 13 to 15, wherein the carbon nanotubes (B-1) contain multi-walled carbon nanotubes.
Item 17.
The conductive pigment (B) contains conductive carbon (B-2) having an average primary particle size of 10 to 80 nm, and the conductive carbon (B-2) is acetylene black, ketjen black, furnace black, thermal black. Item 17. The method for producing a conductive pigment paste according to any one of items 1 to 16, wherein the paste is at least one selected from the group consisting of , graphene and graphite.
Item 18.
18. Any one of items 1 to 17, wherein the solubility parameter δA of the pigment dispersion resin (A) is 9.3 or more, and the solubility parameter δC of the solvent (C) is 10.4 to 15.0. A method of making the described conductive pigment paste.
Item 19.
Item 19. Any one of items 1 to 18, wherein the solubility parameter δA of the pigment dispersion resin (A) and the solubility parameter δC of the solvent (C) have a relationship of |δA−δC|<2.1. A method for producing a conductive pigment paste.
Item 20.
20. Producing the conductive pigment paste according to any one of Items 1 to 19, wherein the liquid raw material (L) is produced by dissolving the pigment dispersion resin (A) in the solvent (C) heated to 50 ° C. or higher. how to.
Item 21.
Item 21. A method for producing a conductive pigment paste, wherein the conductive pigment paste obtained by the method according to any one of Items 1 to 20 contains substantially no water.
Item 22.
Item 22. A method for producing a conductive pigment paste, wherein the conductive pigment paste obtained by the method according to any one of Items 1 to 21 does not substantially contain metal.
Item 23.
Item 23. A method for producing a mixture paste, comprising adding at least one electrode active material to the conductive pigment paste produced by the method according to any one of Items 1 to 22.
Item 24.
Item 24. A method for producing a battery electrode layer obtained by coating a current collector with the mixture paste obtained by the method according to Item 23.
本発明の導電性顔料ペーストの製造方法は、高顔料濃度及び/又は高粘度においても、顔料の分散性、貯蔵安定性に優れ、比較的少ない顔料分散樹脂の配合量で充分にペーストの粘度を低下させることができる。また、その塗工膜は、仕上がり性、導電性、及び電池性能等に優れる。 The method for producing a conductive pigment paste of the present invention is excellent in pigment dispersibility and storage stability even at high pigment concentrations and/or high viscosities, and the viscosity of the paste is sufficiently increased with a relatively small blending amount of the pigment dispersing resin. can be lowered. In addition, the coating film is excellent in finishing properties, electrical conductivity, battery performance, and the like.
以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Embodiments for carrying out the present invention will be described in detail below.
なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形例も含むものとして理解されるべきである。 It should be understood that the present invention is not limited to the following embodiments, but includes various modifications implemented without departing from the gist of the present invention.
本発明では、まず適度な分散状態の導電性顔料(B)を有する導電性顔料ペーストを調製し、さらに諸性能を満足する塗工膜を得るため、導電性顔料ペーストに各種成分を追加して合材ペーストを製造するものである。 In the present invention, first, a conductive pigment paste having a conductive pigment (B) in a moderately dispersed state is prepared, and various components are added to the conductive pigment paste in order to obtain a coating film that satisfies various properties. It manufactures a mixture paste.
なお、本発明においては、導電性顔料ペーストを塗工するために少なくとも1種の電極活物質及び任意選択でその他の各種成分をさらに配合して調製したペーストを「合材ペースト」という。合材ペーストを被塗物に塗工して乾燥したものを「塗工膜」という。塗工膜が電池用電極に用いられる場合は「電極層」とも言い換えることができる。 In the present invention, a paste prepared by further blending at least one electrode active material and optionally other various components for coating a conductive pigment paste is referred to as a "mixture paste". A product obtained by applying the mixture paste to an object to be coated and drying it is called a “coating film”. When the coating film is used for a battery electrode, it can also be called an "electrode layer".
本発明の導電性顔料ペーストを製造する方法は、顔料分散樹脂(A)、導電性顔料(B)、及び溶媒(C)を含有する導電性顔料ペーストを製造する方法であって、顔料分散樹脂(A)が、アミド基、イミド基、エーテル基、水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、シラノール基、及びアミノ基からなる群より選ばれる少なくとも一種の極性官能基を有し、かつ顔料分散樹脂(A)の極性官能基濃度が9~23mmol/gであり、導電性顔料(B)がカーボンナノチューブ(B-1)及び/又は平均一次粒子径が10~80nmの導電性カーボン(B-2)を含有し、顔料分散樹脂(A)、溶媒(C)、及び任意選択でその他の成分を混合して得られた液体原料(L)に、導電性顔料(B)を含有する粉体原料(P)を投入し、メジアレス分散機により混合及び分散を行う。 A method for producing a conductive pigment paste of the present invention is a method for producing a conductive pigment paste containing a pigment dispersion resin (A), a conductive pigment (B), and a solvent (C), wherein the pigment dispersion resin (A) has at least one polar functional group selected from the group consisting of an amide group, an imide group, an ether group, a hydroxyl group, a carboxyl group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, a silanol group, and an amino group; and The pigment dispersion resin (A) has a polar functional group concentration of 9 to 23 mmol/g, and the conductive pigment (B) is a carbon nanotube (B-1) and/or a conductive carbon having an average primary particle diameter of 10 to 80 nm ( B-2), and the conductive pigment (B) is contained in the liquid raw material (L) obtained by mixing the pigment dispersion resin (A), the solvent (C), and optionally other components. The powder raw material (P) is charged, and mixed and dispersed using a medialess disperser.
本発明において、顔料分散樹脂(A)、溶媒(C)、及び任意選択でその他の成分を混合して得られた液体原料(L)に、導電性顔料(B)を含有する粉体原料(P)を投入したものを分散する、とは、顔料分散樹脂(A)、導電性顔料(B)及び溶媒(C)を含む混合物において、導電性顔料(B)を顔料分散樹脂(A)及び溶媒(C)に分散させることを意味する。また、顔料分散樹脂(A)、導電性顔料(B)、及び溶媒(C)を含有する混合物における導電性顔料(B)の塊を砕いてより小さい導電性顔料(B)の塊を混合物中に分散させることも用語「ペーストを分散」に包含される。 In the present invention, a powder raw material containing a conductive pigment (B) in a liquid raw material (L) obtained by mixing a pigment dispersion resin (A), a solvent (C), and optionally other components ( P) is dispersed in a mixture containing the pigment dispersion resin (A), the conductive pigment (B) and the solvent (C), and the conductive pigment (B) is added to the pigment dispersion resin (A) and It means dispersing in the solvent (C). In addition, the lumps of the conductive pigment (B) in the mixture containing the pigment dispersion resin (A), the conductive pigment (B), and the solvent (C) are crushed to form smaller lumps of the conductive pigment (B) in the mixture. Also included in the term "dispersing a paste" is dispersing in a paste.
<顔料分散樹脂(A)>
上記導電性顔料ペーストの成分として用いることができる顔料分散樹脂(A)は、アミド基、イミド基、エーテル基、水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、シラノール基、及びアミノ基からなる群より選ばれる少なくとも一種の極性官能基を含有する。また、上記樹脂(A)の極性官能基濃度は、分散性、貯蔵安定性、及び溶媒との相溶性の観点から、通常9~23mmol/gであり、好ましくは10~22.5mmol/gであり、より好ましくは11~22mmol/gであることが好適である。
<Pigment dispersion resin (A)>
The pigment dispersion resin (A) that can be used as a component of the conductive pigment paste consists of an amide group, an imide group, an ether group, a hydroxyl group, a carboxyl group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, a silanol group, and an amino group. It contains at least one polar functional group selected from the group. The polar functional group concentration of the resin (A) is usually 9 to 23 mmol/g, preferably 10 to 22.5 mmol/g, from the viewpoint of dispersibility, storage stability, and compatibility with a solvent. and more preferably 11 to 22 mmol/g.
また、顔料分散樹脂(A)の溶解性パラメーターδAとしては、分散性、貯蔵安定性、及び溶媒との相溶性の観点から、9.3(cal/cm3)1/2以上が好ましく、10.0~13.0(cal/cm3)1/2がより好ましく、11.0~12.5(cal/cm3)1/2が更に好ましい。 Further, the solubility parameter δA of the pigment dispersion resin (A) is preferably 9.3 (cal/cm 3 ) 1/2 or more from the viewpoint of dispersibility, storage stability, and compatibility with a solvent. 0 to 13.0 (cal/cm 3 ) 1/2 is more preferable, and 11.0 to 12.5 (cal/cm 3 ) 1/2 is even more preferable.
ここで、溶解性パラメーターとは、一般にSP値(ソルビリティ・パラメーター)とも呼ばれるものであって、溶媒や樹脂の親水性又は疎水性の度合い(極性)を示す尺度である。また、溶媒と樹脂、樹脂間の溶解性や相溶性を判断する上で重要な尺度となるものであり、溶解性パラメーターの値が近い(溶解性パラメーターの差の絶対値が小さい)と、一般的に溶解性や相溶性が良好となる。 Here, the solubility parameter is generally called an SP value (solubility parameter), and is a scale indicating the degree of hydrophilicity or hydrophobicity (polarity) of a solvent or resin. In addition, it is an important measure for judging the solubility and compatibility between solvents and resins, and between resins. Solubility and compatibility are generally improved.
樹脂の溶解性パラメーターは、当業者に公知の濁度測定法をもとに数値定量化されるものであり、具体的には、K.W.SUH, J.M.CORBETTの式(Journal of Applied Polymer Science,12,2359,1968)に準じて求めることができる。 The solubility parameter of the resin is numerically quantified based on a turbidity measurement method known to those skilled in the art. 2359, 1968).
顔料分散樹脂(A)が2種以上の場合の「顔料分散樹脂(A)の溶解性パラメーターδA」は、各樹脂の溶解性パラメーター値に質量分率を乗じたものを合計した値である。 When two or more pigment dispersion resins (A) are used, the "solubility parameter δA of the pigment dispersion resin (A)" is the sum of the solubility parameter values of each resin multiplied by the mass fraction.
樹脂の種類としては、具体的には、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエーテル樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリビニルピロリドン、ポリ酢酸ビニル、シリコーン樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリケート樹脂、塩素系樹脂、フッ素系樹脂、及びこれらの複合樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。 Specific examples of resin types include acrylic resin, polyester resin, epoxy resin, polyether resin, alkyd resin, urethane resin, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetal, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl acetate, silicone resin, and polycarbonate resin. , silicate resins, chlorine-based resins, fluorine-based resins, composite resins thereof, and the like. These resins can be used singly or in combination of two or more.
なかでも、該ペーストから形成される導電性塗工膜の優れた導電性を低下させることなく、導電性塗工膜に十分な造膜性を付与する観点から、顔料分散樹脂(A)としては、下記式(1)の重合性不飽和基含有モノマーを含むモノマーを重合又は共重合することにより得られるビニル(共)重合体(A-1)を含有することが好ましい。尚、本発明の「(共)重合体」とは、1種類のモノマーを重合した重合体と2種以上のモノマーを共重合した共重合体の両方を含むものである。
C(-R)2=C(-R)2 ・・・式(1)
〔上記式(1)において、Rは、それぞれ同じでも異なってもよく、水素原子又は有機基である。〕
Among them, from the viewpoint of imparting sufficient film-forming properties to the conductive coating film without reducing the excellent conductivity of the conductive coating film formed from the paste, as the pigment dispersion resin (A) and a vinyl (co)polymer (A-1) obtained by polymerizing or copolymerizing a monomer containing a polymerizable unsaturated group-containing monomer represented by the following formula (1). The "(co)polymer" of the present invention includes both a polymer obtained by polymerizing one type of monomer and a copolymer obtained by copolymerizing two or more types of monomers.
C(-R) 2 =C(-R) 2 Formula (1)
[In formula (1) above, each R may be the same or different and is a hydrogen atom or an organic group. ]
上記ビニル(共)重合体(A-1)としては、その構造中に「-CH2-CH(-X)-」で表される構造単位(ただし、Xは極性官能基を有する有機基である。)を含むものが好ましく、当該構造単位中の極性官能基Xとしては、アミド基、イミド基、エーテル基、水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、シラノール基、及びアミノ基からなる群より選ばれる少なくとも一種の極性官能基である。 The vinyl (co)polymer (A-1) has a structural unit represented by “—CH 2 —CH(—X)—” in its structure (where X is an organic group having a polar functional group). ), and the polar functional group X in the structural unit includes an amide group, an imide group, an ether group, a hydroxyl group, a carboxyl group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, a silanol group, and an amino group. It is at least one polar functional group selected from the group consisting of:
上記ビニル(共)重合体(A-1)としては、例えば、水酸基含有ビニル(共)重合体、カルボキシル基含有ビニル(共)重合体、ピロリドン基含有ビニル(共)重合体、アミド基含有ビニル(共)重合体、スルホン酸基含有ビニル(共)重合体、リン酸基含有ビニル(共)重合体、アミノ基含有ビニル(共)重合体等が挙げられる。これらの(共)重合体は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。 Examples of the vinyl (co)polymer (A-1) include a hydroxyl group-containing vinyl (co)polymer, a carboxyl group-containing vinyl (co)polymer, a pyrrolidone group-containing vinyl (co)polymer, an amide group-containing vinyl Examples include (co)polymers, sulfonic acid group-containing vinyl (co)polymers, phosphoric acid group-containing vinyl (co)polymers, amino group-containing vinyl (co)polymers, and the like. These (co)polymers can be used alone or in combination of two or more.
水酸基含有ビニル(共)重合体としては、例えば、ポリヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ポリビニルアルコール、ビニルアルコール-脂肪酸ビニル共重合体、ビニルアルコール-エチレン共重合体、ビニルアルコール-(N-ビニルホルムアミド)共重合体、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートとその他の重合性不飽和モノマーとの共重合体等が挙げられる。(共)重合体中のビニルアルコール単位は脂肪酸ビニル単位を(共)重合した後に加水分解して得られたものでも良い。 Examples of hydroxyl group-containing vinyl (co)polymers include polyhydroxyethyl (meth)acrylate, polyvinyl alcohol, vinyl alcohol-fatty acid vinyl copolymer, vinyl alcohol-ethylene copolymer, vinyl alcohol-(N-vinylformamide). Examples include copolymers, copolymers of hydroxyethyl (meth)acrylate and other polymerizable unsaturated monomers, and the like. The vinyl alcohol unit in the (co)polymer may be obtained by (co)polymerizing a fatty acid vinyl unit and then hydrolyzing it.
カルボキシル基含有ビニル(共)重合体としては、例えば、(メタ)アクリル酸の重合体、又はポリ(メタ)アクリル酸とその他の重合性不飽和モノマーとの共重合体等が挙げられる。 Carboxyl group-containing vinyl (co)polymers include, for example, polymers of (meth)acrylic acid, copolymers of poly(meth)acrylic acid and other polymerizable unsaturated monomers, and the like.
ピロリドン基含有ビニル(共)重合体としては、例えば、ポリビニルピロリドン、N-ビニル-2-ピロリドン-エチレン共重合体、N-ビニル-2-ピロリドン-酢酸ビニル共重合体等が挙げられる。 Examples of pyrrolidone group-containing vinyl (co)polymers include polyvinylpyrrolidone, N-vinyl-2-pyrrolidone-ethylene copolymer, N-vinyl-2-pyrrolidone-vinyl acetate copolymer and the like.
アミド基含有ビニル(共)重合体としては、例えば、(メタ)アクリルアミドの重合体、又は(メタ)アクリルアミドとその他の重合性不飽和モノマーとの共重合体等が挙げられる。 Amide group-containing vinyl (co)polymers include, for example, polymers of (meth)acrylamide, copolymers of (meth)acrylamide and other polymerizable unsaturated monomers, and the like.
スルホン酸基含有ビニル(共)重合体としては、例えば、アリルスルホン酸又はスチレンスルホン酸等の重合体、アリルスルホン酸及び/又はスチレンスルホン酸とその他の重合性不飽和モノマーとの共重合体等が挙げられる。 Examples of sulfonic acid group-containing vinyl (co)polymers include polymers of allylsulfonic acid or styrenesulfonic acid, copolymers of allylsulfonic acid and/or styrenesulfonic acid with other polymerizable unsaturated monomers, and the like. is mentioned.
リン酸基含有ビニル(共)重合体としては、例えば、(メタ)アクリロイルオキシアルキルアシッドホスフェートの重合体、又は(メタ)アクリロイルオキシアルキルアシッドホスフェートとその他の重合性不飽和モノマーとの共重合体等が挙げられる。 Phosphate group-containing vinyl (co)polymers include, for example, polymers of (meth)acryloyloxyalkyl acid phosphate, copolymers of (meth)acryloyloxyalkyl acid phosphate and other polymerizable unsaturated monomers, and the like. is mentioned.
アミノ基含有ビニル(共)重合体としては、例えば、ポリビニルアミン、ポリアリルアミン、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレートの重合体、又はジメチルアミノエチル(メタ)アクリレートとその他の重合性不飽和モノマーとの共重合体等が挙げられる。 Examples of amino group-containing vinyl (co)polymers include polyvinylamine, polyallylamine, polymers of dimethylaminoethyl (meth)acrylate, and copolymers of dimethylaminoethyl (meth)acrylate and other polymerizable unsaturated monomers. A polymer etc. are mentioned.
これらの実施形態において、「その他の重合性不飽和モノマー」としては、特に限定されないが、例えば、後述する「共重合可能な重合性不飽和基含有モノマー」として列挙したもの等が挙げられ、酢酸ビニル等が好ましい。 In these embodiments, the "other polymerizable unsaturated monomer" is not particularly limited, but includes, for example, those listed as "copolymerizable polymerizable unsaturated group-containing monomer" described later, and acetic acid. Vinyl and the like are preferred.
これらのビニル(共)重合体(A-1)の中でも、分散性を向上させる観点、及び導電性塗工膜の表面抵抗率を低減させる観点から、水酸基含有ポリビニル(共)重合体、カルボキシル基含有ポリビニル(共)重合体、ピロリドン基含有ポリビニル(共)重合体が好ましく、水酸基含有ポリビニル(共)重合体がより好ましく、ポリビニルアルコール(共)重合体が更に好ましい。 Among these vinyl (co)polymers (A-1), from the viewpoint of improving dispersibility and reducing the surface resistivity of the conductive coating film, a hydroxyl group-containing polyvinyl (co)polymer, a carboxyl group Polyvinyl (co)polymers containing pyrrolidone groups and polyvinyl (co)polymers containing pyrrolidone groups are preferred, polyvinyl (co)polymers containing hydroxyl groups are more preferred, and polyvinyl alcohol (co)polymers are even more preferred.
前記ポリビニルアルコール(共)重合体は、分散性の観点から、けん化度が85mol%以上100mol%未満であることが好ましく、90mol%以上100mol%未満であることがより好ましく、95mol%以上100mol%未満であることが特に好ましい。 From the viewpoint of dispersibility, the polyvinyl alcohol (co)polymer preferably has a saponification degree of 85 mol% or more and less than 100 mol%, more preferably 90 mol% or more and less than 100 mol%, and 95 mol% or more and less than 100 mol%. is particularly preferred.
前記ポリビニルアルコール(共)重合体の中でも、分散性の観点から、イオン性官能基を有する、イオン性ポリビニルアルコールが特に好ましい。イオン性官能基としては、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、アミノ基などが挙げられる。イオン性ポリビニルアルコールは、以下の方法で製造することができる。
(1)イオン性官能基及び重合性不飽和基を含有する化合物と、酢酸ビニル等の脂肪酸ビニルエステルとを共重合し、得られる重合体を更にけん化する方法。
(2)イオン性官能基及び重合性不飽和基を含有する化合物をポリビニルアルコールにマイケル付加させる方法。
(3)ポリビニルアルコールを変性したい官能基に対応した水溶液(酢酸水溶液、硫酸水溶液、リン酸水溶液、アンモニア水溶液等)で加熱する方法。
(4)イオン性官能基を含有するアルデヒド化合物でポリビニルアルコールをアセタール化する方法。
(5)イオン性官能基を有するアルコール、アルデヒド及びチオール等の官能基を有する化合物を連鎖移動剤として共存させ、ポリビニルアルコールの重合をする方法。
Among the polyvinyl alcohol (co)polymers, ionic polyvinyl alcohol having an ionic functional group is particularly preferable from the viewpoint of dispersibility. Examples of ionic functional groups include carboxyl groups, sulfonic acid groups, phosphoric acid groups, and amino groups. Ionic polyvinyl alcohol can be produced by the following method.
(1) A method of copolymerizing a compound containing an ionic functional group and a polymerizable unsaturated group with a fatty acid vinyl ester such as vinyl acetate and further saponifying the resulting polymer.
(2) A method of Michael addition of a compound containing an ionic functional group and a polymerizable unsaturated group to polyvinyl alcohol.
(3) A method of heating polyvinyl alcohol with an aqueous solution (acetic acid aqueous solution, sulfuric acid aqueous solution, phosphoric acid aqueous solution, ammonia aqueous solution, etc.) corresponding to the functional group to be modified.
(4) A method of acetalizing polyvinyl alcohol with an aldehyde compound containing an ionic functional group.
(5) A method of polymerizing polyvinyl alcohol in the presence of an alcohol having an ionic functional group, an aldehyde, and a compound having a functional group such as thiol as a chain transfer agent.
いずれの製造方法でも好適に用いることができるが、特に(1)の方法が好ましい。 Any production method can be suitably used, but the method (1) is particularly preferred.
これらの実施形態において、イオン性官能基及び重合性不飽和基を含有する化合物としては、例えば、カルボキシル基及び重合性不飽和基を含有する化合物(例えば、アクリル酸、メタクリル酸等)、スルホン酸基及び重合性不飽和基を含有する化合物(例えば、アリルスルホン酸、スチレンスルホン酸等)、リン酸基及び重合性不飽和基を含有する化合物(例えば、(メタ)アクリロイルオキシアルキルアシッドホスフェート等)、アミノ基及び重合性不飽和基を含有する化合物(例えば、ビニルアミン、アリルアミン、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート等)等が挙げられる。 In these embodiments, the compound containing an ionic functional group and a polymerizable unsaturated group includes, for example, a compound containing a carboxyl group and a polymerizable unsaturated group (e.g., acrylic acid, methacrylic acid, etc.), sulfonic acid a compound containing a group and a polymerizable unsaturated group (e.g., allylsulfonic acid, styrenesulfonic acid, etc.), a compound containing a phosphoric acid group and a polymerizable unsaturated group (e.g., (meth)acryloyloxyalkyl acid phosphate, etc.) , compounds containing an amino group and a polymerizable unsaturated group (eg, vinylamine, allylamine, dimethylaminoethyl (meth)acrylate, etc.).
なお、上記ビニル(共)重合体(A-1)は、上記の「-CH2-CH(-X)-」で表される構造単位以外に、任意選択で、共重合可能な重合性不飽和基含有モノマー由来の構造単位を含んでいてもよい。共重合可能な重合性不飽和基含有モノマーとしては、例えば、蟻酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酢酸イソプロペニル、バレリン酸ビニル、カプリル酸ビニル、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、安息香酸ビニル、バーサティック酸ビニル、ピバリン酸ビニル等のカルボン酸ビニルエステル単量体;エチレン、プロピレン、ブチレン等のオレフィン類;スチレン、α-メチルスチレン等の芳香族ビニル類;メタクリル酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、フマル酸モノエチル、無水マレイン酸、無水イタコン酸等のエチレン性不飽和カルボン酸単量体;(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n-ブチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、フマル酸ジメチル、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチル、イタコン酸ジイソプロピル等のエチレン性不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体;メチルビニルエーテル、n-プロピルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、ドデシルビニルエーテル等のビニルエーテル単量体;(メタ)アクリロニトリル等のエチレン性不飽和ニトリル単量体;塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン等のハロゲン化ビニル単量体又はビニリデン単量体;酢酸アリル、塩化アリル等のアリル化合物;エチレンスルホン酸、(メタ)アリルスルホン酸、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸等のスルホン酸基含有単量体;3-(メタ)アクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロライド等の第四級アンモニウム基含有単量体;ビニルトリメトキシシラン、N-ビニルホルムアミド、メタアクリルアミド等が挙げられる。これらの単量体は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。 Incidentally, the vinyl (co)polymer (A-1) may optionally include a copolymerizable polymerizable non-polymerizable polymer in addition to the structural unit represented by the above “—CH 2 —CH(—X)—”. It may contain a structural unit derived from a saturated group-containing monomer. Examples of copolymerizable polymerizable unsaturated group-containing monomers include vinyl formate, vinyl acetate, vinyl propionate, isopropenyl acetate, vinyl valerate, vinyl caprylate, vinyl caprate, vinyl laurate, vinyl stearate, Carboxylic acid vinyl ester monomers such as vinyl benzoate, vinyl versatic acid and vinyl pivalate; olefins such as ethylene, propylene and butylene; aromatic vinyl compounds such as styrene and α-methylstyrene; methacrylic acid and fumaric acid , maleic acid, itaconic acid, monoethyl fumarate, maleic anhydride, and ethylenically unsaturated carboxylic acid monomers such as itaconic anhydride; methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, (meth)acrylic acid n -Butyl, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, dimethyl fumarate, dimethyl maleate, diethyl maleate, diisopropyl itaconate and other ethylenically unsaturated carboxylic acid alkyl ester monomers; methyl vinyl ether, n-propyl vinyl ether, isobutyl vinyl ether monomers such as vinyl ether and dodecyl vinyl ether; ethylenically unsaturated nitrile monomers such as (meth)acrylonitrile; halogenated vinyl monomers such as vinyl chloride, vinylidene chloride, vinyl fluoride and vinylidene fluoride, or vinylidene monomers Allyl compounds such as allyl acetate and allyl chloride; Sulfonic acid group-containing monomers such as ethylenesulfonic acid, (meth)allylsulfonic acid and 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid; 3-(meth)acrylamide quaternary ammonium group-containing monomers such as propyltrimethylammonium chloride; vinyltrimethoxysilane, N-vinylformamide, methacrylamide and the like. These monomers can be used individually or in combination of 2 or more types.
上記ビニル(共)重合体(A-1)の重合方法は、それ自体既知の重合方法で製造することができ、例えば溶液重合を用いることが好ましいが、これに限られるものではなく、バルク重合や乳化重合や懸濁重合等でもよい。溶液重合を行う場合には、連続重合でもよいしバッチ重合でもよく、単量体は一括して仕込んでもよいし、分割して仕込んでもよく、あるいは連続的又は断続的に添加してもよい。 The vinyl (co)polymer (A-1) can be produced by a polymerization method known per se. For example, solution polymerization is preferably used, but the method is not limited to bulk polymerization. Alternatively, emulsion polymerization, suspension polymerization, or the like may be used. When solution polymerization is carried out, it may be continuous polymerization or batch polymerization.
溶液重合において使用する重合開始剤は、特に限定するものではないが、具体的には、例えば、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビス-2,4-ジメチルパレロニトリル、アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルパレロニトリル)等のアゾ化合物;アセチルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、アセチルシクロヘキシルスルホニルパーオキシド、2,4,4-トリメチルペンチル-2-パーオキシフェノキシアセテート等の過酸化物;ジイソプピルパーオキシジカーボネート、ジ-2-エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、ジエトキシエチルパーオキシジカーボネート等のパーカーボネート化合物;t-ブチルパーオキシネオデカネート、α-クミルパーオキシネオデカネート、t-ブチルパーオキシネオデカネート等のパーエステル化合物;アゾビスジメチルバレロニトリル、アゾビスメトキシバレロニトリル等の公知のラジカル重合開始剤を使用することができる。 The polymerization initiator used in the solution polymerization is not particularly limited, but specific examples include azobisisobutyronitrile, azobis-2,4-dimethylpareronitrile, azobis(4-methoxy-2 ,4-dimethylpareronitrile) and other azo compounds; acetyl peroxide, benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, acetylcyclohexylsulfonyl peroxide, 2,4,4-trimethylpentyl-2-peroxyphenoxyacetate and other peroxides Peroxydicarbonate compounds such as diisopropyl peroxydicarbonate, di-2-ethylhexyl peroxydicarbonate, diethoxyethyl peroxydicarbonate; t-butyl peroxyneodecanate, α-cumyl peroxyneodecanate , t-butylperoxyneodecanate and other perester compounds; and known radical polymerization initiators such as azobisdimethylvaleronitrile and azobismethoxyvaleronitrile.
重合反応温度は、特に限定するものではないが、通常30~200℃程度の範囲で設定
することができる。
Although the polymerization reaction temperature is not particularly limited, it can usually be set in the range of about 30 to 200°C.
また、重量平均分子量としては、1,000~200,000であることが好ましく、2,000~100,000であることがより好ましく、7,000~30,000であることがさらに好ましい。 Also, the weight average molecular weight is preferably from 1,000 to 200,000, more preferably from 2,000 to 100,000, and even more preferably from 7,000 to 30,000.
上記ビニル(共)重合体(A-1)は、合成終了後に脱溶媒及び/又は溶媒置換することで、固体又は任意の溶媒に置き換えた樹脂溶液にすることができる。 The vinyl (co)polymer (A-1) can be made into a solid or a resin solution in which an arbitrary solvent is substituted by removing the solvent and/or replacing the solvent after completion of the synthesis.
脱溶媒の方法としては、常圧で加熱により行ってもよいし、減圧下で脱溶媒してもよい。溶媒置換の方法としては、脱溶媒前、脱溶媒途中、又は脱溶媒後のいずれの段階で置換溶媒を投入してもよい。 As a method for removing the solvent, heating may be performed at normal pressure, or the solvent may be removed under reduced pressure. As a method for solvent replacement, the replacement solvent may be added at any stage before, during, or after solvent removal.
顔料分散樹脂(A)の固形分含有量としては、顔料分散性と貯蔵安定性の観点から、導電性顔料ペーストの固形分総量を基準として、0.1質量%以上が好ましく、0.3質量%以上がより好ましく、0.5質量%以上がより好ましく、1質量%以上がより好ましく、5質量%以上がさらに好ましく、10質量%以上が特に好ましい。また、顔料分散樹脂(A)の固形分含有量の上限としては、導電性顔料ペーストの固形分総量を基準として、50質量%以下が好ましく、40質量%以下がより好ましく、35質量%以下がさらに好ましく、30質量%以下が特に好ましい。また、顔料分散樹脂(A)の固形分含有量の範囲としては、導電性顔料ペーストの固形分総量を基準として、0.1~50質量%が好ましく、0.3~45質量%がより好ましく、0.5~40質量%が特に好ましい。 From the viewpoint of pigment dispersibility and storage stability, the solid content of the pigment dispersion resin (A) is preferably 0.1% by mass or more, and preferably 0.3% by mass, based on the total solid content of the conductive pigment paste. % or more, more preferably 0.5 mass % or more, more preferably 1 mass % or more, even more preferably 5 mass % or more, and particularly preferably 10 mass % or more. The upper limit of the solid content of the pigment dispersion resin (A) is preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, and 35% by mass or less, based on the total solid content of the conductive pigment paste. More preferably, 30% by mass or less is particularly preferable. Further, the range of the solid content of the pigment dispersion resin (A) is preferably 0.1 to 50% by mass, more preferably 0.3 to 45% by mass, based on the total solid content of the conductive pigment paste. , 0.5 to 40% by weight are particularly preferred.
本発明の方法で製造される導電性顔料ペーストが、導電性顔料(B)としてカーボンナノチューブ(B-1)を含有する場合、顔料分散樹脂(A)の固形分含有量としては、分散性と貯蔵安定性の観点から、導電性顔料ペーストの固形分総量を基準として、5~50質量%が好ましく、8~40質量%がより好ましく、10~30質量%が特に好ましい。 When the conductive pigment paste produced by the method of the present invention contains carbon nanotubes (B-1) as the conductive pigment (B), the solid content of the pigment dispersion resin (A) is From the viewpoint of storage stability, it is preferably 5 to 50% by mass, more preferably 8 to 40% by mass, and particularly preferably 10 to 30% by mass, based on the total solid content of the conductive pigment paste.
本発明の方法で製造される導電性顔料ペーストが、導電性顔料(B)としてカーボンナノチューブ(B-1)を含有しない場合、顔料分散樹脂(A)の固形分含有量としては、分散性と貯蔵安定性の観点から、導電性顔料ペーストの固形分総量を基準として、0.1~20質量%が好ましく、0.5~15質量%がより好ましく、1~10質量%が特に好ましい。 When the conductive pigment paste produced by the method of the present invention does not contain the carbon nanotube (B-1) as the conductive pigment (B), the solid content of the pigment dispersion resin (A) is From the viewpoint of storage stability, it is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 0.5 to 15% by mass, and particularly preferably 1 to 10% by mass, based on the total solid content of the conductive pigment paste.
<導電性顔料(B)>
本発明で用いる導電性顔料(B)は、カーボンナノチューブ(B-1)及び/又は平均一次粒子径が10~80nmの導電性カーボン(B-2)を含有する。
<Conductive Pigment (B)>
The conductive pigment (B) used in the present invention contains carbon nanotubes (B-1) and/or conductive carbon (B-2) having an average primary particle size of 10 to 80 nm.
上記カーボンナノチューブ(B-1)としては、単層カーボンナノチューブ、又は多層カーボンナノチューブをそれぞれ単独で、又は組合せて使用することができる。特に粘度、導電性及びコストの関係から、多層カーボンナノチューブを用いることが好ましい。 Single-walled carbon nanotubes or multi-walled carbon nanotubes can be used alone or in combination as the carbon nanotubes (B-1). In particular, it is preferable to use multi-walled carbon nanotubes in terms of viscosity, conductivity and cost.
上記カーボンナノチューブ(B-1)の外径としては、1~25nmであることが好ましく、3~20nmであることがより好ましく、5~15nmであることが特に好ましい。 The outer diameter of the carbon nanotube (B-1) is preferably 1 to 25 nm, more preferably 3 to 20 nm, and particularly preferably 5 to 15 nm.
上記カーボンナノチューブ(B-1)の長さとしては、1~100μmであることが好ましく、5~80μmであることがより好ましく、10~60μmであることが特に好ましい。 The length of the carbon nanotube (B-1) is preferably 1 to 100 μm, more preferably 5 to 80 μm, particularly preferably 10 to 60 μm.
上記カーボンナノチューブ(B-1)の比表面積としては、粘度及び導電性の関係から、1~1000m2/gの範囲内であることが好ましく、10~500m2/gの範囲内であることがさらに好ましい。 The specific surface area of the carbon nanotube (B-1) is preferably in the range of 1 to 1000 m 2 /g, more preferably in the range of 10 to 500 m 2 /g, from the viewpoint of viscosity and conductivity. More preferred.
上記平均一次粒子径が10~80nmの導電性カーボン(B-2)としては、カーボンナノチューブ(B-1)以外の球状、楕円体状、板状、鱗片状、または不定形状の導電性カーボンであり、平均一次粒子径としては、通常10~80nmであり、好ましくは15~60nmであり、より好ましくは20~50nmである。 The conductive carbon (B-2) having an average primary particle size of 10 to 80 nm is spherical, ellipsoidal, plate-like, scale-like, or amorphous conductive carbon other than the carbon nanotube (B-1). and the average primary particle size is usually 10 to 80 nm, preferably 15 to 60 nm, more preferably 20 to 50 nm.
ここで、本発明の平均一次粒子径とは、顔料を電子顕微鏡で観察し、100個の粒子について、それぞれ投影面積を求めてその面積に等しい円を仮定したときの直径を求め、100個の粒子の直径を単純平均して求めた一次粒子の平均径をいう。なお、顔料が凝集状態になっていた場合は、凝集粒子を構成している一次粒子で計算をする。 Here, the average primary particle size of the present invention is obtained by observing the pigment with an electron microscope, obtaining the projected area of each of 100 particles, and obtaining the diameter when a circle equal to the area is assumed. It means the average diameter of primary particles obtained by simply averaging the diameters of the particles. In addition, when the pigment is in an aggregated state, the primary particles constituting the aggregated particles are used for the calculation.
上記導電性カーボン(B-2)の種類としては、具体的には、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、サーマルブラック、グラフェン、黒鉛等が挙げられる。これらの導電性カーボンは、2種以上を組み合せて用いることもできる。 Specific examples of the conductive carbon (B-2) include acetylene black, ketjen black, furnace black, thermal black, graphene, and graphite. These conductive carbons can also be used in combination of two or more.
上記導電性カーボン(B-2)の比表面積としては、粘度及び導電性の関係から、1~500m2/gの範囲内であることが好ましく、30~150m2/gの範囲内であることがさらに好ましい。 The specific surface area of the conductive carbon (B-2) is preferably in the range of 1 to 500 m 2 /g, more preferably in the range of 30 to 150 m 2 /g, in view of the relationship between viscosity and conductivity. is more preferred.
上記導電性カーボン(B-2)は、顔料分散性の関係から、塩基性であることが好ましく、具体的には、pHが7.5以上であることが好ましく、8.0~12.0であることがより好ましく、8.5~11.0であることがさらに好ましい。 The above-mentioned conductive carbon (B-2) is preferably basic in terms of pigment dispersibility. is more preferred, and 8.5 to 11.0 is even more preferred.
また、上記導電性カーボン(B-2)は、導電性の観点から、1次粒子が鎖状構造(ストラクチャー)を形成している状態が好ましく、ストラクチャー指数が1.5~4.0の範囲内であることがより好ましく、1.7~3.2の範囲内であることが特に好ましい。 In addition, from the viewpoint of conductivity, the conductive carbon (B-2) preferably has a state in which the primary particles form a chain structure (structure), and the structure index is in the range of 1.5 to 4.0. more preferably within the range of 1.7 to 3.2.
ストラクチャー自体は電子顕微鏡で撮影した画像でも比較的容易に観察できるが、ストラクチャー指数はストラクチャーの度合いを定量化した数値である。ストラクチャー指数は一般的にDBP吸油量(ml/100g)を比表面積(m2/g)で割った値で定義することができる。ストラクチャー指数が1.5未満であると、ストラクチャーが発達していないために、十分な導電性が得ることができず、また、4.0を超えるとDBP吸油量に対して粒子径が大きいために導電経路が減少し、十分な導電性を示さなくなるか、又は合材ペーストの粘度が高くなる恐れがある。 The structure itself can be observed relatively easily in an image taken with an electron microscope, but the structure index is a numerical value that quantifies the degree of structure. The structure index can generally be defined as a value obtained by dividing the DBP oil absorption (ml/100g) by the specific surface area (m 2 /g). If the structure index is less than 1.5, the structure is not developed and sufficient conductivity cannot be obtained, and if it exceeds 4.0, the particle size is large relative to the DBP oil absorption. There is a risk that the conductive path will be reduced in the future, and it will not exhibit sufficient conductivity, or the viscosity of the composite paste will be high.
導電性顔料(B)は、カーボンナノチューブ(B-1)及び/又は平均一次粒子径が10~80nmの導電性カーボン(B-2)以外の導電性顔料を含有してもよい。形成される塗工膜に導電性を付与することができるものであれば特に制限はなく、粒子状、フレーク状、ファイバー(ウィスカー含む)状の形状の顔料を挙げることができる。具体的には、例えば、銀、ニッケル、銅、グラファイト、アルミニウム等の金属粉を挙げることができ、さらに、アンチモンがドープされた酸化錫、リンがドープされた酸化錫、酸化錫/アンチモンで表面被覆された針状酸化チタン、酸化アンチモン、アンチモン酸亜鉛、インジウム錫オキシド、カーボン又はグラファイトのウィスカー表面に酸化錫等を被覆した顔料;フレーク状のマイカ表面に酸化錫、アンチモンドープ酸化錫、錫ドープ酸化インジウム(ITO)、フッ素ドープ酸化錫(FTO)、リンドープ酸化錫及び酸化ニッケルからなる群より選ばれる少なくとも1種の導電性金属酸化物を被覆した顔料;二酸化チタン粒子表面に酸化錫及びリンを含む導電性を有する顔料等が挙げられ、上記導電性顔料は2種以上を組み合せて使用することもできる。 The conductive pigment (B) may contain a conductive pigment other than carbon nanotubes (B-1) and/or conductive carbon (B-2) having an average primary particle size of 10 to 80 nm. There is no particular limitation as long as it can impart electrical conductivity to the coating film to be formed, and examples include pigments in the form of particles, flakes, and fibers (including whiskers). Specific examples include powders of metals such as silver, nickel, copper, graphite, and aluminum. Further, antimony-doped tin oxide, phosphorous-doped tin oxide, and tin oxide/antimony are added to the surface. Acicular coated titanium oxide, antimony oxide, zinc antimonate, indium tin oxide, carbon or graphite whisker surface coated with tin oxide, etc.; flaky mica surface tin oxide, antimony-doped tin oxide, tin-doped A pigment coated with at least one conductive metal oxide selected from the group consisting of indium oxide (ITO), fluorine-doped tin oxide (FTO), phosphorus-doped tin oxide and nickel oxide; tin oxide and phosphorus on the surface of titanium dioxide particles; and conductive pigments, and the above-mentioned conductive pigments may be used in combination of two or more.
導電性顔料(B)の含有量としては、導電性と顔料分散性の観点から、導電性顔料ペーストの総量を基準として、1~90質量%が好ましく、3~70質量%がより好ましく、5~50質量%が特に好ましい。また、導電性顔料ペーストの固形分総量を基準として、10~99.9質量%が好ましく、30~99質量%がより好ましく、50~98質量%が特に好ましい。 The content of the conductive pigment (B) is preferably 1 to 90% by mass, more preferably 3 to 70% by mass, based on the total amount of the conductive pigment paste, from the viewpoint of conductivity and pigment dispersibility. ~50% by weight is particularly preferred. Also, based on the total solid content of the conductive pigment paste, it is preferably 10 to 99.9% by mass, more preferably 30 to 99% by mass, and particularly preferably 50 to 98% by mass.
導電性顔料(B)がカーボンナノチューブ(B-1)を含有する場合、カーボンナノチューブ(B-1)の含有量は、導電性と顔料分散性の観点から、導電性顔料ペーストの総量を基準として、1~20質量%が好ましく、2~18質量%がより好ましく、3~15質量%が特に好ましい。また、導電性顔料ペーストの固形分総量を基準として、10~99質量%が好ましく、30~95質量%がより好ましく、50~90質量%が特に好ましい。 When the conductive pigment (B) contains the carbon nanotube (B-1), the content of the carbon nanotube (B-1) is based on the total amount of the conductive pigment paste from the viewpoint of conductivity and pigment dispersibility. , preferably 1 to 20% by mass, more preferably 2 to 18% by mass, and particularly preferably 3 to 15% by mass. Also, based on the total solid content of the conductive pigment paste, it is preferably 10 to 99% by mass, more preferably 30 to 95% by mass, and particularly preferably 50 to 90% by mass.
導電性顔料(B)が、平均一次粒子径が10~80nmの導電性カーボン(B-2)を含有する場合、導電性カーボン(B-2)の含有量は、導電性と顔料分散性の観点から、導電性顔料ペーストの総量を基準として、5~90質量%が好ましく、10~80質量%がより好ましく、20~70質量%が特に好ましい。また、導電性顔料ペーストの固形分総量を基準として、40~99.9質量%が好ましく、50~99質量%がより好ましく、60~98質量%が特に好ましい。 When the conductive pigment (B) contains conductive carbon (B-2) having an average primary particle size of 10 to 80 nm, the content of the conductive carbon (B-2) is determined based on the conductivity and pigment dispersibility. From a viewpoint, based on the total amount of the conductive pigment paste, 5 to 90% by mass is preferable, 10 to 80% by mass is more preferable, and 20 to 70% by mass is particularly preferable. Also, based on the total solid content of the conductive pigment paste, it is preferably 40 to 99.9% by mass, more preferably 50 to 99% by mass, and particularly preferably 60 to 98% by mass.
導電性顔料(B)が、カーボンナノチューブ(B-1)及び平均一次粒子径が10~80nmの導電性カーボン(B-2)の両方を含有する場合、その重量比率(B-1)/(B-2)は、0.1/99.9~99.9/0.1の範囲となることが好ましく、1/99~90/10の範囲となることがさらに好ましい。 When the conductive pigment (B) contains both carbon nanotubes (B-1) and conductive carbon (B-2) having an average primary particle diameter of 10 to 80 nm, the weight ratio (B-1)/( B-2) is preferably in the range of 0.1/99.9 to 99.9/0.1, more preferably in the range of 1/99 to 90/10.
<溶媒(C)>
上記導電性顔料ペーストで用いることができる溶媒(C)としては、従来公知のものを特に制限なく使用することができる。具体的には、例えば、n-ブタン、n-ヘキサン、n-ヘプタン、n-オクタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロブタン等の炭化水素系溶剤;トルエン、キシレン等の芳香族系溶剤;メチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤;n-ブチルエーテル、ジオキサン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコール等のエーテル系溶剤;酢酸エチル、酢酸n-ブチル、酢酸イソブチル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ブチルカルビトールアセテート等のエステル系溶剤;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン等のケトン系溶剤;エタノール、イソプロパノール、n-ブタノール、sec-ブタノール、イソブタノール等の等のアルコール系溶剤;エクアミド(商品名、出光興産株式会社製、アミド系溶剤)、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルホルムアミド、N-メチルアセトアミド、N-メチルプロピオアミド、N-メチル-2-ピロリドン等のアミド系溶剤等を挙げることができる。これらの溶剤は、1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。
<Solvent (C)>
As the solvent (C) that can be used in the conductive pigment paste, conventionally known solvents can be used without particular limitation. Specifically, for example, hydrocarbon solvents such as n-butane, n-hexane, n-heptane, n-octane, cyclopentane, cyclohexane and cyclobutane; aromatic solvents such as toluene and xylene; methyl isobutyl ketone and the like. Ether solvents such as n-butyl ether, dioxane, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol; ethyl acetate, n-butyl acetate, isobutyl acetate , Ester-based solvents such as ethylene glycol monomethyl ether acetate, butyl carbitol acetate; Ketone-based solvents such as methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, diisobutyl ketone; Alcohols such as ethanol, isopropanol, n-butanol, sec-butanol, isobutanol, etc. System solvent; Equamid (trade name, manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd., amide solvent), N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, N-methylformamide, N-methylacetamide, N-methylpropioamide, Examples include amide solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone. These solvents can be used singly or in combination of two or more.
なかでも、導電性顔料ペーストで用いることができる溶媒(C)は、顔料分散樹脂(A)の溶解性及び導電性顔料ペーストの分散安定性の観点から、水酸基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、エーテル基等の極性官能基を持つ溶媒を含有することが好ましい。 Among them, the solvent (C) that can be used in the conductive pigment paste includes a hydroxyl group, a carboxyl group, an amide group, and an amino group from the viewpoint of the solubility of the pigment dispersion resin (A) and the dispersion stability of the conductive pigment paste. It is preferable to contain a solvent having a polar functional group such as an ether group.
また、導電性顔料ペーストの分散性や樹脂を変質又は加水分解させない観点から、実質的に水を含まないことが好ましい。ここで「実質的に水を含まない」とは、導電性顔料ペーストの全量を基準として、水の含有量が、通常1質量%以下であり、好ましくは0.5質量%以下であり、特に好ましくは0.1質量%以下であることをいう。 Moreover, from the viewpoint of dispersibility of the conductive pigment paste and prevention of deterioration or hydrolysis of the resin, it is preferable that the paste does not substantially contain water. Here, "substantially free of water" means that the water content is usually 1% by mass or less, preferably 0.5% by mass or less, based on the total amount of the conductive pigment paste. It means that it is preferably 0.1% by mass or less.
本発明において、導電性顔料ペーストの水の分含有量は、カールフィッシャー電量滴定法にて測定することができる。具体的には、カールフィッシャー水分率計(京都電子工業株式会社製、製品名:MKC-610)を用い、該装置に備えられた水分気化装置(京都電子(株)製、ADP-611)の設定温度は130℃として測定することができる。 In the present invention, the content of water in the conductive pigment paste can be measured by Karl Fischer coulometric titration. Specifically, using a Karl Fischer moisture content meter (manufactured by Kyoto Electronics Industry Co., Ltd., product name: MKC-610), a moisture vaporizer (manufactured by Kyoto Electronics Industry Co., Ltd., ADP-611) provided in the device The set temperature can be measured as 130°C.
顔料分散樹脂(A)の溶解性及び導電性顔料ペーストの分散安定性の観点から、溶媒(C)の溶解性パラメーターδCが、10.0(cal/cm3)1/2以上であることが好ましく、10.4~15.0(cal/cm3)1/2の範囲内であることがより好ましく、10.5~13.0(cal/cm3)1/2の範囲内であることが特に好ましい。 From the viewpoint of the solubility of the pigment dispersion resin (A) and the dispersion stability of the conductive pigment paste, the solubility parameter δC of the solvent (C) is 10.0 (cal/cm 3 ) 1/2 or more. preferably in the range of 10.4 to 15.0 (cal/cm 3 ) 1/2 , more preferably in the range of 10.5 to 13.0 (cal/cm 3 ) 1/2 is particularly preferred.
溶媒の溶解性パラメーターは、J.Brandrup及びE.H.Immergut編“Polymer Handbook” VII Solubility Parament Values,pp519-559(John Wiley& Sons社、第3版1989年発行)に記載される方法に従って求めることができる。2種以上の溶媒を組合せて混合溶媒として用いる場合、その混合溶媒の溶解性パラメーターは、実験的に求めることができ、また、簡便な方法として、個々の液状溶媒のモル分率と溶解性パラメーターとの積の総和により求めることもできる。 Solubility parameters of solvents can be determined according to the method described in J. Brandrup and E.H. Immergut, "Polymer Handbook" VII Solubility Parament Values, pp519-559 (John Wiley & Sons, 3rd edition, 1989). When two or more solvents are used in combination as a mixed solvent, the solubility parameters of the mixed solvent can be determined experimentally. It can also be obtained by the sum of the products of
本発明の「溶媒(C)の溶解性パラメーター」とは、導電性顔料ペーストに含まれる全ての溶媒(混合溶媒)の溶解性パラメーターのことである。 The "solubility parameter of the solvent (C)" in the present invention is the solubility parameter of all the solvents (mixed solvent) contained in the conductive pigment paste.
顔料分散樹脂(A)の溶解性及び導電性顔料ペーストの分散安定性の観点から、顔料分散樹脂(A)の溶解性パラメーターδAと溶媒(C)の溶解性パラメーターδCとの差|δA-δC|が、|δA-δC|<2.1の関係であることが好ましく、|δA-δC|<2.0であることがより好ましく、|δA-δC|<1.8であることがより好ましく、|δA-δC|<1.6であることがさらに好ましい。 From the viewpoint of the solubility of the pigment dispersion resin (A) and the dispersion stability of the conductive pigment paste, the difference between the solubility parameter δA of the pigment dispersion resin (A) and the solubility parameter δC of the solvent (C) |δA−δC | is preferably in the relationship |δA-δC|<2.1, more preferably |δA-δC|<2.0, and more preferably |δA-δC|<1.8. |δA−δC|<1.6 is more preferred.
<導電性顔料ペースト>
本発明の製造方法で用いることができる導電性顔料ペーストは、上記の顔料分散樹脂(A)、導電性顔料(B)、溶媒(C)の他に、任意選択で、その他の成分を含有することができる。
<Conductive pigment paste>
The conductive pigment paste that can be used in the production method of the present invention optionally contains other components in addition to the above-described pigment dispersion resin (A), conductive pigment (B), and solvent (C). be able to.
その他の成分としては、顔料分散樹脂(A)以外の顔料分散樹脂、皮膜形成樹脂、中和剤、消泡剤、防腐剤、防錆剤、可塑剤、導電性顔料(B)以外の顔料等を挙げることができる。 Other components include a pigment dispersion resin other than the pigment dispersion resin (A), a film-forming resin, a neutralizer, an antifoaming agent, an antiseptic, an antirust agent, a plasticizer, a pigment other than the conductive pigment (B), and the like. can be mentioned.
顔料分散樹脂(A)以外の顔料分散樹脂及び皮膜形成樹脂としては、例えば、上記顔料分散樹脂(A)以外のアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエーテル樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリケート樹脂、塩素系樹脂、フッ素系樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、スチレン系樹脂、ジエン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂及びこれらの複合樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。 Examples of the pigment dispersion resin other than the pigment dispersion resin (A) and the film-forming resin include acrylic resins other than the pigment dispersion resin (A), polyester resins, epoxy resins, polyether resins, alkyd resins, urethane resins, and silicone resins. , polycarbonate resins, silicate resins, chlorine-based resins, fluorine-based resins, polyvinylpyrrolidone resins, polyvinyl alcohol resins, polyvinyl acetal resins, styrene-based resins, diene-based resins, polyolefin-based resins, and composite resins thereof. These resins can be used singly or in combination of two or more.
なかでも、皮膜形成樹脂(D)を含有することが好ましい。皮膜形成樹脂(D)は、塗工膜の膜形成を目的とする樹脂であり、顔料分散樹脂(A)が必須成分としている極性官能基を実質的に含有していない低極性の樹脂であり、例えば、極性官能基濃度としては9mmol/g未満であり、好ましくは5mmol/g以下であり、より好ましくは1mmol/g以下であることが好適である。 Among them, it is preferable to contain the film-forming resin (D). The film-forming resin (D) is a resin for the purpose of forming a coating film, and is a low-polarity resin that does not substantially contain the polar functional groups that are essential components of the pigment-dispersing resin (A). For example, the polar functional group concentration is less than 9 mmol/g, preferably 5 mmol/g or less, more preferably 1 mmol/g or less.
皮膜形成樹脂(D)としては、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、塩素系樹脂、フッ素系樹脂、スチレン系樹脂、ジエン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂及びこれらの複合樹脂等が好ましい。これらの樹脂は、1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。 Preferred examples of the film-forming resin (D) include epoxy resins, urethane resins, chlorine resins, fluorine resins, styrene resins, diene resins, polyolefin resins, composite resins thereof, and the like. These resins can be used singly or in combination of two or more.
皮膜形成樹脂(D)は、顔料分散時に含有していてもよく、あるいは顔料分散後に添加して含有してもよい。皮膜形成樹脂(D)の重量平均分子量としては、基材との密着性、塗膜物性の補強、及び耐溶剤性の観点から、100,000以上であることが好ましく、500,000~3,000,000であることがより好ましい。また、皮膜形成樹脂(D)の溶解性パラメーターとしては、10未満であることが好ましく、9.3未満であることがより好ましい。 The film-forming resin (D) may be contained during pigment dispersion, or may be added and contained after pigment dispersion. The weight-average molecular weight of the film-forming resin (D) is preferably 100,000 or more, preferably 500,000 to 3,000, from the viewpoints of adhesion to the substrate, reinforcement of physical properties of the coating film, and solvent resistance. 000,000 is more preferred. The solubility parameter of the film-forming resin (D) is preferably less than 10, more preferably less than 9.3.
また、樹脂の溶解性と貯蔵安定性の観点から、上記皮膜形成樹脂(D)の溶解性パラメーターδDと溶媒(C)の溶解性パラメーターδCとが、|δD-δC|<3.0の関係であることが好ましい。より好ましくは0≦|δD-δC|≦2.8、さらに好ましくは0.1≦|δD-δC|≦2.5の関係である。 Further, from the viewpoint of the solubility and storage stability of the resin, the solubility parameter δD of the film-forming resin (D) and the solubility parameter δC of the solvent (C) have a |δD−δC|<3.0 relationship. is preferably More preferably, 0≤|δD-δC|≤2.8, and more preferably 0.1≤|δD-δC|≤2.5.
また、本発明の導電性顔料ペーストは、導電性顔料のぬれ性及び/又は分散安定性を上げる観点から、高極性低分子量成分を含有することが好ましい。 Moreover, the conductive pigment paste of the present invention preferably contains a highly polar low-molecular-weight component from the viewpoint of improving the wettability and/or dispersion stability of the conductive pigment.
高極性低分子量成分としては、塩基性又は酸性のものが好ましく、一部又は全部が塩であっても良い。なかでも、顔料が酸性の場合は塩基含有低分子量成分が好ましく、顔料が塩基性の場合は酸基含有低分子量成分が好ましい。 The highly polar low-molecular-weight component is preferably basic or acidic, and may be partly or wholly a salt. Among them, base-containing low-molecular-weight components are preferred when the pigment is acidic, and acid-group-containing low-molecular-weight components are preferred when the pigment is basic.
高極性低分子量成分は、溶媒蒸発(加熱乾燥)後の導電性塗工膜又は導電性材料にできる限り残留しないことが耐水性等の観点から好適であり、分子量としては、1,000未満が好ましく、400未満がより好ましい。 It is preferable from the viewpoint of water resistance that the highly polar low molecular weight component does not remain in the conductive coating film or conductive material after solvent evaporation (heat drying) as much as possible, and the molecular weight is less than 1,000. Preferably, less than 400 is more preferred.
高極性低分子量成分としては、例えば、有機酸、無機酸、有機塩基及び無機塩基を用いることができる。有機酸としては、有機カルボン酸(ギ酸、グルタミン酸、酢酸、プロピオン酸、安息香酸、フタル酸等)、有機スルホン酸(ベンゼンスルホン酸等)等が、無機酸としては、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸等が、有機塩基としては、アミン化合物(ピリジン、トリエチルアミン、ジアザビシクロウンデセン、アニリン等)等が、無機塩基としては、金属水酸化物(水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等)、アンモニア等が、それぞれあげられる。 Organic acids, inorganic acids, organic bases and inorganic bases can be used as the highly polar low molecular weight component. Examples of organic acids include organic carboxylic acids (formic acid, glutamic acid, acetic acid, propionic acid, benzoic acid, phthalic acid, etc.) and organic sulfonic acids (benzenesulfonic acid, etc.). Acids and the like, organic bases such as amine compounds (pyridine, triethylamine, diazabicycloundecene, aniline, etc.), and inorganic bases such as metal hydroxides (sodium hydroxide, potassium hydroxide, etc.), ammonia, etc. are given respectively.
上記高極性低分子量成分の含有量としては、導電性顔料(B)を基準として、0.01~2.0質量%含有することが好ましく、0.02~1.0質量%含有することがより好ましい。 The content of the highly polar low molecular weight component is preferably 0.01 to 2.0% by mass, more preferably 0.02 to 1.0% by mass, based on the conductive pigment (B). more preferred.
導電性顔料(B)以外の顔料としては、例えば、チタン白、亜鉛華等の白色顔料;シアニンブルー、インダスレンブルー等の青色顔料;シアニングリーン、緑青等の緑色顔料;アゾ系やキナクリドン系等の有機赤色顔料、ベンガラ等の赤色顔料;ベンツイミダゾロン系、イソインドリノン系、イソインドリン系及びキノフタロン系等の有機黄色顔料、チタンイエロー、黄鉛等の黄色顔料等が挙げられる。これらの顔料は、1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。これらの導電性顔料(B)以外の顔料は、導電性を大きく損なわない範囲内で色調整や膜の物性補強等の目的で使用することができ、顔料分散樹脂(A)と導電性顔料(B)と共に同時に分散してもよく、また、顔料分散樹脂(A)と導電性顔料(B)を分散してペーストを作成した後に顔料又は顔料ペーストとして混ぜても良い。 Pigments other than the conductive pigment (B) include, for example, white pigments such as titanium white and zinc white; blue pigments such as cyanine blue and indanthrene blue; green pigments such as cyanine green and patina; and red pigments such as red iron oxide; organic yellow pigments such as benzimidazolone-based, isoindolinone-based, isoindoline-based and quinophthalone-based yellow pigments; and yellow pigments such as titanium yellow and yellow lead. These pigments can be used singly or in combination of two or more. Pigments other than these conductive pigments (B) can be used for purposes such as color adjustment and reinforcement of physical properties of the film within a range that does not significantly impair conductivity. It may be dispersed together with B), or the pigment-dispersing resin (A) and the conductive pigment (B) may be dispersed to prepare a paste and then mixed as a pigment or a pigment paste.
上記導電性顔料(B)以外の顔料の含有量としては、導電性顔料ペースト中の全顔料を基準として、10質量以下が好ましく、5質量%以下がより好ましく、1質量%以下がさらに好ましく、実質的に含有しないことが特に好ましい。 The content of pigments other than the conductive pigment (B) is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and even more preferably 1% by mass or less, based on all pigments in the conductive pigment paste. It is especially preferable not to contain substantially.
本発明で製造した導電性顔料ペーストは、製造後に新たに導電性顔料(B-3)を混合することができる。 The conductive pigment paste produced in the present invention can be newly mixed with the conductive pigment (B-3) after production.
製造後に添加する導電性顔料(B-3)としては、導電性の観点からカーボンナノチューブ、導電カーボン等が好ましく、分散剤や溶媒等を含んだ分散液(ペースト)であっても良い。また、後述する合材ペーストを製造後に、導電性顔料(B-3)と合材ペーストとを混合しても良い。
上記導電性顔料ペーストの製造後に導電性顔料(B-3)を添加する場合、上記導電性顔料(B)と導電性顔料(B-3)の含有比率としては、固形分質量の比率で1/99~99/1が好ましい。
The conductive pigment (B-3) added after production is preferably carbon nanotubes, conductive carbon, or the like from the viewpoint of conductivity, and may be a dispersion (paste) containing a dispersant, solvent, or the like. Further, the conductive pigment (B-3) and the mixture paste may be mixed after manufacturing the mixture paste to be described later.
When the conductive pigment (B-3) is added after the production of the conductive pigment paste, the content ratio of the conductive pigment (B) and the conductive pigment (B-3) is 1 in terms of solid content mass ratio. /99 to 99/1 are preferred.
<導電性顔料ペーストの製造方法>
本発明の導電性顔料ペーストの製造方法では、以上に述べた各成分を、メジアレス分散機により混合及び分散する。
<Method for producing conductive pigment paste>
In the method for producing the conductive pigment paste of the present invention, the components described above are mixed and dispersed using a medialess disperser.
メジアレス分散機は、メジアとなるボール、ビーズ等を含有しないため、分散時の顔料の破壊や異物混入等を防ぎつつ混合及び分散を行うことが可能である。 Since the medialess dispersing machine does not contain balls, beads, etc. that serve as media, it is possible to mix and disperse the pigment while preventing the pigment from being destroyed or mixed with foreign matter during dispersion.
本発明で用いるメジアレス分散機は、分散性及び製造効率の観点から、ケーシング内にローター及びステーターを有し、ローター及びステーターが混合、分散、及びポンプの機能を有することが好ましい。 From the viewpoint of dispersibility and production efficiency, the medialess disperser used in the present invention preferably has a rotor and a stator in a casing, and the rotor and stator have mixing, dispersing, and pumping functions.
本発明では、顔料分散樹脂(A)、溶媒(C)、及び任意選択でその他の成分を混合して得られた液体原料(L)に、導電性顔料(B)を含有する粉体原料(P)を投入し、メジアレス分散機により混合及び分散を行う。 In the present invention, a powder raw material containing a conductive pigment (B) in a liquid raw material (L) obtained by mixing a pigment dispersion resin (A), a solvent (C), and optionally other components ( P) is added and mixed and dispersed using a medialess disperser.
前記液体原料(L)は、粉体原料(P)を投入する前にメジアレス分散機に投入する。このとき、液体原料(L)の複数の含有成分をメジアレス分散機によって混ぜ合わせてもよい。 The liquid raw material (L) is put into a medialess dispersing machine before the powdery raw material (P) is put. At this time, a plurality of components contained in the liquid raw material (L) may be mixed using a medialess disperser.
粉体原料(P)は、連続的に投入しても良いし、複数回に分けて投入してもよい。また、メジアレス分散機を停止して粉体原料(P)を一部投入してから運転する、を複数回繰り返すことで粉体原料(P)の投入を行ってもよい。ただし、混合及び分散を効率的に行う観点から、メジアレス分散機を運転させながら粉体原料(P)を投入することがより好ましい。 The raw material powder (P) may be added continuously, or may be added in multiple batches. Alternatively, the powdery raw material (P) may be fed by repeating a process of stopping the medialess dispersing machine, partially feeding the powdery raw material (P), and then operating the apparatus a plurality of times. However, from the viewpoint of efficient mixing and dispersion, it is more preferable to add the powder raw material (P) while operating the medialess disperser.
粉体原料(P)は、粉体原料の飛散防止及び生産効率の観点から、吸引によってメジアレス分散機に投入されることが好ましい。中でも、メジアレス分散機がローターを有し、ローターが回転する際に生じる負圧によって、粉体原料(P)を分散機内に吸引投入することが特に好ましい。ローターが回転する際に生じる負圧によって粉体原料(P)を吸引投入すると、分散機を作動させながら系内に徐々に粉体原料(P)を投入することができるため、より効率的な分散が可能となる。このようなメジアレス分散機の市販品としては、例えば、(株)ダルトン社製:商品名Conti-TDS、IKA社製:商品名CMX等が挙げられる。 From the viewpoint of scattering prevention of the powdery raw material and production efficiency, the powdery raw material (P) is preferably introduced into the medialess disperser by suction. Among them, it is particularly preferable that the medialess dispersing machine has a rotor, and the powder raw material (P) is sucked into the dispersing machine by the negative pressure generated when the rotor rotates. When the powdery raw material (P) is sucked in by the negative pressure generated when the rotor rotates, the powdery raw material (P) can be gradually introduced into the system while the disperser is operating, which makes it more efficient. Dispersion becomes possible. Examples of commercial products of such a medialess disperser include Conti-TDS (trade name) manufactured by Dalton Co., Ltd., and CMX (trade name) manufactured by IKA.
本発明では、より分散性の高い導電性ペーストを作成するために、前述のメジアレス分散機による混合及び分散の後、ペイントシェーカー、ビーズミル、ボールミル、ペブルボールミル、ホモジナイザー、超音波分散機、捏和機、押出機、遊星式混錬機からなる群より選ばれる少なくとも一種の分散機によってさらに追加分散を行うことが好ましい。中でも、追加分散においては、アニュラー型ビーズミル、超高速ホモジナイザー、及び高圧ホモジナイザーが好適である。 In the present invention, in order to create a conductive paste with higher dispersibility, after mixing and dispersing with the above-mentioned medialess disperser, paint shaker, bead mill, ball mill, pebble ball mill, homogenizer, ultrasonic disperser, kneader , an extruder, and a planetary kneader. Among them, an annular bead mill, an ultrahigh-speed homogenizer, and a high-pressure homogenizer are suitable for additional dispersion.
アニュラー型ビーズミルとは、円筒状のローターを有するベセル容器内部にビーズが充填されているビーズミルである。回転するローターとベセル容器の内壁面との間を分散されるペーストが通過する際に分散が行われる機構となっている。他の方式に比べて比較的狭い領域をペーストが通過することから、ビーズの偏りやショートパスが少なく、ペーストの分散効率が均一となる。アニュラー型ビーズミルの市販品としては、例えば、EIRICH社製:商品名DCPミル、(株)井上製作所製:商品名スパイクミル、浅田鉄工(株)製:商品名タフミル、アシザワ・ファインテック(株)社製:商品名スターミルLMZ等が挙げられる。 An annular bead mill is a bead mill in which beads are filled inside a vessel container having a cylindrical rotor. The mechanism is such that the paste is dispersed when it passes between the rotating rotor and the inner wall surface of the vessel container. Since the paste passes through a relatively narrow area compared to other methods, unevenness of the beads and short paths are reduced, and the paste dispersion efficiency is uniform. Commercially available annular bead mills include, for example, EIRICH Co.: product name DCP Mill, Inoue Seisakusho Co.: product name Spike Mill, Asada Tekko Co., Ltd. product name Tough Mill, Ashizawa Finetech Co., Ltd. Co., Ltd.: trade name Starmill LMZ and the like.
上記アニュラー型ビーズミルは、分散性の観点から、2軸駆動方式であることがより好ましい。本発明において、2軸駆動方式のアニュラー型ビーズミルとは、円筒状のローターの内側にステーター、スクリュー、スクリーン等が形成されたビーズミルであり、1軸駆動方式よりもビーズの偏りやショートパスが軽減される。2軸駆動方式のアニュラー型ビーズミルとしては、具体的には、例えば、特開平10-005560号公報、特開2003-1082号公報、特開2006-7128号公報等に記載されたビーズミルが挙げられる。 From the viewpoint of dispersibility, the annular bead mill is more preferably of a biaxial drive system. In the present invention, a two-axis drive type annular bead mill is a bead mill in which a stator, screw, screen, etc. are formed inside a cylindrical rotor, and unevenness of beads and short passes are reduced compared to a single-axis drive type. be done. Specific examples of the biaxially driven annular bead mill include the bead mills described in JP-A-10-005560, JP-A-2003-1082, and JP-A-2006-7128. .
上記2軸駆動方式のアニュラー型ビーズミルは、分散性の観点から、ローターの内側のスクリュー、スクリーン等が回転する事が好ましい。ローターの回転と逆の方向に回転させることで、高濃度のペーストを分散させることができる。 In the biaxially driven annular bead mill, it is preferable from the viewpoint of dispersibility that the screw, screen, etc. inside the rotor rotate. High-concentration paste can be dispersed by rotating in the direction opposite to the rotation of the rotor.
上記2軸方式のアニュラー型ビーズミルにおいて、分散されたペーストを分離する機構としては、上記特開平10-005560号公報等ではスクリーンタイプを用いているが、本発明においてはスクリーンタイプに限定されず、遠心分離タイプ、ギャップタイプなどを用いてもよい。 In the biaxial annular bead mill, as a mechanism for separating the dispersed paste, a screen type is used in JP-A-10-005560, etc., but the present invention is not limited to the screen type, Centrifugation type, gap type, etc. may be used.
前記超高速ホモジナイザーは、内刃を有するローターが高速回転するメジアレス分散機である。高速回転する内刃との衝突、及び高速回転によって外壁又は固定外刃との間に生じるせん断力によって、粒子が微細化及び均一化する。超高速ホモジナイザーの市販品としては、例えば、エム・テクニック(株)社製:商品名クレアミックス、プライミクス(株)社製:商品名フィルミックス等が挙げられる。 The ultrahigh-speed homogenizer is a medialess disperser in which a rotor having inner blades rotates at high speed. Collisions with the high-speed rotating inner blade and shear force generated between the outer wall or the stationary outer blade due to the high-speed rotation make the particles finer and uniform. Commercially available ultra-high-speed homogenizers include, for example, Clearmix (trade name) manufactured by M Technic Co., Ltd., Filmix (trade name) manufactured by Primix Co., Ltd., and the like.
前記高圧ホモジナイザーは、ポンプによる加圧で、狭い間隙にペーストを通過させることで、粒子間の衝突、圧力差による剪断力で分散、微細化、均一化を行うメジアレス分散機である。高圧ホモジナイザーの市販品としては、例えば、吉田機械興業(株)社製:商品名ナノヴェイタ、(株)スギノマシン社製:商品名スターバースト等が挙げられる。 The high-pressure homogenizer is a medialess dispersing machine that disperses, refines, and homogenizes the paste by passing the paste through a narrow gap under pressure by a pump, and by using shearing force due to collision between particles and pressure difference. Commercially available high-pressure homogenizers include, for example, Yoshida Kikai Kogyo Co., Ltd.: product name Nanoveita, Sugino Machine Co., Ltd. product: product name Starburst.
<合材ペースト>
本発明の製造方法で用いられる合材ペーストは、前記導電性顔料ペーストに含まれる顔料分散樹脂(A)、導電性顔料(B)、及び溶媒(C)を必須成分とするものであって、さらに任意選択で、その他の樹脂、顔料、溶媒、添加剤等の成分を導電性顔料ペーストに添加することができる。
<Mix paste>
The composite paste used in the production method of the present invention contains the pigment dispersion resin (A), the conductive pigment (B), and the solvent (C) contained in the conductive pigment paste as essential components, Further optionally, other ingredients such as resins, pigments, solvents, additives, etc. can be added to the conductive pigment paste.
樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエーテル樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリケート樹脂、塩素系樹脂、フッ素系樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、及びこれらの複合樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。 Examples of resins include acrylic resins, polyester resins, epoxy resins, polyether resins, alkyd resins, urethane resins, silicone resins, polycarbonate resins, silicate resins, chlorine resins, fluorine resins, polyvinylpyrrolidone resins, polyvinyl alcohol resins, Examples include polyvinyl acetal resins and composite resins thereof. These resins can be used singly or in combination of two or more.
顔料としては、例えば、着色顔料、光輝性顔料、体質顔料、防錆顔料、金属粒子等が挙げられる。これらの顔料は、1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。なかでも、合材ペーストを電池用電極層の材料として用いる場合は電極活物質を含有することが好ましい。電極活物質としては、例えば、ニッケル酸リチウム(LiNiO2)、マンガン酸リチウム(LiMn2O4)、コバルト酸リチウム(LiCoO2)、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2等のリチウム複合酸化物等が挙げられる。これらの電極活物質は、1種単独で、又は2種以上を混合して用いることができる。
電極活物質を含有する場合、上記合材ペースト固形分中の電極活物質の固形分含有量は、通常70~99.9質量%、好ましくは80~99質量%であることが、電池容量及び電池抵抗などの面から好適である。
Examples of pigments include coloring pigments, luster pigments, extender pigments, rust preventive pigments, and metal particles. These pigments can be used singly or in combination of two or more. Above all, when the mixture paste is used as the material for the battery electrode layer, it preferably contains an electrode active material. Examples of electrode active materials include lithium nickelate ( LiNiO2 ), lithium manganate ( LiMn2O4 ), lithium cobaltate ( LiCoO2 ), LiNi1 /3Co1 / 3Mn1 / 3O2 , and the like . Lithium compound oxide etc. are mentioned. These electrode active materials can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.
When the electrode active material is contained, the solid content of the electrode active material in the solid content of the mixture paste is usually 70 to 99.9% by mass, preferably 80 to 99% by mass. It is suitable in terms of battery resistance and the like.
溶媒としては、特に制限はないが、前述した溶媒(C)と同様の溶媒を好適に用いることができる。上記溶媒は、1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。 The solvent is not particularly limited, but the same solvent as the solvent (C) described above can be preferably used. The above solvents may be used singly or in combination of two or more.
添加剤としては、中和剤、顔料分散剤、消泡剤、防腐剤、防錆剤、可塑剤、粘性調整剤等が挙げられる。 Additives include neutralizers, pigment dispersants, antifoaming agents, preservatives, rust preventives, plasticizers, viscosity modifiers and the like.
合材ペースト中の顔料分散樹脂(A)の含有量は、合材ペースト中の固形分総量を基準として、通常0.01~80質量%、好ましくは0.02~50質量%、より好ましくは0.05~20質量%、特に好ましくは0.08~10質量%であることが、顔料分散時の粘度、顔料分散性、貯蔵安定性、生産効率、及び導電性等の面から好ましい。 The content of the pigment dispersion resin (A) in the composite paste is usually 0.01 to 80% by mass, preferably 0.02 to 50% by mass, more preferably 0.02 to 50% by mass, based on the total solid content in the composite paste. 0.05 to 20% by mass, particularly preferably 0.08 to 10% by mass, is preferred from the viewpoints of viscosity, pigment dispersibility, storage stability, production efficiency, electrical conductivity, etc. when the pigment is dispersed.
合材ペーストは、以上に述べた各成分を、例えば、ディスパー、ペイントシェーカー、ビーズミル、ボールミル、ペブルボールミル、ホモジナイザー、超音波分散機、捏和機、押出機、遊星式混錬機等の従来公知の撹拌機又は分散機を用いて均一に混合又は分散させることにより調製することができる。 The composite material paste is prepared by mixing each of the components described above with conventionally known methods such as dispersers, paint shakers, bead mills, ball mills, pebble ball mills, homogenizers, ultrasonic dispersers, kneaders, extruders, and planetary kneaders. It can be prepared by uniformly mixing or dispersing using a stirrer or disperser.
<塗工膜(電極層)>
前述の合材ペーストを被塗物に塗布(塗工)することで塗工膜が形成される。
<Coating film (electrode layer)>
A coating film is formed by applying (coating) the above-described mixture paste to an object to be coated.
本発明において、塗工膜とは、液状の合材ペーストを被塗物(基材)に塗布して加熱乾燥した固形状の膜のことであり、被塗物から剥がして導電性フィルムを得ることや、板状被塗物(基材)の両面に塗工して導電性材料を得ることもできる。 In the present invention, the coating film is a solid film obtained by applying a liquid mixture paste to an object (substrate) and drying it by heating, and peeling it off from the object to obtain a conductive film. Alternatively, a conductive material can be obtained by coating both sides of a plate-like object (substrate).
被塗物は特に限定されるものではなく、例えば、金属材;各種プラスチック材;ガラス、セメント、コンクリート等の無機材料;木材;繊維材料(紙、布等)等を挙げることができ、これらの複合材料であってもよい。また、これらの被塗物は、任意選択で、適宜、脱脂処理、表面処理等することができる。
なお、塗工膜を電池用電極層として集電材に塗布(塗工)することが好ましい。
上記電極層は、例えば、リチウムイオン電池の正極または負極として用いることができる。
The object to be coated is not particularly limited, and examples thereof include metal materials; various plastic materials; inorganic materials such as glass, cement, and concrete; wood; It may be a composite material. In addition, these objects to be coated can optionally be subjected to degreasing treatment, surface treatment, or the like as appropriate.
In addition, it is preferable to apply|coat (coat) a coating film to a collector as a battery electrode layer.
The electrode layer can be used, for example, as a positive electrode or a negative electrode of a lithium ion battery.
塗布方法としては、一定の膜厚範囲内で塗布できるものであれば特に限定されず、例えば、ローラー塗装、刷毛塗装、霧化塗装、ディッピング塗装、アプリケーター塗装、シャワーコート塗装、ロールコーター塗装、ダイコーター塗装等が挙げられる。 The coating method is not particularly limited as long as it can be applied within a certain film thickness range. tar coating and the like.
膜厚としては、乾燥膜厚で1~200μmが好ましく、2~150μmがより好ましい。
乾燥温度としては、60~300℃の温度が好ましく、80~200℃の温度がより好ましい。
The dry film thickness is preferably 1 to 200 μm, more preferably 2 to 150 μm.
The drying temperature is preferably 60 to 300°C, more preferably 80 to 200°C.
加熱乾燥することにより、合材ペーストに含まれる溶媒が80%以上消失することが好ましく、90%以上消失することがより好ましく、95%以上消失することが特に好ましい。また、高極性低分子量成分を含有している場合、上記の加熱乾燥により、一部又は全部が消失することが好ましい。 By heating and drying, the solvent contained in the mixture paste is preferably lost by 80% or more, more preferably by 90% or more, and particularly preferably by 95% or more. Moreover, when it contains a highly polar low-molecular-weight component, it is preferable that part or all of it disappears by the above heat drying.
以下、製造例、実施例及び比較例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。各例中の「部」は質量部、「%」は質量%を示す。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to Production Examples, Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto. "Parts" in each example means parts by mass, and "%" means % by mass.
<顔料分散樹脂(A)の製造方法>
製造例1 顔料分散樹脂A1の製造
温度計、環流冷却管、窒素ガス導入管および撹拌機を備えた反応容器に、重合性モノマーとして酢酸ビニル90部及びアクリル酸10部、溶媒としてメタノール、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルを用いて、約60度の温度で共重合反応を行った後、減圧下に未反応のモノマーを除去し、樹脂溶液を得た。次いで、水酸化ナトリウムのメタノール溶液を添加してけん化反応を行い、よく洗浄した後、熱風乾燥機で乾燥し、カルボン酸変性酢酸ビニル-ビニルアルコール共重合体(顔料分散樹脂A1)を得た。得られた顔料分散樹脂A1は、けん化度が90mol%、SP値が12.5(cal/cm3)1/2、水酸基濃度が19.2mmol/g、カルボキシル基濃度が2.1mmol/g、重量平均分子量が17,000であった。
<Method for producing pigment dispersion resin (A)>
Production Example 1 Production of Pigment Dispersion Resin A1 In a reaction vessel equipped with a thermometer, a reflux condenser, a nitrogen gas introduction tube and a stirrer, 90 parts of vinyl acetate and 10 parts of acrylic acid as polymerizable monomers, methanol as a solvent, and polymerization start. Using azobisisobutyronitrile as an agent, a copolymerization reaction was carried out at a temperature of about 60° C., and then unreacted monomers were removed under reduced pressure to obtain a resin solution. Next, a methanol solution of sodium hydroxide was added to conduct a saponification reaction, washed well, and dried with a hot air dryer to obtain a carboxylic acid-modified vinyl acetate-vinyl alcohol copolymer (pigment dispersion resin A1). The resulting pigment dispersion resin A1 has a saponification degree of 90 mol%, an SP value of 12.5 (cal/cm 3 ) 1/2 , a hydroxyl group concentration of 19.2 mmol/g, a carboxyl group concentration of 2.1 mmol/g, The weight average molecular weight was 17,000.
製造例2 顔料分散樹脂A2の製造
温度計、環流冷却管、窒素ガス導入管および撹拌機を備えた反応容器に、重合性モノマーとして酢酸ビニル90及びアクリル酸10部、溶媒としてメタノール、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルを用いて、約60度の温度で共重合反応を行った後、減圧下に未反応のモノマーを除去し、樹脂溶液を得た。次いで、水酸化ナトリウムのメタノール溶液を添加してけん化反応を行い、よく洗浄した後、熱風乾燥機で乾燥し、カルボン酸変性酢酸ビニル-ビニルアルコール共重合体(顔料分散樹脂A2)を得た。得られた顔料分散樹脂A2は、けん化度が60mol%、SP値が11.2(cal/cm3)1/2、水酸基濃度が10.1mmol/g、カルボキシル基濃度が1.7mmol/g、重量平均分子量が18,000であった。
Production Example 2 Production of Pigment Dispersion Resin A2 Into a reaction vessel equipped with a thermometer, a reflux condenser, a nitrogen gas introduction tube and a stirrer, 90 parts of vinyl acetate as polymerizable monomers and 10 parts of acrylic acid, methanol as a solvent, and a polymerization initiator were charged. Using azobisisobutyronitrile as a copolymer, a copolymerization reaction was carried out at a temperature of about 60° C., and then unreacted monomers were removed under reduced pressure to obtain a resin solution. Next, a solution of sodium hydroxide in methanol was added to conduct a saponification reaction, washed well, and then dried with a hot air dryer to obtain a carboxylic acid-modified vinyl acetate-vinyl alcohol copolymer (pigment dispersion resin A2). The resulting pigment dispersion resin A2 has a saponification degree of 60 mol %, an SP value of 11.2 (cal/cm 3 ) 1/2 , a hydroxyl group concentration of 10.1 mmol/g, a carboxyl group concentration of 1.7 mmol/g, The weight average molecular weight was 18,000.
製造例3 顔料分散樹脂A3の製造
温度計、環流冷却管、窒素ガス導入管および撹拌機を備えた反応容器に、重合性モノマーとして酢酸ビニル97部及びビニルスルホン酸3部、溶媒としてメタノール、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルを用いて、約60度の温度で共重合反応を行った後、減圧下に未反応のモノマーを除去し、樹脂溶液を得た。次いで、水酸化ナトリウムのメタノール溶液を添加してけん化反応を行い、よく洗浄した後、熱風乾燥機で乾燥し、スルホン酸変性酢酸ビニル-ビニルアルコール共重合体(顔料分散樹脂A3)を得た。得られた顔料分散樹脂A3は、けん化度が97mol%、SP値が12.5(cal/cm3)1/2、水酸基濃度が21.1mmol/g、スルホン酸基濃度が0.65mmol/g、重量平均分子量が15,000であった。
Production Example 3 Production of Pigment Dispersion Resin A3 In a reaction vessel equipped with a thermometer, a reflux condenser, a nitrogen gas inlet tube and a stirrer, 97 parts of vinyl acetate and 3 parts of vinylsulfonic acid as polymerizable monomers, methanol as a solvent, and polymerization. Using azobisisobutyronitrile as an initiator, a copolymerization reaction was carried out at a temperature of about 60° C., and then unreacted monomers were removed under reduced pressure to obtain a resin solution. Next, a solution of sodium hydroxide in methanol was added for saponification reaction, and after thorough washing and drying with a hot air dryer, a sulfonic acid-modified vinyl acetate-vinyl alcohol copolymer (pigment dispersion resin A3) was obtained. The resulting pigment dispersion resin A3 had a saponification degree of 97 mol%, an SP value of 12.5 (cal/cm 3 ) 1/2 , a hydroxyl group concentration of 21.1 mmol/g, and a sulfonic acid group concentration of 0.65 mmol/g. and a weight average molecular weight of 15,000.
製造例4 顔料分散樹脂A4の製造
温度計、環流冷却管、窒素ガス導入管および撹拌機を備えた反応容器に、重合性モノマーとして酢酸ビニル97部及びビニルスルホン酸3部、溶媒としてメタノール、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルを用いて、約60度の温度で共重合反応を行った後、減圧下に未反応のモノマーを除去し、樹脂溶液を得た。次いで、水酸化ナトリウムのメタノール溶液を添加してけん化反応を行い、よく洗浄した後、熱風乾燥機で乾燥し、スルホン酸変性酢酸ビニル-ビニルアルコール共重合体(顔料分散樹脂A4)を得た。得られた顔料分散樹脂A4は、けん化度が90mol%、SP値が12.2(cal/cm3)1/2、水酸基濃度が18.4mmol/g、スルホン酸基濃度が0.61mmol/g、重量平均分子量が16,000であった。
Production Example 4 Production of Pigment Dispersion Resin A4 In a reaction vessel equipped with a thermometer, a reflux condenser, a nitrogen gas introduction tube and a stirrer, 97 parts of vinyl acetate and 3 parts of vinylsulfonic acid as polymerizable monomers, methanol as a solvent, and polymerization. Using azobisisobutyronitrile as an initiator, a copolymerization reaction was carried out at a temperature of about 60° C., and then unreacted monomers were removed under reduced pressure to obtain a resin solution. Next, a solution of sodium hydroxide in methanol was added to conduct a saponification reaction, which was thoroughly washed and dried with a hot air dryer to obtain a sulfonic acid-modified vinyl acetate-vinyl alcohol copolymer (pigment dispersion resin A4). The resulting pigment dispersion resin A4 has a saponification degree of 90 mol%, an SP value of 12.2 (cal/cm 3 ) 1/2 , a hydroxyl group concentration of 18.4 mmol/g, and a sulfonic acid group concentration of 0.61 mmol/g. and a weight average molecular weight of 16,000.
製造例5 顔料分散樹脂A5の製造
温度計、環流冷却管、窒素ガス導入管および撹拌機を備えた反応容器に、重合性モノマーとして酢酸ビニル90部及び1-ペンテン-4,5-ジオール10部、溶媒としてメタノール、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルを用いて、約60度の温度で共重合反応を行った後、減圧下に未反応のモノマーを除去し、樹脂溶液を得た。次いで、水酸化ナトリウムのメタノール溶液を添加してけん化反応を行い、よく洗浄した後、熱風乾燥機で乾燥し、ジオール変性酢酸ビニル-ビニルアルコール共重合体(顔料分散樹脂A5)を得た。得られた顔料分散樹脂A5は、けん化度が90mol%、SP値が12.6(cal/cm3)1/2、水酸基濃度が22.7mmol/g、重量平均分子量が15,000であった。
Production Example 5 Production of Pigment Dispersion Resin A5 90 parts of vinyl acetate and 10 parts of 1-pentene-4,5-diol as polymerizable monomers were placed in a reaction vessel equipped with a thermometer, a reflux condenser, a nitrogen gas inlet tube and a stirrer. , methanol as a solvent, and azobisisobutyronitrile as a polymerization initiator, a copolymerization reaction was carried out at a temperature of about 60° C., and then unreacted monomers were removed under reduced pressure to obtain a resin solution. Next, a solution of sodium hydroxide in methanol was added to conduct a saponification reaction, which was thoroughly washed and dried with a hot air dryer to obtain a diol-modified vinyl acetate-vinyl alcohol copolymer (pigment dispersion resin A5). The resulting pigment dispersion resin A5 had a saponification degree of 90 mol %, an SP value of 12.6 (cal/cm 3 ) 1/2 , a hydroxyl group concentration of 22.7 mmol/g, and a weight average molecular weight of 15,000. .
製造例6 顔料分散樹脂A6の製造
温度計、環流冷却管、窒素ガス導入管および撹拌機を備えた反応容器に、重合性モノマーとして酢酸ビニル100部、溶媒としてメタノール、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルを用いて、約60度の温度で共重合反応を行った後、減圧下に未反応のモノマーを除去し、樹脂溶液を得た。次いで、水酸化ナトリウムのメタノール溶液を添加してけん化反応を行い、よく洗浄した後、熱風乾燥機で乾燥し、酢酸ビニル-ビニルアルコール共重合体(顔料分散樹脂A6)を得た。得られた顔料分散樹脂A6は、けん化度が90mol%、SP値が12.0(cal/cm3)1/2、水酸基濃度が18.6mmol/g、重量平均分子量が20,000であった。
Production Example 6 Production of Pigment Dispersion Resin A6 100 parts of vinyl acetate as a polymerizable monomer, methanol as a solvent, and azobisiso After performing a copolymerization reaction at a temperature of about 60° C. using butyronitrile, unreacted monomers were removed under reduced pressure to obtain a resin solution. Next, a solution of sodium hydroxide in methanol was added to conduct a saponification reaction, which was thoroughly washed and dried with a hot air dryer to obtain a vinyl acetate-vinyl alcohol copolymer (pigment dispersion resin A6). The resulting pigment dispersion resin A6 had a saponification degree of 90 mol%, an SP value of 12.0 (cal/cm 3 ) 1/2 , a hydroxyl group concentration of 18.6 mmol/g, and a weight average molecular weight of 20,000. .
製造例7 顔料分散樹脂A9の製造
温度計、環流冷却管、窒素ガス導入管および撹拌機を備えた反応容器に、重合性モノマーとして酢酸ビニル90及びアクリル酸10部、溶媒としてメタノール、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルを用いて、約60度の温度で共重合反応を行った後、減圧下に未反応のモノマーを除去し、樹脂溶液を得た。次いで、水酸化ナトリウムのメタノール溶液を添加してけん化反応を行い、よく洗浄した後、熱風乾燥機で乾燥し、カルボン酸変性酢酸ビニル-ビニルアルコール共重合体(顔料分散樹脂A9)を得た。得られた顔料分散樹脂A9は、けん化度50mol%、SP値が10.6(cal/cm3)1/2、水酸基濃度が5.9mmol/g、カルボキシル基濃度が1.5mmol/g、重量平均分子量が20,000であった。
Production Example 7 Production of Pigment Dispersion Resin A9 Into a reaction vessel equipped with a thermometer, a reflux condenser, a nitrogen gas introduction tube and a stirrer, 90 parts of vinyl acetate and 10 parts of acrylic acid as polymerizable monomers, methanol as a solvent, and a polymerization initiator were charged. Using azobisisobutyronitrile as a copolymer, a copolymerization reaction was carried out at a temperature of about 60° C., and then unreacted monomers were removed under reduced pressure to obtain a resin solution. Next, a solution of sodium hydroxide in methanol was added to conduct a saponification reaction, which was thoroughly washed and dried with a hot air dryer to obtain a carboxylic acid-modified vinyl acetate-vinyl alcohol copolymer (pigment dispersion resin A9). The obtained pigment dispersion resin A9 has a saponification degree of 50 mol%, an SP value of 10.6 (cal/cm 3 ) 1/2 , a hydroxyl group concentration of 5.9 mmol/g, a carboxyl group concentration of 1.5 mmol/g, and a weight of The average molecular weight was 20,000.
<導電性顔料ペーストの製造方法>
実施例1~25、比較例1~2
表1~3に記載した種類及び量の顔料分散樹脂(A)、導電性顔料(B)、及び溶媒(C)について、顔料分散樹脂(A)を溶媒(C)に溶解した液体原料をメジアレス分散機((株)ダルトン社製:商品名Conti-TDS)に投入し、次いで導電性顔料(B)の粉体原料を吸引投入して、混合及び分散を150パス行った。続いて特開平10-005560号公報に記載の2軸駆動型のアニュラー型ビーズミルにて分散処理を10パス行い、導電性顔料ペーストX-1~X-25、X-34~X-35を得た。
<Method for producing conductive pigment paste>
Examples 1-25, Comparative Examples 1-2
For the types and amounts of pigment dispersion resin (A), conductive pigment (B), and solvent (C) described in Tables 1 to 3, a liquid raw material obtained by dissolving pigment dispersion resin (A) in solvent (C) was The mixture was placed in a dispersing machine (manufactured by Dalton Co., Ltd.; product name: Conti-TDS), then the powder raw material of the conductive pigment (B) was sucked in, and mixing and dispersion were carried out 150 passes. Subsequently, 10 passes of dispersion treatment are performed with a biaxially driven annular bead mill described in JP-A-10-005560 to obtain conductive pigment pastes X-1 to X-25 and X-34 to X-35. rice field.
実施例26
表3に記載した種類及び量の顔料分散樹脂(A)、導電性顔料(B)、及び溶媒(C)について、顔料分散樹脂(A)を溶媒(C)に溶解した液体原料をメジアレス分散機((株)ダルトン社製:商品名Conti-TDS)に投入し、次いで導電性顔料(B)の粉体原料を吸引投入して、混合及び分散を800パス行い、導電性顔料ペーストX-26を得た。
Example 26
Regarding the types and amounts of pigment dispersion resin (A), conductive pigment (B), and solvent (C) described in Table 3, a liquid raw material obtained by dissolving pigment dispersion resin (A) in solvent (C) was prepared using a medialess disperser. (manufactured by Dalton Co., Ltd.: trade name Conti-TDS), then the powder raw material of the conductive pigment (B) is sucked in, mixed and dispersed 800 passes, and the conductive pigment paste X-26 got
実施例27
表3に記載した種類及び量の顔料分散樹脂(A)、導電性顔料(B)、及び溶媒(C)について、顔料分散樹脂(A)を溶媒(C)に溶解した液体原料をメジアレス分散機((株)ダルトン社製:商品名Conti-TDS)に投入し、次いで導電性顔料(B)の粉体原料を吸引投入して、混合及び分散を150パス行った。続いて1軸駆動型のアニュラー型ビーズミル(アシザワ・ファインテック(株)社製:商品名スターミルLMZ)にて分散処理を40パス行い、導電性顔料ペーストX-27を得た。
Example 27
Regarding the types and amounts of pigment dispersion resin (A), conductive pigment (B), and solvent (C) described in Table 3, a liquid raw material obtained by dissolving pigment dispersion resin (A) in solvent (C) was prepared using a medialess disperser. (manufactured by Dalton Co., Ltd.: trade name Conti-TDS), then the powder raw material of the conductive pigment (B) was sucked in, and mixed and dispersed for 150 passes. Subsequently, dispersion treatment was carried out 40 passes in a uniaxially driven annular bead mill (manufactured by Ashizawa Finetech Co., Ltd.; trade name Starmill LMZ) to obtain a conductive pigment paste X-27.
実施例28
表3に記載した種類及び量の顔料分散樹脂(A)、導電性顔料(B)、及び溶媒(C)について、顔料分散樹脂(A)を溶媒(C)に溶解した液体原料をメジアレス分散機((株)ダルトン社製:商品名Conti-TDS)に投入し、次いで導電性顔料(B)の粉体原料を吸引投入して、混合及び分散を150パス行った。続いて超高速ホモジナイザー(プライミクス(株)社製:商品名フィルミックス)にて分散処理を600パス行い、導電性顔料ペーストX-28を得た。
Example 28
Regarding the types and amounts of pigment dispersion resin (A), conductive pigment (B), and solvent (C) described in Table 3, a liquid raw material obtained by dissolving pigment dispersion resin (A) in solvent (C) was prepared using a medialess disperser. (manufactured by Dalton Co., Ltd.: trade name Conti-TDS), then the powder raw material of the conductive pigment (B) was sucked in, and mixed and dispersed for 150 passes. Subsequently, dispersion treatment was carried out 600 passes using an ultra-high-speed homogenizer (manufactured by Primix Co., Ltd.; product name Filmix) to obtain a conductive pigment paste X-28.
実施例29
表3に記載した種類及び量の顔料分散樹脂(A)、導電性顔料(B)、及び溶媒(C)について、顔料分散樹脂(A)を溶媒(C)に溶解した液体原料をメジアレス分散機((株)ダルトン社製:商品名Conti-TDS)に投入し、次いで導電性顔料(B)の粉体原料を吸引投入して、混合及び分散を150パス行った。続いて高圧ホモジナイザー(吉田機械興業(株)社製:商品名ナノヴェイタ)にて分散処理を10パス行い、導電性顔料ペーストX-29を得た。
Example 29
Regarding the types and amounts of pigment dispersion resin (A), conductive pigment (B), and solvent (C) described in Table 3, a liquid raw material obtained by dissolving pigment dispersion resin (A) in solvent (C) was prepared using a medialess disperser. (manufactured by Dalton Co., Ltd.: trade name Conti-TDS), then the powder raw material of the conductive pigment (B) was sucked in, and mixed and dispersed for 150 passes. Subsequently, dispersion treatment was carried out 10 passes with a high-pressure homogenizer (manufactured by Yoshida Kikai Kogyo Co., Ltd.; trade name: Nanoveita) to obtain a conductive pigment paste X-29.
実施例30
表3に記載した種類及び量の顔料分散樹脂(A)、導電性顔料(B)、及び溶媒(C)について、顔料分散樹脂(A)を溶媒(C)に溶解した液体原料をメジアレス分散機((株)ダルトン社製:商品名Conti-TDS)に投入し、次いで導電性顔料(B)の粉体原料を吸引投入して、混合及び分散を150パス行った。続いてディスク型ビーズミル((株)シンマルエンタープライゼス社製:商品名DYNO-MILL)にて分散処理を110パス行い、導電性顔料ペーストX-30を得た。
Example 30
Regarding the types and amounts of pigment dispersion resin (A), conductive pigment (B), and solvent (C) described in Table 3, a liquid raw material obtained by dissolving pigment dispersion resin (A) in solvent (C) was prepared using a medialess disperser. (manufactured by Dalton Co., Ltd.: trade name Conti-TDS), then the powder raw material of the conductive pigment (B) was sucked in, and mixed and dispersed for 150 passes. Subsequently, dispersion treatment was carried out 110 passes in a disk-shaped bead mill (manufactured by Shinmaru Enterprises Co., Ltd.; product name: DYNO-MILL) to obtain a conductive pigment paste X-30.
実施例31
表3に記載した種類及び量の顔料分散樹脂(A)、導電性顔料(B)、及び溶媒(C)について、顔料分散樹脂(A)を溶媒(C)に溶解した液体原料及び導電性顔料(B)を、ホモジナイザー(IKA社製:商品名ULTRA-TURRAX)に投入して、1.5時間混合及び分散を行い、導電性顔料ペーストX-31を得た。
Example 31
Regarding the types and amounts of the pigment dispersion resin (A), the conductive pigment (B), and the solvent (C) shown in Table 3, the pigment dispersion resin (A) was dissolved in the solvent (C) as a liquid raw material and the conductive pigment. (B) was put into a homogenizer (manufactured by IKA, trade name: ULTRA-TURRAX) and mixed and dispersed for 1.5 hours to obtain a conductive pigment paste X-31.
実施例32
表3に記載した種類及び量の顔料分散樹脂(A)、導電性顔料(B)、及び溶媒(C)について、顔料分散樹脂(A)を溶媒(C)に溶解した液体原料及び導電性顔料(B)を、ホモジナイザー(IKA社製:商品名ULTRA-TURRAX)に投入して、1.5時間混合及び分散を行った。続いて特開平10-005560号公報に記載の2軸駆動型のアニュラー型ビーズミルにて分散処理を10パス行い、導電性顔料ペーストX-32を得た。
Example 32
Regarding the types and amounts of the pigment dispersion resin (A), the conductive pigment (B), and the solvent (C) shown in Table 3, the pigment dispersion resin (A) was dissolved in the solvent (C) as a liquid raw material and the conductive pigment. (B) was put into a homogenizer (manufactured by IKA, trade name: ULTRA-TURRAX) and mixed and dispersed for 1.5 hours. Subsequently, 10 passes of dispersion treatment were performed using a biaxially driven annular bead mill described in JP-A-10-005560 to obtain a conductive pigment paste X-32.
実施例33
表3に記載した種類及び量の顔料分散樹脂(A)、導電性顔料(B)、及び溶媒(C)について、顔料分散樹脂(A)を溶媒(C)に溶解した液体原料及び導電性顔料(B)を、ホモジナイザー(IKA社製:商品名ULTRA-TURRAX)に投入して、1.5時間混合及び分散を行った。続いて超高速ホモジナイザー(プライミクス(株)社製:商品名フィルミックス)にて分散処理を600パス行い、導電性顔料ペーストX-33を得た。
Example 33
Regarding the types and amounts of the pigment dispersion resin (A), the conductive pigment (B), and the solvent (C) shown in Table 3, the pigment dispersion resin (A) was dissolved in the solvent (C) as a liquid raw material and the conductive pigment. (B) was put into a homogenizer (manufactured by IKA, trade name: ULTRA-TURRAX) and mixed and dispersed for 1.5 hours. Subsequently, dispersion treatment was carried out 600 passes using an ultra-high-speed homogenizer (manufactured by Primix Co., Ltd.; product name Filmix) to obtain a conductive pigment paste X-33.
比較例3
表3に記載した種類及び量の顔料分散樹脂(A)、導電性顔料(B)、及び溶媒(C)について、顔料分散樹脂(A)を溶媒(C)に溶解した液体原料及び導電性顔料(B)を、ディスク型ビーズミル((株)シンマルエンタープライゼス社製:商品名DYNO-MILL)に投入して、分散処理を110パス行い、導電性顔料ペーストX-36を得た。
Comparative example 3
Regarding the types and amounts of the pigment dispersion resin (A), the conductive pigment (B), and the solvent (C) shown in Table 3, the pigment dispersion resin (A) was dissolved in the solvent (C) as a liquid raw material and the conductive pigment. (B) was placed in a disk-shaped bead mill (manufactured by Shinmaru Enterprises Co., Ltd.; product name: DYNO-MILL) and dispersed for 110 passes to obtain a conductive pigment paste X-36.
<表1>
<Table 1>
<表2>
<Table 2>
<表3>
<Table 3>
表中の顔料分散樹脂(A)種、導電性顔料(B)種、溶媒(C)種、及び分散機種について、以下に示す。 The pigment dispersing resin (A) type, conductive pigment (B) type, solvent (C) type, and dispersion type in the table are shown below.
[顔料分散樹脂(A)]
表中の顔料分散樹脂配合量は固形分の値である。
A1:カルボン酸変性酢酸ビニル-ビニルアルコール共重合体(けん化度90mol%、SP値:12.5、水酸基濃度:19.2mmol/g、カルボキシル基濃度:2.1mmol/g、重量平均分子量:17,000)
A2:カルボン酸変性酢酸ビニル-ビニルアルコール共重合体(けん化度60mol%、SP値:11.2、水酸基濃度:10.1mmol/g、カルボキシル基濃度:1.7mmol/g、重量平均分子量:18,000)
A3:スルホン酸変性酢酸ビニル-ビニルアルコール共重合体(けん化度97mol%、SP値:12.5、水酸基濃度:21.1mmol/g、スルホン酸基濃度:0.65mmol/g、重量平均分子量:15,000)
A4:スルホン酸変性酢酸ビニル-ビニルアルコール共重合体(けん化度90mol%、SP値:12.2、水酸基濃度:18.4mmol/g、スルホン酸基濃度:0.61mmol/g、重量平均分子量:16,000)
A5:ジオール変性酢酸ビニル-ビニルアルコール共重合体(けん化度90mol%、SP値:12.6、水酸基濃度:22.7mmol/g、重量平均分子量:15,000)
A6:酢酸ビニル-ビニルアルコール共重合体(けん化度90mol%、SP値:12.0、水酸基濃度:18.6mmol/g、重量平均分子量:20,000)
A7:ポリビニルピロリドン(SP値:12.8、アミド基濃度:9.1mmol/g、重量平均分子量:10,000)
A8:ポリアクリル酸(SP値:13.0、カルボキシル基濃度:13.9mmol/g、重量平均分子量:15,000)
A9:カルボン酸変性酢酸ビニル-ビニルアルコール共重合体(けん化度50mol%、SP値:10.6、水酸基濃度:5.9mmol/g、カルボキシル基濃度:1.5mmol/g、重量平均分子量:20,000)
A10:ポリメタクリル酸メチル(SP値:9.23、極性基濃度0mmol/g、重量平均分子量:21,000)
[Pigment dispersion resin (A)]
The amount of the pigment dispersing resin in the table is the value of the solid content.
A1: Carboxylic acid-modified vinyl acetate-vinyl alcohol copolymer (degree of saponification 90 mol%, SP value: 12.5, hydroxyl group concentration: 19.2 mmol/g, carboxyl group concentration: 2.1 mmol/g, weight average molecular weight: 17 ,000)
A2: Carboxylic acid-modified vinyl acetate-vinyl alcohol copolymer (degree of saponification 60 mol%, SP value: 11.2, hydroxyl group concentration: 10.1 mmol/g, carboxyl group concentration: 1.7 mmol/g, weight average molecular weight: 18 ,000)
A3: Sulfonic acid-modified vinyl acetate-vinyl alcohol copolymer (degree of saponification 97 mol%, SP value: 12.5, hydroxyl group concentration: 21.1 mmol/g, sulfonic acid group concentration: 0.65 mmol/g, weight average molecular weight: 15,000)
A4: Sulfonic acid-modified vinyl acetate-vinyl alcohol copolymer (degree of saponification 90 mol%, SP value: 12.2, hydroxyl group concentration: 18.4 mmol/g, sulfonic acid group concentration: 0.61 mmol/g, weight average molecular weight: 16,000)
A5: Diol-modified vinyl acetate-vinyl alcohol copolymer (degree of saponification 90 mol%, SP value: 12.6, hydroxyl group concentration: 22.7 mmol/g, weight average molecular weight: 15,000)
A6: Vinyl acetate-vinyl alcohol copolymer (degree of saponification: 90 mol%, SP value: 12.0, hydroxyl group concentration: 18.6 mmol/g, weight average molecular weight: 20,000)
A7: Polyvinylpyrrolidone (SP value: 12.8, amide group concentration: 9.1 mmol/g, weight average molecular weight: 10,000)
A8: Polyacrylic acid (SP value: 13.0, carboxyl group concentration: 13.9 mmol/g, weight average molecular weight: 15,000)
A9: Carboxylic acid-modified vinyl acetate-vinyl alcohol copolymer (degree of saponification 50 mol%, SP value: 10.6, hydroxyl group concentration: 5.9 mmol/g, carboxyl group concentration: 1.5 mmol/g, weight average molecular weight: 20 ,000)
A10: Polymethyl methacrylate (SP value: 9.23, polar group concentration 0 mmol/g, weight average molecular weight: 21,000)
[導電性顔料(B)]
B1:カーボンナノチューブ(多層、平均外径:9nm、平均長さ:20μm)
B2:カーボンナノチューブ(多層、平均外径:13nm、平均長さ:30μm)
B3:カーボンナノチューブ(多層、平均外径:150nm、平均長さ:6μm)
B4:カーボンブラック(アセチレンブラック、平均一次粒子径:50nm)
B5:カーボンブラック(アセチレンブラック、平均一次粒子径:20nm)
B6:黒鉛(平均一次粒子径:10μm)
[Conductive pigment (B)]
B1: carbon nanotube (multi-layer, average outer diameter: 9 nm, average length: 20 μm)
B2: carbon nanotube (multi-layer, average outer diameter: 13 nm, average length: 30 μm)
B3: carbon nanotube (multi-layer, average outer diameter: 150 nm, average length: 6 μm)
B4: carbon black (acetylene black, average primary particle size: 50 nm)
B5: carbon black (acetylene black, average primary particle size: 20 nm)
B6: graphite (average primary particle size: 10 μm)
[溶媒(C)]
C1:N,N-ジメチルアセトアミド(SP値:11.1)
C2:N-メチル-2-ピロリドン(SP値:11.2)
C3:n-ブタノール(SP値:11.4)
C4:プロピレングリコールモノメチルエーテル(SP値:10.4)
[Solvent (C)]
C1: N,N-dimethylacetamide (SP value: 11.1)
C2: N-methyl-2-pyrrolidone (SP value: 11.2)
C3: n-butanol (SP value: 11.4)
C4: propylene glycol monomethyl ether (SP value: 10.4)
[分散機]
α:メジアレス分散機((株)ダルトン社製:商品名Conti-TDS)
β:ホモジナイザー(IKA社製:商品名ULTRA-TURRAX)
γ:特開平10-005560号公報に記載の2軸駆動型のアニュラー型分散機
δ:1軸駆動型のアニュラー型ビーズミル(アシザワ・ファインテック(株)社製:商品名スターミルLMZ)
ε:超高速ホモジナイザー(プライミクス(株)社製:商品名フィルミックス)
ζ:高圧ホモジナイザー(吉田機械興業(株)社製:商品名ナノヴェイタ)
η:ディスク型ビーズミル((株)シンマルエンタープライゼス社製:商品名DYNO-MILL)
[Disperser]
α: Medialess disperser (manufactured by Dalton Co., Ltd.: trade name Conti-TDS)
β: Homogenizer (manufactured by IKA: trade name ULTRA-TURRAX)
γ: 2-axis drive type annular disperser described in JP-A-10-005560 δ: 1-axis drive type annular bead mill (manufactured by Ashizawa Finetech Co., Ltd.: trade name Star Mill LMZ)
ε: Ultra-high-speed homogenizer (manufactured by Primix Co., Ltd.: trade name Filmix)
ζ: High-pressure homogenizer (manufactured by Yoshida Kikai Kogyo Co., Ltd.: trade name Nanoveita)
η: disk-shaped bead mill (manufactured by Shinmaru Enterprises Co., Ltd.: trade name DYNO-MILL)
<評価試験>
上記の製造方法で作成された導電性顔料ペーストについて、下記評価方法によって評価試験を行った。その評価結果を表1~3に示す。本発明においては、評価試験における全項目の性能に優れていることが重要であり、いずれか1つに「C」の評価がある場合、その導電性顔料ペーストは不合格となる。
<Evaluation test>
The conductive pigment paste prepared by the above manufacturing method was evaluated by the following evaluation method. The evaluation results are shown in Tables 1-3. In the present invention, it is important that the performance of all items in the evaluation test is excellent, and if any one of them is evaluated as "C", the conductive pigment paste is rejected.
[水分量]
得られた導電性顔料ペーストの水分含有量を、カールフィッシャー水分率計(京都電子工業株式会社製、製品名:MKC-610)を用い、該装置に備えられた水分気化装置(京都電子(株)製、ADP-611)の設定温度を130℃として測定した。
導電性顔料ペーストの総量を基準として水分の含有割合を算出し、下記基準により評価した。
S:水分含有量が、0.1質量%未満である。
A:水分含有量が、0.1質量%以上、かつ0.5質量%未満である。
B:水分含有量が、0.5質量%以上、かつ1質量%未満である。
C:水分含有量が、1質量%以上である。
[amount of water]
The water content of the obtained conductive pigment paste was measured using a Karl Fischer moisture content meter (manufactured by Kyoto Electronics Industry Co., Ltd., product name: MKC-610), and a moisture vaporizer (Kyoto Electronics Co., Ltd. ), ADP-611) was measured with a set temperature of 130°C.
The water content was calculated based on the total amount of the conductive pigment paste, and evaluated according to the following criteria.
S: The water content is less than 0.1% by mass.
A: Moisture content is 0.1% by mass or more and less than 0.5% by mass.
B: Moisture content is 0.5% by mass or more and less than 1% by mass.
C: Moisture content is 1% by mass or more.
[粘度]
得られた導電性顔料ペーストについて、コーン&プレート型粘度計(HAAKE社製、商品名:Mars2、直径35mm、2°傾斜のコーン&プレート)を用い、せん断速度1.0sec-1で粘度を測定し、下記基準により評価した。
S:粘度が、1.0Pa・s未満である。
A:粘度が、1.0Pa・s以上、かつ2.0Pa・s未満である。
B:粘度が、2.0Pa・s以上、かつ5.0Pa・s未満である。
C:粘度が、5.0Pa・s以上である。
[viscosity]
The viscosity of the obtained conductive pigment paste was measured at a shear rate of 1.0 sec −1 using a cone and plate type viscometer (HAAKE, trade name: Mars2, diameter 35 mm, cone and plate inclined at 2°). and evaluated according to the following criteria.
S: The viscosity is less than 1.0 Pa·s.
A: The viscosity is 1.0 Pa·s or more and less than 2.0 Pa·s.
B: The viscosity is 2.0 Pa·s or more and less than 5.0 Pa·s.
C: Viscosity is 5.0 Pa·s or more.
[貯蔵安定性(粘度上昇率)]
得られた顔料分散ペーストを50℃の温度で1ヶ月貯蔵を行い、初期粘度と貯蔵後の粘度の比較を行なった。粘度は、コーン&プレート型粘度計(HAAKE社製、商品名:Mars2、直径35mm、2°傾斜のコーン&プレート)を用い、せん断速度1.0s-1で測定し、下記式により粘度上昇率を評価した。
[Storage stability (rate of viscosity increase)]
The obtained pigment-dispersed paste was stored at a temperature of 50° C. for one month, and the initial viscosity and the viscosity after storage were compared. The viscosity is measured using a cone & plate type viscometer (HAAKE, trade name: Mars2, diameter 35 mm, cone & plate inclined at 2°) at a shear rate of 1.0 s -1 , and the viscosity increase rate is calculated by the following formula. evaluated.
粘度上昇率(%)=貯蔵後粘度/初期粘度×100-100
S:貯蔵後の粘度上昇率(%)が、30%未満である。
A:貯蔵後の粘度上昇率(%)が、30%以上、かつ100%未満である。
B:貯蔵後の粘度上昇率(%)が、100%以上、かつ200%未満である。
C:貯蔵後の粘度上昇率(%)が、200%以上である。
Viscosity increase rate (%) = Viscosity after storage/Initial viscosity x 100-100
S: Viscosity increase rate (%) after storage is less than 30%.
A: The viscosity increase rate (%) after storage is 30% or more and less than 100%.
B: Viscosity increase rate (%) after storage is 100% or more and less than 200%.
C: Viscosity increase rate (%) after storage is 200% or more.
[導電性(体積抵抗率)]
体積抵抗率測定では、バインダーとしてKFポリマーL#7305(商品名、ポリフッ化ビニリデンの5%溶液、溶媒N-メチル-2-ピロリドン、クレハ社製)を使用した。
[Conductivity (volume resistivity)]
In volume resistivity measurement, KF Polymer L#7305 (trade name, 5% solution of polyvinylidene fluoride, solvent N-methyl-2-pyrrolidone, manufactured by Kureha Corporation) was used as a binder.
導電性顔料としてカーボンナノチューブを用いる(又は主にカーボンナノチューブを用いる)実施例1~16、21、23~33、及び比較例1~2及び4の導電性顔料ペーストについては、以下の方法により測定、評価を行った。 The conductive pigment pastes of Examples 1 to 16, 21, 23 to 33, and Comparative Examples 1 to 2 and 4 using carbon nanotubes (or mainly carbon nanotubes) as conductive pigments were measured by the following method. , made an evaluation.
導電性顔料ペースト中の導電性顔料とKFポリマーL#7305中のポリフッ化ビニリデンとの質量比が5:100となるように、実施例及び比較例で得られた各導電性顔料ペーストとKFポリマーL#7305を量り取り、超音波ホモジナイザーで2分間混合して塗工材を得た。 Each of the conductive pigment pastes obtained in Examples and Comparative Examples and the KF polymer were mixed so that the mass ratio of the conductive pigment in the conductive pigment paste and the polyvinylidene fluoride in KF Polymer L#7305 was 5:100. L#7305 was weighed and mixed with an ultrasonic homogenizer for 2 minutes to obtain a coating material.
ガラス板(2mm×100mm×150mm)へ塗工材をドクターブレード法にて塗工して、130℃で30分加熱乾燥した。得られた塗工膜について、膜厚を測定した後、四探針プローブ(三菱化学製、PSP)を用いて、ソースメータ(ケースレー製、2400)により抵抗を測定した。塗工膜の膜厚と抵抗値を乗じ、体積抵抗率を得た。評価としては、S、A、B、Cが合格で、Dが不合格である。
S:体積抵抗率が、10Ω・cm未満であり、導電性は非常に良好である。
A:体積抵抗率が、10Ω・cm以上、かつ15Ω・cm未満であり、導電性は良好である。
B:体積抵抗率が、15Ω・cm以上、かつ20Ω・cm未満であり、導電性は普通である。
C:体積抵抗率が、20Ω・cm以上であり、導電性は劣る。又は平滑性のある塗工膜が作成できなかった。
The coating material was applied to a glass plate (2 mm×100 mm×150 mm) by a doctor blade method and dried by heating at 130° C. for 30 minutes. After measuring the thickness of the obtained coating film, the resistance was measured with a source meter (2400, manufactured by Keithley Co., Ltd.) using a four-point probe (PSP, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation). The film thickness of the coating film and the resistance value were multiplied to obtain the volume resistivity. As the evaluation, S, A, B, and C are acceptable, and D is unacceptable.
S: The volume resistivity is less than 10 Ω·cm, and the electrical conductivity is very good.
A: The volume resistivity is 10 Ω·cm or more and less than 15 Ω·cm, and the conductivity is good.
B: The volume resistivity is 15 Ω·cm or more and less than 20 Ω·cm, and the conductivity is normal.
C: The volume resistivity is 20 Ω·cm or more, and the electrical conductivity is poor. Alternatively, a smooth coating film could not be formed.
導電性顔料としてカーボンブラック(アセチレンブラック)又は黒鉛を用いる(又は主にカーボンブラック(アセチレンブラック)を用いる)実施例17~20、22、及び比較例3の導電性顔料ペーストについては、以下の方法で測定、評価を行った。
導電性顔料ペースト中の導電性顔料とKFポリマーL#7305中のポリフッ化ビニリデンとの質量比が85:10となるように、実施例及び比較例で得られた各導電性顔料ペーストとKFポリマーL#7305を量り取り、超音波ホモジナイザーで2分間混合して塗工材を得た。
For the conductive pigment pastes of Examples 17 to 20, 22, and Comparative Example 3 using carbon black (acetylene black) or graphite (or mainly using carbon black (acetylene black)) as the conductive pigment, the following method was used. was measured and evaluated.
Each conductive pigment paste and KF polymer obtained in Examples and Comparative Examples were mixed so that the mass ratio of the conductive pigment in the conductive pigment paste and the polyvinylidene fluoride in KF Polymer L#7305 was 85:10. L#7305 was weighed and mixed with an ultrasonic homogenizer for 2 minutes to obtain a coating material.
ポリプロピレン板(10cm×15cm×3mm)の上にアルミ箔テープ(住友3M社製、No.425)を3cm間隔で平行に2本貼り付けた。次いで、得られた塗工材をアルミ箔テープの間に長さ5cm、乾燥膜厚15μmになるようにアプリケーターで塗装し、室温で2分間放置してから、80℃で10分間加熱乾燥し、幅3cm×長さ5cm×膜厚15μmの乾燥塗膜を作成した。 Two aluminum foil tapes (No. 425, manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.) were pasted in parallel on a polypropylene plate (10 cm x 15 cm x 3 mm) at intervals of 3 cm. Next, the resulting coating material was applied between aluminum foil tapes with an applicator to a length of 5 cm and a dry film thickness of 15 μm, allowed to stand at room temperature for 2 minutes, and then dried by heating at 80° C. for 10 minutes. A dry coating film of width 3 cm x length 5 cm x thickness 15 µm was prepared.
アルミ箔テープ間に塗装した乾燥塗膜の体積抵抗率を計測機(横河計測社製、商品名ディジタルマルチメーターMODEL73401)を用いて20℃、相対湿度65%の状態下で測定し、下記基準により導電性を評価した。
S:体積抵抗率が、0.005Ω・m未満であり、導電性は非常に良好である。
A:体積抵抗率が、0.005Ω・m以上、かつ0.008Ω・m未満であり、導電性は良好である。
B:体積抵抗率が、0.008Ω・m以上、かつ0.01Ω・m未満であり、導電性はやや劣る。
C:体積抵抗率が、0.01Ω・m以上であり、導電性は非常に劣る。
The volume resistivity of the dry coating film applied between the aluminum foil tapes was measured using a measuring machine (manufactured by Yokogawa Keisoku Co., Ltd., trade name digital multimeter MODEL 73401) at 20 ° C. and a relative humidity of 65%. The conductivity was evaluated by
S: The volume resistivity is less than 0.005 Ω·m, and the electrical conductivity is very good.
A: The volume resistivity is 0.005 Ω·m or more and less than 0.008 Ω·m, and the conductivity is good.
B: The volume resistivity is 0.008 Ω·m or more and less than 0.01 Ω·m, and the conductivity is slightly inferior.
C: The volume resistivity is 0.01 Ω·m or more, and the electrical conductivity is very poor.
<合材ペースト及び電極層の製造>
応用例Y-1~Y-33、Z-1~Z-33
実施例1~33で得られた導電性顔料ペースト100部に、溶媒としてN,N-ジメチルアセトアミドを50部、ポリフッ化ビニリデン(重量平均分子量80万)を1部、及び、活物質粒子(リチウムニッケルマンガン酸化物、平均粒子径:5μm)を50部加え、ディスパーを用いて60分間混合攪拌し、応用例Y-1~Y-33となる合材ペーストY-1~Y-33を得た。
<Manufacturing of composite paste and electrode layer>
Application examples Y-1 to Y-33, Z-1 to Z-33
In 100 parts of the conductive pigment paste obtained in Examples 1 to 33, 50 parts of N,N-dimethylacetamide as a solvent, 1 part of polyvinylidene fluoride (weight average molecular weight 800,000), and active material particles (lithium 50 parts of nickel manganese oxide, average particle size: 5 μm) was added and mixed and stirred for 60 minutes using a disper to obtain mixture pastes Y-1 to Y-33 as application examples Y-1 to Y-33. .
続いて、アルミニウム箔(集電体)上に、上記合材ペーストY-1~Y-33をアプリケーターで乾燥膜10μmになるように塗工し、180℃の温度で40分間乾燥し、応用例Z-1~Z-33となる電極層Z-1~33を得た。 Subsequently, the above mixture pastes Y-1 to Y-33 are applied on an aluminum foil (current collector) with an applicator so that the dry film is 10 μm, dried at a temperature of 180 ° C. for 40 minutes, and applied examples Electrode layers Z-1 to Z-33, which become Z-1 to Z-33, were obtained.
得られた電極層はいずれも残存溶媒量が1%未満であり、仕上がり性及び電池性能が良好な電極層であった。 All of the obtained electrode layers had a residual solvent amount of less than 1%, and were electrode layers with good finish and good battery performance.
Claims (24)
顔料分散樹脂(A)が、アミド基、イミド基、エーテル基、水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、シラノール基、及びアミノ基からなる群より選ばれる少なくとも一種の極性官能基を有し、かつ顔料分散樹脂(A)の極性官能基濃度が9~23mmol/gであり、
導電性顔料(B)がカーボンナノチューブ(B-1)及び/又は平均一次粒子径10~80nmの導電性カーボン(B-2)を含有し、
顔料分散樹脂(A)、溶媒(C)、及び任意選択でその他の成分を混合して得られた液体原料(L)に、導電性顔料(B)を含有する粉体原料(P)を投入し、メジアレス分散機により混合及び分散を行う、
導電性顔料ペーストを製造する方法。 A method for producing a conductive pigment paste containing a pigment dispersion resin (A), a conductive pigment (B), and a solvent (C),
The pigment dispersion resin (A) has at least one polar functional group selected from the group consisting of an amide group, an imide group, an ether group, a hydroxyl group, a carboxyl group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, a silanol group, and an amino group. and the pigment dispersion resin (A) has a polar functional group concentration of 9 to 23 mmol/g,
The conductive pigment (B) contains carbon nanotubes (B-1) and/or conductive carbon (B-2) having an average primary particle diameter of 10 to 80 nm,
Powder raw material (P) containing conductive pigment (B) is added to liquid raw material (L) obtained by mixing pigment dispersion resin (A), solvent (C), and optionally other components. and mix and disperse with a medialess disperser,
A method for producing a conductive pigment paste.
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