JP5711590B2 - Binder for alkaline battery positive electrode and alkaline battery - Google Patents

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Description

本発明は、アルカリ電池正極用増粘剤及びアルカリ電池に関する。更に詳しくは、正極活物質と導電剤を主とするアルカリ電池の正極用の結合剤に使用するアルカリ電池正極用結合剤及びこの結合剤を使用したアルカリ電池に関する。   The present invention relates to a thickener for an alkaline battery positive electrode and an alkaline battery. More specifically, the present invention relates to an alkaline battery positive electrode binder used for a positive electrode binder of an alkaline battery mainly composed of a positive electrode active material and a conductive agent, and an alkaline battery using the binder.

従来より、アルカリ電池の正極には、正極活物質(二酸化マンガンを主とするもの)と導電剤(黒鉛)と結合剤とを含む正極が使用されており、酸化亜鉛の析出と、それに伴う内部短絡を防止する目的で、ポリアクリル酸及びその塩を結合剤として使用したものが提案されている(特許文献1)。   Conventionally, a positive electrode including a positive electrode active material (mainly manganese dioxide), a conductive agent (graphite), and a binder has been used for the positive electrode of an alkaline battery. In order to prevent a short circuit, the thing using polyacrylic acid and its salt as a binder is proposed (patent document 1).

特開2009−87872号公報JP 2009-87872 A

しかしながら、アルカリ電池は近年さらなる高性能化が要求されるようになり、この結合剤を使用するアルカリ電池は、アルカリ電池の最も重要な特性である、長期に亘る放電特性(放電量及び放電時間)の維持の点で必ずしも満足し得ない。さらに正極の生産効率アップの点でも満足し得ない。
そこで、本発明は長期に亘る放電特性(放電量及び放電時間)の維持に優れたアルカリ電池正極用結合剤及びそれを用いたアルカリ電池を提供することを目的とする。
However, alkaline batteries have been required to have higher performance in recent years, and alkaline batteries using this binder have long-term discharge characteristics (discharge amount and discharge time), which are the most important characteristics of alkaline batteries. It is not always satisfactory in terms of maintenance. Furthermore, it cannot be satisfied in terms of increasing the production efficiency of the positive electrode.
Then, an object of this invention is to provide the binder for alkaline battery positive electrodes excellent in maintenance of the discharge characteristic (discharge amount and discharge time) over a long term, and an alkaline battery using the same.

本発明のアルカリ電池正極用結合剤(C)は、水溶性ビニルモノマー(a1)及び/又は加水分解により(a1)となるビニルモノマー(a2)並びに架橋剤(b)を必須構成単位とする架橋重合体(A)を含んでなる結合剤であって、
架橋剤(b)がアルカリ性で加水分解する加水分解性架橋剤(b1)を含んでなり、
架橋剤(b)の重量が(a1)及び(a2)の合計重量に対して0.05〜2重量%であり、
加水分解性架橋剤(b1)の重量が(a1)及び(a2)の合計重量に対して0.01〜2重量%であり、
且つ下記の要件(1)及び(2)の要件を具備してなることを要旨とする。
要件(1):(C)の40重量%水酸化カリウム水溶液吸収倍率が5〜80g/gであること。
要件(2):40重量%水酸化カリウム水溶液98重量部及び結合剤2重量部を撹拌混合して調製し、25℃で24時間放置した後の配合物(D)の粘度(25℃)が1〜500Pa・sであること。
本発明のアルカリ電池正極は、上記のアルカリ電池正極用結合剤、二酸化マンガン及び黒鉛を含有してなることを要旨とする。
本発明のアルカリ電池は、上記の正極と、亜鉛又は亜鉛粉末を含んでなる負極と、水酸化カリウム水溶液を含んでなる電解液とを有してなることを要旨とする。
The alkaline battery positive electrode binder (C) of the present invention comprises a water-soluble vinyl monomer (a1) and / or a vinyl monomer (a2) which becomes (a1) by hydrolysis and a crosslinking agent (b) as essential constituent units. A binder comprising the polymer (A),
The crosslinking agent (b) comprises a hydrolyzable crosslinking agent (b1) that is alkaline and hydrolyzes,
The weight of the crosslinking agent (b) is 0.05 to 2% by weight based on the total weight of (a1) and (a2);
The hydrolyzable crosslinking agent (b1) has a weight of 0.01 to 2% by weight based on the total weight of (a1) and (a2);
The gist of the invention is that it satisfies the following requirements (1) and (2).
Requirement (1): The absorption capacity of 40% by weight potassium hydroxide aqueous solution of (C) is 5 to 80 g / g.
Requirement (2): prepared by stirring and mixing 98 parts by weight of a 40% by weight aqueous potassium hydroxide solution and 2 parts by weight of a binder, and the viscosity (25 ° C.) of the formulation (D) after being allowed to stand at 25 ° C. for 24 hours. 1 to 500 Pa · s.
The gist of the alkaline battery positive electrode of the present invention is that it contains the above-mentioned binder for alkaline battery positive electrode, manganese dioxide and graphite.
The gist of the alkaline battery of the present invention is that it comprises the above positive electrode, a negative electrode containing zinc or zinc powder, and an electrolytic solution containing an aqueous potassium hydroxide solution.

本発明のアルカリ電池正極用結合剤及びこの結合剤を使用したアルカリ電池正極及びアルカリ電池は次の効果を奏する。
(1)本発明の結合剤を使用した場合、結合剤量が少量でかつ長期間に亘って、放電の持続時間に極めて優れたアルカリ電池を作成することができる。
(2)電解液の吸液量にバラツキが少ないため、大量生産時も均一な品質を有するアルカリ電池を生産できる。
The alkaline battery positive electrode binder of the present invention and the alkaline battery positive electrode and alkaline battery using this binder have the following effects.
(1) When the binder of the present invention is used, it is possible to produce an alkaline battery with a very small amount of binder and a very long discharge duration over a long period of time.
(2) Since there is little variation in the amount of electrolyte absorbed, an alkaline battery having uniform quality can be produced even during mass production.

本発明において、水溶性ビニルモノマーとは、25℃の水100gに少なくとも100g溶解する性質を持つビニルモノマーを意味する。
水溶性ビニルモノマー(a1)及び/又は加水分解により水溶性ビニルモノマー(a1)となるビニルモノマー(a2)としては特に限定がないが、例えば、特開2005−075982号公報に記載の水溶性ラジカル重合単量体が挙げられる。これらのうち、放電特性の観点から、水溶性ビニルモノマー(a1)が好ましく、さらに好ましくはアニオン性ビニルモノマー、特に好ましくは炭素数3〜30のビニル基含有カルボン酸(塩){不飽和モノカルボン酸(塩)((メタ)アクリル酸、クロトン酸、桂皮酸及びこれらの塩等);不飽和ジカルボン酸(塩)(マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸及びこれらの塩等);及び前記不飽和ジカルボン酸のモノアルキル(炭素数1〜8)エステル(マレイン酸モノブチルエステル、フマル酸モノブチルエステル、マレイン酸のエチルカルビトールモノエステル、フマル酸のエチルカルビトールモノエステル、シトラコン酸モノブチルエステル及びイタコン酸グリコールモノエステル等}、次に好ましくは不飽和モノカルボン酸(塩)、最も好ましくはアクリル酸(塩)である。
In the present invention, the water-soluble vinyl monomer means a vinyl monomer having a property of dissolving at least 100 g in 100 g of water at 25 ° C.
The water-soluble vinyl monomer (a1) and / or the vinyl monomer (a2) that becomes the water-soluble vinyl monomer (a1) by hydrolysis are not particularly limited, and examples thereof include water-soluble radicals described in JP-A-2005-075982. A polymerization monomer is mentioned. Among these, from the viewpoint of discharge characteristics, the water-soluble vinyl monomer (a1) is preferable, more preferably an anionic vinyl monomer, and particularly preferably a C3-C30 vinyl group-containing carboxylic acid (salt) {unsaturated monocarboxylic acid. Acids (salts) (such as (meth) acrylic acid, crotonic acid, cinnamic acid and their salts); unsaturated dicarboxylic acids (salts) (such as maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, itaconic acid and their salts); and Monoalkyl (carbon number 1 to 8) ester of unsaturated dicarboxylic acid (maleic acid monobutyl ester, fumaric acid monobutyl ester, maleic acid ethyl carbitol monoester, fumaric acid ethyl carbitol monoester, citraconic acid monoester Butyl ester and glycol itaconate monoester, etc.}, preferably unsaturated monocarbo Acid (salt), most preferably acrylic acid (salt).

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

架橋重合体(A)に含まれる水溶性ビニルモノマー(a1)単位がアニオン性ビニルモノマーの場合、これは未中和体であっても、中和体(水溶性ビニルモノマー塩単位)であっても構わないが、架橋重合体(A)の粘着性低減や分散性改良、架橋重合体(A)を製造する上での作業性の改良等の目的で水溶性ビニルモノマー(a1)単位の一部あるいは全てを中和して水溶性ビニルモノマー塩単位とするのが好ましい。   When the water-soluble vinyl monomer (a1) unit contained in the crosslinked polymer (A) is an anionic vinyl monomer, this is a neutralized product (water-soluble vinyl monomer salt unit) even if it is an unneutralized product. However, one unit of the water-soluble vinyl monomer (a1) unit may be used for the purpose of reducing the tackiness and dispersibility of the crosslinked polymer (A), improving workability in producing the crosslinked polymer (A), and the like. It is preferable to neutralize some or all of the water-soluble vinyl monomer salt units.

(a1)としてアニオン性ビニルモノマーを使用した場合に、(A)に含まれるアニオン性ビニルモノマー由来のアニオン部分を中和物としたい場合は、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム等の水酸化アルカリ金属、水酸化カルシウム等の水酸化アルカリ土類金属又はこれらの水溶液を、重合前のモノマー段階、あるいは重合後の含水ゲルに添加すれば良い。一方、後述するアルカリ性で加水分解しない架橋剤(b2)は水溶性が乏しいため、水溶性ビニルモノマー(a1)の中和度が高い状態で重合すると、所定量の架橋剤(b2)を添加しても架橋剤(b2)がモノマー水溶液から分離し所定の架橋が行えず規定の物性の架橋重合体(A)が得られない場合がある。この架橋剤(b2)の分離を抑制する観点から、水溶性ビニルモノマー(a1)の中和度を0〜30モル%としておいて、架橋剤(b2)を含有させて重合を行った後、必要により含水ゲルに水酸化アルカリ金属を添加して中和度を調整する方がより好ましい。   When an anionic vinyl monomer is used as (a1), and an anion portion derived from the anionic vinyl monomer contained in (A) is desired to be a neutralized product, potassium hydroxide, sodium hydroxide, lithium hydroxide, etc. An alkaline earth metal hydroxide such as an alkali metal hydroxide or calcium hydroxide or an aqueous solution thereof may be added to the monomer stage before polymerization or the hydrogel after polymerization. On the other hand, since the alkaline non-hydrolyzed crosslinking agent (b2) described below has poor water solubility, a predetermined amount of the crosslinking agent (b2) is added when polymerized in a state where the water-soluble vinyl monomer (a1) is highly neutralized. However, the crosslinking agent (b2) may be separated from the monomer aqueous solution, and the predetermined crosslinking may not be performed, so that the crosslinked polymer (A) having specified physical properties may not be obtained. From the viewpoint of suppressing the separation of the cross-linking agent (b2), the degree of neutralization of the water-soluble vinyl monomer (a1) is set to 0 to 30 mol%, and after carrying out the polymerization by containing the cross-linking agent (b2), If necessary, it is more preferable to adjust the degree of neutralization by adding an alkali metal hydroxide to the hydrogel.

架橋重合体(A)の水溶性ビニルモノマー(a1)として、アニオン性ビニルモノマー{最も好ましくはアクリル酸(塩)}を使用する場合、アニオン性ビニルモノマーの最終的な中和度{アニオン性ビニルモノマーのアニオン基及びアニオン塩基の合計モル数に基づく、アニオン塩基の含有量(モル%)}は、30〜100が好ましく、さらに好ましくは40〜90、特に好ましくは50〜90がより好ましい。この範囲であると、アルカリ電池の放電特性がさらによくなる。なお、アニオン塩基とは中和されたアニオン基を意味する。   When an anionic vinyl monomer {most preferably acrylic acid (salt)} is used as the water-soluble vinyl monomer (a1) of the crosslinked polymer (A), the final neutralization degree of the anionic vinyl monomer {anionic vinyl The content (mol%) of the anionic base based on the total number of moles of the anionic group and the anionic base of the monomer is preferably 30 to 100, more preferably 40 to 90, and particularly preferably 50 to 90. Within this range, the discharge characteristics of the alkaline battery are further improved. The anionic base means a neutralized anionic group.

水溶性ビニルモノマー(a1)及びビニルモノマー(a2)の含有量は、結合剤の吸収能の観点から、(a1)、(a2)、アルカリ性で加水分解する架橋剤(b1)並びにアルカリ性で加水分解しない架橋剤(b2)の合計重量に対して、98.0〜99.90重量%が好ましく、さらに好ましくは99.0〜99.85重量%、特に好ましくは99.2〜99.83重量%である。   The content of the water-soluble vinyl monomer (a1) and the vinyl monomer (a2) is determined from the viewpoint of the absorbent capacity of the binder (a1), (a2), the alkaline hydrolyzing crosslinking agent (b1) and the alkaline hydrolyzing. Is preferably 98.0 to 99.90% by weight, more preferably 99.0 to 99.85% by weight, particularly preferably 99.2 to 99.83% by weight, based on the total weight of the crosslinking agent (b2) not to be used. It is.

水溶性ビニルモノマー(a1)及び/又はビニルモノマー(a2)は、それぞれ、単独で構成単位としてもよく、2種以上を構成単位としてもよい。   Each of the water-soluble vinyl monomer (a1) and / or the vinyl monomer (a2) may be a single structural unit or two or more structural units.

水溶性ビニルモノマー(a1)及びビニルモノマー(a2)のうち、結合剤の吸収能の観点から、(a1)が好ましく、さらに好ましくは(a1)を単独で構成単位とすることである。
水溶性ビニルモノマー(a1)及びビニルモノマー(a2)の両方を構成単位とする場合、これらのビニルモノマー単位のモル比{(a1)/(a2)}は、アルカリ電池の放電特性の観点から、75/25〜99/1が好ましく、さらに好ましくは85/15〜98/2、最も好ましくは90/10〜95/5である。
Of the water-soluble vinyl monomer (a1) and vinyl monomer (a2), (a1) is preferred from the viewpoint of the ability of the binder to absorb, and more preferably (a1) is used alone as a structural unit.
When both the water-soluble vinyl monomer (a1) and the vinyl monomer (a2) are used as constituent units, the molar ratio {(a1) / (a2)} of these vinyl monomer units is determined from the viewpoint of the discharge characteristics of the alkaline battery. 75/25 to 99/1 is preferable, more preferably 85/15 to 98/2, and most preferably 90/10 to 95/5.

架橋重合体(A)は、架橋剤(b)を用いて架橋する。架橋剤(b)には、アルカリ性で加水分解する加水分解性架橋剤(b1)及びアルカリ性で加水分解しない架橋剤(b2)が含まれる。本発明において、架橋剤(b)としては、アルカリ性で加水分解する加水分解性架橋剤(b1)を必須の架橋剤として使用する。
この加水分解性架橋剤(b1)を使用することにより、結合剤の密着性がさらに向上し、アルカリ電池正極の強度を維持することできるため、長期間に亘る放電を維持することができる。さらに電解液の吸液量が小さく、バラツキが少ないため、アルカリ電池の電解液量の偏りも小さくなるので好ましい。
The crosslinked polymer (A) is crosslinked using the crosslinking agent (b). The crosslinking agent (b) includes an alkaline hydrolyzable crosslinking agent (b1) and an alkaline non-hydrolyzing crosslinking agent (b2). In the present invention, as the crosslinking agent (b), a hydrolyzable crosslinking agent (b1) that is alkaline and hydrolyzes is used as an essential crosslinking agent.
By using this hydrolyzable cross-linking agent (b1), the adhesiveness of the binder can be further improved and the strength of the alkaline battery positive electrode can be maintained, so that a long-term discharge can be maintained. Furthermore, since the amount of electrolyte absorbed is small and the variation is small, the deviation of the amount of electrolyte in the alkaline battery is also small, which is preferable.

アルカリ性で加水分解する加水分解性架橋剤(b1)において「アルカリ性で加水分解する」とは、架橋重合体(A)において(b1)に由来する単位が加水分解性結合を有することを意味し、加水分解性結合は、架橋剤(b1)がもともと分子内に有する結合であってもよいし{この場合の架橋剤を分子内に加水分解性結合を有する架橋剤(b1−1)とする}、架橋重合体(A)を構成する他の単量体{(a1)又は(a2)}と架橋反応して生成する結合が加水分解するものであってもよい{この場合の架橋剤を架橋反応して生成する結合が加水分解性の架橋剤(b1−2)とする}。結合剤の粘度安定性の観点から、加水分解性架橋剤(b1)に由来する加水分解性結合が、25℃で40重量%水酸化カリウム水溶液中に結合剤を1重量%添加し、1時間攪拌したときに50重量%以上が分解することが好ましい。
加水分解性結合としてはエステル結合及びアミド結合等が含まれる。
In the hydrolyzable cross-linking agent (b1) that is hydrolyzed with alkali, “alkaline and hydrolyze” means that the unit derived from (b1) in the cross-linked polymer (A) has a hydrolyzable bond, The hydrolyzable bond may be a bond that the crosslinking agent (b1) originally has in the molecule or {the crosslinking agent in this case is defined as a crosslinking agent (b1-1) having a hydrolyzable bond in the molecule}. , A bond formed by a crosslinking reaction with another monomer {(a1) or (a2)} constituting the crosslinked polymer (A) may be hydrolyzed {crosslinking the crosslinking agent in this case The bond produced by the reaction is a hydrolyzable crosslinking agent (b1-2)}. From the viewpoint of viscosity stability of the binder, the hydrolyzable bond derived from the hydrolyzable crosslinking agent (b1) was added at 1% by weight to the 40% by weight potassium hydroxide aqueous solution at 25 ° C. for 1 hour. It is preferable that 50% by weight or more decomposes when stirred.
Examples of the hydrolyzable bond include an ester bond and an amide bond.

分子内に加水分解性結合を有する架橋剤(b1−1)としては、分子内に2〜10のエチレン性不飽和結合を有する共重合性架橋剤が含まれ、例えば、N,N'−メチレンビスアクリルアミド、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート及びペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート及びポリグリセリン(重合度3〜13)ポリアクリレート等が挙げられる。   The crosslinking agent (b1-1) having a hydrolyzable bond in the molecule includes a copolymerizable crosslinking agent having 2 to 10 ethylenically unsaturated bonds in the molecule. For example, N, N′-methylene Bisacrylamide, ethylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol di (meth) acrylate, pentaerythritol tri ( And (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate and polyglycerin (degree of polymerization 3 to 13) polyacrylate.

架橋反応して生成する結合が加水分解性の架橋剤(b1−2)としては、(a1)としてカルボキシル基又はカルボキシレート基を有するアニオン性ビニルモノマーを使用した場合に、このモノマー由来のカルボキシル基又はカルボキシレート基と反応する反応型架橋剤が含まれ、多価グリシジル化合物(エチレングリコールジグリシジルエーテル等)、多価イソシアネート化合物(4,4'−ジフェニルメタンジイソシアネート等)、多価アミン化合物(エチレンジアミン等)及び多価アルコール化合物(グリセリン等)等が挙げられる。反応型架橋剤は、カルボキシル基又はカルボキシレート基を有するアニオン性ビニルモノマー{(メタ)アクリル酸(塩)等}と反応してエステル結合又はアミド結合を形成することができる。   As a crosslinking agent (b1-2) having a hydrolyzable bond formed by a crosslinking reaction, when an anionic vinyl monomer having a carboxyl group or a carboxylate group is used as (a1), a carboxyl group derived from this monomer Or a reactive crosslinking agent that reacts with a carboxylate group, a polyvalent glycidyl compound (such as ethylene glycol diglycidyl ether), a polyvalent isocyanate compound (such as 4,4′-diphenylmethane diisocyanate), a polyvalent amine compound (such as ethylenediamine) ) And polyhydric alcohol compounds (such as glycerin). The reactive crosslinking agent can react with an anionic vinyl monomer having a carboxyl group or a carboxylate group {(meth) acrylic acid (salt), etc.} to form an ester bond or an amide bond.

アルカリ性で加水分解する加水分解性架橋剤(b1)のうち、結合剤の粘度安定性の観点から、架橋剤(b1−1)及び多価グリシジル化合物が好ましく、さらに好ましくはN,N'−メチレンビスアクリルアミド、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート及び多価グリシジル化合物、次にさらに好ましくはN,N'−メチレンビスアクリルアミド、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート及びエチレングリコールジグリシジルエーテル、特に好ましくはN,N'−メチレンビスアクリルアミド、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート及びエチレングリコールジグリシジルエーテルである。   Of the hydrolyzable crosslinking agents (b1) that are hydrolyzed with alkali, the crosslinking agent (b1-1) and the polyvalent glycidyl compound are preferable from the viewpoint of the viscosity stability of the binder, and more preferably N, N′-methylene. Bisacrylamide, ethylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate and polyvalent glycidyl compounds, and more preferably N, N '-Methylenebisacrylamide, ethylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate and ethylene glycol diglycidyl ether, particularly preferably N, N'-methylenebi Acrylamide, triethylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate and ethylene glycol diglycidyl ether.

架橋剤(b1−2)を使用した場合は、架橋剤添加後、任意の段階で、100〜230℃に加熱し架橋反応を進行させるのが好ましく、より好ましくは120〜160℃に加熱し架橋反応を進行させる。また、架橋剤(b1−2)は、所定量の範囲で2種以上、更には架橋剤(b1−1)と併用しても良い。   When the cross-linking agent (b1-2) is used, it is preferable that the cross-linking reaction is caused to proceed at an arbitrary stage after the cross-linking agent is added, and more preferably 120-160 ° C. Allow the reaction to proceed. Moreover, you may use together a crosslinking agent (b1-2) with 2 or more types in the range of predetermined amount, and also a crosslinking agent (b1-1).

アルカリ性で加水分解しない非加水分解性架橋剤(b2)は、加水分解性結合を分子内に有さず、かつ、架橋反応により加水分解性結合を生成しない架橋剤である。このような架橋剤(b2)としては、2個以上のビニルエーテル結合を有する架橋剤(b2−1)及び2個以上のアリルエーテル結合を有する架橋剤(b2−2)等が挙げられる。反応性等の観点から、2個以上のアリルエーテル結合を有する架橋剤が好ましい。   The non-hydrolyzable crosslinking agent (b2) that is alkaline and does not hydrolyze is a crosslinking agent that does not have a hydrolyzable bond in the molecule and does not generate a hydrolyzable bond by a crosslinking reaction. Examples of such a crosslinking agent (b2) include a crosslinking agent (b2-1) having two or more vinyl ether bonds and a crosslinking agent (b2-2) having two or more allyl ether bonds. From the viewpoint of reactivity and the like, a crosslinking agent having two or more allyl ether bonds is preferable.

2個以上のビニルエーテル結合を有する架橋剤(b2−1)としては、エチレングリコールジビニルエーテル、1,4−ブタンジオールジビニルエーテル、1,4−シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジビニルエーテル、ポリエチレングリコールジビニルエーテル(重合度2〜5)、ビスフェノールAジビニルエーテル、ペンタエリスリトールトリビニルエーテル、ソルビトールトリビニルエーテル及びポリグリセリン(重合度3〜13)ポリビニルエーテル等が挙げられる。   Examples of the crosslinking agent (b2-1) having two or more vinyl ether bonds include ethylene glycol divinyl ether, 1,4-butanediol divinyl ether, 1,4-cyclohexanedimethanol divinyl ether, and 1,6-hexanediol divinyl ether. Polyethylene glycol divinyl ether (polymerization degree 2 to 5), bisphenol A divinyl ether, pentaerythritol trivinyl ether, sorbitol trivinyl ether, polyglycerol (polymerization degree 3 to 13) polyvinyl ether, and the like.

2個以上のアリルエーテル結合を有する架橋剤(b2−2)としては、分子内にアリル基を2個有しかつ水酸基を含まない架橋剤(b2−2−1)、分子内にアリル基を2個有しかつ水酸基を1〜5個有する架橋剤(b2−2−2)、分子内にアリル基を3〜10個有しかつ水酸基を有さない架橋剤(b2−2−3)、分子内にアリル基が3〜10個有しかつ水酸基を1〜3個有する架橋剤(b2−2−4)等が挙げられる。分子内に水酸基を含むと、ビニルモノマー(a1)及び/又は(a2){特に(メタ)アクリル酸(塩)}との相溶性が良く、架橋の均一性がアップして結合剤の密着性が向上し、アルカリ電池正極の強度がさらに優れる。   As a crosslinking agent (b2-2) having two or more allyl ether bonds, a crosslinking agent (b2-2-1) having two allyl groups in the molecule and not containing a hydroxyl group, an allyl group in the molecule A cross-linking agent (b2-2-2) having 2 and 1 to 5 hydroxyl groups, a cross-linking agent (b2-2-3) having 3 to 10 allyl groups and no hydroxyl groups in the molecule, Examples thereof include a crosslinking agent (b2-2-4) having 3 to 10 allyl groups and 1 to 3 hydroxyl groups in the molecule. When a hydroxyl group is contained in the molecule, the compatibility with the vinyl monomer (a1) and / or (a2) {especially (meth) acrylic acid (salt)} is improved, the uniformity of crosslinking is improved, and the adhesion of the binder is increased. And the strength of the alkaline battery positive electrode is further improved.

分子内にアリル基を2個有しかつ水酸基を含まない架橋剤(b2−2−1)としては、ジアリルエーテル、1,4−シクロヘキサンジメタノールジアリルエーテル、アルキレン(炭素数2〜5)グリコールジアリルエーテル、及びポリエチレングリコール(重量平均分子量:100〜4000)ジアリルエーテル等が挙げられる。
分子内にアリル基を2個有しかつ水酸基を1〜5個有する架橋剤(b2−2−2)としては、グリセリンジアリルエーテル、トリメチロールプロパンジアリルエーテル及びペンタエリスリトールジアリルエーテル、ポリグリセリン(重合度2〜5)ジアリルエーテル等が挙げられる。
分子内にアリル基を3〜10個有しかつ水酸基を有さない架橋剤(b2−2−3)としては、トリメチロールプロパントリアリルエーテル、グリセリントリアリルエーテル、ペンタエリスリトールテトラアリルエーテル及びテトラアリルオキシエタン等が挙げられる。
分子内にアリル基が3〜10個有しかつ水酸基を1〜3個有する架橋剤(b2−2−4)としては、ペンタエリスリトールトリアリルエーテル及びジグリセリントリアリルエーテル、ソルビトールトリアリルエーテル、ポリグリセリン(重合度3〜13)ポリアリルエーテル等が挙げられる。
As a crosslinking agent (b2-2-1) having two allyl groups in the molecule and not containing a hydroxyl group, diallyl ether, 1,4-cyclohexanedimethanol diallyl ether, alkylene (having 2 to 5 carbon atoms) glycol diallyl Examples include ether and polyethylene glycol (weight average molecular weight: 100 to 4000) diallyl ether.
Examples of the crosslinking agent (b2-2-2) having 2 allyl groups and 1 to 5 hydroxyl groups in the molecule include glyceryl diallyl ether, trimethylolpropane diallyl ether, pentaerythritol diallyl ether, polyglycerin (degree of polymerization). 2-5) diallyl ether and the like.
As a crosslinking agent (b2-2-3) having 3 to 10 allyl groups in the molecule and not having a hydroxyl group, trimethylolpropane triallyl ether, glyceryl triallyl ether, pentaerythritol tetraallyl ether and tetraallyl Examples include oxyethane.
Examples of the crosslinking agent (b2-2-4) having 3 to 10 allyl groups and 1 to 3 hydroxyl groups in the molecule include pentaerythritol triallyl ether, diglyceryl triallyl ether, sorbitol triallyl ether, poly Examples include glycerin (degree of polymerization 3 to 13) polyallyl ether.

アルカリ性で加水分解しない非加水分解性架橋剤(b2)は2種以上を併用してもよい。
架橋剤(b2)のうち、2個以上のアリルエーテル結合を有する架橋剤(b2−2)が好ましく、さらに好ましくは水酸基1〜5個及びアリル基を2〜10個有する架橋剤{(b2−2−2)及び(b2−2−4)}、特に好ましくは分子内にアリル基を2個有しかつ水酸基を1〜5個有する架橋剤(b2−2−2)、最も好ましくはトリメチロールプロパントリアリルエーテル及びペンタエリスリトールトリアリルエーテルである。これらの架橋剤を用いると、水溶性ビニルモノマー(a1)及びビニルモノマー(a2)との相溶性が良く効率的な架橋が行えるので好ましい。
Two or more non-hydrolyzable crosslinking agents (b2) that are alkaline and do not hydrolyze may be used in combination.
Among the crosslinking agents (b2), a crosslinking agent (b2-2) having two or more allyl ether bonds is preferable, and more preferably a crosslinking agent having 1 to 5 hydroxyl groups and 2 to 10 allyl groups {(b2- 2-2) and (b2-2-4)}, particularly preferably a crosslinking agent (b2-2-2) having two allyl groups and 1 to 5 hydroxyl groups in the molecule, most preferably trimethylol. Propane triallyl ether and pentaerythritol triallyl ether. Use of these cross-linking agents is preferable because they are compatible with the water-soluble vinyl monomer (a1) and the vinyl monomer (a2) and can be efficiently cross-linked.

本発明において、架橋剤(b)の含有量は、(a1)及び(a2)の合計重量に対して、0.05〜2重量%であり、架橋剤(b)の種類、平均重合度にもよるが、吸収性樹脂の吸収能の観点から、0.05〜1重量%が好ましく、さらに好ましくは0.1〜0.8重量%、特に好ましくは0.2〜0.6重量%である。(b)の含有量が、0.05重量%未満では、荷重下吸収量、2重量%を超えるとアルカリ電池正極の強度が悪くなる。   In the present invention, the content of the crosslinking agent (b) is 0.05 to 2% by weight based on the total weight of (a1) and (a2). However, it is preferably 0.05 to 1% by weight, more preferably 0.1 to 0.8% by weight, and particularly preferably 0.2 to 0.6% by weight from the viewpoint of the absorbent capacity of the absorbent resin. is there. When the content of (b) is less than 0.05% by weight, the amount of absorption under load exceeds 2% by weight, and the strength of the alkaline battery positive electrode is deteriorated.

本発明において、アルカリ性で加水分解する加水分解性架橋剤(b1)の含有量は、(a1)及び(a2)の合計重量に対して、0.01〜2重量%であり、架橋剤(b1)の種類、平均重合度にもよるが、吸収性樹脂の吸収能の観点から、0.05〜1重量%が好ましく、さらに好ましくは0.08〜0.78重量%、特に好ましくは0.17〜0.57重量%である。(b)の含有量が、0.01重量%未満では、荷重下吸収量が悪くなり、2重量%を超えるとアルカリ電池正極の強度が悪くなる。   In the present invention, the content of the hydrolyzable crosslinking agent (b1) that is alkaline and hydrolyzes is 0.01 to 2% by weight with respect to the total weight of (a1) and (a2), and the crosslinking agent (b1 ) And the average degree of polymerization, but from the viewpoint of the absorption capacity of the absorbent resin, 0.05 to 1% by weight is preferable, more preferably 0.08 to 0.78% by weight, and particularly preferably 0.8. 17 to 0.57% by weight. When the content of (b) is less than 0.01% by weight, the amount of absorption under load is poor, and when it exceeds 2% by weight, the strength of the alkaline battery positive electrode is deteriorated.

架橋重合体(A)中のアルカリ性で加水分解しない非加水分解性架橋剤(b2)の含有量は、架橋剤(b2)の種類にもよるが、吸収性樹脂の吸収能の観点から、0〜1.99重量%が好ましく、さらに好ましくは0〜0.95重量%、特に好ましくは0.02〜0.72重量%、最も好ましくは0.03〜0.54重量%である。この範囲であると、アルカリ電池正極の強度を維持することできるため、長期に亘る放電特性がさらに優れる。   The content of the non-hydrolyzable cross-linking agent (b2) that is alkaline and does not hydrolyze in the cross-linked polymer (A) depends on the type of the cross-linking agent (b2), but is 0 from the viewpoint of the absorbent capacity of the absorbent resin. ˜1.99% by weight is preferable, more preferably 0 to 0.95% by weight, particularly preferably 0.02 to 0.72% by weight, and most preferably 0.03 to 0.54% by weight. In this range, since the strength of the alkaline battery positive electrode can be maintained, the discharge characteristics over a long period of time are further improved.

本発明のアルカリ電池正極用結合剤は、下記(1)及び(2)の要件を具備する。
要件(1)は、アルカリ電池の電解液量の偏りを小さくするために必要な要件である。
また、要件(2)は放電特性の向上に必要な要件である。
The binder for an alkaline battery positive electrode of the present invention has the following requirements (1) and (2).
Requirement (1) is a requirement necessary to reduce the unevenness of the electrolyte amount of the alkaline battery.
Further, requirement (2) is a requirement necessary for improving the discharge characteristics.

要件(1):結合剤の40重量%水酸化カリウム水溶液吸収倍率が5〜80g/gであること。
要件(2):40重量%水酸化カリウム水溶液98重量部及び結合剤2重量部を撹拌混合して調製し、25℃で24時間放置した後の配合物(D)の粘度(25℃)が1〜500Pa・sであること。
Requirement (1): The absorption capacity of 40% by weight potassium hydroxide aqueous solution of the binder is 5 to 80 g / g.
Requirement (2): prepared by stirring and mixing 98 parts by weight of a 40% by weight aqueous potassium hydroxide solution and 2 parts by weight of a binder, and the viscosity (25 ° C.) of the formulation (D) after being allowed to stand at 25 ° C. for 24 hours. 1 to 500 Pa · s.

要件(1)において、結合剤の40重量%水酸化カリウム水溶液吸収倍率が5〜80g/gであり、アルカリ電池の生産性の観点から、好ましくは8〜70g/g、さらに好ましくは10〜60g/gである。吸収倍率が、5g/g未満では正極の強度が弱くなり、80g/gを超えるとアルカリ電池の電解液量の偏りが大きくなる。   In Requirement (1), the 40 wt% potassium hydroxide aqueous solution absorption capacity of the binder is 5 to 80 g / g, and preferably 8 to 70 g / g, more preferably 10 to 60 g from the viewpoint of alkaline battery productivity. / G. When the absorption ratio is less than 5 g / g, the strength of the positive electrode is weakened, and when it exceeds 80 g / g, the deviation in the amount of electrolyte in the alkaline battery is increased.

なお、上記の40重量%水酸化カリウム水溶液吸収倍率は以下の方法で測定する。
<40重量%水酸化カリウム水溶液吸収倍率の測定方法>
塩化ナトリウム水溶液の代わりに40重量%水酸化カリウム水溶液を使用し、静置時間を24時間、水切り時間を30分とする以外はJIS K7223−1996に準拠して40重量%水酸化カリウム水溶液吸収倍率を測定する。
In addition, said 40 weight% potassium hydroxide aqueous solution absorption capacity | capacitance is measured with the following method.
<Measurement method of absorption capacity of 40 wt% potassium hydroxide aqueous solution>
Absorption capacity of 40 wt% potassium hydroxide aqueous solution in accordance with JIS K7223-1996, except that 40 wt% potassium hydroxide aqueous solution is used in place of the sodium chloride aqueous solution, the standing time is 24 hours, and the draining time is 30 minutes. Measure.

40重量%水酸化カリウム水溶液吸収倍率を、上記要件(1)の範囲に調整する方法としては、架橋剤(b1)及び架橋剤(b2)の合計重量が(a1)及び(a2)の合計重量に対して0.05〜2重量%を満たすとよい。もし、吸収倍率が高かった場合は、前記範囲内で(b2)の量を増やし、吸収倍率が低かった場合は、前記範囲内で(b2)の量を減らすことで吸収倍率を上記数値範囲とすることができる。   As a method of adjusting the absorption ratio of 40 wt% potassium hydroxide aqueous solution to the range of the above requirement (1), the total weight of the crosslinking agent (b1) and the crosslinking agent (b2) is the total weight of (a1) and (a2). It is preferable to satisfy 0.05 to 2% by weight based on the weight. If the absorption rate is high, the amount of (b2) is increased within the range, and if the absorption rate is low, the amount of (b2) is decreased within the range to reduce the absorption rate to the above numerical range. can do.

要件(2)において、配合物(D)の粘度(25℃)が1〜500Pa・sであり、アルカリ電池の放電特性の向上観点から、好ましくは2〜450Pa・s、特に好ましくは3〜400Pa・sである。500Pa・sを超えると正極活物質及び導電剤との分散性が悪くなり、1Pa・s未満であるとアルカリ電池正極の強度が悪くなる。   In requirement (2), the viscosity (25 ° C.) of the composition (D) is 1 to 500 Pa · s, and preferably 2 to 450 Pa · s, particularly preferably 3 to 400 Pa, from the viewpoint of improving the discharge characteristics of the alkaline battery. -S. When it exceeds 500 Pa · s, the dispersibility of the positive electrode active material and the conductive agent is deteriorated, and when it is less than 1 Pa · s, the strength of the alkaline battery positive electrode is deteriorated.

配合物(D)は、40重量%水酸化カリウム水溶液98重量部及び結合剤2重量部を撹拌混合して調製し、25℃で24時間放置した後の配合物である。   The blend (D) was prepared by stirring and mixing 98 parts by weight of a 40% by weight aqueous potassium hydroxide solution and 2 parts by weight of a binder, and allowed to stand at 25 ° C. for 24 hours.

この配合物(D)の粘度は以下の方法で測定する。
<配合物(D)の粘度の測定方法>
デジタル粘度計DV−II+Pro(ブルックフィールド社製)を用いて、測定温度25℃での配合物(D)の粘度を、JIS7117−1:1999に準拠して測定し、配合物(D)の粘度とする。なお、ローターNo.64を使用し、回転数3rpmで測定する。
The viscosity of the blend (D) is measured by the following method.
<Measurement method of viscosity of compound (D)>
Using a digital viscometer DV-II + Pro (manufactured by Brookfield), the viscosity of the compound (D) at a measurement temperature of 25 ° C. is measured according to JIS7117-1: 1999, and the viscosity of the compound (D) is measured. And The rotor No. 64 is used and measured at a rotational speed of 3 rpm.

配合物(D)の粘度を上記要件(2)の範囲に調整する方法としては、架橋剤(b1)及び架橋剤(b2)の合計重量が(a1)及び(a2)の合計重量に対して0.05〜2重量%を満たすとよい。もし、粘度が高かった場合は、前期範囲内で(b2)の量を増やし、粘度が低かった場合は、前期範囲内で(b2)の量を減らすことで満たすことができる。   As a method for adjusting the viscosity of the blend (D) to the range of the above requirement (2), the total weight of the crosslinking agent (b1) and the crosslinking agent (b2) is based on the total weight of (a1) and (a2). It is good to satisfy 0.05 to 2% by weight. If the viscosity is high, the amount of (b2) can be increased within the previous period, and if the viscosity is low, it can be satisfied by decreasing the amount of (b2) within the previous range.

本発明の結合剤の20g/cm2荷重下40重量%水酸化カリウム水溶液吸収量は2〜10g/gあることが好ましく、さらに好ましくは2〜8g/g、特に好ましくは3〜7g/g、最も好ましくは3〜6g/gである。この範囲であると長期に渡る放電特性がさらに優れる。 The amount of the 40 wt% potassium hydroxide aqueous solution absorbed under 20 g / cm 2 load of the binder of the present invention is preferably 2 to 10 g / g, more preferably 2 to 8 g / g, particularly preferably 3 to 7 g / g, Most preferably, it is 3-6 g / g. Within this range, the discharge characteristics over a long period of time are further improved.

なお、20g/cm2荷重下40重量%水酸化カリウム水溶液吸収量とは、20g/cm2の荷重下における、40重量%水酸化カリウム水溶液に1時間浸漬後の結合剤の吸収量(荷重下吸収量)であり、以下のようにして測定される。 Note that the 20 g / cm 2 load at 40% by weight aqueous potassium hydroxide solution absorption, under a load of 20 g / cm 2, the absorption amount of the binding agent after 1 hour immersion in 40 wt% aqueous solution of potassium hydroxide (under load Absorption amount) and is measured as follows.

<荷重下吸収量の測定方法>
目開き63μm(JIS Z8801−1:2006)のナイロン網を底面に貼った円筒型プラスチックチューブ(内径:25mm、高さ:34mm)内に、250〜500μmの粒子径にふるい分けした測定試料0.16gを秤量し、円筒型プラスチックチューブを垂直にしてナイロン網上に測定試料がほぼ均一厚さになるように整えた後、この測定試料の上に分銅(重量:310.6g、外径:24.5mm、)を乗せる。この円筒型プラスチックチューブ全体の重量(M1)を計量した後、40重量%水酸化カリウム水溶液60mlの入ったシャーレ(直径:12cm)の中に測定試料及び分銅の入った円筒型プラスチックチューブを垂直に立ててナイロン網側を下面にして浸し、60分静置する。60分後に、円筒型プラスチックチューブをシャーレから引き上げ、これを斜めに傾け、垂れた水滴を除去した後、測定試料及び分銅の入った円筒型プラスチックチューブ全体の重量(M2)を計量し、次式から荷重下吸収量を求める。なお、使用する40重量%水酸化カリウム水溶液及び測定雰囲気の温度は25℃±2℃である。
荷重下吸収量(g/g)={(M2)−(M1)}/0.16
<Measurement method of absorption under load>
0.16 g of a measurement sample sieved to a particle diameter of 250 to 500 μm in a cylindrical plastic tube (inner diameter: 25 mm, height: 34 mm) having a nylon mesh of 63 μm (JIS Z8801-1: 2006) pasted on the bottom. Were weighed and the cylindrical plastic tube was placed vertically so that the measurement sample had a substantially uniform thickness on the nylon mesh, and then a weight (weight: 310.6 g, outer diameter: 24. 5mm,). After weighing the whole cylindrical plastic tube (M1), the cylindrical plastic tube containing the measurement sample and the weight was placed vertically in a petri dish (diameter: 12 cm) containing 60 ml of 40% by weight potassium hydroxide aqueous solution. Stand up and soak with the nylon mesh side down, and let stand for 60 minutes. After 60 minutes, pull up the cylindrical plastic tube from the petri dish, tilt it diagonally, remove the dripping water drops, weigh the entire cylindrical plastic tube containing the measurement sample and weight (M2), and Obtain the amount absorbed under load. In addition, the temperature of the 40 weight% potassium hydroxide aqueous solution and measurement atmosphere to be used is 25 degreeC +/- 2 degreeC.
Absorption under load (g / g) = {(M2)-(M1)} / 0.16

荷重下吸収量を上記範囲に調整する方法としては、架橋剤(b1)及び架橋剤(b2)の合計重量が(a1)及び(a2)の合計重量に対して0.05〜2重量%を満たすとよい。もし、荷重下吸収量が高かった場合は、前期範囲内で(b1)又は(b2)の量を減らし、荷重下吸収量が低かった場合は、前期範囲内で(b1)又は(b2)の量を増やすことで満たすことができる。   As a method for adjusting the amount of absorption under load to the above range, the total weight of the crosslinking agent (b1) and the crosslinking agent (b2) is 0.05 to 2% by weight with respect to the total weight of (a1) and (a2). Satisfy. If the absorption amount under load is high, the amount of (b1) or (b2) is reduced within the previous period range, and if the absorption amount under load is low, the amount of (b1) or (b2) is within the previous period range. It can be satisfied by increasing the amount.

本発明の結合剤における、重合していない水溶性ビニルモノマー(a1)、ビニルモノマー(a2)及び架橋剤(b)の合計含有量は(C)の重量を基準として10〜500ppmであることが好ましく、さらに好ましくは20〜400ppm、特に好ましくは30〜300ppm、最も好ましくは40〜200ppmである。この範囲であると長期に渡る放電特性がさらに優れる。   The total content of the non-polymerized water-soluble vinyl monomer (a1), vinyl monomer (a2) and crosslinking agent (b) in the binder of the present invention is 10 to 500 ppm based on the weight of (C). More preferably, it is 20-400 ppm, Most preferably, it is 30-300 ppm, Most preferably, it is 40-200 ppm. Within this range, the discharge characteristics over a long period of time are further improved.

なお、重合していない(a1)、(a2)及び(b)の合計含有量とは、架橋重合体の構成単位として含有する(a1)、(a2)及び(b)の合計含有量を意味するのでは無い。重合していない(a1)、(a2)及び(b)の合計含有量は、特開2006−219661号公報に記載されている以下の方法で測定、算出する。   The total content of unpolymerized (a1), (a2) and (b) means the total content of (a1), (a2) and (b) contained as a structural unit of the crosslinked polymer. Not to do. The total content of unpolymerized (a1), (a2) and (b) is measured and calculated by the following method described in JP-A-2006-219661.

<重合していない(a1)、(a2)及び(b)の合計含有量測定方法>
300mlのビーカーに、測定試料1.0g及び0.9重量%食塩水249.0gを加えて、20〜30℃で3時間攪拌した後、不溶分をろ別してろ液を得る。このろ液を高速液体クロマトグラフィー法(以下の条件)により既知濃度のビニルモノマー又は架橋剤を用いて作成した検量線を使用して、(a1)、(a2)及び(b)の合計含有量を求める。
測定条件
カラム:SCR−101H(長さ0.3m×内径7.9mm、株式会社島津製作所製)
展開溶液:0.015重量%リン酸水溶液
流速:0.5ml/min
サンプル注入量:100μl
検出器:UV検出器、波長195nm
カラム温度:40℃
<Method for measuring total content of unpolymerized (a1), (a2) and (b)>
In a 300 ml beaker, 1.0 g of a measurement sample and 249.0 g of 0.9 wt% saline are added and stirred at 20 to 30 ° C. for 3 hours, and then the insoluble matter is filtered off to obtain a filtrate. Using this calibration curve prepared by high performance liquid chromatography (under the following conditions) with a known concentration of vinyl monomer or crosslinking agent, the total content of (a1), (a2) and (b) Ask for.
Measurement conditions Column: SCR-101H (length 0.3 m × inner diameter 7.9 mm, manufactured by Shimadzu Corporation)
Developing solution: 0.015 wt% phosphoric acid aqueous solution Flow rate: 0.5 ml / min
Sample injection volume: 100 μl
Detector: UV detector, wavelength 195 nm
Column temperature: 40 ° C

後述の水溶液重合の場合、重合していない(a1)、(a2)及び(b)の合計含有量を、(C)の重量を基準として10〜500ppmの範囲にする方法としては、特開平1−62317号公報に記載の還元性物質や特開平8−157737号公報に記載の水溶性チオール化合物等を水溶液又は水分散体として、架橋重合体(A)に添加、混合する方法が挙げられる。これらは一種類の方法のみでもよいし、二種類以上の方法を併用してもよい。   In the case of aqueous solution polymerization described later, as a method for bringing the total content of unpolymerized (a1), (a2) and (b) into a range of 10 to 500 ppm based on the weight of (C), JP-A No. Examples include a method in which a reducing substance described in JP-A-62317, a water-soluble thiol compound described in JP-A-8-157737, and the like are added to and mixed with the crosslinked polymer (A) as an aqueous solution or an aqueous dispersion. These may be only one type of method, or two or more types may be used in combination.

還元性物質又は水溶性チオール化合物の添加量は、水溶性ビニルモノマー(a1)及び加水分解により(a1)となるビニルモノマー(a2)並びに架橋剤(b)の合計量に対して0.01〜5.0重量%であることが好ましく、さらに好ましくは0.02〜4.0重量%、特に好ましくは0.03〜3.0重量%、最も好ましくは0.05〜2.0重量%の範囲を満たすと良い。
もし、重合していない(a1)、(a2)及び(b)の合計含有量が上述の範囲を満たさない場合は、特開平1−62317号公報及び特開平8−157737号公報記載の添加方法において、必要により還元性物質又は水溶性チオール化合物水溶液又は水分散体として、後述の(A)の含水ゲルをアルカリで中和する工程の際に混合することで満たすことができる。
The addition amount of the reducing substance or the water-soluble thiol compound is 0.01 to the total amount of the water-soluble vinyl monomer (a1), the vinyl monomer (a2) that becomes (a1) by hydrolysis, and the crosslinking agent (b). It is preferably 5.0% by weight, more preferably 0.02 to 4.0% by weight, particularly preferably 0.03 to 3.0% by weight, and most preferably 0.05 to 2.0% by weight. It is good to meet the range.
If the total content of unpolymerized (a1), (a2) and (b) does not satisfy the above range, the addition method described in JP-A-1-62317 and JP-A-8-157737 In the above, it can be satisfied by mixing, as necessary, a reducing substance, a water-soluble thiol compound aqueous solution or an aqueous dispersion in the step of neutralizing the hydrous gel (A) described later with an alkali.

逆相懸濁重合の場合、重合していない(a1)、(a2)及び(b)の合計含有量を、(C)の重量を基準として10〜500ppmの範囲にする方法としては、特開2006−131767号公報に記載の(a1)、(a2)及び(b)の重合時の供給を調整する方法が挙げられる。   In the case of reverse phase suspension polymerization, as a method for bringing the total content of unpolymerized (a1), (a2) and (b) to a range of 10 to 500 ppm based on the weight of (C), JP-A The method of adjusting the supply at the time of superposition | polymerization of (a1), (a2), and (b) as described in 2006-131767 is mentioned.

(a1)、(a2)及び(b)の供給は、一定速度で連続的に行うことが好ましいが、供給速度を変化させてもよく、また途中で(a1)、(a2)及び(b)の供給を一時中断することもできる。(a1)、(a2)及び(b)の供給速度は、その全量を30〜180分で供給することが好ましく、さらに好ましくは45〜120分、特に好ましくは60〜80分の範囲を満たすと良い。
もし、重合していない(a1)、(a2)及び(b)の合計含有量が上述の範囲を満たさない場合は、特開2006−131767号公報記載の重合方法において、必要により熟成工程を行うことで満たすことができる。
The supply of (a1), (a2) and (b) is preferably performed continuously at a constant speed, but the supply speed may be changed, and (a1), (a2) and (b) may be changed in the middle. The supply can be suspended. The supply rate of (a1), (a2) and (b) is preferably such that the entire amount is supplied in 30 to 180 minutes, more preferably 45 to 120 minutes, and particularly preferably 60 to 80 minutes. good.
If the total content of unpolymerized (a1), (a2) and (b) does not satisfy the above range, an aging step is performed as necessary in the polymerization method described in JP-A-2006-131767. Can be satisfied.

次に、本発明の結合剤の製造方法について説明する。
架橋重合体(A)を得るための重合方法としては公知の重合方法が適用でき、たとえば、溶液重合、懸濁重合、塊状重合、逆相懸濁重合又は乳化重合のいずれでもよい。
Next, the manufacturing method of the binder of this invention is demonstrated.
As a polymerization method for obtaining the crosslinked polymer (A), a known polymerization method can be applied. For example, any of solution polymerization, suspension polymerization, bulk polymerization, reverse phase suspension polymerization, or emulsion polymerization may be used.

これらの重合方法のうち、吸収性樹脂の吸収能の観点から、溶液重合、懸濁重合、逆相懸濁重合及び乳化重合が好ましく、さらに好ましくは溶液重合、逆相懸濁重合及び乳化重合、特に好ましくは溶液重合及び逆相懸濁重合である。これらの重合には、公知の重合開始剤、連鎖移動剤及び/又は溶媒等が使用できる。
最も好ましくは、(メタ)アクリル酸(塩)を主体とするモノマー水溶液に架橋剤(b1)及び架橋剤(b2)を添加溶解し重合する水溶液重合法、及び分散剤の存在下、疎水性有機溶媒(例えばヘキサン、トルエン、キシレン等)中に同様なモノマー水溶液を分散・懸濁して重合する逆相懸濁重合法である。これらの重合方法であると、放電特性に優れた結合剤を得ることができる。
Among these polymerization methods, from the viewpoint of the absorption capacity of the absorbent resin, solution polymerization, suspension polymerization, reverse phase suspension polymerization and emulsion polymerization are preferable, and solution polymerization, reverse phase suspension polymerization and emulsion polymerization are more preferable. Particularly preferred are solution polymerization and reverse phase suspension polymerization. For these polymerizations, known polymerization initiators, chain transfer agents and / or solvents can be used.
Most preferably, an aqueous solution polymerization method in which a cross-linking agent (b1) and a cross-linking agent (b2) are added and dissolved in an aqueous monomer solution mainly composed of (meth) acrylic acid (salt), and a hydrophobic organic compound in the presence of a dispersant. This is a reverse phase suspension polymerization method in which a similar aqueous monomer solution is dispersed and suspended in a solvent (for example, hexane, toluene, xylene, etc.). With these polymerization methods, a binder having excellent discharge characteristics can be obtained.

(メタ)アクリル酸(塩)を水溶液重合法又は逆相懸濁重合法で重合する方法は、公知の方法で良く、例えばラジカル重合開始剤を用いて重合する方法、放射線、紫外線、電子線等を照射する方法があげられる。   A method of polymerizing (meth) acrylic acid (salt) by an aqueous solution polymerization method or a reverse phase suspension polymerization method may be a known method, for example, a method of polymerization using a radical polymerization initiator, radiation, ultraviolet rays, electron beam, etc. Can be used.

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

重合温度は使用する開始剤の種類等によっても異なるが、ポリマーの重合度をアップする観点から、好ましくは−10℃〜100℃、より好ましくは−10℃〜80℃である。
開始剤の量に関しても、特に限定はないが、ビニルモノマー(a1)及び(a2)の合計重量に対して、ポリマーの重合度をアップする観点から、0.000001〜3.0重量%が好ましく、更に好ましくは0.000001〜0.5重量%である。
The polymerization temperature varies depending on the type of initiator used, but is preferably -10 ° C to 100 ° C, more preferably -10 ° C to 80 ° C, from the viewpoint of increasing the degree of polymerization of the polymer.
The amount of the initiator is not particularly limited, but is preferably 0.000001 to 3.0% by weight from the viewpoint of increasing the polymerization degree of the polymer with respect to the total weight of the vinyl monomers (a1) and (a2). More preferably, it is 0.000001 to 0.5% by weight.

水溶液重合の場合、単量体の重合濃度(重量%)は、他の重合条件によっても種々異なるが、(メタ)アクリル酸(塩)は、重合濃度を高くすると重合反応と並行してモノマー自体の架橋(自己架橋)が起こり易く、吸収量の低下やポリマーの平均重合度の低下を招くこと、また重合時の温度コントロールも行いづらくポリマーの平均重合度の低下やオリゴマー成分の増加を招きやすいので、重合濃度は、10〜40重量%が好ましく、より好ましくは10〜30重量%である。また、重合温度に関しては、ポリマーの平均重合度の観点から、−10〜100℃が好ましく、より好ましくは−10〜80℃である。重合時の溶存酸素量に関しては、ラジカル開始剤の添加量等にもよるが、ポリマーの平均重合度の観点から、0〜2ppm(2×10-4重量%以下)が好ましく、より好ましくは0〜0.5ppm(0.5×10-4重量%以下)である。これらの範囲であると、吸収倍率に優れた架橋重合体(A)を製造することができる。 In the case of aqueous solution polymerization, the polymerization concentration (% by weight) of the monomer varies depending on other polymerization conditions, but (meth) acrylic acid (salt) increases the polymerization concentration when the polymerization concentration is increased. Crosslinking (self-crosslinking) is likely to occur, resulting in a decrease in the amount of absorption and a decrease in the average polymerization degree of the polymer, and it is difficult to control the temperature during polymerization, and a decrease in the average polymerization degree of the polymer and an increase in the oligomer component are likely to occur. Therefore, the polymerization concentration is preferably 10 to 40% by weight, more preferably 10 to 30% by weight. Moreover, regarding polymerization temperature, from a viewpoint of the average degree of polymerization of a polymer, -10-100 degreeC is preferable, More preferably, it is -10-80 degreeC. The amount of dissolved oxygen at the time of polymerization is preferably 0 to 2 ppm (2 × 10 −4 wt% or less), more preferably 0 from the viewpoint of the average degree of polymerization of the polymer, although it depends on the amount of radical initiator added. ˜0.5 ppm (0.5 × 10 −4 wt% or less). Within these ranges, a crosslinked polymer (A) excellent in absorption capacity can be produced.

(メタ)アクリル酸を使用する場合、重合時の(メタ)アクリル酸の中和度は、所定量の加水分解性架橋剤(b1)及び非加水分解性架橋剤(b2)がモノマー水溶液に完全に溶解できる中和度が好ましく、(b1)に比べて、(b2)は水溶性が乏しく、また特に(メタ)アクリル酸(塩)水溶液に対する溶解度は極めて低く所定量の(b2)を添加しても(b2)がモノマー水溶液から分離し所定の架橋が行えない場合がある。(b2)の溶解度の観点から、重合時の(メタ)アクリル酸の中和度は、0〜30モル%で重合を行ない必要により重合後に更に中和するのが好ましく、未中和の状態で重合した後必要により重合後に中和するのがより好ましい。
また、(メタ)アクリル酸は、同一条件で重合を行った場合、中和度が低い方が重合度(吸収倍率)が上がりやすいため、ポリマーの重合度を大きくするためにも、中和度が低い状態で重合を行った方が好ましい。
When (meth) acrylic acid is used, the degree of neutralization of (meth) acrylic acid during polymerization is such that a predetermined amount of hydrolyzable crosslinker (b1) and non-hydrolyzable crosslinker (b2) are completely in the monomer aqueous solution. (B2) is poorer in water solubility than (b1), and in particular, the solubility in (meth) acrylic acid (salt) aqueous solution is extremely low, and a predetermined amount of (b2) is added. However, (b2) may be separated from the aqueous monomer solution and the predetermined crosslinking may not be performed. From the viewpoint of the solubility of (b2), the degree of neutralization of (meth) acrylic acid at the time of polymerization is preferably 0 to 30 mol% and is preferably further neutralized after the polymerization if necessary, in an unneutralized state. It is more preferable to neutralize after polymerization after polymerization.
In addition, (meth) acrylic acid, when polymerized under the same conditions, tends to increase the degree of polymerization (absorption capacity) when the degree of neutralization is low. It is preferable to carry out the polymerization in a low state.

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

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

分散剤の添加量は、アルカリ電池の放電特性の観点から、疎水性有機溶媒の重量に対して、0.1〜20重量%が好ましく、より好ましくは0.5〜10重量%である。
逆相懸濁重合におけるモノマー水溶液と疎水性有機溶媒との重量比(W/O比)は、0.1〜2.0が好ましく、0.3〜1.0がより好ましい。これらの範囲であると、架橋重合体(A)の粒子径がさらに調整しやすい。
The addition amount of the dispersant is preferably 0.1 to 20% by weight, more preferably 0.5 to 10% by weight, based on the weight of the hydrophobic organic solvent, from the viewpoint of discharge characteristics of the alkaline battery.
0.1-2.0 are preferable and, as for the weight ratio (W / O ratio) of the monomer aqueous solution and hydrophobic organic solvent in reverse phase suspension polymerization, 0.3-1.0 are more preferable. Within these ranges, the particle diameter of the crosslinked polymer (A) can be further easily adjusted.

架橋重合体(A)の製造において、架橋剤を使用しない以外は全く同じ条件で重合体を製造した場合のポリマーの重量平均分子量が、5,000〜1,000,000であることが好ましく、より好ましくは10,000〜1,000,000である。
重量平均分子量が、5,000以上となる条件で重合を行うと、適量の架橋剤を使用することにより結合剤を添加した高濃度アルカリ水溶液の粘度低下及び/又は曳糸性の増大を防止することが出来る。上記重量平均分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィー法(GPC法)にて測定される。
In the production of the crosslinked polymer (A), the weight average molecular weight of the polymer is preferably 5,000 to 1,000,000 when the polymer is produced under exactly the same conditions except that no crosslinking agent is used. More preferably, it is 10,000-1,000,000.
When polymerization is carried out under conditions where the weight average molecular weight is 5,000 or more, the use of an appropriate amount of a crosslinking agent prevents a decrease in viscosity and / or an increase in spinnability of a high-concentration alkaline aqueous solution to which a binder has been added. I can do it. The weight average molecular weight is measured by a gel permeation chromatography method (GPC method).

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

水溶液重合における含水ゲルの他の乾燥方法としては、例えば、ドラムドライヤー上に含水ゲルを圧縮延伸して乾燥する接触乾燥法等があるが、含水ゲルは熱伝導が悪いため、乾燥を行うためにドラム上等に含水ゲルの薄膜を作成する必要がある。しかし、通常市販のドラムドライヤーの材質は、鉄、クロム、ニッケル等の亜鉛よりイオン化傾向の低い金属で形成されているのが一般的であるため、含水ゲルあたりのドラム金属面と接触する頻度が極めて高くなり、また含水ゲルはポリ(メタ)アクリル酸(塩)の含水ゲルであるため、結合剤中の亜鉛よりイオン化傾向の低い金属元素の含有量が多くなる。さらに、該含水ゲルとドラムとの接触頻度が極めて高く、該含水ゲルは粘着性が高いため、ナイフの様なものをドラムドライヤーに接触させて乾燥物をドラムドライヤーから剥離させる必要があり、ドラムとナイフの機械的摩耗のためドラムあるいはナイフの金属面が摩耗し、金属が乾燥物中に混入する。以上の様に、ドラムドライヤー等の接触乾燥法を利用すると、結合剤中に金属イオンや金属粉末が混入しやすく、これら亜鉛よりイオン化傾向の低い金属(標準電極電位が亜鉛よりも低い金属のことで、Cr、Fe、Ni、Sn、Pb、Cu、Hg、Ag等の原子記号で表せる金属)イオンや金属粉末をかなり多量に含有することになる。これらの結合剤をアルカリ電池用の結合剤として使用すると、電池中の亜鉛粉末が亜鉛よりイオン化傾向の低い金属イオン又は金属粉末との間で電池を形成するため、電気分解により水素ガスが発生し、それにより電池内部の圧力が上昇し、さらにはアルカリ電解液の流出やひどい場合は電池の破損を引き起こす場合がある。更に、含水ゲルをドラムドライヤー上等で圧縮延伸して乾燥した薄膜フィルム状乾燥物は、その後粉砕を行い乾燥物の粒径を所望の粒径に調整しても粒子が鱗片状となっているため、透気乾燥法や通気乾燥法でブロック状の乾燥物の粉砕物と比較すると遙かに強度が弱く、高濃度のアルカリ水溶液中で膨潤させ亜鉛粉末と機械的に攪拌混合すると、膨潤したゲルが破壊されてしまいゲルが小さくなる。従って、ドラムドライヤー等の接触乾燥法を利用しないのが好ましい。   As another drying method of the hydrogel in aqueous solution polymerization, for example, there is a contact drying method in which the hydrogel is compressed and stretched on a drum dryer and the like. It is necessary to create a thin film of hydrogel on the drum or the like. However, since the materials of commercially available drum dryers are generally made of a metal that has a lower ionization tendency than zinc, such as iron, chromium, and nickel, the frequency of contact with the drum metal surface per hydrous gel is low. Further, since the water-containing gel is a poly (meth) acrylic acid (salt) water-containing gel, the content of metal elements having a lower ionization tendency than zinc in the binder is increased. Furthermore, since the contact frequency between the water-containing gel and the drum is extremely high, and the water-containing gel has high adhesiveness, it is necessary to bring a dried product from the drum dryer by bringing a knife-like material into contact with the drum dryer. Due to the mechanical wear of the knife, the metal surface of the drum or knife is worn, and the metal is mixed into the dried product. As described above, when a contact drying method such as a drum dryer is used, metal ions and metal powder are likely to be mixed into the binder, and these metals have a lower ionization tendency than zinc (metals whose standard electrode potential is lower than zinc). Therefore, it contains a considerably large amount of metal) ions and metal powder that can be expressed by atomic symbols such as Cr, Fe, Ni, Sn, Pb, Cu, Hg, and Ag. When these binders are used as binders for alkaline batteries, the zinc powder in the battery forms a battery with metal ions or metal powder that has a lower ionization tendency than zinc, and hydrogen gas is generated by electrolysis. As a result, the internal pressure of the battery rises, and the alkaline electrolyte may flow out or be severely damaged. Furthermore, the thin film film-like dried product obtained by compressing and stretching the hydrogel on a drum dryer or the like is then crushed to adjust the particle size of the dried product to a desired particle size. Therefore, the strength is much weaker than the pulverized product of the block-like dried product by the air-drying method or the air-drying method, and it swells when it is swollen in a high concentration alkaline aqueous solution and mechanically mixed with zinc powder The gel is destroyed and the gel becomes smaller. Therefore, it is preferable not to use a contact drying method such as a drum dryer.

含水ゲル乾燥時の乾燥温度は、使用する乾燥機や乾燥時間等により種々異なるが、好ましくは、50〜150℃、より好ましくは80〜130℃である。乾燥温度が、150℃以下であると乾燥時の熱によりポリマーが架橋しにくく、熱架橋により架橋度が上がりすぎることがなく、吸収量が低下しないし、アルカリ電池正極の強度が低下しない。50℃以上であると乾燥に長時間を要さず効率的である。乾燥時間に関しても、使用する乾燥機の機種及び乾燥温度等により異なるが、好ましくは5〜300分、より好ましくは、5〜120分である。   The drying temperature at the time of drying the hydrogel varies depending on the dryer used, the drying time, and the like, but is preferably 50 to 150 ° C, more preferably 80 to 130 ° C. When the drying temperature is 150 ° C. or lower, the polymer is not easily crosslinked by heat during drying, the degree of crosslinking is not increased excessively by thermal crosslinking, the amount of absorption does not decrease, and the strength of the alkaline battery positive electrode does not decrease. When the temperature is 50 ° C. or higher, it is efficient without requiring a long time for drying. The drying time also varies depending on the model of the dryer to be used, the drying temperature, and the like, but is preferably 5 to 300 minutes, more preferably 5 to 120 minutes.

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

粉末化した架橋重合体(A)は、必要により所望のスクリーンを備えたフルイ機(振動フルイ機、遠心フルイ機等)を用いて、所望の粒子径の乾燥粉末を採取することができる。
なお、乾燥後の任意の段階で、磁気を利用した除鉄機を用いて混入した鉄等の金属粉末を除去するのが好ましい。しかし、除鉄機を用いてかなり精密に除鉄を行っても、除鉄機では磁性のない金属を除去するのは困難であり、また磁性のある金属に関しても、乾燥したポリマー粒子内部に含まれているものや乾燥粒子に付着しているものは除去できないので、初めからこれら金属が混入しないように、生産設備に関しても、十分に配慮することが望ましい。
As for the powdered crosslinked polymer (A), a dry powder having a desired particle diameter can be collected using a sieve (vibrating sieve, centrifugal sieve, etc.) equipped with a desired screen if necessary.
In addition, it is preferable to remove metal powders, such as iron mixed, using the iron removal machine using magnetism in the arbitrary steps after drying. However, even if iron removal is performed with high precision, it is difficult to remove metals that are not magnetic with iron removal machines, and magnetic metals are also contained inside dry polymer particles. It is desirable to give sufficient consideration to the production equipment so that these metals are not mixed from the beginning, since it cannot be removed.

本発明の結合剤を使用したアルカリ電池正極を適用できるアルカリ電池としては特に限定されず、通常のアルカリ電池、例えばLR−20(単1型アルカリ電池)、LR−6型(単3型アルカリ電池)はもとより、その他各種のアルカリ電池に適用できる。アルカリ電池は、通常、外装缶の中に正極、集電棒及びゲル負極が封入された構造を有し、正極とゲル負極とはセパレーター等により分離されている。   The alkaline battery to which the alkaline battery positive electrode using the binder of the present invention can be applied is not particularly limited, and an ordinary alkaline battery such as LR-20 (single 1 type alkaline battery), LR-6 type (single AA alkaline battery). ) And other various alkaline batteries. The alkaline battery usually has a structure in which a positive electrode, a current collecting rod and a gel negative electrode are enclosed in an outer can, and the positive electrode and the gel negative electrode are separated by a separator or the like.

本発明の結合剤を使用したアルカリ電池正極のアルカリ電池への充填方法は、本発明の結合剤、正極活物質(例えば二酸化マンガン)、導電剤(例えば黒鉛)及び必要により他の添加剤を事前混合した後、アルカリ電解液(例えば水酸化カリウム水溶液)を混合して正極合剤を作成し、続いて圧延、成型して得られた正極を容器内に充填する方法等を例示できる。
結合剤の添加量は、正極活物質及び導電剤の種類によっても異なるが、正極に対して0.03〜1.0重量%が好ましく、0.1〜0.5重量%がより好ましい。添加量がこの範囲であると、アルカリ電池正極の強度が高くなり、長期間に亘って、放電特性が優れる。
The method of filling the alkaline battery positive electrode with the alkaline battery positive electrode using the binder of the present invention is performed by previously adding the binder of the present invention, the positive electrode active material (for example, manganese dioxide), the conductive agent (for example, graphite), and other additives as required. After mixing, alkaline electrolyte (for example, potassium hydroxide aqueous solution) is mixed, a positive electrode mixture is produced, and the method of filling the positive electrode obtained by rolling and shape | molding in a container etc. can be illustrated here now.
The amount of the binder added varies depending on the type of the positive electrode active material and the conductive agent, but is preferably 0.03 to 1.0% by weight, more preferably 0.1 to 0.5% by weight with respect to the positive electrode. When the addition amount is within this range, the strength of the alkaline battery positive electrode is increased, and the discharge characteristics are excellent over a long period of time.

本発明の結合剤は架橋重合体(A)以外に正極の作製時の流動性改善等を目的として、作業性や電池特性に問題が起こらない範囲で、必要により他の添加剤を含んでも良い。
他の添加剤としては、放電特性向上剤等が挙げられる。
In addition to the crosslinked polymer (A), the binder of the present invention may contain other additives as necessary for the purpose of improving fluidity at the time of producing a positive electrode, as long as no problem occurs in workability and battery characteristics. .
Examples of other additives include discharge characteristic improvers.

放電特性向上剤としては、二酸化珪素、珪酸カリウムなどの公知の化合物が挙げられる。
放電特性向上剤を含有する場合の含有量は、架橋重合体(A)に対して、0〜5.0重量%が好ましく、0〜3.0重量%が更に好ましい。
Examples of the discharge characteristic improver include known compounds such as silicon dioxide and potassium silicate.
The content in the case of containing a discharge characteristic improver is preferably 0 to 5.0% by weight, more preferably 0 to 3.0% by weight, based on the crosslinked polymer (A).

他の添加剤を含有する場合の含有量は、架橋重合体(A)に対して、0〜5.0重量%が好ましく、0〜3.0重量%が更に好ましい。   The content in the case of containing other additives is preferably 0 to 5.0% by weight, more preferably 0 to 3.0% by weight, based on the crosslinked polymer (A).

放電特性向上剤の添加方法は、本発明の結合剤と放電特性向上剤とを予めドライブレンドした後他の正極物質とブレンドする方法、正極の作製時に本発明の結合剤とは別に添加し混合する方法;を例示することができるが、必要により所定量の結合剤を添加できる方法であればいずれでも良い。   The method for adding the discharge characteristic improver is a method in which the binder of the present invention and the discharge characteristic improver are dry blended in advance and then blended with other positive electrode materials, and added and mixed separately from the binder of the present invention when producing the positive electrode. However, any method may be used as long as a predetermined amount of a binder can be added if necessary.

以下、実施例及び比較例により本発明をさらに説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。以下、特に定めない限り、%は重量%、超純水は電気伝導率0.06μS/cm以下の水、イオン交換水は電気伝導率1.0μS/cm以下の水を示す。   Hereinafter, although an example and a comparative example explain the present invention further, the present invention is not limited to these. Hereinafter, unless otherwise specified,% indicates% by weight, ultrapure water indicates water having an electric conductivity of 0.06 μS / cm or less, and ion exchange water indicates water having an electric conductivity of 1.0 μS / cm or less.

実施例1
2リットルのビーカーに、アクリル酸300g、トリメチロールプロパントリアクリレート1.35g(対アクリル酸0.45%)及びイオン交換水700gを入れて撹拌混合してアクリル酸水溶液を調整し、4℃に冷却した。
アクリル酸水溶液を1.5リットルの断熱重合槽に入れ、水溶液に窒素を通じてアクリル酸水溶液中の溶存酸素量を0.1ppm以下とした。この断熱重合層に、0.1%過酸化水素水4.0g、0.1%L−アスコルビン酸水溶液4.0g及び10%2,2'−アゾビス(2−アミジノプロパン)ハイドロクロライド(和光純薬工業株式会社製、商品名:V−50)水溶液1.0gを添加し、重合が開始するまで水溶液中への窒素通気を継続した。重合が開始し、アクリル酸水溶液の粘度が上昇し始めたのを確認後、窒素通気を停止して6時間重合した。打点温度計でアクリル酸水溶液の温度を測定したところ、最高到達温度は、97℃であった。
尚、上記重合を上記の架橋剤を除いた以外は同じ条件で重合したポリマーの重量平均分子量をGPCを用いて測定したところ、ポリマーの重量平均分子量は約27,000であった。
ブロック状の架橋された含水ゲルを断熱重合槽から取り出し、小型ミートチョッパー(ローヤル社製)を用いてゲルを3〜10mmの太さのヌードル状になるように細分化した後、40%水酸化ナトリウム(試薬特級)水溶液260g(アクリル酸の中和度75モル%相当)を加え含水ゲルを中和した。
中和した含水ゲルを、目開き850μmのSUS製のスクリ−ンの上に、厚さ5cmで積層し、小型透気乾燥機(井上金属株式会社製)を用いて120℃の熱風を1時間含水ゲルに透気させて、含水ゲルを乾燥した。
乾燥物をクッキングミキサーを用いて粉砕し、フルイを用いて32〜500μm(400メッシュ〜40メッシュ)の粒径のものを採取し、本発明の結合剤(1)を得た。
Example 1
In a 2-liter beaker, add 300 g of acrylic acid, 1.35 g of trimethylolpropane triacrylate (0.45% acrylic acid) and 700 g of ion-exchanged water, and mix by stirring to prepare an aqueous acrylic acid solution and cool to 4 ° C. did.
The acrylic acid aqueous solution was put into a 1.5 liter adiabatic polymerization tank, and the dissolved oxygen amount in the acrylic acid aqueous solution was adjusted to 0.1 ppm or less through nitrogen in the aqueous solution. To this adiabatic polymerization layer, 4.0 g of 0.1% hydrogen peroxide solution, 4.0 g of 0.1% L-ascorbic acid aqueous solution and 10% 2,2′-azobis (2-amidinopropane) hydrochloride (Wako Pure) Yaku Kogyo Co., Ltd., trade name: V-50) 1.0 g of aqueous solution was added, and nitrogen aeration into the aqueous solution was continued until polymerization started. After confirming that the polymerization started and the viscosity of the acrylic acid aqueous solution started to rise, the nitrogen aeration was stopped and the polymerization was carried out for 6 hours. When the temperature of the acrylic acid aqueous solution was measured with a hot spot thermometer, the maximum temperature reached was 97 ° C.
In addition, when the weight average molecular weight of the polymer polymerized under the same conditions except that the above-described polymerization was omitted, the polymer was measured using GPC, the weight average molecular weight of the polymer was about 27,000.
After removing the block-like crosslinked hydrous gel from the adiabatic polymerization tank and using a small meat chopper (Royal) to subdivide the gel into noodles with a thickness of 3 to 10 mm, 40% hydroxide 260 g of sodium (reagent special grade) aqueous solution (corresponding to a neutralization degree of acrylic acid of 75 mol%) was added to neutralize the hydrogel.
The neutralized water-containing gel is laminated on a SUS screen having an opening of 850 μm with a thickness of 5 cm, and hot air at 120 ° C. is applied for 1 hour using a small air-permeable dryer (manufactured by Inoue Metal Co., Ltd.). The water-containing gel was air-permeable and the water-containing gel was dried.
The dried product was pulverized using a cooking mixer, and a particle having a particle size of 32 to 500 μm (400 mesh to 40 mesh) was collected using a sieve to obtain the binder (1) of the present invention.

実施例2
実施例1において、トリメチロールプロパントリアクリレート1.35g(対アクリル酸0.45%)に替えてN,N'−メチレンビスアクリルアミドの添加量を0.6g(対アクリル酸0.2%)とした以外は、実施例1と同様にして、本発明の結合剤(2)を得た。
Example 2
In Example 1, instead of 1.35 g of trimethylolpropane triacrylate (0.45% acrylic acid), the amount of N, N′-methylenebisacrylamide added was 0.6 g (0.2% acrylic acid). Except for this, the binder (2) of the present invention was obtained in the same manner as in Example 1.

実施例3
実施例1において、トリメチロールプロパントリアクリレート1.35g(対アクリル酸0.45%)に替えてトリメチロールプロパントリアクリレートの添加量を1.05g(対アクリル酸0.35%)、ペンタエリスリトールトリアリルエーテルの添加量を0.36g(対アクリル酸0.12%)、とした以外は、実施例1と同様にして、本発明の結合剤(3)を得た。
Example 3
In Example 1, instead of 1.35 g of trimethylolpropane triacrylate (0.45% acrylic acid), 1.05 g of trimethylolpropane triacrylate (0.35% acrylic acid) was added, and pentaerythritol triacrylate was added. A binder (3) of the present invention was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of allyl ether added was 0.36 g (0.12% with respect to acrylic acid).

実施例4
実施例3において、トリメチロールプロパントリアクリレートに替えてトリエチレングリコールジメタクリレートの添加量を1.71g(対アクリル酸0.57%)、ペンタエリスリトールトリアリルエーテルの添加量を0.09g(対アクリル酸0.03%)、とした以外は、実施例1と同様にして、本発明の結合剤(4)を得た。
Example 4
In Example 3, instead of trimethylolpropane triacrylate, the addition amount of triethylene glycol dimethacrylate was 1.71 g (0.57% of acrylic acid), and the addition amount of pentaerythritol triallyl ether was 0.09 g (vs. acrylic). The binder (4) of the present invention was obtained in the same manner as in Example 1 except that the acid was 0.03%.

実施例5
実施例3において、ペンタエリスリトールトリアリルエーテルの添加量を0.24g(対アクリル酸0.08%)、とした以外は、実施例3と同様にして、本発明の結合剤(5)を得た。
Example 5
In Example 3, the binder (5) of the present invention was obtained in the same manner as in Example 3 except that the amount of pentaerythritol triallyl ether added was 0.24 g (0.08% acrylic acid). It was.

実施例6
実施例3において、トリメチロールプロパントリアクリレートの添加量を0.6g(対アクリル酸0.20%)、ペンタエリスリトールトリアリルエーテルの添加量を0.75g(対アクリル酸0.25%)、とした以外は、実施例3と同様にして、本発明の結合剤(6)を得た。
Example 6
In Example 3, the addition amount of trimethylolpropane triacrylate was 0.6 g (to 0.20% acrylic acid), and the addition amount of pentaerythritol triallyl ether was 0.75 g (to 0.25% acrylic acid). Except for this, the binder (6) of the present invention was obtained in the same manner as in Example 3.

実施例7
実施例1で得られた結合剤(1)をクッキングミキサーを用いて粉砕し、フルイを用いて45μm以下(350メッシュ)の粒径のものを採取し、本発明の結合剤(7)を得た。
Example 7
The binder (1) obtained in Example 1 was pulverized using a cooking mixer, and a particle having a particle size of 45 μm or less (350 mesh) was collected using a sieve to obtain the binder (7) of the present invention. It was.

実施例8
実施例1において、0.1%過酸化水素水の添加量を8.0gとした以外は、実施例1と同様にして、本発明の結合剤(8)を得た。
なお、架橋剤であるトリメチロールプロパントリアクリレートを除いて重合したポリマーの重量平均分子量をGPCを用いて測定したところ、ポリマーの重量平均分子量は約18,000であった。
Example 8
A binder (8) of the present invention was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of 0.1% hydrogen peroxide solution added was 8.0 g in Example 1.
When the weight average molecular weight of the polymer obtained by removing the cross-linking agent trimethylolpropane triacrylate was measured using GPC, the polymer weight average molecular weight was about 18,000.

実施例9
実施例1において、0.1%過酸化水素水の添加量を2.0gとした以外は、実施例1と同様にして、本発明の結合剤(9)を得た。
なお、架橋剤であるトリメチロールプロパントリアクリレートを除いて重合したポリマーの重量平均分子量をGPCを用いて測定したところ、ポリマーの重量平均分子量は約38,000であった。
Example 9
A binder (9) of the present invention was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of 0.1% hydrogen peroxide solution added was 2.0 g in Example 1.
In addition, when the weight average molecular weight of the polymer obtained by removing the trimethylolpropane triacrylate which is a crosslinking agent was measured using GPC, the weight average molecular weight of the polymer was about 38,000.

実施例10
実施例1において、中和した含水ゲルに、10.0重量%亜硫酸ナトリウム水溶液45.2g{アクリル酸(塩)と架橋剤との合計重量に対して1.5重量%}を加え、前記小型ミートチョッパーで含水ゲルに均一混錬した以外は、実施例1と同様にして、本発明の結合剤(10)を得た。
Example 10
In Example 1, 45.2 g of an aqueous 10.0 wt% sodium sulfite solution (1.5 wt% with respect to the total weight of acrylic acid (salt) and the crosslinking agent) was added to the neutralized hydrogel, and the small size A binder (10) of the present invention was obtained in the same manner as in Example 1 except that the water-containing gel was uniformly kneaded with a meat chopper.

実施例11
実施例10において、10.0重量%亜硫酸ナトリウム水溶液の添加量を15.1g{アクリル酸(塩)と架橋剤との合計重量に対して0.5重量%}とした以外は、実施例10と同様にして、本発明の結合剤(11)を得た。
Example 11
Example 10 except that the amount of 10.0% by weight sodium sulfite aqueous solution added was 15.1 g {0.5% by weight based on the total weight of acrylic acid (salt) and the crosslinking agent} in Example 10. In the same manner as above, the binder (11) of the present invention was obtained.

実施例12
実施例10において、10.0重量%亜硫酸ナトリウム水溶液の添加量を90.4g{アクリル酸(塩)と架橋剤との合計重量に対して3.0重量%}とした以外は、実施例10と同様にして、本発明の結合剤(12)を得た。
Example 12
In Example 10, except that the addition amount of 10.0% by weight sodium sulfite aqueous solution was 90.4 g {3.0% by weight with respect to the total weight of acrylic acid (salt) and the crosslinking agent}, Example 10 In the same manner as above, a binder (12) of the present invention was obtained.

実施例13
実施例10で得られた結合剤(10)をクッキングミキサーを用いて粉砕し、フルイを用いて45μm以下(350メッシュ)の粒径のものを採取し、本発明の結合剤(13)を得た。
Example 13
The binder (10) obtained in Example 10 was pulverized using a cooking mixer, and a particle having a particle size of 45 μm or less (350 mesh) was collected using a sieve to obtain the binder (13) of the present invention. It was.

実施例14
実施例10において、トリメチロールプロパントリアクリレート1.35g(対アクリル酸0.45%)に替えて、トリメチロールプロパントリアクリレートを1.05g(対アクリル酸0.35%)、ペンタエリスリトールトリアリルエーテルを15.0g(対アクリル酸0.5%)とし、0.1%過酸化水素水の添加量を16.0g、10.0重量%亜硫酸ナトリウム水溶液の添加量を1.5g{アクリル酸(塩)と架橋剤との合計重量に対して0.05重量%}とした以外は、実施例1と同様にして、本発明の結合剤(14)を得た。
なお、架橋剤であるトリメチロールプロパントリアクリレート及びペンタエリスリトールトリアリルエーテルを除いて重合したポリマーの重量平均分子量をGPCを用いて測定したところ、ポリマーの重量平均分子量は約12,000であった。
Example 14
In Example 10, instead of 1.35 g of trimethylolpropane triacrylate (0.45% acrylic acid), 1.05 g of trimethylolpropane triacrylate (0.35% acrylic acid), pentaerythritol triallyl ether 15.0 g (with respect to acrylic acid 0.5%), the addition amount of 0.1% hydrogen peroxide water is 16.0 g, the addition amount of 10.0% by weight sodium sulfite aqueous solution is 1.5 g {acrylic acid ( The binder (14) of the present invention was obtained in the same manner as in Example 1 except that the total weight of the salt) and the crosslinking agent was 0.05% by weight}.
In addition, when the weight average molecular weight of the polymer which remove | excluded the trimethylol propane triacrylate and pentaerythritol triallyl ether which are crosslinking agents was measured using GPC, the weight average molecular weight of the polymer was about 12,000.

実施例15
実施例14において、ペンタエリスリトールトリアリルエーテルの添加量を0.36g(対アクリル酸0.12%)、0.1%過酸化水素水の添加量を0.4g、10.0重量%亜硫酸ナトリウム水溶液の添加量を60.3g{アクリル酸(塩)と架橋剤との合計重量に対して2.0重量%}とした以外は、実施例14と同様にして、本発明の結合剤(15)を得た。
なお、架橋剤であるトリメチロールプロパントリアクリレート及びペンタエリスリトールトリアリルエーテルを除いて重合したポリマーの重量平均分子量をGPCを用いて測定したところ、ポリマーの重量平均分子量は約75,000であった。
Example 15
In Example 14, the amount of pentaerythritol triallyl ether added was 0.36 g (based on acrylic acid 0.12%), the amount of 0.1% hydrogen peroxide added was 0.4 g, and 10.0 wt% sodium sulfite. The binder (15) of the present invention was prepared in the same manner as in Example 14 except that the addition amount of the aqueous solution was 60.3 g {2.0% by weight based on the total weight of acrylic acid (salt) and the crosslinking agent}. )
In addition, when the weight average molecular weight of the polymer which remove | excluded the trimethylol propane triacrylate and pentaerythritol triallyl ether which are crosslinking agents was measured using GPC, the weight average molecular weight of the polymer was about 75,000.

比較例1
市販のカルボキシメチルセルロース(CMC2450、ダイセル化学工業株式会社製)を比較用の結合剤(H1)とした。
Comparative Example 1
Commercially available carboxymethyl cellulose (CMC2450, manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.) was used as a binder for comparison (H1).

比較例2
実施例1において、トリメチロールプロパントリアクリレートに替えてペンタエリスリトールトリアリルエーテルの添加量を9.0g(対アクリル酸3.0%)とした以外は、実施例1と同様にして、比較用の結合剤(H2)を得た。
Comparative Example 2
In Example 1, the amount of pentaerythritol triallyl ether added to 9.0 g (vs. 3.0% acrylic acid) instead of trimethylolpropane triacrylate was the same as in Example 1 for comparison. A binder (H2) was obtained.

比較例3
実施例1において、添加した重合開始剤(過酸化水素、アスコルビン酸、V−50)の添加量をそれぞれ10倍とし、イオン交換水のかわりに20%のエタノール水溶液{エタノール/水=20/80(重量比)}とした以外は、実施例1と同様にして、比較の結合剤(H3)を得た。
なお、架橋剤であるトリメチロールプロパントリアクリレートを除いて重合したポリマーの重量平均分子量をGPCを用いて測定したところ、ポリマーの重量平均分子量は約1,700であった。
Comparative Example 3
In Example 1, the addition amount of the added polymerization initiator (hydrogen peroxide, ascorbic acid, V-50) was respectively increased 10 times, and instead of ion-exchanged water, a 20% ethanol aqueous solution {ethanol / water = 20/80 A comparative binder (H3) was obtained in the same manner as in Example 1 except that (weight ratio)}.
When the weight average molecular weight of the polymer obtained by removing the cross-linking agent trimethylolpropane triacrylate was measured using GPC, the polymer weight average molecular weight was about 1,700.

比較例4
実施例1において、トリメチロールプロパントリアクリレートを使用しない以外は、実施例1と同様にして、比較の結合剤(H4)を得た。
Comparative Example 4
In Example 1, a comparative binder (H4) was obtained in the same manner as in Example 1 except that trimethylolpropane triacrylate was not used.

実施例1〜15で作成した結合剤(1)〜(15)及び比較例1〜4で作成した比較の結合剤(H1)〜(H4)の(1)吸収倍率、(2)配合物の粘度、(3)荷重下吸収量並びに(4)重合していない(a1)、(a2)及び(b)の合計含有量を前述した方法で測定した。その結果を表1に示す。   (1) Absorption capacity of binders (1) to (15) prepared in Examples 1 to 15 and comparative binders (H1) to (H4) prepared in Comparative Examples 1 to 4, (2) of the formulation Viscosity, (3) absorption under load, and (4) total content of unpolymerized (a1), (a2) and (b) were measured by the method described above. The results are shown in Table 1.

Figure 0005711590
Figure 0005711590

さらに、本発明の結合剤(1)〜(15)及び比較の結合剤(H1)〜(H4)を用いて、(1)正極の破断強度及び(2)電池の持続時間を下記の方法で測定した。その結果を表2に示す。   Furthermore, using the binders (1) to (15) of the present invention and the comparative binders (H1) to (H4), (1) the breaking strength of the positive electrode and (2) the duration of the battery are as follows. It was measured. The results are shown in Table 2.

(1)正極の破断強度の測定方法
容量1リットルの2軸のニーダー(入江商会社製、品名:PNV−1)に、二酸化マンガン200g、黒鉛10g、結合剤0.6gを添加し、50rpmの回転速度で60分間混合した。続いてその混合物に40%水酸化カリウム水溶液5.3gを添加し、再び50rpmの回転速度で60分間混合した。次にこの混合物をプレス機にて圧延した後、粉砕機にて粒径100〜1000μm程度に粉砕、篩い分けした。さらにプレス機にて環状に成形し、正極を得た。
この作成した正極の加圧試験を行い、破損したときの圧力を測定し、これを破断強度とした。
(1) Measuring method of breaking strength of positive electrode 200 g of manganese dioxide, 10 g of graphite and 0.6 g of binder were added to a biaxial kneader (product name: PNV-1 manufactured by Irie Trading Co., Ltd.) having a capacity of 1 liter, and 50 rpm Mix for 60 minutes at rotational speed. Subsequently, 5.3 g of 40% potassium hydroxide aqueous solution was added to the mixture, and the mixture was again mixed for 60 minutes at a rotation speed of 50 rpm. Next, after rolling this mixture with a press machine, it grind | pulverized and screened to about 100-1000 micrometers of particle sizes with the grinder. Furthermore, it shape | molded cyclically | annularly with the press machine and obtained the positive electrode.
A pressure test was conducted on the created positive electrode, and the pressure at the time of breakage was measured.

(2)電池の持続時間の測定方法
容量1リットルの2軸のニーダー(入江商会社製、品名:PNV−1)に、二酸化マンガン200g、黒鉛10g、結合剤0.6gを添加し、50rpmの回転速度で60分間混合した。続いてその混合物に40%水酸化カリウム水溶液5.3gを添加し、再び50rpmの回転速度で60分間混合した。次にこの混合物をプレス機にて圧延した後、粉砕機にて粒径100〜1000μm程度に粉砕、篩い分けした。さらにプレス機にて環状に成形し、正極を得た。
この正極10gを、LR−6型のモデル電池の正極容器内に注入し、モデル電池を作成した。
なお、ここで、モデル電池の正極以外の各部位の構成材料としては、収縮チューブの材質としてはポリエチレン、ゲル負極の材質としては亜鉛粉末4.0g、40%水酸化カリウム水溶液2.0g、ゲル化剤0.04g及び増粘剤0.04gからなる配合物、外装缶の材質としては、ニッケルメッキ鋼板、セパレーターの材質としては、ポリオレフィン、集電棒の材質としては、スズめっきした黄銅製の棒、ガスケットの材質としては、ポリオレフィン系樹脂、負極端子板の材質としては、ニッケルメッキ鋼板を用いた。
作成したモデル電池に、室温(20〜25℃)で2Ωの外部抵抗を接続して、連続放電し、電圧が0.9Vに低下するまでの時間を電池の持続時間(hour)とした。
モデル電池作成後、60℃の恒温槽で60日間放置したモデル電池に関しても同様な操作を行い、電池の持続時間を測定した。
(2) Measuring method of battery duration To a biaxial kneader (product name: PNV-1 manufactured by Irie Trading Co., Ltd.) with a capacity of 1 liter, 200 g of manganese dioxide, 10 g of graphite, and 0.6 g of a binder were added, and 50 rpm Mix for 60 minutes at rotational speed. Subsequently, 5.3 g of 40% potassium hydroxide aqueous solution was added to the mixture, and the mixture was again mixed for 60 minutes at a rotation speed of 50 rpm. Next, after rolling this mixture with a press machine, it grind | pulverized and screened to about 100-1000 micrometers of particle sizes with the grinder. Furthermore, it shape | molded cyclically | annularly with the press machine and obtained the positive electrode.
10 g of this positive electrode was injected into a positive electrode container of an LR-6 type model battery, thereby creating a model battery.
Here, the constituent materials of each part other than the positive electrode of the model battery are polyethylene as the material of the shrinkable tube, 4.0 g of zinc powder as the material of the gel negative electrode, 2.0 g of 40% potassium hydroxide aqueous solution, gel A composition comprising 0.04 g of a thickener and 0.04 g of a thickener, a nickel-plated steel plate as the material of the outer can, a polyolefin as the material of the separator, and a tin-plated brass bar as the material of the current collecting rod As the material for the gasket, a polyolefin-based resin was used, and as the material for the negative electrode terminal plate, a nickel-plated steel plate was used.
An external resistance of 2Ω was connected to the prepared model battery at room temperature (20 to 25 ° C.), the battery was continuously discharged, and the time until the voltage decreased to 0.9 V was defined as the battery duration (hour).
After the model battery was prepared, the same operation was performed on the model battery that was left in a constant temperature bath at 60 ° C. for 60 days, and the duration of the battery was measured.

Figure 0005711590
Figure 0005711590

表1の結果から分かるように、本発明の実施例1〜15の結合剤は、本発明の要件(1)及び(2)を満たす。一方、比較例1〜4は、本発明の要件(1)及び要件(2)の少なくとも1つを満たさない。
これらの結合剤を使用した表2の結果から、正極の強度並びに作成直後及び60℃×60日後の電池の持続時間の全ての項目において、本発明の結合剤を使用した物が優れることが分かる。
すなわち、本発明の結合剤を用いたアルカリ電池は、放電特性の維持に優れることが分かる。
As can be seen from the results in Table 1, the binders of Examples 1 to 15 of the present invention satisfy the requirements (1) and (2) of the present invention. On the other hand, Comparative Examples 1-4 do not satisfy at least one of requirement (1) and requirement (2) of the present invention.
From the results of Table 2 using these binders, it can be seen that the products using the binder of the present invention are excellent in all the items of the strength of the positive electrode and the duration of the battery immediately after production and after 60 ° C. × 60 days. .
That is, it can be seen that the alkaline battery using the binder of the present invention is excellent in maintaining discharge characteristics.

本発明の結合剤は、円筒状のアルカリ電池のみならず、アルカリボタン電池、酸化銀電池、ニッケルカドミウム蓄電池、ニッケル水素蓄電池等の一次及び二次アルカリ電池正極用の結合剤としても有用である。また、本発明の結合剤を用いたアルカリ電池は、放電特性の維持に優れ、生産効率が向上したアルカリ電池として有用である。   The binder of the present invention is useful not only as a cylindrical alkaline battery but also as a binder for primary and secondary alkaline battery positive electrodes such as an alkaline button battery, a silver oxide battery, a nickel cadmium storage battery, and a nickel hydride storage battery. Moreover, the alkaline battery using the binder of the present invention is useful as an alkaline battery excellent in maintaining discharge characteristics and improved in production efficiency.

Claims (5)

水溶性ビニルモノマー(a1)及び/又は加水分解により(a1)となるビニルモノマー(a2)並びに架橋剤(b)を必須構成単位とする架橋重合体(A)を含んでなる結合剤であって、
架橋剤(b)がN,N’−メチレンビスアクリルアミド、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート及びエチレングリコールジグリシジルエーテルからなる群から選ばれる少なくとも1種であるアルカリ性で加水分解する加水分解性架橋剤(b1)を含んでなり、
架橋剤(b)の重量が(a1)及び(a2)の合計重量に対して0.05〜2重量%であり、
加水分解性架橋剤(b1)の重量が(a1)及び(a2)の合計重量に対して0.01〜2重量%であり、
且つ下記の要件(1)及び(2)の要件を具備してなるアルカリ電池正極用結合剤(C)。
要件(1):(C)の40重量%水酸化カリウム水溶液吸収倍率が5〜80g/gであること。
要件(2):40重量%水酸化カリウム水溶液98重量部及び結合剤2重量部を撹拌混合して調製し、25℃で24時間放置した後の配合物(D)の粘度(25℃)が1〜500Pa・sであること。
A binder comprising a water-soluble vinyl monomer (a1) and / or a vinyl polymer (a2) which becomes (a1) by hydrolysis and a crosslinked polymer (A) having a crosslinking agent (b) as essential constituent units. ,
Alkaline in which the crosslinking agent (b) is at least one selected from the group consisting of N, N′-methylenebisacrylamide, triethylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate and ethylene glycol diglycidyl ether . Comprising a hydrolyzable cross-linking agent (b1) hydrolyzing with
The weight of the crosslinking agent (b) is 0.05 to 2% by weight based on the total weight of (a1) and (a2);
The hydrolyzable crosslinking agent (b1) has a weight of 0.01 to 2% by weight based on the total weight of (a1) and (a2);
And the binder (C) for alkaline battery positive electrodes which comprises the requirements of following requirements (1) and (2).
Requirement (1): The absorption capacity of 40% by weight potassium hydroxide aqueous solution of (C) is 5 to 80 g / g.
Requirement (2): prepared by stirring and mixing 98 parts by weight of a 40% by weight aqueous potassium hydroxide solution and 2 parts by weight of a binder, and the viscosity (25 ° C.) of the formulation (D) after being allowed to stand at 25 ° C. for 24 hours. 1 to 500 Pa · s.
結合剤(C)の20g/cm2荷重下40重量%水酸化カリウム水溶液吸収量が2〜10g/gである請求項1に記載のアルカリ電池正極用結合剤。 2. The binder for an alkaline battery positive electrode according to claim 1, wherein the binder (C) has a 20 wt% potassium hydroxide aqueous solution absorption amount of 2 to 10 g / g under a load of 20 g / cm 2 . 結合剤(C)における、重合していない水溶性ビニルモノマー(a1)、ビニルモノマー(a2)及び架橋剤(b)の合計含有量が、(C)の重量を基準として10〜500ppmである請求項1又は2に記載のアルカリ電池正極用結合剤。 In the binding agent (C), unpolymerized soluble vinyl monomer (a1), the total content of the vinyl monomer (a2) and the crosslinking agent (b), a 10~500ppm based on the weight of (C) according to Item 3. A binder for an alkaline battery positive electrode according to Item 1 or 2 . 請求項1〜3のいずれかに記載のアルカリ電池正極用結合剤、二酸化マンガン及び黒鉛を含有してなるアルカリ電池正極。 The alkaline battery positive electrode formed by containing the binder for alkaline battery positive electrodes in any one of Claims 1-3, manganese dioxide, and graphite. 請求項4に記載の正極と、亜鉛又は亜鉛粉末を含んでなる負極と、水酸化カリウム水溶液を含んでなる電解液とを有してなるアルカリ電池。
An alkaline battery comprising the positive electrode according to claim 4 , a negative electrode containing zinc or zinc powder, and an electrolytic solution containing an aqueous potassium hydroxide solution.
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