JP6223788B2 - Binder for alkaline battery positive electrode and alkaline battery - Google Patents

Binder for alkaline battery positive electrode and alkaline battery Download PDF

Info

Publication number
JP6223788B2
JP6223788B2 JP2013235551A JP2013235551A JP6223788B2 JP 6223788 B2 JP6223788 B2 JP 6223788B2 JP 2013235551 A JP2013235551 A JP 2013235551A JP 2013235551 A JP2013235551 A JP 2013235551A JP 6223788 B2 JP6223788 B2 JP 6223788B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
weight
binder
alkaline battery
positive electrode
potassium hydroxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2013235551A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2014123557A (en
Inventor
松本 吉正
吉正 松本
裕哉 安井
裕哉 安井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Chemical Industries Ltd
Original Assignee
Sanyo Chemical Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Chemical Industries Ltd filed Critical Sanyo Chemical Industries Ltd
Priority to JP2013235551A priority Critical patent/JP6223788B2/en
Publication of JP2014123557A publication Critical patent/JP2014123557A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6223788B2 publication Critical patent/JP6223788B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Primary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Description

本発明は、アルカリ電池正極用結合剤及びアルカリ電池に関する。   The present invention relates to a binder for an alkaline battery positive electrode and an alkaline battery.

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)、導電剤(黒鉛)及び結合剤を含む正極が使用されている。正極内で均一分散する結合剤は、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用いられるものであり、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 containing a positive electrode active material (mainly composed of manganese dioxide), a conductive agent (graphite) and a binder has been used for the positive electrode of an alkaline battery. The binder that is uniformly dispersed in the positive electrode is used for the purpose of preventing the precipitation of zinc oxide and the accompanying internal short circuit, and has been proposed using polyacrylic acid and its salt as a binder ( Patent Document 1).

特開2009−87872号公報JP 2009-87872 A

しかしながら、近年、アルカリ電池は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できるものではない。
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, in recent years, alkaline batteries have been required to have higher performance, 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. ) Is not always satisfactory in terms of maintenance.
Then, an object of this invention is to provide the binder for alkaline battery positive electrodes excellent in the 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(B)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)を必須構成単位とする重合体(A)を含んでなる結合剤(B)であって、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):結合剤(B)の水可溶性成分量が結合剤(B)の重量を基準として50〜95重量%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(B)2重量部を撹拌混合して調製し、40℃で24時間放置した後の配合物(C)の粘度(25℃)(V24)が5〜50Pa・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(B)、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 binder for alkaline battery positive electrode (B) of the present invention comprises a polymer (A) having a water-soluble vinyl monomer (a1) and / or a vinyl monomer (a2) that becomes (a1) by hydrolysis as an essential constituent unit. It is a binder (B) consisting of the following requirements (1) and (2).
Requirement (1): The water-soluble component amount of the binder (B) is 50 to 95% by weight based on the weight of the binder (B).
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 the binder (B), and leaving the mixture at 40 ° C. for 24 hours (25) ° C) (V24) is 5 to 50 Pa · s.
The alkaline battery positive electrode of this invention makes it a summary to contain said binder (B) for alkaline battery positive electrodes, 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(B)及びこの結合剤(B)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。
本発明の結合剤(B)を使用した場合、少量の結合剤で強度の高い正極を作成することができる。また、本発明の結合剤(B)を用いたアルカリ電池は、放電の持続時間が長く、極めて優れたアルカリ電池を作成することができる。
The alkaline battery positive electrode binder (B) of the present invention and the alkaline battery positive electrode and alkaline battery using this binder (B) have the following effects.
When the binder (B) of this invention is used, a high intensity | strength positive electrode can be created with a small amount of binders. Moreover, the alkaline battery using the binder (B) of the present invention has a long discharge duration and can produce an extremely excellent alkaline battery.

本発明のアルカリ電池の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the alkaline battery of this invention.

本発明のアルカリ電池正極用結合剤(B)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)を必須構成単位とする重合体(A)を含んでなる結合剤(B)である。   The binder for alkaline battery positive electrode (B) of the present invention comprises a polymer (A) having a water-soluble vinyl monomer (a1) and / or a vinyl monomer (a2) that becomes (a1) by hydrolysis as an essential constituent unit. It is a binder (B) consisting of

本発明において、水溶性ビニルモノマー(a1)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。
重合体(A)の必須構成単量体であ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等が挙げられる。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{アニオン性基(カルボキシ基、スルホ基、ホスホノ基及び水酸基等)を有するビニルモノマー}、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 (a1) 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) which is an essential constituent monomer of the polymer (A) and / or the vinyl monomer (a2) which becomes the water-soluble vinyl monomer (a1) by hydrolysis are not particularly limited. Examples thereof include water-soluble radical polymerization monomers described in JP-A-2005-075982. Among these, from the viewpoint of discharge characteristics, the water-soluble vinyl monomer (a1) is preferable, and more preferably an anionic vinyl monomer {vinyl monomer having an anionic group (carboxy group, sulfo group, phosphono group, hydroxyl group, etc.)}, Particularly preferably, the C3-C30 vinyl group-containing carboxylic acid (salt) {unsaturated monocarboxylic acid (salt) {(meth) acrylic acid, crotonic acid, cinnamic acid, and salts thereof}; unsaturated dicarboxylic acid ( Salt) (maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, itaconic acid, and salts thereof); and monoalkyl (carbon number 1 to 8) ester of the unsaturated dicarboxylic acid (maleic acid monobutyl ester, fumaric acid monobutyl ester) , Ethyl carbitol monoester of maleic acid, ethyl carbitol monoester of fumaric acid, citraconic acid And butyl ester and itaconic acid glycol monoester}, then preferably the unsaturated monocarboxylic 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、ナトリウム及びリチウム等のアルカリ金属塩並びに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.

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、重合体(A)の粘着性低減や分散性改良、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)単位の一部又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 polymer (A) is an anionic vinyl monomer, it may be an unneutralized product or a neutralized product (water-soluble vinyl monomer salt unit). Any or all of the water-soluble vinyl monomer (a1) units may be used for the purpose of reducing the tackiness and dispersibility of the polymer (A) and improving workability in producing the polymer (A). It is preferable to neutralize the water-soluble vinyl monomer salt unit.

(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。
しかしながら、重合体(A)においては、後述する非加水分解性架橋剤(b2)の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重合体(A)が得られない場合がある。そこで、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.
However, in the polymer (A), since the water-solubility of the non-hydrolyzable cross-linking agent (b2) described later is poor, a predetermined amount of cross-linking is obtained when the water-soluble vinyl monomer (a1) is polymerized in a highly neutralized state. Even if the agent (b2) is added, the crosslinking agent (b2) is separated from the monomer aqueous solution and the predetermined crosslinking cannot be performed, and the polymer (A) having the prescribed physical properties may not be obtained. Therefore, from the viewpoint of suppressing the separation of the crosslinking agent (b2), the water-soluble vinyl monomer (a1) was subjected to polymerization by setting the neutralization degree to 0 to 30 mol% and containing the crosslinking agent (b2). Thereafter, it is more preferable to adjust the degree of neutralization by adding an alkali metal hydroxide to the hydrogel as necessary.

重合体(A)の水溶性ビニルモノマー(a1)として、アニオン性ビニルモノマー{最も好ましくはアクリル酸(塩)}を使用する場合、アニオン性ビニルモノマーの最終的な中和度{アニオン性ビニルモノマーのアニオン基及びアニオン塩基の合計モル数に基づく、アニオン塩基の含有量(モル%)}は、0〜40が好ましく、さらに好ましくは0〜35、特に好ましくは0〜30である。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 polymer (A), the final neutralization degree of the anionic vinyl monomer {anionic vinyl monomer The anionic base content (mol%)} based on the total number of moles of the anionic group and anionic base is preferably 0 to 40, more preferably 0 to 35, and particularly preferably 0 to 30. Within this range, the discharge characteristics of the alkaline battery are further improved. The anionic base means a neutralized anionic group.

重合体(A)において、(A)を構成する構成単量体中の水溶性ビニルモノマー(a1)及びビニルモノマー(a2)の合計の重量は、結合剤(B)の吸収能の観点から、(a1)、(a2)、(a3)及び架橋剤(b){(b1)及び(b2)}の合計重量に対して、99.0〜100.0重量%が好ましく、さらに好ましくは99.2〜99.95重量%、特に好ましくは99.5〜99.93重量%である。   In the polymer (A), the total weight of the water-soluble vinyl monomer (a1) and the vinyl monomer (a2) in the constituent monomers constituting (A) is determined from the viewpoint of the absorption capacity of the binder (B). 99.0-100.0 weight% is preferable with respect to the total weight of (a1), (a2), (a3) and a crosslinking agent (b) {(b1) and (b2)}, More preferably, 99. It is 2 to 99.95% by weight, particularly preferably 99.5 to 99.93% by weight.

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、単独で構成単量体としてもよく、2種以上を構成単量体としてもよい。   Each of the water-soluble vinyl monomer (a1) and / or the vinyl monomer (a2) may be a single constituent monomer, or two or more types may be a constituent monomer.

水溶性ビニルモノマー(a1)及び/又はビニルモノマー(a2)のうち、結合剤(B)の吸収能の観点から、(a1)が好ましく、さらに好ましくは(a1)を単独で構成単量体とすることである。
水溶性ビニルモノマー(a1)及びビニルモノマー(a2)の両方を構成単量体とする場合、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 / or vinyl monomer (a2), (a1) is preferable from the viewpoint of the absorption capacity of the binder (B), and more preferably (a1) is used alone as a constituent monomer. It is to be.
When both the water-soluble vinyl monomer (a1) and the vinyl monomer (a2) are used as constituent monomers, the molar ratio {(a1) / (a2)} of these vinyl monomer units is the viewpoint of the discharge characteristics of the alkaline battery. To 75/25 to 99/1, more preferably 85/15 to 98/2, and most preferably 90/10 to 95/5.

重合体(A)の構成単量体として、水溶性ビニルモノマー(a1)及び加水分解性ビニルモノマー(a2)の他に、これらと共重合可能なその他のビニルモノマー(a3)を使用することができる。   As a constituent monomer of the polymer (A), in addition to the water-soluble vinyl monomer (a1) and the hydrolyzable vinyl monomer (a2), other vinyl monomers (a3) copolymerizable with these may be used. it can.

共重合可能なその他のビニルモノマー(a3)としては特に限定はなく公知{特許第3648553号公報、特開2003−165883号公報、特開2005−75982号公報及び特開2005−95759号公報等}の疎水性ビニルモノマー等が使用でき、例えば、下記の(i)〜(iii)のビニルモノマー等が使用できる。
(i)炭素数8〜30の芳香族エチレン性モノマー
スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン及びヒドロキシスチレン等のスチレン、並びにビニルナフタレン及びジクロルスチレン等のスチレンのハロゲン置換体等。
(ii)炭素数2〜20の脂肪族エチレン性モノマー
アルケン[エチレン、プロピレン、ブテン、イソブチレン、ペンテン、ヘプテン、ジイソブチレン、オクテン、ドデセン及びオクタデセン等];並びにアルカジエン[ブタジエン及びイソプレン等]等。
(iii)炭素数5〜15の脂環式エチレン性モノマー
モノエチレン性不飽和モノマー[ピネン、リモネン及びインデン等];並びにポリエチレン性ビニル重合性モノマー[シクロペンタジエン、ビシクロペンタジエン及びエチリデンノルボルネン等]等。
Other vinyl monomers (a3) that can be copolymerized are not particularly limited and are known {Patent No. 3648553, JP-A No. 2003-165883, JP-A No. 2005-75982, and JP-A No. 2005-95759} The following hydrophobic monomers can be used. For example, the following vinyl monomers (i) to (iii) can be used.
(I) C8-C30 aromatic ethylenic monomer Styrene such as styrene, α-methylstyrene, vinyltoluene and hydroxystyrene, and halogen substituted products of styrene such as vinylnaphthalene and dichlorostyrene.
(Ii) C2-C20 aliphatic ethylenic monomer Alkene [ethylene, propylene, butene, isobutylene, pentene, heptene, diisobutylene, octene, dodecene, octadecene, etc.]; and alkadiene [butadiene, isoprene, etc.], etc.
(Iii) Aliphatic ethylenic monomer having 5 to 15 carbon atoms Monoethylenically unsaturated monomer [pinene, limonene, indene and the like]; Polyethylene vinyl polymerizable monomer [cyclopentadiene, bicyclopentadiene, ethylidene norbornene and the like] and the like.

その他のビニルモノマー(a3)を構成単量体とする場合、その他のビニルモノマー(a3)の割合(モル%)は、反応性の観点から、(a1)及び(a2)の合計モル数に基づいて、0.01〜5が好ましく、さらに好ましくは0.05〜3、次に好ましくは0.08〜2、特に好ましくは0.1〜1.5である。なお、吸収特性の観点から、その他のビニルモノマー(a3)の含有量が0モル%であることが最も好ましい。   When other vinyl monomer (a3) is used as a constituent monomer, the proportion (mol%) of other vinyl monomer (a3) is based on the total number of moles of (a1) and (a2) from the viewpoint of reactivity. 0.01 to 5 is preferable, more preferably 0.05 to 3, then 0.08 to 2, particularly preferably 0.1 to 1.5. In view of absorption characteristics, the content of the other vinyl monomer (a3) is most preferably 0 mol%.

本発明において、重合体(A)は、架橋剤(b)を構成単位として含んでもよい。(A)において、架橋剤(b)は、加水分解性架橋剤(b1)又は非加水分解性架橋剤(b2)の1種を構成単量体としてもよく、(b1)及び(b2)からなる群より選ばれる2種以上を構成単量体としてもよい。   In the present invention, the polymer (A) may contain a crosslinking agent (b) as a structural unit. In (A), the crosslinking agent (b) may be composed of one of the hydrolyzable crosslinking agent (b1) or the non-hydrolyzable crosslinking agent (b2) as a constituent monomer, from (b1) and (b2) Two or more selected from the group may be used as constituent monomers.

加水分解性架橋剤(b1)とは、アルカリ性で加水分解する架橋剤である。「アルカリ性で加水分解する」とは、重合体(A)において(b)に由来する単位が加水分解性結合を有することを意味する。加水分解性結合は、架橋剤(b1)がもともと分子内に有する結合であってもよいし{この場合の架橋剤を分子内に加水分解性結合を有する架橋剤(b11)とする}、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である架橋剤(b12)とする}。結合剤(B)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(B)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。
The hydrolyzable crosslinking agent (b1) is an alkaline and hydrolyzing crosslinking agent. “Alkaline and hydrolyzing” means that the unit derived from (b) in the polymer (A) has a hydrolyzable bond. The hydrolyzable bond may be a bond that the crosslinking agent (b1) originally has in the molecule {the crosslinking agent in this case is defined as a crosslinking agent (b11) having a hydrolyzable bond in the molecule}, The bond formed by cross-linking reaction with another monomer {(a1) or (a2)} constituting the union (A) may be hydrolyzed {by cross-linking the cross-linking agent in this case The resulting bond is a hydrolyzable crosslinking agent (b12)}. From the viewpoint of viscosity stability of the binder (B), the hydrolyzable bond derived from the hydrolyzable crosslinking agent (b1) is 1 weight of the binder (B) in a 40 wt% aqueous potassium hydroxide solution at 25 ° C. It is preferable that 50% by weight or more decomposes when 1% is added and stirred for 1 hour.
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(b11)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、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 (b11) 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′-methylenebisacrylamide , Ethylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol di (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) Examples include 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である架橋剤(b12)としては、(a1)としてカルボキシル基及び/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る。(b2)として、例えば、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 the crosslinking agent (b12) in which the bond formed by the crosslinking reaction is hydrolyzable, when an anionic vinyl monomer having a carboxyl group and / or a carboxylate group is used as (a1), the carboxyl derived from this monomer Reactive crosslinkers that react with groups or carboxylate groups are included. Examples of (b2) include polyvalent glycidyl compounds (such as ethylene glycol diglycidyl ether), polyvalent isocyanate compounds (such as 4,4′-diphenylmethane diisocyanate), polyvalent amine compounds (such as ethylenediamine), and polyhydric alcohol compounds (glycerin). Etc.). 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.

加水分解性架橋剤(b1)は、2種以上を併用してもよい。
加水分解性架橋剤(b1)のうち、結合剤(B)の粘度安定性の観点から、架橋剤(b11)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であり、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であり、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。
Two or more hydrolyzable crosslinking agents (b1) may be used in combination.
Of the hydrolyzable crosslinking agent (b1), from the viewpoint of viscosity stability of the binder (B), the crosslinking agent (b11) and the polyvalent glycidyl compound are preferable, and more preferably N, N′-methylenebisacrylamide, 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'- Methylene bisacrylamide, ethylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate and ethylene glycol diglycidyl ether, particularly preferably N, N′-methylenebisacrylic Amides, triethylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate and ethylene glycol diglycidyl ether.

架橋剤(b12)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(b12)は、所定量の範囲で2種以上、更には架橋剤(b11)と併用しても良い。   When the cross-linking agent (b12) is used, it is preferable to proceed to the cross-linking reaction by heating to 100 to 230 ° C. at any stage after the addition of the cross-linking agent, and more preferably to 120 to 160 ° C. Make it progress. In addition, the crosslinking agent (b12) may be used in combination of two or more in a predetermined amount range, and further in combination with the crosslinking agent (b11).

非加水分解性架橋剤(b2)は、アルカリ性で加水分解しない架橋剤であり、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(b21)及び2個以上のアリルエーテル結合を有する架橋剤(b22)等が挙げられる。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(b22)が好ましい。   The non-hydrolyzable crosslinking agent (b2) is a crosslinking agent that is alkaline and does not hydrolyze, 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 (b21) having two or more vinyl ether bonds and a crosslinking agent (b22) having two or more allyl ether bonds. From the viewpoint of reactivity and the like, the crosslinking agent (b22) 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(b21)としては、エチレングリコールジビニルエーテル、1,4−ブタンジオールジビニルエーテル、1,4−シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジビニルエーテル、ポリエチレングリコールジビニルエーテル(重合度2〜5)、ビスフェノールAジビニルエーテル、ペンタエリスリトールトリビニルエーテル、ソルビトールトリビニルエーテル及びポリグリセリン(重合度3〜13)ポリビニルエーテル等が挙げられる。   Examples of the crosslinking agent (b21) having two or more vinyl ether bonds include ethylene glycol divinyl ether, 1,4-butanediol divinyl ether, 1,4-cyclohexanedimethanol divinyl ether, 1,6-hexanediol divinyl ether, polyethylene Examples include glycol divinyl ether (polymerization degree 2 to 5), bisphenol A divinyl ether, pentaerythritol trivinyl ether, sorbitol trivinyl ether, polyglycerin (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(b22)としては、分子内にアリル基を2個有しかつ水酸基を有さない架橋剤(b221)、分子内にアリル基を2個有しかつ水酸基を1〜5個有する架橋剤(b222)、分子内にアリル基を3〜10個有しかつ水酸基を有さない架橋剤(b223)、分子内にアリル基を3〜10個有しかつ水酸基を1〜3個有する架橋剤(b224)等が挙げられる。分子内に水酸基を含むと、ビニルモノマー(a1)及び/又は(a2){特に(メタ)アクリル酸(塩)}との相溶性が良く、架橋の均一性が高くなるので結合剤(B)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 the cross-linking agent (b22) having two or more allyl ether bonds, the cross-linking agent (b221) having two allyl groups and no hydroxyl group in the molecule, having two allyl groups in the molecule and A crosslinking agent (b222) having 1 to 5 hydroxyl groups, a crosslinking agent (b223) having 3 to 10 allyl groups in the molecule and having no hydroxyl groups, 3 to 10 allyl groups in the molecule, and And a crosslinking agent having 1 to 3 hydroxyl groups (b224). When a hydroxyl group is included in the molecule, the compatibility with the vinyl monomer (a1) and / or (a2) {especially (meth) acrylic acid (salt)} is improved and the cross-linking uniformity is increased, so that the binder (B) The adhesion 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有さない架橋剤(b221)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(b222)としては、グリセリンジアリルエーテル、トリメチロールプロパンジアリルエーテル、ペンタエリスリトールジアリルエーテル及びポリグリセリン(重合度2〜5)ジアリルエーテル等が挙げられる。
分子内にアリル基を3〜10個有しかつ水酸基を有さない架橋剤(b223)としては、トリメチロールプロパントリアリルエーテル、グリセリントリアリルエーテル、ペンタエリスリトールテトラアリルエーテル及びテトラアリルオキシエタン等が挙げられる。
分子内にアリル基を3〜10個有しかつ水酸基を1〜3個有する架橋剤(b224)としては、ペンタエリスリトールトリアリルエーテル、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及びポリグリセリン(重合度3〜13)ポリアリルエーテル等が挙げられる。
As the crosslinking agent (b221) having two allyl groups in the molecule and not having a hydroxyl group, diallyl ether, 1,4-cyclohexanedimethanol diallyl ether, alkylene (2 to 5 carbon atoms) glycol diallyl ether and polyethylene Examples include glycol (weight average molecular weight: 100 to 4000) diallyl ether and the like.
As a crosslinking agent (b222) having 2 allyl groups and 1 to 5 hydroxyl groups in the molecule, glycerin diallyl ether, trimethylolpropane diallyl ether, pentaerythritol diallyl ether and polyglycerol (degree of polymerization 2 to 5) Examples include diallyl ether.
Examples of the cross-linking agent (b223) having 3 to 10 allyl groups in the molecule and having no hydroxyl group include trimethylolpropane triallyl ether, glycerin triallyl ether, pentaerythritol tetraallyl ether, and tetraallyloxyethane. Can be mentioned.
As the crosslinking agent (b224) having 3 to 10 allyl groups and 1 to 3 hydroxyl groups in the molecule, pentaerythritol triallyl ether, diglyceryl triallyl ether, sorbitol triallyl ether and polyglycerol (degree of polymerization) 3-13) and polyallyl ether.

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(b22)が好ましく、さら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(b222)及び分子内にアリル基えお3〜10個有しかつ水酸基を1〜3個有する架橋剤(b224)、特に好ましくは分子内にアリル基を3〜10個有しかつ水酸基を1〜3個有する架橋剤(b224)、最も好ましくはソルビトール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) may be used in combination.
Among the crosslinking agents (b2), the crosslinking agent (b22) having two or more allyl ether bonds is preferable, and more preferably the crosslinking agent (b222) having two allyl groups and 1 to 5 hydroxyl groups in the molecule. ) And a cross-linking agent (b224) having 3 to 10 allyl groups and 1 to 3 hydroxyl groups in the molecule, particularly preferably 3 to 10 allyl groups and 1 to 3 hydroxyl groups in the molecule. One crosslinking agent (b224), most preferably sorbitol 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.

重合体(A)において、架橋剤(b1)及び(b2)を使用する場合は、(b2)の量は(b1)の量よりも少ないことが必要である。架橋剤(b2)の使用量は架橋剤(b1)及び(b2)の合計重量に対して、アルカリ電池正極の強度の観点から、0〜49重量%が好ましく、さらに好ましくは0〜45重量%、特に好ましくは0〜40重量%である。   In the case of using the crosslinking agents (b1) and (b2) in the polymer (A), the amount of (b2) needs to be smaller than the amount of (b1). The amount of the crosslinking agent (b2) used is preferably 0 to 49% by weight, more preferably 0 to 45% by weight, based on the total weight of the crosslinking agents (b1) and (b2), from the viewpoint of the strength of the alkaline battery positive electrode. Particularly preferably, it is 0 to 40% by weight.

重合体(A)において、電池作成直後の放電特性(放電持続性)の観点から、架橋剤(b)を用いないことが好ましい。また、重合体(A)において、架橋剤(b)を用いる場合は、構成単量体中の(b1)及び(b2)の合計含有量は、架橋剤(b1)及び(b2)の種類、重量平均分子量にもよるが、結合剤(B)の吸収能の観点から、(a1)、(a2)、(a3)、(b1)及び(b2)の合計重量に対して、0.01〜1重量%が好ましく、さらに好ましくは0.05〜0.8重量%、特に好ましくは0.07〜0.5重量%である。   In the polymer (A), it is preferable not to use the cross-linking agent (b) from the viewpoint of the discharge characteristics (discharge sustainability) immediately after the production of the battery. In the polymer (A), when the crosslinking agent (b) is used, the total content of (b1) and (b2) in the constituent monomers is the kind of the crosslinking agents (b1) and (b2), Although depending on the weight average molecular weight, from the viewpoint of the absorption capacity of the binder (B), 0.01 to about the total weight of (a1), (a2), (a3), (b1) and (b2) The amount is preferably 1% by weight, more preferably 0.05 to 0.8% by weight, and particularly preferably 0.07 to 0.5% by weight.

本発明のアルカリ電池正極用結合剤(B)は、上記重合体(A)を含むものであり、下記(1)及び(2)の要件を具備するものである。
要件(1)は、放電特性の向上に必要な要件である。
また、要件(2)は、アルカリ電池の正極の強度を高くするために必要な要件である。
The binder for an alkaline battery positive electrode (B) of the present invention contains the polymer (A) and has the following requirements (1) and (2).
The requirement (1) is a requirement necessary for improving the discharge characteristics.
The requirement (2) is a requirement necessary for increasing the strength of the positive electrode of the alkaline battery.

要件(1):結合剤(B)の水可溶性成分量が結合剤(B)の重量を基準として50〜95重量%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(B)2重量部を撹拌混合して調製し、40℃で24時間放置した後の配合物(C)の粘度(25℃)(V24)が5〜50Pa・sであること。
Requirement (1): The water-soluble component amount of the binder (B) is 50 to 95% by weight based on the weight of the binder (B).
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 the binder (B), and leaving the mixture at 40 ° C. for 24 hours (25) ° C) (V24) is 5 to 50 Pa · s.

要件(1)において、結合剤(B)の水可溶性成分量は結合剤(B)の重量を基準として50〜95重量%であるが、放電特性の観点から、55〜90重量%が好ましく、さらに好ましくは60〜80重量%である。水可溶性成分量が、50重量%未満では電池作成直後の放電特性(放電持続性)が悪くなり、95重量%を超えると二酸化マンガン及び黒鉛との均一混合が難しくなる。   In the requirement (1), the amount of the water-soluble component of the binder (B) is 50 to 95% by weight based on the weight of the binder (B), preferably 55 to 90% by weight from the viewpoint of discharge characteristics. More preferably, it is 60 to 80% by weight. If the amount of water-soluble component is less than 50% by weight, the discharge characteristics (discharge sustainability) immediately after the production of the battery deteriorate, and if it exceeds 95% by weight, uniform mixing with manganese dioxide and graphite becomes difficult.

なお、上記の水可溶性成分量は以下の方法で測定する。
<水可溶性成分量の測定方法>
2000mlのビーカーに結合剤(B)を約1g{小数点以下4桁までを測定し(W0)とする}とイオン交換水1000gを入れ、マグネティックスターラーを用いて300rpmで24時間攪拌した。攪拌した溶液を濾紙(東洋濾紙社製、No.2タイプ)でろ過し、ろ液を採取した。ろ液をエバポレーターで濃縮した後、乾燥機を用いて120℃で蒸発乾固させ、蒸発残分の重量(W1)gを測定した。下式−(1)により、結合剤(B)のイオン交換水への水可溶性成分量(%)を算出した。

水可溶性成分量(%)=(W1)×100/(W0) 式−(1)
In addition, said water-soluble component amount is measured with the following method.
<Method for measuring the amount of water-soluble components>
In a 2000 ml beaker, about 1 g of the binder (B) {measured to 4 digits after the decimal point (W 0 )} and 1000 g of ion-exchanged water were added and stirred for 24 hours at 300 rpm using a magnetic stirrer. The stirred solution was filtered with a filter paper (No. 2 type, manufactured by Toyo Roshi Kaisha, Ltd.), and the filtrate was collected. After the filtrate was concentrated with an evaporator, it was evaporated to dryness at 120 ° C. using a dryer, and the weight (W 1 ) g of the evaporation residue was measured. The amount (%) of the water-soluble component in the ion-exchanged water of the binder (B) was calculated by the following formula-(1).

Water-soluble component amount (%) = (W 1 ) × 100 / (W 0 ) Formula- (1)

水可溶性成分量を、上記要件(1)の範囲に調整する方法としては、重合体(A)製造時のラジカル重合開始剤の量が水溶性ビニルモノマー(a1)及びビニルモノマー(a2)の合計重量に対して、0.001〜3.0重量%を満たすとよい。もし、水可溶性成分量が高かった場合は、前記範囲内で開始剤の量を減らし、水可溶性成分量が低かった場合は、前記範囲内で開始剤の量を増やすこと水可溶性成分量を上記数値範囲とすることができる。   As a method for adjusting the amount of the water-soluble component to the range of the above requirement (1), the amount of the radical polymerization initiator at the time of producing the polymer (A) is the sum of the water-soluble vinyl monomer (a1) and the vinyl monomer (a2). It is good to satisfy | fill 0.001-3.0 weight% with respect to a weight. If the amount of the water-soluble component is high, the amount of the initiator is reduced within the above range, and if the amount of the water-soluble component is low, the amount of the initiator is increased within the above range. It can be a numerical range.

要件(2)において、配合物(C)の粘度(25℃)は5〜50Pa・sであるが、アルカリ電池の正極強度の向上観点から、10〜45Pa・sが好ましく、特に好ましくは15〜40Pa・sである。50Pa・sを超えると二酸化マンガン及び黒鉛と分散性が悪くなり、5Pa・s未満であると二酸化マンガン及び黒鉛との結合性が悪くなる。   In the requirement (2), the viscosity (25 ° C.) of the compound (C) is 5 to 50 Pa · s. However, from the viewpoint of improving the positive electrode strength of the alkaline battery, 10 to 45 Pa · s is preferable, and particularly preferably 15 to 40 Pa · s. When it exceeds 50 Pa · s, dispersibility with manganese dioxide and graphite is deteriorated, and when it is less than 5 Pa · s, bonding properties with manganese dioxide and graphite are deteriorated.

配合物(C)の粘度(V24)は、40重量%水酸化カリウム水溶液98重量部及び結合剤(B)2重量部を撹拌混合して調製し、40℃で24時間放置した後の配合物の25℃における粘度である。   The viscosity (V24) of the compound (C) 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 the binder (B), and the mixture was allowed to stand at 40 ° C. for 24 hours. The viscosity at 25 ° C.

この配合物(C)の粘度(V24)は以下の方法で測定する。
<配合物(C)の粘度(V24)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、40℃で24時間放置した後の配合物(C)の粘度を、測定温度25℃で、JIS−K7117−1:1999に準拠して測定し、配合物(C)の粘度(V24)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 (V24) of this blend (C) is measured by the following method.
<Measurement Method of Viscosity (V24) of Formulation (C)>
Using a digital viscometer DV-II + Pro (manufactured by Brookfield), the viscosity of the compound (C) after 24 hours at 40 ° C. was measured at 25 ° C. in accordance with JIS-K7117-1: 1999. The viscosity (V24) of the blend (C) is measured. The rotor No. 64 is used and measured at a rotational speed of 3 rpm.

配合物(C)の粘度(V24)を上記要件(2)の範囲に調整する方法としては、粘度が高かった場合は、前記範囲内で開始剤の量を増やすことで調整することができる。また粘度が低かった場合は、前記範囲内で開始剤の量を減らすことで調整することができる。また、架橋剤(b)を使用する場合は、架橋剤(b2)の使用量が架橋剤(b1)及び(b2)の合計重量に対して、0〜49重量%を満たすとよい。   As a method of adjusting the viscosity (V24) of the blend (C) to the range of the requirement (2), when the viscosity is high, the viscosity can be adjusted by increasing the amount of the initiator within the range. When the viscosity is low, the viscosity can be adjusted by reducing the amount of initiator within the above range. Moreover, when using a crosslinking agent (b), it is good for the usage-amount of a crosslinking agent (b2) to satisfy | fill 0 to 49 weight% with respect to the total weight of a crosslinking agent (b1) and (b2).

配合物(C)の粘度比(V24)/(V1)は0.3〜20であることが好ましく、さらに好ましくは0.5〜10、特に好ましくは0.6〜8、最も好ましくは0.8〜6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 viscosity ratio (V24) / (V1) of the blend (C) is preferably 0.3 to 20, more preferably 0.5 to 10, particularly preferably 0.6 to 8, and most preferably 0.8. 8-6. Within 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.

配合物(C)の粘度(V1)は、40重量%水酸化カリウム水溶液98重量部及び結合剤(B)2重量部を撹拌混合して調製し、40℃で1時間放置した後の配合物の25℃における粘度である。   Viscosity (V1) of the blend (C) 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 the binder (B), and left at 40 ° C. for 1 hour. The viscosity at 25 ° C.

この配合物(C)の粘度(V1)は以下の方法で測定する
<配合物(C)の粘度(V1)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、40℃で1時間放置した後の配合物(C)の粘度を、測定温度25℃で、JIS7117−1:1999に準拠して測定し、配合物(C)の粘度(V1)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 (V1) of the blend (C) is measured by the following method <Measurement method of the viscosity (V1) of the blend (C)>
Using a digital viscometer DV-II + Pro (manufactured by Brookfield), the viscosity of the compound (C) after being allowed to stand at 40 ° C. for 1 hour is measured at a measurement temperature of 25 ° C. according to JIS 71117-1: 1999. And the viscosity (V1) of the blend (C). The rotor No. 64 is used and measured at a rotational speed of 3 rpm.

配合物(C)の粘度比(V24)/(V1)は下式−(4)より算出する。

粘度比(V24)/(V1)=配合物(C)の粘度(V24)/配合物(C)の粘度(V1) 式−(4)
The viscosity ratio (V24) / (V1) of the blend (C) is calculated from the following formula (4).

Viscosity ratio (V24) / (V1) = Viscosity of formulation (C) (V24) / Viscosity of formulation (C) (V1) Formula- (4)

配合物(C)の粘度比(V24)/(V1)を上記の範囲にする方法としては、粘度比が高かった場合は、前記範囲内で開始剤量を増やし、粘度比が低かった場合は、前記範囲内で開始剤量を減らすことで調整することができる。また、架橋剤(b)を使用する場合は、架橋剤(b2)の使用量が架橋剤(b1)及び(b2)の合計重量に対して、0〜49重量%を満たすとよい。   As a method of setting the viscosity ratio (V24) / (V1) of the blend (C) in the above range, when the viscosity ratio is high, the initiator amount is increased within the above range, and when the viscosity ratio is low. The amount of the initiator can be adjusted within the above range. Moreover, when using a crosslinking agent (b), it is good for the usage-amount of a crosslinking agent (b2) to satisfy | fill 0 to 49 weight% with respect to the total weight of a crosslinking agent (b1) and (b2).

結合剤(B)の10%水酸化カリウム水溶液中での可溶性成分量は、50〜100重量%であることが好ましく、さらに好ましくは55〜95重量%、特に好ましくは60〜95重量%、最も好ましくは60〜90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ができるため、長期に亘る放電特性がさらに優れる。   The amount of the soluble component in the 10% aqueous potassium hydroxide solution of the binder (B) is preferably 50 to 100% by weight, more preferably 55 to 95% by weight, particularly preferably 60 to 95% by weight, most preferably Preferably it is 60 to 90% 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.

なお、上記の10%水酸化カリウム水溶液中での可溶性成分量は以下の方法で測定する。
<10%水酸化カリウム水溶液中での可溶性成分量の測定方法>
500mlのビーカーに結合剤(B)を約1g{小数点以下4桁までを測定し(W0)とする}と10%水酸化カリウム水溶液200gを入れ、マグネティックスターラーを用いて300rpmで24時間攪拌した。攪拌した溶液をブフナー型ガラス濾過器(相互理化学硝子製作所社製、No.1タイプ)で濾過し、濾液を採取した。濾液20gに10%硫酸水溶液を添加してpHを7.0に調整し、エバポレーターで濃縮した後、乾燥機を用いて120℃で蒸発乾固させ、蒸発残分の重量(W2)gを測定した。ブランクとして、使用した10%の水酸化カリウム水溶液20gに10%硫酸水溶液を添加し、pHを7.0に調整したブランク溶液をエバポレーターで濃縮した後、乾燥機を用いて120℃で蒸発乾固させ、蒸発残分の重量(W3)gを測定した。下式−(2)により、結合剤(B)の10%水酸化カリウム水溶液への可溶性成分量(%)を算出した。

10%水酸化カリウム水溶液への可溶性成分量(%)={(W2)−(W3)}×100/(W0)×D 式−(2)

D:希釈倍率(D=200/20=10)
The amount of soluble components in the 10% aqueous potassium hydroxide solution is measured by the following method.
<Method for measuring the amount of soluble components in 10% aqueous potassium hydroxide solution>
In a 500 ml beaker, about 1 g of binder (B) (measured to 4 digits after the decimal point (W 0 )) and 200 g of 10% potassium hydroxide aqueous solution were added and stirred for 24 hours at 300 rpm using a magnetic stirrer. . The stirred solution was filtered with a Buchner glass filter (manufactured by Mutual Riken Glass Co., Ltd., No. 1 type), and the filtrate was collected. After adjusting the pH to 7.0 by adding 10% sulfuric acid aqueous solution to 20 g of the filtrate and concentrating with an evaporator, it was evaporated to dryness at 120 ° C. using a dryer, and the weight (W 2 ) g of the evaporation residue was obtained. It was measured. As a blank, 10% sulfuric acid aqueous solution was added to 20 g of 10% potassium hydroxide aqueous solution used, and the blank solution adjusted to pH 7.0 was concentrated by an evaporator, and then evaporated to dryness at 120 ° C. using a dryer. The weight (W 3 ) g of the evaporation residue was measured. The amount (%) of the soluble component in the 10% aqueous potassium hydroxide solution of the binder (B) was calculated by the following formula-(2).

Amount of soluble component in 10% aqueous potassium hydroxide solution (%) = {(W 2 ) − (W 3 )} × 100 / (W 0 ) × D Formula- (2)

D: Dilution ratio (D = 200/20 = 10)

10%水酸化カリウム水溶液への可溶性成分量を、上記の範囲に調整する方法としては、重合体(A)製造時のラジカル重合開始剤の量が水溶性ビニルモノマー(a1)及びビニルモノマー(a2)の合計重量に対して、0.001〜3.0重量%を満たすとよい。もし、10%水酸化カリウム水溶液への可溶性成分量が多かった場合は、前記範囲内で開始剤の量を減らし、10%水酸化カリウム水溶液中での可溶性成分量が少なかった場合は、前記範囲内で開始剤の量を増やすこと10%水酸化カリウム水溶液中での可溶性成分量を上記数値範囲とすることができる。   As a method for adjusting the amount of the soluble component in the 10% aqueous potassium hydroxide solution to the above range, the amount of the radical polymerization initiator at the time of producing the polymer (A) is adjusted so that the water-soluble vinyl monomer (a1) and the vinyl monomer (a2 ) To the total weight of 0.001 to 3.0% by weight. If the amount of the soluble component in the 10% aqueous potassium hydroxide solution is large, the amount of the initiator is reduced within the above range, and the amount of the soluble component in the 10% aqueous potassium hydroxide solution is small, the above range. The amount of the soluble component in the 10% aqueous potassium hydroxide solution can be adjusted to the above numerical range by increasing the amount of the initiator.

本発明の結合剤(B)における、重合していない水溶性ビニルモノマー(a1)及びビニルモノマー(a2)の合計含有量は(B)の重量を基準として10〜2000ppmであることが好ましく、さらに好ましくは20〜1000ppm、特に好ましくは30〜500ppm、最も好ましくは40〜300ppmである。この範囲であると放電の持続時間(長期に渡る放電特性)がさらに優れる。   The total content of the unpolymerized water-soluble vinyl monomer (a1) and vinyl monomer (a2) in the binder (B) of the present invention is preferably 10 to 2000 ppm based on the weight of (B), and Preferably it is 20-1000 ppm, Most preferably, it is 30-500 ppm, Most preferably, it is 40-300 ppm. Within this range, the discharge duration (discharge characteristics over a long period) is further improved.

なお、重合していない(a1)及び(a2)の合計含有量とは、重合体(A)の構成単位として含有する(a1)及び(a2)の合計含有量を意味するのでは無い。重合していない(a1)及び(a2)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) and (a2) does not mean the total content of (a1) and (a2) contained as a constituent unit of the polymer (A). The total content of unpolymerized (a1) and (a2) is measured and calculated by the following method described in JP-A-2006-219661.

<重合していない(a1)及び(a2)の合計含有量測定方法>
300mlのビーカーに、結合剤(B)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)及び(a2)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 the total content of unpolymerized (a1) and (a2)>
In a 300 ml beaker, 1.0 g of binder (B) and 249.0 g of 0.9 wt% saline solution are added and stirred at 20 to 30 ° C. for 3 hours, and then the insoluble matter is filtered off to obtain a filtrate. The total content of (a1) and (a2) is obtained from this filtrate using a calibration curve prepared by a high-performance liquid chromatography method (under the following conditions) using a vinyl monomer or a crosslinking agent having a known concentration.
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、結合剤(B)中の重合していない(a1)及び(a2)の合計含有量を、(B)の重量を基準として10〜2000ppm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(例えば、亜硫酸ナトリウム等)等を水溶液又は水分散体として、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) and (a2) in the binder (B) to a range of 10 to 2000 ppm based on the weight of (B), A reducing substance described in JP-A-1-62317 or a water-soluble thiol compound (for example, sodium sulfite) described in JP-A-8-157737 is used as an aqueous solution or dispersion as a polymer (A). The method of adding and mixing is mentioned. 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)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)及び(a2)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 5.0% by weight based on the total amount of the water-soluble vinyl monomer (a1) and the vinyl monomer (a2) that becomes (a1) by hydrolysis. It is preferable to satisfy 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.
If the total content of the unpolymerized (a1) and (a2) does not satisfy the above range, the addition method described in JP-A-1-62317 and JP-A-8-157737 may be used as necessary. It can satisfy | fill by mixing in the process of neutralizing the hydrous gel of below-mentioned (A) as an reducing substance or water-soluble thiol compound aqueous solution or water dispersion in the process of neutralizing with an alkali.

後述の逆相懸濁重合の場合、重合していない(a1)及び(a2)の合計含有量を、(B)の重量を基準として10〜2000ppmの範囲にする方法としては、特開2006−131767号公報に記載の(a1)及び(a2)の重合時の供給を調整する方法が挙げられる。   In the case of the reverse phase suspension polymerization described later, as a method for bringing the total content of unpolymerized (a1) and (a2) into the range of 10 to 2000 ppm based on the weight of (B), JP-A-2006- The method of adjusting the supply at the time of superposition | polymerization of (a1) and (a2) as described in 131767 gazette is mentioned.

(a1)及び(a2)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)及び(a2)の供給を一時中断することもできる。(a1)及び(a2)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)及び(a2)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) and (a2) is preferably performed continuously at a constant speed, but the supply speed may be changed, and the supply of (a1) and (a2) may be temporarily interrupted. it can. As for the supply rate of (a1) and (a2), it is preferable to supply the whole amount in 30 to 180 minutes, more preferably 45 to 120 minutes, and particularly preferably 60 to 80 minutes.
If the total content of unpolymerized (a1) and (a2) does not satisfy the above range, the polymerization method described in JP-A-2006-131767 can be satisfied by performing an aging step as necessary. Can do.

次に、本発明の結合剤(B)の製造方法について説明する。
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 (B) of this invention is demonstrated.
As a polymerization method for obtaining the polymer (A), a known polymerization method can be applied. For example, any of solution polymerization, suspension polymerization, bulk polymerization, reverse phase suspension polymerization, and emulsion polymerization may be used.

これらの重合方法のうち、結合剤(B)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/又は架橋剤(b2)を添加溶解し重合する水溶液重合法、並びに分散剤の存在下、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, solution polymerization, suspension polymerization, reverse phase suspension polymerization and emulsion polymerization are preferable from the viewpoint of the absorption capacity of the binder (B), and more preferably solution polymerization, reverse phase suspension polymerization and emulsion. Polymerization, particularly preferably 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 crosslinking agent (b1) and / or a crosslinking agent (b2) is added and dissolved in an aqueous monomer solution mainly composed of (meth) acrylic acid (salt), and hydrophobic in the presence of a dispersing agent. This is a reverse-phase suspension polymerization method in which a similar aqueous monomer solution is dispersed and suspended in a basic organic 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]及びレドックス開始剤[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。
長期に亘る放電特性の観点から、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、過酸化水素、過硫酸カリウム及びレドックス開始剤(L−アスコルビン酸と過酸化水素水)が好ましい。
When a radical polymerization initiator is used, examples of the initiator include azo compounds [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.] and redox initiators [alkali metal sulfites or bisulfites, ammonium sulfites, ammonium bisulfites, L- Reducing agents such as ascorbic acid and alkali metal persulfate, ammonium persulfate, hydrogen peroxide Combination etc. peroxides and the like. Two or more of these may be used in combination.
From the viewpoint of long-term discharge characteristics, 2,2′-azobis [2-methyl-N- (2-hydroxyethyl) propionamide], 2,2′-azobis (2-amidinopropane) hydrochloride, hydrogen peroxide , Potassium persulfate and redox initiators (L-ascorbic acid and hydrogen peroxide) are preferred.

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高くする観点から、−10℃〜100℃が好ましく、より好ましくは−10℃〜80℃である。   Although the polymerization temperature varies depending on the type of initiator used, etc., from the viewpoint of increasing the degree of polymerization of the polymer, it is preferably -10 ° C to 100 ° C, more preferably -10 ° C to 80 ° C.

開始剤は、特に限定はないが、水溶性ビニルモノマー(a1)及びビニルモノマー(a2)の合計重量に対して、アルカリ電池の放電持続性の観点及びポリマーの重合度を高くする観点から、0.001〜3.0重量%が好ましく、更に好ましくは0.01〜0.5重量%である。   The initiator is not particularly limited, but it is 0 from the viewpoint of sustaining discharge of the alkaline battery and increasing the degree of polymerization of the polymer with respect to the total weight of the water-soluble vinyl monomer (a1) and the vinyl monomer (a2). 0.001 to 3.0% by weight is preferable, and 0.01 to 0.5% by weight is more preferable.

水溶液重合法で重合体(A)を重合する場合、水溶液中の単量体{(a1)、(a2)、(b1)及び(b2)の合計}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、(a1)が(メタ)アクリル酸(塩)である場合は、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き、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。このようなことから、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、水溶液重合法の重合温度は、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、吸収倍率に優れた重合体(A)を製造することができる。
When polymerizing the polymer (A) by the aqueous solution polymerization method, the polymerization concentration (% by weight) of the monomer {total of (a1), (a2), (b1) and (b2)} in the aqueous solution is Although it varies depending on the polymerization conditions, when (a1) is (meth) acrylic acid (salt), if the polymerization concentration is increased, crosslinking of the monomer itself (self-crosslinking) is likely to occur in parallel with the polymerization reaction, and the absorption amount Of the polymer and the average degree of polymerization of the polymer, and it is difficult to control the temperature during the polymerization. For this reason, the polymerization concentration is preferably 10 to 40% by weight, more preferably 10 to 30% by weight.
Further, the polymerization temperature of the aqueous solution polymerization method is preferably −10 to 100 ° C., more preferably −10 to 80 ° C. from the viewpoint of the average degree of polymerization of the polymer.
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 polymer (A) excellent in absorption capacity can be produced.

(a1)として(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)又は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い。(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い。そのため、重合体(A)を重合する場合、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。したがって、重合体(A)を重合する場合、(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、より好ましくは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ことである。
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。したがって、重合体(A)を重合する場合、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 as (a1), the degree of neutralization of (meth) acrylic acid during polymerization is such that a predetermined amount of hydrolyzable crosslinking agent (b1) or non-hydrolyzable crosslinking agent (b2). A degree of neutralization that can be completely dissolved in the aqueous monomer solution is preferred. Compared with (b1), (b2) has poor water solubility, and in particular, its solubility in (meth) acrylic acid (salt) aqueous solution is extremely low. Therefore, when polymerizing the polymer (A), even if a predetermined amount of (b2) is added, (b2) may be separated from the aqueous monomer solution and the predetermined crosslinking may not be performed. Therefore, when polymerizing the polymer (A), from the viewpoint of the solubility of (b2), the degree of neutralization of (meth) acrylic acid at the time of polymerization is 0 to 30 mol%, and if necessary, further after polymerization. It is preferable to neutralize, more preferably after the polymerization in an unneutralized state, if necessary, after the polymerization.
In addition, when (meth) acrylic acid is polymerized under the same conditions, the degree of polymerization (absorption capacity) tends to increase when the degree of neutralization is low. Therefore, when polymerizing the polymer (A), it is preferable to carry out the polymerization in a state where the degree of neutralization is low in order to increase the degree of polymerization of the polymer.

逆相懸濁重合法は、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単量体含有の水溶液を、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水溶液重合法と同様に、水溶液中の単量体の合計濃度は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、高重合度の重合体(A)を製造することができる。   The reverse phase suspension polymerization method is a polymerization method in which a monomer-containing aqueous solution is suspended and dispersed in the presence of a dispersant in a hydrophobic organic solvent typified by hexane, toluene, xylene and the like. However, in this polymerization method, as in the aqueous solution polymerization method, the total concentration of monomers in the aqueous solution is preferably 10 to 40% by weight, more preferably 10 to 30% by weight. Within this range, a polymer (A) having a high degree of polymerization can be produced.

尚、この逆相懸濁重合法においては、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重合体(A)の含水ゲルを作成できるので好ましい。   In this reverse phase suspension polymerization method, a dispersant may be used during the polymerization. As the dispersant, known dispersants can be used, sorbitan fatty acid esters such as sorbitan monostearate having an HLB (Hydrophile-Lipophile Balance) of 3 to 8, glycerin fatty acid esters such as glycerol monostearate, and sucrose distearate. 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. As the dispersant, it is easier to adjust the size of the suspended particles of the monomer aqueous solution in the solvent and the polymer gel (A) containing the required particle size can be made by using a polymer dispersant. 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、より好ましくは0.3〜1.0である。これらの範囲であると、重合体(A)の粒子径が調整しやすい。
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.
The weight ratio (W / O ratio) between the aqueous monomer solution and the hydrophobic organic solvent in the reverse phase suspension polymerization is preferably from 0.1 to 2.0, more preferably from 0.3 to 1.0. It is easy to adjust the particle diameter of a polymer (A) as it is these ranges.

重合体(A)の製造において、架橋剤を用いている場合は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(以下、Mwと略記する)が、200,000〜1,500,000であることが好ましく、より好ましくは400,000〜1,200,000、さらに好ましくは700,000〜1,000,000である。
上記Mwが、200,000以上となる条件で重合を行うと、正極活物質(二酸化マンガン)及び導電剤(黒鉛)との分散性が良く、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。また、上記Mwが1,500,000以下であると、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。
なお、重合体(A)を構成する水溶性ビニルモノマー(a1)がアクリル酸である場合は、上記Mwは下記により求める。
<Mwの測定>
重合体(A)について、架橋剤を用いない以外は全く同じ条件で重合体(X)を製造する。
40重量%水酸化カリウム水溶液を下記量と、重合体(X)を下記量を撹拌混合して調製し、40℃で24時間放置した後の配合物(C’)の25℃における粘度(25℃)を測定する。

重合体(X)の量(重量部)=1.64/72×〔[72×{1−0.01×(重合体(X)の中和率(%))}]+[94×0.01×{重合体(X)の中和率(%)}]〕

40重量%水酸化カリウム水溶液の量(重量部)=100−[重合体(X)の量(重量部)]

また、40重量%水酸化カリウム水溶液を98.36重量部と、Mwが既知のポリアクリル酸(和光純薬社製ポリアクリル酸、Mw:25,000、250,000、1,000,000を用いる)を1.64重量部、撹拌混合して調製し、40℃で24時間放置した後の配合物の粘度(25℃)から、検量線を作成し、配合物(C’)の粘度を検量線に当てはめて、Mwを算出する。
In the production of the polymer (A), when a crosslinking agent is used, the weight average molecular weight of the polymer (hereinafter abbreviated as Mw) when the polymer is produced under exactly the same conditions except that the crosslinking agent is not used, It is preferably 200,000 to 1,500,000, more preferably 400,000 to 1,200,000, still more preferably 700,000 to 1,000,000.
When the polymerization is carried out under the condition that the Mw is 200,000 or more, the dispersibility with the positive electrode active material (manganese dioxide) and the conductive agent (graphite) is good, and the strength of the alkaline battery positive electrode can be maintained. The discharge characteristics over the range are further excellent. Moreover, since the intensity | strength of an alkaline battery positive electrode can be maintained as said Mw is 1,500,000 or less, the discharge characteristic over a long term is further excellent.
In addition, when the water-soluble vinyl monomer (a1) which comprises a polymer (A) is acrylic acid, said Mw is calculated | required by the following.
<Measurement of Mw>
About a polymer (A), a polymer (X) is manufactured on the completely same conditions except not using a crosslinking agent.
The following amount of 40 wt% aqueous potassium hydroxide solution and the following amount of polymer (X) were prepared by stirring and mixing, and the mixture was allowed to stand at 40 ° C. for 24 hours. ℃).

Amount (parts by weight) of polymer (X) = 1.64 / 72 × [[72 × {1-0.01 × (neutralization rate of polymer (X) (%))}] + [94 × 0 .01 × {Neutralization rate of polymer (X) (%)}]]

Amount of 40 wt% potassium hydroxide aqueous solution (parts by weight) = 100− [Amount of polymer (X) (parts by weight)]

In addition, 98.36 parts by weight of 40% by weight potassium hydroxide aqueous solution and polyacrylic acid having a known Mw (polyacrylic acid manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Mw: 25,000, 250,000, 1,000,000) 1.64 parts by weight) was prepared by stirring and mixing, and a calibration curve was prepared from the viscosity (25 ° C.) of the formulation after standing at 40 ° C. for 24 hours, and the viscosity of the formulation (C ′) was determined. Mw is calculated by fitting to a calibration curve.

水溶液重合又は逆相懸濁重合等により得た重合体(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(B)として使用する。
水溶液重合の場合の含水ゲルの乾燥方法としては、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としては、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;圧力が100〜50,000Pa程度)又は通気乾燥を行うのが一般的である。
The 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 (B) after drying.
In the case of aqueous solution polymerization, the water-containing gel is dried by subdividing the water-containing gel to a certain degree with a meat chopper or cutter type crusher (the level of subdivision is about 0.5 to 20 mm square) or noodles. 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, as a drying method of the hydrogel in the case of reverse phase suspension polymerization, the polymerized hydrogel and the organic solvent are solid-liquid separated by a method such as decantation, and then dried under reduced pressure (degree of vacuum; pressure is 100 to 50, Generally, it is performed by air drying.

上記以外の水溶液重合における含水ゲル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、クロム及びニッケル等の亜鉛よりイオン化傾向の低い金属で形成されているのが一般的であり、含水ゲルを薄膜とした場合、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る。そのため、含水ゲルがポリ(メタ)アクリル酸(塩)の含水ゲルである場合、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ことにより、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。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及び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。   Examples of the method for drying the hydrogel in aqueous solution polymerization other than the above include, for example, a contact drying method in which the hydrogel is compressed and stretched on a drum dryer, and the hydrogel has a poor thermal conductivity, so that it is dried. In addition, it is necessary to make a thin film of hydrogel on the drum. However, the material of a commercially available drum dryer is generally formed of a metal having a lower ionization tendency than zinc, such as iron, chromium and nickel. When the hydrogel is a thin film, the drum per hydrogel The frequency of contact with the metal surface is extremely high. Therefore, when the water-containing gel is a poly (meth) acrylic acid (salt) water-containing gel, the water-containing gel is highly sticky, so a knife-like object is brought into contact with the drum dryer and the dried product is peeled off from the drum dryer. Content of metal elements that have a lower ionization tendency than zinc in the binder because the metal surface of the drum or knife is worn due to mechanical wear of the drum and knife, and the metal is mixed into the dry matter. Will increase. 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 considerable amount of metal) ions and metal powder which 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.

重合体(A)の含水ゲルは、乾燥時に必要により乾燥助剤を含んでも良い。乾燥助剤としては特に限定はなく公知{特開2006−160774号公報、特開2007−71415号公報及び特開2010−185029号公報等}のHLB値1〜10の疎水性物質等が使用できる。なお、HLB値は、親水性−疎水性バランス(HLB)値を意味し、小田法(新・界面活性剤入門、197頁、藤本武彦、三洋化成工業株式会社発行、1981年発行)により求められる。
重合体(A)の含水ゲルと乾燥助剤との混合方法としては、混合されれば特に制限がないが、乾燥助剤は重合体(A)の乾燥体ではなく、(A)の含水ゲル又は(A)を重合する前の重合液と混合されることが、(A)に均一に含有される観点から、好ましく、さらに好ましくは(A)の含水ゲルと混合されることである。なお、混合は、練り込むように均一混合することが好ましい。
The water-containing gel of the polymer (A) may contain a drying aid as necessary during drying. There are no particular limitations on the drying aid, and hydrophobic substances having an HLB value of 1 to 10 described in known {JP-A-2006-160774, JP-A-2007-71415, JP-A-2010-185029, etc.} can be used. . The HLB value means a hydrophilic-hydrophobic balance (HLB) value, and is determined by the Oda method (new introduction to surfactants, page 197, Takehiko Fujimoto, Sanyo Chemical Industries, Ltd., published in 1981). .
The mixing method of the water-containing gel of the polymer (A) and the drying aid is not particularly limited as long as they are mixed. However, the drying aid is not the dried body of the polymer (A), but the water-containing gel of (A). Or it is preferable to mix with the polymerization liquid before superposing | polymerizing (A) from a viewpoint contained uniformly in (A), More preferably, it is mixing with the hydrous gel of (A). In addition, it is preferable to mix uniformly so that mixing may be carried out.

水溶液重合法により重合体(A)を得るとき、乾燥助剤と(A)とを混合又は混練するタイミングとしては特に制限はないが、重合工程中、重合工程直後、含水ゲルの破砕(ミンチ)中及び含水ゲルの乾燥中、含水ゲルの乾燥後等が挙げられる。これらのうち、重合工程直後及び含水ゲルの破砕(ミンチ)工程中に混練することが好ましく、さらに好ましくは含水ゲルの破砕(ミンチ)工程中に混練することである。
逆相懸濁重合法又は乳化重合により重合体(A)を得るとき、乾燥助剤と(A)とを混合するタイミングとしては特に制限はないが、重合工程中、重合工程直後、脱水工程中(水分10重量%前後まで脱水する工程中)、脱水工程直後、重合に用いた有機溶媒を分離留去する工程中、含水ゲルの乾燥中等が挙げられる。これらのうち、重合工程中、重合工程直後、脱水工程中、脱水工程直後、重合に用いた有機溶媒を分離留去する工程中が好ましく、さらに好ましくは重合工程中、重合工程直後である。
なお、混合温度(℃)は20〜100が好ましく、さらに好ましくは40〜90、特に好ましくは50〜80である。
When the polymer (A) is obtained by the aqueous solution polymerization method, the timing for mixing or kneading the drying aid and (A) is not particularly limited, but during the polymerization process, immediately after the polymerization process, the hydrogel is crushed (mince). Examples include during and after drying of the hydrogel, after drying of the hydrogel. Among these, kneading is preferably performed immediately after the polymerization step and during the pulverization (mincing) step of the hydrogel, and more preferably during the pulverization (mincing) step of the hydrogel.
When the polymer (A) is obtained by the reverse phase suspension polymerization method or emulsion polymerization, the timing of mixing the drying aid and (A) is not particularly limited, but during the polymerization process, immediately after the polymerization process, during the dehydration process. (During the process of dehydrating to about 10% by weight of water), Immediately after the dehydration process, during the process of separating and distilling off the organic solvent used for polymerization, and during drying of the hydrogel. Among these, during the polymerization step, immediately after the polymerization step, during the dehydration step, immediately after the dehydration step, and during the step of separating and distilling off the organic solvent used for the polymerization are preferable, and more preferably during the polymerization step and immediately after the polymerization step.
In addition, 20-100 are preferable, and, as for mixing temperature (degreeC), More preferably, it is 40-90, Most preferably, it is 50-80.

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、50〜150℃が好ましく、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。乾燥時間は、使用する乾燥機の機種及び乾燥温度等により異なるが、5〜300分が好ましく、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, etc., 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 varies depending on the model of the dryer used and the drying temperature, but is preferably 5 to 300 minutes, more preferably 5 to 120 minutes.

このようにして得られた重合体(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、スキレルミル及びACMパルペライザー等)や空気粉砕機(ジェット粉砕機等)で行うことができる。   The dried product of the 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(振動フルイ機及び遠心フルイ機等)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。
尚、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 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.

重合体(A)の粒子径は特に限定されないが、正極の破断強度の観点から、重量平均粒子径が1〜500μmであることが好ましく、さらに好ましくは5〜450μm、特に好ましくは10〜400μm、最も好ましくは15〜350μmである。   The particle diameter of the polymer (A) is not particularly limited, but from the viewpoint of the breaking strength of the positive electrode, the weight average particle diameter is preferably 1 to 500 μm, more preferably 5 to 450 μm, particularly preferably 10 to 400 μm, Most preferably, it is 15-350 micrometers.

本発明の結合剤(B)は重合体(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。
The binder (B) of the present invention contains, in addition to the polymer (A), other additives as necessary for the purpose of improving fluidity at the time of production of the positive electrode, as long as no problem occurs in workability and battery characteristics. But it ’s okay.
Examples of other additives include discharge characteristic improvers.

放電特性向上剤としては、TiO2、Bi23、CuO、In22、SnO2、Nb23、二酸化珪素、珪酸カリウム、シリコーン及びフッ素系化合物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、重合体(A)の合計重量に基づいて、0〜5.0重量%が好ましく、さらに好ましくは0〜3.0重量%である。
Examples of the discharge characteristic improver include known compounds such as TiO 2 , Bi 2 O 3 , CuO, In 2 O 2 , SnO 2 , Nb 2 O 3 , silicon dioxide, potassium silicate, silicone, and fluorine compounds.
The content in the case of containing the discharge characteristic improver is preferably 0 to 5.0% by weight, more preferably 0 to 3.0% by weight, based on the total weight of the polymer (A).

他の添加剤を含有する場合の合計含有量は、重合体(A)の重量に対して、0〜5.0重量%が好ましく、さらに好ましくは0〜3.0重量%である。   0 to 5.0 weight% is preferable with respect to the weight of a polymer (A), and, as for the total content in case of containing another additive, More preferably, it is 0 to 3.0 weight%.

放電特性向上剤の添加方法は、本発明の結合剤(B)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を例示することができるが、必要により所定量の結合剤(B)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 can be exemplified by a method in which the binder (B) of the present invention and the discharge characteristic improver are dry blended in advance and then blended with another positive electrode material. Any method that can add the binder (B) may be used.

本発明のアルカリ電池正極用結合剤(B)を用いた場合、少量の結合剤で強度の高い正極を作成することができる。また、本発明の結合剤(B)を用いたアルカリ電池は、放電の持続時間が長く、極めて優れたアルカリ電池を作成することができる。また、電解液の吸液量が小さく、電解液の吸液量にバラツキが少なく、大量生産時もアルカリ電池の電解液量の偏りが小さく均一な品質を有するアルカリ電池を生産できる。   When the alkaline battery positive electrode binder (B) of the present invention is used, a high strength positive electrode can be prepared with a small amount of binder. Moreover, the alkaline battery using the binder (B) of the present invention has a long discharge duration and can produce an extremely excellent alkaline battery. In addition, it is possible to produce an alkaline battery having a uniform quality with a small amount of electrolyte solution absorbed, little variation in the amount of electrolyte solution absorbed, and a small amount of electrolyte solution in the alkaline battery even during mass production.

本発明のアルカリ電池正極は、上記アルカリ電池正極用結合剤(B)を使用し、さらに二酸化マンガン及び黒鉛を含有するアルカリ電池正極である。
本発明のアルカリ電池正極の作成方法は、結合剤、二酸化マンガン及び黒鉛を使用して、アルカリ電池正極を作成する通常の作成方法を使用できる。例えば、本発明の結合剤(B)、正極活物質(二酸化マンガン)、導電剤(黒鉛)及び必要により他の添加剤(放電特性向上剤)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、成型することにより作成できる。作成したアルカリ電池正極は、アルカリ電池に充填する。
The alkaline battery positive electrode of the present invention is an alkaline battery positive electrode that uses the alkaline battery positive electrode binder (B) and further contains manganese dioxide and graphite.
As a method for producing the alkaline battery positive electrode of the present invention, a normal production method for producing an alkaline battery positive electrode using a binder, manganese dioxide and graphite can be used. For example, the binder (B) of the present invention, a positive electrode active material (manganese dioxide), a conductive agent (graphite) and, if necessary, other additives (discharge characteristics improver) are premixed, and then an alkaline electrolyte (for example, hydroxylated) (Potassium aqueous solution) is mixed to prepare a positive electrode mixture, followed by rolling and molding. The prepared alkaline battery positive electrode is filled in an alkaline battery.

上記アルカリ電池正極に使用する結合剤(B)の量は、正極活物質及び導電剤の種類によっても異なるが、正極の重量に対して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 amount of the binder (B) used for the alkaline battery positive electrode 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 with respect to the weight of the positive electrode. -0.5 wt% is more preferred. 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(B)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 (B) of the present invention can be applied is not particularly limited, and is an ordinary alkaline battery such as LR-20 (single type 1 alkaline battery), LR-6 type (single AA). The present invention can be applied to various types of 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.

本発明のアルカリ電池は、上記アルカリ電池正極と、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である。
本発明のアルカリ電池の作成方法としては、正極端子板、収縮チューブ、正極、外装缶、セパレーター、集電棒、ガスケット、負極端子板及びゲル負極を使用して、アルカリ電池を作成する通常の作成方法を使用できる。
The alkaline battery of the present invention is an alkaline battery comprising the above alkaline battery positive electrode, a negative electrode containing zinc or zinc powder, and an electrolytic solution containing an aqueous potassium hydroxide solution.
As a method for producing an alkaline battery of the present invention, a normal production method for producing an alkaline battery using a positive electrode terminal plate, a shrinkable tube, a positive electrode, an outer can, a separator, a current collector rod, a gasket, a negative electrode terminal plate and a gel negative electrode Can be used.

本発明のアルカリ電池の代表的な例の断面構造を図1に示した。図1において、1は正極端子板、2は収縮チューブ、3は正極、4は外装缶、5はセパレーター、6は集電棒、7はガスケット、8は負極端子板、9はゲル負極を示している。上述したように外装缶4の中に正極3、集電棒6及びゲル負極9が封入された構造を有し、正極3とゲル負極9とはセパレーター5で分離されている。
特に限定するものではないが、正極端子板1の材質としては、例えばニッケルメッキ鋼板等が挙げられる。収縮チューブ2の材質としては例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、又はポリエステル樹脂等の熱収縮性樹脂のチューブが挙げられる。正極3は、本発明の結合剤(B)、正極活物質(二酸化マンガン)、導電剤(黒鉛)、アルカリ電解液(水酸化カリウム水溶液)及び必要により他の添加剤(放電特性向上剤)が添加された正極物質が用いられる。外装缶4の材質としては、例えばニッケルメッキ鋼板等が挙げられる。セパレーター5の材質としては、耐アルカリ性セルロース、ナイロン、ポリオレフィン、アクリロニトリル−塩化ビニル共重合体、ポリビニルアルコール又はこれらの組み合わせなどが挙げられる。集電棒6の材質としては、スズめっきした黄銅製の棒や鉄製の棒等が挙げられる。ガスケット7の材質としては、ナイロン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などが挙げられる。負極端子板8の材質としては、たとえばニッケルメッキ鋼板等が挙げられる。ゲル負極9は、アルカリ電解液(水酸化カリウム水溶液など)、亜鉛粉末又は亜鉛粉末及び必要によりゲル化剤又は増粘剤が添加された負極物質が用いられる。
A cross-sectional structure of a typical example of the alkaline battery of the present invention is shown in FIG. In FIG. 1, 1 is a positive electrode terminal plate, 2 is a shrinkable tube, 3 is a positive electrode, 4 is an outer can, 5 is a separator, 6 is a current collecting rod, 7 is a gasket, 8 is a negative electrode terminal plate, and 9 is a gel negative electrode. Yes. As described above, the outer can 4 has a structure in which the positive electrode 3, the current collector rod 6 and the gel negative electrode 9 are sealed, and the positive electrode 3 and the gel negative electrode 9 are separated by the separator 5.
Although it does not specifically limit, As a material of the positive electrode terminal board 1, a nickel plating steel plate etc. are mentioned, for example. Examples of the material of the shrinkable tube 2 include a tube of heat-shrinkable resin such as polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyvinyl chloride, or polyester resin. The positive electrode 3 is composed of the binder (B) of the present invention, a positive electrode active material (manganese dioxide), a conductive agent (graphite), an alkaline electrolyte (potassium hydroxide aqueous solution) and other additives (discharge characteristic improvers) as necessary. An added positive electrode material is used. Examples of the material of the outer can 4 include a nickel-plated steel plate. Examples of the material for the separator 5 include alkali-resistant cellulose, nylon, polyolefin, acrylonitrile-vinyl chloride copolymer, polyvinyl alcohol, and combinations thereof. Examples of the material of the current collecting rod 6 include a tin-plated brass rod and an iron rod. Examples of the material of the gasket 7 include nylon resin and polyolefin resin. Examples of the material of the negative electrode terminal plate 8 include a nickel-plated steel plate. For the gel negative electrode 9, an alkaline electrolyte (such as an aqueous potassium hydroxide solution), zinc powder or zinc powder, and a negative electrode material to which a gelling agent or a thickener is added as required are used.

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、部は重量部、%は重量%、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, “part” means “part by weight”, “%” means “% by weight”, and “ion exchange water” means water having an electric conductivity of 1.0 μS / cm or less.

実施例1
[重合体(A1)の製造]
2リットルのビーカーに、アクリル酸300g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8.0g、0.1%L−アスコルビン酸水溶液8.0g及び2%2,2'−アゾビス[2−メチル−N−(2−ハイドロキシエチル)−プロピオンアミド](和光純薬工業株式会社製、商品名:VA−086)水溶液5.0g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、重合体(J1)を得た。なお、打点温度計で重合時の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。
ブロック状の重合体(J1)の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、重合体(A1)の含水ゲルを得た。
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。
尚、上記重合体(A1)を重合体(X1)として用いて、下記のMwの測定に従ってMwを求めたところ、Mwは約700,000であった。
Example 1
[Production of polymer (A1)]
A 2 liter beaker was charged with 300 g of acrylic acid and 700 g of ion-exchanged water, stirred and mixed to prepare an aqueous acrylic acid solution, and cooled to 4 ° C.
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, 8.0 g of 0.1% hydrogen peroxide solution, 8.0 g of 0.1% L-ascorbic acid aqueous solution and 2% 2,2′-azobis [2-methyl-N- (2-hydroxy Ethyl) -propionamide] (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., trade name: VA-086) 5.0 g of an 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 performed for 6 hours to obtain a polymer (J1). In addition, when the temperature of the acrylic acid aqueous solution at the time of superposition | polymerization was measured with the hot spot thermometer, the highest reached temperature was 97 degreeC.
The water-containing gel of the block polymer (J1) is taken out from the adiabatic polymerization tank, and the gel is subdivided into a noodle shape with a thickness of 3 to 10 mm using a small meat chopper (manufactured by Royal), and the polymer ( A hydrogel of A1) was obtained.
A hydrous gel is laminated on a SUS screen having an aperture of 850 μm with a thickness of 5 cm, and hot air at 120 ° C. is applied to the hydrous gel for 1 hour using a small air-permeable dryer (manufactured by Inoue Metal Co., Ltd.). The water-containing gel was dried by air permeation.
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.
In addition, when Mw was calculated | required according to the measurement of following Mw using the said polymer (A1) as a polymer (X1), Mw was about 700,000.

<Mwの測定>
重合体(A1)を重合体(X1)として用いた。
40%水酸化カリウム水溶液98.36部及び重合体(X1)1.64部を撹拌混合して配合物(C’1)を調製し、40℃で24時間放置した後の配合物(C’1)の粘度(25℃)を、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、JIS7117−1:1999に準拠して測定した。なお、ローターNo.64を使用し、回転数3rpmで測定した。
また、40%水酸化カリウム水溶液98.36部及びMwが既知のポリアクリル酸(和光純薬社製ポリアクリル酸、Mw:25,000、250,000、1,000,000)の1.64部を撹拌混合して調製し、上記と同様にして、40℃で24時間放置した後の配合物の粘度(25℃)を測定し、検量線を作成し、配合物(C’1)の粘度を検量線に当てはめて、Mwを算出した。
<Measurement of Mw>
The polymer (A1) was used as the polymer (X1).
A blend (C′1) was prepared by stirring and mixing 98.36 parts of a 40% aqueous potassium hydroxide solution and 1.64 parts of the polymer (X1), and the mixture (C′1) was allowed to stand at 40 ° C. for 24 hours. The viscosity (25 ° C.) of 1) was measured using a digital viscometer DV-II + Pro (manufactured by Brookfield) at a measurement temperature of 25 ° C. in accordance with JIS7117-1: 1999. The rotor No. No. 64 was used and measured at a rotation speed of 3 rpm.
Moreover, 1.64 of polyacrylic acid (polyacrylic acid made by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Mw: 25,000, 250,000, 1,000,000) having a known 40% potassium hydroxide aqueous solution of 98.36 parts and Mw. Parts were stirred and mixed, and in the same manner as described above, the viscosity (25 ° C.) of the blend after being allowed to stand at 40 ° C. for 24 hours was measured, a calibration curve was prepared, and the blend (C′1) Mw was calculated by fitting the viscosity to a calibration curve.

実施例2
実施例1において、「アクリル酸300g及びイオン交換水700g」に代えて、「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0.3g(架橋剤、対アクリル酸0.1%)及びイオン交換水700g」、小型ミートチョッパー(ローヤル社製)を用いて細分化したゲルに、40%水酸化ナトリウム(試薬特級)水溶液125g(アクリル酸の中和度30モル%相当)を加え含水ゲルを中和した以外は、実施例1と同様にして、重合体(A2)を製造し、本発明の結合剤(2)を得た。Mwは約700,000であった。
Example 2
In Example 1, instead of “300 g of acrylic acid and 700 g of ion exchange water”, “300 g of acrylic acid, 0.3 g of trimethylolpropane triacrylate (crosslinking agent, 0.1% of acrylic acid) and 700 g of ion exchange water” , Except that the hydrogel was neutralized by adding 125 g of 40% sodium hydroxide (reagent special grade) aqueous solution (equivalent to neutralization degree of acrylic acid of 30 mol%) to the gel fragmented using a small meat chopper (Royal) Produced a polymer (A2) in the same manner as in Example 1 to obtain the binder (2) of the present invention. Mw was about 700,000.

<Mwの測定>
重合体(A2)の製造において、架橋剤を用いない以外は同様にして重合体(X2)を製造した。
実施例1のMwの測定において、40%水酸化カリウム水溶液を「98.36部」に代えて「98.21部」用いて、「重合体(X1)1.64部」に代えて「重合体(X2)1.79部」を用いる以外は同様にして(C’2)を調製し粘度(25℃)測定し検量線に当てはめて、Mwを算出した。
<Measurement of Mw>
In the production of the polymer (A2), a polymer (X2) was produced in the same manner except that no crosslinking agent was used.
In the measurement of Mw in Example 1, “98.21 parts” was used instead of “98.36 parts” of 40% potassium hydroxide aqueous solution, and “heavy weight” was used instead of “polymer (X1) 1.64 parts”. (C′2) was prepared in the same manner except that 1.79 parts of the union (X2) was used, and the viscosity (25 ° C.) was measured and applied to a calibration curve to calculate Mw.

実施例3
実施例2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2と同様にして、重合体(A3)を製造し、本発明の結合剤(3)を得た。Mwは約650,000であった。
Example 3
In Example 2, 45.2 g of 10.0 wt% sodium sulfite aqueous solution {1.5 wt% with respect to the total weight of acrylic acid (salt) and the cross-linking agent} was added to the neutralized hydrogel, and the small size was reduced. A polymer (A3) was produced in the same manner as in Example 2 except that the hydrogel was uniformly kneaded with a meat chopper to obtain the binder (3) of the present invention. Mw was about 650,000.

<Mwの測定>
重合体(A3)の製造において、架橋剤を用いない以外は同様にして重合体(X3)を製造した。
実施例1のMwの測定において、40%水酸化カリウム水溶液を「98.36部」に代えて「98.21部」用いて、「重合体(X1)1.64部」に代えて「重合体(X3)1.79部」を用いる以外は同様にして(C’3)を調製し粘度(25℃)測定し検量線に当てはめて、Mwを算出した。
<Measurement of Mw>
In the production of the polymer (A3), a polymer (X3) was produced in the same manner except that no crosslinking agent was used.
In the measurement of Mw in Example 1, “98.21 parts” was used instead of “98.36 parts” of 40% potassium hydroxide aqueous solution, and “heavy weight” was used instead of “polymer (X1) 1.64 parts”. (C′3) was prepared in the same manner except that 1.79 parts of union (X3) was used, and the viscosity (25 ° C.) was measured and applied to a calibration curve to calculate Mw.

実施例4
実施例1において、「アクリル酸300g、イオン交換水700g、0.1%過酸化水素水8.0g、0.1%L−アスコルビン酸水溶液8.0g及び2%2,2'−アゾビス[2−メチル−N−(2−ハイドロキシエチル)−プロピオンアミド](和光純薬工業株式会社製、商品名:VA−086)水溶液5.0g」に代えて、「アクリル酸200g、イオン交換水800g、0.1%過酸化水素水2.7g、0.1%L−アスコルビン酸水溶液5.3g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2.0g」とした以外は、実施例1と同様にして、重合体(A4)を製造し、本発明の結合剤(4)を得た。Mwは約1,200,000であった。
Example 4
In Example 1, “300 g of acrylic acid, 700 g of ion-exchanged water, 8.0 g of 0.1% hydrogen peroxide water, 8.0 g of 0.1% L-ascorbic acid aqueous solution and 2% 2,2′-azobis [2 -“Methyl-N- (2-hydroxyethyl) -propionamide” (trade name: VA-086, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 5.0 g aqueous solution), “200 g acrylic acid, 800 g ion-exchanged water, 2.7 g of 0.1% hydrogen peroxide solution, 5.3 g of 0.1% L-ascorbic acid aqueous solution and 10% 2,2′-azobis (2-amidinopropane) hydrochloride (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., A polymer (A4) was produced in the same manner as in Example 1 except that “trade name: V-50) 2.0 g of aqueous solution” was obtained, and the binder (4) of the present invention was obtained. Mw was about 1,200,000.

<Mwの測定>
重合体(A4)を重合体(X4)として用いた。
実施例1のMwの測定と同様にして(C’4)を調製し粘度(25℃)測定し検量線に当てはめて、Mwを算出した。
<Measurement of Mw>
The polymer (A4) was used as the polymer (X4).
(C′4) was prepared in the same manner as in the measurement of Mw in Example 1, and the viscosity (25 ° C.) was measured and applied to a calibration curve to calculate Mw.

実施例5
実施例4において、細分化した含水ゲルに、10.0%亜硫酸ナトリウム水溶液40g{アクリル酸(塩)に対して2.0%}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4と同様にして、重合体(A5)を製造し、本発明の結合剤(5)を得た。Mwは約1,000,000であった。
Example 5
In Example 4, 40 g of 10.0% sodium sulfite aqueous solution {2.0% with respect to acrylic acid (salt)} was added to the hydrogel that had been finely divided, and the hydrogel was uniformly kneaded with the small meat chopper. Produced a polymer (A5) in the same manner as in Example 4 to obtain the binder (5) of the present invention. Mw was about 1,000,000.

<Mwの測定>
重合体(A5)を重合体(X5)として用いた。
実施例1のMwの測定と同様にして(C’5)を調製し粘度(25℃)測定し検量線に当てはめて、Mwを算出した。
<Measurement of Mw>
The polymer (A5) was used as the polymer (X5).
(C′5) was prepared in the same manner as in the measurement of Mw in Example 1, and the viscosity (25 ° C.) was measured and applied to a calibration curve to calculate Mw.

実施例6
実施例1において、「アクリル酸300g、イオン交換水700g、0.1%過酸化水素水8.0g、0.1%L−アスコルビン酸水溶液8.0g及び2%2,2’−アゾビス
[2−メチル−N−(2−ハイドロキシエチル)−プロピオンアミド](和光純薬工業株式会社製、商品名:VA−086)水溶液5.0g」に代えて「アクリル酸200g、メチレンビスアクリルアミド0.1g(架橋剤、対アクリル酸0.05%)、ペンタエリスリトールトリアリルエーテル0.04g(架橋剤、対アクリル酸0.02%)、イオン交換水800g、0.1%過酸化水素水2.7g、0.1%L−アスコルビン酸水溶液5.3g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2.0g」とし、小型ミートチョッパー(ローヤル社製)を用いて細分化したゲルに、40%水酸化ナトリウム(試薬特級)水溶液97g(アクリル酸の中和度35モル%相当)を加え、前記小型ミートチョッパーで均一混練し、含水ゲルを中和し、さらに10.0%亜硫酸ナトリウム水溶液40g{アクリル酸(塩)に対して2.0%}を加え、前記小型ミートチョッパーで含水ゲルに均一混練した以外は実施例1と同様にして、重合体(A6)を製造し、本発明の結合剤(6)を得た。Mwは約1,000,000であった。
Example 6
In Example 1, “300 g of acrylic acid, 700 g of ion-exchanged water, 8.0 g of 0.1% hydrogen peroxide water, 8.0 g of 0.1% L-ascorbic acid aqueous solution and 2% 2,2′-azobis [2 -"Methyl-N- (2-hydroxyethyl) -propionamide" (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., trade name: VA-086) 5.0 g of aqueous solution "," 200 g of acrylic acid, 0.1 g of methylenebisacrylamide (Crosslinking agent, 0.05% acrylic acid), 0.04 g of pentaerythritol triallyl ether (crosslinking agent, 0.02% acrylic acid), 800 g of ion-exchanged water, 2.7 g of 0.1% hydrogen peroxide solution 0.1% L-ascorbic acid aqueous solution 5.3 g and 10% 2,2′-azobis (2-amidinopropane) hydrochloride (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., trade name: V 50) Aqueous solution 2.0 g ", and 97 g of 40% sodium hydroxide (reagent special grade) aqueous solution (corresponding to 35 mol% neutralization degree of acrylic acid) on the gel subdivided using a small meat chopper (Royal) In addition, uniformly kneaded with the small meat chopper, neutralized the water-containing gel, and further added 40 g of 10.0% sodium sulfite aqueous solution (2.0% with respect to acrylic acid (salt)), and water-containing with the small meat chopper A polymer (A6) was produced in the same manner as in Example 1 except that the gel was uniformly kneaded to obtain the binder (6) of the present invention. Mw was about 1,000,000.

<Mwの測定>
重合体(A6)の製造において、架橋剤を用いない以外は同様にして重合体(X6)を製造した。
実施例1のMwの測定において、40%水酸化カリウム水溶液を「98.36部」に代えて「98.18部」用いて、「重合体(X1)1.64部」に代えて「重合体(X6)1.82部」を用いる以外は同様にして(C’6)を調製し粘度(25℃)測定し検量線に当てはめて、Mwを算出した。
<Measurement of Mw>
In the production of the polymer (A6), a polymer (X6) was produced in the same manner except that no crosslinking agent was used.
In the measurement of Mw of Example 1, 40% potassium hydroxide aqueous solution was replaced with “98.18 parts” instead of “98.36 parts”, and “polymer (X1) 1.64 parts” was replaced with “heavy weight”. (C′6) was prepared in the same manner except that 1.82 parts of union (X6) was used, and the viscosity (25 ° C.) was measured and applied to a calibration curve to calculate Mw.

実施例7
実施例6で得られた結合剤(6)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 (6) obtained in Example 6 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6で得られた結合剤(6)をクッキングミキサーを用いて粉砕し、フルイを用いて20μm以下(635メッシュ)の粒径のものを採取し、本発明の結合剤(8)を得た。
Example 8
The binder (6) obtained in Example 6 was pulverized using a cooking mixer, and a particle having a particle size of 20 μm or less (635 mesh) was collected using a sieve to obtain the binder (8) of the present invention. It was.

実施例9
実施例6において、前記小型ミートチョッパー(ローヤル社製)を用いて細分化したゲルに、40%水酸化ナトリウム(試薬特級)水溶液97g(アクリル酸の中和度35モル%相当)を加え、前記小型ミートチョッパーで均一混練し、含水ゲルを中和し、次に10.0%亜硫酸ナトリウム水溶液40g{アクリル酸(塩)に対して2.0%}を加え、前記小型ミートチョッパーで含水ゲルに均一混練し、さらに乾燥助剤[リョートーシュガーエステルS−770、HLB値7、三菱化学フーズ社製]0.04gを加え、前記小型ミートチョッパーで含水ゲルに均一混練した以外は、実施例6と同様にして、重合体(A9)を製造し、本発明の結合剤(9)を得た。Mwは約1,000,000であった。
Example 9
In Example 6, 97 g of 40% sodium hydroxide (reagent special grade) aqueous solution (corresponding to a neutralization degree of acrylic acid of 35 mol%) was added to the gel subdivided using the small meat chopper (Royal). Uniformly knead with a small meat chopper to neutralize the hydrous gel, and then add 40 g of 10.0% sodium sulfite aqueous solution (2.0% with respect to acrylic acid (salt)) to the hydrogel with the small meat chopper. Example 6 except that 0.04 g of drying aid [Ryoto Sugar Ester S-770, HLB value 7, manufactured by Mitsubishi Chemical Foods Co., Ltd.] 0.04 g was added, and the mixture was uniformly kneaded into the water-containing gel using the small meat chopper. In the same manner as described above, a polymer (A9) was produced to obtain the binder (9) of the present invention. Mw was about 1,000,000.

実施例10
実施例9で得られた結合剤(9)をクッキングミキサーを用いて粉砕し、フルイを用いて20μm以下(635メッシュ)の粒径のものを採取し、本発明の結合剤(10)を得た。
Example 10
The binder (9) obtained in Example 9 was pulverized using a cooking mixer, and a particle having a particle size of 20 μm or less (635 mesh) was collected using a sieve to obtain the binder (10) of the present invention. It was.

比較例1
市販のポリアクリル酸(Mw:25,000、和光純薬株式会社製)を比較用の結合剤(H1)とした。
Comparative Example 1
Commercially available polyacrylic acid (Mw: 25,000, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used as a comparative binder (H1).

比較例2
実施例2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2と同様にして、重合体(A’1)を製造し、比較用の結合剤(H2)を得た。
Comparative Example 2
In Example 2, in place of trimethylolpropane triacrylate, the amount of pentaerythritol triallyl ether was changed to 9.0 g (3.0% acrylic acid) in the same manner as in Example 2, except that the polymer ( A′1) was produced and a comparative binder (H2) was obtained.

実施例1〜10で作成した結合剤(1)〜(10)及び比較例1〜2で作成した比較の結合剤(H1)〜(H2)の(1)水可溶性成分量、(2)配合物(C)の粘度(V24)、(3)配合物(C)の粘度比{(V24)/(V1)}、(4)10%水酸化カリウム水溶液への可溶性成分量並びに(4)重合していない(a1)及び(a2)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。   Binders (1) to (10) prepared in Examples 1 to 10 and (1) water-soluble component amounts of comparative binders (H1) to (H2) prepared in Comparative Examples 1 and 2, and (2) formulation Viscosity of product (C) (V24), (3) Viscosity ratio of compound (C) {(V24) / (V1)}, (4) Amount of soluble component in 10% aqueous potassium hydroxide and (4) polymerization The total content of (a1) and (a2) not measured was measured by the method described above. The results are shown in Table 1.

Figure 0006223788
Figure 0006223788

さらに、本発明の結合剤(1)〜(10)及び比較の結合剤(H1)〜(H2)を用いて、正極及び電池をそれぞれ作成し、(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。   Further, using the binders (1) to (10) of the present invention and the comparative binders (H1) to (H2), a positive electrode and a battery were respectively prepared. (1) Breaking strength of the positive electrode and (2) Battery The duration of was measured by the following method. 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。なお、表2においては実施例1の破断強度を100とした相対比を示した。
(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. In Table 2, relative ratios with the breaking strength of Example 1 as 100 are shown.

(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 0006223788
Figure 0006223788

表1の結果から分かるように、本発明の実施例1〜10の結合剤は、本発明の要件(1)及び(2)を満たす。一方、比較例1〜2の結合剤は、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もの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 10 of the present invention satisfy the requirements (1) and (2) of the present invention. On the other hand, the binders of Comparative Examples 1 and 2 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 those 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 preparation 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.

1 正極端子板
2 収縮チューブ
3 正極
4 外装缶
5 セパレーター
6 集電棒
7 ガスケット
8 負極端子板
9 ゲル負極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Positive electrode terminal plate 2 Shrinkable tube 3 Positive electrode 4 Exterior can 5 Separator 6 Current collector rod 7 Gasket 8 Negative electrode terminal plate 9 Gel negative electrode

Claims (6)

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)を必須構成単位とする重合体(A)を含んでなる結合剤であって、
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(B)。
要件(1):結合剤(B)の下記水可溶性成分量が結合剤(B)の重量を基準として50〜95重量%であること。
<水可溶性成分量の測定方法>
2000mlのビーカーに結合剤(B)を1g{小数点以下4桁までを測定し(W 0 )とする}とイオン交換水1000gを入れ、マグネティックスターラーを用いて300rpmで24時間攪拌する。攪拌した溶液を濾紙(東洋濾紙社製、No.2タイプ)でろ過し、ろ液を採取する。ろ液をエバポレーターで濃縮した後、乾燥機を用いて120℃で蒸発乾固させ、蒸発残分の重量(W 1 )gを測定する。下式−(1)により、水可溶性成分量(%)を算出する。

水可溶性成分量(%)=(W 1 )×100/(W 0 ) 式−(1)

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(B)2重量部を撹拌混合して調製し、40℃で24時間放置した後の配合物(C)の粘度(25℃)(V24)が5〜50Pa・sであること。
A binder comprising a polymer (A) having a water-soluble vinyl monomer (a1) and / or a vinyl monomer (a2) which becomes (a1) by hydrolysis as an essential constituent unit,
Binder (B) for alkaline battery positive electrode comprising the following requirements (1) and (2).
Requirement (1): It follows water soluble components of the binder (B) is 50 to 95% by weight based on the weight of the binder (B).
<Method for measuring the amount of water-soluble components>
In a 2000 ml beaker, 1 g of the binder (B) {measured to 4 digits after the decimal point (W 0 )} and 1000 g of ion-exchanged water are added and stirred for 24 hours at 300 rpm using a magnetic stirrer. The stirred solution is filtered through filter paper (No. 2 type, manufactured by Toyo Roshi Kaisha, Ltd.), and the filtrate is collected. After concentrating the filtrate with an evaporator, it is evaporated to dryness at 120 ° C. using a dryer, and the weight (W 1 ) g of the evaporation residue is measured. The water-soluble component amount (%) is calculated by the following formula-(1).

Water-soluble component amount (%) = (W 1 ) × 100 / (W 0 ) Formula- (1)

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 the binder (B), and leaving the mixture at 40 ° C. for 24 hours (25) ° C) (V24) is 5 to 50 Pa · s.
下記粘度(V24)と下記粘度(V1)との粘度比(V24)/(V1)が0.3〜20である請求項1に記載のアルカリ電池正極用結合剤(B)。
粘度(V24):40重量%水酸化カリウム水溶液98重量部及び結合剤(B)2重量部を撹拌混合して調製し、40℃で24時間放置した後の配合物(C)の粘度(25℃)。
粘度(V1):40重量%水酸化カリウム水溶液98重量部及び結合剤(B)2重量部を撹拌混合して調製し、40℃で1時間放置した後の配合物(C)の粘度(25℃)。
The binder (B) for alkaline battery positive electrodes according to claim 1, wherein the viscosity ratio (V24) / (V1) of the following viscosity (V24) and the following viscosity (V1) is 0.3 to 20.
Viscosity (V24): prepared by stirring and mixing 98 parts by weight of 40 wt% potassium hydroxide aqueous solution and 2 parts by weight of binder (B), and leaving the mixture at 40 ° C. for 24 hours (25) ° C).
Viscosity (V1): prepared by stirring and mixing 98 parts by weight of 40% by weight aqueous potassium hydroxide solution and 2 parts by weight of binder (B), and leaving the mixture at 40 ° C. for 1 hour (25) ° C).
結合剤(B)の下記10重量%水酸化カリウム水溶液への可溶性成分量が50〜100重量%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(B)。
<10重量%水酸化カリウム水溶液への可溶性成分量の測定方法>
500mlのビーカーに結合剤(B)を1g{小数点以下4桁までを測定し(W 0 )とする}と10重量%水酸化カリウム水溶液200gを入れ、マグネティックスターラーを用いて300rpmで24時間攪拌する。攪拌した溶液をブフナー型ガラス濾過器(相互理化学硝子製作所社製、No.1タイプ)で濾過し、濾液を採取する。濾液20gに10重量%硫酸水溶液を添加してpHを7.0に調整し、エバポレーターで濃縮した後、乾燥機を用いて120℃で蒸発乾固させ、蒸発残分の重量(W 2 )gを測定する。ブランクとして、使用した10重量%の水酸化カリウム水溶液20gに10重量%硫酸水溶液を添加し、pHを7.0に調整したブランク溶液をエバポレーターで濃縮した後、乾燥機を用いて120℃で蒸発乾固させ、蒸発残分の重量(W 3 )gを測定した。下式−(2)により、10重量%水酸化カリウム水溶液への可溶性成分量(%)を算出する。

10重量%水酸化カリウム水溶液への可溶性成分量(%)={(W 2 )−(W 3 )}×100/(W 0 )×D 式−(2)

D:希釈倍率(D=200/20=10)
Binding agent (B) below 10 wt.% Alkaline battery positive electrode binding agent according to claim 1 or 2 soluble component amount is 50 to 100 wt% of the aqueous potassium hydroxide solution (B).
<Method for measuring the amount of soluble components in 10% by weight aqueous potassium hydroxide>
In a 500 ml beaker, add 1 g of binder (B) {measure to 4 digits after the decimal point (W 0 )} and 200 g of 10 wt% aqueous potassium hydroxide solution and stir at 300 rpm for 24 hours using a magnetic stirrer. . The stirred solution is filtered with a Buchner type glass filter (manufactured by Mutual Riken Glass Co., Ltd., No. 1 type), and the filtrate is collected. 10% by weight sulfuric acid aqueous solution was added to 20 g of the filtrate to adjust the pH to 7.0, concentrated with an evaporator, evaporated to dryness at 120 ° C. using a dryer, and the weight of evaporation residue (W 2 ) g. Measure. As a blank, 10% by weight sulfuric acid aqueous solution was added to 20 g of the 10% by weight potassium hydroxide aqueous solution used, the blank solution adjusted to pH 7.0 was concentrated with an evaporator, and then evaporated at 120 ° C. using a dryer. After drying, the evaporation residue weight (W 3 ) g was measured. The amount (%) of a soluble component in a 10% by weight potassium hydroxide aqueous solution is calculated by the following formula-(2).

Amount of soluble component in 10 wt% potassium hydroxide aqueous solution (%) = {(W 2 ) − (W 3 )} × 100 / (W 0 ) × D Formula- (2)

D: Dilution ratio (D = 200/20 = 10)
重合していない水溶性ビニルモノマー(a1)及びビニルモノマー(a2)の結合剤(B)中の合計含有量が、(B)の重量を基準として10〜2000ppmである請求項1〜3のいずれかに記載のアルカリ電池正極用結合剤(B)。   The total content of the non-polymerized water-soluble vinyl monomer (a1) and vinyl monomer (a2) in the binder (B) is 10 to 2000 ppm based on the weight of (B). The binder for alkaline battery positive electrodes (B) of crab. 請求項1〜4のいずれかに記載のアルカリ電池正極用結合剤(B)、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。   An alkaline battery positive electrode comprising the alkaline battery positive electrode binder (B) according to any one of claims 1 to 4, manganese dioxide and graphite. 請求項5に記載のアルカリ電池正極と、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 alkaline battery positive electrode according to claim 5, a negative electrode comprising zinc or zinc powder, and an electrolytic solution comprising an aqueous potassium hydroxide solution.

JP2013235551A 2012-11-20 2013-11-14 Binder for alkaline battery positive electrode and alkaline battery Active JP6223788B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013235551A JP6223788B2 (en) 2012-11-20 2013-11-14 Binder for alkaline battery positive electrode and alkaline battery

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012254468 2012-11-20
JP2012254468 2012-11-20
JP2013235551A JP6223788B2 (en) 2012-11-20 2013-11-14 Binder for alkaline battery positive electrode and alkaline battery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014123557A JP2014123557A (en) 2014-07-03
JP6223788B2 true JP6223788B2 (en) 2017-11-01

Family

ID=51403862

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013235551A Active JP6223788B2 (en) 2012-11-20 2013-11-14 Binder for alkaline battery positive electrode and alkaline battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6223788B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6696200B2 (en) 2016-02-12 2020-05-20 株式会社豊田自動織機 Negative electrode binder, intermediate composition, negative electrode, power storage device, negative electrode slurry, polymer compound manufacturing method, and negative electrode manufacturing method
JP6696210B2 (en) 2016-02-18 2020-05-20 株式会社豊田自動織機 Negative electrode binder, intermediate composition, negative electrode, power storage device, negative electrode slurry, polymer compound manufacturing method, and negative electrode manufacturing method

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57136774A (en) * 1981-02-17 1982-08-23 Toshiba Battery Co Ltd Alkaly cell
ATE390721T1 (en) * 2002-09-20 2008-04-15 Eveready Battery Inc BATTERY WITH INCREASED ELECTRODE SURFACE AND WITH INCREASED ACTIVE MATERIAL DENSITY
JP5622996B2 (en) * 2006-11-06 2014-11-12 Fdkエナジー株式会社 Alkaline battery and method for producing alkaline battery
CN101641153B (en) * 2007-04-05 2012-08-15 株式会社日本触媒 Granular water absorbent comprising water absorbing resin as the main component
JP5647944B2 (en) * 2010-05-10 2015-01-07 三洋化成工業株式会社 Binder for alkaline battery positive electrode and alkaline battery

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014123557A (en) 2014-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6667133B1 (en) Gelating agent for alkaline cell and alkaline cell
JP4331704B2 (en) Gelling agent for alkaline battery and alkaline battery
KR100887810B1 (en) Thickener for alkaline battery and alkaline battery
JP6223788B2 (en) Binder for alkaline battery positive electrode and alkaline battery
KR100847983B1 (en) Gelling agent for alkaline battery and alkaline battery
JP4083482B2 (en) Gelling agent for alkaline battery and alkaline battery
JP5647944B2 (en) Binder for alkaline battery positive electrode and alkaline battery
JP5711590B2 (en) Binder for alkaline battery positive electrode and alkaline battery
JP5514117B2 (en) Thickener for alkaline battery and alkaline battery
WO2020217782A1 (en) Negative electrode addditive for alkaline battery, and alkaline battery
JP2017103217A (en) Gelling agent for alkaline battery
JP4574294B2 (en) Thickener for alkaline battery and alkaline battery
JP5698067B2 (en) Thickener for alkaline batteries
JP2007294409A (en) Gelling agent for alkaline cell, and alkaline cell
JP5602377B2 (en) ice pack
JP2017218579A (en) Method for producing absorptive resin particles

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160928

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170818

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170905

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170913

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20171003

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20171004

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6223788

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250