JP7206911B2 - 樹脂、樹脂組成物、および、これらを用いた不織布、繊維製品、セパレーター、二次電池、および、電気二重層キャパシターならびに不織布の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の実施の形態に係る樹脂は、下記一般式(1)~(3)からなる群から選ばれる少なくとも1つで表される構造を有し、主鎖の末端に、炭素数10以上のアルキル基および炭素数4以上のフルオロアルキル基からなる群から選ばれる少なくとも1種を有する樹脂である。
一般式(1)~(3)で示される構造は樹脂の一分子中に一種または複数種含むものであって構わない。また、樹脂の一分子に含まれる一般式(1)~(3)で示される構造の数は、平均的にみて、合わせて10以上である。また、一分子内に一般式(1)~(3)で示される構造の何れか一つしか含まない場合はl、mおよびnの内の2つがゼロであることを意味する。本発明において、mおよびnがゼロである場合は望ましい一態様である。
本発明の樹脂を任意の溶媒に溶解または分散させることで、樹脂組成物として使用することができる。すなわち、本発明の実施の形態に係る樹脂組成物は、上述の樹脂および溶媒を含む。また、任意に他の成分、例えば、有機粒子や無機粒子などフィラーや、溶解助剤や帯電助剤、密着改良剤や界面活性剤等の他の成分を含むことができる。
例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエール、プロピレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテルなどのエーテル類、
エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピルアセテート、ブチルアセテート、イソブチルアセテート、3-メトキシブチルアセテート、3-メチル-3-メトキシブチルアセテート、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチルなどのアセテート類、
アセチルアセトン、メチルプロピルケトン、メチルブチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、2-ヘプタノンなどのケトン類、
ブチルアルコール、イソブチルアルコール、ペンタノ-ル、4-メチル-2-ペンタノール、3-メチル-2-ブタノール、3-メチル-3-メトキシブタノール、ジアセトンアルコールなどのアルコール類、
トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類、
N-メチル-2-ピロリドン、N-シクロヘキシル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルイソブチルアミド、ジメチルスルホキシド、γ-ブチロラクトン、水、
などが挙げられる。中でも、N-メチルピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルイソブチルアミドからなる群から選ばれる少なくとも1種の溶媒または混合溶媒は樹脂の溶解性が良好かつ適度な揮発性を有するため、細い繊維径の不織布を得る上で好ましい。これらは単独で、または複数種を混合して用いることができる。
本発明の実施の形態に係る不織布は、上述の樹脂を含むものである。高温環境下での寸法変化を抑制するという観点から、不織布の熱収縮率は10%以下が好ましい。不織布の熱収縮率は5%以下がより好ましく、3%以下がより好ましい。
本発明の実施の形態に係る不織布は、二次電池または電気二重層キャパシターといった蓄電素子用のセパレーター、吸音材、電磁波シールド材、分離フィルター、または耐熱バグフィルターといった繊維製品に好適に用いることができる。特に、蓄電素子用セパレーターに用いた場合は、耐熱性の高いセパレーターとして、蓄電素子の安全性を高めることができる。
樹脂溶液を、電界紡糸装置(カトーテック(株)製、NEU ナノファイバーエレクトロスピニングユニット)を使用して、40μL/分で吐出し、アルミニウム箔上に目付5g/m2となるように不織布を形成した。ノズルには18ゲージ(内径0.94mm)のノンベベル針を用い、コレクターまでの距離は15cmとした。電圧を設定する際は、各サンプルについてノズルの先を目視で確認し、ノズルの先で樹脂溶液が円錐形(テイラーコーン)の形状を安定して保つようにした。得られたアルミニウム箔上の不織布を150℃で真空乾燥し、残留溶媒を除去した。得られた不織布は以下に記載する評価に供した。
不織布試料に、金をスパッタし、走査型電子顕微鏡(SEM)で観察した。この時の加速電圧は5kV、倍率は10000倍とした。視野内の繊維を任意に30本選び、それらの繊維径(μm)の平均値を算出した。
10cm×2cmの大きさに切り取った各不織布試料を、イナートオーブン(光洋サーモシステム(株)製、INH-9)で、圧空雰囲気下300℃で1時間加熱した。長さ方向の寸法を測り、元の長さ(10cm)に対する、収縮による寸法変化の割合を求め、熱収縮率(%)とした。
3cm×3cmの大きさに切り取った各不織布試料と、2mol/Lの濃度の塩酸水溶液100mLとを、500mLビーカーに入れ、シャーレで蓋をした状態で、40℃の恒温槽に3日間保管した。保管後の不織布に破れが見られないものを良、破れが見られたものを不良とした。
樹脂溶液を、室温25℃の室内で90日間保管した。保管中の溶液を目視で確認し、90日後まで析出、ゲル化、濁りのいずれも認められないものを「良」とし、いずれかの変化があったものは起こった変化と変化が起こるまでの日数を記載した。
不織布を用い、電池としてのサイクル特性を以下の方法で評価した。充放電特性を測定する上で、HSセル(宝泉(株)製)を用い、リチウムイオン電池の組み立てはアルゴン雰囲気下でおこなった。負極には、黒鉛製の活物質を3.2Ah/cm2となるように銅箔に焼成したもの(宝泉(株)製)を直径16mmの円形に打ち抜いたものを使用した。セパレーターには、前記不織布を直径24mmに打ち抜いたものを使用した。正極には、コバルト酸リチウム製の活物質を3.0Ah/cm2となるようにアルミ箔に焼成したもの(宝泉(株)製)を直径16mmに打ち抜いたものを使用した。これらを順に重ね、電解液としてLBG-00022(キシダ化学(株)製)1mLを注入した上で封入して、評価用電池セルを得た。
乾燥窒素気流下、フラスコ内で、N,N-ジメチルアセトアミド(富士フイルム和光純薬(株)製、製品名「N,N-ジメチルアセトアミド(超脱水)、以下、DMAc」82.13gに、p-フェニレンジアミン(富士フイルム和光純薬(株)製、以下、PDA)10.27g(0.095mol)を溶解させた。そこへ、イソホロンジイソシアネート(東京化成工業(株)製、製品名「Isophorone Diisocyanate(mixture of isomers)」、以下、IPDI)22.23g(0.10mol)を少しずつ加えてから、フラスコを60℃の油浴に浸けて4時間撹拌した。その後、ステアリルアミン(東京化成工業(株)製、製品名「Stearylamine」)2.70g(0.01mol)をフラスコ内へ加え、60℃の油浴で2時間撹拌し、樹脂A-1の30質量%DMAc溶液を得た。樹脂A-1は、一般式(1)で表される構造を全構造中50モル%以上(実質100モル%)含み、主鎖の末端に炭素数18のアルキル基を有し、一般式(1)中のXが-NH-で表される構造であり、R1が環状の脂肪族炭化水素基であり、R2が一般式(4)で表される構造に該当するものである。
乾燥窒素気流下、フラスコ内で、DMAc113.19gに、3,3’-ジアミノジフェニルスルホン(東京化成工業(株)製、製品名「Bis(3-aminophenyl) Sulfone」、以下、3,3’-DDS)23.59g(0.095mol)を溶解させた。そこへ、IPDI22.23g(0.10mol)を少しずつ加えてから、フラスコを60℃の油浴に浸けて4時間撹拌した。その後、ステアリルアミン2.70g(0.01mol)をフラスコ内へ加え、60℃の油浴で2時間撹拌し、樹脂A-2の30質量%DMAc溶液を得た。樹脂A-2は、一般式(1)で表される構造を全構造中50モル%以上(実質100モル%)含み、主鎖の末端に炭素数18のアルキル基を有し、一般式(1)中のXが-NH-で表される構造であり、R1が環状の脂肪族炭化水素基であり、R2が一般式(5)で表される構造に該当するものである。
乾燥窒素気流下、フラスコ内で、DMAc77.55gに、PDA10.27g(0.095mol)を溶解させた。そこへ、IPDI22.23g(0.10mol)を少しずつ加えてから、フラスコを60℃の油浴に浸けて4時間撹拌した。その後、ブチルアミン(東京化成工業(株)製、製品名「Butylamine」)0.73g(0.01mol)をフラスコ内へ加え、60℃の油浴で2時間撹拌し、樹脂A-3の30質量%DMAc溶液を得た。樹脂A-3は、一般式(1)で表される構造を全構造中50モル%以上(実質100モル%)含み、主鎖の末端に炭素数4のアルキル基を有し、一般式(1)中のXが-NH-で表される構造であり、R1が環状の脂肪族炭化水素基であり、R2が一般式(4)で表される構造に該当するものである。
乾燥窒素気流下、フラスコ内で、DMAc75.02gに、プロピレングリコール(ナカライテスク(株)製、以下、PG)7.23g(0.095mol)と、IPDI22.23g(0.10mol)とを投入し、液が均一になったところで、ステアリルアミン2.70g(0.01mol)を加えた。フラスコを60℃の油浴に浸けて2時間撹拌した後、油浴を120℃に昇温し、4時間撹拌した。適量のDMAcで希釈し、樹脂B-1の30質量%DMAc溶液を得た。樹脂B-1は、一般式(1)~(3)で表される構造を含まず、主鎖の末端に炭素数18のアルキル基を有するものである。
乾燥窒素気流下、フラスコ内で、DMAc82.02gに、PDA10.27g(0.095mol)を溶解させた。そこへ、IPDI22.23g(0.10mol)を少しずつ加えてから、フラスコを60℃の油浴に浸けて4時間撹拌した。その後、2-(ペルフルオロブチル)エタノール(東京化成工業(株)製、製品名「1H,1H,2H,2H-Nonafluoro-1-hexanol」)2.65g(0.01mol)をフラスコ内へ加え、60℃の油浴で2時間撹拌し、樹脂A-4の30質量%DMAc溶液を得た。樹脂A-4は、一般式(1)表される構造を全構造中50モル%以上(実質100モル%)含み、主鎖の末端に炭素数6のフルオロアルキル基を有し、一般式(1)中のXが-NH-で表される構造であり、R1が環状の脂肪族炭化水素基であり、R2が一般式(4)で表される構造に該当するものである。
乾燥窒素気流下、フラスコ内で、DMAc82.03gに、PDA10.81g(0.10mol)を溶解させた。そこへ、IPDI21.12g(0.095mol)を少しずつ加えてから、フラスコを60℃の油浴に浸けて4時間撹拌した。その後、イソシアン酸ドデシル(東京化成工業(株)製、製品名「Dodecyl Isocyanate」)2.11g(0.01mol)をフラスコ内へ加え、60℃の油浴で2時間撹拌し、樹脂A-5の30質量%DMAc溶液を得た。樹脂A-5は、一般式(1)で表される構造を全構造中50モル%以上(実質100モル%)含み、主鎖の末端に炭素数12のアルキル基を有し、一般式(1)中のXが-NH-で表される構造であり、R1が環状の脂肪族炭化水素基であり、R2が一般式(4)で表される構造に該当するものである。
乾燥窒素気流下、フラスコ内で、DMAc86.08gに、PDA10.27g(0.095mol)を溶解させた。そこへ、IPDI22.23g(0.10mol)を少しずつ加えてから、フラスコを60℃の油浴に浸けて4時間撹拌した。その後、ノナコサン酸(東京化成工業(株)製、製品名「Nonacosanoic Acid」)4.39g(0.01mol)をフラスコ内へ加え、60℃の油浴で2時間撹拌し、樹脂A-6の30質量%DMAc溶液を得た。樹脂A-6は、一般式(1)で表される構造を全構造中50モル%以上(実質100モル%)含み、主鎖の末端に炭素数29のアルキル基を有し、一般式(1)中のXが-NH-で表される構造であり、R1が環状の脂肪族炭化水素基であり、R2が一般式(4)で表される構造に該当するものである。
乾燥窒素気流下、フラスコ内で、DMAc89.84gに、PDA10.27g(0.095mol)を溶解させた。そこへ、IPDI22.23g(0.10mol)を少しずつ加えてから、フラスコを60℃の油浴に浸けて4時間撹拌した。その後、1H,1H-ペルフルオロ-1-ドデカノール(東京化成工業(株)製、製品名「1H,1H-Tricosafluoro-1-dodecanol」)6.00g(0.01mol)をフラスコ内へ加え、60℃の油浴で2時間撹拌し、樹脂A-7の30質量%DMAc溶液を得た。樹脂A-7は、一般式(1)で表される構造を全構造中50モル%以上(実質100モル%)含み、主鎖の末端に炭素数12のフルオロアルキル基を有し、一般式(1)中のXが-NH-で表される構造であり、R1が環状の脂肪族炭化水素基であり、R2が一般式(4)で表される構造に該当するものである。
乾燥窒素気流下、フラスコ内で、DMAc78.01gに、PDA4.33g(0.04mol)とPG4.18g(0.055mol)を溶解させた。そこへ、IPDI22.23g(0.10mol)を少しずつ加えてから、フラスコを60℃の油浴に浸けて4時間撹拌した。続いて、ステアリルアミン2.70g(0.01mol)をフラスコ内へ加え、60℃の油浴で2時間撹拌した。その後、油浴を120℃に昇温し、4時間撹拌した。適量のDMAcで希釈し、樹脂A-8の30質量%DMAc溶液を得た。樹脂A-8は、一般式(1)で表される構造を全構造中42モル%含み、主鎖の末端に炭素数18のアルキル基を有し、一般式(1)中のXが-NH-で表される構造であり、R1が環状の脂肪族炭化水素基であり、R2が一般式(4)で表される構造に該当するものである。
乾燥窒素気流下、フラスコ内で、DMAc82.13gに、PDA10.27g(0.095mol)を溶解させた。そこへ、ジフェニルメタンジイソシアネート(東京化成工業(株)製、製品名「Methylenediphenyl 4,4’-Diisocyanate」、以下、MDI)22.23g(0.10mol)を少しずつ加えてから、フラスコを60℃の油浴に浸けて4時間撹拌した。その後、ステアリルアミン2.70g(0.01mol)をフラスコ内へ加え、60℃の油浴で2時間撹拌し、樹脂A-9の30質量%DMAc溶液を得た。樹脂A-9は、一般式(1)で表される構造を全構造中50モル%以上(実質100モル%)含み、主鎖の末端に炭素数18のアルキル基を有し、前記一般式(1)中のXが-NH-で表される構造であり、R1が芳香族炭化水素基であり、R2が上記一般式(4)で表される構造に該当するものである。
乾燥窒素気流下、フラスコ内で、DMAc69.51gに、PDA10.27g(0.095mol)を溶解させた。そこへ、ヘキサメチレンジイソシアネート(東京化成工業工業(株)製、製品名「Hexamethylene Diisocyanate」、以下、HMDI)16.82g(0.10mol)を少しずつ加えてから、フラスコを60℃の油浴に浸けて4時間撹拌した。その後、ステアリルアミン2.70g(0.01mol)をフラスコ内へ加え、60℃の油浴で2時間撹拌し、樹脂A-10の30質量%DMAc溶液を得た。樹脂A-10は、一般式(1)で表される構造を全構造中50モル%以上(実質100モル%)含み、主鎖の末端に炭素数18のアルキル基を有し、一般式(1)中のXが-NH-で表される構造であり、R1が鎖状の脂肪族炭化水素基であり、R2が一般式(4)で表される構造に該当するものである。
乾燥窒素気流下、フラスコ内で、DMAc83.92gに、ヘキサメチレンジアミン(富士フイルム和光純薬(株)製、以下、HMDA)11.04g(0.095mol)を溶解させた。そこへ、IPDI22.23g(0.10mol)を少しずつ加えてから、フラスコを60℃の油浴に浸けて4時間撹拌した。その後、ステアリルアミン2.70g(0.01mol)をフラスコ内へ加え、60℃の油浴で2時間撹拌し、樹脂A-11の30質量%DMAc溶液を得た。樹脂A-11は、一般式(1)で表される構造を全構造中50モル%以上(実質100モル%)含み、主鎖の末端に炭素数18のアルキル基を有し、一般式(1)中のXが-NH-で表される構造であり、R1が環状の脂肪族炭化水素基であり、R2が芳香環を含まないものである。
乾燥窒素気流下、フラスコ内で、DMAc122.96gに、1,3-ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゼン(東京化成工業(株)製、製品名「1,3-Bis(3-aminophenoxy)benzene」、以下、APB-N)27.77g(0.095mol)を溶解させた。そこへ、IPDI22.23g(0.10mol)を少しずつ加えてから、フラスコを60℃の油浴に浸けて4時間撹拌した。その後、ステアリルアミン2.70g(0.01mol)をフラスコ内へ加え、60℃の油浴で2時間撹拌し、樹脂A-12の30質量%DMAc溶液を得た。樹脂A-12は、一般式(1)で表される構造を全構造中50モル%以上(実質100モル%)含み、主鎖の末端に炭素数18のアルキル基を有し、一般式(1)中のXが-NH-で表される構造であり、R1が環状の脂肪族炭化水素基であり、R2が芳香環を含むが一般式(4)および一般式(5)とは異なる構造であるものである。
乾燥窒素気流下、フラスコ内で、DMAc105.77gに、APB-N16.08g(0.055mol)とPDA4.33g(0.040mol)を溶解させた。そこへ、IPDI22.23g(0.10mol)を少しずつ加えてから、フラスコを60℃の油浴に浸けて4時間撹拌した。その後、ステアリルアミン2.70g(0.01mol)をフラスコ内へ加え、60℃の油浴で2時間撹拌し、樹脂A-13の30質量%DMAc溶液を得た。樹脂A-13は、一般式(1)で表される構造を全構造中50モル%以上(実質100モル%)含み、主鎖の末端に炭素数18のアルキル基を有し、一般式(1)中のXが-NH-で表される構造であり、R1が環状の脂肪族炭化水素基であり、R2の42モル%が一般式(4)および一般式(5)で表される構造に該当するものである。
乾燥窒素気流下、フラスコ内で、DMAc83.90gに、イソフタル酸(東京化成工業(株)製、製品名「Isophthalic Acid」、以下、IPA)11.03g(0.095mol)を溶解させた。そこへ、IPDI22.23g(0.10mol)を少しずつ加えてから、液が均一になったところでステアリルアミン2.70g(0.01mol)を加えた。フラスコを60℃の油浴に浸けて2時間撹拌した後、油浴を160℃に昇温し、4時間撹拌した。適量のDMAcで希釈し、樹脂C-1の30質量%DMAc溶液を得た。樹脂C-1は、一般式(1)表される構造を全構造中50モル%以上(実質100モル%)含み、主鎖の末端に炭素数18のアルキル基を有し、一般式(1)中のXが単結合で表される構造であり、R1が環状の脂肪族炭化水素基であり、R2が一般式(4)で表される構造に該当するものである。
乾燥窒素気流下、フラスコ内で、DMAc79.32gに、IPA11.03g(0.095mol)を溶解させた。そこへ、IPDI22.23g(0.10mol)を少しずつ加えてから、液が均一になったところでブチルアミン0.73g(0.01mol)を加えた。フラスコを60℃の油浴に浸けて2時間撹拌した後、油浴を160℃に昇温し、4時間撹拌した。適量のDMAcで希釈し、樹脂C-2の30質量%DMAc溶液を得た。樹脂C-2は、一般式(1)表される構造を全構造中50モル%以上(実質100モル%)含み、主鎖の末端に炭素数4のアルキル基を有し、一般式(1)中のXが単結合で表される構造であり、R1が環状の脂肪族炭化水素基であり、R2が一般式(4)で表される構造に該当するものである。
乾燥窒素気流下、フラスコ内で、DMAc78.76gに、IPA4.65g(0.040mol)とPG4.18g(0.055mol)を溶解させた。そこへ、IPDI22.23g(0.10mol)を少しずつ加えてから、液が均一になったところでステアリルアミン2.70g(0.01mol)を加えた。フラスコを60℃の油浴に浸けて2時間撹拌した後、油浴を160℃に昇温し、4時間撹拌した。適量のDMAcで希釈し、樹脂C-3の30質量%DMAc溶液を得た。樹脂C-3は、一般式(1)表される構造を全構造中42モル%含み、主鎖の末端に炭素数18のアルキル基を有し、一般式(1)中のXが単結合で表される構造であり、R1が環状の脂肪族炭化水素基であり、R2が一般式(4)で表される構造に該当するものである。
乾燥窒素気流下、フラスコ内で、DMAc109.07gに、IPA11.03g(0.095mol)を溶解させた。そこへ、MDI25.03g(0.10mol)を少しずつ加えてから、液が均一になったところでステリアリルアミン2.70g(0.01mol)を加えた。フラスコを60℃の油浴に浸けて2時間撹拌した後、油浴を160℃に昇温し、4時間撹拌した。適量のDMAcで希釈し、樹脂C-4の30質量%DMAc溶液を得た。樹脂C-4は、一般式(1)表される構造を全構造中50モル%以上(実質100モル%)含み、主鎖の末端に炭素数18のアルキル基を有し、一般式(1)中のXが単結合で表され、R1が芳香族炭化水素基であり、R2が一般式(4)で表される構造に該当するものである。
乾燥窒素気流下、フラスコ内で、DMAc89.92gに、IPA11.03g(0.095mol)を溶解させた。そこへ、HMDI16.82g(0.10mol)を少しずつ加えてから、液が均一になったところでステリアリルアミン2.70g(0.01mol)を加えた。フラスコを60℃の油浴に浸けて2時間撹拌した後、油浴を160℃に昇温し、4時間撹拌した。適量のDMAcで希釈し、樹脂C-5の30質量%DMAc溶液を得た。樹脂C-5は、一般式(1)表される構造を全構造中50モル%以上(実質100モル%)含み、主鎖の末端に炭素数18のアルキル基を有し、一般式(1)中のXが単結合で表され、R1が鎖状の脂肪族炭化水素基であり、R2が一般式(4)で表される構造に該当するものである。
乾燥窒素気流下、フラスコ内で、DMAc90.55gに、アジピン酸(富士フイルム和光純薬(株)製)13.88g(0.095mol)を溶解させた。そこへ、IPDI22.23g(0.10mol)を少しずつ加えてから、液が均一になったところでステリアリルアミン2.70g(0.01mol)を加えた。フラスコを60℃の油浴に浸けて2時間撹拌した後、油浴を160℃に昇温し、4時間撹拌した。適量のDMAcで希釈し、樹脂C-6の30質量%DMAc溶液を得た。樹脂C-6は、一般式(1)表される構造を全構造中50モル%以上(実質100モル%)含み、主鎖の末端に炭素数18のアルキル基を有し、一般式(1)中のXが単結合で表される構造であり、R1が環状の脂肪族炭化水素基であり、R2が芳香環を含まない構造であるものである。
乾燥窒素気流下、フラスコ内で、DMAc106.08gに、1,4-ナフタレンテトラカルボン酸(東京化成工業(株)製、製品名「1,4-Naphthalenedicarboxylic Acid」、以下、NTDCA)20.54g(0.095mol)を溶解させた。そこへ、IPDI22.23g(0.10mol)を少しずつ加えてから、液が均一になったところでステアリルアミン2.70g(0.01mol)を加えた。フラスコを60℃の油浴に浸けて2時間撹拌した後、油浴を160℃に昇温し、4時間撹拌した。適量のDMAcで希釈し、樹脂C-7の30質量%DMAc溶液を得た。樹脂C-7は、一般式(1)で表される構造を全構造中50モル%以上(実質100モル%)含み、主鎖の末端に炭素数18のアルキル基を有し、一般式(1)中のXが単結合で表される構造であり、R1が環状の脂肪族炭化水素基であり、R2が芳香環を含むが、一般式(4)または(5)とは異なる構造であるものである。
乾燥窒素気流下、フラスコ内で、DMAc96.74gに、IPA4.65g(0.040mol)と、NTDCA11.89g(0.055mol)を溶解させた。そこへ、IPDI22.23g(0.10mol)を少しずつ加えてから、液が均一になったところでステアリルアミン2.70g(0.01mol)を加えた。フラスコを60℃の油浴に浸けて2時間撹拌した後、油浴を160℃に昇温し、4時間撹拌した。適量のDMAcで希釈し、樹脂C-8の30質量%DMAc溶液を得た。樹脂C-8は、一般式(1)で表される構造を全構造中50モル%以上(実質100モル%)含み、主鎖の末端に炭素数18のアルキル基を有し、一般式(1)中のXが-NH-で表される構造であり、R1が環状の脂肪族炭化水素基であり、R2の42モル%が一般式(4)で表される構造に該当するものである。
乾燥窒素気流下、フラスコ内で、N-メチルピロリドン(三菱ケミカル(株)製、以下、NMP)123.06gに、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル(和歌山精化工業(株)製、以下、ODA)19.02g(0.095mol)を溶解させた。そこへ、オキシジフタル酸無水物(マナック(株)製、以下、ODPA)31.02g(0.10mol)を加えてから、フラスコを40℃の油浴に浸けて2時間撹拌した。さらに、ステアリルアミン2.70g(0.01mol)をフラスコ内へ加えた後、油浴を200℃に昇温し、4時間撹拌した。適量のNMPで希釈し、樹脂D-1の30質量%NMP溶液を得た。樹脂D-1は、一般式(2)で表される構造を全構造中50モル%以上(実質100モル%)含み、主鎖の末端に炭素数18のアルキル基を有し、R4が一般式(7)で表される構造に該当するものである。
乾燥窒素気流下、フラスコ内で、NMP98.82gに、PG4.18g(0.055mol)とステアリルアミン2.70g(0.01mol)を溶解させた。そこへ、MDI25.03g(0.10mol)を加えてから、フラスコを60℃の油浴に浸けて2時間撹拌した。さらに、ODPA12.41g(0.040mol)をフラスコ内へ加えた後、油浴を160℃に昇温し、4時間撹拌した。適量のNMPで希釈し、樹脂D-2の30質量%NMP溶液を得た。樹脂D-2は、一般式(2)で表される構造を全構造中42モル%含み、主鎖の末端に炭素数18のアルキル基を有し、R4が一般式(7)で表される構造に該当するものである。
乾燥窒素気流下、フラスコ内で、NMP118.48gに、ODA19.02g(0.095mol)を溶解させた。そこへ、ODPA31.02g(0.10mol)を加えてから、フラスコを40℃の油浴に浸けて2時間撹拌した。さらに、ブチルアミン0.73g(0.01mol)をフラスコ内へ加えた後、油浴を200℃に昇温し、4時間撹拌した。適量のNMPで希釈し、樹脂D-3の30質量%NMP溶液を得た。樹脂D-3は、一般式(2)で表される構造を全構造中50モル%以上(実質100モル%)含み、主鎖の末端に炭素数4のアルキル基を有し、R4が一般式(7)で表される構造に該当するものである。
乾燥窒素気流下、フラスコ内で、NMP143.47gに、APB-N27.77g(0.095mol)を溶解させた。そこへ、ODPA31.02g(0.10mol)を加えてから、フラスコを40℃の油浴に浸けて2時間撹拌した。さらに、ステアリルアミン2.70g(0.01mol)をフラスコ内へ加えた後、油浴を200℃に昇温し、4時間撹拌した。適量のNMPで希釈し、樹脂D-4の30質量%NMP溶液を得た。樹脂D-4は、一般式(2)で表される構造を全構造中50モル%以上(実質100モル%)含み、主鎖の末端に炭素数18のアルキル基を有し、R4が芳香環を含むが、一般式(6)および一般式(7)で表される構造とは異なる構造であるものである。
乾燥窒素気流下、フラスコ内で、NMP104.43gに、HMDA11.04g(0.095mol)を溶解させた。そこへ、ODPA31.02g(0.10mol)を加えてから、フラスコを40℃の油浴に浸けて2時間撹拌した。さらに、ステアリルアミン2.70g(0.01mol)をフラスコ内へ加えた後、油浴を200℃に昇温し、4時間撹拌した。適量のNMPで希釈し、樹脂D-5の30質量%NMP溶液を得た。樹脂D-5は、一般式(2)で表される構造を全構造中50モル%以上(実質100モル%)含み、主鎖の末端に炭素数18のアルキル基を有し、R4が芳香環を含まない構造であるものである。
乾燥窒素気流下、フラスコ内で、DMAc99.12gに、トリメリト酸無水物(富士フイルム和光純薬(株)製、以下、TMA)18.25g(0.095mol)を溶解させた。そこへ、ステアリルアミン2.70g(0.01mol)を加えてから、フラスコを40℃の油浴に浸けて2時間撹拌した。さらに、2,4-ジイソシアン酸トリレン(富士フイルム和光純薬(株)製、以下、TDI)11.32g(0.065mol)とo-トリジンジイソシアネート(日本曹達(株)製、商品名「TODI」、以下、TODI)9.25g(0.035mol)を加えた後、油浴を160℃に昇温し、4時間撹拌した。適量のDMAcで希釈し、樹脂E-1の30質量%DMAc溶液を得た。樹脂E-1は、一般式(3)で表される構造を全構造中50モル%以上(実質100モル%)含み、主鎖の末端に炭素数18のアルキル基を有し、R4が一般式(8)と一般式(9)で表される構造に該当するものである。
乾燥窒素気流下、フラスコ内で、DMAc94.53gに、TMA18.25g(0.095mol)を溶解させた。そこへ、ブチルアミン0.73g(0.01mol)を加えてから、フラスコを40℃の油浴に浸けて2時間撹拌した。さらに、TDI11.32g(0.065mol)とTODI9.25g(0.035mol)を加えた後、油浴を160℃に昇温し、4時間撹拌した。適量のDMAcで希釈し、樹脂E-2の30質量%DMAc溶液を得た。樹脂E-2は、一般式(3)で表される構造を全構造中50モル%以上(実質100モル%)含み、主鎖の末端に炭素数4のアルキル基を有し、R4が一般式(8)と一般式(9)で表される構造に該当するものである。
乾燥窒素気流下、フラスコ内で、DMAc119.28gに、PG4.18g(0.055mol)とステアリルアミン2.70g(0.01mol)を溶解させた。そこへ、MDI25.03g(0.10mol)を加えてから、フラスコを60℃の油浴に浸けて2時間撹拌した。さらに、TMA7.69g(0.04mol)を加えた後、油浴を160℃に昇温し、4時間撹拌した。適量のDMAcで希釈し、樹脂E-3の30質量%DMAc溶液を得た。樹脂E-2は、一般式(3)で表される構造を全構造中42モル%含み、主鎖の末端に炭素数18のアルキル基を有し、R4が一般式(9)で表される構造であるものである。
乾燥窒素気流下、NMP100.22gにAPB-N27.77g(0.095mol)を溶解させた。その後、フラスコを氷冷し、NMP20.00gに溶解させた無水トリメリット酸クロライド(日本精化(株)製、以下、TAC)21.06g(0.10mol)を溶液の温度を30℃以下に保ちながら滴下した。全量を仕込んだ後30℃で6時間反応させた。この溶液を水2Lに投入し、得られた沈殿を濾別し、水1Lで3回洗浄した。洗浄後の固体を通風オーブンで3日間乾燥させ、樹脂E-4の固体を得た。この固体をDMAcに固形分が30質量%になるように溶解し、樹脂E-4の30%DMAc溶液を得た。樹脂E-4は、一般式(3)で表される構造を全構造中50モル%以上(実質100モル%)含み、主鎖の末端に炭素数18のアルキル基を有し、R4が芳香環を含むが、一般式(8)および一般式(9)で表される構造とは異なる構造であるものである。
乾燥窒素気流下、NMP72.70gにHMDA15.98g(0.095mol)を溶解させた。その後、フラスコを氷冷し、NMP20.00gに溶解させたTAC21.06g(0.10mol)を溶液の温度を30℃以下に保ちながら滴下した。全量を仕込んだ後30℃で6時間反応させた。この溶液を水2Lに投入し、得られた沈殿を濾別し、水1Lで3回洗浄した。洗浄後の固体を通風オーブンで3日間乾燥させ、樹脂E-5の固体を得た。この固体をDMAcに固形分が30質量%になるように溶解し、樹脂E-5の30%DMAc溶液を得た。樹脂E-5は、一般式(3)で表される構造を全構造中50モル%以上(実質100モル%)含み、主鎖の末端に炭素数18のアルキル基を有し、R4が芳香環を含まない構造であるものである。
樹脂A-1の30質量%DMAc溶液を用いて、上記「(1)不織布の作製」に従い、不織布を得た。上記「(2)繊維径の測定」の方法で繊維径を測定したところ、0.89μmであった。不織布を、上記「(3)耐熱性(熱収縮率)評価」の方法で熱処理し、収縮率を求めたところ、熱収縮率は1.2%であった。上記「(4)耐薬品性評価」に従って、不織布の耐薬品性を評価したところ、破れは見られなかった。また、樹脂A-1の30質量%溶液を、上記「(5)樹脂溶液の保存安定性評価」に記載の方法で保管し、変化を確認したところ、いずれの変化も見られなかった。さらに、得られた不織布を用いて、上記「(6)サイクル特性評価」に従って、評価用電池セルの短絡までのサイクル数を測定したところ、500回を超えても短絡は見られなかった。
樹脂A-1の30質量%DMAc溶液を濃縮し、得られた固体をジメチルスルホキシド(富士フイルム和光純薬(株)製、以下、DMSO)に固形分濃度が30質量%になるようにして、樹脂Aの30質量%DMSO溶液を得た。この溶液を用いて、上記「(1)不織布の作製」に従い、不織布を得た。上記「(2)繊維径の測定」の方法で繊維径を測定したところ、2.2μmであった。不織布を、上記「(3)耐熱性(熱収縮率)評価」の方法で熱処理し、収縮率を求めたところ、熱収縮率は2.1%であった。上記「(4)耐薬品性評価」に従って、不織布の耐薬品性を評価したところ、破れは見られなかった。また、樹脂A-1の30質量%DMSO溶液を、上記「(5)樹脂溶液の保存安定性評価」に記載の方法で保管し、変化を確認したところ、いずれの変化も見られなかった。さらに、得られた不織布を用いて、上記「(6)サイクル特性評価」に従って、評価用電池セルの短絡までのサイクル数を測定したところ、500回を超えても短絡は見られなかった。
樹脂Aの30質量%DMAc溶液を濃縮し、樹脂Aの70質量%DMAc溶液を得た。この溶液を用いて、上記「(1)不織布の作製」に従い、不織布を得た。上記「(2)繊維径の測定」の方法で繊維径を測定したところ、1.5μmであった。不織布を、上記「(3)耐熱性(熱収縮率)評価」の方法で熱処理し、収縮率を求めたところ、熱収縮率は2.4%であった。上記「(4)耐薬品性評価」に従って、不織布の耐薬品性を評価したところ、破れは見られなかった。また、樹脂A-1の70質量%DMAc溶液を、上記「(5)樹脂溶液の保存安定性評価」に記載の方法で保管し、変化を確認したところ、45日後にゲル化が確認された。さらに、得られた不織布を用いて、上記「(6)サイクル特性評価」に従って、評価用電池セルの短絡までのサイクル数を測定したところ、500回を超えても短絡は見られなかった。
樹脂A-1の30質量%DMAc溶液をDMAcで希釈し、樹脂A-1の10質量%DMAc溶液を得た。この溶液を用いて、上記「(1)不織布の作製」に従い、不織布を得た。上記「(2)繊維径の測定」の方法で繊維径を測定したところ、0.72μmであった。不織布を、上記「(3)耐熱性(熱収縮率)評価」の方法で熱処理し、収縮率を求めたところ、熱収縮率は3.5%であった。上記「(4)耐薬品性評価」に従って、不織布の耐薬品性を評価したところ、破れは見られなかった。また、樹脂A-1の10質量%DMAc溶液を、上記「(5)樹脂溶液の保存安定性評価」に記載の方法で保管し、変化を確認したところ、いずれの変化も見られなかった。さらに、得られた不織布を用いて、上記「(6)サイクル特性評価」に従って、評価用電池セルの短絡までのサイクル数を測定したところ、500回を超えても短絡は見られなかった。
樹脂A-1の30質量%DMAc溶液を樹脂A-2の30質量%DMAc溶液に変更した以外は、実施例1と同様にして不織布を作製し、繊維径の算出と、耐熱性、耐薬品性および溶液の保存安定性の評価をおこなった。繊維径は0.93μm、熱収縮率は1.4%であった。耐薬品性試験では破れは見られなかった。溶液の保存安定性評価では、いずれの変化も見られなかった。さらに、得られた不織布を用いた評価用電池セルのサイクル特性評価では、500回を超えても短絡は見られなかった。
樹脂A-1の30質量%DMAc溶液を樹脂A-3の30質量%DMAc溶液に変更した以外は、実施例1と同様にして不織布を作製し、繊維径の算出と、耐熱性、耐薬品性および溶液の保存安定性の評価をおこなった。繊維径は3.5μm、熱収縮率は0.82%であった。耐薬品性試験では破れは見られなかった。溶液の保存安定性評価では、いずれの変化も見られなかった。さらに、得られた不織布を用いた評価用電池セルのサイクル特性評価では、160回を超えたところで内部短絡により充放電が停止した。
樹脂A-1の30質量%DMAc溶液を樹脂B-1の30質量%DMAc溶液に変更した以外は、実施例1と同様にして不織布を作製し、繊維径の算出と、耐熱性、耐薬品性および溶液の保存安定性の評価をおこなった。繊維径は0.86μm、熱収縮率は45%であった。耐薬品性試験では破れが見られた。溶液の保存安定性評価では、いずれの変化も見られなかった。さらに、得られた不織布を用いた評価用電池セルのサイクル特性評価では、250回を超えたところで内部短絡により充放電が停止した。
使用する樹脂溶液を表1のとおりになるよう変更した以外は実施例1と同様にして不織布を作製し、繊維径の算出と、耐熱性、耐薬品性、溶液の保存安定性および評価用電池セルのサイクル特性の評価をおこなった。
Claims (15)
- 下記一般式(1)~(3)からなる群から選ばれる少なくとも1つで表される構造を有し、主鎖の末端に、炭素数10以上のアルキル基および炭素数4以上のフルオロアルキル基からなる群から選ばれる少なくとも1種を有する樹脂および溶媒を含む不織布形成の用に 用いる樹脂組成物。
- 前記樹脂が、全構造中、前記一般式(1)~(3)で表される構造を50モル%以上含む、請求項1に記載の樹脂組成物。
- 前記樹脂が、R1が炭素数4~30の2価の脂肪族炭化水素基である前記一般式(1)で表される構造を含む、請求項1または2に記載の樹脂組成物。
- 一般式(1)中のR1において、前記2価の脂肪族炭化水素基が炭素数4~30の2価の環状脂肪族炭化水素基である、請求項3に記載の樹脂組成物。
- 溶媒がN-メチルピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルイソプロピルアミドからなる群から選ばれる少なくとも1つを含む、請求項1~4のいずれかに記載の樹脂組成物。
- 溶媒を、組成物全体の質量に対して40質量%以上80質量%以下含む、請求項1~5の いずれかに記載に記載の樹脂組成物。
- 下記一般式(1)~(3)からなる群から選ばれる少なくとも1つで表される構造を有し 、主鎖の末端に、炭素数10以上のアルキル基および炭素数4以上のフルオロアルキル基 からなる群から選ばれる少なくとも1種を有する樹脂を含む不織布。
- 前記樹脂が、全構造中、前記一般式(1)~(3)で表される構造を50モル%以上含む 、請求項7に記載の不織布。
- 前記樹脂が、R 1 が炭素数4~30の2価の脂肪族炭化水素基である前記一般式(1)で 表される構造を含む、請求項7または8に記載の不織布。
- 一般式(1)中のR 1 において、前記2価の脂肪族炭化水素基が炭素数4~30の2価の 環状脂肪族炭化水素基である、請求項9に記載の不織布。
- 請求項1~6のいずれかに記載の樹脂組成物を電界紡糸して不織布を形成する工程を含む、請求項7に記載の不織布の製造方法。
- 請求項7~10のいずれかに記載の不織布を用いた繊維製品。
- 請求項7~10のいずれかに記載の不織布を用いた蓄電素子用セパレーター。
- 請求項13に記載のセパレーターを有する二次電池。
- 請求項13に記載のセパレーターを有する電気二重層キャパシター。
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