KR102387537B1 - 수성 바인더 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수성 바인더를 개시하며, 이는 보호 콜로이드의 작용 하에서 카르복실(carboxyl)을 함유한 기능성 단량체, 비닐 아세테이트(vinyl acetate) 단량체 및 아크릴레이트(acrylate) 단량체를 혼합하여 전방 블록 공중합을 수행하여 바인더 전방 블록을 형성하는 단계 (1); 전방 블록 중합체 반응이 종료되고, 비닐 아세테이트 단량체를 첨가하여 중간 블록 중합을 수행하여 바인더 중간 블록을 형성하는 단계 (2); 및 중간 블록 중합이 종료되고, 먼저 카르복실을 함유한 기능성 단량체, 비닐 아세테이트 단량체 및 아크릴레이트 단량체로 형성한 프리-에멀젼(pre-emulsion)을 점적하고, 완전히 반응시켜 바인더 후방 블록을 형성하는 단계 (3)를 포함한다. 상기 바인더는 고염기성 환경 하의 슬러리 제조 및 코팅 공정에 활용할 수 있으며, 리튬이온 배터리의 삼원계 물질에 적용하여 리튬이온 배터리 삼원계 물질 슬러리의 pH 값을 안정화 또는 조절할 수 있어 시장 활용 가치가 상당히 넓다.

Description

수성 바인더 및 이의 제조 방법 {AQUEOUS BINDER AND PREPARATION METHOD THEREFOR}
본 발명은 리튬이온 배터리 재료 분야에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 리튬이온 배터리 삼원계 물질용 수성 바인더 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
리튬이온 배터리는 1990년대에 급속히 발전한 차세대 2차 배터리로 소형 휴대용 전자통신 제품 및 전기차에 널리 사용되고 있으며, 배터리 재료의 성능은 리튬 배터리 산업의 핵심이다. 배터리 재료는 양극 물질, 음극 물질, 분리막, 전해액 등으로 나뉜다. 양극 물질은 리튬이온 배터리 제조의 핵심 물질로 배터리 비용의 25% 이상을 차지하며, 그 성능은 배터리의 다양한 성능 지표에 직접적인 영향을 미친다.
리튬이온 배터리의 급속한 발전으로, 현재 무게가 더 가볍고 에너지 밀도가 더 높은 리튬이온 배터리가 요구되고 있다. 배터리의 에너지 밀도를 향상시키는 방법에는 제조 공정의 최적화 이외에, 리튬이온 배터리의 양극 및 음극 물질의 에너지 밀도를 개선하는 것이 현 단계에서 주목받고 있다.
리튬이온 배터리 산업의 급성장 속에서 산업 혁신, 협조, 녹색, 개방 및 공유의 5가지 개발 이념을 기반으로 국내외 연구진은 리튬이온 배터리의 수성 바인더에 대해 많은 연구를 진행하였으며, CN201410731027.8, CN200910300150.3, CN108598486A 등은 모두 대량의 수성화 제품의 보급 연구이다. 그러나 리튬이온 배터리 양극 삼원계 물질이 개발되면서 고염기성 환경 하의 슬러리 제조 및 코팅 공정에 적용할 수 있는 수성 바인더가 삼원계 물질 사용의 관건이 되었다. 그러나 종래의 수성 바인더는 사용 과정에서 슬러리의 pH를 조절할 수 없으며, 저장 과정에서 pH의 변화에 따라 슬러리의 점도가 바뀌어 자극편 코팅의 일관성에 영향을 미친다. 또한 양극 자극편의 집전체에는 알루미늄 포일이 사용되는데, 그 자체가 양쪽성 물질이기 때문에 과산 또는 과염기 조건에서 모두 반응에 참여하며 가스를 방출하고 즉, 양극 집전체를 부식시킨다. 따라서 종래의 수성 바인더는 리튬이온 배터리의 슬러리에 대한 요건을 충족시킬 수 없다.
이를 고려하여, 본 발명은 수성 바인더를 제공하며, 상기 수성 바인더는 리튬이온 배터리의 삼원계 물질에 더욱 적합하고, 리튬이온 배터리의 삼원계 물질 슬러리의 pH 값을 안정화시키거나 조절할 수 있으며, 다른 니켈-코발트-알루미늄(NCA)와 니켈-코발트-망간(NCM) 비율의 리튬이온 배터리에 적용할 수 있다.
본 발명은 하기 방법을 통해 제조하는 수성 바인더를 제공하며, 상기 방법은 하기 단계를 포함한다.
(1) 보호 콜로이드의 작용 하에서 카르복실(carboxyl)을 함유한 기능성 단량체, 비닐 아세테이트(vinyl acetate) 단량체 및 아크릴레이트(acrylate) 단량체를 혼합하여 전방 블록 공중합을 수행하여 바인더 전방 블록을 형성한다.
(2) 전방 블록 중합체 반응이 종료되고, 비닐 아세테이트 단량체를 첨가하여 중간 블록 중합을 수행하여 바인더 중간 블록을 형성한다.
(3) 중간 블록 중합이 종료되고, 먼저 카르복실을 함유한 기능성 단량체, 비닐 아세테이트 단량체 및 아크릴레이트 단량체로 형성한 프리-에멀젼(pre-emulsion)을 점적하고, 완전히 반응시켜 바인더 후방 블록을 형성한다.
본 발명의 구체적인 일 실시예에 있어서, 상기 바인더는 트리블록(triblock) 공중합체이며; 상기 바인더 중간 블록은 비닐 아세테이트 중합체이고, 상기 바인더 전방 블록 또는 후방 블록은 카르복실을 함유한 기능성 단량체, 아크릴레이트 단량체 및 비닐 아세테이트 단량체가 형성하는 공중합체이다.
본 발명의 구체적인 일 실시예에 있어서, 상기 카르복실을 함유한 기능성 단량체는 카르복실과 불포화 결합을 포함하는 화합물이다.
본 발명의 구체적인 일 실시예에 있어서, 상기 카르복실을 함유한 기능성 단량체는 메타크릴산(methacrylic acid), 아크릴산(acrylic acid), 말레산(maleic acid), 이타콘산(itaconic acid) 또는 말레산 무수물(maleic anhydride) 등 카르복실을 함유하고 중합 가능한 이중 결합, 삼중 결합 등 불포화 결합을 포함하는 활성 단량체로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하나 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 구체적인 일 실시예에 있어서, 상기 아크릴레이트 단량체는 에틸 아크릴레이트(ethyl acrylate), 부틸 아크릴레이트(butyl acrylate), n/이소-옥틸 아크릴레이트(n/iso-octyl acrylate), 도데실 아크릴레이트(dodecyl acrylate), 라우릴 아크릴레이트(lauryl acrylate), 메타크릴산 폴리에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르(methacrylic acid polyethylene glycol monomethyl ether), 아릴 폴리에틸렌 글리콜(allyl polyethylene glycol) 등 소프트 단량체(soft monomer)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상, 및 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate), 아크릴로니트릴(acrylonitrile), 아크릴아미드(acrylamide), 히드록시에틸 메타크릴레이트(hydroxyethyl methacrylate), 디아세톤 아크릴아미드(diacetone acrylamide), 이소보르닐 아크릴레이트(isobornyl acrylate), 이소보르닐 메타크릴레이트(Isobornyl methacrylate) 등 하드 단량체(hard monomer)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하나 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 구체적인 일 실시예에 있어서, 상기 바인더 전방 블록 또는 후방 블록 중 카르복실을 함유한 기능성 단량체의 질량백분율은 5% 내지 50%이다. 예를 들어 상기 카르복실을 함유한 기능성 단량체와 상기 공중합체의 질량비는 5%, 10%, 13%, 15%, 17%, 20%, 22%, 25%, 30%, 33%, 37%, 40%, 42%, 45%, 48%, 50% 등이며, 바람직하게는, 상기 카르복실을 함유한 기능성 단량체의 질량백분율은 30% 내지 50%이고, 더욱 바람직하게는, 상기 카르복실을 함유한 기능성 단량체의 질량백분율은 35% 내지 40%이다.
본 발명의 구체적인 일 실시예에 있어서, 상기 바인더 전방 블록 또는 후방 블록 중 비닐 아세테이트의 질량백분율은 10% 내지 40%이다. 예를 들어 상기 바인더 전방 블록 또는 후방 블록 중 비닐 아세테이트의 질량백분율은 10%, 12%, 14%, 16%, 19%, 21%, 25%, 28%, 30%, 33%, 35%, 38% 또는 40%이다. 바람직하게는, 상기 바인더 전방 블록 또는 후방 블록 중 비닐 아세테이트와 상기 공중합체의 질량비는 14% 내지 30%이고, 더욱 바람직하게는, 상기 바인더 전방 블록 또는 후방 블록 중 비닐 아세테이트와 상기 공중합체의 질량비는 19% 내지 25%이다.
본 발명은 상기 수성 바인더의 제조 방법을 더 제공하며, 여기에는 보호 콜로이드의 작용 하에서 카르복실을 함유한 기능성 단량체, 비닐 아세테이트 단량체 및 아크릴레이트 단량체 및 유화제, 개시제를 혼합하여 중합 반응을 수행하는 단계가 포함된다.
본 발명의 구체적인 일 실시예에 있어서, 상기 보호 콜로이드는 폴리아크릴아미드(polyacrylamide), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol), 히드록시에틸 셀룰로스(hydroxyethyl cellulose) 또는 카르복시메틸 셀룰로스(carboxymethyl cellulose) 중 하나 이상을 포함하나 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 구체적인 일 실시예에 있어서, 상기 유화제는 일반적인 유화제와 반응형 유화제를 조합한 것이다.
본 발명의 구체적인 일 실시예에 있어서, 상기 일반적인 유화제는 소듐 도데실 설페이트(sodium dodecyl sulfate), 소듐 도데실 벤젠 설포네이트(sodium dodecyl benzene sulfonate), 소르비탄 트리올리에이트(sorbitan trioleate), 프로필렌 글리콜 모노스테아레이트(propylene glycol monostearate), 폴리옥시에틸렌 올레일 에테르(polyoxyethylene oleyl ether) 등으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하나 이에 한정되지 않으며; 상기 반응형 유화제에는 소듐 에틸렌 설포네이트(sodium ethylene sulfonate), 메타크릴산 설포네이트 (methacrylic acid sulfonate), 스티렌 설포네이트(styrene sulfonate), 2-아릴 에테르-3-히드록시프로판-1-설포네이트(2-allyl ether-3-hydroxypropane-1-sulfonate) 등으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하나 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 구체적인 일 실시예에 있어서, 상기 개시제는 과황산 나트륨(sodium persulfate), 아황산 수소 나트륨(sodium bisulfite), 과황산 칼륨(potassium persulfate), 과황산 암모늄(ammonium persulfate), 비타민, 과산화 벤조일(benzoyl peroxide), 아조비스이소부티로니트릴(azobisisobutyronitrile), AIBA, AIBI 등으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하나 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 구체적인 일 실시예에 있어서, 상기 수성 바인더의 제조 방법은 하기 단계를 포함한다.
(1) 보호 콜로이드의 작용 하에서 카르복실을 함유한 기능성 단량체, 비닐 아세테이트 단량체 및 아크릴레이트 단량체를 유화제 작용 하에서 혼합하여 전방 블록 공중합을 수행하며, 반응 온도는 40℃ 내지 80℃이고, 항온 반응 시간은 30분 내지 480분이다.
(2) 전방 블록 중합체 반응이 종료되면 비율에 따라 비닐 아세테이트 단량체를 첨가하며, 반응 온도는 40℃ 내지 80℃이고, 항온 반응 시간은 30분 내지 240분이다.
(3) 중간 블록 중합이 종료되면 먼저 카르복실을 함유한 기능성 단량체, 비닐 아세테이트 단량체 및 아크릴레이트 단량체를 유화제 작용 하에서 제조하여 형성한 프리-에멀젼을 첨가하며 60분 내지 240분 동안 점적을 완료하며, 60℃ 내지 90℃까지 온도를 올리고, 항온으로 완전히 반응시킨다.
본 발명의 구체적인 일 실시예에 있어서, 상기 단계 (1) 또는 단계 (2)에서 반응 온도는 50℃ 내지 70℃이다. 바람직하게는, 상기 반응 온도는 60℃ 내지 70℃이며, 예를 들어 상기 반응 온도는 60℃, 65℃, 68℃, 70℃이다.
본 발명의 구체적인 일 실시예에 있어서, 상기 단계 (1)에서 반응 온도는 60℃ 내지 80℃이다. 바람직하게는, 상기 반응 온도는 70℃ 내지 80℃이며, 예를 들어 상기 반응 온도는 70℃, 74℃, 78℃, 80℃이다.
본 발명은 상기 수성 바인더의 리튬이온 배터리 삼원계 물질 제조에서의 응용을 더 제공한다.
본 발명에서 제공하는 수성 바인더는 적어도 하기의 유익한 효과 중 하나를 구비한다.
본 발명은 수성 바인더를 제공하며, 이는 단계별 제조를 통해 트리블록 공중합체를 형성하고, 고염기성 환경 하의 슬러리 제조 및 코팅 공정에 활용할 수 있으며, 리튬이온 배터리의 삼원계 물질에 적용하여 리튬이온 배터리 삼원계 물질 슬러리의 pH 값을 안정화 또는 조절할 수 있어 시장 활용 가치가 상당히 넓다.
이하에서는 본 발명의 실시예와 함께 본 발명의 기술적 해결책을 명확하고 완전하게 설명한다. 본 명세서에서 설명된 실시예는 본 발명 실시예의 일부일 뿐이며 모든 실시예는 아니다. 본 발명의 실시예를 기반으로 본 발명이 속한 기술분야의 당업자가 창조적 노동 없이 획득한 다른 모든 실시예는 본 발명의 보호 범위 내에 속한다.
실시예 1
3중량부의 폴리아크릴아미드(polyacrylamide)를 반응기에 용해시키고, 폴리아크릴아미드가 완전히 용해되면 0.8중량부의 소듐 에틸렌 설포네이트, 30중량부의 에틸 아크릴레이트, 15중량부의 메타크릴산 및 5중량부의 비닐 아세테이트를 순차적으로 첨가하고, 온도를 68℃까지 높이고 0.4중량부의 과황산 암모늄 용액을 빠르게 첨가하며 180분 동안 반응시켜 전방 블록 중합체를 제조한다. 반응이 완료된 후 온도를 유지하며 10중량부의 비닐 아세테이트 및 0.1중량부의 과황산 암모늄 용액을 빠르게 첨가하며, 68℃를 유지하며 항온에서 60분간 반응시킨다. 반응이 완료된 후 30중량부의 에틸 아크릴레이트 및 10중량부의 비닐 아세테이트를 0.35중량부의 소듐 도데실 벤젠 설포네이트에서 프리-에멀젼을 제조하고, 프리-에멀젼과 0.3중량부의 과황산 암모늄 용액을 천천히 점적하며, 180분 동안 점적을 완료하고 온도를 70℃까지 올려 240분간 보온시킨다. 이를 통하여 리튬이온 배터리 삼원계 물질용 수성 바인더를 제조하였으며, 바인더 점도는 7200±800mPa.S(테스트 조건: 12rpm/25℃; 점도계: 브룩필드(Brookfield) 점도계; 모델형: DVS+)이고, 바인더 고형분 함량은 20%이다.
실시예 2
실시예 1에서 제조한 바인더 40g 및 물 85g을 5분간 천천히 교반하고, 4g의 도전제 Super P를 첨가하고 100분간 고속 교반한 후, 188g의 양극 삼원계 물질(NCA811)을 첨가하여 100분간 고속 교반한다. 제조된 양극 삼원계 물질 슬러리의 고형분 함량은 70%이며, 점도는 5000cP.s이다. 슬러리를 24시간 방치하였으나 슬러리의 점도와 pH에 현저한 변화가 없었으며, 이를 알루미늄 포일 상에 도포하자 성능이 우수하고 포일이 벗겨지거나 기포가 생기지 않았다. 슬러리의 점도 및 pH 데이터 변화는 표 1과 같다.
표 1 슬러리의 점도 및 pH 데이터 변화
Figure 112020046939276-pat00001
188g의 양극 삼원계 물질을 129g의 물에서 20분간 고속 분산시킨 후 슬러리를 정치시켰으며, 그 pH 값 변화를 테스트한 결과는 표 2와 같다.
표 2 고속 분산 후 슬러리의 pH 값 변화
Figure 112020046939276-pat00002
표 1과 표 2의 비교로부터, 실시예 1에서 제조된 수성 바인더는 pH 값이 안정적이며 조절 가능하다는 것을 알 수 있다.
실시예 3
본 실시예에서 3중량부의 폴리아크릴아미드(polyacrylamide)를 반응기에 용해시키고, 폴리아크릴아미드가 완전히 용해되면 0.8중량부의 소듐 에틸렌 설포네이트, 30중량부의 부틸 아크릴레이트, 15중량부의 메타크릴산 및 5중량부의 비닐 아세테이트를 순차적으로 첨가하고, 온도를 68℃까지 높이고 0.4중량부의 과황산 암모늄 용액을 빠르게 첨가하며 240분 동안 반응시켜 전방 블록 중합체를 제조한다. 반응이 완료된 후 온도를 유지하며 5중량부의 비닐 아세테이트 및 0.1중량부의 과황산 암모늄 용액을 빠르게 첨가하며, 68℃를 유지하며 항온에서 30분간 반응시킨다. 반응이 완료된 후 30중량부의 부틸 아크릴레이트, 10중량부의 비닐 아세테이트 및 10중량부의 메타크릴산을 0.3중량부의 소듐 도데실 벤젠 설포네이트에서 프리-에멀젼을 제조하고, 프리-에멀젼과 0.3중량부의 과황산 암모늄 용액을 천천히 점적하며, 240분 동안 점적을 완료하고 온도를 70℃까지 올려 240분간 보온시킨다. 이를 통하여 리튬이온 배터리 삼원계 물질용 수성 바인더를 제조하였으며, 바인더 점도는 13100±900mPa.S(테스트 조건은 실시예 1과 동일)이고, 바인더 고형분 함량은 18%이다.
실시예 4
실시예 3에서 제조한 바인더 40g 및 물 85g을 5분간 천천히 교반하고, 4g의 도전제 Super P를 첨가하고 100분간 고속 교반한 후, 188g의 양극 삼원계 물질(NCA811)을 첨가하여 100분간 고속 교반한다. 제조된 양극 삼원계 물질 슬러리의 고형분 함량은 70%이며, 점도는 5000cP.s이다. 슬러리를 24시간 방치하였으나 슬러리의 점도와 pH에 현저한 변화가 없었으며, 이를 알루미늄 포일 상에 도포하자 성능이 우수하고 포일이 벗겨지거나 기포가 생기지 않았다. 슬러리의 점도 및 pH 데이터 변화는 표 3과 같다.
표 3 슬러리의 점도 및 pH 데이터 변화
Figure 112020046939276-pat00003
시중에서 판매되며 일반적으로 사용하는 리튬이온 배터리용 PAA류 수성 바인더를 채택하여 양극 삼원계 물질 슬러리를 제조한다. PAA 바인더(고형분 함량 15%)의 바인더 40g 및 물 85g을 5분간 천천히 교반하며, 4g의 도전제 Super P를 첨가하고 100분간 고속 교반한 후, 188g의 양극 삼원계 물질(NCA811)을 첨가하여 100분간 고속 교반한다. 제조된 양극 삼원계 물질 슬러리의 고형분 함량은 68%이며, 점도는 5000cP.s이다. 슬러리를 24시간 방치하였으며 그 pH 값 변화를 테스트한 결과는 표 4와 같다.
표 4 PAA 바인더 삼원계 물질 슬러리의 점도 및 pH 데이터 변화
Figure 112020046939276-pat00004
슬러리 방치를 완료한 후, 알루미늄 포일 상의 도포에서 가스가 발생하였으며 알루미늄 포일 부식이 심각하였다. 표 3과 표 4의 비교에서 알 수 있듯이, 실시예 3에서 제조된 수성 바인더로 제조한 슬러리는 24시간 방치한 후, 점도 및 pH 값의 변화가 시판되는 PAA 바인더보다 현저하게 작았다. 따라서 현재 시판되는 리튬이온 배터리 양극 수성 바인더인 주류 PAA 바인더에 비해, 실시예 3에서 제조된 수성 바인더는 삼원계 물질 슬러리의 pH 변화를 현저하게 억제할 수 있고, 일정한 보관 주기 내에 pH 증가를 억제할 수 있음을 알 수 있다.
실시예 5
본 실시예에서 2중량부의 소듐 폴리아크릴레이트(sodium polyacrylate)를 반응기에 용해시키고, 소듐 폴리아크릴레이트가 완전히 용해되면 0.6중량부의 2-아릴 에테르-3-히드록시프로판-1-설포네이트, 30중량부의 부틸 아크릴레이트, 10중량부의 메틸렌 석신산(methylene succinic acid) 및 10중량부의 비닐 아세테이트를 순차적으로 첨가하고, 온도를 70℃까지 높이고 0.5중량부의 과황산 칼륨 용액을 빠르게 첨가하며 200분 동안 반응시켜 전방 블록 중합체를 제조한다. 반응이 완료된 후 온도를 유지하며 10중량부의 비닐 아세테이트 및 0.1중량부의 과황산 칼륨 용액을 빠르게 첨가하며, 70℃를 유지하며 항온에서 80분간 반응시킨다. 반응이 완료된 후 25중량부의 부틸 아크릴레이트, 10중량부의 비닐 아세테이트 및 5중량부의 메틸렌 석신산을 0.3중량부의 소듐 옥타데실 석시네이트(sodium octadecyl succinate)에서 프리-에멀젼을 제조하고, 프리-에멀젼과 0.3중량부의 과황산 칼륨 용액을 천천히 점적하며, 200분 동안 점적을 완료하고 온도를 74℃까지 올려 200분간 보온시킨다. 이를 통하여 리튬이온 배터리 삼원계 물질용 수성 바인더를 제조하였으며, 바인더 점도는 11000±1000mPa.S(테스트 조건은 실시예 1과 동일)이고, 바인더 고형분 함량은 15%이다.
실시예 6
실시예 5에서 제조한 바인더 40g 및 물 85g을 5분간 천천히 교반하고, 4g의 도전제 Super P를 첨가하고 100분간 고속 교반한 후, 188g의 양극 삼원계 물질(NCA811)을 첨가하여 100분간 고속 교반한다. 제조된 양극 삼원계 물질 슬러리의 고형분 함량은 66%이며, 점도는 5000cP.s이다. 슬러리를 24시간 방치하였으나 슬러리의 점도와 pH에 현저한 변화가 없었으며, 이를 알루미늄 포일 상에 도포하자 성능이 우수하고 포일이 벗겨지거나 기포가 생기지 않았다. 슬러리의 점도 및 pH 데이터 변화는 표 5와 같다.
표 5 슬러리의 점도 및 pH 데이터 변화
Figure 112020046939276-pat00005
표 5에서 도시하는 바와 같이, 이와 표4의 비교에서 알 수 있듯이, 실시예 5에서 제조된 수성 바인더로 제조한 슬러리는 24시간 방치한 후, 점도 및 pH 값의 변화가 시판되는 PAA 바인더보다 현저하게 작았다. 따라서 현재 시판되는 리튬이온 배터리 양극 수성 바인더인 주류 PAA 바인더에 비해, 실시예 5에서 제조된 수성 바인더는 삼원계 물질 슬러리의 pH 변화를 현저하게 억제할 수 있고, 일정한 보관 주기 내에 pH 증가를 억제할 수 있음을 알 수 있다.
본 출원의 실시예에서 제공하는 수성 바인더는 리튬이온 배터리의 고에너지 밀도의 발전, 예를 들어 NCA523 및 NCA811 등 삼원계 물질의 고속 발전에 유익하며, 이는 NCA 비율이 상이한 리튬이온 배터리의 삼원계 물질에 활용할 수 있고, 수성 리튬이온 배터리 삼원계 물질 슬러리의 pH를 조절할 수 있으며, 고염기성 환경 하의 슬러리 제조 및 코팅 공정에 적합하여 활용 전망이 광범위하다.
상기 내용은 본 발명의 비교적 바람직한 실시예에 불과하며 본 발명을 제한하지 않는다. 본 발명의 사상 및 원리 내에서 이루어진 모든 변형, 등가의 치환 등도 본 발명의 보호 범위에 포함된다.

Claims (10)

  1. 하기 방법을 통해 제조하는 수성 바인더를 제공하며, 상기 방법은,
    보호 콜로이드의 작용 하에서, 카르복실(carboxyl)을 함유한 기능성 단량체, 비닐 아세테이트(vinyl acetate) 단량체 및 아크릴레이트(acrylate) 단량체를 혼합하여 전방 블록 공중합을 수행하여 바인더 전방 블록을 형성하는 단계 (1);
    전방 블록 중합체 반응이 종료되고, 비닐 아세테이트 단량체를 첨가하여 중간 블록 중합을 수행하여 바인더 중간 블록을 형성하는 단계 (2);
    중간 블록 중합이 종료되고, 먼저 카르복실을 함유한 기능성 단량체, 비닐 아세테이트 단량체 및 아크릴레이트 단량체로 형성한 프리-에멀젼(pre-emulsion)을 점적하고, 완전히 반응시켜 바인더 후방 블록을 형성하는 단계 (3);를 포함하는 것을 특징으로 하는 수성 바인더.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 바인더는 트리블록(triblock) 공중합체이며; 상기 바인더 중간 블록은 비닐 아세테이트 중합체이고; 상기 바인더 전방 블록 또는 후방 블록은 카르복실을 함유한 기능성 단량체, 아크릴레이트 단량체 및 비닐 아세테이트 단량체가 형성하는 공중합체인 것을 특징으로 하는 수성 바인더.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 카르복실을 함유한 기능성 단량체는 카르복실과 불포화 결합을 포함하는 화합물인 것을 특징으로 하는 수성 바인더.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 바인더 전방 블록 또는 후방 블록 중 카르복실을 함유한 기능성 단량체의 질량백분율은 5% 내지 50%인 것을 특징으로 하는 수성 바인더.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 바인더 전방 블록 또는 후방 블록 중 비닐 아세테이트와 상기 공중합체의 질량백분율은 10% 내지 40%인 것을 특징으로 하는 수성 바인더.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 카르복실을 함유하는 기능성 단량체는 메타크릴산, 아크릴산, 말레산, 이타콘산 또는 말레산 무수물로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 수성 바인더.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 아크릴레이트 단량체는 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, n/이소-옥틸 아크릴레이트, 도데실 아크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 메타크릴산 폴리에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 아릴 폴리에틸렌 글리콜, 메틸 메타크릴레이트, 아크릴로니트릴, 아크릴아미드, 히드록시에틸 메타크릴레이트, 디아세톤 아크릴아미드 또는 이소보르닐로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 수성 바인더.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 수성 바인더의 제조 방법에 있어서,
    보호 콜로이드의 작용 하에서 카르복실을 함유한 기능성 단량체, 비닐 아세테이트 단량체 및 아크릴레이트 단량체를 혼합하여 전방 블록 공중합을 수행하는 단계 (1);
    전방 블록 중합체 반응이 종료되고, 비닐 아세테이트 단량체를 첨가하여 중간 블록 중합을 수행하는 단계 (2); 및
    중간 블록 중합이 종료되고, 먼저 카르복실을 함유한 기능성 단량체, 비닐 아세테이트 단량체 및 아크릴레이트 단량체로 형성한 프리-에멀젼을 첨가하고, 완전히 반응시키는 단계 (3);를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 보호 콜로이드는 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴레이트, 폴리비닐 알코올, 히드록시에틸 셀룰로스 또는 카르복시메틸 셀룰로스 중 하나 이상을 포함하나 이에 한정되지 않는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  10. 삭제
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