KR102618826B1 - 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액을 제조하는 방법 - Google Patents

스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액을 제조하는 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102618826B1
KR102618826B1 KR1020230069782A KR20230069782A KR102618826B1 KR 102618826 B1 KR102618826 B1 KR 102618826B1 KR 1020230069782 A KR1020230069782 A KR 1020230069782A KR 20230069782 A KR20230069782 A KR 20230069782A KR 102618826 B1 KR102618826 B1 KR 102618826B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
butadiene rubber
styrene butadiene
organic solvent
dispersion solution
reactor
Prior art date
Application number
KR1020230069782A
Other languages
English (en)
Inventor
임만규
배홍기
Original Assignee
회명산업 주식회사
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 회명산업 주식회사 filed Critical 회명산업 주식회사
Priority to KR1020230069782A priority Critical patent/KR102618826B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102618826B1 publication Critical patent/KR102618826B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/02—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques
    • C08J3/09—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in organic liquids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2309/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of conjugated diene hydrocarbons
    • C08J2309/06—Copolymers with styrene
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)

Abstract

본 발명은 스티렌 부타디엔 고무(styrene butadiene rubber)의 유기용매 분산용액을 제조하는 방법에 관한 것으로, 스티렌 부타디엔 고무의 수분산 용액에서 물을 유기용매로 치환하여 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체을 제조하는 용매 치환 단계; 상기 용매 치환 단계 후, 상기 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체 내 스티렌 부타디엔 고무를 분쇄하여 상기 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체 내 스티렌 부타디엔 고무의 분산도를 높이는 분쇄 단계; 및 상기 분쇄 단계 후, 상기 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체에 유기용매를 첨가하여 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액을 제조하는 분산용액 제조 단계;를 포함하는 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액 제조방법에 관한 것이다.

Description

스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액을 제조하는 방법{The Method for Producing Organic Solvent Dispersion solution of Styrene Butadiene Rubber}
본 발명은 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액을 제조하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 스티렌 부타디엔 고무의 수분산 용액으로부터 고분산된 스티렌 부타다엔 고무의 유기용매 분산용액을 제조하는 방법에 관한 것이다.
화석연료 사용의 급격한 증가로 인하여 대체 에너지나 청정에너지의 사용에 대한 요구가 증가하고 있으며, 그 일환으로 가장 활발하게 연구되고 있는 분야가 전기화학 반응을 이용한 발전·축전 분야이다.
현재 이러한 전기화학적 에너지를 이용하는 전기화학 소자의 대표적인 예로 이차전지를 들 수 있으며, 점점 더 그 사용 영역이 확대되고 있는 추세이다.
최근에는 휴대용 컴퓨터, 휴대용 전화기, 카메라 등의 휴대용 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 작동 전위를 나타내고 사이클 수명이 길며 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지에 대해 많은 연구가 행해져 왔고, 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.
또한, 환경 문제에 대한 관심이 커짐에 따라 대기오염의 주요 원인의 하나인 가솔린 차량, 디젤 차량 등 화석연료를 사용하는 차량을 대체할 수 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 이러한 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 동력원으로는 주로 니켈 수소금속 이차전지가 사용되고 있지만, 높은 에너지 밀도와 방전 전압의 리튬 이차전지를 사용하는 연구가 활발히 진행되고 있으며, 일부 상용화 단계에 있다.
종래 전형적인 리튬 이차전지는 음극 활물질로 흑연을 사용하며, 양극의 리튬 이온이 음극으로 삽입되고 탈리되는 과정을 반복하면서 충전과 방전이 진행된다. 전극 활물질의 종류에 따라 전지의 이론 용량은 차이가 있으나, 대체로 사이클이 진행됨에 따라 충전 및 방전 용량이 저하되는 문제점이 발생하게 된다.
이러한 현상은 전지의 충전 및 방전이 진행됨에 따라 발생하는 전극의 부피 변화에 의해 전극 활물질간 또는 전극 활물질과 집전체 사이가 분리되어 상기 활물질이 그 기능을 다하지 못하게 되는 것에 가장 큰 원인이 있다. 또한, 삽입 및 탈리되는 과정에서 음극에 삽입된 리튬 이온이 제대로 빠져 나오지 못하여 음극의 활성점이 감소하게 되고, 이로 인해 사이클이 진행됨에 따라 전지의 충방전 용량 및 수명 특성이 감소하기도 한다.
따라서, 강한 접착력으로 전극 제조시 전극 활물질간 또는 전극 활물질과 집전체 사이의 분리를 방지하고, 강한 물성으로 반복되는 충방전시 발생되는 전극 활물질의 부피 팽창을 제어하여 전극의 구조적 안정성 및 이로 인한 전지의 성능 향상을 도모할 수 있는 바인더 및 전극 재료에 대한 연구가 당업계에서 절실히 요구되고 있다.
기존의 용매계 바인더인 폴리불화비닐리덴(PVdF)이 위와 같은 요구를 충족시키지 못함에 따라, 최근에는 스티렌-부타디엔 고무(styrene-butadiene rubber: SBR)를 수상에서 중합하여 유화 입자를 제조하고, 중성제 등과 혼합하여 사용하는 방법이 제시되었으며 현재 상업적으로도 사용되고 있다. 이러한 바인더의 경우, 환경 친화적이고 바인더 사용 함량을 줄여 전지 용량을 높일 수 있다는 장점이 있다.
다음으로 본 발명의 기술이 속하는 분야에 존재하는 선행기술에 대하여 간략하게 설명하고, 이어서 본 발명이 상기 선행기술에 비하여 차별적으로 이루고자 하는 기술적 사항에 대해 설명하도록 한다.
종래 기술로서, 한국등록특허공보 제10-2015-0028662호(2015.03.16. 공개일)는 전극 활물질 슬러리 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것으로, 전극 활물질 슬러리를 제조하는데 있어서, 기계적으로 미분화시켜 균일한 분체로 형성된 결착제와 제1 도전재를 선분산시킨 후, 제2 도전재를 첨가함으로써, 도전재의 고른 분산성을 향상시켜 전극 활물질과 도전재와의 불균일 혼합 정도를 개선시키는 기술이 개시되어 있다.
상기 선행문헌에서 활물질 층 내에 존재하는 결착제가 고른 분산 상태를 갖지 못하고 뭉쳐 있는 경우, 활물질 상에 도전재의 고른 분산이 어려워질 수 있으며, 이로 인해 전극 내에 전류가 흐를 수 있는 채널이 국부적으로 형성되지 못하여 전지 내부의 저항이 증가하거나, 전류 집중 현상이 발생하여 전지의 성능 및 안정성을 저해하는 원인이 될 수 있다.
따라서, 전술한 바와 같이 스티렌 부타디엔 고무(SBR)가 다른 물질과 혼합하여 결착제 등으로 사용되는 경우에 고른 분산 상태를 가질 수 있도록 하는 기술에 대한 필요성이 요구되고 있는 실정이다.
한국등록특허공보 제10-2015-0028662호(2015.03.16. 공개일)
본 발명은 상기된 과제를 해결하기 위해 창작된 것으로, 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액을 제조하는 방법에 있어서, 스티렌 부타디엔 고무의 수분산 용액에 유기용매를 혼합 및 증류하는 공정을 통해 스티렌 부타디엔 고무의 수분산 용액에서 물을 유기용매로 치환한 후, 습식 분쇄공정을 통해 유기용매 내 스티렌 부타디엔 고무를 분쇄함으로써, 고분산된 스티렌 부타다엔 고무의 유기용매 분산용액을 제조하는 방법에 관한 기술을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스티렌 부타디엔 고무(styrene butadiene rubber)의 유기용매 분산용액을 제조하는 방법은, 스티렌 부타디엔 고무의 수분산 용액에서 물을 유기용매로 치환하여 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체을 제조하는 용매 치환 단계; 상기 용매 치환 단계 후, 상기 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체 내 스티렌 부타디엔 고무를 분쇄하여 상기 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체 내 스티렌 부타디엔 고무의 분산도를 높이는 분쇄 단계; 및 상기 분쇄 단계 후, 상기 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체에 유기용매를 첨가하여 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액를 제조하는 분산용액 제조 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예로서, 상기 용매 치환 단계는, 스티렌 부타디엔 고무의 수분산 용액과 유기용매를 제1 반응기에 공급하고, 교반하면서 가열 증발 및/또는 진공 증발 방식을 통하여 스티렌 부타디엔 고무의 수분산 용액과 유기용매의 혼합물 내 물을 증발시켜 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체를 제조하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예로서, 상기 용매 치환 단계는, 상기 스티렌 부타디엔 고무의 수분산 용액 내 스티렌 부타디엔 고무의 함량이 30 내지 60 wt% 이고, 스티렌 부타디엔 고무의 수분산 용액과 유기용매의 혼합비가 1:0.5 내지 1:4 중량부인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예로서, 상기 용매 치환 단계는, 상기 교반 시 교반 속도는 300 내지 1000 rpm 이고, 상기 가열 증발의 온도 조건은 75 내지 110 ℃ 이며, 상기 진공 증발의 압력 조건은 50mmHg 이하인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예로서, 상기 용매 치환 단계는, 스티렌 부타디엔 고무의 수분산 용액과 유기용매를 상기 제1 반응기에 공급한 후, 교반하면서 가열 증발 및/또는 진공 증발 방식을 통하여 물을 증발시키거나, 스티렌 부타디엔 고무의 수분산 용액을 상기 제1 반응기에 공급한 후, 교반하면서 가열 증발 및/또는 진공 증발 방식을 통하여 물을 증발시키면서 유기용매를 상기 제1 반응기로 공급하는 방식으로, 스티렌 부타디엔 고무의 수분산 용액과 유기용매의 혼합물 내 물을 증발시켜 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체를 제조하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예로서, 상기 유기용매는, 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 디에틸카보네이트, 디메틸카보네이트, 디프로필카보네이트, 디메틸설폭사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 테트라하이드로퓨란, 에틸메틸카보네이트, 감마 부티로락톤, 플루오로에틸렌 카보네이트, 포름산 메틸, 포름산 에틸, 포름산 프로필, 아세트산 메틸, 아세트산 에틸, 아세트산 프로필, 아세트산 펜틸, 프로피온산 메틸, 프로피온산 에틸, 프로피온산 에틸, 프로피온산 부틸, 크실렌, 디이소부틸케톤, 및 N-메틸피롤리돈 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예로서, 상기 용매 치환 단계는, 용매 치환 후, 상기 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체의 점도가 5,000 내지 30,000 cps 인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예로서, 상기 용매 치환 단계는, 용매 치환 후, 상기 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체 내 스티렌 부타디엔 고무의 평균 입자 크기가 300 내지 1000 nm 인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예로서, 상기 용매 치환 단계 후, 상기 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체의 점도가 3,000 내지 10,000 cps 이 되도록 유기용매를 공급하는 유기용매 분산체 점도 조절 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예로서, 상기 분쇄 단계는, 바스켓밀, 수직 비드밀, 수평 비드밀, 샌드 그라인더, 인라인 믹서, 볼 밀링, 디스퍼, 삼본밀, 콜로이드 밀, 초음파 호모지나이저 및 고압 호모지나이저 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 분쇄 수단을 이용하여 습식 분쇄를 통해 상기 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체 내 스티렌 부타디엔 고무를 분쇄하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예로서, 상기 분쇄 단계는, 분쇄 후, 상기 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체 내 스티렌 부타디엔 고무의 평균 입자 크기가 200 내지 600 nm 인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예로서, 상기 분산용액 제조 단계는, 상기 분쇄 단계 후, 상기 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체를 제2 반응기에 공급하고, 교반하면서 상기 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체의 점도가 3,000 내지 20,000 cps 가 되도록 상기 유기용매를 첨가하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예로서, 상기 분산용액 제조 단계는, 상기 교반 시 교반 속도는 500 내지 1,500 rpm 인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예로서, 상기 용매 치환 단계 및 분산용액 제조 단계는, 사용되는 반응기 내부에 상이한 중심축 및 높이를 가지는 하부 교반 블레이드(A)와 상부 교반 블레이드(B)가 구비되며, 상기 하부 교반 블레이드(A)의 직경 l(A)은 반응기 내부 직경 L을 기준으로 50 내지 70 % 이고, 상기 상부 교반 블레이드(B)의 직경 l(B)은 반응기 내부 직경 L을 기준으로 25 내지 35 % 이며, 상기 하부 교반 블레이드(A)의 반응기 내 높이 h(A)는 반응기 내부 높이 H를 기준으로 반응기 내부 하부면으로부터 10 내지 30 % 의 높이이고, 상기 상부 교반 블레이드(B)의 반응기 내 높이 h(B)는 반응기 내부 높이 H를 기준으로 반응기 내부 하부면으로부터 25 내지 45 % 의 높이인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액은 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법들을 통해 제조되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액을 제조하는 방법은 스티렌 부타디엔 고무의 수분산 용액에 유기용매를 혼합 및 증류하는 공정을 통해 스티렌 부타디엔 고무의 수분산 용액에서 물을 유기용매로 치환하고, 습식 분쇄공정을 통해 유기용매 내 스티렌 부타디엔 고무를 분쇄한 후, 추가로 유기용매를 첨가하는 방식을 사용함으로써, 적정 입자크기의 스티렌 부타디엔 고무가 유기용매 내에 고분산된 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액을 제조할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액을 제조하는 방법에 대해 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액을 제조하는 방법에 대해 설명하기 위한 공정 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액을 제조하는 방법에 있어서, 용매 치환 단계 및 분산용액 제조 단계에서 사용되는 반응기 내 교반 블레이드에 대해 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명에 따른 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액을 제조하는 방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다.
본 발명의 각 도면에 있어서, 구조물들의 사이즈나 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나 축소하여 도시한 것이고, 특징적 구성이 드러나도록 공지의 구성들은 생략하여 도시하였으므로 도면으로 한정하지는 아니한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대한 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명은 스티렌 부타디엔 고무(styrene butadiene rubber)의 유기용매 분산용액을 제조하는 방법에 관한 것으로, 스티렌 부타디엔 고무의 수분산 용액에 유기용매를 혼합 및 증류하는 공정을 통해 스티렌 부타디엔 고무의 수분산 용액 내 물을 유기용매로 치환하고, 습식 분쇄공정을 통해 유기용매 내 스티렌 부타디엔 고무를 분쇄한 후, 추가로 유기용매를 첨가하는 방식을 사용하여, 적정 입자크기 분포를 가지는 스티렌 부타디엔 고무가 유기용매 내에 고분산된 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액을 제조하는 방법에 관한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액을 제조하는 방법에 대해 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액을 제조하는 방법에 대해 설명하기 위한 흐름도이다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액을 제조하는 방법은, 용매 치환 단계(S101), 분쇄 단계(S102) 및 분산용액 제조 단계(S103)를 포함한다.
상기 용매 치환 단계(S101)는 스티렌 부타디엔 고무의 수분산 용액에서 물을 유기용매로 치환하여 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체을 제조한다.
또한, 상기 분쇄 단계(S102)는 상기 용매 치환 단계 후, 상기 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체 내 스티렌 부타디엔 고무를 분쇄하여 상기 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체 내 스티렌 부타디엔 고무의 분산도를 높인다.
또한, 상기 분산용액 제조 단계(S103)는 상기 분쇄 단계 후, 상기 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체에 유기용매를 첨가하여 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액을 제조한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액을 제조하는 방법에 대해 설명하기 위한 공정 모식도이다.
이하, 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액을 제조하는 방법의 각 단계에 대하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다.
상기 용매 치환 단계는 스티렌 부타디엔 고무의 수분산 용액에서 물을 유기용매로 치환하기 위하여, 스티렌 부타디엔 고무의 수분산 용액과 유기용매를 제1 반응기에 공급하고, 교반하면서 가열 증발 및/또는 진공 증발 방식을 통하여 스티렌 부타디엔 고무의 수분산 용액과 유기용매의 혼합물 내 물을 증발시키는 방식으로 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체를 제조한다.
여기서, 상기 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체는 유기용매에 스티렌 부타디엔 고무 입자가 분산되어 일정 이상의 점도를 가진 유체로서, 일반적인 유기용매 분산용액에 비하여 고점도 및 고농도의 고분자 입자를 함유하는 유체를 의미한다.
또한, 상기 용매 치환 단계에서 상기 스티렌 부타디엔 고무의 수분산 용액 내 스티렌 부타디엔 고무의 함량은 30 내지 60 wt% 인 것이 바람직하고, 40 내지 55 wt% 인 것이 더욱 바람직하다.
상기와 같이, 스티렌 부타디엔 고무의 수분산 용액 내 스티렌 부타디엔 고무의 함량이 30 내지 60 wt% 일 경우 유기 용매 와의 혼합 시 조대 응집물을 억제 하는 효과가 있고, 45 내지 55 wt% 일 경우 더욱 조대 응집물을 최소화하고, 용매 치환 공정 시간을 단축하는 효과가 있다.
또한, 상기 용매 치환 단계에서 상기 스티렌 부타디엔 고무의 수분산 용액과 유기용매의 혼합비는 1:0.5 내지 1:4 중량부인 것이 바람직하고, 1:1 내지 1:3 중량부인 것이 더욱 바람직하다.
상기와 같이, 스티렌 부타디엔 고무의 수분산 용액과 유기용매의 혼합비가 1:0.5 내지 1:4 중량부일 경우 유기 용매와 물 제거 시 조대 응집물 발생을 억제하는 효과가 있고, 1:1 내지 1:3 중량부일 경우 더욱 조대 응집물을 최소화 하는 효과가 있다.
또한, 상기 용매 치환 단계에서 상기 교반 시 교반 속도는 300 내지 1000 rpm 인 것이 바람직하고, 400 내지 800 rpm 인 것이 더욱 바람직하다.
상기와 같이, 교반 속도가 300 내지 1000 rpm 일 경우 유기용매와의 혼합 시 조대 응집물을 억제하고 용매 치환 공정 시간을 단축하는 효과가 있고, 400 내지 800 rpm 일 경우 더욱 조대 응집물을 최소화 하고 용매 치환 공정 시간을 단축 하는 효과가 있다.
또한, 상기 용매 치환 단계에서 상기 가열 증발의 온도 조건은 75 내지 110 ℃ 인 것이 바람직하고, 85 내지 100 ℃ 인 것이 더욱 바람직하다.
상기와 같이, 가열 증발의 온도 조건이 75 내지 110 ℃ 일 경우 유기용매와 물 제거 시 스티렌 부타디엔 고무의 뭉침을 억제하는 효과가 있고, 85 내지 100 ℃ 일 경우 더욱 뭉침을 최소화 하는 효과가 있다.
또한, 상기 용매 치환 단계에서 상기 진공 증발의 압력 조건은 50mmHg 이하 인 것이 바람직하고, 5mmHg 이하 인 것이 더욱 바람직하다.
상기와 같이, 진공 증발의 압력 조건이 50mmHg 이하일 경우 물과 유기용매의 제거가 가능하며, 5mmHg 이하일 경우 더욱 물과 유기용매의 제거 시간이 단축되는 효과가 있다.
이때, 상기 용매 치환 단계는 스티렌 부타디엔 고무의 수분산 용액과 유기용매를 제1 반응기에 공급하는데 있어서, 스티렌 부타디엔 고무의 수분산 용액과 유기용매를 모두 제1 반응기에 공급한 후 물을 증발시키거나, 혹은 스티렌 부타디엔 고무의 수분산 용액을 먼저 제1 반응기에 공급한 후 물을 증발시키면서 유기용매를 공급하는 방식을 사용할 수 있다.
더욱 상세하게는, 스티렌 부타디엔 고무의 수분산 용액과 유기용매를 상기 제1 반응기에 공급한 후, 교반하면서 가열 증발 및/또는 진공 증발 방식을 통하여 물을 증발시키거나, 혹은 스티렌 부타디엔 고무의 수분산 용액을 상기 제1 반응기에 공급한 후, 교반하면서 가열 증발 및/또는 진공 증발 방식을 통하여 물을 증발시키면서 유기용매를 상기 제1 반응기로 공급하는 방식으로 스티렌 부타디엔 고무의 수분산 용액과 유기용매의 혼합물 내 물을 증발시켜 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체를 제조한다.
이때 상기 유기용매는 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 디에틸카보네이트, 디메틸카보네이트, 디프로필카보네이트, 디메틸설폭사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 테트라하이드로퓨란, 에틸메틸카보네이트, 감마 부티로락톤, 플루오로에틸렌 카보네이트, 포름산 메틸, 포름산 에틸, 포름산 프로필, 아세트산 메틸, 아세트산 에틸, 아세트산 프로필, 아세트산 펜틸, 프로피온산 메틸, 프로피온산 에틸, 프로피온산 에틸, 프로피온산 부틸, 크실렌, 디이소부틸케톤, 및 N-메틸피롤리돈 중에서 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하며, N-메틸피롤리돈인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기 용매 치환 단계는 용매 치환 후, 상기 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체의 점도가 5,000 내지 30,000 cps 인 것이 바람직하고, 10,000 내지 20,000 cps 인 것이 더욱 바람직하다.
상기 용매 치환 단계에서 용매 치환 후, 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체의 점도가 5,000 내지 30,000 cps 인 경우, 이후에 수행되는 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체의 습식 분쇄 단계에서 스티렌 부타디엔 고무 입자가 서로 응집하여 조대 응집물이 발생하는 것을 억제하면서 효과적으로 스티렌 부타디엔 고무 입자를 더 작은 사이즈로 분쇄할 수 있으며, 유기용매 분산체의 점도가 10,000 내지 20,000 cps 인 경우 스티렌 부타디엔 고무 입자를 더 작은 사이즈로 분쇄하는 공정 시간을 단축 할 수 있다.
이를 위하여, 본 발명에 따른 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액을 제조하는 방법은, 상기 용매 치환 단계 후, 상기 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체의 점도가 3,000 내지 10,000 cps 이 되도록 유기용매를 공급하는 유기용매 분산체 점도 조절 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 용매 치환 단계는 용매 치환 후, 상기 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체 내 스티렌 부타디엔 고무의 평균 입자 크기는 300 내지 1,000 nm 인 것이 바람직하고, 400 내지 600 nm 인 것이 더욱 바람직하다.
상기 용매 치환 단계에서 용매 치환 후, 스티렌 부타디엔 고무의 평균 입자 크기가 300 내지 1,000 nm 인 경우, 상기 바람직한 점도 범위와 마찬가지로 이후에 수행되는 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체의 습식 분쇄 단계에서 스티렌 부타디엔 고무 입자가 서로 응집하여 조대 응집물이 발생하는 것을 억제하면서 효과적으로 스티렌 부타디엔 고무 입자를 더 작은 사이즈로 분쇄할 수 있으며, 스티렌 부타디엔 고무의 평균 입자 크기가 400 내지 600 nm 인 경우 스티렌 부타디엔 고무 입자를 더 작은 사이즈로 분쇄하는 공정 시간을 단축하여 스티렌 부타디엔 고무 입자 조대 응집물의 발생을 최소화 할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액을 제조하는 방법은, 상기 용매 치환 단계에서 증류되어 배출되는 수증기에 포함되어 있는 유기용매를 분리하는 유기용매 분리 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 유기용매 분리 단계은 상기 제1 반응기로부터 배출되는 수증기(물)를 공급받고 공지된 분리수단을 이용하여 수증기에 미량 포함되어 있는 유기용매를 분리한다. 이와 같이 분리된 유기용매는 상기 용매 치환 단계 또는 상기 유기용매 분산체 점도 조절 단계에서 유기용매를 공급하는데 재활용 될 수 있다.
또한, 상기 분쇄 단계는 바스켓밀, 수직 비드밀, 수평 비드밀, 샌드 그라인더, 인라인 믹서, 볼 밀링, 디스퍼, 삼본밀, 콜로이드 밀, 초음파 호모지나이저 및 고압 호모지나이저 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 분쇄 수단을 이용하여 습식 분쇄를 통해 상기 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체 내 스티렌 부타디엔 고무를 분쇄한다.
바람직하게는, 인라인 믹서이다.
또한, 상기 분쇄 단계는 분쇄 후, 상기 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체 내 스티렌 부타디엔 고무의 평균 입자 크기가 200 내지 600 nm 인 것이 바람직하고, 300 내지 500 nm 인 것이 더욱 바람직하다.
상기 분쇄 단계에서 분쇄 후, 스티렌 부타디엔 고무의 평균 입자 크기가 200 내지 600 nm 인 경우, 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체의 점도를 제어하기 용이하며, 스티렌 부타디엔 고무의 평균 입자 크기가 300 내지 500 nm 인 경우, 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체의 점도 제어가 매우 용이하여, 결과적으로 고분산된 스티렌 부타디엔 고무의 분산용액을 제조할 수 있게 된다.
또한, 상기 분산용액 제조 단계는 상기 분쇄 단계 후, 상기 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체를 제2 반응기에 공급하고, 교반하면서 유기용매를 추가로 공급하여 고분산된 스티렌 부타디엔 고무의 분산용액을 제조한다.
이때, 상기 분산용액 제조 단계는 상기 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체의 점도가 3,000 내지 20,000 cps 가 되도록 유기용매를 첨가하는 것이 바람직하며, 5,000 내지 15,000 cps 가 되도록 유기용매를 첨가하는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기 분산용액 제조 단계는 상기 교반 시 교반 속도는 500 내지 1,500 rpm 인 것이 바람직하고, 800 내지 1,200 rpm 인 것이 더욱 바람직하다.
상기와 같이, 교반 속도가 500 내지 1,500 rpm 일 경우 조대 응집물 발생을 억제하는 효과가 있고, 800 내지 1,000 rpm 일 경우 더욱 조대 응집물 발생을 더욱 억제 하는 효과가 있다.
한편, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액의 제조방법은, 상기 용매 치환 단계 또는 분산용액 제조 단계에서 사용되는 각 반응기(제1 또는 제2 반응기)는 내부에 서로 상이한 중심축 및 상이한 높이를 가지는 2개의 교반 블레이드가 구비된다.
더욱 상세하게는, 상기 용매 치환 단계 또는 분산용액 제조 단계에서 사용되는 각 반응기(제1 또는 제2 반응기)는 반응기 내 블레이드가 구비되는 높이를 기준으로 하부 교반 블레이드(A)와 상부 교반 블레이드(B)를 포함한다.
상기 하부 교반 블레이드(A)의 직경 l(A)은 반응기 내부 직경 L을 기준으로 50 내지 70 % 인 것이 바람직하며, 55 내지 65 % 인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기 하부 교반 블레이드(A)의 반응기 내 높이 h(A)는 반응기 내부 높이 H를 기준으로 반응기 내부 하부면으로부터 10 내지 30 % 의 높이인 것이 바람직하며, 15 내지 25 % 인 것이 더욱 바람직하다.
상기 상부 교반 블레이드(B)의 직경 l(B)은 반응기 내부 직경 L을 기준으로 25 내지 35 % 인 것이 바람직하며, 28 내지 32 % 인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기 상부 교반 블레이드(B)의 반응기 내 높이 h(B)는 반응기 내부 높이 H를 기준으로 반응기 내부 하부면으로부터 25 내지 45 % 의 높이인 것이 바람직하며, 33 내지 43 % 인 것이 더욱 바람직하다.
이때, 상기 상부 교반 블레이드(B)의 중심축은 반응기 중심축으로부터 소정 거리 D(B) 만큼 이격되어 구비된다. 보다 구체적으로는, 상부 교반 블레이드(B)의 중심축은 반응기 단면의 직경 L을 기준으로 반응기 중심축으로부터 18 내지 32 % 의 길이만큼 이격되어 구비되는 것이 바람직하며, 23 내지 27 % 만큼 이격되어 구비되는 것이 더욱 바람직하다.
한편, 상기 하부 교반 블레이드(A)의 중심축은 반응기 중심축을 기준으로 구비되거나, 혹은 반응기 내부 직경 L을 기준으로 반응기 중심축으로부터 상기 상부 교반 블레이드(B)의 반대 반향으로 0 내지 10 % 만큼 이격되어 구비됨으로써, 교반효율을 더욱 향상 시킬 수도 있다.
본 발명에 따른 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액의 제조방법은, 상기와 같은 구조를 가지는 2개의 교반 블레이드가 구비되는 반응기를 이용하여 상기 용매 치환 단계 또는 분산용액 제조 단계를 수행함으로써, 유기용매 분산용액 내 스티렌 부타디엔 고무의 뭉침을 막아 분산도 유지성을 극대화 시킬 수 있는 효과가 있다.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 8
아래 표 1 및 표 2에 나타난 조건에 따라 아래와 방법으로 실시예 1 내지 11 및 비교예 1 내지 11에 따른스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액을 제조하였다.
제1 반응기에 스티렌 부타디엔 고무의 수분산 용액과 N-메틸피롤리딘을 공급하고, 교반하면서 가열 또는 진공압을 가하여 스티렌 부타디엔 고무의 수분산 용액과 N-메틸피롤리딘 혼합물에서 수분을 제거하여 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체를 제조한다.
상기 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체의 점도가 하기 표 3에 나타낸 바와 같이 되도록 N-메틸피롤리딘을 공급한 후, 인라인 믹서를 이용하여 분쇄하고, 분쇄된 스티렌 부타디엔 고무의 분산체에 점도가 5,000 cps가 되도록 추가적으로 N-메틸피롤리딘을 공급하여 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액을 제조하였다.
참고로, 용매 치환 단계 및 유기용매 분산용액 제조 단계는 내부에 하부 블레이드(A) 및 상부 교반 블레이드(B)가 구비된 반응기를 사용하여 수행되었다.
이때, 상기 하부 교반 블레이드(A)의 직경 l(A)은 반응기 내부 직경 L을 기준으로 60 % 이고, 상기 하부 교반 블레이드(A)의 반응기 내 높이 h(A)는 반응기 내부 높이 H를 기준으로 반응기 내부 하부면으로부터 20 % 높이이며, 상기 상부 교반 블레이드(B)의 직경 l(B)은 반응기 내부 직경 L을 기준으로 30 % 이며, 상기 상부 교반 블레이드(B)의 반응기 내 높이 h(B)는 반응기 내부 높이 H를 기준으로 반응기 내부 하부면으로부터 38 % 의 높이이다.
또한, 상기 하부 교반 블레이드(A)의 중심축은 반응기 중심축과 동일한 축으로 구비되었고, 또한, 상부 교반 블레이드(B)의 중심축은 반응기 단면의 직경 L을 기준으로 반응기 중심축으로부터 25 % 의 길이만큼 이격되어 구비되었다.
용매 치환 단계 점도 조절 분쇄
단계		 분산용액
제조 단계
SBR
수분산
용액 		NMP 온도
(℃)		 교반속도
(rpm)		 교반속도
(rpm)
실시예 1 1 2 95 600 O O 1000
실시예 2 1 4 95 600 O O 1000
실시예 3 1 0.5 95 600 O O 1000
실시예 4 1 2 110 600 O O 1000
실시예 5 1 2 75 600 O O 1000
실시예 6 1 2 95 300 O O 1000
실시예 7 1 2 95 1000 O O 1000
실시예 8 1 2 95 600 O O 500
실시예 9 1 2 95 600 O O 1500
비교예 1 1 5 95 600 O O 1000
비교예 2 1 0.1 95 600 O O 1000
비교예 3 1 2 115 600 O O 1000
비교예 4 1 2 70 600 O O 1000
비교예 5 1 2 95 200 O O 1000
비교예 6 1 2 95 1100 O O 1000
비교예 7 1 2 95 600 X O 1000
비교예 8 1 2 95 600 X X 1000
비교예 9 1 2 95 600 O O 400
비교예 10 1 2 95 600 O O 1600
용매 치환 단계 점도 조절 분쇄
단계		 분산용액
제조 단계
SBR
수분산
용액 		NMP 압력(mmHg) 교반속도
(rpm)		 교반속도
(rpm)
실시예 10 1 2 5 600 O O 1000
실시예 11 1 2 50 600 O O 1000
비교예 11 1 2 60 600 O O 1000
실험예 1
상기 실시예 1 내지 11 및 비교예 1 내지 11에 따라 제조된 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액을 제조하는데 있어, 아래 수치를 측정하여 이를 아래 [표 3]에 나타내었다.
1) 용매 치환 단계 후 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체 내 스티렌 부타디엔 고무의 평균 입자 크기
2) 분쇄 단계 수행 시 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체의 점도
3) 최종 제조된 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액 내 스티렌 부타디엔 고무의 평균 입자 크기
4) 최종 제조된 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액 내 스티렌 부타디엔 고무의 분산도
5) 최종 제조된 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액의 소정 시간(장시간) 후 분산도
입자 크기, 점도, 분산도 측정 방법
<측정 방법>
입자 크기 측정
평균 크기의 측정은 동적 광산란 (dynamic light scattering: DLS)에 의해 수행되었다. DLS는 빛이 상이한 강도로 산란되도록 하는 콜로이드의 공통 특징인 브라운 운동 (Brownian motion)을 이용한다. 스티렌 부타디엔 러버 입자의 브라운 운동은 레이저 광이 여러 강도로 산란 되도록 하고, 산란된 빛이 강도 변동을 유발시 킨다. 이러한 강도 변동의 분석은 브라운 운동의 속도를 산출하고 그에 따라 입도를 산출 한다. 이 정보를 사용하여 강도에 의한 크기 분포를 계산할 수 있으며 이는 부피 또는 숫자 크기 분포로 변환될 수 있다. 특히, 스티렌 부타디엔 러버의 직경 (평균 크기)은 SZ-100(HORIBA)을 사용하여 동적 광산란(DLS)에 의해 희석 없이 직접 측정 된다.
점도 : 스티렌 부타디엔 러버 용매 치환 조성물을 점도계(Brookfield LV)를 이용 하여 측정 하였다.
분산도 : 스티렌 부타디엔 러버 용매 치환 조성물을 동적 광산란 입도 측정장비 SZ-100(HORIBA)를 사용 하여 희석 없이 직접 측정 된다.
방치 후 분산도 :　스티렌 부타디엔 러버 용매 치환 조성물을 상온에서 24시간 방치 후 동적 광산란 입도 측정 장비 SZ-100(HORIBA)를 사용 하여 희석 없이 직접 측정 하였다.
용매 치환 단계 후 분산용액
입자 크기
(nm)		 점도
(cPs)		 입자 크기
(nm)		 분산도 24 시간 후
분산도
실시예 1 510 14,000 398 0.02 0.02
실시예 2 415 11,000 320 0.03 0.03
실시예 3 598 19,500 475 0.03 0.03
실시예 4 450 12,000 340 0.03 0.03
실시예 5 575 18,500 465 0.04 0.04
실시예 6 555 17,500 445 0.03 0.03
실시예 7 442 12,500 360 0.03 0.03
실시예 8 510 14,000 498 0.04 0.04
실시예 9 510 14,000 331 0.03 0.03
실시예 10 520 14,500 385 0.02 0.02
실시예 11 565 17,800 425 0.03 0.03
비교예 1 280 4,800 190 0.1 0.11
비교예 2 1,150 31,000 750 0.7 0.8
비교예 3 275 4,650 180 0.09 0.1
비교예 4 1,200 32,000 760 0.9 1.02
비교예 5 1,250 33,000 790 1.12 1.15
비교예 6 264 4,600 175 0.07 0.09
비교예 7 510 14,000 850 1.2 1.25
비교예 8 510 14,000 940 1.4 1.49
비교예 9 510 14,000 640 0.6 0.6
비교예 10 510 14,000 195 0.08 0.08
비교예 11 1,100 31,000 740 0.9 1.01
상기 [표 3]에 나타난 바와 같이, 상기 본 발명에 따른 제조방법에 따라 제조되는 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액은 용매 내 결착제 역할을 하는 스티렌 부타디엔 고무의 고분산 상태를 오랫동안 유지할 수 있다.
실시예 1 및 비교예 12 내지 14
본 발명에 따른 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액 제조방법에 있어서, 용매 치환 단계 및 분산용액 제조 단계의 반응기 내 블레이드 구성을 아래 [표 4]에 나타난 조건에 따른 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 1 및 비교예 12 내지 14에 따른 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액을 제조하였다.
참고로, 하기 표 5에서 교반 블레이드의 높이(h)는 반응기 내부 높이 H를 기준으로 반응기 내부 하부면으로부터 몇 % 인지를 나타낸 것이고, 교반 블레이드의 직경(l)은 반응기 내부 직경 L을 기준으로 몇 % 인지를 나타낸 것이고, 상부 교반 블레이드(B)의 중심축은 반응기 내부 직경 L을 기준으로 반응기 중심축으로부터 몇 % 이격되었는지 나타낸 것이다.
또한, 하부 교반 블레이드(A)의 중심축은 반응기 내부의 중심축과 동일한 축으로 구비되었다.
하부 교반 블레이드(A) 상부 교반 블레이드(B)
높이(h) 직경(l) 높이(h) 직경(l) 중심축
실시예 1 20 60 38 30 25
비교예 12 20 60 38 30 0
비교예 13 20 60 38 25 35
비교예 14 20 60 X X X
실험예 2
상기 실시예 1 및 비교예 12 내지 14에 따라 제조된 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액을 제조하는데 있어, 아래 수치를 측정하여 이를 [표 5]에 나타내었다.
1) 최종 제조된 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액 내 스티렌 부타디엔 고무의 평균 입자 크기
2) 최종 제조된 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액 내 스티렌 부타디엔 고무의 분산도
3) 최종 제조된 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액의 소정 시간(장시간) 후 분산도
유기용매 분산용액
입자 크기 분산도 24 시간 후 분산도
실시예 1 340 0.03 0.03
비교예 12 610 0.3 0.3
비교예 13 540 0.15 0.18
비교예 14 880 1.2 1.25
상기 [표 6]에 나타난 바와 같이, 상기 본 발명은 용매 치환 단계 및 분산용액 제조 단계에서 상기와 같은 구조의 서로 상이한 중심축 및 상이한 높이를 가지는 2개의 교반 블레이드를 이용함으로서, 제조되는 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액은 용매 내 결착제 역할을 하는 스티렌 부타디엔 고무의 뭉침을 방지하고 분산도 유지성을 극대화할 수 있게 된다.
이상으로 본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술에 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 것을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100 : 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액 제조공정
110 : 제1 반응기
111 : 하부 교반 블레이드
112 : 상부 교반 블레이드
120 : 분쇄 수단
130 : 제2 반응기
131 : 하부 교반 블레이드
133 : 상부 교반 블레이드

Claims (15)

  1. 스티렌 부타디엔 고무(styrene butadiene rubber)의 유기용매 분산용액을 제조하는 방법에 있어서,
    스티렌 부타디엔 고무의 수분산 용액에서 물을 유기용매로 치환하여 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체를 제조하되, 용매 치환 후, 상기 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체의 점도가 10,000 내지 20,000 cps 이 되도록 하는 용매 치환 단계;
    상기 용매 치환 단계 후, 상기 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체 내 스티렌 부타디엔 고무를 분쇄하여 상기 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체 내 스티렌 부타디엔 고무의 분산도를 높이는 분쇄 단계; 및
    상기 분쇄 단계 후, 상기 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체의 점도가 5,000 cps 가 되도록 상기 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체에 유기용매를 첨가하여 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액를 제조하는 분산용액 제조 단계;를 포함하고,
    상기 분산용액 제조 단계는,
    상기 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체를 제2 반응기에 공급하고, 교반하면서 유기용매를 첨가하며, 상기 교반 시 교반 속도는 500 내지 1,500 rpm 인 것을 특징으로 하는, 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 용매 치환 단계는,
    스티렌 부타디엔 고무의 수분산 용액과 유기용매를 제1 반응기에 공급하고, 교반하면서 가열 증발 및/또는 진공 증발 방식을 통하여 스티렌 부타디엔 고무의 수분산 용액과 유기용매의 혼합물 내 물을 증발시켜 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체를 제조하는 것을 특징으로 하는, 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 용매 치환 단계는,
    상기 스티렌 부타디엔 고무의 수분산 용액 내 스티렌 부타디엔 고무의 함량이 30 내지 60 wt% 이고,
    스티렌 부타디엔 고무의 수분산 용액과 유기용매의 혼합비가 1:0.5 내지 1:4 중량부인 것을 특징으로 하는, 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액 제조방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 용매 치환 단계는,
    상기 교반 시 교반 속도는 300 내지 1000 rpm 이고,
    상기 가열 증발의 온도 조건은 75 내지 110 ℃ 이며,
    상기 진공 증발의 압력 조건은 50mmHg 이하인 것을 특징으로 하는, 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액 제조방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 용매 치환 단계는,
    스티렌 부타디엔 고무의 수분산 용액과 유기용매를 상기 제1 반응기에 공급한 후, 교반하면서 가열 증발 및/또는 진공 증발 방식을 통하여 물을 증발시키거나, 스티렌 부타디엔 고무의 수분산 용액을 상기 제1 반응기에 공급한 후, 교반하면서 가열 증발 및/또는 진공 증발 방식을 통하여 물을 증발시키면서 유기용매를 상기 제1 반응기로 공급하거나는 방식으로, 스티렌 부타디엔 고무의 수분산 용액과 유기용매의 혼합물 내 물을 증발시켜 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체를 제조하는 것을 특징으로 하는, 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유기용매는,
    프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 디에틸카보네이트, 디메틸카보네이트, 디프로필카보네이트, 디메틸설폭사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 테트라하이드로퓨란, 에틸메틸카보네이트, 감마 부티로락톤, 플루오로에틸렌 카보네이트, 포름산 메틸, 포름산 에틸, 포름산 프로필, 아세트산 메틸, 아세트산 에틸, 아세트산 프로필, 아세트산 펜틸, 프로피온산 메틸, 프로피온산 에틸, 프로피온산 에틸, 프로피온산 부틸, 크실렌, 디이소부틸케톤, 및 N-메틸피롤리돈 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액 제조방법.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 용매 치환 단계는,
    용매 치환 후, 상기 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체 내 스티렌 부타디엔 고무의 평균 입자 크기가 300 내지 1000 nm 인 것을 특징으로 하는, 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 용매 치환 단계 후, 상기 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체의 점도가 3,000 내지 10,000 cps 이 되도록 유기용매를 공급하는 유기용매 분산체 점도 조절 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액 제조방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 분쇄 단계는,
    바스켓밀, 수직 비드밀, 수평 비드밀, 샌드 그라인더, 인라인 믹서, 볼 밀링, 디스퍼, 삼본밀, 콜로이드 밀, 초음파 호모지나이저 및 고압 호모지나이저 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 분쇄 수단을 이용하여 습식 분쇄를 통해 상기 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체 내 스티렌 부타디엔 고무를 분쇄하는 것을 특징으로 하는, 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액 제조방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 분쇄 단계는,
    분쇄 후, 상기 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산체 내 스티렌 부타디엔 고무의 평균 입자 크기가 200 내지 600 nm 인 것을 특징으로 하는, 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액 제조방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제1항에 있어서,
    상기 용매 치환 단계 및 분산용액 제조 단계는,
    사용되는 반응기 내부에 상이한 중심축 및 높이를 가지는 하부 교반 블레이드(A)와 상부 교반 블레이드(B)가 구비되며,
    상기 하부 교반 블레이드(A)의 직경 l(A)은 반응기 내부 직경 L을 기준으로 50 내지 70 % 이고, 상기 상부 교반 블레이드(B)의 직경 l(B)은 반응기 내부 직경 L을 기준으로 25 내지 35 % 이며,
    상기 하부 교반 블레이드(A)의 반응기 내 높이 h(A)는 반응기 내부 높이 H를 기준으로 반응기 내부 하부면으로부터 10 내지 30 % 의 높이이고, 상기 상부 교반 블레이드(B)의 반응기 내 높이 h(B)는 반응기 내부 높이 H를 기준으로 반응기 내부 하부면으로부터 25 내지 45 % 의 높이인 것을 특징으로 하는, 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액 제조방법.
  15. 제1항 내지 제6항, 제8항 내지 제11항 및 제14항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는. 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액.
KR1020230069782A 2023-05-31 2023-05-31 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액을 제조하는 방법 KR102618826B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020230069782A KR102618826B1 (ko) 2023-05-31 2023-05-31 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액을 제조하는 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020230069782A KR102618826B1 (ko) 2023-05-31 2023-05-31 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액을 제조하는 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102618826B1 true KR102618826B1 (ko) 2023-12-29

Family

ID=89333980

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230069782A KR102618826B1 (ko) 2023-05-31 2023-05-31 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액을 제조하는 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102618826B1 (ko)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100235464B1 (ko) * 1997-07-19 1999-12-15 성재갑 무광택 abs 수지의 제조방법
JP2006066400A (ja) * 2005-08-26 2006-03-09 Nippon Zeon Co Ltd 有機溶媒系バインダー組成物、電極、および電池
KR20060036912A (ko) * 2003-06-09 2006-05-02 카네카 코포레이션 변성 에폭시 수지의 제조방법
KR20150028662A (ko) 2013-09-06 2015-03-16 주식회사 엘지화학 전극 활물질 슬러리 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
KR20170089333A (ko) * 2016-01-26 2017-08-03 현대자동차주식회사 전극 활물질 슬러리, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 전고체 이차전지
KR20170111746A (ko) * 2016-03-29 2017-10-12 주식회사 엘지화학 리튬 이차전지용 전극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
JP2018156892A (ja) * 2017-03-21 2018-10-04 第一工業製薬株式会社 負極ペーストおよびこれを用いた非水電解液二次電池
KR20220055395A (ko) * 2020-10-26 2022-05-03 한국전자통신연구원 이차전지 바인더용 셀룰로오스 유도체 조성물 및 이를 포함하는 이차전지 전극용 조성물의 제조 방법
KR20230055663A (ko) * 2021-10-19 2023-04-26 주식회사 엘지화학 교반기 및 이를 이용한 유체 혼합 방법

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100235464B1 (ko) * 1997-07-19 1999-12-15 성재갑 무광택 abs 수지의 제조방법
KR20060036912A (ko) * 2003-06-09 2006-05-02 카네카 코포레이션 변성 에폭시 수지의 제조방법
JP2006066400A (ja) * 2005-08-26 2006-03-09 Nippon Zeon Co Ltd 有機溶媒系バインダー組成物、電極、および電池
KR20150028662A (ko) 2013-09-06 2015-03-16 주식회사 엘지화학 전극 활물질 슬러리 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
KR20170089333A (ko) * 2016-01-26 2017-08-03 현대자동차주식회사 전극 활물질 슬러리, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 전고체 이차전지
KR20170111746A (ko) * 2016-03-29 2017-10-12 주식회사 엘지화학 리튬 이차전지용 전극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
JP2018156892A (ja) * 2017-03-21 2018-10-04 第一工業製薬株式会社 負極ペーストおよびこれを用いた非水電解液二次電池
KR20220055395A (ko) * 2020-10-26 2022-05-03 한국전자통신연구원 이차전지 바인더용 셀룰로오스 유도체 조성물 및 이를 포함하는 이차전지 전극용 조성물의 제조 방법
KR20230055663A (ko) * 2021-10-19 2023-04-26 주식회사 엘지화학 교반기 및 이를 이용한 유체 혼합 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10868298B2 (en) Porous carbon nanotube microsphere and preparation method and use thereof, lithium metal-skeleton carbon composite and preparation method thereof, negative electrode, and battery
CN103199258B (zh) 锂离子电池正极材料、正极制备方法及锂离子电池
WO2013018721A1 (ja) リチウムイオン二次電池用炭素材の製造方法、リチウムイオン二次電池用炭素材、リチウムイオン二次電池用負極活物質、組成物、リチウムイオン二次電池負極材用炭素複合材、リチウムイオン二次電池用負極合剤、リチウムイオン二次電池用負極、及びリチウムイオン二次電池
CN108878797B (zh) 一种高压实密度磷酸铁锂正极材料及正极极片
CN107369823A (zh) 一种锂离子电池用人造石墨复合负极材料及其制备方法
CN102610795B (zh) 一种锂离子电池碳负极材料包覆层的制备方法
CN107507979A (zh) 一种高振实人造石墨负极材料的制备方法
CN105390698A (zh) 碳硅复合物及其制备方法
CN111225888A (zh) 负极活性材料的制备方法及包含它的锂二次电池
CN105280894B (zh) 碳‑硅复合材料的制备方法
CN104425802B (zh) 硅基复合材料、其制备方法、应用及其制得的锂离子电池
CN110060818B (zh) 一种低缺陷石墨烯导电浆料的制备方法及应用
CN110350161B (zh) 一种硅碳负极前驱体的制备方法
CN108832092A (zh) 核壳结构多元复合材料、其制备方法及包含该多元复合材料的锂离子电池
CN111559739A (zh) 高倍率磷酸铁锰锂复合材料及其制备方法、锂离子电池
CN113206249A (zh) 一种具有良好电化学性能的锂电池硅氧复合负极材料及其制备方法
CN101931077B (zh) 锂离子电池负极材料及制备方法
CN115275149A (zh) 锂离子电池硅碳负极材料的制备方法
CN115072693A (zh) 一种磷酸铁锂正极材料及其制备方法和锂离子电池
CN114784242A (zh) 一种纳米碳包覆的锂电池负极材料的制备方法
CN114388755A (zh) 一种锂离子电池硅碳负极材料及其制备方法
KR20150078068A (ko) 리튬 이차전지용 음극 활물질의 제조방법 및 리튬 이차전지
KR102618826B1 (ko) 스티렌 부타디엔 고무의 유기용매 분산용액을 제조하는 방법
CN109336077A (zh) 一种磷酸铁锂正极材料及其制备方法
JP2016091638A (ja) リチウムイオン二次電池用負極材、リチウムイオン二次電池用負極及びリチウムイオン二次電池

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant