KR20210093236A - 고분자 조성물 - Google Patents

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KR20210093236A
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슌 하시모토
šœ 하시모토
코지 후지타
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스미토모 세이카 가부시키가이샤
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Abstract

비닐알코올과 에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물의 공중합체의 수용액 또는 카르복시메틸셀룰로오스 또는 그 염의 수용액에 대하여, 수용액의 상태로 보존했다고 해도, 현저한 증점을 일으키기 않고, 2차 전지용 바인더로서 이용 가능하게 하는 방법이 제공된다. 보다 상세하게는, 비닐알코올과 에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물의 공중합체 또는 카르복시메틸셀룰로오스 또느 그 염의 수용액 조성물로서, 실온(25℃) 하, 점도가 200±100mPa·s로 되도록 물(25℃ 이하)로 희석하여 조성물 온도를 25℃로 조정하고, 해당 조성물 점도를 Xa1(Pa·s)로 하고, 해당 조성물을 밀폐 용기 내에 넣고 95℃에서 8시간 정치했을 때의 해당 조성물 점도를 Xb1(Pa·s)로 했을 때, 하기 식으로 구해지는 변화율이 0~10%인 조성물이 제공된다.
변화율(%) = (Xa1-Xb1)/Xb1×100

Description

고분자 조성물
본 발명은, 특정한 고분자 화합물을 함유하는 조성물 등에 관한 것이다.
근래, 노트 퍼스널 컴퓨터, 스마트폰, 휴대 게임 기기, PDA 등의 휴대 전자 기기의 보급에 동반하여, 이들의 기기를 보다 경량화하고, 또한 장시간의 사용을 가능하게 하기 위해, 전원으로서 사용되는 2차 전지의 소형화 및 고에너지 밀도화가 요구되고 있다.
특히, 2차 전지의 전기 자동차 및 전동 이륜차 등의 차량용 전원으로서의 이용도 확대하고 있다. 이와 같은 차량용 전원에도 사용되는 2차 전지에는, 고에너지 밀도화뿐만 아니라, 폭넓은 온도역에서도 동작할 수 있는 전지가 요구되고 있고, 여러 가지 2차 전지(특히, 비수 전해질 2차 전지)가 제안되어 있다.
비수 전해질 2차 전지로서는, 종래, 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지 등이 주류이었지만, 상기한 소형화 및 고에너지 밀도화의 요구에서, 근래 리튬 이온 2차 전지의 사용이 증대하는 경향에 있다.
리튬 이온 2차 전지 등의 비수 전해질 2차 전지의 전극은, 통상, 전극용 바인더를 용매에 용해시킨 바인더 용액, 또는 바인더를 분산매에 분산시키고, 활물질(전극 활물질) 및 도전 조제 등을 혼합한 전지 전극 합제 슬러리를 집전체에 도포하고, 용매나 분산매를 건조 등의 방법으로 제거하여 제조된다(특허문헌 1 참조).
또한, 비수 전해질 2차 전지의 세퍼레이터도 마찬가지로, 통상, 세퍼레이터용 바인더를 용매에 용해시킨 바인더 용액, 또는 바인더를 분산매에 분산시키고, 필러 입자 등을 혼합한 슬러리를 지지체에 도포하고, 용매나 분산매를 건조 등의 방법으로 제거하여 제조된다(특허문헌 2 참조).
선행 기술에서는, 예를 들면, 바인더용 수지를 용매에 용해시켜서 바인더 조성물로 하고, 이것을 비수 전해질 2차 전지의 전극이나 세퍼레이터의 제조에 이용하고 있다. 다만, 통상 이와 같은 바인더 조성물은 통상 용시 조제되고 있고, 용액의 상태로 장기 보관하는 일은 실시되고 있지 않다.
특허문헌 1: 일본국 특개평10-284082호 공보 특허문헌 2: 국제 공개 2013/154196호
2차 전지(특히, 비수 전해질 2차 전지)를 위한 바인더(특히, 전극용 또는 세퍼레이터용 바인더)로서, 여러 가지 수용성 또는 유용성 고분자가 이용되고 있다. 수용성 고분자로서는, 예를 들면, 아크릴산알칼리 금속 중화물, 카르복시메틸셀룰로오스 또는 그 염, 폴리아크릴산 등을 들 수 있다.
본 발명자들은, 이들 여러 가지 2차 전지용 바인더로서 이용되는 수용성 고분자 중, 특히, 비닐알코올과 에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물의 공중합체 및 카르복시메틸셀룰로오스 또는 그 염(이하, 이들을 종합하여 "본 발명의 특정한 고분자"라고 하는 일이 있다)에 대해서는, 해당 고분자를 물에 용해시켜서 수용액(즉, 바인더 수용액)으로서 실온 보관하면, 보관 중에 현저히 증점해 버리는 것을 발견했다. 또한, 증점한 경우, 도공이 곤란해지거나, 도공할 수 있었다고 해도 접착 강도에 얼룩이 발생하는 등, 여러 가지 지장이 발생할 염려가 생각되기 때문에 바인더로서의 사용이 곤란해지는 것을 발견했다. 또한, 폴리아크릴산은, 수용액으로서 실온 보관해도, 이와 같은 현저한 증점은 보이지 않는 것도 발견했다.
상기와 같이, 종래에, 바인더 조성물은 통상 용시 조제되고 있고, 용액의 상태에서 장기 보관하는 일은 실시되어 있지 않아서, 상기 선행 기술 문헌(특허문헌 1 및 특허문헌 2)에 있어서도, 바인더 조성물의 상태에서 장기 보관되어 있지는 않다. 그 때문에, 본 발명의 특정한 고분자에 한해서는, 물에 용해시켜서 바인더 수용액으로서 보관하면 현저히 증점해 버린다는 과제는 지금까지 발견되어 있지 않았다고 할 수 있고, 따라서, 종래 기술에 있어서는, 해당 과제의 해결 수단도 존재하고 있지 않았다.
그래서 본 발명자들은, 비닐알코올과 에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물의 공중합체의 수용액 및/또는 카르복시메틸셀룰로오스 또는 그 염의 수용액에 대하여, 수용액의 상태(또는 해당 수용액에 활물질 및/또는 필러 등을 추가하여 슬러리로 한 상태)로 보존했다고 해도, 현저한 증점을 일으키기 않고, 2차 전지용 바인더로서 이용 가능하게 하는 방법을 발견하는 것을 목적으로 검토를 거듭했다.
본 발명자들은, 본 발명의 특정한 고분자의 수용액을 조제하는 데 있어서, 특정한 조건 하에서 해당 고분자를 용해시킴으로써 실온 보관해도 현저한 증점은 일으키지 않을 가능성을 발견했다.
또한, 본 발명자들은, 본 발명의 특정한 고분자의 수용액의 실온 보관 시의 현저한 증점의 정도가, 특정 조건에 의해 구해지는 해당 고분자 수용액의 점도 변화율과 상관해 있고, 실제로 해당 고분자 수용액을 보관하지 않고도 실온 보관 시에 현저한 증점이 일어나는지의 여부를 해당 점도 변화율을 구함으로써 확인할 수 있을 가능성을 발견했다.
본 발명은, 이상의 지견에 기초하여 더욱 본 발명자들이 검토를 거듭하여 완성헤 이르른 것이다.
본 발명은, 예를 들면, 이하의 항에 기재된 주제를 포함한다. 또한, 상기와 같이, 본 발명의 과제는, 종래 인식되어 있지 않았던 것인 이유에서, 종래 기술(예를 들면, 특허문헌 1 및 특허문헌 2)에 있어서, 이하의 항에 기재된 주제의 구성 요건을 충족하는 것은 발견되지 않았다.
항 1.
비닐알코올과 에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물의 공중합체 및/또는 카르복시메틸셀룰로오스 또느 그 염의 수용액 조성물로서, 실온(25℃) 하, 점도가 200±100mPa·s로 되도록 물(25℃ 이하)로 희석하여 조성물 온도를 25℃로 조정하고, 해당 조성물 점도를 Xa1(Pa·s)로 하고, 해당 조성물을 밀폐 용기 내에 넣고 95℃에서 8시간 정치(靜置)했을 때의 해당 조성물 점도를 Xb1(Pa·s)로 했을 때, 하기 식으로 구해지는 변화율이 0~10%인
조성물.
변화율(%) = (Xa1-Xb1)/Xb1×100
항 2.
비닐알코올과 에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물의 공중합체 및/또는 카르복시메틸셀룰로오스 또는 그 염, 물 및, 활물질 및/또는 필러를 함유하는 슬러리 조성물로서, 실온(25℃) 하, 점도가 1000±900mPa·s로 되도록 물(25℃ 이하)로 희석하여 조성물 온도를 25℃로 조정하고, 해당 조성물 점도를 Xa2(Pa·s)로 하고, 해당 조성물을 밀폐 용기 내에 넣고 95℃에서 8시간 정치했을 때의 해당 조성물 점도를 Xb2(Pa·s)로 했을 때, 하기 식으로 구해지는 변화율이 0~10%인 조성물.
변화율(%)=(Xa2-Xb2)/Xb2×100
항 3.
(Ⅰ)
비닐알코올과 에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물의 공중합체 및/또는 카르복시메틸셀룰로오스 또는 그 염 및 물을 함유하는 조성물로서, 조성물 온도를 25℃로 조정하고, 해당 조성물 점도를 Xc(Pa·s)로 하고, 25℃ 조정 후, 해당 조성물을 밀폐 용기 내에 넣고 25℃에서 3일간 정치했을 때의 해당 조성물 점도를 Xd(Pa·s)로 했을 때, 하기 식으로 구해지는 증점도가 0~10%인 조성물.
증점도(%) = (Xd-Xc)/Xc×100
또는,
(Ⅱ)
비닐알코올과 에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물의 공중합체 및/또는 카르복시메틸셀룰로오스 또는 그 염 및 물을 함유하는 조성물로서, 조성물 온도를 25℃로 조정하고, 해당 조성물 점도를 Xc(Pa·s)로 하고, 25℃ 조정 후, 해당 조성물을 밀폐 용기 내에 넣고 25℃에서 3일간 정치했을 때의 해당 조성물 점도를 Xd(Pa·s)로 했을 때,
하기 식으로 구해지는 증점도가 0~10%인 항 1 또는 2에 기재된 조성물.
증점도(%) = (Xd-Xc)/Xc×100
항 4.
상기 조성물이,
비닐알코올과 에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물의 공중합체 및/또는 카르복시메틸셀룰로오스 또는 그 염의 수용액 조성물인 항 3에 기재된 조성물.
항 5.
상기 조성물이, 비닐알코올과 에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물의 공중합체 및/또는 카르복시메틸셀룰로오스 또는 그 염, 물 및, 활물질 및/또는 필러를 함유하는 슬러리 조성물인 항 3에 기재된 조성물.
항 6.
상기 활물질 및/또는 필러가 전극 활물질 및 무기물 미립자 및 유기물 미립자로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 항 2 또는 5에 기재된 조성물.
항 7.
2차 전지용 바인더 조성물인 항 1 내지 6 중 어느 한 항에 기재된 조성물.
항 8.
2차 전지용 전극 합제 조성물 또는 2차 전지용 세퍼레이터용 조성물인 항 2, 5, 또는 6에 기재된 조성물.
항 9.
상기 비닐알코올과 에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물의 공중합체가, 비닐알코올과 에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물의 공중합체 조성 몰비가 95/5 ~ 5/95의 공중합체인 항 1 내지 8 중 어느 한 항에 기재된 조성물.
항 10.
상기 에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물이 아크릴산알칼리 금속 중화물 및/또는 메타크릴산 알칼리 금속 중화물인 항 1 내지 9 중 어느 한 항에 기재된 조성물.
항 11.
상기 카르복시메틸셀룰로오스가 에테르화도 0.8~1.2의 카르복시메틸셀룰로오스인 항 1 내지 10 중 어느 한 항에 기재된 조성물.
본 발명에 의해, 비닐알코올과 에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물의 공중합체의 수용액 및/또는 카르복시메틸셀룰로오스 또는 그 염의 수용액에 대하여, 수용액의 상태(또는 해당 수용액에 활물질 및/또는 필러 등을 추가하여 슬러리로 한 상태)로 보존했다고 해도, 현저한 증점은 일으키지 않고, 2차 전지용 바인더로서 이용 가능하게 할 수 있다.
이하, 본 발명에 포함되는 각 실시 형태에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
본 발명은, 특정한 고분자를 함유하는 수용액 조성물 또는 슬러리 조성물 및 해당 조성물의 용도나 제조 방법 등을 바람직하게 포함하지만, 이들에 한정되는 셈은 아니고, 본 발명은, 본 명세서에 개시되고, 당업자가 인식할 수 있는 전부를 포함한다.
본 발명에 포함되는 조성물은, 비닐알코올과 에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물의 공중합체 및/또는 카르복시메틸셀룰로오스 또는 그 염을 함유한다. 이하, 본 발명에 포함되는 해당 조성물을 "본 발명의 조성물"이라 하는 일이 있다.
또한, 본 명세서에 있어서, "A 및/또는 B"란, "A 단독, B 단독, 또는 A 및 B의 조합"을 의미한다.
비닐알코올과 에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물의 공중합체는, 예를 들면, 비닐에스테르와 에틸렌성 불포화 카르복시산 에스테르를 공중합시켜서 얻어진 공중합체(예를 들면, 블록 공중합체 및/또는 랜덤 공중합체)를, 알칼리 금속을 포함하는 알칼리의 존재 하, 수성 유기 용매와 물의 혼합 용매 중에서 비누화함으로써 얻을 수 있다. 즉, 비닐알코올 자체는 불안정하기 때문에 직접 모노머로서 사용할 수는 없지만, 비닐에스테르를 모노머로서 사용하여 얻어진 중합체를 비누화함으로써, 생성된 중합체는 결과적으로 비닐알코올을 모노머로서 중합시킨 양태로 된다.
상기 비닐에스테르로서는, 예를 들면, 아세트산비닐, 프로피온산비닐, 피발린산비닐 등을 들 수 있지만, 비누화 반응이 진행되기 쉽기 때문에 아세트산비닐이 바람직하다. 이들의 비닐에스테르는, 1종을 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 좋다.
상기 에틸렌성 불포화 카르복시산 에스테르로서는, 예를 들면, 아크릴산, 메타크릴산의 메틸에스테르, 에틸에스테르, n-프로필에스테르, iso-프로필에스테르, n-부틸에스테르, t-부틸에스테르 등을 들 수 있지만, 비누화 반응이 진행되기 쉽기 때문에 아크릴산메틸, 메타크릴산메틸이 바람직하다. 이들의 에틸렌성 불포화 카르복시산 에스테르는 1종을 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 좋다.
또한, 필요에 따라서 비닐에스테르 및 에틸렌성 불포화 카르복시산 에스테르와 공중합 가능한 다른 에틸렌성 불포화 단량체를 비닐에스테르 및 에틸렌성 불포화 카르복시산 에스테르에 추가하여 사용하고, 이들을 공중합시켜도 좋다. 이와 같이 하여 얻어지는 공중합체를 비누화하여 얻어지는, 비닐알코올을 모노머로서 중합시킨 양태의 공중합체도 본 발명에 있어서, 비닐알코올과 에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물의 공중합체로서 이용할 수 있다.
비누화 반응의 일례로서, 아세트산비닐/아크릴산메틸 공중합체가 수산화칼륨(KOH)에 의해 100% 비누화되었을 때의 비누화 반응을 이하에 나타낸다.
Figure pct00001
또한, 위에 나타내는 바와 같이, 비닐알코옹과 에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물의 공중합체는, 비닐에스테르와 에틸렌성 불포화 카르복시산 에스테르를 공중합시켜서 모노머 유래의 에스테르 부분을 비누화시킨 물질이고, 모노머끼리의 결합은 C-C공유 결합이다.
해당 공중합체에 있어서는, 비닐에스테르와 에틸렌성 불포화 카르복시산 에스테르의 몰비(비닐알코올/에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물)는, 95/5 ~ 5/95가 바람직하고, 95/5 ~ 50/50이 보다 바람직하고, 90/10 ~ 60/40이 더욱 바람직하다. 95/5 ~ 5/95의 범위 내이면, 비누화 후 얻어지는 중합체가 바인더로서의 지지력이 특히 바람직하게 향상된다.
따라서, 얻어지는 비닐알코올과 에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물의 상기 공중합체에 있어서, 공중합 조성비는 몰비로 95/5 ~ 5/95가 바람직하고, 95/5 ~ 50/50이 보다 바람직하고, 90/10 ~ 60/40이 더욱 바람직하다.
에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물로서는, 아크릴산알칼리 금속 중화물 및 메타크릴산 알칼리 금속 중화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종이 바람직하다. 또한, 에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물의 알칼리 금속으로서는, 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘 등을 예시할 수 있고, 바람직하게는 칼륨 및 나트륨이다. 특히 바람직한 에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물은, 아크릴산나트륨 중화물, 아크릴산칼륨 중화물, 메타크릴산나트륨 중화물 및 메타크릴산칼륨 중화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종이다.
비닐알코올과 에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물의 공중합체의 전구체인 비닐에스테르/에틸렌성 불포화 카르복시산 에스테르 공중합체는, 분말상으로 공중합체가 얻어지는 관점에서, 중합 촉매를 포함하는 분산제 수용액 중에 비닐에스테르 및 에틸렌성 불포화 카르복시산 에스테르를 주체로 하는 단량체를 현탁시킨 상태로 중합시켜서 중합체 입자로 하는 현탁 중합법에 의해 얻어진 것이 바람직하다.
상기 중합 촉매로서는, 예를 들면, 벤조일퍼옥시드, 라우릴퍼옥시드 등의 유기 과산화물, 아조비스이소부티로니트릴, 아조비스디메틸발레로니트릴 등의 아조 화합물을 들 수 있지만, 특히, 라우릴퍼옥시드가 바람직하다.
중합 촉매의 첨가량은, 단량체의 총 질량에 대하여 0.01~5질량%가 바람직하고, 0.05~3질량%가 보다 바람직하고, 0.1~3질량%가 더욱 바람직하다.
중합을 실시하게 할 때의 상기 분산제는, 사용하는 단량체의 종류, 양 등에 따라 적당한 물질을 선택하면 좋지만, 구체적으로는, 폴리비닐알코올(부분 비누화 폴리비닐알코올, 완전 비누화 폴리비닐알코올), 폴리(메타)아크릴산 및 그 염, 폴리비닐피롤리돈 등의 수용성 고분자; 인산칼슘, 규산마그네슘 등의 불용성 무기 화합물 등을 들 수 있다. 이들의 분산제는 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 좋다.
분산제의 사용량은, 사용하는 단량체의 종류 등에도 따르지만, 단량체의 총 질량에 대하여 0.01~10질량%가 바람직하고, 0.05~5질량%가 보다 바람직하다.
또한, 상기 분산제의 계면 활성 효과 등을 조정하기 위해, 알칼리 금속, 알칼리 토류 금속 등의 수용성 염을 첨가할 수도 있다. 예를 들면, 염화나트륨, 염화칼륨, 염화칼슘, 염화리튬, 무수황산나트륨, 황산칼륨, 인산수소2나트륨, 인산수소2칼륨, 인산3나트륨 및 인산3칼륨 등을 들 수 있고, 이들의 수용성 염은 1종을 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 조하바ㅎ여 사용해도 좋다.
수용성 염의 사용량은, 사용하는 분산제의 종류, 양 등에도 따르지만, 분산제 수용액의 질량에 대하여 통상 0.01~10질량%이다.
단량체를 중합시키는 온도는, 중합 촉매의 10시간 반감기 온도에 대하여 -20~20℃가 바람직하고, -10~10℃가 보다 바람직하다. 예를 들면, 라우릴퍼옥시드의 10시간 반감기 온도는 약 62℃이다.
단량체를 중합시키는 시간은, 사용하는 중합 촉매의 종류, 양, 중합 온도 등에도 따르지만, 통상, 수시간~수십시간이다.
중합 반응 종료 후, 공중합체는 원심 분리, 여과 등의 방법에 의해 분리되고, 함수 케이크 형상으로 얻어진다. 얻어진 함수 케이크 형상의 공중합체는 그대로 또는 필요에 따라서 건조하여 비누화 반응에 사용할 수 있다.
본 명세서에서의 중합체의 수평균 분자량은, 용매로서 DMF를 이용하여 GFC컬럼(예를 들면, Shodex사제 OHpak)을 구비한 분자량 측정 장치로 구한 값이다. 이와 같은 분자량 측정 장치로서는, 예를 들면, 워터즈사제 2695, RI검출기2414를 들 수 있다.
비누화 전의 공중합체의 수평균 분자량은, 10,000~1,000,000이 바람직하고, 50,000~800,000이 보다 바람직하다.
비누화 반응은, 예를 들면, 알칼리 금속을 포함하는 알칼리의 존재 하, 수성 유기 용매만, 또는 수성 유기 용매와 물의 혼합 용매 중에서 실시할 수 있다. 상기 비누화 반응에 사용하는 알칼리 금속을 포함하는 알칼리로서는, 종래 공지의 것을 사용할 수 있고, 알칼리 금속 수산화물이 바람직하고, 반응성이 높다는 관점에서, 수산화나트륨 및 수산화칼륨이 특히 바람직하다.
상기 알칼리의 양은, 단량체의 몰수에 대하여 60~140몰%가 바람직하고, 80~120몰%가 보다 바람직하다.
상기 비누화 반응에는, 수성 유기 용매만, 또는 수성 유기 용매와 물의 혼합 용매를 이용하는 것이 바람직하다. 해당 수성 유기 용매로서는, 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올, n-부탄올, t-부탄올 등의 저급 알코올류; 아세톤, 메틸에틸케톤 등의 케톤류; 및 이들의 혼합물 등을 들 수 있지만, 그 중에서도 저급 알코올류가 바람직하고, 우수한 결착 효과와 기계적 전단에 대하여 우수한 내성을 가지는 비닐알코올과 에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물의 공중합체가 얻어지는 이유에서, 특히, 메탄올 및 에탄올이 바람직하다.
상기 수성 유기 용매와 물의 혼합 용매에서의 수성 유기 용매/물의 질량비는, 30/70 ~ 85/15가 바람직하고, 40/60 ~ 85/15가 보다 바람직하고, 40/60 ~ 80/20이 더욱 바람직하다. 또한, 함수 케이크 형상의 공중합체를 그대로 비누화 반응에 사용하는 경우, 상기 수성 유기 용매/물의 질량비는, 함수 케이크 형상의 공중합체 중의 물을 포함하는 것으로 한다.
비닐에스테르/에틸렌성 불포화 카르복시산 에스테르 공중합체를 비누화시키는 온도는, 단량체의 몰비에도 따르지만, 예를 들면, 20~60℃가 바람직하고, 20~50℃가 보다 바람직하다.
비누화 반응의 시간은, 사용하는 알칼리의 종류, 양 등에 따라 다르지만, 통상, 수시간 정도에서 반응은 종료된다.
또한, 비누화도는 90~100%인 것이 바람직하고, 95~100%인 것이 보다 바람직하다. 해당 비누화도의 범위의 하한은, 91, 92, 93, 94, 또는 95%이어도 좋다. 비누화도를 90% 이상으로 함으로써 물로의 용해성을 향상시킬 수 있다.
비누화 반응이 종료된 시점에서 통상, 페이스트 내지 슬러리 형상의 공중합체 비누화물의 분산체로 된다. 원심 분리, 여과 등, 종래 공지의 방법에 의해 고액 분리하고, 메탄올 등의 저급 알코올 등으로 잘 세정하여 얻어진 함액 공중합체 비누화물을 건조함으로써 구형상 단일 입자 또는 구형상 입자가 응집한 응집 입자로서 공중합체 비누화물, 즉, 비닐알코올과 에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물의 공중합체를 얻을 수 있다.
상기 비누화 반응 이후에 있어서, 염산, 황산, 인산, 질산 등의 무기산; 포름산, 아세트산, 옥살산, 시트르산 등의 유기산 등의 산을 이용하여 공중합체 비누화물을 산처리한 후에, 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화루비듐, 수산화세슘, 수산화플란슘 등, 임의의 알칼리 금속을 이용하여 이종의(즉, 알칼리 금속이 다른) 비닐알코올과 에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물의 공중합체를 얻을 수도 있다.
함액 공중합체 비누화물을 건조하는 조건은 특별히 한정되지 않지만, 통상, 상압 또는 감압 하, 30~120℃의 온도로 건조하는 것이 바람직하다.
건조 시간은, 건조 시의 압력, 온도에도 따르지만, 통상, 수시간~수십시간이다.
카르복시메틸셀룰로오스(CMC)는, 셀룰로오스 유도체의 1종이고, 예를 들면, 목재 펄프, 린터 펄프 등을 원료로 하고, 모노클로로아세트산 등을 반응시켜서 합성된다. 해당 합성 방법에 있어서는, 극성의 카르복실기가 셀룰로오스를 가용화하고, 화학적으로 반응하기 쉬워진다. 이때, 셀룰로오스에 대한 모노클로로아세트산 등의 도입률은 "에테르화도"로 나타난다. 카르복시메틸셀룰로오스에서의 에테르화도는 비교적 높은 편이 바람직하고, 구체적으로는, 0.5 이상의 것이 바람직하고, 0.6 또는 0.7 이상의 것이 보다 바람직하고, 0.8 이상의 것이 더욱 바람직하다.
카르복시메틸셀룰로오스의 염으로서는, 예를 들면, 나트륨염 및 칼륨염(즉, 카르복시메틸셀룰로오스나트륨 및 카르복시메틸셀룰로오스칼륨)이 바람직하게 예시된다. 특히, 카르복시메틸셀룰로오스나트륨이 바람직하다.
또한, "비닐알코올과 에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물의 공중합체 및/또는 카르복시메틸셀룰로오스 또는 그 염"이란, "비닐알코올과 에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물의 공중합체 및 카르복시메틸셀룰로오스 또는 그 염으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상"과 같은 의미이다. 즉, 비닐알코올과 에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물의 공중합체는 1종 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다. 카르복시메틸셀룰로오스 또는 그 염도 1종 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다. 그리고 비닐알코올과 에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물의 공중합체와, 카르복시메틸셀룰로오스 또는 그 염은, 어느 한쪽만 이용해도 좋고, 양쪽을 조합하여 이용해도 좋다.
또한, 본 발명의 조성물에는, 본 발명의 특정의 고분자에 추가하여, 활물질 및/또는 필러가 포함되어 있어도 좋다. 활물질 및/또는 필러가 포함되는 경우에는, 슬러리 조성물인 것이 바람직하다.
활물질로서는, 전극(양극 또는 음극) 활물질이 바람직하다. 활물질을 함유하는 본 발명의 조성물은, 예를 들면, 2차 전지(특히, 비수 전해질 2차 전지)용 전극 합제 조성물로서 바람직하게 이용할 수 있다.
양극 활물질로서는, 본 기술 분야에서 사용되는 양극 활물질을 사용할 수 있다. 예를 들면, 인산철리튬(LiFePO4), 인산망간리튬(LiMnPO4), 인산코발트리튬(LiCoPO4), 피로인산철(Li2FeP207), 코발트산리튬 복합 산화물(LiCoO2), 스피넬형 망간산리튬 복합 산화물(LiMn2O4), 망간산리튬 복합 산화물(LiMnO2), 니켈산리튬 복합 산화물(LiNiO2), 니오브산리튬 복합 산화물(LiNbO2), 철산리튬 복합 산화물(LiFeO2), 마그네슘산리튬 복합 산화물(LiMgO2), 칼슘산리튬 복합 산화물(LiCaO2), 동산리튬 복합 산화물(LiCuO2), 아연산리튬 복합 산화물(LiZnO2), 몰리브덴산리튬 복합 산화물(LiMoO2), 탄탈산리튬 복합 산화물(LiTaO2), 텅스텐산리튬 복합 산화물(LiWO2), 리튬-니켈-코발트-알루미늄 복합 산화물(LiNiO.8CoO.15AlO.O502), 리튬-니켈-코발트-망간 복합 산화물(LiNiO.33CoO. 33MnO.3302), Li과잉계 니켈-코발트-망간 복합 산화물(LiNiO.5Mn1.504), 산화망간(MnO2), 바나듐계 산화물, 유황계 산화물, 실리케이트계 산화물 등이 적합하게 사용된다. 이들 양극 활물질은, 1종 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.
또한, 음극 활물질로서는, 예를 들면, 리튬 이온 2차 전지에서 통상 이용되는 재료를 이용할 수 있다. 구체적으로는 예를 들면, Li, Na, C(예를 들면, 흑연, 그래파이트 등), Mg, Al, Si, P, K, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Y, Zr, Nb, Mo, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Sb, W, Pb, Bi, 이들의 원소를 이용한 합금, 산화물, 칼코겐화물, 할로겐화물 등을 들 수 있다. 이들 음극 활물질은, 1종 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.
필러로서는, 무기물의 미립자 또는 유기물의 미립자(필러 입자)를 바람직하게 들 수 있다. 필러를 함유하는 본 발명의 조성물은, 예를 들면, 2차 전지(특히, 비수 전해질 2차 전지)용 세퍼레이터용 조성물로서 바람직하게 이용할 수 있다. 즉, 해당 조성물에는 바인더(본 발명의 특정한 고분자) 및 필러가 포함되어 있는 이유에서, 상기 세퍼레이터에 필러를 구비시키기 위해 유용하다.
무기물의 미립자로서는, 예를 들면, 탄산칼슘, 탤크, 클레이, 카올린, 실리카, 하이드로탈사이트, 규조토, 탄산마그네슘, 탄산바륨, 황산칼슘, 황산마그네슘, 황산바륨, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 산화칼슘, 산화마그네슘, 산화티탄, 알루미나, 마이카, 제올라이트, 유리 등의 미립자를 들 수 있다. 유기물의 미립자로서는, 예를 들면, 스티렌, 비닐케톤, 아크릴로니트릴, 메타크릴산메틸, 메타크릴산에틸, 글리시딜메타크릴레이트, 글리시딜아크릴레이트, 아크릴산메틸 등의 단독 또는 2종류 이상의 공중합체; 폴리테트라플루오로에틸렌, 4불화 에틸렌-6불화 프로필렌 공중합체, 4불화 에틸렌-에틸렌 공중합체, 폴리비닐리덴플루오라이드 등의 불소계 수지; 멜라민 수지; 요소 수지; 폴리에틸렌; 폴리프로필렌; 폴리메타크릴레이트 등의 미립자를 들 수 있다. 2종류 이상의 미립자나 다른 입도 분포를 가지는 동종의 미립자를 혼합하여 필러 입자로서 이용해도 좋다. 필러 입자로서는, 이들 중에서도 특히 알루미나가 바람직하다.
본 발명의 조성물은, 바람직하게는, (0)비닐알코올과 에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물의 공중합체 및 카르복시메틸셀룰로오스 또는 그 염의 수용액 조성물, (ⅰ) 비닐알코올과 에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물의 공중합체의 수용액 조성물, (ⅱ) 카르복시메틸셀룰로오스 또는 그 염 수용액 조성물, 또는 (ⅲ) 본 발명의 특정한 고분자 및 물에 추가하여, 활물질 및/또는 필러도 함유하는 슬러리 조성물이다. 이하, 이들의 조성물을 (0)조성물, (ⅰ)조성물, (ⅱ)조성물, (ⅲ)조성물이라 하는 일이 있다.
비닐알코올과 에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물의 공중합체, 또는 카르복시메틸셀룰로오스 또는 그 염을 물에 용해시켜서 수용액 조성물로 하여(또는, 활물질 및/또는 필러 등을 더 추가하여 슬러리 조성물로 하여) 실온 보관하면, 보관 중에 현저히 증점해 버리는 바, 본 발명에 포함되는 조성물은, 이와 같은 현저한 증점이 억제되어 있다. 예를 들면, (0)조성물, (ⅰ)조성물 및 (ⅱ)조성물을 수용액 조성물인 채 보관해도, 또한, (ⅲ)조성물을 슬러리 조성물인 채 보관해도 보관 중의 현저한 증점은 억제된다.
보다 구체적으로는, 본 발명의 조성물은, 조성물 온도를 25℃로 조정하여, 해당 조성물 점도를 Xc(Pa·s)로 하고, 25℃ 조정 후, 해당 조성물을 밀폐 용기 내에 넣고 25℃(예를 들면, 25℃ 항온조)에서 3일간 정치했을 때의 해당 조성물 점도를 Xd(Pa·s)로 했을 때, 하기 식으로 구해지는 증점도가 0~10%인 것이 바람직하다.
증점도(%) = (Xd-Xc)/Xc×100
해당 증점도 범위의 상한은, 바람직하게는 9.5, 9, 8.5, 8, 7.5, 또는 7%이고, 보다 바람직하게는 6.5, 6, 5.5, 5, 4.5, 4, 3.5, 또는 3%이다.
또한, 본 발명의 조성물은, 이하에 상세히 서술하는 "변화율"이 0~10%이면, 상기한 증점도 범위를 달성할 개연성이 매우 높다. 따라서, 증점도는 아니고, 해당 "변화율"에 의해 본 발명의 조성물을 특정할 수도 있다. 나아가서는, 증점도를 지표로서 이용하는 경우에는 현저한 증점이 억제된 조성물인지를 판정할 수 있는 것은 물론, "변화율"을 지표로서 이용함으로써 실제로 조성물을 보관하지 않고도 현저한 증점이 억제된 조성물인지를 판정할 수 있다. 또한, 이와 같은 판정 방법에 대해서도, 본 발명은 바람직하게 포함한다.
(0)조성물, (ⅰ)조성물 및 (ⅱ)조성물은, 실온 하, 점도가 200±100mPa·s로 되도록 물로 희석하여 조성물 온도를 25℃로 조정하고, 해당 조성물 점도를 Xa1(Pa·s)로 하고, 해당 조성물을 밀폐 용기 내에 넣고 95℃에서 8시간 정치했을 때의 해당 조성물 점도를 Xb1(Pa·s)로 했을 때, 하기 식으로 구해지는 변화율이 0~10%인 조성물인 것이 바람직하다.
변화율(%) = (Xa1-Xb1)/Xb1×100
또한, 해당 변화율 범위의 상한은, 바람직하게는 9.5, 9, 8.5, 8, 7.5, 7, 6.5, 6, 5.5, 5, 4.5, 4, 3.5, 3, 2.5, 2, 1.5, 또는 1%이어도 좋다. 또한, 실온은 25℃를 가리키고, 희석에 이용한 물의 온도는 25℃ 이하이다. 물의 온도는 특별히 한정되지는 않지만, 예를 들면, 15~25℃ 정도가 바람직하다. 또한, 점도가 200±100mPa·s로 되도록 물로 희석한다는 것은, 상기 조성물을 물로 균일하게 희석하여 해당 점도로 조정하는 것을 말하고, 균일하게 희석하는 데 있어서는, 혼합 및/또는 교반 등의 조작을 실시해도 좋다.
또한, (ⅲ)조성물은, 실온 하, 점도가 1000±900mPa·s로 되도록 물로 희석하여 조성물 온도를 25℃로 조정하고, 해당 조성물 점도를 Xa2(Pa·s)로 하고, 해당 조성물을 밀폐 용기 내에 넣고 95℃에서 8시간 정치했을 때의 해당 조성물 점도를 Xb2(Pa·s)로 했을 때, 하기 식으로 구해지는 변화율이 0~10%인 조성물인 것이 바람직하다.
변화율(%) = (Xa2-Xb2)/Xb2×100
또한, 해당 변화율 범위의 상한은, 바람직하게는 9.5, 9, 8.5, 8, 7.5, 7, 6.5, 6, 5.5, 5, 4.5, 4, 3.5, 3, 2.5, 2, 1.5, 또는 1%이어도 좋다. 또한, 실온은 25℃를 가리키고, 희석에 이용한 물의 온도는 25℃ 이하이다. 물의 온도는, 특별히 한정되지는 않지만, 예를 들면, 15~25℃ 정도가 바람직하다. 또한, 점도가 1000±900mPa·s로 되도록 물로 희석한다는 것은, 상기 조성물을 물로 균일하게 희석하여 해당 점도로 조정하는 것을 말하고, 균일하게 희석하는 데 있어서는, 혼합 및/또는 교반 등의 조작을 실시해도 좋다.
또한, 상기 증점도 및 변화율을 산출하기 위한 점도는, 모두 B형 점도계(BROOKFIELD사제 LV형), 스핀들 No. Lv-4, 30rpm(액온 25℃)으로 측정한 값이다.
본 발명의 효과를 손상하지 않는 한, 본 발명의 조성물에 함유되는 성분량은, (ⅰ)조성물에 있어서는, 비닐알코올과 에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물의 공중합체 및 물의 함유량은, 예를 들면, 질량비로 해당 공중합체:물=1:5~15 정도가 바람직하고, 1:6~14, 1:6~13, 또는 1:6~12 정도가 보다 바람직하고, 1:7~11 정도가 더욱 바람직하고, 1:8~10 정도가 더욱 바람직하다. 또한, (ⅱ)조성물에 있어서는, 카르복시메틸셀룰로오스 또는 그 염 및 물의 함유량은, 예를 들면, 질량비로 카르복시메틸셀룰로오스 또는 그 염; 물=1:5~15 정도가 바람직하고, 1:6~14, 1:6~13, 또는 1:6~12 정도가 보다 바람직하고, 1:7~11 정도가 더욱 바람직하고, 1:8~10정도가 더한층 바람직하다. 또한, (0)조성물 및 (ⅲ)조성물은, 비닐알코올과 에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물의 공중합체 및 물의 함유량 및 카르복시메틸셀룰로오스 또는 그 염 및 물의 함유량은, 상기 (ⅰ)조성물 및 (ⅱ)조성물과 동일해도 좋고, 또는 질량비로 본 발명의 특정한 고분자:물=1:10~30 정도이어도 좋고, 1:15~25 또는 1:17~23 정도이어도 좋다. 또한, (ⅲ)조성물에서의 활물질 및/또는 필러의 함유량은, 활물질 및/또는 필러의 종류에도 따르지만, 활물질 및/또는 필러:물=1:0.5~1.5 정도가 바람직하고, 1:0.7~1.3 정도가 보다 바람직하다(특히, 활물질로서 그래파이트가 포함되는 경우).
이와 같은 증점도, 나아가서는 변화율을 달성하는 조성물을 조제하기 위해서는, 본 발명의 특정한 고분자를 물에 용해시켜서 수용액 조성물로 할 때, 조성물의 온도를 85℃ 이상으로 한다. 또한, 해당 온도 하에서 1시간 이상 교반하여 용해시키는 것이 바람직하다. 교반 시간 및 조건은 적절히 설정해도 좋지만, 시간은 1시간 이상으로 하는 것이 바람직하다. 조성물 온도는, 상기와 같이 85℃ 이상이고, 바람직하게는 86, 87, 88, 또는 89℃ 이상이고, 보다 바람직하게는 90, 91, 92, 93, 94, 또는 95℃ 이상이다. 또한, 시간은 2시간 이상으로 하는 것이 보다 바람직하고, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5, 5.5, 6, 6.5, 7, 7.5, 또는 8시간 이상으로 하는 것이 더한층 바람직하다. 또한, 교반은, 예를 들면, 공지의 교반기를 이용하여 실시할 수 있고, 교반 속도 등은 적절히 설정할 수 있다.
또한, 해당 용해 시(바람직하게는 교반 시)에, 상기한 각 성분 함유량으로 되도록 각 성분을 혼합함으로써 용이하게 상기 조성의 본 발명의 조성물을 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 조성물이 활물질 및/또는 필러를 포함하는 경우에는, 해당 용해 시(바람직하게는 교반 시)에 활물질 및/또는 필러도 아울러서 혼합할 수도 있다. 일단, 본 발명의 특정한 고분자를 상기와 같이 조성물의 85℃ 이상으로 하여(바람직하게는 1시간 이상 교반하여) 물에 용해시킨 후, 활물질 및/또는 필러를 더 추가하여 혼합함으로써 조제할 수도 있어서 바람직하다.
본 발명의 조성물의 바람직한 제조 방법으로서, 예를 들면, 다음의 방법을 들 수 있다. (0)조성물, (ⅰ)조성물, 또는 (ⅱ)조성물의 제조 방법으로서:
비닐알코올과 에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물의 공중합체 및/또는 카르복시메틸셀룰로오스 또는 그 염의 수용액 조성물의 제조 방법으로서,
비닐알코올과 에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물의 공중합체 및/또는 카르복시메틸셀룰로오스 또는 그 염 및 물을 혼합하는 공정을 포함하고,
혼합이 1시간 이상 교반함으로써 실시되고, 해당 교반 중, 혼합물이 85℃ 이상의 온도로 유지되는 방법.
또한, (ⅲ)조성물의 제조 방법으로서:
비닐알코올과 에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물의 공중합체 및/또는 카르복시메틸셀룰로오스 또는 그 염, 물 및 활물질 및/또는 필러를 함유하는 슬러리 조성물의 제조 방법으로서,
(α) 비닐알코올과 에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물의 공중합체 및/또는 카르복시메틸셀룰로오스 또는 그 염 및 물을 혼합하는 공정 및 (β) 활물질 및/또는 필러를 다른 조성물 원료와 혼합하는 공정
을 포함하고,
공정(α)의 혼합이 1시간 이상 교반함으로써 실시되고, 해당 교반 중, 혼합물이 85℃ 이상의 온도로 유지되는 방법.
또한, 해당 방법의 공정(α)과 공정(β)의 순서는 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 공정(α_을 실시하고, 얻어진 혼합물을 이용하여 다시 공정(β)을 실시해도 좋고, 공정(α) 및 (β)를 동시에 실시해도 좋다.
본 발명의 조성물에는, 본 발명의 효과를 손상하지 않는 범위에서 다른 고분자를 더 포함하고 있어도 좋다. 해당 고분자로서는, 2차 전지용 바인더로서 공지의 것이 바람직하다. 구체적으로는 예를 들면, 폴리아크릴산, 폴리아크릴산나트륨, 폴리아크릴산염 등의 아크릴 수지, 알긴산나트륨, 폴리이미드(PI), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리아미드, 폴리아미드이미드, 스티렌부타디엔 고무(SBR), 폴리비닐알코올(PVA), 에틸렌아세트산 공중합체(EVA) 등을 들 수 있다. 또한, 비닐에스테르, 아크릴산에스테르, 메타크릴산에스테르, 또는 이들의 어느 하나 또는 2개 이상을 그 구조 중에 포함하는 수지 등도 들 수 있다. 이들은 1종 단독 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다. 이들 다른 고분자의 조성물에서의 함유량으로서는, 본 발명의 효과를 손상하지 않는 범위에서 적절히 설정할 수 있다. 예를 들면, 조성물에 대하여 0%(즉, 포함하지 않는다), 또는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 또는 10질량% 이하를 들 수 있다.
또한, 본 명세서에 있어서 "포함하는"이란, "본질적으로 이루어지는"과 "로 이루어지는"도 포함한다(The term "comprising" includes "consisting essentially of" and "consisting of."). 또한, 본 발명은, 본 명세서에 설명한 구성 요건의 임의의 조합을 모두 포함한다.
또한, 상기한 본 발명의 각 실시 형태에 대하여 설명한 각종 특성(성질, 구조, 기능 등)은, 본 발명에 포함되는 주제를 특정하는 데 있어서, 어떻게 조합되어도 좋다. 즉, 본 발명에는, 본 명세서에 기재되는 조합 가능한 각 특성의 모든 조합으로 이루어지는 주제가 전부 포함된다.
실시예
이하, 본 발명으 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 하기의 예에 한정되는 것은 아니다.
<비닐알코올과 에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물의 공중합체의 제작>
(제조예 1) 비닐에스테르/에틸렌성 불포화 카르복시산 에스테르 공중합체의 합성
교반기, 온도계, N2가스 도입관, 환류 냉각기 및 적하 깔때기를 구비한 용량 2L의 반응조에 물 768g, 무수황산나트륨 12g을 넣고, N2가스를 불어넣어서 계 내를 탈산소했다. 계속해서, 부분 비누화 폴리비닐알코올(비누화도 88%) 1g, 라우릴퍼옥시드 1g을 넣고, 내부 온도 60℃까지 승온한 후, 아크릴산메틸 51g(0.6㏖) 및 아세트산비닐 206.4g(2.4㏖)의 단량체를 적하 깔때기에 의해 4시간에 걸쳐서 적하한 후, 내부 온도 65℃에서 2시간 유지하여 반응을 완결시켰다(이용한 아크릴산메틸과 아세트산비닐의 몰비는 약 20:80). 그 후, 고형분을 여과 분별함으로써 아세트산비닐/아크릴산메틸 공중합체 287g(10.0질량% 함수)을 얻었다.
(제조예 2) 비닐에스테르/에틸렌성 불포화 카르복시산 에스테르 공중합체 비누화물의 합성
상기 동일한 반응조에 메탄올 450g, 물 420g, 수산화나트륨 132g(3.3㏖) 및 제조예 1에서 얻어진 함수 공중합체 287g(10.0질량% 함수)을 넣고, 교반 하에서 30℃, 3시간 비누화 반응을 실시했다. 비누화 반응 종료 후, 얻어진 공중합체 비누화물을 메탄올로 세정, 여과하고, 70℃에서 6시간 건조시키고, 아세트산비닐/아크릴산메틸 공중합체 비누화물(비닐알코올과 아크릴산나트륨 중화물의 공중합체라고 할 수도 있다. 이하, "공중합체"라고도 표기한다) 170g을 얻었다.
<실시예 1>
교반기, 온도계 및 환류 냉각기를 구비한 용량 2L의 반응조에 물 890g 및 제조예 2에서 얻은 공중합체 110g(함수 9질량%)을 넣고, 내부 온도 90℃로 3시간 교반했다. 그 후, 실온까지 냉각하여 수용액(A)을 얻었다.
또한, 내부 온도는 반응조 내의 온도라는 의미이고, 보다 구체적으로는, 여기에서는 반응조에 들어가 있는 조성물의 온도를 말한다.
<실시예 2>
교반 시간을 8시간으로 한 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여 수용액(B)을 얻었다.
<실시예 3>
교반 온도(내부 온도)를 85℃로 한 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여 수용액(C)을 얻었다.
<실시예 4>
교반 온도(내부 온도)를 85℃로 한 이외는, 실시예 2와 동일하게 하여 수용액(D)을 얻었다.
<실시예 5>
교반 온도(내부 온도)를 95℃로 한 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여 수용액(E)을 얻었다.
<실시예 6>
물 945g, 공중합체 55g(함수 9질량%)로 한 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여 수용액(F)을 얻었다.
<실시예 7>
공중합체 대신에 카르복시메틸셀룰로오스(다이셀 파인켐사제: 1220)로 한 이외는, 실시예 5와 동일하게 하여 수용액(G)을 얻었다.
<실시예 8>
그래파이트 입자(히타치 가세이사제: MAG-D) 1567.5㎎, 물 907.5㎎, 수용액(A) 825.0㎎을 자전 공전 믹서(싱크사제: 아와토리 렌타로)로 실온에서 30분 혼합하여 슬러리(A)를 얻었다.
<비교예 1>
교반 온도(내부 온도)를 80℃로 한 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여 수용액(H)을 얻었다.
<비교예 2>
교반 온도(내부 온도)를 80℃로 하고, 교반 시간을 8시간으로 한 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여 수용액(I)을 얻었다.
<비교예 3>
교반 온도(내부 온도)를 80℃로 한 이외는, 실시예 5와 동일하게 하여 수용액(J)을 얻었다.
<비교예 4>
교반 온도(내부 온도)를 70℃로 하고, 교반 시간을 8시간으로 한 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여 수용액(K)을 얻었다.
<비교예 5>
교반 온도(내부 온도)를 60℃로 하고, 교반 시간을 8시간으로 한 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여 수용액(L)을 얻었다.
<비교예 6>
교반 온도(내부 온도)를 25℃로 한 이외는, 실시예 6과 동일하게 하여 수용액(M)을 얻었다.
<참고예 1>
공중합체 대신에 폴리아크릴산(와코 준야쿠사제)을 이용하고, 교반 온도(내부 온도)를 25℃로 한 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여 수용액(N)을 얻었다.
<참고예 2>
공중합체 대신에 폴리아크릴산(와코 준야쿠사제)을 이용한 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여 수용액(O)을 얻었다.
<비교예 7>
그래파이트 입자(히타치 가세이사제: MAG-D) 1567.5㎎, 물 1640.8㎎, 공중합체 92㎎을 자전 공전 믹서(싱크사제: 아와토리 렌타로)로 실온에서 30분 혼합하여 슬러리(B)를 얻었다.
<평가>
각 예에서 얻어진 수용액 및 슬러리 조성물에 대하여, 이하의 방법에 의해 점도 변화율 및 증점도를 측정했다. 결과를 표 1에 나타냈다.
1. 점도 변화율의 측정
고분자 및 물만을 포함하는 조성물에 대해서는, 점도가 200±100mPa·s로 되도록 물(25℃ 이하)을 추가하고, 균일하게 희석하여 25℃로 조정했을 때의 점도(a)와, 동일하게 조정한 수용액을 휘발하지 않도록 밀폐한 용기로 95℃의 오일 베스에 8시간 담근 후, 25℃로 냉각했을 때의 점도(b)를 측정했다. 그리고 하기 식에 의해 "변화율"을 산출했다.
고분자 및 물에 추가하여, 활물질 및/또는 필러도 포함하는 조성물에 대해서는, 점도가 1000±900mPa·s로 되도록 물(25℃ 이하)을 추가하고, 균일하게 희석하여 25℃로 조정했을 때의 점도(a)와, 휘발하지 않도록 밀폐한 용기로 95℃의 오일 베스에 8시간 담근 후, 25℃로 냉각했을 때의 점도(b)를 측정했다. 그리고 하기 식으로부터 "변화율"을 산출했다.
변화율(%) = (a－b)/b×100
2. 증점도의 측정
수용액 또는 슬러리 조성물 작성 후, 25℃로 조정했을 때의 점도(c)와, 25℃ 조정 후에 25℃의 항온조에서 3일간 보관(정치)한 후의 점도(d)를 측정했다. 그리고 하기 식에 의해 "증점도"를 산출했다.
증점도(%) = (d－c)/c×100
또한, 상기의 변화율 및 증점도를 산출하기 위해 이용한 점도는, 모두 B형 점도계(BROOKFIELD사제 LV형), 스핀들 No. Lv-4, 30rpm(액온 25℃)으로 측정한 값이다.
결과를 표 1에 나타낸다. 공중합체 또는 카르복시메틸셀룰로오스를 이용한 경우에는, 증점도와 변화율이 잘 상관해 있었다. 즉, 보관에 의해 현저히 증점한 것은, 변화율도 현저히 증가하고 있었지만, 증점이 억제된 것은, 변화율도 작았다. 증점도 10% 이하의 것을 ○, 10%보다 큰 것을 ×로 한 평가 결과는, 변화율 10% 이하의 것을 ○, 10%보다 큰 것을 ×로 한 평가 결과와 일치했다(표 1).
따라서, 증점도 대신에 변화율을 이용한 경우에도, 보관에 의해 현저히 증점하는지를 판단 가능한 것도 알 수 있었다.
고분자 샘플 변화율 증점도 평가
실시예 1 공중합체 수용액(A) 0.0% 0.7% ○
실시예 2 공중합체 수용액(B) 1.2% 0.0% ○
실시예 3 공중합체 수용액(C) 8.5% 9.0% ○
실시예 4 공중합체 수용액(D) 2.5% 2.7% ○
실시예 5 공중합체 수용액(E) 0.0% 0.0% ○
실시예 6 공중합체 수용액(F) 0.0% 2.7% ○
실시예 7 CMC 수용액(G) 0.0% 0.0% ○
실시예 8 공중합체 슬러리(A) 0.0% 6.7% ○
비교예 1 공중합체 수용액(H) 23.5% 114.0% ×
비교예 2 공중합체 수용액(I) 11.1% 31.7% ×
비교예 3 공중합체 수용액(J) 19.0% 17.3% ×
비교예 4 공중합체 수용액(K) 245.7% 184.8% ×
비교예 5 공중합체 수용액(L) 97.5% 240.0% ×
비교예 6 CMC 수용액(M) 18.5% 58.0% ×
참고예 1 폴리아크릴산 수용액(N) 20.4% 0.0% ○
참고예 2 폴리아크릴산 수용액(O) 0.0% 0.0% ○
비교예 7 공중합체 슬러리(B) 16.7% 185.7% ×

Claims (11)

  1. 비닐알코올과 에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물의 공중합체 및/또는 카르복시메틸셀룰로오스 또느 그 염의 수용액 조성물로서,
    실온(25℃) 하, 점도가 200±100mPa·s로 되도록 물(25℃ 이하)로 희석하여 조성물 온도를 25℃로 조정하고, 해당 조성물 점도를 Xa1(Pa·s)로 하고, 해당 조성물을 밀폐 용기 내에 넣고 95℃에서 8시간 정치했을 때의 해당 조성물 점도를 Xb1(Pa·s)로 했을 때,
    하기 식:
    변화율(%) = (Xa1-Xb1)/Xb1×100
    으로 구해지는 변화율이 0~10%인
    조성물.
  2. 비닐알코올과 에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물의 공중합체 및/또는 카르복시메틸셀룰로오스 또는 그 염,
    물 및,
    활물질 및/또는 필러
    를 함유하는 슬러리 조성물로서,
    실온(25℃) 하, 점도가 1000±900mPa·s로 되도록 물(25℃ 이하)로 희석하여 조성물 온도를 25℃로 조정하고, 해당 조성물 점도를 Xa2(Pa·s)로 하고, 해당 조성물을 밀폐 용기 내에 넣고 95℃에서 8시간 정치했을 때의 해당 조성물 점도를 X b2(Pa·s)로 했을 때,
    하기 식:
    변화율(%) = (Xa2-Xb2)/Xb2×100
    으로 구해지는 변화율이 0~10%인
    조성물.
  3. 비닐알코올과 에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물의 공중합체 및/또는 카르복시메틸셀룰로오스 또는 그 염 및 물을 함유하는 조성물로서, 조성물 온도를 25℃로 조정하고, 해당 조성물 점도를 Xc(Pa·s)로 하고, 25℃ 조정 후, 해당 조성물을 밀폐 용기 내에 넣고 25℃에서 3일간 정치했을 때의 해당 조성물 점도를 Xd(Pa·s)로 했을 때,
    하기 식:
    증점도(%) = (Xd-Xc)/Xc×100
    으로 구해지는 증점도가 0~10%인
    조성물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 조성물이,
    비닐알코올과 에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물의 공중합체 및/또는 카르복시메틸셀룰로오스 또는 그 염의 수용액 조성물인
    조성물.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 조성물이,
    비닐알코올과 에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물의 공중합체 및/또는 카르복시메틸셀룰로오스 또는 그 염,
    물 및,
    활물질 및/또는 필러
    를 함유하는 슬러리 조성물인
    조성물.
  6. 제2항 또는 제5항에 있어서,
    상기 활물질 및/또는 필러가 전극 활물질 및 무기물 미립자 및 유기물 미립자로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인
    조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    2차 전지용 바인더 조성물인
    조성물.
  8. 제2항, 제5항, 또는 제6항에 있어서,
    2차 전지용 전극 합제 조성물 또는 2차 전지용 세퍼레이터용 조성물인
    조성물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비닐알코올과 에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물의 공중합체가, 비닐알코올과 에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물의 공중합체 조성 몰비가 95/5 ~ 5/95의 공중합체인
    조성물.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에틸렌성 불포화 카르복시산알칼리 금속 중화물이 아크릴산알칼리 금속 중화물 및/또는 메타크릴산 알칼리 금속 중화물인
    조성물.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 카르복시메틸셀룰로오스가 에테르화도 0.8~1.2의 카르복시메틸셀룰로오스인
    조성물.
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