WO2020195402A1 - 多孔質樹脂粒子及びその製造方法、粒子含有層並びに積層多孔膜 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to porous resin particles, a method for producing the same, a particle-containing layer, and a laminated porous membrane.
- Lithium-ion secondary batteries are used in a wide range of applications because they are small and lightweight, have high energy density, and can be repeatedly charged and discharged.
- Lithium ion secondary batteries generally use a separator composed of an insulator to prevent a short circuit between the positive electrode and the negative electrode.
- the separator for example, a porous membrane made of polyolefin such as polyethylene or polypropylene is used.
- the separator made of a porous film made of polyolefin is liable to shrink and break at a high temperature of about 200 ° C., so that the positive electrode and the negative electrode may come into direct contact with each other to cause a short circuit, and abnormal heat generation due to the short circuit is suppressed. It may not be possible. Therefore, there is a demand for a separator that can sufficiently secure insulation even at such a high temperature.
- Patent Document 1 describes a battery separator in which a porous layer is laminated on at least one surface of a microporous polyolefin membrane, and the porous layer contains a fluororesin, inorganic particles, and crosslinked polymer particles. Are listed. Further, Patent Document 1 describes that the battery separator has heat resistance.
- Patent Document 2 describes a porous film for a secondary battery including non-conductive particles and a binder for a porous film, wherein the non-conductive particles are polymer particles, and the arithmetic mean value of the shape coefficient is 1.05. Described are porous membranes for secondary batteries, which are particles having a coefficient of variation of ⁇ 1.60, a coefficient of variation of the shape coefficient of 16% or less, and a coefficient of variation of particle size of 26% or less. Further, in Patent Document 2, non-conductive particles, a binder for a porous membrane and an aqueous medium are mixed to obtain a slurry for a porous membrane containing these, and the slurry for a porous membrane is coated on an organic separator layer. It is described that a separator with a porous membrane is produced. Further, Patent Document 2 describes that the separator with a porous membrane has heat resistance.
- the battery separator of Patent Document 1 has a problem that the internal resistance of the lithium ion secondary battery increases because the porous layer contains inorganic particles.
- the porous membrane for a secondary battery of Patent Document 2 contains non-conductive particles in order to improve the performance of the battery, and the non-conductive particles are solid particles whose shape is controlled. Therefore, when a slurry for a porous membrane containing the non-conductive particles is applied onto the organic separator layer to form a porous membrane, the electrolytic solution passes only through the voids between the particles, so that the organic with a porous membrane is organic. The permeability of the electrolytic solution to the separator became insufficient, and further improvement in the permeability was desired.
- the present invention has been made in view of the above circumstances. That is, the present invention is a porous resin particle capable of obtaining excellent liquid permeability of an electrolytic solution when used as a material for forming a particle-containing layer laminated on at least one surface of a porous film. And its manufacturing method. Another object of the present invention is to provide a particle-containing layer containing the porous resin particles and a laminated porous film using the particle-containing layer.
- the present inventors have succeeded in developing porous resin particles having a porous shape inside, and by using the porous resin particles, the above-mentioned I found that I could achieve my goal.
- the present invention has been further studied and completed by the present inventors.
- Item 1 Porous resin particles for forming a particle-containing layer laminated on at least one surface of a porous film. Porous resin particles in which the porous resin particles are a polymer of a vinyl-based monomer mixture.
- the vinyl-based monomer mixture contains a monofunctional vinyl-based monomer having one ethylenically unsaturated group and a polyfunctional vinyl-based monomer having two or more ethylenically unsaturated groups. With respect to the total mass of the monofunctional vinyl-based monomer and the polyfunctional vinyl-based monomer. The content ratio of the monofunctional vinyl-based monomer is 25 to 80% by mass.
- the monofunctional vinyl-based monomer is a (meth) alkyl-acrylate-based monomer and a (meth) acrylic acid ester-based monomer having a terminal carboxyl group or a terminal hydroxyl group. With respect to the total mass of the (meth) acrylic acid alkyl-based monomer, the (meth) acrylic acid ester-based monomer, and the polyfunctional vinyl-based monomer.
- the content ratio of the (meth) alkyl acrylate-based monomer is 25 to 70% by mass.
- the content ratio of the polyfunctional vinyl-based monomer is 20 to 60% by mass.
- the porous resin particles according to Item 2 wherein the content ratio of the (meth) acrylic acid ester-based monomer is 1 to 30% by mass.
- Item 4. Item 2. The porous resin particle according to any one of Items 1 to 3, wherein the volume average particle size is 0.3 to 5 ⁇ m.
- Item 5. Item 2. The porous resin particle according to any one of Items 1 to 4, wherein the coefficient of variation of the volume average particle size is 20% or less.
- Item 6. Item 2. The porous resin particle according to any one of Items 1 to 5, which has a pore diameter of 11 to 22 nm.
- Item 7. Item 2. The porous resin particles according to any one of Items 1 to 6, wherein the porous film is a separator for a secondary battery.
- Item 9. A laminated porous film in which the particle-containing layer according to Item 8 is laminated on at least one surface of the porous film.
- Item 10. A method for producing porous resin particles for forming a particle-containing layer laminated on at least one surface of a porous film. Including the step of seed polymerization of the monomer mixture in the presence of the porosifying agent and seed particles.
- the monomer mixture contains a monofunctional vinyl-based monomer having one ethylenically unsaturated group and a polyfunctional vinyl-based monomer having two or more ethylenically unsaturated groups.
- the monofunctional vinyl-based monomer is a (meth) alkyl-acrylate-based monomer and a (meth) acrylic acid ester-based monomer having a terminal carboxyl group or a terminal hydroxyl group. With respect to the total mass of the (meth) acrylic acid alkyl-based monomer, the (meth) acrylic acid ester-based monomer, and the polyfunctional vinyl-based monomer.
- the content ratio of the (meth) alkyl acrylate-based monomer is 25 to 70% by mass.
- the content ratio of the polyfunctional vinyl-based monomer is 20 to 60% by mass.
- Item 2. The method for producing porous resin particles according to Item 10, wherein the content ratio of the (meth) acrylic acid ester-based monomer is 1 to 30% by mass.
- Item 12. Item 8. The method for producing porous resin particles according to Item 10 or 11, wherein the porous agent is at least one selected from the group consisting of an aromatic hydrocarbon solvent, an aliphatic hydrocarbon solvent and an acetic acid ester solvent. ..
- porous resin particles of the present invention are used as a material for forming a particle-containing layer laminated on at least one surface of a porous membrane, it is possible to significantly improve the liquid permeability of the electrolytic solution. Become.
- (meth) acrylic means acrylic or methacrylic
- (meth) acrylate means acrylate or methacrylate
- the pore diameter is the pore diameter (average pore diameter) obtained from the nitrogen desorption isotherm based on the BJH method, for example, the pore diameter measured by the method for measuring the pore diameter described later in the section of Examples. It means (average pore size).
- Porous Resin Particles The present invention is porous resin particles for forming a particle-containing layer laminated on at least one surface of a porous membrane.
- the porous resin particles are a polymer of a vinyl-based monomer mixture.
- the vinyl-based monomer mixture contains a monofunctional vinyl-based monomer having one ethylenically unsaturated group and a polyfunctional vinyl-based monomer having two or more ethylenically unsaturated groups. Is preferable.
- the monofunctional vinyl-based monomer is not particularly limited, and a known monofunctional vinyl-based monomer having one ethylenically unsaturated group can be widely used.
- Examples of the monofunctional vinyl-based monomer include (meth) acrylic acid, (meth) alkyl-acrylate-based monomer, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-methoxyethyl (meth) acrylate, and ( Glycidyl acrylate, (meth) tetrahydrofurfuryl acrylate, diethylaminoethyl (meth) acrylate, trifluoroethyl (meth) acrylate, heptadecafluorodecyl (meth) acrylate, styrene monomer, vinyl acetate And so on.
- alkyl (meth) acrylate-based monomers are preferable because they are versatile, easily available, and have good handleability.
- One of these monofunctional vinyl-based monomers may be used alone, or two or more thereof may be mixed and used.
- the alkyl group contained in the (meth) alkyl acrylate monomer may be linear or branched.
- the alkyl group contained in the (meth) alkyl acrylate monomer is preferably an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, and more preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
- Examples of the (meth) alkyl acrylate monomer include alkyl acrylates such as methyl acrylate, ethyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, and 2-ethylhexyl acrylate; n-butyl methacrylate (n-butyl methacrylate).
- n-BMA 2-ethylhexyl methacrylate, methyl methacrylate (MMA), ethyl methacrylate, isobutyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, benzyl methacrylate, alkyl methacrylate such as isobornyl methacrylate and the like.
- methyl methacrylate (MMA) and n-butyl methacrylate (n-BMA) are preferable from the viewpoint of versatility and cost reduction.
- One of these (meth) alkyl acrylate-based monomers may be used alone, or two or more thereof may be mixed and used.
- styrene-based monomer examples include styrene, o-methylstyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, ⁇ -methylstyrene; styrenesulfonates such as sodium styrenesulfonate and ammonium styrenesulfonate. Be done. Among these, styrene, ⁇ -methylstyrene and sodium styrene sulfonate are preferable. One of these styrene-based monomers may be used alone, or two or more thereof may be mixed and used.
- the monofunctional vinyl-based monomer can further contain a (meth) acrylic acid ester-based monomer having a terminal carboxyl group or a terminal hydroxyl group.
- a (meth) acrylic acid ester-based monomer having a terminal carboxyl group or a terminal hydroxyl group.
- R is H or CH 3 , p is 1 to 50
- the compound represented by the general formula (1) and the compound represented by the general formula (2) may be used alone or in combination.
- l and m are preferably 1 to 30 and more preferably 1 to 7 from the viewpoint of increasing the porosity of the porous resin particles.
- p is preferably 1 to 30 and more preferably 1 to 7 from the viewpoint of increasing the porosity of the porous resin particles.
- Examples of the (meth) acrylic acid ester-based monomer having a terminal carboxyl group or a terminal hydroxyl group include 2-methacryloyloxyethyl succinic acid (HOMS), 2-methacryloyloxyethyl phthalic acid, and 2-methacryloyloxyethyl hexahydro.
- HOMS 2-methacryloyloxyethyl succinic acid
- Methoda acrylic having a terminal carboxyl group such as phthalic acid, 2-methacryloyloxyethyl maleic acid, 2-acryloyloxyethyl hexahydrophthalic acid (HOAA), 2-acryloyloxyethyl succinic acid, 2-acryloyloxyethyl phthalic acid, etc.
- Acid ester-based monomer 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 2-hydroxybutyl (meth) acrylate, having a terminal hydroxyl group and having a long-chain alkylene oxide portion
- a (meth) acrylic acid ester-based monomer having a terminal hydroxyl group such as a meta) acrylic acid ester can be used.
- 2-methacryloyloxyethyl succinic acid (HOMS), 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, and a long-chain alkylene oxide portion having a terminal hydroxyl group are used.
- (Meta) acrylic acid ester having is preferable.
- the (meth) acrylic acid ester-based monomer having a terminal carboxyl group or a terminal hydroxyl group a commercially available product can be used.
- commercially available products of the compound represented by the general formula (1) include the "Blemmer (registered trademark)” series manufactured by NOF CORPORATION.
- Blemmer (registered trademark)” series “Blemmer (registered trademark) 50PEP-300” (a plurality represented by the general formula (1)), which is a kind of poly (ethylene glycol-propylene glycol) monomethacrylate.
- a is a type of monomethacrylate "Blemmer (trademark) 70PEP-350B” (general formula (1) a mixture comprising a plurality of types of compounds represented by, R is CH 3, l is an average It is preferably about 5 and m is about 2 on average). These may be used alone or in admixture of two or more.
- Examples of commercially available products of the compound represented by the general formula (2) include the “Plaxel (registered trademark) FM” series manufactured by Daicel Corporation. Further, in the “Plaxel (registered trademark) FM” series, Pluxel (registered trademark) FM2D (a compound represented by the general formula (2) in which R is CH 3 and p is 2). , Praxel (registered trademark) FM3 (a compound represented by the general formula (2), in which R is CH 3 and p is 3) and the like are preferable. These may be used alone or in admixture of two or more.
- polyfunctional vinyl-based monomer having two or more ethylenically unsaturated groups examples include a polyfunctional (meth) acrylic acid ester-based monomer having two or more ethylenically unsaturated groups and an aromatic divinyl-based monomer. And so on.
- polyfunctional (meth) acrylic acid ester-based monomer examples include ethylene glycol diacrylate, ethylene glycol dimethacrylate (EGDMA), diethylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, and tetraethylene glycol di.
- ethylene glycol dimethacrylate is preferable from the viewpoint of increasing the porosity of the porous resin particles.
- One of these polyfunctional (meth) acrylic acid ester-based monomers may be used alone, or two or more thereof may be mixed and used.
- aromatic divinyl-based monomer examples include divinylbenzene, divinylnaphthalene, and derivatives thereof. These may be used alone or in admixture of two or more.
- a monofunctional vinyl-based monomer having one ethylenically unsaturated group and a polyfunctional vinyl-based single amount having two or more ethylenically unsaturated groups It is preferable that the content ratio of the monofunctional vinyl-based monomer is 25 to 80% by mass and the content ratio of the polyfunctional vinyl-based monomer is 75 to 20% by mass with respect to the total mass of the body. ..
- a monofunctional vinyl-based monomer having one ethylenically unsaturated group and a polyfunctional vinyl-based single having two or more ethylenically unsaturated groups The content ratio of the polyfunctional vinyl-based monomer is more preferably 22 to 60% by mass, and the content ratio of the polyfunctional vinyl-based monomer is 25 to 55% by mass with respect to the total mass of the weight. Is more preferable.
- the vinyl-based monomer mixture contains only a monofunctional vinyl-based monomer having one ethylenically unsaturated group and a polyfunctional vinyl-based monomer having two or more ethylenically unsaturated groups. Is preferable.
- the monofunctional vinyl-based monomer and the polyfunctional vinyl-based monomer have a relative mass relative to the total mass of the monofunctional vinyl-based monomer.
- the content ratio is preferably 25 to 80% by mass, and the content ratio of the polyfunctional vinyl-based monomer is preferably 75 to 20% by mass.
- the porous resin particles when the vinyl-based monomer mixture contains only the monofunctional vinyl-based monomer of the present invention and the polyfunctional vinyl-based monomer having two or more ethylenically unsaturated groups, the porous resin particles From the viewpoint of increasing the pore size of the polyfunctional vinyl-based monomer, the content ratio of the polyfunctional vinyl-based monomer is 22 to 60 mass with respect to the total mass of the monofunctional vinyl-based monomer and the polyfunctional vinyl-based monomer. The content ratio of the polyfunctional vinyl-based monomer is more preferably 25 to 55% by mass.
- the vinyl-based monomer mixture contains a (meth) alkyl acrylate-based monomer, a (meth) acrylate-based monomer having a terminal carboxyl group or a terminal hydroxyl group, and two ethylenically unsaturated groups. It is preferably a polyfunctional vinyl-based monomer having the above. Further, the vinyl-based monomer mixture has two or more (meth) acrylic acid alkyl-based monomer, (meth) acrylic acid ester-based monomer having a terminal carboxyl group or a terminal hydroxyl group, and an ethylenically unsaturated group. It is particularly preferable to contain only a polyfunctional vinyl-based monomer.
- the content ratio of the (meth) alkyl acrylate-based monomer is 25 to 70% by mass.
- the content ratio of the polyfunctional vinyl-based monomer is 20 to 60% by mass.
- the content ratio of the (meth) acrylic acid ester-based monomer is preferably 1 to 30% by mass.
- the content ratio of the (meth) alkyl acrylate-based monomer is 28 to 68% by mass.
- the content ratio of the polyfunctional vinyl-based monomer is 22 to 58% by mass. It is more preferable that the content ratio of the (meth) acrylic acid ester-based monomer is 2 to 20% by mass.
- the content ratio of the (meth) alkyl acrylate-based monomer is 32 to 65% by mass.
- the content ratio of the polyfunctional vinyl-based monomer is 25 to 55% by mass. It is more preferable that the content ratio of the (meth) acrylic acid ester-based monomer is 3 to 15% by mass.
- the volume average particle diameter of the porous resin particles of the present invention is preferably 0.3 to 5 ⁇ m, more preferably 0.4 to 3 ⁇ m, and further preferably 0.5 to 1 ⁇ m. Within such a range, the mechanical strength of the laminated porous membrane is improved.
- the coefficient of variation (CV value) of the volume average particle diameter of the porous resin particles of the present invention is preferably 20% or less, more preferably 18% or less. Within such a range, it is possible to prevent the porous resin particles from falling from the particle-containing layer.
- the porous resin particles of the present invention have a plurality of pores (that is, have porosity), and the pore diameter of these pores is preferably 11 to 22 nm, more preferably 11. It is 5 to 21.5 nm, more preferably 12 to 21 nm. Within such a range, the liquid permeability of the laminated porous membrane is further improved.
- the production method of the present invention is a method for producing porous resin particles for forming a particle-containing layer laminated on at least one surface of a porous film, and is a monomer in the presence of a porosifying agent and seed particles. It has a step of seed-polymerizing the mixture (hereinafter, also referred to as a seed polymerization step).
- the monomer mixture is preferably a vinyl-based monomer mixture.
- the monomer mixture used in the seed polymerization step contains a monofunctional vinyl-based monomer having one ethylenically unsaturated group and a polyfunctional vinyl-based monomer having two or more ethylenically unsaturated groups.
- the content ratio of the monofunctional vinyl-based monomer is 25 to 80% by mass with respect to the total mass of the monofunctional vinyl-based monomer and the polyfunctional vinyl-based monomer, and the polyfunctional vinyl-based single is The content ratio of the weight is 75 to 20% by mass.
- the monomer mixture is preferably a vinyl-based monomer mixture.
- the monomer mixture used in the seed polymerization step is a (meth) acrylic acid ester-based single amount in which the monofunctional vinyl-based monomer has a (meth) alkyl acrylate-based monomer and a terminal carboxyl group or a terminal hydroxyl group.
- the body With respect to the total mass of the (meth) acrylic acid alkyl-based monomer, the (meth) acrylic acid ester-based monomer, and the polyfunctional vinyl-based monomer.
- the content ratio of the (meth) alkyl acrylate-based monomer is 25 to 70% by mass.
- the content ratio of the polyfunctional vinyl-based monomer is 20 to 60% by mass.
- the content ratio of the (meth) acrylic acid ester-based monomer is preferably 1 to 30% by mass.
- the monomer mixture is preferably a vinyl-based monomer mixture.
- the monomer mixture used in the seed polymerization step is a (meth) acrylic acid ester-based single amount in which the monofunctional vinyl-based monomer has a (meth) alkyl acrylate-based monomer and a terminal carboxyl group or a terminal hydroxyl group.
- the body With respect to the total mass of the (meth) acrylic acid alkyl-based monomer, the (meth) acrylic acid ester-based monomer, and the polyfunctional vinyl-based monomer.
- the content ratio of the (meth) alkyl acrylate-based monomer is 28 to 68% by mass.
- the content ratio of the polyfunctional vinyl-based monomer is 22 to 58% by mass. It is more preferable that the content ratio of the (meth) acrylic acid ester-based monomer is 2 to 20% by mass.
- the monomer mixture is preferably a vinyl-based monomer mixture.
- the monomer mixture used in the seed polymerization step is a (meth) acrylic acid ester-based single amount in which the monofunctional vinyl-based monomer has a (meth) alkyl acrylate-based monomer and a terminal carboxyl group or a terminal hydroxyl group.
- the body With respect to the total mass of the (meth) acrylic acid alkyl-based monomer, the (meth) acrylic acid ester-based monomer, and the polyfunctional vinyl-based monomer.
- the content ratio of the (meth) alkyl acrylate-based monomer is 32 to 65% by mass.
- the content ratio of the polyfunctional vinyl-based monomer is 25 to 55% by mass. It is more preferable that the content ratio of the (meth) acrylic acid ester-based monomer is 3 to 15% by mass.
- the monomer mixture is preferably a vinyl-based monomer mixture.
- the seed particles can be produced by applying a known method.
- seed particles can be produced by applying the method described in International Publication No. 2013/030977.
- Seed particles can be obtained by emulsion polymerization, preferably soap-free polymerization, of a monomer for producing seed particles in an aqueous medium.
- a monofunctional monomer is preferable.
- the monofunctional monomer as a monomer for producing seed particles is preferably a monofunctional (meth) acrylic monomer.
- the monofunctional (meth) acrylic monomer may be used by mixing a monofunctional styrene-based monomer.
- Examples of the monofunctional (meth) acrylic monomer include methyl (meth) acrylic acid, ethyl (meth) acrylic acid, n-propyl (meth) acrylic acid, isopropyl (meth) acrylic acid, and (meth) acrylic acid.
- n-butyl isobutyl (meth) acrylate, s-butyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, n-pentyl (meth) acrylate, isopentyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid n-hexyl, n-heptyl (meth) acrylate, n-octyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, isooctyl (meth) acrylate, n-nonyl (meth) acrylate, (meth) Isononyl acrylate, n-decyl (meth) acrylate, isodecyl (meth) acrylate, n-undecyl (meth) acrylate, n-dodecyl (meth) acrylate, n-tridecyl (meth)
- methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, and (meth) acrylate which have 1 to 10 carbon atoms in the alkyl group bonded to the ester.
- Examples of the monofunctional styrene-based monomer include styrene, o-methylstyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, ⁇ -methylstyrene; styrenesulfonates such as sodium styrenesulfonate and ammonium styrenesulfonate. Can be mentioned. Among these, styrene, ⁇ -methylstyrene, and sodium styrene sulfonate are preferable. One of these monofunctional styrene-based monomers may be used alone, or two or more thereof may be mixed and used.
- the weight average molecular weight of the seed particles is usually 150,000 to 1,000,000, preferably 200,000 to 800,000, as measured by GPC (gel permeation chromatography).
- the size of the seed particles is preferably 0.1 to 5 ⁇ m, more preferably 0.15 to 3 ⁇ m, still more preferably 0.2 to 1.5 ⁇ m, and particularly preferably 0.25 to 1 ⁇ m. is there.
- the shape of the seed particles is preferably spherical.
- the seed particles can be produced in the presence of a polymerization initiator.
- the polymerization initiator include peroxides such as benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, and tert-butylperoxyisobutyrate; 2,2'-azobis (isobutyronitrile), 2,2'-azobis ( Azo compounds such as 2,4-dimethylvaleronitrile) and 2,2-azobis- (2-methylpropionate); persulfates such as potassium persulfate and ammonium persulfate can be mentioned. Of these, potassium persulfate is preferable.
- the polymerization initiator is preferably used in the range of 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the monomer for producing seed particles.
- the seed particles can be produced in the presence of a molecular weight modifier.
- the molecular weight modifier include ⁇ -methylstyrene dimers; mercaptans such as n-octyl mercaptan and t-dodecyl mercaptan; terpenes such as t-terpinene and dipentene; halogenated hydrocarbons (eg, chloroform, carbon tetrachloride). Chain transfer agents such as can be used. Among these, n-octyl mercaptan is preferable.
- the molecular weight adjusting agent is preferably used in the range of 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the monomer for producing seed particles.
- aqueous medium for producing seed particles examples include water or a mixed solvent of water and an organic solvent (for example, a hydrophilic organic solvent such as a lower alcohol having 5 or less carbon atoms).
- the amount of the aqueous medium used is preferably 100 to 1000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the monomer for producing seed particles.
- the seed particles can be produced in the presence of a dispersion stabilizer.
- the dispersion stabilizer include polyvinyl alcohol, polycarboxylic acid, cellulose compounds (hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, etc.), polyvinylpyrrolidone, and the like.
- the amount of the dispersion stabilizer added is preferably 1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the monomer for producing seed particles.
- the seed polymerization step is carried out in the following steps (1) to (3), for example.
- a monomer mixture containing a vinyl-based monomer-containing monomer mixture and a porosifying agent is obtained.
- An aqueous emulsion is obtained by adding an aqueous medium and a surfactant to the monomer mixed solution and stirring the mixture.
- an aqueous dispersion containing the polymer particles of the vinyl-based monomer and the aqueous medium is carried out.
- a liquid (a slurry containing polymer particles of a vinyl-based monomer) is obtained.
- the vinyl-based monomer has a monofunctional vinyl-based monomer having one ethylenically unsaturated group and two or more ethylenically unsaturated groups described in the above item "1. Porous resin particles”. Polyfunctional vinyl-based monomers can be used.
- the porosifying agent is a non-polymerizable organic solvent, and by using the porosifying agent, the porous resin particles obtained by the production method of the present invention can be made porous.
- the non-polymerizable organic solvent does not polymerize with the monomer mixture.
- non-polymerizable organic solvent examples include aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene and benzene; acetic acid esters such as ethyl acetate, n-propyl acetate, isopropyl acetate, n-butyl acetate and isobutyl acetate; n-hexane, Examples thereof include aliphatic hydrocarbons such as cyclohexane, n-octane and n-dodecane.
- aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene and benzene
- acetic acid esters such as ethyl acetate, n-propyl acetate, isopropyl acetate, n-butyl acetate and isobutyl acetate
- n-hexane examples thereof include aliphatic hydrocarbons such as cyclohexane, n-octane and n-
- the acetic acid ester is excellent in the effect of making the porous resin particles obtained by the production method of the present invention porous, and therefore, the acetic acid ester is preferable as the porosifying agent, and more preferably.
- the amount of the porosifying agent used is preferably 50 to 300 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the monomer mixture. Within such a range, the porous resin particles can be sufficiently made porous.
- aqueous medium examples include water or a mixed solvent of water and an organic solvent (for example, a hydrophilic organic solvent such as a lower alcohol having 5 or less carbon atoms).
- the amount of the aqueous medium used is preferably 100 to 1000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the monomer mixture in order to stabilize the porous particles.
- an anionic surfactant an anionic surfactant, a cationic surfactant, a nonionic surfactant and a zwitterionic surfactant can be used.
- anionic surfactant examples include dialkyl sulfosuccinates such as sodium dioctyl sulfosuccinate; sodium polyoxyethylene alkyl phenyl ether phosphate (eg, sodium polyoxyethylene nonylphenyl ether phosphate), polyoxyalkylene aryl ether phosphorus.
- Phosphates such as sodium acidate; fatty acid oils such as sodium oleate and potash oil; alkyl sulfates such as sodium lauryl sulfate and ammonium lauryl sulfate; alkylbenzene sulfonates such as sodium dodecylbenzene sulfonate; alkylnaphthalene sulfonates; Alcan sulfonate; alkyl phosphate ester salt; sodium sulfonate formalin condensate; polyoxyethylene alkyl phenyl ether sulfate ester salt; polyoxyethylene alkyl sulfate ester salt and the like can be mentioned.
- cationic surfactant examples include alkylamine salts such as laurylamine acetate and stearylamine acetate, and quaternary ammonium salts such as lauryltrimethylammonium chloride.
- nonionic surfactant examples include polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene tridecyl ether, polyoxyethylene alkyl phenyl ethers, polyoxyethylene styrene phenyl ethers, and polys having an alkylene group having 3 or more carbon atoms.
- Polyoxyalkylene alkyl ethers such as oxyalkylene tridecyl ether, polyoxyethylene fatty acid esters, sorbitan fatty acid esters, polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters such as monolauric acid polyoxyethylene sorbitan, polyoxyethylene alkylamines, glycerin fatty acid esters, oxyethylene -Oxypropylene block copolymer and the like can be mentioned.
- zwitterionic surfactants examples include lauryldimethylamine oxide, phosphate ester-based surfactants, and phosphite ester-based surfactants.
- One type of surfactant may be used alone, or two or more types may be mixed and used.
- sodium dioctyl sulfosuccinate and sodium polyoxyethylene nonylphenyl ether phosphate are preferable as the anionic surfactant from the viewpoint of dispersion stability during seed polymerization.
- the amount of the surfactant used is preferably 0.01 to 1 part by mass with respect to 100 parts by mass of the monomer mixture.
- the aqueous emulsion can be prepared by a known method.
- an aqueous emulsion can be obtained by adding a vinyl-based monomer to an aqueous medium and dispersing it with a fine emulsifier such as a homogenizer, an ultrasonic processor, or a nanomizer. It is preferable that the particle size of the droplets of the vinyl-based monomer in the obtained aqueous emulsion is smaller than that of the seed particles because the vinyl-based monomer is efficiently absorbed by the seed particles.
- Seed particles can be added directly to the above aqueous emulsion. Further, a dispersion liquid in which seed particles are dispersed in an aqueous medium (dispersion liquid containing seed particles) can be added to the aqueous emulsion while stirring.
- the vinyl-based monomer When the seed particles are added directly to the aqueous emulsion, the vinyl-based monomer is absorbed into the seed particles after the seed particles are added to the aqueous emulsion.
- the absorption can usually be carried out by stirring the aqueous emulsion after adding the seed particles at room temperature (20 ° C. to 25 ° C.) for 1 to 12 hours. Further, the absorption of the vinyl-based monomer can be promoted by heating the aqueous emulsion to about 30 to 50 ° C.
- Seed particles swell by absorbing vinyl-based monomers.
- the mixing ratio of the vinyl-based monomer and the seed particles is preferably in the range of 5 to 300 parts by mass, and is in the range of 100 to 250 parts by mass with respect to 1 part by mass of the seed particles. Is more preferable.
- the efficiency of the polymerization reaction in the aqueous emulsion is improved.
- the completion of absorption of the vinyl-based monomer by the seed particles can be determined by confirming the enlargement of the particle size by observing with an optical microscope.
- an oil-soluble polymerization initiator is usually used.
- the oil-soluble initiator may be any polymerization initiator that is soluble in an aqueous medium, and known oil-soluble polymerization initiators can be used.
- known oil-soluble polymerization initiators can be used.
- benzoyl peroxide (BPO) lauroyl peroxide, bis-3,5,5-trimethylhexanoyl peroxide, t-butylperoxy-2-ethylhexanoate, di-t-butylperoxyhexahydroterephthalate.
- T-Peroxide such as peroxyisobutyrate, azobisisobutyronitrile, azobisisobutyronitrile, 2,2-azobis- (2-methylpropionate), 2,2-azobis- ( Examples thereof include azo compounds such as 2,4-dimethylvaleronitrile) (ADVN).
- the amount of the oil-soluble polymerization initiator used is preferably 0.1 to 1 part by mass with respect to 100 parts by mass of the monomer mixture.
- resin particles derived from the vinyl-based monomer can be obtained by polymerizing the vinyl-based monomer absorbed by the seed particles.
- the polymerization temperature can be appropriately selected depending on the type of the vinyl-based monomer and the polymerization initiator.
- the polymerization temperature is preferably 25 to 110 ° C, more preferably 50 to 100 ° C.
- the polymerization reaction is preferably carried out by raising the temperature after the monomer, optionally the polymerization initiator, is completely absorbed by the seed particles.
- the polymerization time is preferably 1 to 12 hours.
- a suspension stabilizer can be added in order to improve the dispersion stability of the resin particles derived from the vinyl-based monomer.
- the suspension stabilizer include polyvinyl alcohol, polycarboxylic acid, cellulose compounds (hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, etc.), polyvinylpyrrolidone, and the like. Inorganic water-soluble polymer compounds such as sodium tripolyphosphate can also be used in combination. Among these, polyvinyl alcohol and polyvinylpyrrolidone are preferable.
- the amount of the suspension stabilizer added is preferably 1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the vinyl-based monomer.
- Prohibition agents can be used.
- the porosifying agent from the slurry by distilling the slurry containing the polymer particles of the vinyl-based monomer.
- the resin particles derived from the vinyl-based monomer are centrifuged to remove the aqueous medium, washed with water or water and a solvent, and then dried and isolated.
- the powder thus isolated is the porous resin particles of the present invention.
- a particle-containing layer is laminated on at least one surface of the porous membrane (that is, one side or both sides of the porous membrane).
- the method for producing the laminated porous membrane of the present invention will be described in detail.
- the method for producing the laminated porous membrane is not limited to the following production method.
- the method for producing the laminated porous film includes (1) a step of preparing a coating liquid for forming a particle-containing layer containing porous resin particles and a binder, and (2) forming a particle-containing layer on the porous film as a base material.
- the steps of applying a coating liquid for coating to form a particle-containing layer and obtaining a laminated porous film are performed in this order.
- the step (1) is a step of preparing a coating liquid for forming a particle-containing layer containing porous resin particles and a binder.
- the binder is used to bind the porous resin particles to each other.
- the binder include (meth) acrylic resin; (meth) acrylic-urethane resin; urethane resin; vinyl halide resin; vinylidene polyhalogenated resin ;; melamine resin; styrene resin; alkyd. Based resin; phenolic resin; epoxy resin; polyester resin; silicone resin such as alkylpolysiloxane resin; (meth) acrylic-silicone resin, silicone-alkyd resin, silicone-urethane resin, silicone-polyester Examples thereof include modified silicone resins such as resins. Further, the binder may be a modified product, a mixture or a copolymer of these resins. These binders may be used alone or in combination of two or more.
- rubber-based binders such as synthetic rubber and natural rubber, and other inorganic binders can also be used.
- the rubber-based binder resin include ethylene-propylene copolymer rubber, polybutadiene rubber, styrene-butadiene rubber, and acrylonitrile-butadiene rubber.
- the coating liquid for forming a particle-containing layer may contain an organic solvent as a diluent.
- organic solvent include phenolic solvents such as phenol and m-cresol; N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), N, N-dimethylformamide (DMF), N, N-dimethylacetamide (DMAc) and the like.
- Amid solvent such as butyrolactone and ⁇ -hexanolactone; Sulfoxide solvents such as N, N-dimethylsulfoxide (DMSO); Ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and cyclohexanone; Methyl acetate, ethyl acetate, Examples thereof include ester solvents such as butyl acetate and dimethyl carbonate. Among these, NMP is preferable.
- the step (2) is a step of applying the coating liquid on the porous film as a base material to form a particle-containing layer to obtain a laminated porous film.
- the porous membrane in the present invention is suitably used as a separator for a secondary battery.
- the porous membrane is preferably a porous membrane having a fine pore size, having no electron conductivity and ionic conductivity, and having high resistance to an organic solvent.
- a polyolefin resin polyethylene, polypropylene, polybutene, polyvinyl chloride
- polyethylene terephthalate polycycloolefin, polyether sulfone
- polyamide polyimide
- polyimideamide polyimideamide
- Resins such as polyaramid, polycycloolefin, nylon, and polytetrafluoroethylene
- woven polyimide resin fibers or non-woven fabrics thereof aggregates of insulating substance particles and the like
- polyolefin resins are used from the viewpoint of coatability of the coating liquid for forming a particle-containing layer and from the viewpoint of reducing the film thickness of the entire separator to increase the ratio of active material in the battery and increase the capacity per volume. preferable.
- polyethylene (PE) and / or polypropylene (PP) is preferably contained, and polyethylene is particularly preferable, as a material for the porous membrane.
- the thickness of the porous membrane can usually be controlled in the range of 0.5 to 40 ⁇ m. When it is within this range, the resistance due to the separator in the battery becomes small, and the coatability of the coating liquid for forming the particle-containing layer is improved.
- a surface activation treatment for example, plasma treatment, corona treatment, etc.
- a corona treatment for example, plasma treatment, corona treatment, etc.
- the method of applying the coating liquid for forming a particle-containing layer onto the porous film is not particularly limited.
- a doctor blade method, a dip method, a reverse roll method, a direct roll method, a gravure method, an extrusion method, a brush coating method and the like can be mentioned.
- the dip method and the gravure method are preferable in that a uniform porous film can be obtained.
- the particle-containing layer By applying the coating liquid for forming a particle-containing layer to at least one surface of the porous film (that is, one or both sides of the porous film), the particle-containing layer can be formed on at least one surface of the porous film.
- the particle-containing layer contains the porous resin particles of the present invention and the binder.
- Examples of the method for drying the particle-containing layer include drying with warm air, hot air, and low humidity air, vacuum drying, and drying with irradiation with far infrared rays, electron beams, and the like.
- the drying temperature can be appropriately changed depending on the type of medium used. In order to completely remove the medium, for example, when a medium having low volatility such as N-methylpyrrolidone is used, it is preferable to dry it at 120 ° C. or higher with a blower type dryer. On the contrary, when a highly volatile medium is used, it can be dried at 100 ° C. or lower.
- the particle-containing layer is formed on the porous film, it is necessary to dry the porous film without causing shrinkage, so drying at 100 ° C. or lower is preferable.
- the particle-containing layer of the present invention is laminated on at least one surface of the porous membrane which is the base material.
- the particle-containing layer preferably has heat resistance so that the laminated porous membrane can maintain its shape even when exposed to a high temperature in a lithium ion secondary battery.
- the heat resistance of the particle-containing layer can be ensured by containing the porous resin particles.
- heat resistance means that a shape change such as deformation is not visually confirmed in a temperature range of less than 200 ° C.
- the thickness of the particle-containing layer is preferably in the range of 1 to 15 ⁇ m. Within this range, heat resistance can be imparted without impairing the air permeability.
- the laminated porous membrane of the present invention comprises a porous membrane as a base material and a particle-containing layer laminated on at least one surface of the porous membrane.
- the thickness of the laminated porous membrane is preferably in the range of 8 to 40 ⁇ m. Within this range, the heat resistance and air permeability of the laminated porous membrane can be improved.
- the laminated porous membrane of the present invention can be used as a separator for a lithium ion secondary battery.
- the laminated porous membrane can be used for other applications having characteristics suitable for a separator for a lithium ion secondary battery.
- the air permeability of the laminated porous membrane (porous membrane in which particle-containing layers are laminated) of the present invention is preferably in the range of 140 to 180 s / 100 mL, and preferably in the range of 150 to 175 s / 100 mL. More preferably, it is in the range of 155 to 170 s / 100 mL. Since the laminated porous membrane has air permeability in these ranges, excellent liquid permeability of the electrolytic solution can be obtained when used as a separator for a secondary battery.
- the ion-exchanged water used in Examples, Comparative Examples and Test Examples is water that has been deionized with an ion exchange resin and has a conductivity of 1.0 ⁇ S / cm or less.
- volume average particle diameter of resin particles (seed particles obtained in Seed Particle Synthesis Examples 1 and 2 and porous resin particles obtained in Examples 1 to 3, 5 to 6, 8 and Comparative Examples 1 and 3) was measured by a laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring device (manufactured by Beckman Coulter Co., Ltd., model number “LS230”) and a universal liquid sample module.
- the measurement was performed at room temperature, and from the obtained data, the volume average particle diameter of the resin particles was used by the software of the laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device described above using the preset optical parameters. (Arithmetic mean diameter in volume-based particle size distribution) was calculated.
- the refractive index of the resin particles was input and measured.
- the polymer constituting the resin particles is polymethyl methacrylate
- a known refractive index of 1.495 polymethyl methacrylate was input.
- the volume average particle diameter of the resin particles is determined by Coulter Multisizer III (Beckman Coulter). Measured by (manufactured by Co., Ltd.). Measurements were performed using apertures calibrated according to the Multisizer TM 3 User's Manual published by Beckman Coulter, Inc.
- the aperture used for the measurement was appropriately selected according to the size of the resin particles to be measured. For example, when an aperture having a size of 50 ⁇ m was selected, the Current (aperture current) was set to ⁇ 800 and the Gain (gain) was set to 4.
- 0.1 g of the resin particles were placed in 10 ml of a 0.1 mass% nonionic surfactant aqueous solution in a touch mixer (manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd., "TOUCHMIXER MT-31") and an ultrasonic cleaner (stock).
- a dispersion was used by dispersing using "ULTRASONIC CLEANER VS-150" manufactured by the company Vervocrea.
- the inside of the beaker was gently stirred so as not to contain air bubbles, and the measurement was completed when the measurement of 100,000 resin particles was completed.
- the volume average particle size of the resin particles is an arithmetic mean in the volume-based particle size distribution of 100,000 resin particles.
- the pore diameter (average pore diameter) of the pores of the porous resin particles was determined by the BJH method.
- the nitrogen desorption isotherm was measured using an automatic specific surface area / pore distribution measuring device (Tristar 3000 manufactured by Shimadzu Corporation), and the pore diameter (pore diameter () based on the BJH method. Average pore size) was calculated.
- the nitrogen desorption isotherm was measured by using nitrogen as the adsorbent and using the constant volume method under the condition of the adsorbate cross section of 0.162 nm 2 .
- the BJH method is calculated using a cylindrical pore that is not connected to other pores as a model, and is a method for obtaining the pore distribution from capillary condensation of nitrogen gas and adsorption of multiple molecular layers.
- the air permeability of the polyethylene porous film on which the particle-containing layer was laminated was measured using a Gale type densometer (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho, trade name: GB3C type) according to JIS-P8117. The average value of the values obtained by measuring three times is evaluated as the Gale value. If the Gale value is 180 (s / 100 mL) or less, it is A, and if the Gale value exceeds 180 (s / 100 mL), it is A. It was evaluated as B.
- the meanings of evaluations A and B are as follows.
- B The air permeability of the polyethylene porous film on which the particle-containing layer is laminated is inferior.
- oil phase 1 An oil phase was prepared by mixing 14 g of methyl methacrylate and 0.14 g of n-octyl mercaptan as a molecular weight modifier in a polymerizer equipped with a stirrer and a thermometer (hereinafter referred to as oil phase 1). ..
- oil phase 1 78 g of ion-exchanged water as an aqueous medium and 0.2 g of potassium persulfate as a polymerization initiator were prepared in different polymerizers equipped with a stirrer and a thermometer. Then, the oil phase 1 was added into the polymerizer, and the temperature was raised to 70 ° C. with stirring.
- the volume average particle diameter of the seed particles (polymethyl methacrylate particles) in the obtained slurry A was 0.45 ⁇ m.
- oil phase 2 An oil phase was prepared by mixing 20 g of methyl methacrylate and 0.4 g of n-octyl mercaptan as a molecular weight modifier in a polymerizer equipped with a stirrer and a thermometer (hereinafter referred to as oil phase 2). ..
- oil phase 2 An oil phase was prepared by mixing 20 g of methyl methacrylate and 0.4 g of n-octyl mercaptan as a molecular weight modifier in a polymerizer equipped with a stirrer and a thermometer (hereinafter referred to as oil phase 2). ..
- 80 g of ion-exchanged water as an aqueous medium, 0.072 g of sodium styrene sulfonate, and 0.1 g of potassium persulfate as a polymerization initiator are prepared in different polymerizers equipped with a stirrer and a thermometer. did.
- the oil phase 2 was added into the different polymerizer, and the temperature was raised to 70 ° C. with stirring. After the temperature was raised, stirring was continued, and soap-free polymerization was carried out at an internal temperature of 70 ° C. for 12 hours to obtain slurry B.
- the volume average particle diameter of the seed particles (polymethyl methacrylate particles) in the obtained slurry B was 0.28 ⁇ m.
- oil phase 3 An oil phase was prepared by mixing 9 g of methyl methacrylate and 0.09 g of n-octyl mercaptan as a molecular weight modifier in a polymerizer equipped with a stirrer and a thermometer (hereinafter referred to as oil phase 3).
- oil phase 3 80 g of ion-exchanged water as an aqueous medium, 6.25 g of the above slurry A, and 0.045 g of potassium persulfate as a polymerization initiator were prepared in different polymerizers equipped with a stirrer and a thermometer. Then, the oil phase 3 was added into the different polymerizer, and the temperature was raised to 70 ° C. with stirring.
- the volume average particle diameter of the seed particles (polymethyl methacrylate particles) in the obtained slurry C was 1.00 ⁇ m.
- Example 1 ⁇ Production example of porous resin particles A>
- a polymerizer equipped with a stirrer and a thermometer 30 g of methyl methacrylate as a monofunctional vinyl-based monomer, 20 g of ethylene glycol dimethacrylate as a polyfunctional vinyl-based monomer, and ethyl acetate as a porosifying agent.
- 50 g and 0.25 g of 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) as a polymerization initiator were mixed to obtain a monomer mixed solution.
- the volume average particle diameter of the porous resin particles A was 2.2 ⁇ m, and the CV value was 8.0%.
- porous resin particles A were imaged with a scanning electron microscope (SEM), it was found that the porous resin particles A were spherical and had a plurality of pores.
- the pore size of the porous resin particles A was 16.8 nm.
- Example 2 ⁇ Production example of porous resin particles B> 25 g of methyl methacrylate as a monofunctional vinyl-based monomer, poly (ethylene glycol-propylene glycol) monomethacrylate as a monofunctional vinyl-based monomer (trade name "Blemmer (registered trademark) 50PEP-300", Nichiyu Seed polymerization was carried out under the same conditions as in Example 1 except that 5 g of (manufactured by Co., Ltd.) was used to obtain a slurry containing polymer particles.
- Example 2 ethyl acetate was removed from the slurry containing the polymer particles by distillation. Then, the slurry from which ethyl acetate had been removed was washed with water and dehydrated using a centrifugal dehydrator to obtain a cake. The obtained cake was vacuum dried at 60 ° C. using a vacuum dryer to obtain porous resin particles B.
- the volume average particle diameter of the porous resin particles B was 2.1 ⁇ m, and the CV value was 9.0%.
- porous resin particles B were imaged by SEM, it was found that the porous resin particles B were spherical and had a plurality of pores.
- the pore size of the porous resin particles B was 17.2 nm.
- Example 3 ⁇ Production example of porous resin particles C> 25 g of methyl methacrylate as a monofunctional vinyl-based monomer and 5 g of 2-methacryloyloxyethyl succinic acid (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., trade name "Light Ester HO-MS”) as a monofunctional vinyl-based monomer. Seed polymerization was carried out under the same conditions as in Example 1 except that it was used, to obtain a slurry containing polymer particles.
- Example 2 ethyl acetate was removed from the slurry containing the polymer particles by distillation. Then, the slurry from which ethyl acetate had been removed was washed with water and dehydrated using a centrifugal dehydrator to obtain a cake. The obtained cake was vacuum dried at 60 ° C. using a vacuum dryer to obtain porous resin particles C.
- the volume average particle diameter of the porous resin particles C was 2.3 ⁇ m, and the CV value was 8.0%.
- porous resin particles C were imaged by SEM, it was found that the porous resin particles C were spherical and had a plurality of pores.
- the pore size of the porous resin particles C was 16.9 nm.
- Example 4 ⁇ Production example of porous resin particles D> Using 25 g of methyl methacrylate as a monofunctional vinyl-based monomer and 25 g of slurry B obtained in Seed Particle Synthesis Example 2, a poly (ethylene glycol-propylene glycol) mono as a monofunctional vinyl-based monomer. Seed polymerization was carried out under the same conditions as in Example 1 except that 5 g of methacrylate (trade name "Blemmer (registered trademark) 50PEP-300", manufactured by Nichiyu Co., Ltd.) was used to obtain a slurry containing polymer particles. It was.
- methacrylate trade name "Blemmer (registered trademark) 50PEP-300"
- Example 2 ethyl acetate was removed from the slurry containing the polymer particles by distillation. Then, the slurry from which ethyl acetate had been removed was washed with water and dehydrated using a centrifugal dehydrator to obtain a cake. The obtained cake was vacuum dried at 60 ° C. using a vacuum dryer to obtain porous resin particles D.
- the volume average particle diameter of the porous resin particles D was 0.8 ⁇ m, and the CV value was 14.0%.
- porous resin particles D were imaged by SEM, it was found that the porous resin particles D were spherical and had a plurality of pores.
- the pore size of the porous resin particles D was 16.4 nm.
- Example 5 ⁇ Production example of porous resin particles E> Using 25 g of methyl methacrylate as a monofunctional vinyl-based monomer and 15.3 g of slurry C obtained in Seed Particle Synthesis Example 3, poly (ethylene glycol-propylene glycol) as a monofunctional vinyl-based monomer is further used. ) Slurry containing polymer particles after seed polymerization under the same conditions as in Example 1 except that 5 g of monomethacrylate (trade name "Blemmer (registered trademark) 50PEP-300", manufactured by Nichiyu Co., Ltd.) was used. Got
- Example 2 ethyl acetate was removed from the slurry containing the polymer particles by distillation. Then, the slurry from which ethyl acetate had been removed was washed with water and dehydrated using a centrifugal dehydrator to obtain a cake. The obtained cake was vacuum dried at 60 ° C. using a vacuum dryer to obtain porous resin particles E.
- the volume average particle diameter of the porous resin particles E was 4.0 ⁇ m, and the CV value was 10.0%.
- porous resin particles E were imaged by SEM, it was found that the porous resin particles E were spherical and had a plurality of pores.
- the pore size of the porous resin particles E was 17.5 nm.
- Example 2 ethyl acetate was removed from the slurry containing the polymer particles by distillation. Then, the slurry from which ethyl acetate had been removed was washed with water and dehydrated using a centrifugal dehydrator to obtain a cake. The obtained cake was vacuum dried at 60 ° C. using a vacuum dryer to obtain porous resin particles F.
- the volume average particle diameter of the porous resin particles F was 2.0 ⁇ m, and the CV value was 9.0%.
- porous resin particles F were imaged by SEM, it was found that the porous resin particles F were spherical and had a plurality of pores.
- the pore size of the porous resin particles F was 17.9 nm.
- Example 7 ⁇ Production example of porous resin particles G> Instead of methyl methacrylate as a monofunctional vinyl-based monomer, 32.5 g of n-butyl methacrylate and 15 g of ethylene glycol dimethacrylate as a polyfunctional vinyl-based monomer were obtained in Seed Particle Synthesis Example 2. Examples except that 25 g of slurry B was used and 5 g of 2-methacrylicloyloxyethyl succinic acid (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., trade name "light ester HO-MS”) as a monofunctional vinyl-based monomer was used. Seed polymerization was carried out under the same conditions as in No. 1 to obtain a slurry containing polymer particles.
- 2-methacrylicloyloxyethyl succinic acid manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., trade name "light ester HO-MS
- Example 2 ethyl acetate was removed from the slurry containing the polymer particles by distillation. Then, the slurry from which ethyl acetate had been removed was washed with water and dehydrated using a centrifugal dehydrator to obtain a cake. The obtained cake was vacuum dried at 60 ° C. using a vacuum dryer to obtain porous resin particles G.
- the volume average particle diameter of the porous resin particles G was 0.8 ⁇ m, and the CV value was 13.0%.
- porous resin particles G were imaged by SEM, it was found that the porous resin particles G were spherical and had a plurality of pores.
- the pore size of the porous resin particles G was 12.9 nm.
- Example 8 ⁇ Production example of porous resin particles H> 13.5 g of methyl methacrylate as a monofunctional vinyl-based monomer, 25 g of ethylene glycol dimethacrylate as a polyfunctional vinyl-based monomer, 10 g of n-butyl methacrylate as a monofunctional vinyl-based monomer, Examples except that 1.5 g of poly (ethylene glycol-propylene glycol) monomethacrylate (trade name "Blemmer (registered trademark) 50PEP-300", manufactured by Nichiyu Co., Ltd.) as a monofunctional vinyl-based monomer was used. Seed polymerization was carried out under the same conditions as in No. 1 to obtain a slurry containing polymer particles.
- Example 2 ethyl acetate was removed from the slurry containing the polymer particles by distillation. Then, the slurry from which ethyl acetate had been removed was washed with water and dehydrated using a centrifugal dehydrator to obtain a cake. The obtained cake was vacuum dried at 60 ° C. using a vacuum dryer to obtain porous resin particles H.
- the volume average particle diameter of the porous resin particles H was 2.1 ⁇ m, and the CV value was 10.0%.
- porous resin particles H were imaged by SEM, it was found that the porous resin particles H were spherical and had a plurality of pores.
- the pore size of the porous resin particles H was 16.8 nm.
- the slurry containing the polymer particles was washed with water and dehydrated using a centrifugal dehydrator to obtain a cake.
- the obtained cake was vacuum dried at 60 ° C. using a vacuum dryer to obtain porous resin particles I.
- the volume average particle diameter of the porous resin particles I was 2.1 ⁇ m, and the CV value was 9.0%.
- porous resin particles I were imaged by SEM, the porous resin particles I were spherical.
- the pore size of the porous resin particles I was 9.5 nm.
- the slurry containing the polymer particles was washed with water and dehydrated using a centrifugal dehydrator to obtain a cake.
- the obtained cake was vacuum dried at 60 ° C. using a vacuum dryer to obtain porous resin particles J.
- the volume average particle diameter of the porous resin particles J was 0.8 ⁇ m, and the CV value was 15.0%.
- porous resin particles J were imaged by SEM, the porous resin particles J were spherical.
- the pore size of the porous resin particles J was 9.9 nm.
- the slurry containing the polymer particles was washed with water and dehydrated using a centrifugal dehydrator to obtain a cake.
- the obtained cake was vacuum dried at 60 ° C. using a vacuum dryer to obtain porous resin particles K.
- the volume average particle diameter of the porous resin particles K was 2.2 ⁇ m, and the CV value was 10.0%.
- the porous resin particles K were imaged by SEM, the porous resin particles K were spherical.
- the pore size of the porous resin particles K was 9.3 nm.
- Test Example 1 In a beaker, 11 g of the porous resin particles A obtained in Example 1, 5 g of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as an organic solvent, and 30 g of ion-exchanged water are mixed, and then a defoaming stirrer ( A dispersion of porous resin particles A was prepared by stirring and defoaming for 15 minutes with a product manufactured by Kurabou Co., Ltd., trade name: Mazelstar KK, model number: 250S).
- NMP N-methyl-2-pyrrolidone
- binder aqueous solution A a binder aqueous solution (hereinafter referred to as binder aqueous solution A) was prepared.
- coating liquid A a coating liquid (hereinafter referred to as coating liquid A) was prepared.
- a commercially available polyethylene porous film (thickness: 9 ⁇ m, width: 100 mm) was used as the porous film, and one side of the polyethylene porous film was corona-treated (discharge amount: 62 W ⁇ min / m 2 , output: 0.3 kW). , Processing speed: 6 m / min).
- the coating liquid A was applied to the surface of the corona-treated polyethylene porous film by the microgravure method using a coating machine (trade name: Minilab, manufactured by Yasui Seiki Co., Ltd.). Then, it was dried at 50 ° C. for 1 hour to remove the organic solvent to produce a polyethylene porous film in which the porous resin particles A and the particle-containing layer (thickness: 6 ⁇ m) containing the binder were laminated.
- Test Example 2 A dispersion liquid of the porous resin particles B was prepared under the same conditions as in Test Example 1 except that the porous resin particles B obtained in Example 2 were used.
- binder aqueous solution B a binder aqueous solution (hereinafter referred to as binder aqueous solution B) was prepared under the same conditions as in Test Example 1.
- a coating liquid (hereinafter referred to as coating liquid B) was prepared under the same conditions as in Test Example 1 except that the dispersion liquid of the porous resin particles B was added to the binder aqueous solution B.
- the coating liquid B was applied to the surface of the corona-treated polyethylene porous film under the same conditions as in Test Example 1. Then, under the same conditions as in Test Example 1, a polyethylene porous film in which the porous resin particles B and the particle-containing layer (thickness: 6 ⁇ m) containing the binder were laminated was produced.
- Test Example 3 A dispersion liquid of the porous resin particles C was prepared under the same conditions as in Test Example 1 except that the porous resin particles C obtained in Example 3 were used.
- binder aqueous solution C a binder aqueous solution (hereinafter referred to as binder aqueous solution C) was prepared under the same conditions as in Test Example 1.
- a coating liquid (hereinafter referred to as coating liquid C) was prepared under the same conditions as in Test Example 1 except that the dispersion liquid of the porous resin particles C was added to the binder aqueous solution C.
- the coating liquid C was applied to the surface of the corona-treated polyethylene porous film under the same conditions as in Test Example 1. Then, under the same conditions as in Test Example 1, a polyethylene porous film in which the porous resin particles C and the particle-containing layer (thickness: 6 ⁇ m) containing the binder were laminated was produced.
- Test Example 4 A dispersion liquid of the porous resin particles D was prepared under the same conditions as in Test Example 1 except that the porous resin particles D obtained in Example 4 were used.
- binder aqueous solution D a binder aqueous solution (hereinafter referred to as binder aqueous solution D) was prepared under the same conditions as in Test Example 1.
- a coating liquid (hereinafter referred to as coating liquid D) was prepared under the same conditions as in Test Example 1 except that the dispersion liquid of the porous resin particles D was added to the binder aqueous solution D.
- the coating liquid D was applied to the surface of the corona-treated polyethylene porous film under the same conditions as in Test Example 1. Then, under the same conditions as in Test Example 1, a polyethylene porous film in which the porous resin particles D and the particle-containing layer (thickness: 5 ⁇ m) containing the binder were laminated was produced.
- Test Example 5 A dispersion liquid of the porous resin particles E was prepared under the same conditions as in Test Example 1 except that the porous resin particles E obtained in Example 5 were used.
- binder aqueous solution E a binder aqueous solution (hereinafter referred to as binder aqueous solution E) was prepared under the same conditions as in Test Example 1.
- a coating liquid (hereinafter referred to as coating liquid E) was prepared under the same conditions as in Test Example 1 except that the dispersion liquid of the porous resin particles E was added to the binder aqueous solution E.
- the coating liquid E was applied to the surface of the corona-treated polyethylene porous film under the same conditions as in Test Example 1. Then, under the same conditions as in Test Example 1, a polyethylene porous film in which the porous resin particles E and the particle-containing layer (thickness: 9 ⁇ m) containing the binder were laminated was produced.
- Test Example 6 A dispersion liquid of the porous resin particles F was prepared under the same conditions as in Test Example 1 except that the porous resin particles F obtained in Example 6 were used.
- binder aqueous solution F a binder aqueous solution (hereinafter referred to as binder aqueous solution F) was prepared under the same conditions as in Test Example 1.
- a coating liquid (hereinafter referred to as coating liquid F) was prepared under the same conditions as in Test Example 1 except that the dispersion liquid of the porous resin particles F was added to the binder aqueous solution F.
- the coating liquid F was applied to the surface of the corona-treated polyethylene porous film under the same conditions as in Test Example 1. Then, under the same conditions as in Test Example 1, a polyethylene porous film in which the porous resin particles F and the particle-containing layer (thickness: 6 ⁇ m) containing the binder were laminated was produced.
- Test Example 7 A dispersion liquid of the porous resin particles G was prepared under the same conditions as in Test Example 1 except that the porous resin particles G obtained in Example 7 were used.
- binder aqueous solution G a binder aqueous solution (hereinafter referred to as binder aqueous solution G) was prepared under the same conditions as in Test Example 1.
- a coating liquid (hereinafter referred to as coating liquid G) was prepared under the same conditions as in Test Example 1 except that the dispersion liquid of the porous resin particles G was added to the binder aqueous solution G.
- the coating liquid G was applied to the surface of the corona-treated polyethylene porous film under the same conditions as in Test Example 1. Then, under the same conditions as in Test Example 1, a polyethylene porous film in which the porous resin particles G and the particle-containing layer (thickness: 5 ⁇ m) containing the binder were laminated was produced.
- Test Example 8 A dispersion liquid of the porous resin particles H was prepared under the same conditions as in Test Example 1 except that the porous resin particles H obtained in Example 8 were used.
- binder aqueous solution H a binder aqueous solution (hereinafter referred to as binder aqueous solution H) was prepared under the same conditions as in Test Example 1.
- a coating liquid (hereinafter referred to as coating liquid H) was prepared under the same conditions as in Test Example 1 except that the dispersion liquid of the porous resin particles H was added to the binder aqueous solution H.
- the coating liquid H was applied to the surface of the corona-treated polyethylene porous film under the same conditions as in Test Example 1. Then, under the same conditions as in Test Example 1, a polyethylene porous film in which the porous resin particles H and the particle-containing layer (thickness: 6 ⁇ m) containing the binder were laminated was produced.
- Test Example 9 A dispersion liquid of the porous resin particles I was prepared under the same conditions as in Test Example 1 except that the porous resin particles I obtained in Comparative Example 1 were used.
- binder aqueous solution I a binder aqueous solution (hereinafter referred to as binder aqueous solution I) was prepared under the same conditions as in Test Example 1.
- a coating liquid (hereinafter referred to as coating liquid I) was prepared under the same conditions as in Test Example 1 except that the dispersion liquid of the porous resin particles I was added to the binder aqueous solution I.
- the coating liquid I was applied to the surface of the corona-treated polyethylene porous film under the same conditions as in Test Example 1. Then, under the same conditions as in Test Example 1, a polyethylene porous film in which the porous resin particles I and the particle-containing layer (thickness: 6 ⁇ m) containing the binder were laminated was produced.
- Test Example 10 A dispersion liquid of the porous resin particles J was prepared under the same conditions as in Test Example 1 except that the porous resin particles J obtained in Comparative Example 2 were used.
- binder aqueous solution J a binder aqueous solution (hereinafter referred to as binder aqueous solution J) was prepared under the same conditions as in Test Example 1.
- a coating liquid (hereinafter referred to as coating liquid J) was prepared under the same conditions as in Test Example 1 except that the dispersion liquid of the porous resin particles J was added to the binder aqueous solution J.
- the coating liquid J was applied to the surface of the corona-treated polyethylene porous film under the same conditions as in Test Example 1. Then, under the same conditions as in Test Example 1, a polyethylene porous film in which the porous resin particles J and the particle-containing layer (thickness: 5 ⁇ m) containing the binder were laminated was produced.
- Test Example 11 A dispersion liquid of the porous resin particles K was prepared under the same conditions as in Test Example 1 except that the porous resin particles K obtained in Comparative Example 3 were used.
- binder aqueous solution K a binder aqueous solution (hereinafter referred to as binder aqueous solution K) was prepared under the same conditions as in Test Example 1.
- a coating liquid (hereinafter referred to as coating liquid K) was prepared under the same conditions as in Test Example 1 except that the dispersion liquid of the porous resin particles K was added to the binder aqueous solution K.
- the coating liquid K was applied to the surface of the corona-treated polyethylene porous film under the same conditions as in Test Example 1. Then, under the same conditions as in Test Example 1, a polyethylene porous film in which the porous resin particles K and the particle-containing layer (thickness: 6 ⁇ m) containing the binder were laminated was produced.
- Table 1 shows the results of each example and each comparative example.
- the item “content ratio (% by mass) in total monomer” of the item of monofunctional vinyl-based monomer refers to the total mass of monofunctional vinyl-based monomer and polyfunctional vinyl-based monomer. It means the content ratio (mass%) of the monofunctional vinyl-based monomer.
- the item “content ratio (% by mass) in total monomer” of the item of polyfunctional vinyl-based monomer refers to the total mass of monofunctional vinyl-based monomer and polyfunctional vinyl-based monomer. It means the content ratio (mass%) of the polyfunctional vinyl-based monomer.
- the item "amount used (parts by mass) with respect to 100 parts by mass of the total monomer” of the item of the porosifying agent means 100 parts by mass of the total mass of the monofunctional vinyl monomer and the polyfunctional vinyl monomer. (That is, it means the amount (parts by mass) of the porosifying agent used with respect to (that is, 100 parts by mass of the monomer mixture).
- the "obtained polyethylene porous film” means a polyethylene porous film in which the porous resin particles obtained in each example and the particle-containing layer containing the binder are laminated.
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Abstract
本発明は、多孔膜の少なくとも一方の面に積層される粒子含有層を形成するための材料として使用した場合に、優れた電解液の通液性を得ることが可能となる多孔質樹脂粒子を提供する。本発明は、具体的には、多孔膜の少なくとも一方の面に積層される粒子含有層を形成するための多孔質樹脂粒子であって、当該多孔質樹脂粒子が、ビニル系単量体混合物の重合体である、多孔質樹脂粒子を提供する。
Description
本発明は、多孔質樹脂粒子及びその製造方法、粒子含有層並びに積層多孔膜に関する。
リチウムイオン二次電池は、小型で軽量であり、エネルギー密度が高く、且つ繰り返し充放電が可能という特性を有するため、幅広い用途に使用されている。
リチウムイオン二次電池には、一般的に、正極と負極との間の短絡を防ぐために絶縁体で構成されるセパレータが用いられている。
セパレータとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン製の多孔膜が用いられる。しかしながら、ポリオレフィン製の多孔膜からなるセパレータは、200℃程度の高温になると収縮及び破断が起こりやすくなるため、正極及び負極が直接接触して、短絡を起こすおそれがあり、短絡による異常発熱を抑制できない場合がある。そこで、このような高温でも充分に絶縁性が確保できるセパレータが求められている。
例えば、特許文献1には、ポリオレフィン微多孔膜の少なくとも片面に多孔質層を積層した電池用セパレータであって、該多孔質層がフッ素系樹脂と無機粒子と架橋高分子粒子とを含むことが記載されている。また、特許文献1には、該電池用セパレータが耐熱性を有することが記載されている。
特許文献2には、非導電性粒子及び多孔膜用バインダーを含む二次電池用多孔膜であって、該非導電性粒子が、重合体の粒子であり、形状係数の算術平均値が1.05~1.60であり、該形状係数の変動係数が16%以下であり、粒径の変動係数が26%以下である粒子である二次電池用多孔膜が記載されている。また、特許文献2には、非導電性粒子、多孔膜用バインダー及び水性媒体を混合して、これらを含む多孔膜用スラリーを得て、有機セパレータ層上に、該多孔膜用スラリーを塗布して、多孔膜付セパレータを製造することが記載されている。更に、特許文献2には、該多孔膜付セパレータが耐熱性を有することが記載されている。
特許文献1の電池用セパレータは、多孔質層において無機粒子が含まれるため、リチウムイオン二次電池の内部抵抗が大きくなるという問題があった。
特許文献2の二次電池用多孔膜は、電池の性能を向上させるために非導電性粒子を含んでいるが、該非導電性粒子は形状が制御された中実粒子である。それ故、有機セパレータ層上に、該非導電性粒子を含む多孔膜用スラリーを塗工して多孔膜を形成した際、該粒子間の空隙のみを電解液が通液するため、多孔膜付有機セパレータへの電解液の通液性が不十分になり、更なる通液性の改善が望まれていた。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものである。即ち、本発明は、多孔膜の少なくとも一方の面に積層される粒子含有層を形成するための材料として用いた場合に、優れた電解液の通液性を得ることが可能な多孔質樹脂粒子及びその製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、該多孔質樹脂粒子を含有する粒子含有層、及び該粒子含有層を用いた積層多孔膜を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、内部に多孔質形状を有する多孔質樹脂粒子を開発することに成功し、当該多孔質樹脂粒子を使用することにより、上記目的を達成できることを見出した。本発明は、本発明者らがさらに研究を重ね、完成させたものである。
即ち、本発明は、下記に掲げる態様の発明を提供する。
項1.
多孔膜の少なくとも一方の面に積層される粒子含有層を形成するための多孔質樹脂粒子であって、
前記多孔質樹脂粒子が、ビニル系単量体混合物の重合体である、多孔質樹脂粒子。
項2.
前記ビニル系単量体混合物は、エチレン性不飽和基を1個有する単官能ビニル系単量体及びエチレン性不飽和基を2個以上有する多官能ビニル系単量体を含有し、
前記単官能ビニル系単量体及び前記多官能ビニル系単量体の全質量に対して、
前記単官能ビニル系単量体の含有割合が25~80質量%であり、
前記多官能ビニル系単量体の含有割合が20~75質量%である、項1に記載の多孔質樹脂粒子。
項3.
前記単官能ビニル系単量体が、(メタ)アクリル酸アルキル系単量体及び末端カルボキシル基又は末端ヒドロキシル基を有する(メタ)アクリル酸エステル系単量体であり、
前記(メタ)アクリル酸アルキル系単量体、前記(メタ)アクリル酸エステル系単量体及び前記多官能ビニル系単量体の全質量に対して、
前記(メタ)アクリル酸アルキル系単量体の含有割合が25~70質量%であり、
前記多官能ビニル系単量体の含有割合が20~60質量%であり、
前記(メタ)アクリル酸エステル系単量体の含有割合が1~30質量%である、項2に記載の多孔質樹脂粒子。
項4.
体積平均粒子径が0.3~5μmである、項1~3のいずれか1項に記載の多孔質樹脂粒子。
項5.
体積平均粒子径の変動係数が20%以下である、項1~4のいずれか1項に記載の多孔質樹脂粒子。
項6.
細孔径が11~22nmである、項1~5のいずれか1項に記載の多孔質樹脂粒子。
項7.
前記多孔膜が二次電池用セパレータである、項1~6のいずれか1項に記載の多孔質樹脂粒子。
項8.
項1~7のいずれか1項に記載の多孔質樹脂粒子及びバインダーを含有する、粒子含有層。
項9.
多孔膜の少なくとも一方の面に項8に記載の粒子含有層が積層されている、積層多孔膜。
項10.
多孔膜の少なくとも一方の面に積層される粒子含有層を形成するための多孔質樹脂粒子の製造方法であって、
多孔化剤及び種粒子の存在下、単量体混合物をシード重合する工程を含み、
前記単量体混合物は、エチレン性不飽和基を1個有する単官能ビニル系単量体及びエチレン性不飽和基を2個以上有する多官能ビニル系単量体を含有し、
前記単官能ビニル系単量体及び前記多官能ビニル系単量体の全質量に対して、
前記単官能ビニル系単量体の含有割合が25~80質量%であり、
前記多官能ビニル系単量体の含有割合が75~20質量%である、多孔質樹脂粒子の製造方法。
項11.
前記単官能ビニル系単量体が、(メタ)アクリル酸アルキル系単量体及び末端カルボキシル基又は末端ヒドロキシル基を有する(メタ)アクリル酸エステル系単量体であり、
前記(メタ)アクリル酸アルキル系単量体、前記(メタ)アクリル酸エステル系単量体及び前記多官能ビニル系単量体の全質量に対して、
前記(メタ)アクリル酸アルキル系単量体の含有割合が25~70質量%であり、
前記多官能ビニル系単量体の含有割合が20~60質量%であり、
前記(メタ)アクリル酸エステル系単量体の含有割合が1~30質量%である、項10に記載の多孔質樹脂粒子の製造方法。
項12.
前記多孔化剤が芳香族炭化水素系溶媒、脂肪族炭化水素系溶媒及び酢酸エステル系溶媒からなる群より選択される少なくとも1種である、項10又は11に記載の多孔質樹脂粒子の製造方法。
項1.
多孔膜の少なくとも一方の面に積層される粒子含有層を形成するための多孔質樹脂粒子であって、
前記多孔質樹脂粒子が、ビニル系単量体混合物の重合体である、多孔質樹脂粒子。
項2.
前記ビニル系単量体混合物は、エチレン性不飽和基を1個有する単官能ビニル系単量体及びエチレン性不飽和基を2個以上有する多官能ビニル系単量体を含有し、
前記単官能ビニル系単量体及び前記多官能ビニル系単量体の全質量に対して、
前記単官能ビニル系単量体の含有割合が25~80質量%であり、
前記多官能ビニル系単量体の含有割合が20~75質量%である、項1に記載の多孔質樹脂粒子。
項3.
前記単官能ビニル系単量体が、(メタ)アクリル酸アルキル系単量体及び末端カルボキシル基又は末端ヒドロキシル基を有する(メタ)アクリル酸エステル系単量体であり、
前記(メタ)アクリル酸アルキル系単量体、前記(メタ)アクリル酸エステル系単量体及び前記多官能ビニル系単量体の全質量に対して、
前記(メタ)アクリル酸アルキル系単量体の含有割合が25~70質量%であり、
前記多官能ビニル系単量体の含有割合が20~60質量%であり、
前記(メタ)アクリル酸エステル系単量体の含有割合が1~30質量%である、項2に記載の多孔質樹脂粒子。
項4.
体積平均粒子径が0.3~5μmである、項1~3のいずれか1項に記載の多孔質樹脂粒子。
項5.
体積平均粒子径の変動係数が20%以下である、項1~4のいずれか1項に記載の多孔質樹脂粒子。
項6.
細孔径が11~22nmである、項1~5のいずれか1項に記載の多孔質樹脂粒子。
項7.
前記多孔膜が二次電池用セパレータである、項1~6のいずれか1項に記載の多孔質樹脂粒子。
項8.
項1~7のいずれか1項に記載の多孔質樹脂粒子及びバインダーを含有する、粒子含有層。
項9.
多孔膜の少なくとも一方の面に項8に記載の粒子含有層が積層されている、積層多孔膜。
項10.
多孔膜の少なくとも一方の面に積層される粒子含有層を形成するための多孔質樹脂粒子の製造方法であって、
多孔化剤及び種粒子の存在下、単量体混合物をシード重合する工程を含み、
前記単量体混合物は、エチレン性不飽和基を1個有する単官能ビニル系単量体及びエチレン性不飽和基を2個以上有する多官能ビニル系単量体を含有し、
前記単官能ビニル系単量体及び前記多官能ビニル系単量体の全質量に対して、
前記単官能ビニル系単量体の含有割合が25~80質量%であり、
前記多官能ビニル系単量体の含有割合が75~20質量%である、多孔質樹脂粒子の製造方法。
項11.
前記単官能ビニル系単量体が、(メタ)アクリル酸アルキル系単量体及び末端カルボキシル基又は末端ヒドロキシル基を有する(メタ)アクリル酸エステル系単量体であり、
前記(メタ)アクリル酸アルキル系単量体、前記(メタ)アクリル酸エステル系単量体及び前記多官能ビニル系単量体の全質量に対して、
前記(メタ)アクリル酸アルキル系単量体の含有割合が25~70質量%であり、
前記多官能ビニル系単量体の含有割合が20~60質量%であり、
前記(メタ)アクリル酸エステル系単量体の含有割合が1~30質量%である、項10に記載の多孔質樹脂粒子の製造方法。
項12.
前記多孔化剤が芳香族炭化水素系溶媒、脂肪族炭化水素系溶媒及び酢酸エステル系溶媒からなる群より選択される少なくとも1種である、項10又は11に記載の多孔質樹脂粒子の製造方法。
本発明の多孔質樹脂粒子を、多孔膜の少なくとも一方の面に積層される粒子含有層を形成するための材料として使用した場合に、電解液の通液性を格段に改善することが可能となる。
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
本明細書において「~」を用いて示された数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を夫々最小値及び最大値として含む範囲を示す。
本明細書において、(メタ)アクリルとは、アクリル又はメタクリルを意味し、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレート又はメタクリレートを意味する。
本明細書において、細孔径とは、窒素脱着等温線からBJH法に基づいて得られる細孔径(平均細孔径)、例えば、実施例の項で後述する細孔径の測定方法によって測定された細孔径(平均細孔径)を意味する。
1.多孔質樹脂粒子
本発明は、多孔膜の少なくとも一方の面に積層される粒子含有層を形成するための多孔質樹脂粒子である。当該多孔質樹脂粒子は、ビニル系単量体混合物の重合体である。
本発明は、多孔膜の少なくとも一方の面に積層される粒子含有層を形成するための多孔質樹脂粒子である。当該多孔質樹脂粒子は、ビニル系単量体混合物の重合体である。
本発明において、ビニル系単量体混合物は、エチレン性不飽和基を1個有する単官能ビニル系単量体及びエチレン性不飽和基を2個以上有する多官能ビニル系単量体を含有することが好ましい。
単官能ビニル系単量体としては、特に限定されるものではなく、エチレン性不飽和基を1個有する公知の単官能ビニル系単量体を広く使用できる。
単官能ビニル系単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸アルキル系単量体、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2-メトキシエチル、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸テトラヒドロフルフリル、(メタ)アクリル酸ジエチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸トリフルオロエチル、(メタ)アクリル酸ヘプタデカフルオロデシル、スチレン系単量体、酢酸ビニル等が挙げられる。これらの中でも、汎用的であり、入手容易であり、且つハンドリング性が良好である点から、(メタ)アクリル酸アルキル系単量体が好ましい。これら単官能ビニル系単量体は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
(メタ)アクリル酸アルキル系単量体に含まれるアルキル基は、直鎖状であってもよく分枝状であってもよい。(メタ)アクリル酸アルキル系単量体に含まれるアルキル基としては、炭素数1~8のアルキル基であることが好ましく、炭素数1~4のアルキル基であることがより好ましい。
(メタ)アクリル酸アルキル系単量体としては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸2-エチルヘキシル等のアクリル酸アルキル;メタクリル酸n-ブチル(n-BMA)、メタクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸メチル(MMA)、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸イソボルニル等のメタクリル酸アルキル等が挙げられる。これらの中でも、汎用的であり、且つコスト削減の観点から、メタクリル酸メチル(MMA)及びメタクリル酸n-ブチル(n-BMA)が好ましい。これら(メタ)アクリル酸アルキル系単量体は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
スチレン系単量体としては、例えば、スチレン、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、α-メチルスチレン;スチレンスルホン酸ナトリウム、スチレンスルホン酸アンモニウム等のスチレンスルホン酸塩等が挙げられる。これらの中でも、スチレン、α-メチルスチレン及びスチレンスルホン酸ナトリウムが好ましい。これらスチレン系単量体は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
単官能ビニル系単量体は、更に末端カルボキシル基又は末端ヒドロキシル基を有する(メタ)アクリル酸エステル系単量体を含むことができる。この具体例としては、例えば、下記一般式(1)
CH2=CR-COO[(C2H4O)l(C3H6O)m]-H ・・・(1)
(式中、RはH又はCH3、lは0~50、mは0~50、l+m>1)、
又は、下記一般式(2)
CH2=CR-COOCH2CH2O(CO(CH2)5O)p-H ・・・(2)
(式中、RはH又はCH3、pは1~50)で表される化合物であることが好ましい。
更に、一般式(1)で表される化合物と一般式(2)で表される化合物とは、それぞれ単独で使用してもよく、併用してもよい。
CH2=CR-COO[(C2H4O)l(C3H6O)m]-H ・・・(1)
(式中、RはH又はCH3、lは0~50、mは0~50、l+m>1)、
又は、下記一般式(2)
CH2=CR-COOCH2CH2O(CO(CH2)5O)p-H ・・・(2)
(式中、RはH又はCH3、pは1~50)で表される化合物であることが好ましい。
更に、一般式(1)で表される化合物と一般式(2)で表される化合物とは、それぞれ単独で使用してもよく、併用してもよい。
一般式(1)で表される化合物において、多孔質樹脂粒子の多孔性を高める観点から、l及びmは1~30が好ましく、1~7がより好ましい。一般式(2)で表される化合物において、多孔質樹脂粒子の多孔性を高める観点から、pは1~30が好ましく、1~7がより好ましい。
末端カルボキシル基又は末端ヒドロキシル基を有する(メタ)アクリル酸エステル系単量体としては、例えば、2-メタクリロイルオキシエチルコハク酸(HOMS)、2-メタクリロイルオキシエチルフタル酸、2-メタクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタル酸、2-メタクリロイルオキシエチルマレイン酸、2-アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタル酸(HOAA)、2-アクリロイルオキシエチルコハク酸、2-アクリロイルオキシエチルフタル酸等の末端カルボキシル基を有する(メタ)アクリル酸エステル系単量体;(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシブチル、末端水酸基を有し長鎖アルキレンオキサイド部を有する(メタ)アクリル酸エステル等の末端ヒドロキシル基を有する(メタ)アクリル酸エステル系単量体等を使用することができる。これらの中でも、多孔性粒子の溶剤への分散性向上の点から、2-メタクリロイルオキシエチルコハク酸(HOMS)、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチル、末端水酸基を有し長鎖アルキレンオキサイド部を有する(メタ)アクリル酸エステルが好ましい。
末端カルボキシル基又は末端ヒドロキシル基を有する(メタ)アクリル酸エステル系単量体としては、市販品を利用できる。一般式(1)で表される化合物の市販品としては、例えば、日油株式会社製の「ブレンマー(登録商標)」シリーズが挙げられる。更に、「ブレンマー(登録商標)」シリーズの中で、ポリ(エチレングリコール-プロピレングリコール)モノメタクリレートの1種である「ブレンマー(登録商標)50PEP-300」(一般式(1)で表される複数種類の化合物からなる混合物であって、RがCH3であり、lが平均して約3.5であり、mが平均して約2.5であるもの)、ポリ(エチレングリコール-プロピレングリコール)モノメタクリレートの1種である「ブレンマー(登録商標)70PEP-350B」(一般式(1)で表される複数種類の化合物からなる混合物であって、RがCH3であり、lが平均して約5であり、mが平均して約2であるもの)等が好ましい。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
一般式(2)で表される化合物の市販品としては、例えば、株式会社ダイセル製の「プラクセル(登録商標)FM」シリーズが挙げられる。更に、「プラクセル(登録商標)FM」シリーズの中で、プラクセル(登録商標)FM2D(一般式(2)で表される化合物であって、RがCH3であり、pが2であるもの)、プラクセル(登録商標)FM3(一般式(2)で表される化合物であって、RがCH3であり、pが3であるもの)等が好ましい。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
エチレン性不飽和基を2個以上有する多官能ビニル系単量体としては、エチレン性不飽和基を2個以上有する多官能(メタ)アクリル酸エステル系単量体、芳香族ジビニル系単量体等が挙げられる。
多官能(メタ)アクリル酸エステル系単量体としては、例えば、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート(EGDMA)、ジ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、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ノナエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラデカエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、デカエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタデカエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3-ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(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、ペンタエリストールテトラ(メタ)アクリレート、フタル酸ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスルトールヘキサ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸エステルネオペンチルグリコールジアクリレート、ポリエステルアクリレート、ウレタンアクリレート等が挙げられる。これらの中でも、多孔質樹脂粒子の多孔性を高める観点から、エチレングリコールジメタクリレート(EGDMA)が好ましい。これら多官能(メタ)アクリル酸エステル系単量体は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
芳香族ジビニル系単量体としては、例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、及びこれらの誘導体が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
本発明において、多孔質樹脂粒子の細孔径を大きくする観点から、エチレン性不飽和基を1個有する単官能ビニル系単量体及びエチレン性不飽和基を2個以上有する多官能ビニル系単量体の全質量に対して、該単官能ビニル系単量体の含有割合が25~80質量%であり、該多官能ビニル系単量体の含有割合が75~20質量%であることが好ましい。
本発明において、多孔質樹脂粒子の細孔径をより大きくする観点から、エチレン性不飽和基を1個有する単官能ビニル系単量体及びエチレン性不飽和基を2個以上有する多官能ビニル系単量体の全質量に対して、該多官能ビニル系単量体の含有割合が22~60質量%であることがより好ましく、該多官能ビニル系単量体の含有割合が25~55質量%であることが更に好ましい。
本発明において、ビニル系単量体混合物がエチレン性不飽和基を1個有する単官能ビニル系単量体及びエチレン性不飽和基を2個以上有する多官能ビニル系単量体のみを含有することが好ましい。その場合は、多孔質樹脂粒子の細孔径を大きくする観点から、該単官能ビニル系単量体及び該多官能ビニル系単量体の全質量に対して、該単官能ビニル系単量体の含有割合が25~80質量%であり、該多官能ビニル系単量体の含有割合が75~20質量%であることが好ましい。
本発明において、ビニル系単量体混合物が本発明の単官能ビニル系単量体及びエチレン性不飽和基を2個以上有する多官能ビニル系単量体のみを含有する場合は、多孔質樹脂粒子の細孔径をより大きくする観点から、該単官能ビニル系単量体及び該多官能ビニル系単量体の全質量に対して、該多官能ビニル系単量体の含有割合が22~60質量%であることがより好ましく、該多官能ビニル系単量体の含有割合が25~55質量%であることが更に好ましい。
本発明において、ビニル系単量体混合物が(メタ)アクリル酸アルキル系単量体、末端カルボキシル基又は末端ヒドロキシル基を有する(メタ)アクリル酸エステル系単量体及びエチレン性不飽和基を2個以上有する多官能ビニル系単量体であることが好ましい。また、ビニル系単量体混合物が(メタ)アクリル酸アルキル系単量体、末端カルボキシル基又は末端ヒドロキシル基を有する(メタ)アクリル酸エステル系単量体及びエチレン性不飽和基を2個以上有する多官能ビニル系単量体のみを含有することが特に好ましい。
該(メタ)アクリル酸アルキル系単量体、該(メタ)アクリル酸エステル系単量体及び該多官能ビニル系単量体の全質量に対して、
該(メタ)アクリル酸アルキル系単量体の含有割合が25~70質量%であり、
該多官能ビニル系単量体の含有割合が20~60質量%であり、
該(メタ)アクリル酸エステル系単量体の含有割合が1~30質量%であることが好ましい。
該(メタ)アクリル酸アルキル系単量体の含有割合が25~70質量%であり、
該多官能ビニル系単量体の含有割合が20~60質量%であり、
該(メタ)アクリル酸エステル系単量体の含有割合が1~30質量%であることが好ましい。
該(メタ)アクリル酸アルキル系単量体、該(メタ)アクリル酸エステル系単量体及び該多官能ビニル系単量体の全質量に対して、
該(メタ)アクリル酸アルキル系単量体の含有割合が28~68質量%であり、
該多官能ビニル系単量体の含有割合が22~58質量%であり、
該(メタ)アクリル酸エステル系単量体の含有割合が2~20質量%であることがより好ましい。
該(メタ)アクリル酸アルキル系単量体の含有割合が28~68質量%であり、
該多官能ビニル系単量体の含有割合が22~58質量%であり、
該(メタ)アクリル酸エステル系単量体の含有割合が2~20質量%であることがより好ましい。
該(メタ)アクリル酸アルキル系単量体、該(メタ)アクリル酸エステル系単量体及び該多官能ビニル系単量体の全質量に対して、
該(メタ)アクリル酸アルキル系単量体の含有割合が32~65質量%であり、
該多官能ビニル系単量体の含有割合が25~55質量%であり、
該(メタ)アクリル酸エステル系単量体の含有割合が3~15質量%であることが更に好ましい。
該(メタ)アクリル酸アルキル系単量体の含有割合が32~65質量%であり、
該多官能ビニル系単量体の含有割合が25~55質量%であり、
該(メタ)アクリル酸エステル系単量体の含有割合が3~15質量%であることが更に好ましい。
本発明の多孔質樹脂粒子の体積平均粒子径は、好ましくは0.3~5μmであり、より好ましくは0.4~3μmであり、更に好ましくは0.5~1μmである。このような範囲内であれば、積層多孔膜の機械的強度が向上する。
本発明の多孔質樹脂粒子の体積平均粒子径の変動係数(CV値)は、好ましくは20%以下であり、より好ましくは18%以下である。このような範囲内であれば、粒子含有層からの多孔質樹脂粒子の粉落ちを防止することができる。
本発明の多孔質樹脂粒子は、複数の孔を有しており(即ち、多孔性を有しており)、これらの孔の細孔径は、好ましくは11~22nmであり、より好ましくは11.5~21.5nmであり、更に好ましくは12~21nmである。このような範囲内であれば、積層多孔膜の通液性が一段と向上する。
2.多孔質樹脂粒子の製造方法
以下、本発明の多孔質樹脂粒子の製造方法について詳細に説明する。なお、本発明は以下の製造方法に限定されるものではない。
以下、本発明の多孔質樹脂粒子の製造方法について詳細に説明する。なお、本発明は以下の製造方法に限定されるものではない。
本発明の製造方法は、多孔膜の少なくとも一方の面に積層される粒子含有層を形成するための多孔質樹脂粒子の製造方法であって、多孔化剤及び種粒子の存在下、単量体混合物をシード重合する工程(以下、シード重合工程とも称する。)を有する。上記単量体混合物は、好ましくはビニル系単量体混合物である。
シード重合工程において用いられる単量体混合物は、エチレン性不飽和基を1個有する単官能ビニル系単量体及びエチレン性不飽和基を2個以上有する多官能ビニル系単量体を含有し、該単官能ビニル系単量体及び前記多官能ビニル系単量体の全質量に対して、該単官能ビニル系単量体の含有割合が25~80質量%であり、該多官能ビニル系単量体の含有割合が75~20質量%である。上記単量体混合物は、好ましくはビニル系単量体混合物である。
シード重合工程において用いられる単量体混合物は、単官能ビニル系単量体が、(メタ)アクリル酸アルキル系単量体及び末端カルボキシル基又は末端ヒドロキシル基を有する(メタ)アクリル酸エステル系単量体であり、
該(メタ)アクリル酸アルキル系単量体、該(メタ)アクリル酸エステル系単量体及び前記多官能ビニル系単量体の全質量に対して、
該(メタ)アクリル酸アルキル系単量体の含有割合が25~70質量%であり、
該多官能ビニル系単量体の含有割合が20~60質量%であり、
該(メタ)アクリル酸エステル系単量体の含有割合が1~30質量%であることが好ましい。上記単量体混合物は、好ましくはビニル系単量体混合物である。
該(メタ)アクリル酸アルキル系単量体、該(メタ)アクリル酸エステル系単量体及び前記多官能ビニル系単量体の全質量に対して、
該(メタ)アクリル酸アルキル系単量体の含有割合が25~70質量%であり、
該多官能ビニル系単量体の含有割合が20~60質量%であり、
該(メタ)アクリル酸エステル系単量体の含有割合が1~30質量%であることが好ましい。上記単量体混合物は、好ましくはビニル系単量体混合物である。
シード重合工程において用いられる単量体混合物は、単官能ビニル系単量体が、(メタ)アクリル酸アルキル系単量体及び末端カルボキシル基又は末端ヒドロキシル基を有する(メタ)アクリル酸エステル系単量体であり、
該(メタ)アクリル酸アルキル系単量体、該(メタ)アクリル酸エステル系単量体及び前記多官能ビニル系単量体の全質量に対して、
該(メタ)アクリル酸アルキル系単量体の含有割合が28~68質量%であり、
該多官能ビニル系単量体の含有割合が22~58質量%であり、
該(メタ)アクリル酸エステル系単量体の含有割合が2~20質量%であることがより好ましい。上記単量体混合物は、好ましくはビニル系単量体混合物である。
該(メタ)アクリル酸アルキル系単量体、該(メタ)アクリル酸エステル系単量体及び前記多官能ビニル系単量体の全質量に対して、
該(メタ)アクリル酸アルキル系単量体の含有割合が28~68質量%であり、
該多官能ビニル系単量体の含有割合が22~58質量%であり、
該(メタ)アクリル酸エステル系単量体の含有割合が2~20質量%であることがより好ましい。上記単量体混合物は、好ましくはビニル系単量体混合物である。
シード重合工程において用いられる単量体混合物は、単官能ビニル系単量体が、(メタ)アクリル酸アルキル系単量体及び末端カルボキシル基又は末端ヒドロキシル基を有する(メタ)アクリル酸エステル系単量体であり、
該(メタ)アクリル酸アルキル系単量体、該(メタ)アクリル酸エステル系単量体及び前記多官能ビニル系単量体の全質量に対して、
該(メタ)アクリル酸アルキル系単量体の含有割合が32~65質量%であり、
該多官能ビニル系単量体の含有割合が25~55質量%であり、
該(メタ)アクリル酸エステル系単量体の含有割合が3~15質量%であることが更に好ましい。上記単量体混合物は、好ましくはビニル系単量体混合物である。
該(メタ)アクリル酸アルキル系単量体、該(メタ)アクリル酸エステル系単量体及び前記多官能ビニル系単量体の全質量に対して、
該(メタ)アクリル酸アルキル系単量体の含有割合が32~65質量%であり、
該多官能ビニル系単量体の含有割合が25~55質量%であり、
該(メタ)アクリル酸エステル系単量体の含有割合が3~15質量%であることが更に好ましい。上記単量体混合物は、好ましくはビニル系単量体混合物である。
本発明において、種粒子は、公知の方法を適用して製造することができる。例えば、国際公開第2013/030977号に記載されている方法を適用することにより、種粒子を製造することができる。
種粒子は、種粒子製造用の単量体を水性媒体中で乳化重合、好ましくはソープフリー重合することによって得ることができる。
種粒子を製造するための単量体としては、単官能単量体が好ましい。
種粒子を製造するための単量体としての単官能単量体は、単官能(メタ)アクリル系単量体であることが好ましい。なお、当該単官能(メタ)アクリル系単量体は、単官能スチレン系単量体を混合して用いてもよい。
単官能(メタ)アクリル系単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n-プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸n-ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸s-ブチル、(メタ)アクリル酸t-ブチル、(メタ)アクリル酸n-ペンチル、(メタ)アクリル酸イソペンチル、(メタ)アクリル酸n-ヘキシル、(メタ)アクリル酸n-ヘプチル、(メタ)アクリル酸n-オクチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸n-ノニル、(メタ)アクリル酸イソノニル、(メタ)アクリル酸n-デシル、(メタ)アクリル酸イソデシル、(メタ)アクリル酸n-ウンデシル、(メタ)アクリル酸n-ドデシル、(メタ)アクリル酸n-トリデシル、(メタ)アクリル酸n-テトラデシル、(メタ)アクリル酸n-ペンタデシル、(メタ)アクリル酸n-ヘキサデシル、(メタ)アクリル酸n-ヘプタデシル、(メタ)アクリル酸n-オクタデシル、(メタ)アクリル酸イソステアリル、(メタ)アクリル酸n-ノナデシル、(メタ)アクリル酸n-エイコシル等のエステルに結合しているアルキル基の炭素数が1~20の(メタ)アクリル酸アルキルエステル等が挙げられる。これらの中でも、エステルに結合しているアルキル基の炭素数が1~10である、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n-プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸n-ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸s-ブチル、(メタ)アクリル酸t-ブチル、(メタ)アクリル酸n-ペンチル、(メタ)アクリル酸イソペンチル、(メタ)アクリル酸n-ヘキシル、(メタ)アクリル酸n-ヘプチル、(メタ)アクリル酸n-オクチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸n-ノニル、(メタ)アクリル酸イソノニル、(メタ)アクリル酸n-デシルが好ましい。これら(メタ)アクリル酸アルキルエステルは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
単官能スチレン系単量体としては、例えば、スチレン、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、α-メチルスチレン;スチレンスルホン酸ナトリウム、スチレンスルホン酸アンモニウム等のスチレンスルホン酸塩等が挙げられる。これらの中でも、スチレン、α-メチルスチレン、スチレンスルホン酸ナトリウムが好ましい。これら単官能スチレン系単量体は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
種粒子の重量平均分子量は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)による測定で、通常15万~100万であり、好ましくは20万~80万である。
種粒子の大きさとしては、体積平均粒子径が好ましくは0.1~5μm、より好ましくは0.15~3μm、更に好ましくは0.2~1.5μm、特に好ましくは0.25~1μmである。種粒子の形状としては、球状であることが好ましい。
種粒子の製造は、重合開始剤の存在下で行うことができる。重合開始剤としては、例えば、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、tert-ブチルパーオキシイソブチレート等の過酸化物;2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2-アゾビス-(2-メチルプロピオネート)等のアゾ系化合物;過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩等が挙げられる。これらの中でも、過硫酸カリウムが好ましい。重合開始剤は、種粒子製造用の単量体100質量部に対して0.1~10質量部の範囲で使用することが好ましい。
種粒子の製造は、分子量調整剤の存在下で行うことができる。分子量調整剤としては、例えば、α-メチルスチレンダイマー;n-オクチルメルカプタン、t-ドデシルメルカプタン等のメルカプタン;t-テルピネン、ジペンテン等のテルペン;ハロゲン化炭化水素(例えば、クロロホルム、四塩化炭素)のような連鎖移動剤を使用できる。これらの中でも、n-オクチルメルカプタンが好ましい。分子量調整剤は、種粒子製造用の単量体100質量部に対して0.1~10質量部の範囲で使用することが好ましい。
種粒子を製造するための水性媒体としては、例えば、水、又は水と有機溶媒(例えば、炭素数5以下の低級アルコール等の親水性有機溶媒)との混合溶媒が挙げられる。水性媒体の使用量は、種粒子製造用の単量体100質量部に対して、100~1000質量部であることが好ましい。
種粒子の製造は、分散安定剤の存在下で行うことができる。分散安定剤としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリカルボン酸、セルロース化合物(ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等)、ポリビニルピロリドン等が挙げられる。分散安定剤の添加量は、種粒子製造用の単量体100質量部に対して1~10質量部が好ましい。
本発明の多孔質樹脂粒子の製造方法において、上記シード重合工程は、例えば、以下の工程(1)~工程(3)の順に行われる。(1)ビニル系単量体を含有する単量体混合物と多孔化剤とを含む単量体混合液を得る。(2)当該単量体混合液に、水性媒体と界面活性剤とを添加して攪拌することにより、水性乳化液を得る。(3)当該水性乳化液に種粒子を添加して、種粒子に単量体を吸収させてシード重合を行うことにより、ビニル系単量体の重合体粒子と水性媒体とを含有する水性分散液(ビニル系単量体の重合体粒子を含むスラリー)を得る。
ビニル系単量体としては、上述の「1.多孔質樹脂粒子」の項目に記載したエチレン性不飽和基を1個有する単官能ビニル系単量体及びエチレン性不飽和基を2個以上有する多官能ビニル系単量体を使用することができる。
多孔化剤は非重合性の有機溶媒であり、該多孔化剤を使用することにより、本発明の製造方法で得られる多孔質樹脂粒子を多孔化させることができ。本発明の製造方法において、該非重合性の有機溶媒は、上記単量体混合物とは重合しない。該非重合性の有機溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン等の芳香族炭化水素;酢酸エチル、酢酸n-プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸n-ブチル、酢酸イソブチル等の酢酸エステル;n-ヘキサン、シクロヘキサン、n-オクタン、n-ドデカン等の脂肪族炭化水素等が挙げられる。これら非重合性の有機溶媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
非重合性の有機溶媒の中でも、酢酸エステルは本発明の製造方法で得られる多孔質樹脂粒子を多孔化させる効果に優れていることから、多孔化剤としては、好ましくは酢酸エステル、より好ましくは酢酸エチル及び酢酸n-ブチル、更に好ましくは酢酸エチルである。
多孔化剤の使用量は、単量体混合物100質量部に対して、好ましくは50~300質量部である。このような範囲内であれば、多孔質樹脂粒子を十分に多孔化することができる。
水性媒体としては、例えば、水、又は水と有機溶媒(例えば、炭素数5以下の低級アルコール等の親水性有機溶媒)との混合溶媒が挙げられる。水性媒体の使用量は、多孔性粒子の安定化を図るために、単量体混合物100質量部に対して、100~1000質量部であることが好ましい。
界面活性剤としては、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤及び両性イオン界面活性剤を用いることができる。
アニオン性界面活性剤としては、例えば、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム等のジアルキルスルホコハク酸塩;ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルリン酸ナトリウム(例えば、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルリン酸ナトリウム)、ポリオキシアルキレンアリールエーテルリン酸ナトリウム等のリン酸塩;オレイン酸ナトリウム、ヒマシ油カリ等の脂肪酸油;ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸アンモニウム等のアルキル硫酸塩;ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等のアルキルベンゼンスルホン酸塩;アルキルナフタレンスルホン酸塩;アルカンスルホン酸塩;アルキルリン酸エステル塩;ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物;ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸エステル塩;ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル塩等が挙げられる。
カチオン性界面活性剤としては、例えば、ラウリルアミンアセテート、ステアリルアミンアセテート等のアルキルアミン塩、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド等の第四級アンモニウム塩等が挙げられる。
ノニオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレントリデシルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテル、アルキレン基の炭素数が3以上であるポリオキシアルキレントリデシルエーテル等のポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、モノラウリン酸ポリオキシエチレンソルビタン等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、グリセリン脂肪酸エステル、オキシエチレン-オキシプロピレンブロック共重合体等が挙げられる。
両性イオン界面活性剤としては、ラウリルジメチルアミンオキサイド、リン酸エステル系、亜リン酸エステル系界面活性剤等が挙げられる。
界面活性剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。上記界面活性剤の中でも、シード重合時の分散安定性の観点から、アニオン系界面活性剤として、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム及びポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルリン酸ナトリウムが好ましい。界面活性剤の使用量は、単量体混合物100質量部に対して0.01~1質量部が好ましい。
シード重合工程において、水性乳化液は、公知の方法により作製できる。例えば、ビニル系単量体を水性媒体に添加し、ホモジナイザー、超音波処理機、ナノマイザー等の微細乳化機により分散することで、水性乳化液を得ることができる。得られた水性乳化液中のビニル系単量体の液滴の粒子径は、種粒子よりも小さい方が、ビニル系単量体が種粒子に効率よく吸収されるので好ましい。
種粒子は、上記水性乳化液に直接添加することができる。また、種粒子を水性媒体に分散させた分散液(種粒子を含有する分散液)を、上記水性乳化液に攪拌しながら添加することができる。
種粒子を水性乳化液に直接添加する場合は、種粒子の水性乳化液への添加後、種粒子の中へビニル系単量体を吸収させる。当該吸収は、通常、種粒子添加後の水性乳化液を、室温(20℃~25℃)で1~12時間攪拌することで行うことができる。また、水性乳化液を30~50℃程度に加温することにより、ビニル系単量体の吸収を促進させることができる。
種粒子は、ビニル系単量体を吸収することにより膨潤する。ビニル系単量体と種粒子との混合比率は、種粒子1質量部に対して、ビニル系単量体5~300質量部の範囲であることが好ましく、100~250質量部の範囲であることがより好ましい。ビニル系単量体と種粒子との混合比率が上記範囲内である場合、水性乳化液中での重合反応の効率が向上する。なお、種粒子によるビニル系単量体の吸収の終了(重合反応の完了)は光学顕微鏡の観察で粒子径の拡大を確認することにより判定することができる。
シード重合工程において、通常、油溶性重合開始剤を用いる。油溶性開始剤とは水性媒体に可溶な重合開始剤であればよく、公知の油溶性重合開始剤を使用できる。例えば、過酸化ベンゾイル(BPO)、過酸化ラウロイル、ビス-3,5,5-トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエイト、ジ-t-ブチルパーオキシヘキサハイドロテレフタレート、t-ブチルパーオキシイソブチレート等の過酸化物、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスイソバレロニトリル、2,2-アゾビス-(2-メチルプロピオネート)、2,2-アゾビス-(2,4-ジメチルバレロニトリル)(ADVN)等のアゾ化合物が挙げられる。油溶性重合開始剤の使用量は、単量体混合物100質量部に対して、0.1~1質量部が好ましい。
シード重合工程において、種粒子に吸収させたビニル系単量体を重合させることで、ビニル系単量体に由来する樹脂粒子が得られる。重合温度は、ビニル系単量体及び重合開始剤の種類に応じて、適宜選択することができる。重合温度は、25~110℃が好ましく、50~100℃がより好ましい。重合反応は、種粒子に単量体、任意に重合開始剤が種粒子に完全に吸収された後に、昇温して行うのが好ましい。重合時間は、1~12時間とすることが好ましい。
シード重合工程において、ビニル系単量体に由来する樹脂粒子の分散安定性を向上させるために、懸濁安定剤を添加することができる。懸濁安定剤としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリカルボン酸、セルロース化合物(ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等)、ポリビニルピロリドン等である。また、トリポリリン酸ナトリウム等の無機系水溶性高分子化合物も併用することができる。これらの中でも、ポリビニルアルコール及びポリビニルピロリドンが好ましい。懸濁安定剤の添加量は、ビニル系単量体100質量部に対して1~10質量部が好ましい。
シード重合工程において、水系での乳化粒子の発生を抑えるために、亜硝酸塩化合物、亜硫酸塩化合物、ハイドロキノン化合物、アスコルビン酸化合物、水溶性のビタミンB化合物、クエン化合物、ポリフェノール化合物等の水溶性の重合禁止剤を用いることができる。
シード重合完了後、ビニル系単量体の重合体粒子を含むスラリーを蒸留することにより、当該スラリーから多孔化剤を除去することが好ましい。
シード重合完了後、必要に応じて、ビニル系単量体に由来する樹脂粒子は、遠心分離を行って水性媒体を除去し、水、又は水及び溶剤で洗浄した後、乾燥、単離される。このようにして単離された粉体が本発明の多孔質樹脂粒子である。
3.積層多孔膜
本発明の積層多孔膜は、多孔膜の少なくとも一方の面(即ち、多孔膜の片面又は両面)に粒子含有層が積層されている。
本発明の積層多孔膜は、多孔膜の少なくとも一方の面(即ち、多孔膜の片面又は両面)に粒子含有層が積層されている。
以下、本発明の積層多孔膜の製造方法について詳細に説明する。なお、積層多孔膜の製造方法は以下の製造方法に限定されるものではない。
積層多孔膜の製造方法は、(1)多孔質樹脂粒子とバインダーとを含有する粒子含有層形成用塗工液を調製する工程、及び(2)基材である多孔膜上に粒子含有層形成用塗工液を塗工して、粒子含有層を形成し、積層多孔膜を得る工程をこの順で有する。
以下、上記工程(1)及び工程(2)について具体的に説明する。
<工程(1)>
積層多孔膜の製造方法において、工程(1)とは、多孔質樹脂粒子とバインダーとを含有する粒子含有層形成用塗工液を調製する工程である。
積層多孔膜の製造方法において、工程(1)とは、多孔質樹脂粒子とバインダーとを含有する粒子含有層形成用塗工液を調製する工程である。
本発明において、バインダーとは、多孔質樹脂粒子同士を結着させるために使用されるものである。バインダーとしては、例えば、(メタ)アクリル系樹脂;(メタ)アクリル-ウレタン系樹脂;ウレタン系樹脂;ポリハロゲン化ビニル系樹脂;ポリハロゲン化ビニリデン系樹脂;;メラミン系樹脂;スチレン系樹脂;アルキド系樹脂;フェノール系樹脂;エポキシ系樹脂;ポリエステル系樹脂;アルキルポリシロキサン系樹脂等のシリコーン系樹脂;(メタ)アクリル-シリコーン系樹脂、シリコーン-アルキド系樹脂、シリコーン-ウレタン系樹脂、シリコーン-ポリエステル樹脂等の変性シリコーン樹脂が挙げられる。また、バインダーとしては、これらの樹脂の変性物、混合物又は共重合体でも良い。これらバインダーは、1種または複数を組み合わせて使用することも出来る。
更に、上述したバインダー樹脂の他に、合成ゴム、天然ゴム等のゴム系バインダー、その他無機系結着剤等を用いることもできる。上記ゴム系バインダー樹脂としては、エチレン-プロピレン共重合ゴム、ポリブタジエンゴム、スチレン-ブタジエンゴム、アクリロニトリル-ブタジエンゴム等が挙げられる。
本工程において、粒子含有層形成用塗工液は、希釈剤として有機溶剤を含有していてもよい。有機溶剤としては、例えば、フェノール、m-クレゾール等のフェノール系溶媒;N-メチル-2-ピロリドン(NMP)、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)等のアミド系溶媒;γ-ブチロラクトン(GBL)、δ-バレロラクトン、ε-カプロラクトン、γ-クロトノラクトン、γ-ヘキサノラクトン、α-メチル-γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、α-アセチル-γ-ブチロラクトン、δ-ヘキサノラクトン等のラクトン系溶媒;N,N-ジメチルスルホキシド(DMSO)等のスルホキシド系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、炭酸ジメチル等のエステル系溶媒が挙げられる。これらの中でも、NMPが好ましい。
<工程(2)>
積層多孔膜の製造方法において、工程(2)とは、基材である多孔膜上に当該塗工液を塗工して、粒子含有層を形成し、積層多孔膜を得る工程である。
積層多孔膜の製造方法において、工程(2)とは、基材である多孔膜上に当該塗工液を塗工して、粒子含有層を形成し、積層多孔膜を得る工程である。
本発明における多孔膜は、二次電池用セパレータとして好適に用いられる。多孔膜としては、電子伝導性がなくイオン伝導性があり、有機溶媒への耐性が高い、孔径の微細な多孔膜であることが好ましい。具体的には、多孔膜の材料としては、ポリオレフィン樹脂(ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリ塩化ビニル)又はこれらポリオレフィン樹脂の混合物;ポリエチレンテレフタレート、ポリシクロオレフィン、ポリエーテルスルフォン、ポリアミド、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリアラミド、ポリシクロオレフィン、ナイロン、ポリテトラフルオロエチレン等の樹脂;ポリオレフィン樹脂の繊維を織ったもの又はその不織布;絶縁性物質粒子の集合体等が挙げられる。これらの中でも、粒子含有層形成用塗工液の塗工性の観点、及びセパレータ全体の膜厚を薄くして電池内の活物質比率を上げて体積あたりの容量を上げる観点から、ポリオレフィン樹脂が好ましい。
ポリオレフィン樹脂の中でも、多孔膜の材料として、ポリエチレン(PE)及び/又はポリプロピレン(PP)を含むことが好ましく、ポリエチレンを含むことが特に好ましい。
多孔膜の厚さは、通常0.5~40μmの範囲で制御することができる。この範囲内である場合は、電池内でのセパレータによる抵抗が小さくなり、粒子含有層形成用塗工液の塗工性が良くなる。
粒子含有層形成用塗工液を多孔膜上へ塗布する前に、多孔膜に表面活性化処理(例えば、プラズマ処理、コロナ処理等)を施すことが好ましく、特にコロナ処理を施すことが好ましい。
粒子含有層形成用塗工液を多孔膜上へ塗布する方法は特に制限されない。例えば、ドクターブレード法、ディップ法、リバースロール法、ダイレクトロール法、グラビア法、エクストルージョン法、ハケ塗り法等の方法が挙げられる。中でも、均一な多孔膜が得られる点でディップ法及びグラビア法が好ましい。
粒子含有層形成用塗工液は多孔膜の少なくとも一方の面(即ち、多孔膜の片面又は両面)に塗布することにより、多孔膜の少なくとも一方の面に粒子含有層を形成することができる。該粒子含有層は、本発明の多孔質樹脂粒子及び上記バインダーを含有する。
粒子含有層を乾燥する方法としては、例えば、温風、熱風、低湿風による乾燥、真空乾燥、遠赤外線、電子線等の照射による乾燥が挙げられる。乾燥温度は、使用する媒体の種類によって適宜変更することができる。媒体を完全に除去するために、例えば、N-メチルピロリドン等の揮発性の低い媒体を用いる場合には送風式の乾燥機によって、120℃以上で乾燥させることが好ましい。逆に揮発性の高い媒体を用いる場合には100℃以下において乾燥させることもできる。粒子含有層を多孔膜上に形成する際は、多孔膜の収縮を起こさずに乾燥させることが必要であるため、100℃以下での乾燥が好ましい。
本発明の粒子含有層は、基材である多孔膜の少なくとも一方の面に積層されている。積層多孔膜が、リチウムイオン二次電池内で高温に曝されても形状を維持できるよう、粒子含有層は耐熱性を有することが好ましい。粒子含有層は、多孔質樹脂粒子を含有することにより、その耐熱性を確保することができる。なお、本明細書において「耐熱性」とは、200℃未満の温度領域で、変形などの形状変化が目視で確認されないことを意味する。粒子含有層の厚さは、1~15μmの範囲内であることが好ましい。この範囲内であれば、透気度を損なうことなく耐熱性を付与することが出来る。
本発明の積層多孔膜は、基材である多孔膜と該多孔膜の少なくとも一方の面に積層されている粒子含有層とからなる。積層多孔膜の厚さは、8~40μmの範囲内であることが好ましい。この範囲内であれば、積層多孔膜において、耐熱性及び通気性を向上させることができる。
本発明の積層多孔膜は、リチウムイオン二次電池用セパレータとして使用可能である。また、積層多孔膜はリチウムイオン二次電池用セパレータに適した特性を有する他の用途にも使用することが可能である。
本発明の積層多孔膜(粒子含有層が積層された多孔膜)の透気度は、ガーレ値で140~180s/100mLの範囲であることが好ましく、150~175s/100mLの範囲であることがより好ましく、155~170s/100mLの範囲であることが更に好ましい。積層多孔膜がこれらの範囲の透気度を有することで二次電池用セパレータとして用いた際に、優れた電解液の通液性を得ることができる。
以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明は、これらのみに限定されるものではない。
実施例、比較例及び試験例で使用したイオン交換水とは、イオン交換樹脂により脱イオン処理した水であり、且つ導電率が1.0μS/cm以下の水である。
先ず、実施例、比較例及び試験例の評価方法、測定方法及び計算方法について説明する。
(樹脂粒子の体積平均粒子径の測定方法A)
樹脂粒子(種粒子合成例1及び2で得られた種粒子、並びに、実施例1~3、5~6、8及び比較例1、3で得られた多孔質樹脂粒子)の体積平均粒子径の測定は、レーザー回折・散乱方式粒度分布測定装置(ベックマン・コールター株式会社製、型番「LS230」)及びユニバーサルリキッドサンプルモジュールによって行った。
樹脂粒子(種粒子合成例1及び2で得られた種粒子、並びに、実施例1~3、5~6、8及び比較例1、3で得られた多孔質樹脂粒子)の体積平均粒子径の測定は、レーザー回折・散乱方式粒度分布測定装置(ベックマン・コールター株式会社製、型番「LS230」)及びユニバーサルリキッドサンプルモジュールによって行った。
測定には、樹脂粒子0.1gと、2質量%アニオン性界面活性剤溶液20mlとを、試験管に投入し、タッチミキサー(ヤマト科学株式会社製、「TOUCHMIXER MT-31」)及び超音波洗浄器(株式会社ヴェルヴォクリーア社製、「ULTRASONIC CLEANER VS-150」)を用いて10分間かけて分散させ、分散液としたものを使用した。
また、上記のレーザー回折・散乱方式粒度分布測定装置のソフトウェアにおいて、ミー理論に基づいた評価のために必要となる以下に示す光学的なパラメータを設定した。
<パラメータ>
液体(アニオン性界面活性剤溶液)の屈折率B.I.の実部=1.333(水の屈折率)
固体(測定対象の樹脂粒子)の屈折率の実部=樹脂粒子の屈折率
固体の屈折率の虚部=0
固体の形状因子=1
液体(アニオン性界面活性剤溶液)の屈折率B.I.の実部=1.333(水の屈折率)
固体(測定対象の樹脂粒子)の屈折率の実部=樹脂粒子の屈折率
固体の屈折率の虚部=0
固体の形状因子=1
また、測定条件及び測定手順は、以下の通りとした。
<測定条件>
測定時間:60秒
測定回数:1
ポンプ速度:50~60%
PIDS相対濃度:40~55%程度
超音波出力:8
<測定条件>
測定時間:60秒
測定回数:1
ポンプ速度:50~60%
PIDS相対濃度:40~55%程度
超音波出力:8
<測定手順>
オフセット測定、光軸調整、バックグラウンド測定を行った後、上記した分散液を、スポイトを用いて、上記のレーザー回折・散乱方式粒度分布測定装置のユニバーサルリキッドサンプルモジュール内へ注入した。上記のユニバーサルリキッドサンプルモジュール内の濃度が上記のPIDS相対濃度に達し、上記のレーザー回折・散乱方式粒度分布測定装置のソフトウェアが「OK」と表示したら、測定を開始した。なお、測定は、ユニバーサルリキッドサンプルモジュール中でポンプ循環を行うことによって上記樹脂粒子群を分散させた状態、且つ、超音波ユニット(ULM ULTRASONIC MODULE)を起動させた状態で行った。
オフセット測定、光軸調整、バックグラウンド測定を行った後、上記した分散液を、スポイトを用いて、上記のレーザー回折・散乱方式粒度分布測定装置のユニバーサルリキッドサンプルモジュール内へ注入した。上記のユニバーサルリキッドサンプルモジュール内の濃度が上記のPIDS相対濃度に達し、上記のレーザー回折・散乱方式粒度分布測定装置のソフトウェアが「OK」と表示したら、測定を開始した。なお、測定は、ユニバーサルリキッドサンプルモジュール中でポンプ循環を行うことによって上記樹脂粒子群を分散させた状態、且つ、超音波ユニット(ULM ULTRASONIC MODULE)を起動させた状態で行った。
また、測定は室温で行い、得られたデータから、上記のレーザー回折・散乱方式粒度分布測定装置のソフトウェアにより、上記の予め設定された光学的なパラメータを用いて、樹脂粒子の体積平均粒子径(体積基準の粒度分布における算術平均径)を算出した。
なお、樹脂粒子の屈折率については、樹脂粒子を構成する重合体の屈折率を入力し測定を実施した。例えば、樹脂粒子を構成する重合体がポリメタクリル酸メチルである場合には、既知であるポリメタクリル酸メチルの屈折率1.495を入力した。
(樹脂粒子の体積平均粒子径の測定方法B)
樹脂粒子(種粒子合成例3で得られた種粒子、並びに、実施例4、7及び比較例2で得られた多孔質樹脂粒子)の体積平均粒子径は、コールターマルチサイザーIII(ベックマン・コールター株式会社製)により測定した。測定は、ベックマン・コールター株式会社発行のMultisizerTM 3ユーザーズマニュアルに従って校正されたアパチャーを用いて実施した。
樹脂粒子(種粒子合成例3で得られた種粒子、並びに、実施例4、7及び比較例2で得られた多孔質樹脂粒子)の体積平均粒子径は、コールターマルチサイザーIII(ベックマン・コールター株式会社製)により測定した。測定は、ベックマン・コールター株式会社発行のMultisizerTM 3ユーザーズマニュアルに従って校正されたアパチャーを用いて実施した。
なお、測定に用いるアパチャーは、測定する樹脂粒子の大きさに応じて適宜選択した。例えば、50μmのサイズを有するアパチャーを選択した場合は、Current(アパチャー電流)は-800、Gain(ゲイン)は4と設定した。
測定用試料としては、当該樹脂粒子0.1gを0.1質量%ノニオン性界面活性剤水溶液10ml中にタッチミキサー(ヤマト科学株式会社製、「TOUCHMIXER MT-31」)及び超音波洗浄器(株式会社ヴェルヴォクリーア製、「ULTRASONIC CLEANER VS-150」)を用いて分散させ、分散体としたものを使用した。測定中はビーカー内を気泡が入らない程度に緩く攪拌しておき、10万個の樹脂粒子の測定を完了した時点で測定を終了した。樹脂粒子の体積平均粒子径は、10万個の樹脂粒子の体積基準の粒度分布における算術平均である。
(多孔質樹脂粒子の体積基準の粒子径の変動係数の測定方法)
多孔質樹脂粒子の体積基準の粒子径の変動係数(CV値)は、前述の樹脂粒子の体積平均粒子径の測定方法A又はBによって測定された体積基準の粒度分布の標準偏差(σ)及び体積平均粒子径(D)から、以下の式により算出した。
多孔質樹脂粒子の体積基準の粒子径の変動係数(%)=(σ/D)×100
多孔質樹脂粒子の体積基準の粒子径の変動係数(CV値)は、前述の樹脂粒子の体積平均粒子径の測定方法A又はBによって測定された体積基準の粒度分布の標準偏差(σ)及び体積平均粒子径(D)から、以下の式により算出した。
多孔質樹脂粒子の体積基準の粒子径の変動係数(%)=(σ/D)×100
(多孔質樹脂粒子の細孔径の測定方法)
多孔質樹脂粒子の孔の細孔径(平均細孔径)は、BJH法により求めた。対象となる多孔質樹脂粒子について、自動比表面積/細孔分布測定装置(株式会社島津製作所社製の、Tristar3000)を用いて、窒素脱着等温線を測定し、BJH法に基づいて、細孔径(平均細孔径)を算出した。なお、窒素脱着等温線の測定は、吸着質として窒素を用い、吸着質断面積0.162nm2の条件下で定容量法を用いて行った。BJH法とは、他の細孔と連結していない円筒形の細孔をモデルとして計算したもので、窒素ガスの毛管凝縮と多分子層吸着から細孔分布を求める方法である。
多孔質樹脂粒子の孔の細孔径(平均細孔径)は、BJH法により求めた。対象となる多孔質樹脂粒子について、自動比表面積/細孔分布測定装置(株式会社島津製作所社製の、Tristar3000)を用いて、窒素脱着等温線を測定し、BJH法に基づいて、細孔径(平均細孔径)を算出した。なお、窒素脱着等温線の測定は、吸着質として窒素を用い、吸着質断面積0.162nm2の条件下で定容量法を用いて行った。BJH法とは、他の細孔と連結していない円筒形の細孔をモデルとして計算したもので、窒素ガスの毛管凝縮と多分子層吸着から細孔分布を求める方法である。
(粒子含有層が積層されたポリエチレン多孔フィルムの透気度測定)
粒子含有層が積層されたポリエチレン多孔フィルムの透気度を、ガーレ式デンソメーター(東洋精機製作所製、商品名:G-B3C型)を用いて、JIS-P8117に準じて測定した。3回測定して得られた値の平均値をガーレ値として評価し、ガーレ値が180(s/100mL)以下であった場合はA、ガーレ値が180(s/100mL)を超えた場合はBと評価した。評価A及びBの意味は以下のとおりである。
A:粒子含有層が積層されたポリエチレン多孔フィルムの通気性が優れる。
B:粒子含有層が積層されたポリエチレン多孔フィルムの通気性が劣る。
粒子含有層が積層されたポリエチレン多孔フィルムの透気度を、ガーレ式デンソメーター(東洋精機製作所製、商品名:G-B3C型)を用いて、JIS-P8117に準じて測定した。3回測定して得られた値の平均値をガーレ値として評価し、ガーレ値が180(s/100mL)以下であった場合はA、ガーレ値が180(s/100mL)を超えた場合はBと評価した。評価A及びBの意味は以下のとおりである。
A:粒子含有層が積層されたポリエチレン多孔フィルムの通気性が優れる。
B:粒子含有層が積層されたポリエチレン多孔フィルムの通気性が劣る。
次に、実施例及び比較例で使用した種粒子の合成例について説明する。
(種粒子合成例1)
攪拌装置と温度計とを備えた重合器内で、メタクリル酸メチル14gと、分子量調整剤としてのn-オクチルメルカプタン0.14gとを混合した油相を作成した(以下、油相1と称する)。一方、攪拌装置と温度計とを備えた異なる重合器内で、水性媒体としてのイオン交換水78gと、重合開始剤としての過硫酸カリウム0.2gとを用意した。その後、当該重合器内に油相1を添加し、攪拌しながら70℃まで昇温した。昇温後、攪拌を継続し、内温70℃で12時間ソープフリー重合を行い、スラリーAを得た。得られたスラリーA中の種粒子(ポリメタクリル酸メチル粒子)の体積平均粒子径は0.45μmであった。
攪拌装置と温度計とを備えた重合器内で、メタクリル酸メチル14gと、分子量調整剤としてのn-オクチルメルカプタン0.14gとを混合した油相を作成した(以下、油相1と称する)。一方、攪拌装置と温度計とを備えた異なる重合器内で、水性媒体としてのイオン交換水78gと、重合開始剤としての過硫酸カリウム0.2gとを用意した。その後、当該重合器内に油相1を添加し、攪拌しながら70℃まで昇温した。昇温後、攪拌を継続し、内温70℃で12時間ソープフリー重合を行い、スラリーAを得た。得られたスラリーA中の種粒子(ポリメタクリル酸メチル粒子)の体積平均粒子径は0.45μmであった。
(種粒子合成例2)
攪拌装置と温度計とを備えた重合器内で、メタクリル酸メチル20gと、分子量調整剤としてのn-オクチルメルカプタン0.4gとを混合した油相を作成した(以下、油相2と称する)。一方、攪拌装置と温度計とを備えた異なる重合器内で、水性媒体としてのイオン交換水80gと、スチレンスルホン酸ナトリウム0.072gと、重合開始剤としての過硫酸カリウム0.1gとを用意した。その後、当該異なる重合器内に、油相2を添加し、攪拌しながら70℃まで昇温した。昇温後、攪拌を継続し、内温70℃で12時間ソープフリー重合を行い、スラリーBを得た。得られたスラリーB中の種粒子(ポリメタクリル酸メチル粒子)の体積平均粒子径は0.28μmであった。
攪拌装置と温度計とを備えた重合器内で、メタクリル酸メチル20gと、分子量調整剤としてのn-オクチルメルカプタン0.4gとを混合した油相を作成した(以下、油相2と称する)。一方、攪拌装置と温度計とを備えた異なる重合器内で、水性媒体としてのイオン交換水80gと、スチレンスルホン酸ナトリウム0.072gと、重合開始剤としての過硫酸カリウム0.1gとを用意した。その後、当該異なる重合器内に、油相2を添加し、攪拌しながら70℃まで昇温した。昇温後、攪拌を継続し、内温70℃で12時間ソープフリー重合を行い、スラリーBを得た。得られたスラリーB中の種粒子(ポリメタクリル酸メチル粒子)の体積平均粒子径は0.28μmであった。
(種粒子合成例3)
攪拌装置と温度計とを備えた重合器内で、メタクリル酸メチル9gと、分子量調整剤としてのn-オクチルメルカプタン0.09gを混合した油相を作成した(以下、油相3と称する)。一方、攪拌装置と温度計とを備えた異なる重合器内で、水性媒体としてのイオン交換水80gと、上記スラリーA6.25gと、重合開始剤としての過硫酸カリウム0.045gを用意した。その後、当該異なる重合器内に、油相3を添加し、攪拌しながら70℃まで昇温した。昇温後、攪拌を継続し、内温70℃で12時間ソープフリー重合を行い、スラリーCを得た。その後、攪拌を継続し、且つ内温70℃で12時間重合を行い、スラリーCを得た。得られたスラリーC中の種粒子(ポリメタクリル酸メチル粒子)の体積平均粒子径は1.00μmであった。
攪拌装置と温度計とを備えた重合器内で、メタクリル酸メチル9gと、分子量調整剤としてのn-オクチルメルカプタン0.09gを混合した油相を作成した(以下、油相3と称する)。一方、攪拌装置と温度計とを備えた異なる重合器内で、水性媒体としてのイオン交換水80gと、上記スラリーA6.25gと、重合開始剤としての過硫酸カリウム0.045gを用意した。その後、当該異なる重合器内に、油相3を添加し、攪拌しながら70℃まで昇温した。昇温後、攪拌を継続し、内温70℃で12時間ソープフリー重合を行い、スラリーCを得た。その後、攪拌を継続し、且つ内温70℃で12時間重合を行い、スラリーCを得た。得られたスラリーC中の種粒子(ポリメタクリル酸メチル粒子)の体積平均粒子径は1.00μmであった。
(実施例1)
<多孔質樹脂粒子Aの製造例>
攪拌装置と温度計とを備えた重合器内で、単官能ビニル系単量体としてのメタクリル酸メチル30g、多官能ビニル系単量体としてのエチレングリコールジメタクリレート20g、多孔化剤としての酢酸エチル50g、及び重合開始剤としての2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)0.25gを混合し、単量体混合液を得た。
<多孔質樹脂粒子Aの製造例>
攪拌装置と温度計とを備えた重合器内で、単官能ビニル系単量体としてのメタクリル酸メチル30g、多官能ビニル系単量体としてのエチレングリコールジメタクリレート20g、多孔化剤としての酢酸エチル50g、及び重合開始剤としての2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)0.25gを混合し、単量体混合液を得た。
得られた単量体混合液に、水性媒体としてのイオン交換水100gと、アニオン性界面活性剤としてのジオクチルスルホコハク酸ナトリウム1gとを添加し、TKホモミキサー(プライミクス社製)により8000rpmで10分間攪拌することにより、乳化液を得た。
この乳化液に、種粒子合成例1で得られたスラリーAを6.9g攪拌しながら加え、30℃で3時間の攪拌することにより、種粒子に単量体を吸収させた。更に、懸濁安定剤としてのポリビニルアルコール(ゴーセノールGM-14L、日本合成化学社製)0.03gを溶解したイオン交換水200gを重合器内に投入した。その後、攪拌しながら、重合器の内温を50℃に昇温し、50℃で5時間保つことで、5時間かけてシード重合を行った。その後、攪拌しながら、重合器の内温を70℃に昇温し、70℃で3時間保つことで、3時間かけてさらにシード重合を行い、重合体粒子を含むスラリーを得た。
その後、40℃、0.03MPaでの蒸留により重合体粒子を含むスラリーから酢酸エチルを除去した。その後、遠心脱水機を用いて酢酸エチルを除去したスラリーを水洗及び脱水して、ケーキを得た。得られたケーキを、真空乾燥機を用いて60℃で真空乾燥して、多孔質樹脂粒子Aを得た。
多孔質樹脂粒子Aの体積平均粒子径は2.2μmであり、CV値は8.0%であった。
また、多孔質樹脂粒子Aを走査型電子顕微鏡(SEM)で撮像したところ、多孔質樹脂粒子Aは球状であり、且つ、複数の細孔を有することが認められた。多孔質樹脂粒子Aの細孔径は16.8nmであった。
(実施例2)
<多孔質樹脂粒子Bの製造例>
単官能ビニル系単量体としてのメタクリル酸メチルを25g、単官能ビニル系単量体としてのポリ(エチレングリコール-プロピレングリコール)モノメタクリレート(商品名「ブレンマー(登録商標)50PEP-300」、日油株式会社製)を5g使用した以外は、実施例1と同一の条件で、シード重合を行い、重合体粒子を含むスラリーを得た。
<多孔質樹脂粒子Bの製造例>
単官能ビニル系単量体としてのメタクリル酸メチルを25g、単官能ビニル系単量体としてのポリ(エチレングリコール-プロピレングリコール)モノメタクリレート(商品名「ブレンマー(登録商標)50PEP-300」、日油株式会社製)を5g使用した以外は、実施例1と同一の条件で、シード重合を行い、重合体粒子を含むスラリーを得た。
その後、実施例1と同様に、蒸留により重合体粒子を含むスラリーから酢酸エチルを除去した。その後、遠心脱水機を用いて酢酸エチルを除去したスラリーを水洗及び脱水して、ケーキを得た。得られたケーキを、真空乾燥機を用いて60℃で真空乾燥して、多孔質樹脂粒子Bを得た。
多孔質樹脂粒子Bの体積平均粒子径は2.1μmであり、CV値は9.0%であった。
また、多孔質樹脂粒子BをSEMで撮像したところ、多孔質樹脂粒子Bは球状であり、且つ、複数の細孔を有することが認められた。多孔質樹脂粒子Bの細孔径は17.2nmであった。
(実施例3)
<多孔質樹脂粒子Cの製造例>
単官能ビニル系単量体としてのメタクリル酸メチルを25g、単官能ビニル系単量体としての2-メタクリロイルオキシエチルコハク酸(共栄社化学株式会社製、商品名「ライトエステルHO-MS」)を5g使用した以外は、実施例1と同一の条件で、シード重合を行い、重合体粒子を含むスラリーを得た。
<多孔質樹脂粒子Cの製造例>
単官能ビニル系単量体としてのメタクリル酸メチルを25g、単官能ビニル系単量体としての2-メタクリロイルオキシエチルコハク酸(共栄社化学株式会社製、商品名「ライトエステルHO-MS」)を5g使用した以外は、実施例1と同一の条件で、シード重合を行い、重合体粒子を含むスラリーを得た。
その後、実施例1と同様に、蒸留により重合体粒子を含むスラリーから酢酸エチルを除去した。その後、遠心脱水機を用いて酢酸エチルを除去したスラリーを水洗及び脱水して、ケーキを得た。得られたケーキを、真空乾燥機を用いて60℃で真空乾燥して、多孔質樹脂粒子Cを得た。
多孔質樹脂粒子Cの体積平均粒子径は2.3μmであり、CV値は8.0%であった。
また、多孔質樹脂粒子CをSEMで撮像したところ、多孔質樹脂粒子Cは球状であり、且つ、複数の細孔を有することが認められた。多孔質樹脂粒子Cの細孔径は16.9nmであった。
(実施例4)
<多孔質樹脂粒子Dの製造例>
単官能ビニル系単量体としてのメタクリル酸メチルを25g、種粒子合成例2で得られたスラリーBを25g使用し、更に単官能ビニル系単量体としてのポリ(エチレングリコール-プロピレングリコール)モノメタクリレート(商品名「ブレンマー(登録商標)50PEP-300」、日油株式会社製)を5g使用した以外は、実施例1と同一の条件で、シード重合を行い、重合体粒子を含むスラリーを得た。
<多孔質樹脂粒子Dの製造例>
単官能ビニル系単量体としてのメタクリル酸メチルを25g、種粒子合成例2で得られたスラリーBを25g使用し、更に単官能ビニル系単量体としてのポリ(エチレングリコール-プロピレングリコール)モノメタクリレート(商品名「ブレンマー(登録商標)50PEP-300」、日油株式会社製)を5g使用した以外は、実施例1と同一の条件で、シード重合を行い、重合体粒子を含むスラリーを得た。
その後、実施例1と同様に、蒸留により重合体粒子を含むスラリーから酢酸エチルを除去した。その後、遠心脱水機を用いて酢酸エチルを除去したスラリーを水洗及び脱水して、ケーキを得た。得られたケーキを、真空乾燥機を用いて60℃で真空乾燥して、多孔質樹脂粒子Dを得た。
多孔質樹脂粒子Dの体積平均粒子径は0.8μmであり、CV値は14.0%であった。
また、多孔質樹脂粒子DをSEMで撮像したところ、多孔質樹脂粒子Dは球状であり、且つ、複数の細孔を有することが認められた。多孔質樹脂粒子Dの細孔径は16.4nmであった。
(実施例5)
<多孔質樹脂粒子Eの製造例>
単官能ビニル系単量体としてのメタクリル酸メチルを25g、種粒子合成例3で得られたスラリーCを15.3g使用し、更に単官能ビニル系単量体としてのポリ(エチレングリコール-プロピレングリコール)モノメタクリレート(商品名「ブレンマー(登録商標)50PEP-300」、日油株式会社製)を5g使用した以外は、実施例1と同一の条件で、シード重合を行い、重合体粒子を含むスラリーを得た。
<多孔質樹脂粒子Eの製造例>
単官能ビニル系単量体としてのメタクリル酸メチルを25g、種粒子合成例3で得られたスラリーCを15.3g使用し、更に単官能ビニル系単量体としてのポリ(エチレングリコール-プロピレングリコール)モノメタクリレート(商品名「ブレンマー(登録商標)50PEP-300」、日油株式会社製)を5g使用した以外は、実施例1と同一の条件で、シード重合を行い、重合体粒子を含むスラリーを得た。
その後、実施例1と同様に、蒸留により重合体粒子を含むスラリーから酢酸エチルを除去した。その後、遠心脱水機を用いて酢酸エチルを除去したスラリーを水洗及び脱水して、ケーキを得た。得られたケーキを、真空乾燥機を用いて60℃で真空乾燥して、多孔質樹脂粒子Eを得た。
多孔質樹脂粒子Eの体積平均粒子径は4.0μmであり、CV値は10.0%であった。
また、多孔質樹脂粒子EをSEMで撮像したところ、多孔質樹脂粒子Eは球状であり、且つ、複数の細孔を有することが認められた。多孔質樹脂粒子Eの細孔径は17.5nmであった。
(実施例6)
<多孔質樹脂粒子Fの製造例>
単官能ビニル系単量体としてのメタクリル酸メチルの代わりにメタクリル酸n-ブチルを25g、単官能ビニル系単量体としてのポリ(エチレングリコール-プロピレングリコール)モノメタクリレート(商品名「ブレンマー(登録商標)50PEP-300」、日油株式会社製)を5g使用した以外は、実施例1と同一の条件で、シード重合を行い、重合体粒子を含むスラリーを得た。
<多孔質樹脂粒子Fの製造例>
単官能ビニル系単量体としてのメタクリル酸メチルの代わりにメタクリル酸n-ブチルを25g、単官能ビニル系単量体としてのポリ(エチレングリコール-プロピレングリコール)モノメタクリレート(商品名「ブレンマー(登録商標)50PEP-300」、日油株式会社製)を5g使用した以外は、実施例1と同一の条件で、シード重合を行い、重合体粒子を含むスラリーを得た。
その後、実施例1と同様に、蒸留により重合体粒子を含むスラリーから酢酸エチルを除去した。その後、遠心脱水機を用いて酢酸エチルを除去したスラリーを水洗及び脱水して、ケーキを得た。得られたケーキを、真空乾燥機を用いて60℃で真空乾燥して、多孔質樹脂粒子Fを得た。
多孔質樹脂粒子Fの体積平均粒子径は2.0μmであり、CV値は9.0%であった。
また、多孔質樹脂粒子FをSEMで撮像したところ、多孔質樹脂粒子Fは球状であり、且つ、複数の細孔を有することが認められた。多孔質樹脂粒子Fの細孔径は17.9nmであった。
(実施例7)
<多孔質樹脂粒子Gの製造例>
単官能ビニル系単量体としてのメタクリル酸メチルの代わりにメタクリル酸n-ブチルを32.5g、多官能ビニル系単量体としてのエチレングリコールジメタクリレートを15g、種粒子合成例2で得られたスラリーBを25g使用し、更に単官能ビニル系単量体としての2-メタクリロイルオキシエチルコハク酸(共栄社化学株式会社製、商品名「ライトエステルHO-MS」)を5g使用した以外は、実施例1と同一の条件で、シード重合を行い、重合体粒子を含むスラリーを得た。
<多孔質樹脂粒子Gの製造例>
単官能ビニル系単量体としてのメタクリル酸メチルの代わりにメタクリル酸n-ブチルを32.5g、多官能ビニル系単量体としてのエチレングリコールジメタクリレートを15g、種粒子合成例2で得られたスラリーBを25g使用し、更に単官能ビニル系単量体としての2-メタクリロイルオキシエチルコハク酸(共栄社化学株式会社製、商品名「ライトエステルHO-MS」)を5g使用した以外は、実施例1と同一の条件で、シード重合を行い、重合体粒子を含むスラリーを得た。
その後、実施例1と同様に、蒸留により重合体粒子を含むスラリーから酢酸エチルを除去した。その後、遠心脱水機を用いて酢酸エチルを除去したスラリーを水洗及び脱水して、ケーキを得た。得られたケーキを、真空乾燥機を用いて60℃で真空乾燥して、多孔質樹脂粒子Gを得た。
多孔質樹脂粒子Gの体積平均粒子径は0.8μmであり、CV値は13.0%であった。
また、多孔質樹脂粒子GをSEMで撮像したところ、多孔質樹脂粒子Gは球状であり、且つ、複数の細孔を有することが認められた。多孔質樹脂粒子Gの細孔径は12.9nmであった。
(実施例8)
<多孔質樹脂粒子Hの製造例>
単官能ビニル系単量体としてのメタクリル酸メチルを13.5g、多官能ビニル系単量体としてのエチレングリコールジメタクリレートを25g、単官能ビニル系単量体としてのメタクリル酸n-ブチルを10g、単官能ビニル系単量体としてのポリ(エチレングリコール-プロピレングリコール)モノメタクリレート(商品名「ブレンマー(登録商標)50PEP-300」、日油株式会社製)を1.5g使用した以外は、実施例1と同一の条件で、シード重合を行い、重合体粒子を含むスラリーを得た。
<多孔質樹脂粒子Hの製造例>
単官能ビニル系単量体としてのメタクリル酸メチルを13.5g、多官能ビニル系単量体としてのエチレングリコールジメタクリレートを25g、単官能ビニル系単量体としてのメタクリル酸n-ブチルを10g、単官能ビニル系単量体としてのポリ(エチレングリコール-プロピレングリコール)モノメタクリレート(商品名「ブレンマー(登録商標)50PEP-300」、日油株式会社製)を1.5g使用した以外は、実施例1と同一の条件で、シード重合を行い、重合体粒子を含むスラリーを得た。
その後、実施例1と同様に、蒸留により重合体粒子を含むスラリーから酢酸エチルを除去した。その後、遠心脱水機を用いて酢酸エチルを除去したスラリーを水洗及び脱水して、ケーキを得た。得られたケーキを、真空乾燥機を用いて60℃で真空乾燥して、多孔質樹脂粒子Hを得た。
多孔質樹脂粒子Hの体積平均粒子径は2.1μmであり、CV値は10.0%であった。
また、多孔質樹脂粒子HをSEMで撮像したところ、多孔質樹脂粒子Hは球状であり、且つ、複数の細孔を有することが認められた。多孔質樹脂粒子Hの細孔径は16.8nmであった。
(比較例1)
<多孔質樹脂粒子Iの製造例>
多孔化剤としての酢酸エチルを使用しなかった以外は、実施例1と同一の条件で、シード重合を行い、重合体粒子を含むスラリーを得た。
<多孔質樹脂粒子Iの製造例>
多孔化剤としての酢酸エチルを使用しなかった以外は、実施例1と同一の条件で、シード重合を行い、重合体粒子を含むスラリーを得た。
その後、遠心脱水機を用いて重合体粒子を含むスラリーを水洗及び脱水して、ケーキを得た。得られたケーキを、真空乾燥機を用いて60℃で真空乾燥して、多孔質樹脂粒子Iを得た。
多孔質樹脂粒子Iの体積平均粒子径は2.1μmであり、CV値は9.0%であった。
また、多孔質樹脂粒子IをSEMで撮像したところ、多孔質樹脂粒子Iは真球状であった。多孔質樹脂粒子Iの細孔径は9.5nmであった。
(比較例2)
<多孔質樹脂粒子Jの製造例>
種粒子合成例2で得られたスラリーBを25g使用し、多孔化剤としての酢酸エチルを使用しなかった以外は、実施例1と同一の条件で、シード重合を行い、重合体粒子を含むスラリーを得た。
<多孔質樹脂粒子Jの製造例>
種粒子合成例2で得られたスラリーBを25g使用し、多孔化剤としての酢酸エチルを使用しなかった以外は、実施例1と同一の条件で、シード重合を行い、重合体粒子を含むスラリーを得た。
その後、遠心脱水機を用いて重合体粒子を含むスラリーを水洗及び脱水して、ケーキを得た。得られたケーキを、真空乾燥機を用いて60℃で真空乾燥して、多孔質樹脂粒子Jを得た。
多孔質樹脂粒子Jの体積平均粒子径は0.8μmであり、CV値は15.0%であった。
また、多孔質樹脂粒子JをSEMで撮像したところ、多孔質樹脂粒子Jは真球状であった。多孔質樹脂粒子Jの細孔径は9.9nmであった。
(比較例3)
<多孔質樹脂粒子Kの製造例>
単官能ビニル系単量体としてのメタクリル酸メチルを25g、単官能ビニル系単量体としてのポリ(エチレングリコール-プロピレングリコール)モノメタクリレート(商品名「ブレンマー(登録商標)50PEP-300」、日油株式会社製)を5g使用し、且つ、多孔化剤としての酢酸エチルを使用しなかった以外は、実施例1と同一の条件で、シード重合を行い、重合体粒子を含むスラリーを得た。
<多孔質樹脂粒子Kの製造例>
単官能ビニル系単量体としてのメタクリル酸メチルを25g、単官能ビニル系単量体としてのポリ(エチレングリコール-プロピレングリコール)モノメタクリレート(商品名「ブレンマー(登録商標)50PEP-300」、日油株式会社製)を5g使用し、且つ、多孔化剤としての酢酸エチルを使用しなかった以外は、実施例1と同一の条件で、シード重合を行い、重合体粒子を含むスラリーを得た。
その後、遠心脱水機を用いて重合体粒子を含むスラリーを水洗及び脱水して、ケーキを得た。得られたケーキを、真空乾燥機を用いて60℃で真空乾燥して、多孔質樹脂粒子Kを得た。
多孔質樹脂粒子Kの体積平均粒子径は2.2μmであり、CV値は10.0%であった。
また、多孔質樹脂粒子KをSEMで撮像したところ、多孔質樹脂粒子Kは真球状であった。多孔質樹脂粒子Kの細孔径は9.3nmであった。
(試験例1)
ビーカー内で、実施例1で得られた多孔質樹脂粒子A11gと、有機溶剤としてのN-メチル-2-ピロリドン(NMP)5gと、イオン交換水30gとを混合した後、脱泡撹拌機(クラボウ社製、商品名:マゼルスターKK、型番:250S)で15分間攪拌脱泡し、多孔質樹脂粒子Aの分散液を調製した。
ビーカー内で、実施例1で得られた多孔質樹脂粒子A11gと、有機溶剤としてのN-メチル-2-ピロリドン(NMP)5gと、イオン交換水30gとを混合した後、脱泡撹拌機(クラボウ社製、商品名:マゼルスターKK、型番:250S)で15分間攪拌脱泡し、多孔質樹脂粒子Aの分散液を調製した。
異なるビーカー内で、イオン交換水40gと、バインダーとしての変性スチレン-ブタジエン系共重合体ラテックス(商品名:Nipol LX407S1、日本ゼオン社製、固形分48.5%)2.5gとを15分間混合し、バインダー水溶液(以下、バインダー水溶液Aと称する)を調製した。
次いで、バインダー水溶液Aに多孔質樹脂粒子Aの分散液を添加し、ジルコニアボール(トレセラムφ0.5mm、東レ株式会社製)を用いてビーズミル処理を1時間実施し、篩網にてジルコニアボールを除去することにより、塗工液(以下、塗工液Aと称する)を調製した。
その後、多孔膜としての市販のポリエチレン多孔フィルム(膜厚:9μm、幅:100mm)を使用し、当該ポリエチレン多孔フィルムの片面にコロナ処理(放電量:62W・min/m2、出力:0.3kW、処理速度:6m/min)を施した。
次いで、コロナ処理を施したポリエチレン多孔フィルムの表面に、塗工機(商品名:ミニラボ、康井精機社製)を用いて、マイクログラビア法により塗工液Aを塗工した。その後、50℃で1時間乾燥して有機溶剤を取り除くことにより、多孔質樹脂粒子A及びバインダーを含有する粒子含有層(厚さ:6μm)が積層されているポリエチレン多孔フィルムを製造した。
粒子含有層が積層されたポリエチレン多孔フィルムのガーレ値を測定したところ、169(s/100mL)であったことから、粒子含有層が積層されたポリエチレン多孔フィルムの通気性が良好であることが確認できた。
(試験例2)
実施例2で得られた多孔質樹脂粒子Bを使用した以外は、試験例1と同一の条件で、多孔質樹脂粒子Bの分散液を調製した。
実施例2で得られた多孔質樹脂粒子Bを使用した以外は、試験例1と同一の条件で、多孔質樹脂粒子Bの分散液を調製した。
次いで、試験例1と同一の条件で、バインダー水溶液(以下、バインダー水溶液Bと称する)を調製した。
バインダー水溶液Bに多孔質樹脂粒子Bの分散液を添加した以外は、試験例1と同一の条件で、塗工液(以下、塗工液Bと称する)を調製した。
その後、多孔膜としてのポリエチレン多孔フィルム(膜厚:9μm、幅:100mm)の片面に、試験例1と同一の条件で、コロナ処理を施した。
次いで、コロナ処理を施したポリエチレン多孔フィルムの表面に、試験例1と同一の条件で、塗工液Bを塗工した。その後、試験例1と同一の条件で、多孔質樹脂粒子B及びバインダーを含有する粒子含有層(厚さ:6μm)が積層されているポリエチレン多孔フィルムを製造した。
粒子含有層が積層されたポリエチレン多孔フィルムのガーレ値を測定したところ、168(s/100mL)であったことから、粒子含有層が積層されたポリエチレン多孔フィルムの通気性が良好であることが確認できた。
(試験例3)
実施例3で得られた多孔質樹脂粒子Cを使用した以外は、試験例1と同一の条件で、多孔質樹脂粒子Cの分散液を調製した。
実施例3で得られた多孔質樹脂粒子Cを使用した以外は、試験例1と同一の条件で、多孔質樹脂粒子Cの分散液を調製した。
次いで、試験例1と同一の条件で、バインダー水溶液(以下、バインダー水溶液Cと称する)を調製した。
バインダー水溶液Cに多孔質樹脂粒子Cの分散液を添加した以外は、試験例1と同一の条件で、塗工液(以下、塗工液Cと称する)を調製した。
その後、多孔膜としてのポリエチレン多孔フィルム(膜厚:9μm、幅:100mm)の片面に、試験例1と同一の条件で、コロナ処理を施した。
次いで、コロナ処理を施したポリエチレン多孔フィルムの表面に、試験例1と同一の条件で、塗工液Cを塗工した。その後、試験例1と同一の条件で、多孔質樹脂粒子C及びバインダーを含有する粒子含有層(厚さ:6μm)が積層されているポリエチレン多孔フィルムを製造した。
粒子含有層が積層されたポリエチレン多孔フィルムのガーレ値を測定したところ、167(s/100mL)であったことから、粒子含有層が積層されたポリエチレン多孔フィルムの通気性が良好であることが確認できた。
(試験例4)
実施例4で得られた多孔質樹脂粒子Dを使用した以外は、試験例1と同一の条件で、多孔質樹脂粒子Dの分散液を調製した。
実施例4で得られた多孔質樹脂粒子Dを使用した以外は、試験例1と同一の条件で、多孔質樹脂粒子Dの分散液を調製した。
次いで、試験例1と同一の条件で、バインダー水溶液(以下、バインダー水溶液Dと称する)を調製した。
バインダー水溶液Dに多孔質樹脂粒子Dの分散液を添加した以外は、試験例1と同一の条件で、塗工液(以下、塗工液Dと称する)を調製した。
その後、多孔膜としてのポリエチレン多孔フィルム(膜厚:9μm、幅:100mm)の片面に、試験例1と同一の条件で、コロナ処理を施した。
次いで、コロナ処理を施したポリエチレン多孔フィルムの表面に、試験例1と同一の条件で、塗工液Dを塗工した。その後、試験例1と同一の条件で、多孔質樹脂粒子D及びバインダーを含有する粒子含有層(厚さ:5μm)が積層されているポリエチレン多孔フィルムを製造した。
粒子含有層が積層されたポリエチレン多孔フィルムのガーレ値を測定したところ、165(s/100mL)であったことから、粒子含有層が積層されたポリエチレン多孔フィルムの通気性が良好であることが確認できた。
(試験例5)
実施例5で得られた多孔質樹脂粒子Eを使用した以外は、試験例1と同一の条件で、多孔質樹脂粒子Eの分散液を調製した。
実施例5で得られた多孔質樹脂粒子Eを使用した以外は、試験例1と同一の条件で、多孔質樹脂粒子Eの分散液を調製した。
次いで、試験例1と同一の条件で、バインダー水溶液(以下、バインダー水溶液Eと称する)を調製した。
バインダー水溶液Eに多孔質樹脂粒子Eの分散液を添加した以外は、試験例1と同一の条件で、塗工液(以下、塗工液Eと称する)を調製した。
その後、多孔膜としてのポリエチレン多孔フィルム(膜厚:9μm、幅:100mm)の片面に、試験例1と同一の条件で、コロナ処理を施した。
次いで、コロナ処理を施したポリエチレン多孔フィルムの表面に、試験例1と同一の条件で、塗工液Eを塗工した。その後、試験例1と同一の条件で、多孔質樹脂粒子E及びバインダーを含有する粒子含有層(厚さ:9μm)が積層されているポリエチレン多孔フィルムを製造した。
粒子含有層が積層されたポリエチレン多孔フィルムのガーレ値を測定したところ、167(s/100mL)であったことから、粒子含有層が積層されたポリエチレン多孔フィルムの通気性が良好であることが確認できた。
(試験例6)
実施例6で得られた多孔質樹脂粒子Fを使用した以外は、試験例1と同一の条件で、多孔質樹脂粒子Fの分散液を調製した。
実施例6で得られた多孔質樹脂粒子Fを使用した以外は、試験例1と同一の条件で、多孔質樹脂粒子Fの分散液を調製した。
次いで、試験例1と同一の条件で、バインダー水溶液(以下、バインダー水溶液Fと称する)を調製した。
バインダー水溶液Fに多孔質樹脂粒子Fの分散液を添加した以外は、試験例1と同一の条件で、塗工液(以下、塗工液Fと称する)を調製した。
その後、多孔膜としてのポリエチレン多孔フィルム(膜厚:9μm、幅:100mm)の片面に、試験例1と同一の条件で、コロナ処理を施した。
次いで、コロナ処理を施したポリエチレン多孔フィルムの表面に、試験例1と同一の条件で、塗工液Fを塗工した。その後、試験例1と同一の条件で、多孔質樹脂粒子F及びバインダーを含有する粒子含有層(厚さ:6μm)が積層されているポリエチレン多孔フィルムを製造した。
粒子含有層が積層されたポリエチレン多孔フィルムのガーレ値を測定したところ、169(s/100mL)であったことから、粒子含有層が積層されたポリエチレン多孔フィルムの通気性が良好であることが確認できた。
(試験例7)
実施例7で得られた多孔質樹脂粒子Gを使用した以外は、試験例1と同一の条件で、多孔質樹脂粒子Gの分散液を調製した。
実施例7で得られた多孔質樹脂粒子Gを使用した以外は、試験例1と同一の条件で、多孔質樹脂粒子Gの分散液を調製した。
次いで、試験例1と同一の条件で、バインダー水溶液(以下、バインダー水溶液Gと称する)を調製した。
バインダー水溶液Gに多孔質樹脂粒子Gの分散液を添加した以外は、試験例1と同一の条件で、塗工液(以下、塗工液Gと称する)を調製した。
その後、多孔膜としてのポリエチレン多孔フィルム(膜厚:9μm、幅:100mm)の片面に、試験例1と同一の条件で、コロナ処理を施した。
次いで、コロナ処理を施したポリエチレン多孔フィルムの表面に、試験例1と同一の条件で、塗工液Gを塗工した。その後、試験例1と同一の条件で、多孔質樹脂粒子G及びバインダーを含有する粒子含有層(厚さ:5μm)が積層されているポリエチレン多孔フィルムを製造した。
粒子含有層が積層されたポリエチレン多孔フィルムのガーレ値を測定したところ、166(s/100mL)であったことから、粒子含有層が積層されたポリエチレン多孔フィルムの通気性が良好であることが確認できた。
(試験例8)
実施例8で得られた多孔質樹脂粒子Hを使用した以外は、試験例1と同一の条件で、多孔質樹脂粒子Hの分散液を調製した。
実施例8で得られた多孔質樹脂粒子Hを使用した以外は、試験例1と同一の条件で、多孔質樹脂粒子Hの分散液を調製した。
次いで、試験例1と同一の条件で、バインダー水溶液(以下、バインダー水溶液Hと称する)を調製した。
バインダー水溶液Hに多孔質樹脂粒子Hの分散液を添加した以外は、試験例1と同一の条件で、塗工液(以下、塗工液Hと称する)を調製した。
その後、多孔膜としてのポリエチレン多孔フィルム(膜厚:9μm、幅:100mm)の片面に、試験例1と同一の条件で、コロナ処理を施した。
次いで、コロナ処理を施したポリエチレン多孔フィルムの表面に、試験例1と同一の条件で、塗工液Hを塗工した。その後、試験例1と同一の条件で、多孔質樹脂粒子H及びバインダーを含有する粒子含有層(厚さ:6μm)が積層されているポリエチレン多孔フィルムを製造した。
粒子含有層が積層されたポリエチレン多孔フィルムのガーレ値を測定したところ、169(s/100mL)であったことから、粒子含有層が積層されたポリエチレン多孔フィルムの通気性が良好であることが確認できた。
(試験例9)
比較例1で得られた多孔質樹脂粒子Iを使用した以外は、試験例1と同一の条件で、多孔質樹脂粒子Iの分散液を調製した。
比較例1で得られた多孔質樹脂粒子Iを使用した以外は、試験例1と同一の条件で、多孔質樹脂粒子Iの分散液を調製した。
次いで、試験例1と同一の条件で、バインダー水溶液(以下、バインダー水溶液Iと称する)を調製した。
バインダー水溶液Iに多孔質樹脂粒子Iの分散液を添加した以外は、試験例1と同一の条件で、塗工液(以下、塗工液Iと称する)を調製した。
その後、多孔膜としてのポリエチレン多孔フィルム(膜厚:9μm、幅:100mm)の片面に、試験例1と同一の条件で、コロナ処理を施した。
次いで、コロナ処理を施したポリエチレン多孔フィルムの表面に、試験例1と同一の条件で、塗工液Iを塗工した。その後、試験例1と同一の条件で、多孔質樹脂粒子I及びバインダーを含有する粒子含有層(厚さ:6μm)が積層されているポリエチレン多孔フィルムを製造した。
粒子含有層が積層されたポリエチレン多孔フィルムのガーレ値を測定したところ、198(s/100mL)であったことから、粒子含有層が積層されたポリエチレン多孔フィルムの通気性は悪いことが確認できた。
(試験例10)
比較例2で得られた多孔質樹脂粒子Jを使用した以外は、試験例1と同一の条件で、多孔質樹脂粒子Jの分散液を調製した。
比較例2で得られた多孔質樹脂粒子Jを使用した以外は、試験例1と同一の条件で、多孔質樹脂粒子Jの分散液を調製した。
次いで、試験例1と同一の条件で、バインダー水溶液(以下、バインダー水溶液Jと称する)を調製した。
バインダー水溶液Jに多孔質樹脂粒子Jの分散液を添加した以外は、試験例1と同一の条件で、塗工液(以下、塗工液Jと称する)を調製した。
その後、多孔膜としてのポリエチレン多孔フィルム(膜厚:9μm、幅:100mm)の片面に、試験例1と同一の条件で、コロナ処理を施した。
次いで、コロナ処理を施したポリエチレン多孔フィルムの表面に、試験例1と同一の条件で、塗工液Jを塗工した。その後、試験例1と同一の条件で、多孔質樹脂粒子J及びバインダーを含有する粒子含有層(厚さ:5μm)が積層されているポリエチレン多孔フィルムを製造した。
粒子含有層が積層されたポリエチレン多孔フィルムのガーレ値を測定したところ、188(s/100mL)であったことから、粒子含有層が積層されたポリエチレン多孔フィルムの通気性は悪いことが確認できた。
(試験例11)
比較例3で得られた多孔質樹脂粒子Kを使用した以外は、試験例1と同一の条件で、多孔質樹脂粒子Kの分散液を調製した。
比較例3で得られた多孔質樹脂粒子Kを使用した以外は、試験例1と同一の条件で、多孔質樹脂粒子Kの分散液を調製した。
次いで、試験例1と同一の条件で、バインダー水溶液(以下、バインダー水溶液Kと称する)を調製した。
バインダー水溶液Kに多孔質樹脂粒子Kの分散液を添加した以外は、試験例1と同一の条件で、塗工液(以下、塗工液Kと称する)を調製した。
その後、多孔膜としてのポリエチレン多孔フィルム(膜厚:9μm、幅:100mm)の片面に、試験例1と同一の条件で、コロナ処理を施した。
次いで、コロナ処理を施したポリエチレン多孔フィルムの表面に、試験例1と同一の条件で、塗工液Kを塗工した。その後、試験例1と同一の条件で、多孔質樹脂粒子K及びバインダーを含有する粒子含有層(厚さ:6μm)が積層されているポリエチレン多孔フィルムを製造した。
粒子含有層が積層されたポリエチレン多孔フィルムのガーレ値を測定したところ、184(s/100mL)であったことから、粒子含有層が積層されたポリエチレン多孔フィルムの通気性は悪いことが確認できた。
各実施例及び各比較例の結果を表1に示す。表1中、単官能ビニル系単量体の項目の「全単量体中の含有割合(質量%)」とは、単官能ビニル系単量体及び多官能ビニル系単量体の全質量に対する単官能ビニル系単量体の含有割合(質量%)を意味する。表1中、多官能ビニル系単量体の項目の「全単量体中の含有割合(質量%)」とは、単官能ビニル系単量体及び多官能ビニル系単量体の全質量に対する多官能ビニル系単量体の含有割合(質量%)を意味する。表1中、多孔化剤の項目の「全単量体100質量部に対する使用量(質量部)」とは、単官能ビニル系単量体及び多官能ビニル系単量体の全質量100質量部(即ち、単量体混合物100質量部)に対する多孔化剤の使用量(質量部)を意味する。
各試験例の結果を表2に示す。表2中、「得られたポリエチレン多孔フィルム」とは、各実施例で得られた多孔質樹脂粒子及びバインダーを含有する粒子含有層が積層されているポリエチレン多孔フィルムを意味する。
Claims (12)
- 多孔膜の少なくとも一方の面に積層される粒子含有層を形成するための多孔質樹脂粒子であって、
前記多孔質樹脂粒子が、ビニル系単量体混合物の重合体である、多孔質樹脂粒子。 - 前記ビニル系単量体混合物は、エチレン性不飽和基を1個有する単官能ビニル系単量体及びエチレン性不飽和基を2個以上有する多官能ビニル系単量体を含有し、
前記単官能ビニル系単量体及び前記多官能ビニル系単量体の全質量に対して、
前記単官能ビニル系単量体の含有割合が25~80質量%であり、
前記多官能ビニル系単量体の含有割合が20~75質量%である、請求項1に記載の多孔質樹脂粒子。 - 前記単官能ビニル系単量体が、(メタ)アクリル酸アルキル系単量体及び末端カルボキシル基又は末端ヒドロキシル基を有する(メタ)アクリル酸エステル系単量体であり、
前記(メタ)アクリル酸アルキル系単量体、前記(メタ)アクリル酸エステル系単量体及び前記多官能ビニル系単量体の全質量に対して、
前記(メタ)アクリル酸アルキル系単量体の含有割合が25~70質量%であり、
前記多官能ビニル系単量体の含有割合が20~60質量%であり、
前記(メタ)アクリル酸エステル系単量体の含有割合が1~30質量%である、請求項2に記載の多孔質樹脂粒子。 - 体積平均粒子径が0.3~5μmである、請求項1~3のいずれか1項に記載の多孔質樹脂粒子。
- 体積平均粒子径の変動係数が20%以下である、請求項1~4のいずれか1項に記載の多孔質樹脂粒子。
- 細孔径が11~22nmである、請求項1~5のいずれか1項に記載の多孔質樹脂粒子。
- 前記多孔膜が二次電池用セパレータである、請求項1~6のいずれか1項に記載の多孔質樹脂粒子。
- 請求項1~7のいずれか1項に記載の多孔質樹脂粒子及びバインダーを含有する、粒子含有層。
- 多孔膜の少なくとも一方の面に請求項8に記載の粒子含有層が積層されている、積層多孔膜。
- 多孔膜の少なくとも一方の面に積層される粒子含有層を形成するための多孔質樹脂粒子の製造方法であって、
多孔化剤及び種粒子の存在下、単量体混合物をシード重合する工程を含み、
前記単量体混合物は、エチレン性不飽和基を1個有する単官能ビニル系単量体及びエチレン性不飽和基を2個以上有する多官能ビニル系単量体を含有し、
前記単官能ビニル系単量体及び前記多官能ビニル系単量体の全質量に対して、
前記単官能ビニル系単量体の含有割合が25~80質量%であり、
前記多官能ビニル系単量体の含有割合が75~20質量%である、多孔質樹脂粒子の製造方法。 - 前記単官能ビニル系単量体が、(メタ)アクリル酸アルキル系単量体及び末端カルボキシル基又は末端ヒドロキシル基を有する(メタ)アクリル酸エステル系単量体であり、
前記(メタ)アクリル酸アルキル系単量体、前記(メタ)アクリル酸エステル系単量体及び前記多官能ビニル系単量体の全質量に対して、
前記(メタ)アクリル酸アルキル系単量体の含有割合が25~70質量%であり、
前記多官能ビニル系単量体の含有割合が20~60質量%であり、
前記(メタ)アクリル酸エステル系単量体の含有割合が1~30質量%である、請求項10に記載の多孔質樹脂粒子の製造方法。 - 前記多孔化剤が芳香族炭化水素系溶媒、脂肪族炭化水素系溶媒及び酢酸エステル系溶媒からなる群より選択される少なくとも1種である、請求項10又は11に記載の多孔質樹脂粒子の製造方法。
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