WO2021256416A1 - 接着剤組成物 - Google Patents

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秀樹 平岡
健太郎 宮村
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東亞合成株式会社
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    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to an adhesive composition and a heat-sealing member using the adhesive composition, and can be used in various industrial product fields such as an electric field, an automobile field, and an industrial field, and belongs to these technical fields.
  • the acid-modified polyolefin obtained by grafting an organic acid having an unsaturated double bond on a low-polarity polyolefin has a highly polar acid-modified moiety and a low-polarity polymer main chain.
  • the acid-modified polyolefin is used as a base treatment agent for coating a polyolefin resin such as polypropylene, which has been conventionally regarded as a difficult-to-adhere resin, or for adhering polyolefins to each other or to bond a polyolefin and a polar material such as a metal. It is used as a raw material for agents.
  • the general battery packaging material used for laminated batteries has a three-layer structure centered on aluminum foil, and an adhesive is used between each layer.
  • the three layers are a base material layer that becomes the outside of the battery after the laminated battery is formed, a barrier layer formed of aluminum foil or stainless steel foil that hinders the penetration of moisture, air, etc., and the barrier layer so as not to come into contact with electrodes or electrolytic solutions. It is a sealant layer for the purpose of insulating and heat-sealing and bonding the outer peripheral portions, and each layer may be formed of two or more layers.
  • an olefin-based film such as a polypropylene film is used for the sealant layer in contact with the electrolytic solution
  • an acid-modified polymer such as an acid-modified polyolefin or an acid-modified styrene-based elastomer is used as an isocyanate-based cross-linking agent for adhesion to the aluminum foil.
  • a crosslinked polyurethane adhesive is used.
  • an adhesive composed of an acid-modified polyolefin and an isocyanate-based cross-linking agent has been widely used in recent years because of its high adhesive strength.
  • Patent Documents 1 and 2 a thermoplastic resin unstretched film layer and an aluminum foil layer are bonded via an adhesive layer containing a polyolefin resin having a carboxyl group and a polyfunctional isocyanate compound.
  • the packaging material for the battery case is described.
  • an adhesive composed of such an acid-modified polyolefin and an isocyanate-based cross-linking agent is mainly used as an adhesive solution by dissolving them in a solvent.
  • the battery packaging material is manufactured by a dry laminating method in which an adhesive solution is applied to an aluminum foil or a film for a sealant layer, dried, and then the aluminum foil and the film for a sealant layer are bonded together.
  • the laminated battery When the temperature of a laminated battery rises due to heat generated by charging and discharging or heat from the outside, the strength of the heat-sealed part of the battery packaging material and the adhesive decreases, which may lead to battery explosion or fire.
  • small laminated batteries for mobile device applications were relatively easy to dissipate heat and the temperature did not rise easily, but the battery capacity and size tend to increase as mobile devices become larger and more sophisticated. Therefore, there is a concern that the heat resistance of conventional battery packaging materials will be insufficient.
  • the laminated battery when using a larger secondary battery such as an electric vehicle, the laminated battery has the advantage of having a larger battery capacity per volume than a battery covered with a metal can such as a cylindrical type, but due to the increase in size. It is necessary to overcome the lack of heat resistance against a large temperature rise.
  • ethylene carbonate which easily dissolves Li ions, is used as the electrolytic solution of the lithium-ion battery, but since the melting point of ethylene carbonate is slightly higher than room temperature, it is rarely used alone, and the electrolytic solution remains liquid. To this end, ethylene carbonate is used in combination with other solvents. Recently, for new applications such as electric vehicles, an electrolytic solution composition that can be used in a wider temperature range has been studied, and a new solvent such as propyl propionate may be used in combination.
  • Ethylene carbonate has a high polarity and does not easily attack polyolefins, but when a solvent having a polarity close to that of polyolefins such as propyl propionate is used, the durability of the adhesive in the battery packaging material tends to decrease. It is necessary to improve the durability to the liquid.
  • An object of an embodiment of the present invention is to provide an adhesive composition containing an acid-modified polymer having improved hot adhesive properties.
  • An object of an embodiment of the present invention is to provide an adhesive composition having durability against an electrolytic solution.
  • an adhesive composition containing an acid-modified polymer having a melting point lower than the melting point of the polymer before acid modification by 4.5 ° C or more has hot adhesive properties and electrolysis. We have found that it has excellent durability against liquids, and have completed the present invention.
  • the present specification provides the following means based on these findings.
  • the acid-modified polymer is acid-modified using an organic peroxide, and the maximum number of carbon atoms per radical of the radical molecule generated from the organic peroxide is 5 or more.
  • the adhesive composition according to any one of [1] to [3]. [5] Any of [1] to [4], wherein the acid-modified polymer is acid-modified using an organic peroxide, and the one-hour half-life temperature of the organic peroxide is 100 ° C. or higher.
  • the acid value of the acid-modified polymer is 5 to 50 mgKOH / g when each of the acid anhydride structures present in the acid-modified polymer has two carboxyl groups.
  • the unsaturated carboxylic acid anhydride is introduced by a radical graft reaction in a state where the radical graft-reactive polymer is uniformly dissolved in a solvent [1] to [8].
  • the adhesive composition according to any one of the above items.
  • an adhesive composition having high hot adhesive properties and excellent adhesiveness and excellent electrolytic solution resistance even when used as a battery packaging material can be obtained.
  • the adhesive composition of the present invention is particularly suitable for battery packaging material applications.
  • a radical-grafted polymer is a polymer containing a monomeric unit having hydrogen extracted by a radical.
  • the polymer capable of radical graft reaction is a polymer that has not been acid-modified (that is, a polymer that does not contain a carboxyl group or an acid anhydride structure), but may be acid-modified in a part such as a terminal portion in some cases. .. In the present specification, the polymer capable of radical graft reaction may be referred to as "polymer before acid denaturation".
  • a polymer obtained from a polymerizable monomer that produces a relatively stable tertiary carbon radical is preferable, and among them, a copolymer of propylene and 1-butene has good solubility in a solvent such as toluene or cyclohexane. Moreover, since it has high adhesive performance, it is suitable when used as a solution type adhesive.
  • the copolymerization ratio of 1-butene is preferably 5 to 40 mol%, more preferably 10 to 30 mol%. Is.
  • the copolymerization ratio of 1-butene is less than 5 mol%, the solubility in the solvent is not sufficient, and even if it is dissolved by heating in the solvent, the fluidity of the polymer solution is lost in a short time, and the adhesive is applied. It may be difficult to do.
  • the copolymerization ratio of 1-butene exceeds 40 mol%, the hot adhesion property is deteriorated.
  • the melting point of the polymer capable of radical graft reaction is preferably 44 ° C. or higher, more preferably 54 ° C. or higher, particularly preferably 64 ° C. or higher, and may be 74 ° C. or higher. Sufficient peel strength can be obtained in such a range.
  • the melting point of the polymer capable of radical graft reaction is preferably 125 ° C. or lower, more preferably 120 ° C. or lower, particularly preferably 105 ° C. or lower, and may be 95 ° C. or lower. Sufficient storage stability at low temperatures can be obtained in such a range.
  • the unsaturated carboxylic acid anhydride is a carboxylic acid anhydride having at least one carbon-carbon double bond.
  • the unsaturated carboxylic acid anhydride usually has 4 or more carbon atoms, and may be, for example, 5 or more or 6 or more.
  • the number of carbon atoms of the unsaturated carboxylic acid anhydride is not particularly limited, but may be, for example, 10 or less or 8 or less.
  • the unsaturated carboxylic acid anhydride is an acid anhydride of an unsaturated dicarboxylic acid compound such as maleic acid anhydride, itaconic acid anhydride, citraconic acid anhydride, tetrahydrophthalic acid anhydride, nadic acid anhydride and endic acid anhydride. ; And acid anhydrides of unsaturated tricarboxylic acid compounds such as aconitic acid anhydrides.
  • an unsaturated dicarboxylic acid anhydride is preferable because it is easy to modify and has excellent adhesiveness, and specifically, a maleic acid anhydride and an itaconic acid anhydride are preferable.
  • the acid anhydride structure derived from a part (for example, more than 0 mol% to 30 mol% or 5 mol% to 20 mol%) of unsaturated carboxylic acid anhydride is hydrolyzed to become a carboxylic acid. May be.
  • a part of the unsaturated carboxylic acid anhydride used for the radical graft reaction (for example, more than 0 mol% to 30 mol% or 5 mol% to 20 mol%) may be an unsaturated carboxylic acid.
  • the unsaturated carboxylic acid may be an unsaturated dicarboxylic acid formed by hydrolyzing the above-mentioned unsaturated dicarboxylic acid anhydride, but an unsaturated monocarboxylic acid such as acrylic acid or methacrylic acid can also be preferably used.
  • the amount of graft of unsaturated carboxylic acid anhydride in the acid-modified polymer can be confirmed by the amount of acid anhydride structure (-CO-O-CO-) present in the acid-modified polymer.
  • the amount of the acid anhydride structure is evaluated by the acid value when the acid anhydride structure present in the acid-modified polymer is used as two carboxyl groups, respectively.
  • the acid value of the acid-modified polymer is preferably 5 mgKOH / g or more, and more preferably 10 mgKOH / g or more. High adhesive strength can be obtained when the acid value of the acid-modified polymer is 5 mgKOH / g or more.
  • the acid value of the acid-modified polymer is preferably 50 mgKOH / g or less, and more preferably 40 mgKOH / g or less.
  • the stability of the adhesive solution is improved.
  • the acid anhydride structure of the unsaturated carboxylic acid anhydride grafted on the acid-modified polymer may be completely hydrolyzed to become a carboxylic acid or a carboxylic acid derivative.
  • the melting point of the acid-modified polymer is preferably 40 ° C. or higher, more preferably 50 ° C. or higher, particularly preferably 60 ° C. or higher, and may be 70 ° C. or higher. Sufficient peel strength can be obtained in such a range.
  • the melting point of the acid-modified polymer is preferably 110 ° C. or lower, more preferably 100 ° C. or lower, particularly preferably 93 ° C. or lower, and may be 80 ° C. or lower. Sufficient storage stability at low temperatures can be obtained in such a range.
  • the maximum number of carbon atoms per radical of a radical molecule generated from an organic peroxide is generally 3 or more, preferably 5 or more, and may be, for example, 6 or more or 7 or more.
  • the maximum number of carbon atoms per radical of the radical molecule generated from the organic peroxide is not particularly limited, but may be, for example, 30 or less or 20 or less.
  • the content ratio of the curing catalyst is preferably 0.001 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total amount of the acid-modified polymer and the cross-linking agent.
  • the ratio of the curing catalyst is 0.001 part by weight or more, the catalytic effect can be sufficiently obtained, and when the ratio of the curing catalyst is 5 parts by weight or less, the storage stability of the adhesive composition can be ensured.
  • the adhesive composition can be produced by a known method.
  • Heat-Fusible Member can be manufactured using an adhesive composition.
  • the heat-sealing member includes an adhesive layer obtained by curing the adhesive composition of the present invention, a metal layer bonded to one side of the adhesive layer, and heat bonded to the other side of the adhesive layer. It is provided with a fused resin layer.
  • the shape of the heat-sealing member may be appropriately set according to the intended use and the like, and is not particularly limited, and examples thereof include a film shape, a sheet shape, and a plate shape.
  • the above-mentioned heat-sealing resin layer may be used as a lubricant, a filler, a heat stabilizer, an antioxidant, an ultraviolet absorber, an antistatic agent, a flame retardant, a colorant, a dispersant, an adhesion-imparting agent and the like, if necessary. It may be a layer containing the additive of.
  • the above metal layer is a layer containing a metal or an alloy.
  • the metal or alloy include aluminum, iron, titanium, magnesium, copper, nickel, chromium and other metals, and alloys thereof. Among these, aluminum is preferable because it has excellent workability.
  • the thickness of the metal layer is not particularly limited depending on the material and the like. When the metal layer is made of, for example, aluminum, it is preferably 20 to 100 ⁇ m, particularly preferably 20 to 80 ⁇ m, and even more preferably 30 to 60 ⁇ m.
  • the heat-sealing member includes a metal layer
  • another layer 14 can be provided on the surface of the metal layer 13 as shown in FIG.
  • the material constituting the other layer preferably contains a resin from the viewpoint of protecting the metal layer. That is, the other layer is preferably a resin layer.
  • This resin is not particularly limited, and may be a polyamide resin, a polyester resin, or the like.
  • the transparency of the resin layer is not particularly limited, but when the resin layer is transparent or translucent, an excellent appearance can be obtained when a sealed container or the like is used as a heat-sealing composite product.
  • the thickness of the other layer is not particularly limited, and is preferably 30 to 60 ⁇ m, particularly preferably 30 to 50 ⁇ m.
  • the manufacturing method of the heat-sealing member shown in FIG. 1 is as follows. (1) The adhesive composition is applied to the surface of a metal foil or the like for forming the metal layer 13, and then the organic solvent in the composition is removed to form the adhesive layer 12, and then the adhesive layer 12 is formed. A method in which a resin film for forming a heat-bondable resin layer 11 (hereinafter referred to as "heat-bondable resin film") is brought into contact with a surface on which the above-mentioned material is formed, and pressure-bonded while heating. (2) The adhesive composition is applied to the surface of the heat-sealing resin film, and then the organic solvent in the composition is removed to form the adhesive layer 12, and then the adhesive layer 12 is formed. A method in which a metal foil or the like for forming a metal layer 13 is brought into contact with a surface and crimped while being heated.
  • the method for manufacturing the heat-sealing member shown in FIG. 2 is as follows. (3) The adhesive composition is applied to the surface of the metal layer 13 in the composite film having the resin layer constituting the other layer 14 and the metal layer 13 formed by vapor deposition or the like on one surface side of the resin layer. Then, the organic solvent in the composition is removed to form the adhesive layer 12, and then the surface on which the adhesive layer 12 is formed is brought into contact with the heat-sealing resin film and pressure-bonded while heating. how to. (4) The adhesive composition is applied to the surface of the heat-sealing resin film, and then the organic solvent in the composition is removed to form the adhesive layer 12, and then the adhesive layer 12 is formed.
  • the surface of the composite film having the resin layer constituting the other layer 14 and the metal layer 13 formed by vapor deposition or the like on one surface side of the resin layer is brought into contact with the surface of the composite film.
  • a method of crimping while heating is brought into contact with the surface of the composite film.
  • the adhesive composition is often applied to the surface of a metal layer forming material such as a metal foil, or a composite film including a metal layer and another layer (resin layer), but is not particularly limited.
  • a metal foil it is preferable to use an aluminum foil having a thickness of 20 to 100 ⁇ m.
  • the metal layer contains aluminum and the other layer (resin layer) contains a polyamide resin, a polyester resin, or the like.
  • the heat-sealing member shown in FIG. 2 is manufactured without using the composite film, that is, when the method (5) above is adopted, the polyamide resin and the polyester resin are used as the other layer 14 forming film. It is preferable to use a film containing the above.
  • the heat-sealing resin film a polyolefin resin film, a polyamide resin film, a polyester resin film, or the like can be used. These resin films can be made into a film by a film forming method such as an extrusion method, a cast molding method, a T-die method and an inflation method.
  • the thickness of the heat-sealing resin film is usually 10 to 200 ⁇ m.
  • the polyolefin resin film is preferable and is not easily damaged in that heat fusion for completing the heat-sealing member and heat fusion for manufacturing the heat-sealing composite product can be easily performed.
  • a non-stretched polypropylene film is particularly preferable in that a heat-sealed composite product such as a sealing container having excellent durability can be obtained.
  • the thickness is preferably 10 to 200 ⁇ m, more preferably 20 to 100 ⁇ m.
  • the conditions for promoting the cross-linking reaction between the acid-modified polymer and the cross-linking agent to complete the heat-sealing member are not particularly limited, and the material and heat of the metal layer are not particularly limited. It is preferable to set it according to the material of the fusing resin layer, the melting temperature, the composition of the adhesive layer, and the like. Examples of the aging condition include heating at 30 to 50 ° C., for example, 40 ° C. for about 3 to 7 days.
  • Examples of applications in the automobile field include adhesion of exterior materials made of metal / resin in interior / exterior members such as pillars, moldings, door trims, spoilers, and roofs, as well as genuine leather, fabrics, instrument panel foam sheets, and decorative sheets. There is adhesion of materials.
  • Examples of applications in the industrial field include adhesion between films of multilayer films such as industrial packaging materials and barrier films.
  • Examples of applications in other fields include bonding of logistics materials, housing materials, daily necessities, and sports equipment.
  • ⁇ Acid value analysis method for acid-modified polymer> Laboplast Mill (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd.) in which 35 g of acid-denatured polymer pellets and dodecylsuccinic anhydride (additive-free, 1 g, 2 g, 4 g) were weighed and heated to 170 ° C. ), And heated and stirred to prepare four kinds of samples having different dodecylsuccinic acid anhydride contents. (2) A small amount of this was cut out, sandwiched between two fluororesin sheets having a thickness of 1 mm, and pressed by a hot press at 110 ° C. to form a film.
  • ⁇ Melt flow rate measurement method> Using a melt indexer G-02 manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd., the measurement was performed in the automatic measurement mode at a furnace temperature of 190 ° C. and a load of 2.17 kg.
  • ⁇ Peeling strength measurement method> The aluminum foil and the unstretched polypropylene film were laminated via an adhesive composition, and the obtained laminated film was aged in a constant temperature bath at 40 ° C. for 5 days and then cut into 15 mm widths to obtain test pieces.
  • the peel strength of the aluminum foil and the polypropylene film was measured by a T peel test at a crosshead speed of 100 mm / min. The measurement temperature was 25 ° C. and 120 ° C.
  • ⁇ Dynamic viscoelasticity measurement method The dynamic viscoelasticity of the adhesive composition obtained from the acid-modified polymer was measured by the following method.
  • the adhesive composition is poured into a polyethylene mold and air-dried, and then cured at 40 ° C. for 5 days to prepare a sheet having a thickness of about 0.5 mm, which is cut into strips having a width of about 5 mm and bonded. It was used for dynamic viscoelasticity measurement of the cured product of the agent composition.
  • DMS6100 manufactured by Hitachi High-Tech Science Corporation, measurements were taken between ⁇ 20 ° C. and 120 ° C. at a heating rate of 20 ° C./min and a frequency of 1 Hz.
  • At 120 ° C. all the samples had a region called a rubber-like flat portion, and the storage elastic modulus at 120 ° C., which can be inferred from the magnitude of the crosslink density, was recorded.
  • the melting points of the copolymers of propene and 1-butene used for the synthesis of the acid-modified polymer (Toughmer XM7070, Toughmer XM7080, and Toughmer XM7090 manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) were measured by DSC.
  • the DSC measurement is the melting point of the polymer in the process of raising the temperature from 0 ° C to 160 ° C at 10 ° C / min, lowering the temperature to 0 ° C at 10 ° C / min, and raising the temperature again from 0 ° C to 160 ° C at 10 ° C / min.
  • the apex of the endothermic peak indicating the above was taken as the melting point.
  • the melting point of Toughmer XM7700 was 78.5 ° C.
  • the melting point of Toughmer XM7080 was 87.4 ° C.
  • the melting point of Toughmer XM7090 was 100.9 ° C. Similar measurements were made for the acid-modified polymers described below.
  • a peroxide Perhexyl D manufactured by NOF CORPORATION
  • an acid-modified polymer classified as a peroxy ester except that 70 g of a peroxide (Perocta O manufactured by Nichiyu) having a 1-hour half-life temperature of 84.4 ° C and a maximum carbon number of 7 was used.
  • the copolymer of propene and 1-butene was acid-modified in the same manner as in Comparative Synthesis Example 1.
  • the obtained acid-modified polymer was vacuum-dried at 150 ° C. for 2 hours, and the acid value was measured and found to be 7.1 mgKOH / g.
  • the melt flow rate was 196 g / 10 min (190 ° C / 2.17 kg).
  • the melting point measured by DSC was 76.8 ° C, which was 1.7 ° C lower than that before acid denaturation.
  • ⁇ Acid-modified polymer comparative synthesis example 3> It is classified into 1000 g of a copolymer of propene and 1-butene (Toughmer XM7090 manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.), 50 g of maleic anhydride, and dialkyl peroxide, and has a 1-hour half-life temperature of 138.1 ° C and a maximum carbon number of 3. 37 g of a certain polymer (Perhexa 25B manufactured by Japan Oil Co., Ltd.) is mixed and kneaded with a twin-screw extruder (TEX25 ⁇ III manufactured by Japan Steel Works, Ltd.) set to a maximum temperature of 190 ° C., and both propene and 1-butene are used.
  • Toughmer XM7090 manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.
  • maleic anhydride 50 g
  • dialkyl peroxide dialkyl peroxide
  • the polymer was acid-modified.
  • the obtained acid-modified polymer was vacuum-dried at 150 ° C. for 2 hours, and the acid value was measured and found to be 21.3 mgKOH / g.
  • the melt flow rate was 131 g / 10 min (190 ° C / 2.17 kg).
  • the melting point measured by DSC was 97.1 ° C, which was 3.8 ° C lower than that before acid denaturation.
  • An unstretched polypropylene film having a thickness of 80 ⁇ m treated with corona was laminated on the coated surface of the aluminum foil, and laminated with a laminator having a roll temperature of 80 ° C.
  • the obtained laminated film was aged in a constant temperature bath at 40 ° C. for 5 days, and then cut into strips having a width of 15 mm to obtain test pieces for a peeling test.
  • the peel strength and electrolytic solution resistance of the strip-shaped test piece were measured by the above-mentioned method.
  • the dynamic viscoelasticity was measured by the above-mentioned method using a part of the remaining adhesive composition.
  • Examples 2 to 5 The adhesive composition was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the acid-modified polymers obtained in Synthesis Examples 2 to 5 were used.
  • Example 2 had higher peel strength and electrolytic solution resistance at 120 ° C. than Comparative Example 3 using a polymer having a high melting point. It can be said that the storage elastic modulus of the rubber region is higher in Example 5 than in Comparative Example 3, and the crosslink density is higher in Example 5 than in Comparative Example 3.
  • the present invention relates to an adhesive composition and a heat-sealing member using the adhesive composition, and can be used in various industrial product fields such as an electric field, an automobile field, and an industrial field, and belongs to these technical fields.

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Abstract

本発明の目的は、電解液への耐久性を有するとともに熱間接着特性が改善された接着剤組成物を提供することにある。本発明の接着剤組成物は、ラジカルグラフト反応可能なポリマーを不飽和カルボン酸無水物で酸変性した酸変性ポリマーと、架橋剤とを含有し、前記酸変性ポリマーの融点が酸変性前のポリマーの融点に対して4.5~15℃低いことを特徴とする。

Description

接着剤組成物
 本発明は、接着剤組成物及びそれを用いた熱融着性部材に関し、電気分野、自動車分野及び産業分野等の様々な工業用製品分野において使用することができ、これら技術分野に属する。
 極性が低いポリオレフィンに不飽和二重結合を有する有機酸をグラフトして得られる酸変性ポリオレフィンは、極性が高い酸変性部位と極性が低いポリマー主鎖を有する。このため、酸変性ポリオレフィンは、従来難接着性樹脂とされていたポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂に塗装を行う際の下地処理剤や、ポリオレフィン同士又はポリオレフィンと金属等の極性材料とを接着するための接着剤原料として使われている。
 ラミネート型電池に使用される一般的な電池包装材料は、アルミニウム箔を中心にした3層構造であり、各層間には接着剤が使用される。3層とは、ラミネート型電池形成後に電池の外側になる基材層、アルミニウム箔やステンレス箔から形成され水分や空気等の浸透を妨げるバリア層、バリア層が電極や電解液に接触しないように絶縁することと、外周部を熱融着して貼り合わせることとを目的としたシーラント層のことで、それぞれの層を2層以上で形成される場合もある。このうち、電解液と接するシーラント層にはポリプロピレンフィルム等のオレフィン系フィルムが用いられ、アルミニウム箔との接着には、酸変性ポリオレフィン、酸変性スチレン系エラストマー等の酸変性ポリマーをイソシアネート系架橋剤で架橋したポリウレタン系接着剤が用いられている。
 中でも、酸変性ポリオレフィンとイソシアネート系架橋剤から構成される接着剤は、高い接着強度が得られるため、近年多用されるようになっている。例えば、特許文献1及び2には、熱可塑性樹脂未延伸フィルム層とアルミニウム箔層とが、カルボキシル基を有するポリオレフィン樹脂と、多官能イソシアネート化合物とを含有してなる接着剤層を介して接着された電池ケース用包材が記載されている。特許文献1及び2にも記載されているように、このような酸変性ポリオレフィンとイソシアネート系架橋剤とから構成される接着剤は、主にこれらを溶剤に溶解して接着剤溶液として使用されている。アルミニウム箔又はシーラント層用フィルムに接着剤溶液を塗布、乾燥後、アルミニウム箔とシーラント層用フィルムを貼り合わせるドライラミネート工法で、電池包装材料は製造されている。
特開2010-92703号公報 特開2014-89985号公報
 ラミネート型電池は、充放電に伴う発熱や外部からの熱によって温度が上昇すると、電池包装材料の熱融着部分や接着剤の強度が低下し、電池の破裂や火災につながる恐れがある。従来、モバイル機器用途等の小型のラミネート型電池では、比較的放熱しやすく、温度が上昇しにくかったが、モバイル機器の大型化、高機能化等に伴って電池容量やサイズが大型化する傾向にあり、従来の電池包装材料では耐熱性が不足することが危惧されている。また、電気自動車のように、より大型の二次電池を使用する場合、ラミネート型電池は円筒型等金属缶で外装した電池に比べて体積当たりの電池容量が大きいメリットがある反面、大型化による大きな温度上昇に対する耐熱性不足を克服する必要がある。
 また、リチウムイオン電池の電解液にはLiイオンを溶かしやすいエチレンカーボネートが使用されているが、エチレンカーボネートの融点は室温よりやや高いため、単独で使われることはほとんどなく、電解液が液状を維持するために、エチレンカーボネートはその他の溶剤と併用されている。最近では電気自動車等の新たな用途のために、より幅広い温度域で使用可能な電解液組成も検討されており、プロピオン酸プロピルのような新たな溶剤も併用されることがある。エチレンカーボネートは極性が高くポリオレフィンを侵しにくいが、プロピオン酸プロピルのようにポリオレフィンに近い極性をもった溶剤を使用すると、電池包装材料中の接着剤の耐久性が低下しやすいため、このような電解液への耐久性を向上させる必要がある。
 このように、電池包装材料用途において接着剤には高温における接着性(以下、熱間接着特性や熱間剥離強度とも記載)及び電解液への耐久性(以下、耐電解液性とも記載)が求められている。本発明の一実施形態の目的は、熱間接着特性が改善された酸変性ポリマーを含む接着剤組成物を提供することにある。本発明の一実施形態の目的は、電解液への耐久性を有する接着剤組成物を提供することにある。
 本発明者らは前記課題を解決するため鋭意検討した結果、酸変性前のポリマーの融点よりも融点が4.5℃以上低い酸変性ポリマーを含有する接着剤組成物が熱間接着特性及び電解液への耐久性に優れることを見出し、本発明を完成するに至った。本明細書は、これらの知見に基づき以下の手段を提供する。
[1]ラジカルグラフト反応可能なポリマーを不飽和カルボン酸無水物で酸変性した酸変性ポリマーと、架橋剤とを含有し、前記酸変性ポリマーの融点が酸変性前のポリマーの融点に対して4.5~15℃低いことを特徴とする、接着剤組成物。
[2]前記酸変性ポリマーが溶剤に溶解可能であることを特徴とする、[1]に記載の接着剤組成物。
[3]前記ラジカルグラフト反応可能なポリマーがポリオレフィンであることを特徴とする、[1]又は[2]に記載の接着剤組成物。
[4]前記酸変性ポリマーが有機過酸化物を用いて酸変性されたものであり、前記有機過酸化物から生成するラジカル分子のラジカル1個当たりの最大炭素数が5以上であることを特徴とする、[1]~[3]のいずれか1項に記載の接着剤組成物。
[5]前記酸変性ポリマーが有機過酸化物を用いて酸変性されたものであり、前記有機過酸化物の1時間半減期温度が100℃以上である、[1]~[4]のいずれか1項に記載の接着剤組成物。
[6]前記有機過酸化物が、パーオキシケタール、ジアルキルパーオキサイド、パーオキシエステル、及びこれらの組み合わせから成る群より選択されることを特徴とする、[4]又は[5]に記載の接着剤組成物。
[7]前記酸変性ポリマー中に存在する酸無水物構造をそれぞれ2つのカルボキシル基とした場合における前記酸変性ポリマーの酸価が5~50mgKOH/gであることを特徴とする、[1]~[6]のいずれか1項に記載の接着剤組成物。
[8]前記架橋剤が多官能イソシアネート化合物であることを特徴とする、[1]~[7]のいずれか1項に記載の接着剤組成物。
[9]前記不飽和カルボン酸無水物が、前記ラジカルグラフト反応可能なポリマーを溶剤中に均一に溶解した状態で、ラジカルグラフト反応により導入されたことを特徴とする、[1]~[8]のいずれか1項に記載の接着剤組成物。
[10]前記不飽和カルボン酸無水物が、前記ラジカルグラフト反応可能なポリマーを熱溶融した状態で、ラジカルグラフト反応により導入されたことを特徴とする、[1]~[8]のいずれか1項に記載の接着剤組成物。
[11]前記接着剤組成物がリチウムイオン電池包装材料用接着剤組成物である、[1]~[10]のいずれか1項に記載の接着剤組成物。
[12][1]~[11]のいずれか1項に記載の接着剤組成物が硬化してなる接着剤層と、当該接着剤層の一面側に接合された金属層と、当該接着剤層の他面側に接合された熱融着性樹脂層とを備えることを特徴とする、熱融着性部材。
[13][12]に記載の熱融着性部材を含むリチウムイオン電池包装材料。
 本発明によれば、熱間接着特性が高く接着性に優れる上、電池包装材料に用いた場合でも耐電解液性に優れた接着剤組成物が得られる。本発明の接着剤組成物は電池包装材料用途に特に好適である。
本発明の熱融着性部材の一例を示す概略斜視図である。 本発明の熱融着性部材の他の例を示す概略斜視図である。
1.酸変性ポリマー
 酸変性ポリマーはラジカルグラフト反応可能なポリマーを不飽和カルボン酸無水物で酸変性することで製造される。ラジカルグラフト反応可能なポリマーとは、ラジカルにより引き抜かれる水素を有する単量体単位を含むポリマーである。通常はラジカルグラフト反応可能なポリマーは、酸変性されていないポリマー(即ち、カルボキシル基や酸無水物構造を含まないポリマー)であるが、場合により末端部分等一部において酸変性されていてもよい。本明細書ではこのラジカルグラフト反応可能なポリマーを「酸変性前のポリマー」と記載する場合もある。
 ラジカルグラフト反応可能なポリマーの具体例としては、オレフィン(好ましくは炭素数2~6、より好ましくは炭素数2~4)、スチレン、シクロオレフィン(好ましくは炭素数3~10、より好ましくは炭素数5~8)、及びこれらの組み合わせから成る群より選択される重合性モノマーを単独重合又は共重合したものが挙げられる。特に、比較的安定な3級炭素ラジカルを生成する重合性モノマーから得られるポリマーが好ましく、その中でもプロピレンと1-ブテンの共重合体はトルエンやシクロヘキサン等の溶剤への溶解性が良好であり、かつ接着性能も高いため、溶液タイプの接着剤として使用する場合において好適である。
 プロピレンと1-ブテンとの共重合体において、1-ブテンの共重合比率[1-ブテン/(プロピレン+1-ブテン)]は好ましくは5~40モル%であり、より好ましくは10~30モル%である。1-ブテンの共重合比率が5モル%未満の場合には溶剤への溶解性が十分でなく、溶剤に加熱溶解しても短時間でポリマー溶液の流動性が失われ、接着剤を塗工しにくくなる場合がある。1-ブテンの共重合比率が40モル%を超えると、熱間接着特性が低下する。
 ラジカルグラフト反応可能なポリマーの融点は、好ましくは44℃以上、より好ましくは54℃以上、特に好ましくは64℃以上であり、74℃以上であってもよい。このような範囲で十分な剥離強度を得ることができる。ラジカルグラフト反応可能なポリマーの融点は、好ましくは125℃以下、より好ましくは120℃以下、特に好ましくは105℃以下であり、95℃以下であってもよい。このような範囲で低温での十分な保存安定性を得ることができる。
 不飽和カルボン酸無水物は少なくとも1つの炭素炭素二重結合を有するカルボン酸無水物である。不飽和カルボン酸無水物の炭素数は、通常は4以上であり、例えば5以上や6以上であってよい。不飽和カルボン酸無水物の炭素数は、特に限定されないが、例えば10以下や8以下であってよい。
 不飽和カルボン酸無水物は、マレイン酸無水物、イタコン酸無水物、シトラコン酸無水物、テトラヒドロフタル酸無水物、ナジック酸無水物及びエンディック酸無水物等の不飽和ジカルボン酸化合物の酸無水物;及びアコニット酸無水物等の不飽和トリカルボン酸化合物の酸無水物等が挙げられる。
 不飽和カルボン酸無水物としては、変性が容易であり接着性に優れる点で、不飽和ジカルボン酸無水物が好ましく、具体的にはマレイン酸無水物及びイタコン酸無水物が好ましい。
 これらの不飽和カルボン酸無水物は、1種のみを使用しても、2種以上を併用してもよい。
 酸変性ポリマーにおいて一部(例えば、0モル%超~30モル%や5モル%~20モル%)の不飽和カルボン酸無水物に由来する酸無水物構造は加水分解されてカルボン酸となっていてもよい。また、ラジカルグラフト反応に使用する一部(例えば、0モル%超~30モル%や5モル%~20モル%)の不飽和カルボン酸無水物は不飽和カルボン酸であってもよい。不飽和カルボン酸は、上記の不飽和ジカルボン酸無水物が加水分解して形成される不飽和ジカルボン酸であってもよいが、アクリル酸やメタクリル酸等の不飽和モノカルボン酸も好ましく使用できる。
 酸変性ポリマーにおける不飽和カルボン酸無水物のグラフト量は、酸変性ポリマー中に存在する酸無水物構造(-CO-O-CO-)の量で確認できる。本明細書では、酸無水物構造の量は、酸変性ポリマー中に存在する酸無水物構造をそれぞれ2つのカルボキシル基とした場合の酸価で評価される。酸変性ポリマーの酸価は、好ましくは5mgKOH/g以上であり、より好ましくは10mgKOH/g以上である。酸変性ポリマーの酸価が、5mgKOH/g以上において高い接着強度が得られる。酸変性ポリマーの酸価は、好ましくは50mgKOH/g以下であり、より好ましくは40mgKOH/g以下である。酸変性ポリマーの酸価が、50mgKOH/g以下において接着剤溶液の安定性が改善される。
 なお、酸変性ポリマーにグラフトされた不飽和カルボン酸無水物の酸無水物構造は、全てが加水分解されてカルボン酸あるいはカルボン酸誘導体となっていてもよい。
 酸変性ポリマーの融点は、好ましくは40℃以上、より好ましくは50℃以上、特に好ましくは60℃以上であり、70℃以上であってもよい。このような範囲で十分な剥離強度を得ることができる。酸変性ポリマーの融点は、好ましくは110℃以下、より好ましくは100℃以下、特に好ましくは93℃以下であり、80℃以下であってもよい。このような範囲で低温での十分な保存安定性を得ることができる。
 結晶性を有するラジカルグラフト反応可能なポリマー(特にはポリオレフィン)が酸変性されると、ポリマーの融点が酸変性前と比べて低下する。その理由は、酸変性部位周辺の結晶性が阻害されるためと考えられる。本発明者らが検討した結果、同じラジカルグラフト反応可能なポリマーを原料に用いて、異なる条件で酸変性して得られた酸変性ポリマーを分析すると、同程度の酸価を有する酸変性ポリマーでも融点が異なる場合があることが分かった。これらに、それぞれ同量の架橋剤を配合した接着剤組成物の接着特性を評価したところ、酸変性による融点降下幅が大きいものほど、熱間剥離強度が高く、耐電解液性にも優れることが判明した。さらに、これらの接着剤組成物の硬化物の動的粘弾性を測定し、ガラス転移温度以上のゴム状平坦部の貯蔵弾性率を比較すると、使用する酸変性ポリマーの酸変性による融点降下幅が大きいほど、貯蔵弾性率が高い、即ち、架橋密度が高いことが分かった。架橋密度が高ければ、電解液に対する膨潤性も抑制されるため、その結果、耐電解液性が優れるものと考えられる。このような効果が得られる理由は定かではないが、酸価が同じであれば、融点降下幅が大きいほど、ポリマーの結晶化が阻害されることを示しているから、融点降下幅が大きい場合には酸変性部位が比較的均一に分布していると考えられる。逆に融点降下幅が小さい場合は、酸変性部位が偏っていると考えられる。酸変性部位が偏ったものは架橋剤で架橋した場合の架橋点の分布も偏りができ、架橋密度の向上にあまり寄与しないと考えられる。従って、同じ酸価の酸変性ポリマーに対し、同量の架橋剤を用いた場合には、酸変性部位がより均一であるほど、熱間剥離強度や耐電解液性が向上すると考えられる。酸変性部位を均一にして融点降下幅を大きくするには酸変性のためのラジカルグラフト反応系内を均一にすることが好ましい。ラジカルグラフト反応系内を均一にすることで、酸変性部位が均一に分布することとなる。この結果、酸変性後の融点降下幅が大きくなる。
 本実施形態において、酸変性による融点降下幅は4.5℃以上であり、好ましくは5℃以上、より好ましくは6℃以上である。融点降下幅が4.5℃以上であることにより、熱間剥離強度や耐電解液性を向上させることができる。一方、融点降下幅は通常15℃以下であり、例えば10℃以下や9℃以下であってよい。融点降下幅が15℃より大きくなることはあまりないが、そのような場合はグラフト変性に伴う分子量低下が大きすぎるので、硬化後の接着剤組成物の凝集力が低下しやすい。なお、融点降下幅は酸変性前のポリマーの融点と酸変性ポリマーの融点の差を表す。融点は、JIS K7121に準拠して、示差走査熱量計(DSC)を用いて、昇温速度10℃/分で測定できる。
 酸変性ポリマーのメルトフローレートは、好ましくは50g/10min以上、より好ましくは100g/10min以上である。酸変性ポリマーのメルトフローレートは、好ましくは1000g/10min以下、より好ましくは800g/10min以下である。メルトフローレートを50g/10min以上とすることで、接着剤に配合した時の溶液粘度が低減され、塗工速度を向上できる。一方で、メルトフローレートを1000g/10min以下とすることで、熱間剥離強度をさらに改善できる。メルトフローレートは、JIS K7210に準拠して、試験温度190℃、試験荷重2.17kgで測定でき
る。
 酸変性ポリマーの重量平均分子量は、例えば15,000~200,000の範囲内であってよい。剥離強度及び耐電解液性を向上できる点で、酸変性ポリマーの重量平均分子量は15,000以上が好ましく、30,000以上がより好ましい。また、有機溶剤への溶解性を向上できる点で、酸変性ポリマーの重量平均分子量は200,000以下が好ましく、150,000以下がより好ましい。重量平均分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定した分子量をポリスチレン換算した値である。
 接着剤組成物における酸変性ポリマーの含有量は、熱間剥離強度及び耐電解液性に優れる点で、接着剤組成物の固形分の100重量%に対して、50~95重量%であることが好ましく、より好ましくは60~90重量%である。
 酸変性ポリマーは、ラジカルグラフト反応可能なポリマー及び不飽和カルボン酸無水物をラジカル開始剤、特には有機過酸化物、とともに混合し、加熱することで製造できる。より詳細には、酸変性ポリマーの製造方法は、2種の方法に分類される。1つは、熱溶融したラジカルグラフト反応可能なポリマー中にその他の反応成分を混合し、反応させる方法(熱溶融法)である。他方は、溶剤を使用して、溶剤中にラジカルグラフト反応可能なポリマーを含む反応成分を混合、溶解し、反応させる方法(溶液法)である。熱溶融法では、連続的に生産しやすく製造コストを抑制できる。溶液法では、ポリマーをより均一に酸変性できる。本実施形態では、熱溶融法、溶液法のどちらで製造された酸変性ポリマーを使用してもよい。
 有機過酸化物は、熱溶融法では溶融したラジカルグラフト反応可能なポリマーとの相溶性が高いものが好ましい。このような有機過酸化物を用いることで、熱溶融法においてもラジカルグラフト反応系内を均一に近づけることができ、酸変性後の融点降下幅を大きくできる。熱溶融したラジカルグラフト反応可能なポリマーへの溶解性を高めるために、有機過酸化物から生成するラジカル分子のラジカル1個当たりの最大炭素数が大きいことが好ましい。ここで、有機過酸化物から生成するラジカル分子のラジカル1個当たりの最大炭素数とは、有機過酸化物が分解して生成するラジカル分子に含まれる炭素と水素から成る炭素鎖の炭素数を、そのラジカル分子が有するラジカル数で割った値の中で最大となる値である(以降では、これを単に「最大炭素数」と略す場合もある)。例えば、下図のシクロヘキサン環を含むラジカル分子が生成する場合、炭素鎖の炭素数は6であり、ラジカル分子中のラジカル数は2であり、このラジカル分子のラジカル1個当たりの最大炭素数は3と計算される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 有機過酸化物から生成するラジカル分子のラジカル1個当たりの最大炭素数の計算に用いられる炭素鎖は、ラジカル分子中のどの部分を用いてもよいが、同一の炭素を2回以上経由して形成される炭素鎖であってはならない。例えば、下図の環式基を含むラジカル分子の場合、このような炭素鎖として、以下に示される3種の炭素鎖(A)~(C)(それぞれ点線で囲まれる部分)を計算に使用できる。炭素鎖(A)の炭素数は9、炭素鎖(B)の炭素数は7、炭素鎖(C)の炭素数は5であり、炭素鎖(A)が最も大きな炭素数を有する。このラジカル分子のラジカル数は1であるから、このラジカル分子のラジカル1個当たりの最大炭素数は9と計算される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 有機過酸化物からは炭素鎖を有するラジカル分子は複数生成し得る。炭素鎖を有するラジカル分子が複数生成する場合、ラジカル1個当たりの最大炭素数が最も大きいラジカル分子の最大炭素数を採用する。例えば下図のt-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキシルモノカーボネートからは2つのラジカル分子が生成するが、一方のラジカル分子は点線で囲まれる炭素鎖を有し、最大炭素数は7である。他方のラジカル分子が有するt-ブチル基の最大炭素数は3である。それぞれのラジカル分子のラジカル数は1である。従って、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキシルモノカーボネートから生成するラジカル分子のラジカル1個当たりの最大炭素数は7となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 有機過酸化物から生成するラジカル分子のラジカル1個当たりの最大炭素数は、一般的には3以上、好ましくは5以上であり、例えば6以上や7以上であってよい。有機過酸化物から生成するラジカル分子のラジカル1個当たりの最大炭素数は、特には限定されないが、例えば30以下や20以下であってよい。
 有機過酸化物の炭素鎖はベンゼン環やシクロヘキサン環等の環式基を含んでもよいが、好ましくは直鎖または分岐鎖のアルキル基である。有機過酸化物から生成するラジカル分子に含まれる炭素の総数は、一般的には3以上、好ましくは5以上であり、例えば6以上や7以上であってよい。アルキル基の炭素数は、特には限定されないが、例えば30以下や20以下であってよい。
 有機過酸化物は、溶液法では溶剤中に均一に溶解可能なものが好ましい。
 有機過酸化物の1時間半減期温度は、好ましくは100℃以上、より好ましくは110℃以上である。このような範囲の1時間半減期温度の有機過酸化物を使用することで、ポリマーの酸変性が均一となる。加えて、酸変性ポリマーの酸価を高めることができる。有機過酸化物の1時間半減期温度は、特に限定されないが、例えば300℃以下や200℃以下であってよい。
 有機過酸化物の具体例としては、パーオキシケタール、ジアルキルパーオキサイド、パーオキシエステル等が挙げられる。
 パーオキシケタールの具体例としては、1,1-ジ(t-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、2,2-ジ(t-ブチルパーオキシ)ブタン、2,2-ビス(4,4-ジ-(t-ブチルパーオキシ)シクロヘキシル)プロパン、1,1-ジ(t-ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン、及びn-ブチル-4,4-ジ(t-ブチルパーオキシ)バレレート、1,1-ジ(t-ヘキシルパーオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン等が挙げられる。
 ジアルキルパーオキサイドの具体例としては、t-ブチルクミルパーオキサイド、ジ-t-ブチルパーオキサイド、及びジ-t-ヘキシルパーオキサイド等が挙げられる。
 パーオキシエステルの具体例としては、例えば、t-ブチルパーオキシネオデカノエート、t-ブチルパーオキシラウレート、t-ブチルパーオキシ-3,5,5-トリメチルヘキサノエート、t-ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t-ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキシルモノカーボネート、2,5-ジメチル-2,5-ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、t-ブチルパーオキシアセテート、t-ヘキシルパーオキシベンゾエート、t-ブチルパーオキシ-3-メチルベンゾエート、及びt-ブチル-パーオキシベンゾエート等が挙げられる。
 有機過酸化物は、通常ラジカルグラフト反応後には分解するが、有機過酸化物から生じる一部のラジカル分子は分解せずに、酸変性ポリマーの主鎖や不飽和カルボン酸無水物より形成されるグラフト部に付加する場合がある。このため、酸変性ポリマーは、有機過酸化物に由来する炭化水素部分を含んでいてもよい。有機過酸化物に由来する炭化水素部分は、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOO-等の連結基を介して酸変性ポリマーに結合してもよい。
 酸変性に用いた不飽和カルボン酸無水物の一部が未反応である場合は、必要に応じて、加熱留去及び再沈殿精製等の公知の方法により除去してもよい。
2.架橋剤
 架橋剤は酸変性ポリマーにグラフトされた酸無水物構造と結合可能な官能基を2個以上有する。具体的な架橋剤としては多官能イソシアネート化合物が挙げられる。また、酸変性ポリマー中の酸無水物基と反応して架橋を形成できる、多官能エポキシ化合物、多官能カルボジイミド化合物、多官能オキサゾリン化合物、多官能アジリジン化合物等も使用できる。なお、溶液の粘度調整、硬化物の弾性率や伸びを調整する等の目的で、これらの単官能化合物を併用することもできる。
 多官能イソシアネート化合物は、1分子中に2個以上のイソシアネート基を有するものであれば、特に限定されず、芳香族系、脂肪族系、脂環族系の各種イソシアネート化合物、さらには、これらのイソシアネート化合物の変性物を用いることができる。多官能イソシアネート化合物としては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ジフェニルメタン水素添加物のジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、キシリレン水素添加物のジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート、及びこれらのビウレット体、イソシアヌレート体、アダクト体、アロファネート体等が挙げられる。ビウレット、イソシアヌレート、アダクト等は分子量が大きくなるため、接着剤組成物を薄くコーティングしてから乾燥炉で乾燥する場合等において、架橋剤が揮散しにくく好ましい。これらの多官能イソシアネート化合物は、1種のみ用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
 接着剤組成物中の架橋剤の配合量は、架橋剤中の官能基のモル数と酸変性ポリマー中のカルボキシル基のモル数の比率(架橋剤中の官能基モル数/酸変性ポリマー中のカルボキシル基モル数)より決定できる。架橋剤中の官能基は、酸変性ポリマーと結合形成可能な官能基である。ここで酸変性ポリマー中のカルボキシル基のモル数は、酸変性ポリマー中に存在する酸無水物構造(-CO-O-CO-)をそれぞれ2つのカルボキシル基とみなした場合のカルボキシル基のモル数である。接着剤組成物の熱間剥離強度を改善するために、架橋剤中の官能基のモル数と酸変性ポリマー中のカルボキシル基のモル数の比率は、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.5以上である。アルミニウム等金属との接着強度、特には熱間剥離強度、の改善のために、架橋剤中の官能基のモル数と酸変性ポリマー中のカルボキシル基のモル数の比率は、好ましくは10以下、より好ましくは7以下である。
3.溶剤
 接着剤組成物は酸変性ポリマーを溶解する溶剤を含有してもよい。溶剤の具体例としてはトルエン、キシレン等の芳香族系有機溶剤、n-ヘキサン等の脂肪族系有機溶剤、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン等の脂環族系有機溶剤、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系有機溶剤、メタノール、エタノール等のアルコール系有機溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系有機溶剤、及びプロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールエチルエーテル、プロピレングリコール-t-ブチルエーテル等のプロピレングリコールエーテル系有機溶剤等が挙げられる。
 溶剤としては、接着剤組成物の加熱等により揮発させ、除去することが容易な有機溶剤が好ましく、特に脂環族系有機溶剤と、エステル系又はケトン系有機溶剤との混合溶剤を用いることが好ましい。また、酸変性ポリマーの溶解性や、環境問題の観点から芳香族系の有機溶剤を用いないことが好ましい。
 溶剤は、1種のみを使用しても、2種以上を併用しても良い。
 接着剤組成物における溶剤の量は特には限定されず、酸変性ポリマーの種類に応じて適宜決定してよい。酸変性ポリマーと溶剤の合計を100重量%とした場合、酸変性ポリマーの量は、好ましくは5~25重量%、より好ましくは10~20重量%である。溶剤がこのような含有量で接着剤組成物中に存在すれば、接着剤組成物を被着体に塗布し易く、作業性に優れる。
4.追加の成分
 接着剤組成物は、目的に応じてさらに追加の成分を含んでもよい。追加の成分としては、具体的には、硬化触媒、スチレン系熱可塑性エラストマー、粘着付与剤、酸化防止剤、ヒンダードアミン系光安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、難燃剤、着色剤、分散剤、密着性付与剤、消泡剤、レベリング剤、可塑剤、滑剤及び充填剤等が挙げられる。
 以下、これらの成分について説明する。なお、追加の成分は、任意の成分であり、使用しなくてもよく、1種のみを使用しても、2種以上を併用してもよい。
 硬化触媒は、酸変性ポリマーと架橋剤との架橋反応を促進し、優れた接着性能を得る目的で配合することができる。
 本発明の接着剤組成物は、硬化の容易性や接着性能の点から、硬化触媒を更に含有することが好ましく、硬化触媒としては、有機スズ化合物及び第3級アミン等が挙げられる。
 有機スズ化合物の具体例としては、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジマレエート、ジオクチルスズジラウレート及びジオクチルスズジマレエート等のアルキル基の炭素原子数が3~10のジアルキルスズ脂肪酸等が挙げられる。
 第3級アミンの具体例としては、テトラメチルエチレンジアミン等のテトラアルキルエチレンジアミン;ジメチルベンジルアミン等のN,N’-ジアルキルベンジルアミン;トリエチレンジアミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、N-エチルモルフィリン、N-メチルモルフィリン、1-メチル-4-ジメチルアミンエチルピペラジン及びジアザビシクロウンデセン等が挙げられる。
 硬化触媒として、有機スズ化合物と第3級アミンとを併用することもできる。
 有機スズ化合物、第3級アミン以外にも、亜鉛、鉄、ビスマス、ジルコニウム、アルミニウム、マンガン、チタン等の金属錯体や金属塩を硬化触媒として使用してもよい。
 硬化触媒の含有割合は、酸変性ポリマーと架橋剤の合計量100重量部に対して0.001~5重量部が好ましい。硬化触媒の割合を0.001重量部以上にすることで触媒効果が充分に得られやすく、硬化触媒の割合を5重量部以下とすることで接着剤組成物の保存安定性を確保できる。
 スチレン系熱可塑性エラストマーは、接着力を向上する目的で配合することができる。
 スチレン系熱可塑性エラストマーの具体例としては、スチレン-ブタジエン共重合体、エポキシ変性スチレン-ブタジエン共重合体、スチレン-ブタジエン-スチレンブロック共重合体、スチレン-エチレン/プロピレン-スチレンブロック共重合体(以下、「SEPS」という)、スチレン-エチレン/ブチレン-スチレンブロック共重合体(以下、「SEBS」という)、スチレン-イソプレン/ブタジエン-スチレンブロック共重合体、スチレン-イソプレン-スチレンブロック共重合体等のスチレン系樹脂等が挙げられ、酸性基及び酸無水物基を有しないものであっても酸性基及び/又は酸無水物基を有するものであっても良く、アミノ基を有するものであってもよい。
 粘着付与剤としては、公知のものを使用することができ、ポリテルペン系樹脂、ロジン系樹脂、脂肪族系石油樹脂、脂環族系石油樹脂、共重合系石油樹脂及び水添石油樹脂等が挙げられる。
 粘着付与剤の含有量としては、耐温水性に優れるという点で、接着剤組成物の100重量%に対して、1~20重量%であることが好ましく、1~10重量%であることがより好ましい。
5.接着剤組成物
 接着剤組成物の25℃における粘度としては、10~5,000mPa・sが好ましい。塗工性に優れる点で、10mPa・s以上が好ましい。また、レベリング性に優れる点で、5,000mPa・s以下が好ましく、1,000mPa・s以下がより好ましい。
 接着剤組成物の120℃における貯蔵弾性率は好ましくは2MPa以上、より好ましくは2.5MPa以上である。接着剤の120℃における貯蔵弾性率の上限は特には限定されないが、一実施形態においては接着剤の120℃における貯蔵弾性率は10MPa以下であってよい。ここで貯蔵弾性率は実施例に記載の方法に従って測定された値である。
 接着剤組成物は、ポリオレフィン樹脂成形体と他の部材(金属製部材及び樹脂製部材等)との接着に好適であり、ポリオレフィン樹脂フィルム等のポリオレフィン樹脂成形体同士だけでなく、ポリオレフィン樹脂フィルムと、アルミニウム等からなる金属箔との接着、ポリオレフィン樹脂フィルムと、樹脂層及び金属層を備える複合フィルムにおける金属層との接着等に用いることもできる。接着剤組成物から得られる接着剤層は、常温剥離強度及び熱間剥離強度が高く接着性に優れる上、高い耐電解液性を有するため、リチウムイオン電池包装材料として好ましく用いることができる。
6.接着剤組成物の製造方法
 接着剤組成物は、公知の方法で製造できる。
 具体的には、酸変性ポリマーを溶剤に溶解させてなる溶液と、架橋剤を除く他の成分とを混合した後、得られた混合物と、架橋剤とを混合する方法で接着剤組成物を製造できる。混合時の温度は、通常、40℃以下、好ましくは10℃~30℃である。
7.熱融着性部材
 接着剤組成物を使用して熱融着性部材を製造できる。熱融着性部材は、本発明の接着剤組成物が硬化してなる接着剤層と、接着剤層の一面側に接合された金属層と、接着剤層の他面側に接合された熱融着性樹脂層とを備える。
 熱融着性部材の概略図は、図1及び図2に示される。即ち、図1の熱融着性部材1は、熱融着性樹脂層11と、接着剤層12と、金属層13とを、順次備える。また、図2の熱融着性部材1は、熱融着性樹脂層11と、接着剤層12と、金属層13と、他の層14とを、順次備える。
 熱融着性部材の形状は、用途等に応じて適宜設定すればよく、特に限定されないが、フィルム状、シート状、及び板状等が挙げられる。
 上記の熱融着性樹脂層は、熱によって溶融し、一面側の層を構成する材料と、他面側の層を構成する材料とを融着し得る樹脂を含む層である。そして、この熱融着性樹脂層は、好ましくは50℃~200℃の温度で溶融する樹脂を含む層である。このような性質を有する樹脂としては、ポリオレ
フィン樹脂、ポリアミド樹脂及びポリエステル樹脂等が挙げられる。これらの中では、十分な強度で熱融着させることができることから、ポリオレフィン樹脂が好ましい。更に、ポリオレフィン樹脂としては、ポリプロピレンが好ましい。特に、熱融着性部材を用いて、他の部材と一体化させる場合に、寸法変化(収縮)が少ないことから、無延伸ポリプロピレンがより好ましい。
 上記の熱融着性樹脂層は、必要に応じて、滑剤、充填剤、熱安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、難燃剤、着色剤、分散剤及び密着性付与剤等の添加剤を含む層であってもよい。
 上記の熱融着性樹脂層の厚さは、樹脂の材質等にもより、特に限定されないが、例えば、無延伸ポリプロピレンを含む層である場合、好ましくは10~200μm、より好ましくは20~100μmである。無延伸ポリプロピレンを含む層の厚さが10~200μmであれば、容易に破損することがなく、耐久性の高い密封容器等の熱融着複合製品を得ることができる。
 上記の接着剤層は、接着剤組成物が硬化して形成された層である。接着剤層の厚さは、特に限定されないが、好ましくは1~20μm、特に好ましくは2~10μmである。接着剤層の厚さが1~20μmであれば、熱融着性部材が、例えば、シート状である場合の折り曲げ等の加工が容易である。
 上記の金属層は、金属又は合金を含む層である。金属又は合金は、アルミニウム、鉄、チタン、マグネシウム、銅、ニッケル、クロム及びその他金属等、並びにそれらの合金等が挙げられる。これらの中でも、加工性に優れるため、アルミニウムが好ましい。金属層の厚さは、その材質等にもより、特に限定されない。金属層が、例えば、アルミニウムからなる場合、好ましくは20~100μm、特に好ましくは20~80μm、更に好ましくは30~60μmである。
 熱融着性部材が、金属層を備える場合には、図2に示すように、金属層13の表面に、他の層14を備えることができる。他の層を構成する材料は、金属層を保護するという観点から、樹脂を含むことが好ましい。即ち、他の層は、樹脂層であることが好ましい。この樹脂は、特に限定されず、ポリアミド樹脂及びポリエステル樹脂等とすることができる。樹脂層の透明性は、特に限定されないが、この樹脂層が透明又は半透明であるとき、熱融着複合製品として密封容器等とした場合に、優れた外観を得ることができる。他の層の厚さは、特に限定されず、好ましくは30~60μm、特に好ましくは30~50μmである。
 本発明の接着剤組成物を用いた熱融着性部材は、熱間剥離強度が高く接着性に優れる上、電解液等の溶剤に対する耐性にも優れるため、その構造を維持しつつ、内容物の変質を防止することができる。
 リチウムイオン電池包装材料に用いた場合には、電池保管若しくは使用環境における温度変化、特に、充電若しくは放電に伴う電池構成材料の化学的な温度上昇、夏期又は自動車内等の常温より高い温度範囲において接着性等を保つことができる。
8.熱融着性部材の製造方法
 図1に示される熱融着性部材の製造方法は、以下の通りである。
(1)接着剤組成物を、金属層13形成用の金属箔等の表面に塗布し、その後、組成物中の有機溶剤を除去して接着剤層12を形成し、次いで、接着剤層12が形成された面に、熱融着性樹脂層11形成用樹脂フィルム(以下、「熱融着性樹脂フィルム」という。)を接触させて、加熱しながら、圧着する方法。
(2)接着剤組成物を、熱融着性樹脂フィルムの表面に塗布し、その後、組成物中の有機溶剤を除去して接着剤層12を形成し、次いで、接着剤層12が形成された面に、金属層13形成用の金属箔等を接触させて、加熱しながら圧着する方法。
 また、図2に示される熱融着性部材の製造方法は、以下の通りである。
(3)接着剤組成物を、他の層14を構成する樹脂層と、この樹脂層の一面側に、蒸着等により形成された金属層13とを有する複合フィルムにおける金属層13の表面に塗布し、その後、組成物中の有機溶剤を除去して接着剤層12を形成し、次いで、接着剤層12が形成された面と、熱融着性樹脂フィルムを接触させて、加熱しながら圧着する方法。
(4)接着剤組成物を、熱融着性樹脂フィルムの表面に塗布し、その後、組成物中の有機溶剤を除去して接着剤層12を形成し、次いで、接着剤層12が形成された面に、他の層14を構成する樹脂層と、この樹脂層の一面側に、蒸着等により形成された金属層13とを有する複合フィルムにおける金属層13が形成された面を接触させて、加熱しながら圧着する方法。
(5)上記(1)又は(2)の方法により得られた積層体における金属層13の表面に、他の層14形成用フィルムを押出成形する方法。
 接着剤組成物は、金属箔等の金属層形成用材料、又は、金属層及び他の層(樹脂層)を備える複合フィルムにおける金属層の表面に塗布されることが多いが、特に限定されない。金属箔を用いる場合には、厚さが20~100μmであるアルミニウム箔を用いることが好ましい。これにより、破損が抑制された熱融着性部材を容易に形成することができる。また、複合フィルムを用いる場合には、金属層がアルミニウムを含み、他の層(樹脂層)がポリアミド樹脂及びポリエステル樹脂等を含むことが好ましい。更に、複合フィルムを用いずに、図2に示す熱融着性部材を製造する場合、即ち、上記(5)の方法を採用する場合、他の層14形成用フィルムとして、ポリアミド樹脂及びポリエステル樹脂等を含むフィルムを用いることが好ましい。
 熱融着性樹脂フィルムとしては、ポリオレフィン樹脂フィルム、ポリアミド樹脂フィルム及びポリエステル樹脂フィルム等を用いることができる。これらの樹脂フィルムは、押出法、キャスト成形法、Tダイ法及びインフレーション法等の製膜化法によりフィルムとすることができる。熱融着性樹脂フィルムの厚さは、通常、10~200μmである。本発明においては、熱融着性部材を完成させる熱融着、及び熱融着複合製品を製造する際の熱融着を容易に行うことができる点で、ポリオレフィン樹脂フィルムが好ましく、破損しにくく、耐久性に優れた密封用容器等の熱融着複合製品を得ることができる点で、無延伸ポリプロピレンフィルムが特に好ましい。この無延伸ポリプロピレンフィルムを用いる場合、好ましい厚さは10~200μmであり、より好ましくは20~100μmである。
 接着剤組成物は、従来、公知の方法により塗布することができ、例えば、バーコーター及びグラビアコーター等を用いて塗布することができる。塗膜の厚さ及びその乾燥温度は、特に限定されない。塗膜の乾燥温度は、特に限定されず、作業性の観点から、好ましくは30℃~100℃である。
 上記のように、乾燥した塗膜は、一般に、粘着性及び接着性を有するので、加熱することなく、2つの部材を接着することができるが、熱融着性部材を製造する場合には、酸変性ポポリマーの融点並びに溶融粘度等を考慮し、加熱しながら、圧着等する方法等を適用することができる。加熱条件及び圧着条件としては、例えば、温度180℃、圧力0.3MPa、圧着時間2秒である。
 また、酸変性ポリマーと架橋剤との架橋反応を促進し、熱融着性部材を完成させるための条件(以下、「エージング条件」という。)は、特に限定されず、金属層の材質及び熱融着性樹脂層の材質、溶融温度等、接着剤層の組成等により設定することが好ましい。エージング条件としては30~50℃、例えば40℃、3~7日程度加熱することが挙げられる。
9.用途
 熱融着性部材は、電気分野、自動車分野、産業分野及びその他分野の様々な工業用製品分野において使用することができる。
 電気分野の用途例としては、リチウムイオン電池及びリチウムイオンポリマー電池等二次電池用の包装材料、モバイル機器、テレビ筐体及び白物家電筐体等における、加飾シート貼付けによる加飾、金属部材と樹脂の接着及び電子部品の封止等がある。
 自動車分野の用途例としては、ピラー、モール、ドアトリム、スポイラー及びルーフ等の内外装部材等における、金属部材/樹脂からなる外装材の接着、本皮革、ファブリック、インパネ発泡シート及び加飾シートと基材の接着等がある。
 産業分野の用途例としては、工業用包材及びバリアーフィルム等の多層フィルムのフィルム間の接着等がある。
 その他分野の用途例としては、物流資材、住建材、日用雑貨及びスポーツ用品の接着等が挙げられる。
 これらの中でも、熱融着性部材の用途としては、熱間剥離強度が高く接着性に優れる上、高い耐電解液性を有するため、電池用包装材料が好ましい。
<酸変性ポリマーの酸価分析方法>
(1)酸変性していないポリマーペレット35gとドデシルコハク酸無水物(無添加、1g、2g、4g)をそれぞれ秤量しておき、170℃に加熱したラボプラストミル((株)東洋精機製作所製)に入れて、加熱攪拌し、ドデシルコハク酸無水物含有量が異なる4種のサンプルを作成した。
(2)これを少量切り出して、厚さ1mmのフッ素樹脂製シート2枚で挟み、110℃のホットプレスで加圧してフィルム状に成型した。このフィルム状サンプルを乾燥材と共に防湿袋に入れて密封し、室温で1日以上放置して結晶化を進めた。本発明者らの検討によると、この結晶化を進めずに赤外吸収スペクトルを測定すると、わずかに酸価が高く見積もられる傾向があり、1日以上放置することで酸価の測定結果が安定するために室温での放置時間をとった。
(3)4種のサンプルの透過IRスペクトルから、約1164cm-1の吸収に対する約1786cm-1の吸光度比の検量線を作成した。
(4)酸変性ポリマーを150℃で2時間真空乾燥すると、吸湿等で開環して形成された二塩基酸部分が、IRスペクトル上では判別できない程度まで脱水閉環が進んだ。これを、乾燥状態のまま室温まで冷却し、酸無水物環が100%閉環したものとし、同様に赤外吸収スペクトルを測定した。
(5)(4)で測定したスペクトルから1164cm-1の吸収に対する1786cm-1の吸収の吸光度比を求め、(3)で作成した検量線と対比させて、酸価を決定した。
<メルトフローレート測定方法>
 (株)東洋精機製作所製メルトインデクサG-02型を用い、炉内温度190℃、荷重2.17kgにて、自動測定モードで測定を行った。
<剥離強度測定方法>
 アルミニウム箔と未延伸ポリプロピレンフィルムを接着剤組成物を介してラミネートし、得られたラミネートフィルムを40℃の恒温槽で5日間エージング後、15mm幅に切り出して試験片とした。クロスヘッド速度100mm/分でT剥離試験によりアルミニウム箔とポリプロピレンフィルムの剥離強度を測定した。測定温度は、25℃及び120℃で行った。
<耐電解液性測定方法>
 ポリオレフィンに相溶性パラメータが近いプロピオン酸プロピルを用いて評価した。85℃に加熱したプロピオン酸プロピルに剥離試験で作製したものと同様の試験片を24時間浸漬し、アルミニウム箔とポリプロピレンフィルムの剥離強度を測定した。クロスヘッド速度100mm/分、測定温度25℃で測定した。
<動的粘弾性測定方法>
 酸変性ポリマーから得られる接着剤組成物の動的粘弾性を以下の方法で測定した。接着剤組成物をポリエチレン製の型に流し込んで自然乾燥させ、さらに40℃で5日間養生して厚さ約0.5mmのシートを作成し、これを幅約5mmの短冊状に切り出して、接着剤組成物の硬化物の動的粘弾性測定に使用した。日立ハイテクサイエンス(株)製DMS6100を用い、昇温速度20℃/分、振動数1Hzで-20℃から120℃の間を測定した。120℃ではすべてのサンプルがゴム状平坦部と呼ばれる領域となっており、架橋密度の大きさを類推することができる120℃における貯蔵弾性率を記録した。
<融点測定方法と測定例>
 酸変性ポリマーの合成に使用するプロペンと1-ブテンの共重合体(三井化学(株)製タフマーXM7070、タフマーXM7080及び、タフマーXM7090)の融点をDSCにより測定した。DSC測定は10℃/分で0℃から160℃まで昇温した後、10℃/分で0℃まで降温し、再度10℃/分で0℃から160℃まで昇温する過程におけるポリマーの融点を示す吸熱ピークの頂点を融点とした。タフマーXM7070の融点は78.5℃、タフマーXM7080の融点は87.4℃、タフマーXM7090の融点は100.9℃であった。以下に記載する酸変性ポリマーについても同様の測定を行った。
<酸変性ポリマー合成例1>
 プロペンと1-ブテンの共重合体(三井化学(株)製タフマーXM7070)1000g、無水マレイン酸75g、パーオキシエステルに分類され、1時間半減期温度が119.3℃、最大炭素数が7である過酸化物(日油(株)製パーブチルE)63gを混合し、最高温度190℃に設定した二軸押し出し機((株)日本製鋼所製TEX25αIII)で混錬して、プロペンと1-ブテンの共重合体を酸変性した。得られた酸変性ポリマーを150℃で2時間真空乾燥し、酸価を測定したところ、41.5mgKOH/gであった。メルトフローレートは91g/10min(190℃/2.17kg)であった。DSCで測定した融点は71.6℃であり、酸変性前から6.9℃低下した。
<酸変性ポリマー合成例2>
 過酸化物として、ジアルキルパーオキサイドに分類され、1時間半減期温度が136.2℃、最大炭素数が5である過酸化物(日油(株)製パーヘキシルD)52gを用いたこと以外は酸変性ポリマー合成例1と同様にして酸変性した。得られた酸変性ポリマーを150℃で2時間真空乾燥し、酸価を測定したところ、32.0mgKOH/gであった。メルトフローレートは294g/10min(190℃/2.17kg)であった。DSCで測定した融点は72.0℃であり、酸変性前から6.5℃低下した。
<酸変性ポリマー合成例3>
 ポリオレフィンとして、プロペンと1-ブテンの共重合体(三井化学(株)製タフマーXM7080)1000g、を用いたこと以外は酸変性ポリマー合成例1と同様にして酸変性した。得られた酸変性ポリマーを150℃で2時間真空乾燥し、酸価を測定したところ、43.1mgKOH/gであった。メルトフローレートは330g/10min(190℃/2.17kg)であった。DSCで測定した融点は79.3℃であり酸変性前から8.1℃低下した。
<酸変性ポリマー合成例4>
 プロペンと1-ブテンの共重合体(三井化学(株)製タフマーXM7070)100g、無水マレイン酸20g、ジアルキルパーオキサイドに分類され、1時間半減期温度が144.1℃、最大炭素数が3である過酸化物(日油(株)製パーブチルD)6g、キシレン200gを容量1リットルのオートクレーブに仕込み、140℃に昇温後、3時間反応させた。加熱停止後80℃まで下がったところで、トルエン400gを加えて溶解した。このポリマー溶液を10リットルのアセトンを入れたステンレス容器に攪拌しながら加えて、ポリマーを析出させた。デカンテーションにより溶剤を除去後、ポリマーが浸る程度のアセトンを2回注いで洗浄し、ろ別して得られた酸変性ポリマーを150℃で2時間真空乾燥し、酸価を測定したところ、28.3mgKOH/gであった。メルトフローレートは414g/10min(190℃/2.17kg)であった。DSCで測定した融点は70.8℃であり酸変性前から7.7℃低下した。
<酸変性ポリマー合成例5>
 ポリオレフィンとして、プロペンと1-ブテンの共重合体(三井化学(株)製タフマーXM7090)1000g、無水マレイン酸50g、パーオキシエステルに分類され、1時間半減期温度が119.3℃、最大炭素数が7である過酸化物(日油(株)製パーブチルE)31gを用いたこと以外は酸変性ポリマー合成例1と同様にして酸変性した。得られた酸変性ポリマーを150℃で2時間真空乾燥し、酸価を測定したところ、33.1mgKOH/gであった。メルトフローレートは169g/10min(190℃/2.17kg)であった。DSCで測定した融点は90.4℃であり、酸変性前から10.5℃低下した。
<酸変性ポリマー比較合成例1>
 プロペンと1-ブテンの共重合体(三井化学(株)製タフマーXM7070)1000g、無水マレイン酸100g、ジアルキルパーオキサイドに分類され、1時間半減期温度が138.1℃、最大炭素数が3である過酸化物(日油製パーヘキサ25B)74gを混合し、最高温度190℃に設定した二軸押し出し機((株)日本製鋼所製TEX25αIII)で混錬して、プロペンと1-ブテンの共重合体を酸変性した。得られた酸変性ポリマーを150℃で2時間真空乾燥し、酸価を測定したところ、43.0mgKOH/gであった。メルトフローレートは237g/10min(190℃/2.17kg)であった。DSCで測定した融点は74.3℃であり酸変性前から4.2℃低下した。
<酸変性ポリマー比較合成例2>
 過酸化物として、パーオキシエステルに分類され、1時間半減期温度が84.4℃、最大炭素数が7である過酸化物(日油製パーオクタO)70gを用いたこと以外は酸変性ポリマー比較合成例1と同様にして、プロペンと1-ブテンの共重合体を酸変性した。得られた酸変性ポリマーを150℃で2時間真空乾燥し、酸価を測定したところ、7.1mgKOH/gであった。メルトフローレートは196g/10min(190℃/2.17kg)であった。DSCで測定した融点は76.8℃であり酸変性前から1.7℃低下した。
<酸変性ポリマー比較合成例3>
 プロペンと1-ブテンの共重合体(三井化学(株)製タフマーXM7090)1000g、無水マレイン酸50g、ジアルキルパーオキサイドに分類され、1時間半減期温度が138.1℃、最大炭素数が3である過酸化物(日油製パーヘキサ25B)37gを混合し、最高温度190℃に設定した二軸押し出し機((株)日本製鋼所製TEX25αIII)で混錬して、プロペンと1-ブテンの共重合体を酸変性した。得られた酸変性ポリマーを150℃で2時間真空乾燥し、酸価を測定したところ、21.3mgKOH/gであった。メルトフローレートは131g/10min(190℃/2.17kg)であった。DSCで測定した融点は97.1℃であり、酸変性前から3.8℃低下した。
 以下の表1にそれぞれの合成例で使用した酸変性前のポリマー及びそれから作製した酸変性ポリマーの物性をまとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
<実施例1>
 酸変性ポリマー合成例1で得られた酸変性ポリマー15g及びメチルシクロヘキサン:メチルエチルケトン=8:2(重量比)の混合溶媒85gをガラス瓶に入れて密栓し、70℃の湯煎で完全に溶解させた。溶液を室温まで冷却し、ここに触媒としてジブチルスズラウレート0.048g、架橋剤としてヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレートタイプ(旭化成(株)製デュラネートTPA-100)2.3g、及び水添キシリレンジイソシアネートのイソシアヌレートタイプ(三井化学(株)製タケネートD127N)4.0g(酸無水物環が全て開環したと仮定した場合のカルボキシル基量に対して3倍のイソシアネート基を含有)を加えて均一になるまで素早く攪拌し、接着剤組成物を調製した。この接着剤組成物を化成処理した厚さ40μmのアルミニウム箔に垂らし、アプリケーターバーを使って、乾燥後の厚さが約2μmになるように塗布し、80℃のオーブン内に入れて1分間乾燥した。アルミニウム箔の塗布面に、コロナ処理を行った厚さ80μmの未延伸ポリプロピレンフィルムを重ね合わせ、ロール温度80℃のラミネータでラミネートした。得られたラミネートフィルムを40℃の恒温槽で5日間エージングしてから、15mm幅の短冊状に切り出して、剥離試験用の試験片とした。この短冊状試験片の剥離強度及び耐電解液性を前述の方法で測定した。また、残った接着剤組成物の一部を使い、前述の方法で動的粘弾性を測定した。
<実施例2~5>
 酸変性ポリマー合成例2~5で得られた酸変性ポリマーを使用したこと以外は、実施例1と同様の方法で接着剤組成物を調製し、評価を行った。
<比較例1~3>
 酸変性ポリマー比較合成例1~3で得られた酸変性ポリマーを使用したこと以外は、実施例1と同様の方法で接着剤組成物を調製し、評価を行った。
<評価結果>
 実施例1~5及び比較例1~3の評価結果を以下の表2にまとめた。実施例1、3は比較例1と使用した酸変性ポリマーの酸価がほぼ同じであるが、120℃における剥離強度、及びプロピオン酸プロピルに対する耐久性は何れも、実施例1、3の方が良好であった。また、実施例2は比較例1よりも酸価が低い酸変性ポリマーを使用しているにもかかわらず、120℃における剥離強度、及び耐電解液性が高かった。酸変性された部分はイソシアネート基と反応して架橋点を形成すると考えられるので、一般的には酸価が高いほど架橋密度が高くなるが、動的粘弾性の結果を比較したところ、ゴム領域の貯蔵弾性率は実施例2の方が比較例1よりも高く、架橋密度は比較例1より実施例2の方が高いと言える。実施例5は同じく融点が高いポリマーを使った比較例3に比べて、120℃における剥離強度、及び耐電解液性が高かった。ゴム領域の貯蔵弾性率は実施例5の方が比較例3よりも高く、架橋密度は比較例3より実施例5の方が高いと言える。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 本発明は、接着剤組成物及びそれを用いた熱融着性部材に関し、電気分野、自動車分野及び産業分野等の様々な工業用製品分野において使用することができ、これら技術分野に属する。
 

Claims (13)

  1.  ラジカルグラフト反応可能なポリマーを不飽和カルボン酸無水物で酸変性した酸変性ポリマーと、架橋剤とを含有し、前記酸変性ポリマーの融点が酸変性前のポリマーの融点に対して4.5~15℃低いことを特徴とする、接着剤組成物。
  2.  前記酸変性ポリマーが溶剤に溶解可能であることを特徴とする、請求項1に記載の接着剤組成物。
  3.  前記ラジカルグラフト反応可能なポリマーがポリオレフィンであることを特徴とする、請求項1又は2に記載の接着剤組成物。
  4.  前記酸変性ポリマーが有機過酸化物を用いて酸変性されたものであり、前記有機過酸化物から生成するラジカル分子のラジカル1個当たりの最大炭素数が5以上であることを特徴とする、請求項1~3のいずれか1項に記載の接着剤組成物。
  5.  前記酸変性ポリマーが有機過酸化物を用いて酸変性されたものであり、前記有機過酸化物の1時間半減期温度が100℃以上である、請求項1~4のいずれか1項に記載の接着剤組成物。
  6.  前記有機過酸化物が、パーオキシケタール、ジアルキルパーオキサイド、パーオキシエステル、及びこれらの組み合わせから成る群より選択されることを特徴とする、請求項4又は5に記載の接着剤組成物。
  7.  前記酸変性ポリマー中に存在する酸無水物構造をそれぞれ2つのカルボキシル基とした場合における前記酸変性ポリマーの酸価が5~50mgKOH/gであることを特徴とする、請求項1~6のいずれか1項に記載の接着剤組成物。
  8.  前記架橋剤が多官能イソシアネート化合物であることを特徴とする、請求項1~7のいずれか1項に記載の接着剤組成物。
  9.  前記不飽和カルボン酸無水物が、前記ラジカルグラフト反応可能なポリマーを溶剤中に均一に溶解した状態で、ラジカルグラフト反応により導入されたことを特徴とする、請求項1~8のいずれか1項に記載の接着剤組成物。
  10.  前記不飽和カルボン酸無水物が、前記ラジカルグラフト反応可能なポリマーを熱溶融した状態で、ラジカルグラフト反応により導入されたことを特徴とする、請求項1~8のいずれか1項に記載の接着剤組成物。
  11.  前記接着剤組成物がリチウムイオン電池包装材料用接着剤組成物である、請求項1~10のいずれか1項に記載の接着剤組成物。
  12.  請求項1~11のいずれか1項に記載の接着剤組成物が硬化してなる接着剤層と、当該接着剤層の一面側に接合された金属層と、当該接着剤層の他面側に接合された熱融着性樹脂層とを備えることを特徴とする、熱融着性部材。
  13.  請求項12に記載の熱融着性部材を含むリチウムイオン電池包装材料。
     
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