水性液态组合物、水性涂覆液、功能性涂覆膜、和复合材料制造技术

提供一种水性液态组合物，其含有：包含水的水系介质、具有羟基和/或氨基的聚合物、和膦酰基丁烷三羧酸，前述聚合物为选自由多糖、聚氨基酸、聚乙烯醇、聚烯丙基胺、聚乙烯胺、聚脒、聚乙烯亚胺、和它们的衍生物组成的组中的至少一种。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】水性液态组合物、水性涂覆液、功能性涂覆膜、和复合材料
本专利技术涉及环境负荷少的水性液态组合物。更详细而言，涉及能够形成各种产业领域中有用的功能性涂覆膜的水性液态组合物和水性涂覆液、由该水性涂覆液形成的功能性涂覆膜、以及将该功能性涂覆膜和基材一体化而成的复合材料等。
技术介绍
近年来，以具备各种功能的溶液、浆料或糊剂(以下也统一称为“浆料”)等液态组合物作为功能性涂覆液，已经尝试了利用通过涂布该功能性涂覆液而形成的涂覆膜的各种功能。这样的尝试在涂料、墨、涂剂、磁性体、陶瓷、建筑材料、粘接剂、液晶滤色器、药品、电子材料、和蓄电装置等各种领域中进行。例如，由导电性材料、粘结剂树脂、固化剂、和溶剂等形成的糊剂状的导电性涂覆液作为导电性粘接剂、导电性涂料、导电性墨等使用(非专利文献1)。另外，录音磁带、录像带、软磁盘等涂布型磁记录介质通过将亚微米尺寸的磁性颗粒均匀地分散于高分子溶液中，将所得磁性涂料涂布于聚酯等基础薄膜从而制作。另外，锂离子二次电池的电极通过将活性物质、导电性材料、和粘结剂(粘结材料)混合制备浆料，将所得浆料涂布于集电体、并干燥从而制作(非专利文献2)。上述那样的各种功能性涂覆液为了充分发挥其功能性，所形成的涂覆膜必须具备牢固性和对基材的高密合性。换言之，涂覆液的状态对于功能性表现适当、且对基材的密合性高、能够形成具有耐久性的涂覆膜是必须条件。因此，作为涂覆液的溶剂(分散介质)，显示出对基材的高的亲和性、且容易干燥的非水系(有机溶剂系)的溶剂是压倒性地有利的，实际已经被广泛使用。然而，一般来说，有机溶剂的挥发性高。因此，不仅对环境的负荷大，而且还必须考虑遗传毒性，在安全性、操作性方面尚残留课题。近年来，在大多产业领域中对环境保护、防止健康被害的意识提高。因此，针对具有上述那样的课题的有机溶剂的使用，对VOC降低、无溶剂化等的要求逐步提高，要求转换成对环境、人有利的产品。作为对环境、人有利的产品，水系产品、由生物来源的原料形成的产品受到关注。期待这些产品承担无溶剂化或脱石油产品的一部分任务。然而，使用水代替有机溶剂作为溶剂时，会产生各种问题。例如，水系涂覆液存在涂膜形成能力比有机溶剂系涂覆液差的问题。另外，包含填料的浆料状的水系涂覆液有在填料处于荷电状态时，在浆料中易于凝集的问题。进而，由于溶剂与填料的比重差大，所以填料易于沉降，还有难以均匀地分散的问题。进而，发现能够代替现有的石油来源的原料的发挥涂膜形成能力、分散能力的生物来源的原料是不容易的。尝试水系浆料中的填料的分散和稳定化时，考虑了分散剂的使用、填料的表面处理、微囊化、超声波处理、极性基团对聚合物的导入等各种手法。这些手法中，考虑到制造工艺、涂覆体系的简单化、以及成本的方面时，分散剂的使用是有利的。作为水系浆料中使用的分散剂，考虑了涂料领域中使用的聚羧酸盐、磷酸系胺盐(非专利文献3)、作为高分子分散剂的聚丙烯酸酰胺(非专利文献4)等。其中，考虑到环境负荷降低化时，分散剂优选为对环境优异的天然物系的物质。非水电解质二次电池的电极的制造时，有关于使用羧甲基纤维素作为水系分散剂的提案(专利文献1)。然而，羧甲基纤维素在其分散效果方面尚有改良的余地。另外，为了形成牢固的涂覆膜，必须使用石油系的粘结剂树脂。因此，期望为作为生物来源的物质的天然系聚合物、且能够表现出不逊色于使用石油系的粘结剂树脂时的密合性的天然系聚合物的利用技术。作为所期待的水系浆料的用途，近年来，特别是考虑了其发展显著的、二次电池、电容器等蓄电装置电极板用涂覆液。电极板为使电极层(活性物质层)、集电体等单元构件一体化而成的、对蓄电装置的性能造成较大影响的构件。因此，提出了使蓄电装置的充放电循环寿命延长、且必须高能量密度化的、使电极板薄膜大面积化的技术。例如，专利文献2中记载了一种正极电极板，其是使金属氧化物、硫化物、卤化物等正极活性物质粉末、导电性材料、和粘结剂分散或溶解于合适的溶剂中得到糊剂状的涂覆液，将所得糊剂状的涂覆液涂布于由铝等的金属箔形成的集电体的表面，形成活性物质层而得到的。另外，电池的负极电极板、电容器的分极性电极板是将碳质材料等活性物质、和在合适的溶剂中溶解有粘结剂的物质混合得到糊剂状的涂覆液，将所得糊剂状的涂覆液涂布于集电体，形成涂覆膜层而得到的。涂覆液的制备中使用的粘结剂必须满足以下条件等：对非水电解液为电化学稳定；不会在电池、电容器的电解液中溶出；不会由电解液而导致较大溶胀；可溶于任何溶剂。另一方面，涂布各种树脂溶液形成作为集电体的原材料金属的铝等的金属材料表面的保护覆膜来进行。然而，虽然所形成的保护覆膜对金属表面的密合性优异，但有对有机溶剂的耐久性不充分的问题。进而，将上述糊剂状的涂覆液涂布于集电体而得到的电池、电容器的电极板的涂覆膜层(底涂层)有对集电体的密合性、挠性不充分的问题。另外，这样的底涂层有时对集电体的接触电阻大，在组装电池、电容器时、充放电时会产生剥离、脱落、裂纹等。现有的电池、电容器中，如上述那样，有电极层与集电体(基板)的密合性低、活性物质层与集电体之间的电阻高的问题。为了解决这些问题，提出了各种涂覆液。利用由所提出的各种涂覆液形成的底涂层，密合性不良的问题逐步得到改善。然而，由于活性物质层与集电体之间的电阻更进一步变高，所以问题尚未解决。另外，近年来，对于前述的蓄电装置、和它们的相关产品，也要求考虑到环境的制造工序。因此，要求使用对环境负荷少的成分的涂覆液。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2009-238720号公报专利文献2：日本特开平3-285262号公报非专利文献非专利文献1：藤山光美：“第一章、导电性填料的混炼/分散不良主要因素及其对策(第一章、導電性フィラーの混練·分散不良要因とその対策)”、“导电性填料的新的混炼/分散技术及其不良对策(導電性フィラーの新しい混練·分散技术とその不良対策)”技术情报协会、第20页、2004年非专利文献2：立花和宏：“锂离子二次电池用正极浆料的调节和涂布/干燥和电极操作的理解”(リチウムイオン二次電池用正極スラリーの調整と涂布·乾燥と電極動作の理解)、Materialstage、技术情报协会、第8卷、第12号、第72页～第75页、2009年非专利文献3：城清和：“水系涂料用分散剂的技术开发(水系塗料用分散剤の技術開発)”、JETI、第44卷、第10号、第110页～第112页、1996年非专利文献4：神谷秀博：“水系中的微粒聚集/分散行为的评价和控制(水系における微粒凝集·分散挙動の评价と制御)”、Materialstage、第2卷、第1号、第54页～第60页、2002年
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术的课题在于，提供能够形成功能性涂覆膜的水性液态组合物、以及水性涂覆液，所述功能性涂覆膜包含对环境的负荷少的廉价的材料，即使长期保存也可以维持适当的粘度，具有对基材的优异的密合性、耐久性、耐溶剂性、和耐水性，且能够发挥以导电性、亲水性为代表的各种功能。另外，本专利技术的课题在于，提供具有对基材的优异的密合性、耐久性、耐溶剂性、和耐水性、且能够发挥以导电性、亲水性为代表的各种功能的功能性涂覆膜、以及其形成方法。进而，本专利技术的课题在于，提供将功能性涂覆膜与基材密合而成的复合材料，所述功能性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水性液态组合物，其含有：包含水的水系介质、具有羟基和/或氨基的聚合物、和膦酰基丁烷三羧酸，所述聚合物为选自由多糖、聚氨基酸、聚乙烯醇、聚烯丙基胺、聚乙烯胺、聚脒、聚乙烯亚胺、和它们的衍生物组成的组中的至少一种。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种水性液态组合物，其含有：包含水的水系介质、具有羟基和/或氨基的聚合物、和膦酰基丁烷三羧酸，还含有分子量小于190的多元醇，所述聚合物为选自由多糖、聚氨基酸、聚乙烯醇、聚烯丙基胺、聚乙烯胺、聚脒、聚乙烯亚胺、和它们的衍生物组成的组中的至少一种，所述多元醇为选自由下述物质组成的组中的至少一种：乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、二丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、异戊二醇、1,2-戊二醇、1,3-戊二醇、1,4-戊二醇、1,5-戊二醇、1,2,3-戊三醇、2,3,4-戊三醇、1,3,4-戊三醇、1,3,5-戊三醇、1,2-己二醇、1,3-己二醇、1,4-己二醇、1,5-己二醇、1,6-己二醇、1,2,3-己三醇、1,3,4-己三醇、1,3,5-己三醇、1,2,6-己三醇、1,4,6-己三醇、2-乙基-1,3-己二醇、赤藓醇、苏糖醇、阿拉伯糖醇、木糖醇、核糖醇、半乳糖醇、山梨糖醇、肌醇、井冈霉烯胺、井冈霉胺、井冈霉醇、三乙醇胺、和三羟基甲基氨基甲烷。2.根据权利要求1所述的水性液态组合物，其中，所述聚合物(A)与所述膦酰基丁烷三羧酸(B)的质量比为A/B＝1/5～5/1。3.根据权利要求1或2所述的水性液态组合物，其中，所述多糖为选自由藻酸、淀粉、纤维素、甲壳质、脱乙酰壳多糖、果胶、和它们的衍生物组成的组中的至少一种。4.根据权利要求1或2所述的水性液态组合物，其中，所述多糖为羟基烷基脱乙酰壳多糖。5.根据权利要求4所述的水性液态组合物，其中，所述羟基烷基脱乙酰壳多糖为选自由羟基乙基脱乙酰壳多糖、羟基丙基脱乙酰壳多糖、羟基丁基脱乙酰壳多糖、和二羟基丙基脱乙酰壳多糖组成的组中的至少一种。6.根据权利要求4所述的水性液态组合物，其中，所述羟基烷基脱乙酰壳多糖为脱乙酰壳多糖与环氧烷的反应产物，所述环氧烷相对于构成所述脱乙酰壳多糖的吡喃糖环1摩尔的取代度为0.5摩尔以上。7.根据权利要求4所述的水性液态组合物，其中，所述膦酰基丁烷三羧酸相对于所述羟基烷基脱乙酰壳多糖100质量份的含量为15～140质量份。8.根据权利要求1或2所述的水性液态组合物，其还含有聚合物酸，所述聚合物酸为含羧基的乙烯基单体的均聚物和/或含羧基的乙烯基单体与不含羧基的乙烯基...

【专利技术属性】
技术研发人员：一宫洋介，林孝三郎，饭岛义彦，小林诚幸，
申请(专利权)人：大日精化工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP