哌嗪衍生物、其制造方法、高分子固体电解质及二次电池技术

提供一种适合作为固化剂或交联剂的新颖的哌嗪衍生物及其制造方法、以及使用上述哌嗪衍生物所得到的具有高离子传导度并保持电化学稳定性的高分子固体电解质，进而提供一种使用该高分子固体电解质的二次电池。本发明专利技术的哌嗪衍生物是在１分子中具有２个以上用下述式（Ⅰ）表示的基的新颖的哌嗪衍生物。如图式中，Ｒ↑［１］～Ｒ↑［６］是氢原子或低级烷基；Ｘ是氧、硫或ＮＲ↑［６］。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及新颖的哌嗪衍生物及其制造方法、具有使用该哌嗪衍生物得到的优良性能的高分子固体电解质及使用该电解质的二次电池。
技术介绍
迄今为止，作为环氧或丙烯酸酯的固化剂，使用多胺。其中，脂肪族多胺具有高的反应性，因此具有能够进行常温固化这样的有用性。但是，对于目前的脂肪族多胺来说，也具有蒸汽压高、皮肤刺激强这样的问题。目前公知的脂肪族多胺，其大多是伯胺，虽说是反应性高，但也有在常温固化需要长时间这样的缺点。本专利技术人在这样的状况下，从高反应性、低刺激性这样的观点出发，深入进行改良的固化剂的开发，其结果是，发现了具有优良性能的新颖的哌嗪衍生物。另一方面，在目前的一次电池、二次电池、电容器等电化学元件中使用液体电解质。但是如果使用液体电解质，由于担心从制品容器的漏液，因此在利用电化学元件方面，要求进行为了提高可靠性的改进。作为其中一种改进方法，正在研究代替液体电解质而使用固体电解质的方法。如果使用固体电解质，就没有漏液的担心，因此在能够提供可靠性高的元件的同时，也有能够同时谋求元件自身的小型、轻量化的优点。但是，一般说来，固体电解质的离子传导度比液体电解质低，因此难以制造充放电特性优良的电池。近年来，即使在固体电解质中，高分子固体电解质也具有可挠性，因而推测在电极-电解质间的离子电子交换反应过程中产生的体积变化上也能够柔软地适应，因此受到注目，正在进行研究。作为这样的高分子固体电解质，已提出具有聚醚结构的聚氧化乙烯和锂盐等的碱金属盐的复合物、聚氧化烯的二酯化合物、聚甲氧基氧化烯的酯化合物、以及以具有双键的氧基化合物的共聚物构成的交联树脂和无机盐作为主构成成分的高分子固体电解质(特开平5-25353号)，由具有碳酸酯基作为官能基的有机高分子物质和金属盐构成的高分子固体电解质(特开平6-223842号)，聚碳酸酯甲基丙烯酸酯树脂(特开平1-241764号)等等。本专利技术人发现，使用自己发现的新颖的哌嗪衍生物而得到的高分子物质，能够提供具有优良性能的高分子固体电解质。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种适合作为固化剂或交联剂的、蒸汽压高、低刺激性、而且具有优良反应性的新颖的哌嗪衍生物。本专利技术的目的在于提供一种这样的新颖的哌嗪衍生物的制造方法。本专利技术的目的在于提供一种使用上述哌嗪衍生物得到的具有高离子传导度、并且同时保持电化学稳定性的高分子固体电解质。另外，本专利技术的目的在于提供一种使用上述哌嗪衍生物得到的、低成本、凝胶加速度大、而且与电极的反应性低的高分子固体电解质。本专利技术的目的还在于提供一种使用这样的高分子固体电解质的二次电池。本专利技术提供一种在1分子中具有2个以上哌嗪骨架的化合物，即在1分子中具有2个以上用下述式(I)表示的基的新颖的哌嗪衍生物。 式中，R1、R2、R3、R4和R5，可以相同，也可以不同，表示氢原子或低级烷基；X表示氧原子、硫原子或NR6；R6表示氢原子或低级烷基。*表示结合点(以下相同)。本专利技术提供一种能够得到这样的新颖的哌嗪衍生物的优良方法。本专利技术提供一种高分子固体电解质，该高分子固体电解质是在利用上述哌嗪衍生物和在分子中具有2个以上(甲基)丙烯酸酯基的化合物(X)的迈克尔加成反应所形成的聚合物中、含有元素周期表第IA族的金属盐而构成的。本专利技术还提供一种使用这样的高分子固体电解质的二次电池。具体实施例方式本专利技术人为了解决上述课题，进行了深入地研究，结果发现，在1分子中具有2个以上由特定的哌嗪构成的基的化合物，作为固化剂或交联剂具有优良的特性，从而完成了本专利技术。本专利技术所提供的新颖的哌嗪衍生物，是在1分子中具有2个以上用下述式(I)表示的基的化合物。 式中，R1、R2、R3、R4和R5，可以相同，也可以不同，表示氢原子或低级烷基，优选表示甲基；X表示氧原子、硫原子或NR6。并且，R6表示氢原子或低级烷基。在本专利技术中，作为低级烷基来说，优选碳原子数为1～6的烷基，其中，优选甲基、乙基、丙基、丁基等碳原子数为1～4的烷基。作为特别优选的低级烷基，可举出甲基和乙基。本专利技术的哌嗪衍生物，只要是具有2个以上用上述式(I)表示的基的化合物就可以，对该基所结合的基没有特别的限制，作为该基所结合的基，如果举出优选的话，可以举出可含有杂原子的烃基。作为杂原子来说，可举出氧、氮、硫等，但其中特别优选氧。作为可含有这样的杂原子的烃基来说，作为例子可举出可含有杂原子的碳原子数为2～100的亚烷基。因此，本专利技术的哌嗪衍生物的优选例，可表示为下述式(II)的化合物。 式中，R是可含有杂原子的碳原子数为2～100的烃基；n是2～10的整数；R1、R2、R3、R4和R5，可以相同，也可以不同，表示氢原子或低级烷基，优选表示甲基；X表示氧原子、硫原子或NR6；R6是氢原子或低级烷基。式(II)的R是可含有杂原子的碳原子数为2～100的烃基，但这样的基既可以具有醚键、酯键、碳酸酯键或不饱和键，又可以是环结构或是支化结构。作为R的优选的具体例，可举出乙烯基、丙烯基、丁烯基、2，2-二甲基丙烯基、戊烯基、3-甲基戊烯基、己烯基、壬烯基、环癸烷基等基，或者用下述式(1)～(9)表示的基， 或者用下述式(10)～(13)表示的基等。*-CH2CHR7-(OCH2CH2CH2CH2)p-*(10)(式中，R7表示氢原子或甲基，p表示1～20的整数。)*-CH2CH2CH2CH2-(OCH2CH2CH2CH2)q-*(11)(式中，q表示1～20的整数。) (式中，R8表示低级烷基；R9、R10、R11，可以相同，也可以不同，表示氢原子或甲基；r、s、t分别独立地表示0～10的整数。) (式中，R12、R13、R14，可以相同，也可以不同，表示氢原子或甲基；u、v、w分别独立地表示0～10的整数。)作为本专利技术的优选的哌嗪衍生物的具体例，可举出用下述(14)和(15)的化学式表示的化合物。 作为本专利技术的哌嗪衍生物的制造方法，不限于这些，但可举出使在1分子中具有2个以上用下述式(III)表示的基的化合物(A) (式中，R1及X与上述式(I)是相同的)和用下述式(IV)表示的化合物(B)进行反应(迈克尔加成反应)的方法。 (式中，R2、R3、R4及R5与上述式(I)相同。)在式(I)中，R2、R3、R4及R5优选为氢原子或甲基，特别优选同是氢原子。上述化合物(A)只要是具有2个以上用式(III)表示的基的化合物就可以，对该基所结合的基没有特别的限制，但作为该基所结合的基，如果举出优选的话，可以举出可含有杂原子的烃基。作为杂原子来说，可举出氧、氮、硫等，其中优选氧。作为可含有这样的杂原子的烃基来说，作为例子可以举出可含有杂原子的碳原子数为2～100的亚烷基。因此，上述化合物(A)的优选例子，可以表示为下述式(V)的化合物。 式中，R是可含有杂原子的碳原子数为2～100的烃基；n是2～10的整数；R1表示氢原子或低级烷基，优选表示甲基；X表示氧原子、硫原子或NR6。R6表示氢原子或低级烷基。作为化合物(A)的优选的具体例子，可举出是多元醇的(甲基)丙烯酸酯的二(甲基)丙烯酸乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸二甘醇酯、二(甲基)丙烯酸三甘醇酯、二(甲基)丙烯酸四甘醇酯、二(甲基)丙烯酸1，2-丙二醇酯、二(甲基)丙烯酸1，3-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种哌嗪衍生物，它是在１分子中具有２个以上用式（Ⅰ）表示的基的化合物，＊＊＊（Ⅰ）（式中，Ｒ↑［１］、Ｒ↑［２］、Ｒ↑［３］、Ｒ↑［４］和Ｒ↑［５］，可以相同，也可以不同，表示氢原子或低级烷基；Ｘ表示氧原子、硫原子或ＮＲ ↑［６］；Ｒ↑［６］表示氢原子或低级烷基；＊表示结合位置）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：青木忍，石德武，诧摩启辅，大西仁志，野木荣信，鸟井田昌弘，
申请(专利权)人：三井化学株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]