（メタ）アクリル酸系架橋共重合体およびそれを用いた二次電池の電極
【課題】対溶媒安定性に優れ、ひび割れが発生することのない（メタ）アクリル酸系架橋共重合体および二次電池の電極を提供する。
【解決手段】一般式（１）：
で表される（メタ）アクリル酸イミノ化合物と、ニトロキシド化して得られる架橋共重合体。
【解決手段】一般式（１）：
で表される（メタ）アクリル酸イミノ化合物と、ニトロキシド化して得られる架橋共重合体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、（メタ）アクリル酸系架橋共重合体およびそれを用いた二次電池の電極に関する。更に詳しくは、エネルギー密度が高く大容量の二次電池の電極材料として用いられる、（メタ）アクリル酸系架橋共重合体およびそれを用いた二次電池の電極に関する。
【背景技術】
【０００２】
ノート型パソコンや携帯電話等の急速な市場拡大に伴い、これらに用いられるエネルギー密度の高い小型大容量二次電池への要求が高まっている。この要求に応えるために、リチウムイオン等のアルカリ金属イオンを荷電担体としてその電荷授受に伴う電気化学反応を利用した二次電池が開発されている。中でもリチウムイオン二次電池は、エネルギー密度が高く、安定性に優れた大容量二次電池として種々の電子機器に利用されている。このようなリチウムイオン二次電池は、一般に、活物質として正極にリチウム含有遷移金属酸化物を、負極に炭素を用いたものであり、これら活物質へのリチウムイオンの挿入、脱離反応を利用して充放電を行っている。
【０００３】
近年、より大容量化を目的に、電極反応に直接寄与する電極活物質としてラジカル化合物を利用した二次電池が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
前記二次電池では、負極と正極との両極間の荷電担体輸送を行う電解液を構成する溶媒として、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、ジオキソフラン、スルホラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等の有機溶媒が、単独で、もしくは２種以上を混合して用いられる。また、前記ラジカル化合物として、例えば、ポリ（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジニルメタクリレート）、ポリ（２，２，５，５−テトラメチル−２−ピロリジニルメタクリレート）およびポリ（２，２，５，５−テトラメチル−２−ピロリニルメタクリレート）等の高分子の側鎖に安定なラジカルを持つ化合物が用いられる。
【０００５】
しかしながら、これらの従来提案されているラジカル化合物では、対溶媒安定性が不充分で、電極活物質が電解液を構成する溶媒に溶出するため、二次電池の性能安定性が不充分であるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明者らはこのような従来の問題点を解決すべく研究した結果、対溶媒安定性に優れたラジカル化合物の製造方法として、特定の（メタ）アクリル酸化合物を架橋剤の存在下に重合する重合工程を含むことを特徴とする架橋ポリ（メタ）アクリル酸ニトロキシド化合物の製造方法および当該化合物を用いた二次電池の電極の製造方法について特許出願した（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−３０４９９６号公報
【特許文献２】国際公開第２００５／１１６０９２号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２に記載の架橋ポリ（メタ）アクリル酸ニトロキシド化合物は、優れた対溶媒安定性を有し、それを用いることにより二次電池の安定性が向上するものの、これを塗料化して集電体に塗布する際に比較的多量の溶剤を必要とし、また乾燥後の集電体の塗布面にひび割れが発生する場合があった。ひび割れが発生すると、当該電極の、二次電池製造における加工性を損なったり、当該電極を用いた二次電池の容量が低下したりする等の不具合があった。
【０００８】
本発明は、対溶媒安定性に優れ、それを塗布した集電体の塗布表面に乾燥によるひび割れが実質的に発生することのない（メタ）アクリル酸系架橋共重合体およびそれを用いた二次電池の電極を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、鋭意検討した結果、特許文献２における架橋ポリ（メタ）アクリル酸ニトロキシド化合物についてさらに検討を加え、さらに優れた特性を有する（メタ）アクリル酸系架橋共重合体を見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
本発明は、一般式（１）：
【化１】
（式（１）中、Ｒは、水素原子またはメチル基を示す。）で表される（メタ）アクリル酸イミノ化合物と、（メタ）アクリル酸エステルとを架橋剤の存在下で重合した後、ニトロキシド化して得られる（メタ）アクリル酸系架橋共重合体に関する。
また、本発明は、前記（メタ）アクリル酸系架橋共重合体を用いた二次電池の電極に関する。
なお、本発明においては、アクリル酸およびメタクリル酸を（メタ）アクリル酸といい、アクリレートおよびメタクリレートを（メタ）アクリレートという。
以下に本発明を詳細に説明する。
【００１１】
本発明の（メタ）アクリル酸系架橋共重合体は、下記一般式（１）で表される（メタ）アクリル酸イミノ化合物と、（メタ）アクリル酸エステルとを架橋剤の存在下で重合した後、ニトロキシド化して得られるものである。
【化２】
式（１）中、Ｒは、水素原子またはメチル基を表す。
【００１２】
一般式（１）で表される（メタ）アクリル酸イミノ化合物としては、具体的には例えば、２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジニル（メタ）アクリレートが挙げられ、市販品を用いることができる。
【００１３】
本発明の（メタ）アクリル酸系架橋共重合体は、（メタ）アクリル酸エステルを用いることで、電解液を構成する溶媒に対する溶出防止性（対溶媒安定性）を維持しつつ、塗料化に際しては、比較的少量の溶媒で高い塗工性を実現することができ、乾燥時のひび割れを抑制することが可能となる。このような効果が得られる理由は詳らかではないが、導入されたアルキル基同士の反発で溶媒が分子鎖間に入りやすくなるため、スラリーの流動性がアルキル基導入前より改善されるためであると考えられる。
【００１４】
本発明の（メタ）アクリル酸系架橋共重合体を得るために用いられる（メタ）アクリル酸エステルとしては、特に限定されるものではないが、例えば、（メタ）アクリル酸アルキルエステルおよびポリアルキレングリコールモノ（メタ）アクリレート等が挙げられる。（メタ）アクリル酸アルキルエステルとしては、特に限定されるものではないが、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）アクリル酸プロピル、（メタ）アクリル酸イソプロピル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸ヘキシル、（メタ）アクリル酸オクチル、（メタ）アクリル酸デシル、（メタ）アクリル酸ラウリル、（メタ）アクリル酸ステアリルおよび（メタ）アクリル酸ベヘニル等が挙げられる。一方、ポリアルキレングリコールモノ（メタ）アクリレートとしては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレートおよびポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート等が挙げられる。また、ポリアルキレングリコール部の大きさとしては、例えば、アルキレングリコール部の繰り返し数が１〜１００であるものが挙げられる。これらの中でも、得られる（メタ）アクリル酸系架橋共重合体を塗料化した際の塗布容易性が優れることから、（メタ）アクリル酸アルキルエステルが好適に用いられ、これらの中でも、（メタ）アクリル酸ヘキシル、（メタ）アクリル酸オクチル、（メタ）アクリル酸デシル、（メタ）アクリル酸ラウリル、（メタ）アクリル酸ステアリルおよび（メタ）アクリル酸ベヘニルが好適に用いられ、さらに（メタ）アクリル酸ステアリルが特に好適に用いられる。なお、これら（メタ）アクリル酸エステルは、それぞれ１種単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００１５】
（メタ）アクリル酸エステルの使用割合は、当該（メタ）アクリル酸系架橋共重合体の良好な塗布表面が得られる観点および使用量に見合うだけの効果を得る観点から、前記（メタ）アクリル酸イミノ化合物１モルに対して０．００００１〜０．２５モルの割合であることが好ましく、０．００００５〜０．１０モルの割合であることがより好ましく、０．００１〜０．０５モルの割合であることがさらに好ましい。
【００１６】
本発明の（メタ）アクリル酸系架橋共重合体を得るために用いられる架橋剤としては、分子内に複数個の重合性不飽和基を有する化合物であれば特に限定されず、例えば、（メタ）アクリル酸系多官能化合物、アリルエーテル系多官能化合物およびビニル系多官能化合物等が挙げられる。（メタ）アクリル酸系多官能化合物としては、例えば、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，３−プロパンジオールジ（メタ）アクリレート、１，３−ブタンジオールジ（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、１，５−ペンタンジオールジ（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、１，７−ヘプタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，８−オクタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，９−ノナンジオールジ（メタ）アクリレート、１，１０−デカンジオールジ（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、グリセリンジ（メタ）アクリレートおよび２−ヒドロキシ−３−（メタ）アクリロイロキシプロピル（メタ）アクリレート等が挙げられる。アリルエーテル系多官能化合物としては、例えば、ジエチレングリコールジアリルエーテルおよびジブチレングリコールジアリルエーテル等が挙げられる。ビニル系多官能化合物としては、例えば、ジビニルベンゼン等が挙げられる。これらの中でも、高い重合反応性を有する観点から、（メタ）アクリル酸系多官能化合物が好適に用いられ、特に、エ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、１，８−オクタンジオールジ（メタ）アクリレートおよび１，９−ノナンジオールジ（メタ）アクリレートが好適に用いられる。なお、これら架橋剤は、それぞれ１種単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００１７】
架橋剤の使用割合は、優れた対溶媒安定性を有する（メタ）アクリル酸系架橋共重合体が得られる観点および使用量に見合うだけの効果を得る観点から、前記（メタ）アクリル酸イミノ化合物１モルに対して０．００００１〜０．２５モルの割合であることが好ましく、０．００００５〜０．１モルの割合であることがより好ましく、０．０００１〜０．０５モルの割合であることがさらに好ましい。
【００１８】
本発明において、前記（メタ）アクリル酸イミノ化合物と、（メタ）アクリル酸エステルとを、架橋剤の存在下で重合する方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、懸濁重合法、乳化重合法および溶液重合法等の方法を用いることができる。
【００１９】
懸濁重合法としては、例えば、攪拌機、温度計、窒素ガス導入管および冷却管を備えた反応器を用いて、所定量の（メタ）アクリル酸イミノ化合物、（メタ）アクリル酸エステル、架橋剤並びに油溶性ラジカル重合開始剤を不活性炭化水素系溶媒に混合したものと、界面活性剤とを、反応不活性である水に混合して分散させた後、窒素ガスにより脱酸素し、攪拌下で加熱する方法が挙げられる。
【００２０】
懸濁重合法に用いられる油溶性ラジカル重合開始剤としては特に限定されず、例えば、過酸化ベンゾイル、過酸化−ｔｅｒｔ−ブチル、ラウロイルパーオキシド、ジイソプロピルペルオキシジカルボナートおよびジシクロヘキシルペルオキシジカルボナート等の過酸化物系重合開始剤；α、α′−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およびジメチル−２，２′−アゾビスイソブチレート等のアゾ系重合開始剤；過酸化ベンゾイル／ジメチルアニリン、過酸化ジ−ｔｅｒｔ−ブチル／ジメチルアニリン、ラウロイルパーオキシド／ジメチルアニリン等のレドックス系重合開始剤等が挙げられる。これらの中でも、安価であり取扱いが簡便なα、α′−アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ系重合開始剤が好適に用いられる。
【００２１】
懸濁重合法に用いられる油溶性ラジカル重合開始剤の使用量は、使用する油溶性ラジカル重合開始剤の種類や反応温度により異なるが、通常、（メタ）アクリル酸イミノ化合物１００重量部に対して０．００５〜５重量部である。
【００２２】
懸濁重合法に用いられる不活性炭化水素系溶媒としては特に限定されず、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒；ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、リグロイン等の非環式飽和炭化水素系溶媒；シクロペンタン、メチルシクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の環式飽和炭化水素系溶媒；ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素系溶媒等が挙げられる。これらの中でも、工業的に入手が容易で、安価であり、得られる重合反応生成物の品質が安定する観点から、芳香族炭化水素系溶媒および非環式飽和炭化水素系溶媒が好ましく、中でも、トルエンおよびｎ−ヘキサンが好適に用いられる。
【００２３】
懸濁重合法に用いられる不活性炭化水素系溶媒の使用量は、（メタ）アクリル酸イミノ化合物を十分溶解させて重合反応を円滑に進行させる観点および使用量に見合うだけの効果を得る観点から、（メタ）アクリル酸イミノ化合物１００重量部に対して５０〜３００重量部であることが好ましく、１００〜２００重量部であることがより好ましい。
【００２４】
懸濁重合法に用いられる前記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、両性界面活性剤のいずれをも用いることができる。
【００２５】
懸濁重合法に用いられるアニオン性界面活性剤としては、例えば、脂肪酸ナトリウム、脂肪族カリウム、アルキル硫酸ナトリウム、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルカンスルホン酸ナトリウム、アルキルリン酸ナトリウム、アシロイルメチルタウレート、Ｎ−メチル−Ｎ−アシルアミドプロピオン酸ナトリウム、モノアルキルビフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム、ナフタリンスルホン酸ナトリウム−ホルマリン縮合物、アシルグルタミン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテルメチルカルボン酸ナトリウムおよびポリオキシエチレンアルキルエーテルエタンスルホン酸ナトリウム等が挙げられる。
【００２６】
懸濁重合法に用いられるカチオン性界面活性剤としては、例えば、モノアルキルトリメチルアンモニウムメトサルフェート、カチオン化セルロース、アルキルトリメチルアンモニウムクロライド、ジステアリルジメチルアンモニウムクロライド、ジアルキルジメチルアンモニウムクロライド、ジアルキルジメチルベンジルアンモニウムクロライドおよびアルキルピリジニウムクロライド等が挙げられる。
【００２７】
懸濁重合法に用いられるノニオン性界面活性剤としては、例えば、脂肪酸モノグリセライド、ソルビタン脂肪酸部分エステル、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脂肪酸モノグリセライド、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸部分エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸部分エステル、ポリオキシエチレンラノリンアルコールエーテル、ポリエチレングリコール脂肪酸モノエステル、ポリエチレングリコール脂肪酸ジエステル、ポリオキシエチレン脂肪酸アミン、ポリグリセリン脂肪酸部分エステル、ビス（２−ヒドロキシエチル）アルキルアミン、アルキルジメチルアミンオキシド、脂肪酸アルキロールアミド、ω−メトキシポリオキシエチレン−α−アルキルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックコポリマー、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアセチレングリコール、シュガー脂肪酸部分エステル、ポリビニルアルコールおよび部分ケン化ポリビニルアルコール等が挙げられる。
【００２８】
懸濁重合法に用いられる両性界面活性剤としては、例えば、Ｎ−アシルアミドプロピル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニオベタイン、Ｎ−アシルアミドプロピル−Ｎ’，Ｎ’−ジメチル−Ｎ’−β−ヒドロキシプロピルアンモニオスルホベタイン、Ｎ−アシルアミドエチル−Ｎ’−ヒドロキシエチル−Ｎ’−カルボキシメチルアンモニオベタイン、Ｎ−アルキル−Ｎ−ジメチル−Ｎ−カルボキシメチルアンモニオベタイン、アルキルジアミノエチルグリシンおよびアシル化ポリペプタイド等が挙げられる。
【００２９】
これらの界面活性剤の中でも、工業的に入手が容易で、安価であり、得られる重合反応生成物の品質が安定する観点から、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ポリビニルアルコールおよび部分ケン化ポリビニルアルコールが好適に用いられる。アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムの中でも、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムが好ましく、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムの中でも、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムが好ましい。
【００３０】
懸濁重合法に用いられる界面活性剤の使用量は、反応を円滑に進行させる観点および使用量に見合うだけの効果を得る観点から、前記水１００重量部に対して０．０５〜１０重量部であることが好ましく、０．１〜５重量部であることがより好ましい。
また、懸濁重合法に用いられる水の使用量は、重合熱を十分除去できる観点および重合温度を制御しやすくする観点から、（メタ）アクリル酸イミノ化合物１００重量部に対して２００〜３０００重量部であることが好ましく、３００〜２０００重量部であることがより好ましい。
なお、前記懸濁重合反応において、必要に応じてイソプロピルアルコール等の連鎖移動剤やメタノール等の重合停止剤等の添加剤を、適宜加えてもよい。
【００３１】
懸濁重合法における反応温度としては、３０〜１００℃が好ましく、４０〜８０℃がより好ましい。反応時間は、前記反応温度により異なるため一概には言えないが、通常、０．５〜１０時間である。
【００３２】
かくして得られた重合反応生成物は、反応溶媒中に粒子状態で存在するため、当該反応液をろ過することにより単離することができる。さらに、水、メタノール、ヘキサン等を用いて、未反応物等を除去、洗浄し、乾燥することにより精製することができる。
【００３３】
本発明の（メタ）アクリル酸系架橋共重合体を得るために用いられる別の重合方法である乳化重合法としては、例えば、攪拌機、温度計、窒素ガス導入管および冷却管を備えた反応器を用いて、所定量の（メタ）アクリル酸イミノ化合物、（メタ）アクリル酸エステル、架橋剤並びに界面活性剤を、不活性溶媒である水に混合して分散させた後、窒素ガスにより脱酸素し、水溶性ラジカル重合開始剤を添加して、攪拌下で加熱する方法が挙げられる。
【００３４】
乳化重合法に用いられる水溶性ラジカル重合開始剤としては特に限定されず、例えば、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム等の過酸化物系重合開始剤、硫酸第一鉄アンモニウム／過硫酸アンモニウムおよびエタノールアミン／過硫酸カリウム等のレドックス系重合開始剤等が挙げられる。これらの中でも、安価であり取扱いが簡便な過硫酸カリウム等の過酸化物系重合開始剤が好適に用いられる。
また、乳化重合法における、界面活性剤の種類や使用量、重合開始剤の使用量、不活性溶媒としての水の使用量、反応温度および反応時間は、前記懸濁重合法におけるそれらと同様のものを適用することができる。
【００３５】
なお、乳化重合法において、（メタ）アクリル酸イミノ化合物を溶解するために、懸濁重合法で用いるものと同様の不活性炭化水素系溶媒を適宜加えてもよく、さらに、必要に応じてイソプロピルアルコール等の連鎖移動剤やメタノール等の重合停止剤等の添加剤を適宜加えてもよい。
【００３６】
かくして得られた重合反応生成物は、例えば、反応液を大量の冷水と混合し、当該重合反応生成物を沈澱させた後、ろ過する等して単離することができる。さらに、水、ヘキサン、メタノール等を用いて、未反応物等を除去、洗浄した後、乾燥することにより精製することができる。
【００３７】
本発明の（メタ）アクリル酸系架橋共重合体を得るために用いられる別の重合方法である溶液重合法としては、例えば、攪拌機、温度計、窒素ガス導入管および冷却管を備えた反応器に、所定量の（メタ）アクリル酸イミノ化合物、（メタ）アクリル酸エステル、架橋剤並びに不活性溶媒を仕込み、窒素ガスにより脱酸素した後、攪拌しながら重合開始剤を添加する方法が挙げられる。
【００３８】
溶液重合法に用いられる不活性溶媒としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒；ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、リグロイン等の非環式飽和炭化水素系溶媒；シクロペンタン、メチルシクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の環式飽和炭化水素系溶媒；ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒等の不活性溶媒が挙げられる。
溶液重合法に用いられる不活性溶媒の使用量は、反応を円滑に進行させる観点および使用量に見合うだけの効果を得る観点から、（メタ）アクリル酸イミノ化合物１００重量部に対して５０〜２０００重量部であることが好ましい。
【００３９】
溶液重合法に用いられる重合開始剤としては特に限定されず、ラジカル重合開始剤やアニオン系重合開始剤を用いて重合することができる。ラジカル重合開始剤としては、例えば、過酸化ベンゾイル、ラウロイルパーオキシド、クメンハイドロパーオキシド、第三級ブチルハイドロパーオキシド、過硫酸カリウム等の過酸化物系重合開始剤；α、α′−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、ジメチル−２，２′−アゾビスイソブチレート等のアゾ系重合開始剤；硫酸第一鉄アンモニウム／過硫酸アンモニウム、エタノールアミン／過硫酸カリウム、臭素酸ナトリウム／二酸化硫黄等のレドックス系重合開始剤等が挙げられる。これらの中でも、安価であり取扱いが簡便なα、α′−アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ系重合開始剤が好適に用いられる。また、アニオン系重合開始剤としては、例えば、グリニャール試薬（ｎ−ブチルマグネシウムブロマイド、イソブチルマグネシウムブロマイド、ｔｅｒｔ−ブチルマグネシウムブロマイド、ｎ−ブチルマグネシウムクロライド、イソブチルマグネシウムクロライド、ｔｅｒｔ−ブチルマグネシウムクロライド等）およびアルキルリチウム（ｎ−ブチルリチウム、ｔｅｒｔ−ブチルリチウム、１，１，−ジフェニルヘキシルリチウム等）等が挙げられる。これらの中でも、得られる重合反応生成物の品質が安定する観点からｔｅｒｔ−ブチルリチウム等のアルキルリチウムが好適に用いられる。
溶液重合法に用いられる重合開始剤の使用量は、使用する重合開始剤の種類や反応温度により異なるが、通常、（メタ）アクリル酸イミノ化合物１００重量部に対して０．００５〜５重量部である。
なお、前記溶液重合反応において、必要に応じてイソプロピルアルコール等の連鎖移動剤やメタノール等の重合停止剤等の添加剤を、適宜加えてもよい。
【００４０】
溶液重合法における反応温度としては、使用する重合開始剤の種類により異なるが、通常−１００〜１００℃が好ましく、−５０〜８０℃がより好ましい。反応時間は前記反応温度により異なるため一概には言えないが、通常、２〜１０時間である。
【００４１】
かくして得られた重合反応生成物は、反応液をヘキサン等の脂肪族炭化水素等の溶媒と混合し、当該重合反応生成物を沈澱させた後、ろ過する等して単離することができる。さらに、ヘキサン、メタノール等を用いて、未反応物等を除去、洗浄し、乾燥することにより精製することができる。
【００４２】
本発明の（メタ）アクリル酸系架橋共重合体は、前記重合反応生成物をニトロキシド化することにより製造することができる。
前記重合反応生成物をニトロキシド化する方法としては、特に限定されず、例えば、立体障害を有する第２級アミンを、酸化剤を用いて酸化することにより、対応するニトロキシド遊離基を有する化合物を製造する公知の方法等を挙げることができる。具体的には、例えば、前記重合反応生成物と不活性溶媒とを混合した後、攪拌下、酸化剤を添加しながら反応させることにより、前記重合反応生成物をニトロキシド化することができる。
【００４３】
ニトロキシド化に使用する不活性溶媒としては、例えば、ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素類、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル等の脂肪族ニトリル類、ベンゾニトリル、トルニトリル等の芳香族ニトリル類、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、ｉｓｏ−プロパノール、ｎ−ブタノール、ｓｅｃ−ブタノール、ｉｓｏ−ブタノール、ｔｅｒｔ−ブタノール等のアルコール類およびベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、並びに水等が挙げられる。これらの中でも、ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素類およびメタノール、エタノール、ｔｅｒｔ−ブタノール等のアルコール類が好適に用いられる。
【００４４】
ニトロキシド化に使用する不活性溶媒の使用量は、反応を円滑に進行させる観点および使用量に見合うだけの効果を得る観点から、前記重合反応生成物１００重量部に対して５０〜５０００重量部であることが好ましく、１００〜３０００重量部であることがより好ましい。
【００４５】
ニトロキシド化に使用する酸化剤としては、例えば、過酸化水素、過ギ酸、過酢酸、過安息香酸および過フタル酸等の過酸化物やこれらのハロゲン化物、酸化銀、四酢酸鉛、ヘキサシアノ鉄（ＩＩＩ）酸カリウムおよび過マンガン酸カリウム等の酸化物、並びに空気等が挙げられる。
【００４６】
ニトロキシド化に使用する酸化剤の使用割合は、反応を円滑に進行させる観点および使用量に見合うだけの効果を得る観点から、前記重合反応生成物の製造に用いた（メタ）アクリル酸イミノ化合物１モルに対して１〜１００モルの割合であることが好ましく、１．５〜５０モルであることがより好ましい。
【００４７】
また、前記ニトロキシド化反応において、必要に応じて触媒を使用することができる。触媒としては、通常のニトロキシド化反応に使用されている触媒を挙げることができる。
ニトロキシド化反応に用いられる触媒の具体例としては、タングステンおよびモリブデン等の１８族型元素周期律表第６族から選ばれる金属元素を含む化合物であって、例えば、タングステン酸、リンタングステン酸、パラタングステン酸並びにこれらのアルカリ金属塩（ナトリウム塩、カリウム塩等）およびアンモニウム塩や酸化タングステン、タングステンカルボニル等のタングステン化合物；モリブデン酸、リンモリブデン酸、パラモリブデン酸並びにこれらのアルカリ金属塩（ナトリウム塩、カリウム塩等）およびアンモニウム塩や酸化モリブデン、モリブデンカルボニル等のモリブデン化合物等が挙げられ、さらに具体的には、パラタングステン酸アンモニウム、タングステン酸ナトリウム、リンタングステン酸、モリブデン酸ナトリウム、三酸化モリブデン、モリブデンヘキサカルボニル等が挙げられる。
【００４８】
ニトロキシド化反応に用いられる触媒の使用量は、反応を円滑に進行させる観点および使用量に見合うだけの効果を得る観点から、前記重合反応生成物１００重量部に対して０．００１〜２０重量部であることが好ましく、０．０１〜１０重量部であることがより好ましい。
【００４９】
ニトロキシド化の反応温度としては、０〜１００℃が好ましく、２０〜８０℃がより好ましい。
【００５０】
前記重合反応生成物をニトロキシド化する方法の操作としては、容易に収率よく反応できることから、まず前記重合反応生成物、不活性溶媒および必要に応じて触媒を混合した後、酸化剤を添加しながら反応させるのが好ましい。
酸化剤を添加しながら反応させる時間は、特に制限はないが、通常、１〜１０時間、好ましくは３〜６時間である。さらに、通常、酸化剤の添加終了後、前記温度に１〜１０時間保持して反応を完結させる。
【００５１】
かくして得られた、本発明の（メタ）アクリル酸系架橋共重合体は、ろ過や乾燥等を組み合わせて前記反応液から単離することができる。なお、前記ニトロキシド化反応において、重合反応生成物は必ずしも不活性溶媒に溶解させる必要はなく、例えば膨潤した状態であっても、前記ニトロキシド化反応は容易に進行する。
【００５２】
本発明の（メタ）アクリル酸系架橋共重合体を用いて、これを集電体と結着させることにより二次電池の電極を製造することができる。
前記集電体は、二次電池の電極から発生する電荷が集められる電極構成部であって、導電体からなる。集電体に使用される部材としては、通常、ニッケル、アルミニウム、銅、金、銀、アルミニウム合金、ステンレス等の金属箔、金属平板および金属メッシュ、並びに炭素棒等が挙げられる。
【００５３】
本発明の二次電池の電極を製造する方法としては、例えば、当該（メタ）アクリル酸系架橋共重合体を塗料化する塗料化工程と該塗料を集電体に塗布する塗布工程とを含む方法を挙げることができる。前記塗料化の方法および塗布の方法には特に制限がなく、公知の方法や装置を用いて行うことができる。
【００５４】
塗料化の方法としては、例えば、（メタ）アクリル酸系架橋共重合体にバインダーを混合した後、溶媒を加えてスラリー状にする方法等が挙げられる。バインダーの具体例としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ビニリデンフロライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ビニリデンフロライド−テトラフルオロエチレン共重合体、スチレン・ブタジエン共重合ゴム、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイミドおよび各種ポリウレタン等の樹脂バインダーが挙げられる。また前記溶媒の具体例としては、例えば、ジメチルホルムアミドおよびＮ−メチルピロリドン等が挙げられる。
【００５５】
また、塗布の方法としては、例えば、前記塗料化により得られたスラリーを集電体の表面に滴下し、ワイヤーバーで全体が均一な厚さとなるように展開させた後、乾燥させて溶媒を除去する方法が挙げられる。
【００５６】
なお、前記塗料化に際し、インピーダンスを低下させる目的から、（メタ）アクリル酸系架橋共重合体に補助導電材やイオン伝導補助材を適宜加えてもよい。補助導電材の具体例としては、グラファイト、カーボンブラック、アセチレンブラック等の炭素質微粒子、および、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリアセン等の導電性高分子等が挙げられる。また、イオン伝導補助材の具体例としては、高分子ゲル電解質および高分子固体電解質等が挙げられる。
【００５７】
前記塗料化した（メタ）アクリル酸系架橋共重合体を塗布して得られる塗膜の膜厚は、１０〜１０００μｍであることが好ましく、５０〜３００μｍであることがより好ましい。
【００５８】
本発明の二次電池の電極は、例えば、リチウムイオン二次電池等、エネルギー密度が高く大容量の二次電池の電極として好適に使用することができる。
【発明の効果】
【００５９】
本発明によると、対溶媒安定性に優れるだけでなく、それを塗料化した際の塗布容易性に優れ、乾燥によるひび割れが実質的に発生することのない（メタ）アクリル酸系架橋共重合体およびそれを用いた二次電池の電極が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６０】
以下に、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明は、これら実施例によってなんら限定されるものではない。
【００６１】
実施例１
内容積２００ｍｌの三角フラスコに２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジニルメタクリレート２２．５０ｇ（１００ミリモル）、１，９−ノナンジオールジメタクリレート０．３０ｇ（１．０ミリモル）、メタクリル酸−ｎ−ステアリル０．３４ｇ（１．０ミリモル）、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０．３４ｇ（１．４ミリモル）およびトルエン２６ｍｌを仕込み、混合して均一溶液を得た。
次に、攪拌機、窒素ガス導入管、温度計、還流冷却管を備えた５００ｍｌ容の４つ口フラスコに、水２００ｍｌおよび界面活性剤としての部分ケン化ポリビニルアルコール（ケン化度：８７％，重合度：２０００）３．０ｇを仕込み、混合し、この溶液を２５℃に保ちながら、攪拌下、前記均一溶液を加えて分散させた。引き続き、窒素ガスを通じて反応系内の酸素を除去した後、攪拌下、６０℃にて６時間反応させた。反応終了後、反応液を室温まで冷却し、ろ過した後、水５００ｍｌ、次いでヘキサン５００ｍｌでそれぞれ洗浄し、減圧乾燥して白色粉体の重合反応生成物２３．１ｇを得た（収率９９．８％）。
得られた白色粉体の重合反応生成物のＨ−ＮＭＲを測定したところ、５．０６、３．９２、１．８７、１．２３、１．２１、１．１７、０．９４、０．７３ｐｐｍにピークが認められた。これらピークのうち３．９２ｐｐｍに認められたピークはメタクリル酸−ｎ−ステアリルに起因するものである。
【００６２】
次に、得られた重合反応生成物１０ｇ、触媒としてタングステン酸ナトリウム二水和物０．７３ｇ（２．２ミリモル）、およびメタノール３００ｍｌを攪拌機、窒素ガス導入管、温度計、還流冷却管および滴下ロートを備えた５００ｍｌ容の４つ口フラスコに仕込み、２５℃に保ちながら窒素ガスを通じて反応系内の酸素を除去した後、３０％の過酸化水素溶液５０．４０ｇ（４４５ミリモル）を３時間かけて滴下した。引き続き８時間２５℃に保持した後、反応液をろ過し、メタノール５００ｍｌ、次いで水５００ｍｌでそれぞれ洗浄し、減圧乾燥して赤色粉体のメタクリル酸系架橋共重合体９．８ｇを得た。
【００６３】
実施例２
内容積２００ｍｌの三角フラスコに２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジニルメタクリレート２２．５０ｇ（１００ミリモル）、１，９−ノナンジオールジメタクリレート０．３０ｇ（１．０ミリモル）、メタクリル酸−ｎ−ステアリル０．３４ｇ（１．０ミリモル）およびトルエン２６ｍｌを仕込み、混合して均一溶液を得た。
次に、攪拌機、窒素ガス導入管、温度計、還流冷却管を備えた５００ｍｌ容の４つ口フラスコに、水２００ｍｌ、界面活性剤としてのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム３．０ｇおよび重合開始剤としての過硫酸カリウム０．３８ｇ（１．４ミリモル）を仕込み混合し、この溶液を２５℃に保ちながら、攪拌下、前記均一溶液を加えて分散させた。引き続き、窒素ガスを通じて反応系内の酸素を除去した後、攪拌下、６０℃にて６時間反応させた。反応終了後、反応液を室温まで冷却し、ろ過した後、水５００ｍｌ、次いでヘキサン５００ｍｌでそれぞれ洗浄し、減圧乾燥して白色粉体の重合反応生成物２２．５ｇを得た（収率９７．１％）。
得られた白色粉体の重合反応生成物のＨ−ＮＭＲを測定したところ、５．０６、３．９２、１．８８、１．２３、１．２０、１．１７、０．９４、０．７２ｐｐｍにピークが認められた。これらピークのうち３．９２ｐｐｍに認められたピークはメタクリル酸−ｎ−ステアリルに起因するものである。
【００６４】
次に、得られた重合反応生成物１０ｇ、触媒としてタングステン酸ナトリウム二水和物０．７３ｇ（２．２ミリモル）、およびメタノール３００ｍｌを攪拌機、窒素ガス導入管、温度計、還流冷却管および滴下ロートを備えた５００ｍｌ容の４つ口フラスコに仕込み、２５℃に保ちながら窒素ガスを通じて反応系内の酸素を除去した後、３０％の過酸化水素溶液５０．４０ｇ（４４５ミリモル）を３時間かけて滴下した。引き続き８時間２５℃に保持した後、反応液をろ過し、メタノール５００ｍｌ、次いで水５００ｍｌでそれぞれ洗浄した後、減圧乾燥して赤色粉体のメタクリル酸系架橋共重合体９．９ｇを得た。
【００６５】
実施例３
実施例１において、１，９−ノナンジオールジメタクリレート０．３０ｇ（１．０ミリモル）に代えて、１，９−ノナンジオールジメタクリレート３．２９ｇ（１１．１ミリモル）を用いた以外は実施例１と同様にして、白色粉体の重合反応生成物２４．５ｇを得た（収率９３．８％）。
得られた白色粉体の重合反応生成物のＨ−ＮＭＲを測定したところ、５．０７、３．９１、１．８８、１．２４、１．２１、１．１７、０．９４、０．７３ｐｐｍにピークが認められた。これらピークのうち３．９１ｐｐｍに認められたピークはメタクリル酸−ｎ−ステアリルに起因するものである。
次に、得られた重合反応生成物について、実施例１と同様の操作を行うことにより、赤色粉体のメタクリル酸系架橋共重合体９．６ｇを得た。
【００６６】
実施例４
実施例１において、１，９−ノナンジオールジメタクリレート０．３０ｇ（１．０ミリモル）に代えて、１，９−ノナンジオールジアクリレート０．２８ｇ（１．０ミリモル）を用いた以外は実施例１と同様にして、白色粉体の重合反応生成物２２．４ｇを得た（収率９６．９％）。
得られた白色粉体の重合反応生成物のＨ−ＮＭＲを測定したところ、５．０６、３．９１、１．８７、１．２２、１．２０、１．１６、０．９３、０．７２ｐｐｍにピークが認められた。これらピークのうち３．９１ｐｐｍに認められたピークはメタクリル酸−ｎ−ステアリルに起因するものである。
次に、得られた重合反応生成物について、実施例１と同様の操作を行うことにより、赤色粉体のメタクリル酸系架橋共重合体９．８ｇを得た。
【００６７】
実施例５
実施例１において、１，９−ノナンジオールジメタクリレート０．３０ｇ（１．０ミリモル）に代えて、エチレングリコールジメタクリレート０．２０ｇ（１．０ミリモル）を用いた以外は実施例１と同様にして、白色粉体の重合反応生成物２１．９ｇを得た（収率９５．１％）。
得られた白色粉体の重合反応生成物のＨ−ＮＭＲを測定したところ、５．０７、４．３５、３．９２、１．８８、１．２５、１．２１、１．１８、０．９５、０．７３ｐｐｍにピークが認められた。これらピークのうち４．３５ｐｐｍに認められたピークはエチレングリコールジメタクリレートに起因するものであり、３．９２ｐｐｍに認められたピークはメタクリル酸−ｎ−ステアリルに起因するものである。
次に、得られた重合反応生成物について、実施例１と同様の操作を行うことにより、赤色粉体のメタクリル酸系架橋共重合体９．９ｇを得た。
【００６８】
実施例６
実施例１において、メタクリル酸−ｎ−ステアリル０．３４ｇ（１．０ミリモル）に代えて、メタクリル酸−ｎ−ステアリル０．０３ｇ（０．１ミリモル）を用いた以外は実施例１と同様にして、白色粉体の重合反応生成物２２．６ｇを得た（収率９９．０％）。
得られた白色粉体の重合反応生成物のＨ−ＮＭＲを測定したところ、５．０６、３．９２、１．８７、１．２３、１．２０、１．１６、０．９３、０．７２ｐｐｍにピークが認められた。これらピークのうち３．９２ｐｐｍに認められたピークはメタクリル酸−ｎ−ステアリルに起因するものである。
次に、得られた重合反応生成物について、実施例１と同様の操作を行うことにより、赤色粉体のメタクリル酸系架橋共重合体９．８ｇを得た。
【００６９】
実施例７
攪拌機、窒素ガス導入管、温度計、還流冷却管を備えた５００ｍｌ容の４つ口フラスコに、２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジニルメタクリレート７０．０ｇ（３１１ミリモル）、１，９−ノナンジオールジメタクリレート０．９２ｇ（３．１ミリモル）、メタクリル酸−ｎ−ステアリル２．１０ｇ（６．２ミリモル）およびテトラヒドロフラン１５０ｍｌを仕込み、均一溶液を得た。この溶液を２５℃に保ちながら、窒素ガスを通じて反応系内の酸素を除去した後、重合開始剤としてのα，α’−アゾビスイソブチロニトリル０．３５８ｇ（２．２ミリモル）を加えて、攪拌下、５０℃にて６時間反応させた。反応終了後、反応液を室温まで冷却し、ヘキサン２０００ｍｌ中に加えてろ過した後、ヘキサン５００ｍｌで洗浄し、減圧乾燥して白色粉体の重合反応生成物７０．４ｇを得た（収率９７．５％）
得られた白色粉体の重合反応生成物のＨ−ＮＭＲを測定したところ、５．０５、３．９２、１．８６、１．２２、１．２０、１．１６、０．９３、０．７２ｐｐｍにピークが認められた。これらピークのうち３．９２ｐｐｍに認められたピークはメタクリル酸−ｎ−ステアリルに起因するものである。
【００７０】
次に、得られた重合反応生成物１８ｇおよびジクロロメタン１５０ｍｌを攪拌機、窒素ガス導入管、温度計、還流冷却管および滴下ロートを備えた５００ｍｌ容の４つ口フラスコに仕込み、２５℃に保ちながら窒素ガスを通じて反応系内の酸素を除去した後、ジクロロメタン２００ｍｌに溶解させたｍ−クロロ過安息香酸３４．０ｇ（純分６５重量％、１２８．０ミリモル）を５時間かけて滴下した。引き続き６時間、２５℃に保持した後、遠心分離により反応液から白色沈澱物を分離除去し、残りの上層部を１０重量％炭酸カリウム水溶液１５０ｍｌ、次いで飽和食塩水１５０ｍｌでそれぞれ洗浄後、有機層を適量の硫酸マグネシウムで脱水し、硫酸マグネシウム除去後、減圧乾燥して赤色粉体のメタクリル酸系架橋共重合体１６．２ｇを得た。
【００７１】
実施例８
攪拌機、窒素ガス導入管、温度計、環流冷却管を備えた５００ｍｌ容の４つ口フラスコに２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジニルメタクリレート７０．０ｇ（３１１ミリモル）、１，９−ノナンジオールジメタクリレート０．９２ｇ（３．１ミリモル）、メタクリル酸−ｎ−ステアリル２．１０ｇ（６．２ミリモル）および脱水したトルエン１５０ｍｌを仕込み、均一溶液を得た。この溶液を０℃に保ちながら、窒素ガスを通じて反応系内の酸素を除去した後、重合開始剤として市販のｎ−ブチルリチウムのヘキサン溶液（１．５ｍｏｌ／ｌ）１．４ｍｌ（ｎ−ブチルリチウムとして２．２ミリモル、０．１４ｇ）を加えて、攪拌下、０℃にて６時間反応させた後、メタノールを添加して反応を停止させた。反応終了後、反応液を室温までもどし、ヘキサン２０００ｍｌ中に加えてろ過した後、ヘキサン５００ｍｌで洗浄し、減圧乾燥して白色粉体の重合反応生成物７０．５ｇを得た（収率９６．１％）。
得られた白色粉体の重合反応生成物のＨ−ＮＭＲを測定したところ、５．０６、３．９２、１．８７、１．２３、１．２１、１．１８、０．９４、０．７４ｐｐｍにピークが認められた。これらピークのうち３．９２ｐｐｍに認められたピークはメタクリル酸−ｎ−ステアリルに起因するものである。
【００７２】
次に、得られた重合反応生成物１０ｇ、触媒としてタングステン酸ナトリウム二水和物０．７３ｇ（２．２ミリモル）、およびメタノール３００ｍｌを攪拌機、窒素ガス導入管、温度計、還流冷却管および滴下ロートを備えた５００ｍｌ容の４つ口フラスコに仕込み、２５℃に保ちながら窒素ガスを通じて反応系内の酸素を除去した後、３０％の過酸化水素溶液５０．４０ｇ（４４５ミリモル）を３時間かけて滴下した。引き続き８時間２５℃に保持した後、反応液をろ過し、メタノール５００ｍｌ、次いで水５００ｍｌでそれぞれ洗浄した後、減圧乾燥して赤色粉体のメタクリル酸系架橋共重合体９．５ｇを得た。
【００７３】
比較例１
実施例１においてメタクリル酸−ｎ−ステアリル０．３４ｇ（１．０ミリモル）を用いない以外は実施例１と同様にして、白色粉体の重合反応生成物２１．１ｇを得た（収率９２．５％）。
得られた白色粉体の重合反応生成物のＨ−ＮＭＲを測定したところ、認められたピークは５．０６、１．８８、１．２５、１．２１、１．１６、０．９４、０．７３ｐｐｍであり、実施例１に認められた３．９２ｐｐｍのピークは観測されなかった。
次に、得られた重合反応生成物について、実施例１と同様の操作を行うことにより、赤色粉体９．２ｇを得た。
【００７４】
比較例２
実施例２においてメタクリル酸−ｎ−ステアリル０．３４ｇ（１．０ミリモル）を用いない以外は実施例２と同様にして、白色粉体の重合反応生成物２１．８ｇを得た（収率９５．６％）。
得られた白色粉体の重合反応生成物のＨ−ＮＭＲを測定したところ、認められたピークは５．０７、１．８７、１．２３、１．２０、１．１６、０．９３、０．７２ｐｐｍであり、実施例１に認められた３．９２ｐｐｍのピークは観測されなかった。
次に、得られた重合反応生成物について、実施例１と同様の操作を行うことにより、赤色粉体９．５ｇを得た。
【００７５】
比較例３
実施例１において、１，９−ノナンジオールジメタクリレート０．３０ｇ（１．０ミリモル）を用いない以外は実施例１と同様にして、赤色粉体９．７ｇを得た。
【００７６】
比較例４
実施例２において、１，９−ノナンジオールジメタクリレート０．３０ｇ（１．０ミリモル）を用いない以外は実施例２と同様にして、赤色粉体９．５ｇを得た。
【００７７】
（メタ）アクリル酸系架橋共重合体および赤色粉体の評価
実施例１〜８で得られたメタクリル酸系架橋共重合体および比較例１〜４で得られた赤色粉体について、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネートおよびエチレンカーボネート／ジエチルカーボネートの混合溶媒（重量比：３／７）の各溶媒に対する溶解性を評価した。各溶媒に対してそれぞれの粉体濃度が１０重量％となるように混合し、室温にて２４時間攪拌した後、ろ過して得たろ液を、１５０℃、１０ｍｍＨｇで１５時間減圧乾燥を行い、粗溶解分を得た。この粗溶解分を純水で洗浄し、１５０℃、１０ｍｍＨｇで３時間減圧乾燥を行い、溶解分を得て溶解度を求めた。これらの結果を表１に示す。
【００７８】
【表１】
【００７９】
表１に示された結果から、実施例１〜８で得られたメタクリル酸系架橋共重合体および比較例１〜２で得られた赤色粉体は、評価に用いた全ての溶媒に対する溶解度が１％未満であることから、対溶媒安定性に優れていることがわかる。
これに対して、比較例３、４で得られた赤色粉体は、評価に用いた全ての溶媒に対する溶解度が極めて高く、対溶媒安定性に劣るものであった。
【００８０】
実施例１で得られたメタクリル酸系架橋共重合体について、上記評価で使用した各溶媒に対して１０重量％となるように混合した後、攪拌下４０℃にて保存した。所定期間経過後、ろ過して得たろ液を、１５０℃、１０ｍｍＨｇで１５時間減圧乾燥を行い、粗溶解分を得た。この粗溶解分を純水で洗浄し１５０℃、１０ｍｍＨｇで３時間減圧乾燥を行い、溶解分を得て溶解度を求めた。結果を表２に示す。
【００８１】
【表２】
【００８２】
表２に示された結果から、実施例１で得られたメタクリル酸系架橋共重合体は、評価に用いたすべての溶媒に対する溶解度が保存期間５０日にわたって１％未満であることから、長期にわたる対溶媒安定性に優れていることがわかる。
【００８３】
実施例９（リチウムイオン二次電池の電極の作製）
実施例１で得られたメタクリル酸系架橋共重合体を、めのう乳鉢を用いて粉砕して１００μｍ以下の粒径とし、そのうちの０．５ｇと、溶媒としてのＮ−メチルピロリドン１０ｇと、バインダーとしてのポリフッ化ビニリデン０．１ｇと、補助導電材としてのグラファイト粉末０．４ｇとを混合、攪拌して黒色のスラリーを得た。このスラリー２ｇを、リード線を備えたアルミニウム箔（面積：１．５ｃｍ×１．５ｃｍ、厚さ：１００μｍ）の表面に滴下し、ワイヤーバーで全体が均一な厚さとなるように展開した後、１２０℃で６時間減圧乾燥することにより、実施例１で得られたメタクリル酸系架橋共重合体を集電体に結着させた電極を作製した。集電体の塗布表面を目視観察したところ、ひび割れは認められなかった。なお、メタクリル酸系架橋共重合体からなる塗膜について、膜厚を膜厚測定装置（ＭＯＲＩＴＥＸ（株）、ＭＨＦ−Ｄ１００ＬＲ）にて測定したところ１４０μｍであった。
【００８４】
実施例１０
実施例１で得られたメタクリル酸系架橋共重合体に代えて、実施例２で得られたメタクリル酸系架橋共重合体を用いること以外は、実施例９と同様にして電極を作製したところ、集電体の塗布表面にひび割れは認められなかった。なお、実施例９と同様にして膜厚を測定したところ１５０μｍであった。
【００８５】
実施例１１
実施例１で得られたメタクリル酸系架橋共重合体に代えて、実施例３で得られたメタクリル酸系架橋共重合体を用いること以外は、実施例９と同様にして電極を作製したところ、集電体の塗布表面にひび割れは認められなかった。なお、実施例９と同様にして膜厚を測定したところ１４０μｍであった。
【００８６】
実施例１２
実施例１で得られたメタクリル酸系架橋共重合体に代えて、実施例４で得られたメタクリル酸系架橋共重合体を用いること以外は、実施例９と同様にして電極を作製したところ、集電体の塗布表面にひび割れは認められなかった。なお、実施例９と同様にして膜厚を測定したところ１４０μｍであった。
【００８７】
実施例１３
実施例１で得られたメタクリル酸系架橋共重合体に代えて、実施例５で得られたメタクリル酸系架橋共重合体を用いること以外は、実施例９と同様にして電極を作製したところ、集電体の塗布表面にひび割れは認められなかった。なお、実施例９と同様にして膜厚を測定したところ１４０μｍであった。
【００８８】
実施例１４
実施例１で得られたメタクリル酸系架橋共重合体に代えて、実施例６で得られたメタクリル酸系架橋共重合体を用いること以外は、実施例９と同様にして電極を作製したところ、集電体の塗布表面にひび割れは認められなかった。なお、実施例９と同様にして膜厚を測定したところ１５０μｍであった。
【００８９】
実施例１５
実施例１で得られたメタクリル酸系架橋共重合体に代えて、実施例７で得られたメタクリル酸系架橋共重合体を用いること以外は、実施例９と同様にして電極を作製したところ、集電体の塗布表面にひび割れは認められなかった。なお、実施例９と同様にして膜厚を測定したところ１４０μｍであった。
【００９０】
実施例１６
実施例１で得られたメタクリル酸系架橋共重合体に代えて、実施例８で得られたメタクリル酸系架橋共重合体を用いること以外は、実施例９と同様にして電極を作製したところ、集電体の塗布表面にひび割れは認められなかった。なお、実施例９と同様にして膜厚を測定したところ１４０μｍであった。
【００９１】
比較例５
実施例１で得られたメタクリル酸系架橋共重合体に代えて、比較例１で得られた赤色粉体を用いること以外は、実施例９と同様にして電極を作製したところ、実施例９と同等のスラリーの塗布容易性を得るためには、溶媒としてのＮ−メチルピロリドンの使用量を１２ｇに増加する必要があった。また、Ｎ−メチルピロリドンの使用量を１２ｇにして１２０℃で６時間減圧乾燥し、目視観察したところ、集電体の塗布表面には部分的にひび割れが認められた。なお、実施例９と同様にして膜厚を測定したところ１５０μｍであった。
【００９２】
比較例６
実施例１で得られたメタクリル酸系架橋共重合体に代えて、比較例２で得られた赤色粉体を用いること以外は、実施例９と同様にして電極を作製したところ、実施例９と同等のスラリーの塗布容易性を得るためには、溶媒としてのＮ−メチルピロリドンの使用量を１５ｇに増加する必要があった。また、Ｎ−メチルピロリドンの使用量を１５ｇにして１２０℃で６時間減圧乾燥し、目視観察したところ、集電体の塗布表面には部分的にひび割れが認められた。なお、実施例９と同様にして膜厚を測定したところ１４０μｍであった。
【００９３】
【表３】
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明によれば、エネルギー密度が高く大容量の二次電池に有用な電極材料およびそれを用いた電極を提供することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、（メタ）アクリル酸系架橋共重合体およびそれを用いた二次電池の電極に関する。更に詳しくは、エネルギー密度が高く大容量の二次電池の電極材料として用いられる、（メタ）アクリル酸系架橋共重合体およびそれを用いた二次電池の電極に関する。
【背景技術】
【０００２】
ノート型パソコンや携帯電話等の急速な市場拡大に伴い、これらに用いられるエネルギー密度の高い小型大容量二次電池への要求が高まっている。この要求に応えるために、リチウムイオン等のアルカリ金属イオンを荷電担体としてその電荷授受に伴う電気化学反応を利用した二次電池が開発されている。中でもリチウムイオン二次電池は、エネルギー密度が高く、安定性に優れた大容量二次電池として種々の電子機器に利用されている。このようなリチウムイオン二次電池は、一般に、活物質として正極にリチウム含有遷移金属酸化物を、負極に炭素を用いたものであり、これら活物質へのリチウムイオンの挿入、脱離反応を利用して充放電を行っている。
【０００３】
近年、より大容量化を目的に、電極反応に直接寄与する電極活物質としてラジカル化合物を利用した二次電池が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
前記二次電池では、負極と正極との両極間の荷電担体輸送を行う電解液を構成する溶媒として、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、ジオキソフラン、スルホラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等の有機溶媒が、単独で、もしくは２種以上を混合して用いられる。また、前記ラジカル化合物として、例えば、ポリ（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジニルメタクリレート）、ポリ（２，２，５，５−テトラメチル−２−ピロリジニルメタクリレート）およびポリ（２，２，５，５−テトラメチル−２−ピロリニルメタクリレート）等の高分子の側鎖に安定なラジカルを持つ化合物が用いられる。
【０００５】
しかしながら、これらの従来提案されているラジカル化合物では、対溶媒安定性が不充分で、電極活物質が電解液を構成する溶媒に溶出するため、二次電池の性能安定性が不充分であるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明者らはこのような従来の問題点を解決すべく研究した結果、対溶媒安定性に優れたラジカル化合物の製造方法として、特定の（メタ）アクリル酸化合物を架橋剤の存在下に重合する重合工程を含むことを特徴とする架橋ポリ（メタ）アクリル酸ニトロキシド化合物の製造方法および当該化合物を用いた二次電池の電極の製造方法について特許出願した（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−３０４９９６号公報
【特許文献２】国際公開第２００５／１１６０９２号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２に記載の架橋ポリ（メタ）アクリル酸ニトロキシド化合物は、優れた対溶媒安定性を有し、それを用いることにより二次電池の安定性が向上するものの、これを塗料化して集電体に塗布する際に比較的多量の溶剤を必要とし、また乾燥後の集電体の塗布面にひび割れが発生する場合があった。ひび割れが発生すると、当該電極の、二次電池製造における加工性を損なったり、当該電極を用いた二次電池の容量が低下したりする等の不具合があった。
【０００８】
本発明は、対溶媒安定性に優れ、それを塗布した集電体の塗布表面に乾燥によるひび割れが実質的に発生することのない（メタ）アクリル酸系架橋共重合体およびそれを用いた二次電池の電極を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、鋭意検討した結果、特許文献２における架橋ポリ（メタ）アクリル酸ニトロキシド化合物についてさらに検討を加え、さらに優れた特性を有する（メタ）アクリル酸系架橋共重合体を見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
本発明は、一般式（１）：
【化１】
（式（１）中、Ｒは、水素原子またはメチル基を示す。）で表される（メタ）アクリル酸イミノ化合物と、（メタ）アクリル酸エステルとを架橋剤の存在下で重合した後、ニトロキシド化して得られる（メタ）アクリル酸系架橋共重合体に関する。
また、本発明は、前記（メタ）アクリル酸系架橋共重合体を用いた二次電池の電極に関する。
なお、本発明においては、アクリル酸およびメタクリル酸を（メタ）アクリル酸といい、アクリレートおよびメタクリレートを（メタ）アクリレートという。
以下に本発明を詳細に説明する。
【００１１】
本発明の（メタ）アクリル酸系架橋共重合体は、下記一般式（１）で表される（メタ）アクリル酸イミノ化合物と、（メタ）アクリル酸エステルとを架橋剤の存在下で重合した後、ニトロキシド化して得られるものである。
【化２】
式（１）中、Ｒは、水素原子またはメチル基を表す。
【００１２】
一般式（１）で表される（メタ）アクリル酸イミノ化合物としては、具体的には例えば、２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジニル（メタ）アクリレートが挙げられ、市販品を用いることができる。
【００１３】
本発明の（メタ）アクリル酸系架橋共重合体は、（メタ）アクリル酸エステルを用いることで、電解液を構成する溶媒に対する溶出防止性（対溶媒安定性）を維持しつつ、塗料化に際しては、比較的少量の溶媒で高い塗工性を実現することができ、乾燥時のひび割れを抑制することが可能となる。このような効果が得られる理由は詳らかではないが、導入されたアルキル基同士の反発で溶媒が分子鎖間に入りやすくなるため、スラリーの流動性がアルキル基導入前より改善されるためであると考えられる。
【００１４】
本発明の（メタ）アクリル酸系架橋共重合体を得るために用いられる（メタ）アクリル酸エステルとしては、特に限定されるものではないが、例えば、（メタ）アクリル酸アルキルエステルおよびポリアルキレングリコールモノ（メタ）アクリレート等が挙げられる。（メタ）アクリル酸アルキルエステルとしては、特に限定されるものではないが、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）アクリル酸プロピル、（メタ）アクリル酸イソプロピル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸ヘキシル、（メタ）アクリル酸オクチル、（メタ）アクリル酸デシル、（メタ）アクリル酸ラウリル、（メタ）アクリル酸ステアリルおよび（メタ）アクリル酸ベヘニル等が挙げられる。一方、ポリアルキレングリコールモノ（メタ）アクリレートとしては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレートおよびポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート等が挙げられる。また、ポリアルキレングリコール部の大きさとしては、例えば、アルキレングリコール部の繰り返し数が１〜１００であるものが挙げられる。これらの中でも、得られる（メタ）アクリル酸系架橋共重合体を塗料化した際の塗布容易性が優れることから、（メタ）アクリル酸アルキルエステルが好適に用いられ、これらの中でも、（メタ）アクリル酸ヘキシル、（メタ）アクリル酸オクチル、（メタ）アクリル酸デシル、（メタ）アクリル酸ラウリル、（メタ）アクリル酸ステアリルおよび（メタ）アクリル酸ベヘニルが好適に用いられ、さらに（メタ）アクリル酸ステアリルが特に好適に用いられる。なお、これら（メタ）アクリル酸エステルは、それぞれ１種単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００１５】
（メタ）アクリル酸エステルの使用割合は、当該（メタ）アクリル酸系架橋共重合体の良好な塗布表面が得られる観点および使用量に見合うだけの効果を得る観点から、前記（メタ）アクリル酸イミノ化合物１モルに対して０．００００１〜０．２５モルの割合であることが好ましく、０．００００５〜０．１０モルの割合であることがより好ましく、０．００１〜０．０５モルの割合であることがさらに好ましい。
【００１６】
本発明の（メタ）アクリル酸系架橋共重合体を得るために用いられる架橋剤としては、分子内に複数個の重合性不飽和基を有する化合物であれば特に限定されず、例えば、（メタ）アクリル酸系多官能化合物、アリルエーテル系多官能化合物およびビニル系多官能化合物等が挙げられる。（メタ）アクリル酸系多官能化合物としては、例えば、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，３−プロパンジオールジ（メタ）アクリレート、１，３−ブタンジオールジ（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、１，５−ペンタンジオールジ（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、１，７−ヘプタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，８−オクタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，９−ノナンジオールジ（メタ）アクリレート、１，１０−デカンジオールジ（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、グリセリンジ（メタ）アクリレートおよび２−ヒドロキシ−３−（メタ）アクリロイロキシプロピル（メタ）アクリレート等が挙げられる。アリルエーテル系多官能化合物としては、例えば、ジエチレングリコールジアリルエーテルおよびジブチレングリコールジアリルエーテル等が挙げられる。ビニル系多官能化合物としては、例えば、ジビニルベンゼン等が挙げられる。これらの中でも、高い重合反応性を有する観点から、（メタ）アクリル酸系多官能化合物が好適に用いられ、特に、エ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、１，８−オクタンジオールジ（メタ）アクリレートおよび１，９−ノナンジオールジ（メタ）アクリレートが好適に用いられる。なお、これら架橋剤は、それぞれ１種単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００１７】
架橋剤の使用割合は、優れた対溶媒安定性を有する（メタ）アクリル酸系架橋共重合体が得られる観点および使用量に見合うだけの効果を得る観点から、前記（メタ）アクリル酸イミノ化合物１モルに対して０．００００１〜０．２５モルの割合であることが好ましく、０．００００５〜０．１モルの割合であることがより好ましく、０．０００１〜０．０５モルの割合であることがさらに好ましい。
【００１８】
本発明において、前記（メタ）アクリル酸イミノ化合物と、（メタ）アクリル酸エステルとを、架橋剤の存在下で重合する方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、懸濁重合法、乳化重合法および溶液重合法等の方法を用いることができる。
【００１９】
懸濁重合法としては、例えば、攪拌機、温度計、窒素ガス導入管および冷却管を備えた反応器を用いて、所定量の（メタ）アクリル酸イミノ化合物、（メタ）アクリル酸エステル、架橋剤並びに油溶性ラジカル重合開始剤を不活性炭化水素系溶媒に混合したものと、界面活性剤とを、反応不活性である水に混合して分散させた後、窒素ガスにより脱酸素し、攪拌下で加熱する方法が挙げられる。
【００２０】
懸濁重合法に用いられる油溶性ラジカル重合開始剤としては特に限定されず、例えば、過酸化ベンゾイル、過酸化−ｔｅｒｔ−ブチル、ラウロイルパーオキシド、ジイソプロピルペルオキシジカルボナートおよびジシクロヘキシルペルオキシジカルボナート等の過酸化物系重合開始剤；α、α′−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およびジメチル−２，２′−アゾビスイソブチレート等のアゾ系重合開始剤；過酸化ベンゾイル／ジメチルアニリン、過酸化ジ−ｔｅｒｔ−ブチル／ジメチルアニリン、ラウロイルパーオキシド／ジメチルアニリン等のレドックス系重合開始剤等が挙げられる。これらの中でも、安価であり取扱いが簡便なα、α′−アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ系重合開始剤が好適に用いられる。
【００２１】
懸濁重合法に用いられる油溶性ラジカル重合開始剤の使用量は、使用する油溶性ラジカル重合開始剤の種類や反応温度により異なるが、通常、（メタ）アクリル酸イミノ化合物１００重量部に対して０．００５〜５重量部である。
【００２２】
懸濁重合法に用いられる不活性炭化水素系溶媒としては特に限定されず、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒；ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、リグロイン等の非環式飽和炭化水素系溶媒；シクロペンタン、メチルシクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の環式飽和炭化水素系溶媒；ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素系溶媒等が挙げられる。これらの中でも、工業的に入手が容易で、安価であり、得られる重合反応生成物の品質が安定する観点から、芳香族炭化水素系溶媒および非環式飽和炭化水素系溶媒が好ましく、中でも、トルエンおよびｎ−ヘキサンが好適に用いられる。
【００２３】
懸濁重合法に用いられる不活性炭化水素系溶媒の使用量は、（メタ）アクリル酸イミノ化合物を十分溶解させて重合反応を円滑に進行させる観点および使用量に見合うだけの効果を得る観点から、（メタ）アクリル酸イミノ化合物１００重量部に対して５０〜３００重量部であることが好ましく、１００〜２００重量部であることがより好ましい。
【００２４】
懸濁重合法に用いられる前記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、両性界面活性剤のいずれをも用いることができる。
【００２５】
懸濁重合法に用いられるアニオン性界面活性剤としては、例えば、脂肪酸ナトリウム、脂肪族カリウム、アルキル硫酸ナトリウム、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルカンスルホン酸ナトリウム、アルキルリン酸ナトリウム、アシロイルメチルタウレート、Ｎ−メチル−Ｎ−アシルアミドプロピオン酸ナトリウム、モノアルキルビフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム、ナフタリンスルホン酸ナトリウム−ホルマリン縮合物、アシルグルタミン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテルメチルカルボン酸ナトリウムおよびポリオキシエチレンアルキルエーテルエタンスルホン酸ナトリウム等が挙げられる。
【００２６】
懸濁重合法に用いられるカチオン性界面活性剤としては、例えば、モノアルキルトリメチルアンモニウムメトサルフェート、カチオン化セルロース、アルキルトリメチルアンモニウムクロライド、ジステアリルジメチルアンモニウムクロライド、ジアルキルジメチルアンモニウムクロライド、ジアルキルジメチルベンジルアンモニウムクロライドおよびアルキルピリジニウムクロライド等が挙げられる。
【００２７】
懸濁重合法に用いられるノニオン性界面活性剤としては、例えば、脂肪酸モノグリセライド、ソルビタン脂肪酸部分エステル、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脂肪酸モノグリセライド、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸部分エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸部分エステル、ポリオキシエチレンラノリンアルコールエーテル、ポリエチレングリコール脂肪酸モノエステル、ポリエチレングリコール脂肪酸ジエステル、ポリオキシエチレン脂肪酸アミン、ポリグリセリン脂肪酸部分エステル、ビス（２−ヒドロキシエチル）アルキルアミン、アルキルジメチルアミンオキシド、脂肪酸アルキロールアミド、ω−メトキシポリオキシエチレン−α−アルキルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックコポリマー、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアセチレングリコール、シュガー脂肪酸部分エステル、ポリビニルアルコールおよび部分ケン化ポリビニルアルコール等が挙げられる。
【００２８】
懸濁重合法に用いられる両性界面活性剤としては、例えば、Ｎ−アシルアミドプロピル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニオベタイン、Ｎ−アシルアミドプロピル−Ｎ’，Ｎ’−ジメチル−Ｎ’−β−ヒドロキシプロピルアンモニオスルホベタイン、Ｎ−アシルアミドエチル−Ｎ’−ヒドロキシエチル−Ｎ’−カルボキシメチルアンモニオベタイン、Ｎ−アルキル−Ｎ−ジメチル−Ｎ−カルボキシメチルアンモニオベタイン、アルキルジアミノエチルグリシンおよびアシル化ポリペプタイド等が挙げられる。
【００２９】
これらの界面活性剤の中でも、工業的に入手が容易で、安価であり、得られる重合反応生成物の品質が安定する観点から、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ポリビニルアルコールおよび部分ケン化ポリビニルアルコールが好適に用いられる。アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムの中でも、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムが好ましく、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムの中でも、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムが好ましい。
【００３０】
懸濁重合法に用いられる界面活性剤の使用量は、反応を円滑に進行させる観点および使用量に見合うだけの効果を得る観点から、前記水１００重量部に対して０．０５〜１０重量部であることが好ましく、０．１〜５重量部であることがより好ましい。
また、懸濁重合法に用いられる水の使用量は、重合熱を十分除去できる観点および重合温度を制御しやすくする観点から、（メタ）アクリル酸イミノ化合物１００重量部に対して２００〜３０００重量部であることが好ましく、３００〜２０００重量部であることがより好ましい。
なお、前記懸濁重合反応において、必要に応じてイソプロピルアルコール等の連鎖移動剤やメタノール等の重合停止剤等の添加剤を、適宜加えてもよい。
【００３１】
懸濁重合法における反応温度としては、３０〜１００℃が好ましく、４０〜８０℃がより好ましい。反応時間は、前記反応温度により異なるため一概には言えないが、通常、０．５〜１０時間である。
【００３２】
かくして得られた重合反応生成物は、反応溶媒中に粒子状態で存在するため、当該反応液をろ過することにより単離することができる。さらに、水、メタノール、ヘキサン等を用いて、未反応物等を除去、洗浄し、乾燥することにより精製することができる。
【００３３】
本発明の（メタ）アクリル酸系架橋共重合体を得るために用いられる別の重合方法である乳化重合法としては、例えば、攪拌機、温度計、窒素ガス導入管および冷却管を備えた反応器を用いて、所定量の（メタ）アクリル酸イミノ化合物、（メタ）アクリル酸エステル、架橋剤並びに界面活性剤を、不活性溶媒である水に混合して分散させた後、窒素ガスにより脱酸素し、水溶性ラジカル重合開始剤を添加して、攪拌下で加熱する方法が挙げられる。
【００３４】
乳化重合法に用いられる水溶性ラジカル重合開始剤としては特に限定されず、例えば、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム等の過酸化物系重合開始剤、硫酸第一鉄アンモニウム／過硫酸アンモニウムおよびエタノールアミン／過硫酸カリウム等のレドックス系重合開始剤等が挙げられる。これらの中でも、安価であり取扱いが簡便な過硫酸カリウム等の過酸化物系重合開始剤が好適に用いられる。
また、乳化重合法における、界面活性剤の種類や使用量、重合開始剤の使用量、不活性溶媒としての水の使用量、反応温度および反応時間は、前記懸濁重合法におけるそれらと同様のものを適用することができる。
【００３５】
なお、乳化重合法において、（メタ）アクリル酸イミノ化合物を溶解するために、懸濁重合法で用いるものと同様の不活性炭化水素系溶媒を適宜加えてもよく、さらに、必要に応じてイソプロピルアルコール等の連鎖移動剤やメタノール等の重合停止剤等の添加剤を適宜加えてもよい。
【００３６】
かくして得られた重合反応生成物は、例えば、反応液を大量の冷水と混合し、当該重合反応生成物を沈澱させた後、ろ過する等して単離することができる。さらに、水、ヘキサン、メタノール等を用いて、未反応物等を除去、洗浄した後、乾燥することにより精製することができる。
【００３７】
本発明の（メタ）アクリル酸系架橋共重合体を得るために用いられる別の重合方法である溶液重合法としては、例えば、攪拌機、温度計、窒素ガス導入管および冷却管を備えた反応器に、所定量の（メタ）アクリル酸イミノ化合物、（メタ）アクリル酸エステル、架橋剤並びに不活性溶媒を仕込み、窒素ガスにより脱酸素した後、攪拌しながら重合開始剤を添加する方法が挙げられる。
【００３８】
溶液重合法に用いられる不活性溶媒としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒；ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、リグロイン等の非環式飽和炭化水素系溶媒；シクロペンタン、メチルシクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の環式飽和炭化水素系溶媒；ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒等の不活性溶媒が挙げられる。
溶液重合法に用いられる不活性溶媒の使用量は、反応を円滑に進行させる観点および使用量に見合うだけの効果を得る観点から、（メタ）アクリル酸イミノ化合物１００重量部に対して５０〜２０００重量部であることが好ましい。
【００３９】
溶液重合法に用いられる重合開始剤としては特に限定されず、ラジカル重合開始剤やアニオン系重合開始剤を用いて重合することができる。ラジカル重合開始剤としては、例えば、過酸化ベンゾイル、ラウロイルパーオキシド、クメンハイドロパーオキシド、第三級ブチルハイドロパーオキシド、過硫酸カリウム等の過酸化物系重合開始剤；α、α′−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、ジメチル−２，２′−アゾビスイソブチレート等のアゾ系重合開始剤；硫酸第一鉄アンモニウム／過硫酸アンモニウム、エタノールアミン／過硫酸カリウム、臭素酸ナトリウム／二酸化硫黄等のレドックス系重合開始剤等が挙げられる。これらの中でも、安価であり取扱いが簡便なα、α′−アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ系重合開始剤が好適に用いられる。また、アニオン系重合開始剤としては、例えば、グリニャール試薬（ｎ−ブチルマグネシウムブロマイド、イソブチルマグネシウムブロマイド、ｔｅｒｔ−ブチルマグネシウムブロマイド、ｎ−ブチルマグネシウムクロライド、イソブチルマグネシウムクロライド、ｔｅｒｔ−ブチルマグネシウムクロライド等）およびアルキルリチウム（ｎ−ブチルリチウム、ｔｅｒｔ−ブチルリチウム、１，１，−ジフェニルヘキシルリチウム等）等が挙げられる。これらの中でも、得られる重合反応生成物の品質が安定する観点からｔｅｒｔ−ブチルリチウム等のアルキルリチウムが好適に用いられる。
溶液重合法に用いられる重合開始剤の使用量は、使用する重合開始剤の種類や反応温度により異なるが、通常、（メタ）アクリル酸イミノ化合物１００重量部に対して０．００５〜５重量部である。
なお、前記溶液重合反応において、必要に応じてイソプロピルアルコール等の連鎖移動剤やメタノール等の重合停止剤等の添加剤を、適宜加えてもよい。
【００４０】
溶液重合法における反応温度としては、使用する重合開始剤の種類により異なるが、通常−１００〜１００℃が好ましく、−５０〜８０℃がより好ましい。反応時間は前記反応温度により異なるため一概には言えないが、通常、２〜１０時間である。
【００４１】
かくして得られた重合反応生成物は、反応液をヘキサン等の脂肪族炭化水素等の溶媒と混合し、当該重合反応生成物を沈澱させた後、ろ過する等して単離することができる。さらに、ヘキサン、メタノール等を用いて、未反応物等を除去、洗浄し、乾燥することにより精製することができる。
【００４２】
本発明の（メタ）アクリル酸系架橋共重合体は、前記重合反応生成物をニトロキシド化することにより製造することができる。
前記重合反応生成物をニトロキシド化する方法としては、特に限定されず、例えば、立体障害を有する第２級アミンを、酸化剤を用いて酸化することにより、対応するニトロキシド遊離基を有する化合物を製造する公知の方法等を挙げることができる。具体的には、例えば、前記重合反応生成物と不活性溶媒とを混合した後、攪拌下、酸化剤を添加しながら反応させることにより、前記重合反応生成物をニトロキシド化することができる。
【００４３】
ニトロキシド化に使用する不活性溶媒としては、例えば、ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素類、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル等の脂肪族ニトリル類、ベンゾニトリル、トルニトリル等の芳香族ニトリル類、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、ｉｓｏ−プロパノール、ｎ−ブタノール、ｓｅｃ−ブタノール、ｉｓｏ−ブタノール、ｔｅｒｔ−ブタノール等のアルコール類およびベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、並びに水等が挙げられる。これらの中でも、ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素類およびメタノール、エタノール、ｔｅｒｔ−ブタノール等のアルコール類が好適に用いられる。
【００４４】
ニトロキシド化に使用する不活性溶媒の使用量は、反応を円滑に進行させる観点および使用量に見合うだけの効果を得る観点から、前記重合反応生成物１００重量部に対して５０〜５０００重量部であることが好ましく、１００〜３０００重量部であることがより好ましい。
【００４５】
ニトロキシド化に使用する酸化剤としては、例えば、過酸化水素、過ギ酸、過酢酸、過安息香酸および過フタル酸等の過酸化物やこれらのハロゲン化物、酸化銀、四酢酸鉛、ヘキサシアノ鉄（ＩＩＩ）酸カリウムおよび過マンガン酸カリウム等の酸化物、並びに空気等が挙げられる。
【００４６】
ニトロキシド化に使用する酸化剤の使用割合は、反応を円滑に進行させる観点および使用量に見合うだけの効果を得る観点から、前記重合反応生成物の製造に用いた（メタ）アクリル酸イミノ化合物１モルに対して１〜１００モルの割合であることが好ましく、１．５〜５０モルであることがより好ましい。
【００４７】
また、前記ニトロキシド化反応において、必要に応じて触媒を使用することができる。触媒としては、通常のニトロキシド化反応に使用されている触媒を挙げることができる。
ニトロキシド化反応に用いられる触媒の具体例としては、タングステンおよびモリブデン等の１８族型元素周期律表第６族から選ばれる金属元素を含む化合物であって、例えば、タングステン酸、リンタングステン酸、パラタングステン酸並びにこれらのアルカリ金属塩（ナトリウム塩、カリウム塩等）およびアンモニウム塩や酸化タングステン、タングステンカルボニル等のタングステン化合物；モリブデン酸、リンモリブデン酸、パラモリブデン酸並びにこれらのアルカリ金属塩（ナトリウム塩、カリウム塩等）およびアンモニウム塩や酸化モリブデン、モリブデンカルボニル等のモリブデン化合物等が挙げられ、さらに具体的には、パラタングステン酸アンモニウム、タングステン酸ナトリウム、リンタングステン酸、モリブデン酸ナトリウム、三酸化モリブデン、モリブデンヘキサカルボニル等が挙げられる。
【００４８】
ニトロキシド化反応に用いられる触媒の使用量は、反応を円滑に進行させる観点および使用量に見合うだけの効果を得る観点から、前記重合反応生成物１００重量部に対して０．００１〜２０重量部であることが好ましく、０．０１〜１０重量部であることがより好ましい。
【００４９】
ニトロキシド化の反応温度としては、０〜１００℃が好ましく、２０〜８０℃がより好ましい。
【００５０】
前記重合反応生成物をニトロキシド化する方法の操作としては、容易に収率よく反応できることから、まず前記重合反応生成物、不活性溶媒および必要に応じて触媒を混合した後、酸化剤を添加しながら反応させるのが好ましい。
酸化剤を添加しながら反応させる時間は、特に制限はないが、通常、１〜１０時間、好ましくは３〜６時間である。さらに、通常、酸化剤の添加終了後、前記温度に１〜１０時間保持して反応を完結させる。
【００５１】
かくして得られた、本発明の（メタ）アクリル酸系架橋共重合体は、ろ過や乾燥等を組み合わせて前記反応液から単離することができる。なお、前記ニトロキシド化反応において、重合反応生成物は必ずしも不活性溶媒に溶解させる必要はなく、例えば膨潤した状態であっても、前記ニトロキシド化反応は容易に進行する。
【００５２】
本発明の（メタ）アクリル酸系架橋共重合体を用いて、これを集電体と結着させることにより二次電池の電極を製造することができる。
前記集電体は、二次電池の電極から発生する電荷が集められる電極構成部であって、導電体からなる。集電体に使用される部材としては、通常、ニッケル、アルミニウム、銅、金、銀、アルミニウム合金、ステンレス等の金属箔、金属平板および金属メッシュ、並びに炭素棒等が挙げられる。
【００５３】
本発明の二次電池の電極を製造する方法としては、例えば、当該（メタ）アクリル酸系架橋共重合体を塗料化する塗料化工程と該塗料を集電体に塗布する塗布工程とを含む方法を挙げることができる。前記塗料化の方法および塗布の方法には特に制限がなく、公知の方法や装置を用いて行うことができる。
【００５４】
塗料化の方法としては、例えば、（メタ）アクリル酸系架橋共重合体にバインダーを混合した後、溶媒を加えてスラリー状にする方法等が挙げられる。バインダーの具体例としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ビニリデンフロライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ビニリデンフロライド−テトラフルオロエチレン共重合体、スチレン・ブタジエン共重合ゴム、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイミドおよび各種ポリウレタン等の樹脂バインダーが挙げられる。また前記溶媒の具体例としては、例えば、ジメチルホルムアミドおよびＮ−メチルピロリドン等が挙げられる。
【００５５】
また、塗布の方法としては、例えば、前記塗料化により得られたスラリーを集電体の表面に滴下し、ワイヤーバーで全体が均一な厚さとなるように展開させた後、乾燥させて溶媒を除去する方法が挙げられる。
【００５６】
なお、前記塗料化に際し、インピーダンスを低下させる目的から、（メタ）アクリル酸系架橋共重合体に補助導電材やイオン伝導補助材を適宜加えてもよい。補助導電材の具体例としては、グラファイト、カーボンブラック、アセチレンブラック等の炭素質微粒子、および、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリアセン等の導電性高分子等が挙げられる。また、イオン伝導補助材の具体例としては、高分子ゲル電解質および高分子固体電解質等が挙げられる。
【００５７】
前記塗料化した（メタ）アクリル酸系架橋共重合体を塗布して得られる塗膜の膜厚は、１０〜１０００μｍであることが好ましく、５０〜３００μｍであることがより好ましい。
【００５８】
本発明の二次電池の電極は、例えば、リチウムイオン二次電池等、エネルギー密度が高く大容量の二次電池の電極として好適に使用することができる。
【発明の効果】
【００５９】
本発明によると、対溶媒安定性に優れるだけでなく、それを塗料化した際の塗布容易性に優れ、乾燥によるひび割れが実質的に発生することのない（メタ）アクリル酸系架橋共重合体およびそれを用いた二次電池の電極が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６０】
以下に、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明は、これら実施例によってなんら限定されるものではない。
【００６１】
実施例１
内容積２００ｍｌの三角フラスコに２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジニルメタクリレート２２．５０ｇ（１００ミリモル）、１，９−ノナンジオールジメタクリレート０．３０ｇ（１．０ミリモル）、メタクリル酸−ｎ−ステアリル０．３４ｇ（１．０ミリモル）、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０．３４ｇ（１．４ミリモル）およびトルエン２６ｍｌを仕込み、混合して均一溶液を得た。
次に、攪拌機、窒素ガス導入管、温度計、還流冷却管を備えた５００ｍｌ容の４つ口フラスコに、水２００ｍｌおよび界面活性剤としての部分ケン化ポリビニルアルコール（ケン化度：８７％，重合度：２０００）３．０ｇを仕込み、混合し、この溶液を２５℃に保ちながら、攪拌下、前記均一溶液を加えて分散させた。引き続き、窒素ガスを通じて反応系内の酸素を除去した後、攪拌下、６０℃にて６時間反応させた。反応終了後、反応液を室温まで冷却し、ろ過した後、水５００ｍｌ、次いでヘキサン５００ｍｌでそれぞれ洗浄し、減圧乾燥して白色粉体の重合反応生成物２３．１ｇを得た（収率９９．８％）。
得られた白色粉体の重合反応生成物のＨ−ＮＭＲを測定したところ、５．０６、３．９２、１．８７、１．２３、１．２１、１．１７、０．９４、０．７３ｐｐｍにピークが認められた。これらピークのうち３．９２ｐｐｍに認められたピークはメタクリル酸−ｎ−ステアリルに起因するものである。
【００６２】
次に、得られた重合反応生成物１０ｇ、触媒としてタングステン酸ナトリウム二水和物０．７３ｇ（２．２ミリモル）、およびメタノール３００ｍｌを攪拌機、窒素ガス導入管、温度計、還流冷却管および滴下ロートを備えた５００ｍｌ容の４つ口フラスコに仕込み、２５℃に保ちながら窒素ガスを通じて反応系内の酸素を除去した後、３０％の過酸化水素溶液５０．４０ｇ（４４５ミリモル）を３時間かけて滴下した。引き続き８時間２５℃に保持した後、反応液をろ過し、メタノール５００ｍｌ、次いで水５００ｍｌでそれぞれ洗浄し、減圧乾燥して赤色粉体のメタクリル酸系架橋共重合体９．８ｇを得た。
【００６３】
実施例２
内容積２００ｍｌの三角フラスコに２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジニルメタクリレート２２．５０ｇ（１００ミリモル）、１，９−ノナンジオールジメタクリレート０．３０ｇ（１．０ミリモル）、メタクリル酸−ｎ−ステアリル０．３４ｇ（１．０ミリモル）およびトルエン２６ｍｌを仕込み、混合して均一溶液を得た。
次に、攪拌機、窒素ガス導入管、温度計、還流冷却管を備えた５００ｍｌ容の４つ口フラスコに、水２００ｍｌ、界面活性剤としてのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム３．０ｇおよび重合開始剤としての過硫酸カリウム０．３８ｇ（１．４ミリモル）を仕込み混合し、この溶液を２５℃に保ちながら、攪拌下、前記均一溶液を加えて分散させた。引き続き、窒素ガスを通じて反応系内の酸素を除去した後、攪拌下、６０℃にて６時間反応させた。反応終了後、反応液を室温まで冷却し、ろ過した後、水５００ｍｌ、次いでヘキサン５００ｍｌでそれぞれ洗浄し、減圧乾燥して白色粉体の重合反応生成物２２．５ｇを得た（収率９７．１％）。
得られた白色粉体の重合反応生成物のＨ−ＮＭＲを測定したところ、５．０６、３．９２、１．８８、１．２３、１．２０、１．１７、０．９４、０．７２ｐｐｍにピークが認められた。これらピークのうち３．９２ｐｐｍに認められたピークはメタクリル酸−ｎ−ステアリルに起因するものである。
【００６４】
次に、得られた重合反応生成物１０ｇ、触媒としてタングステン酸ナトリウム二水和物０．７３ｇ（２．２ミリモル）、およびメタノール３００ｍｌを攪拌機、窒素ガス導入管、温度計、還流冷却管および滴下ロートを備えた５００ｍｌ容の４つ口フラスコに仕込み、２５℃に保ちながら窒素ガスを通じて反応系内の酸素を除去した後、３０％の過酸化水素溶液５０．４０ｇ（４４５ミリモル）を３時間かけて滴下した。引き続き８時間２５℃に保持した後、反応液をろ過し、メタノール５００ｍｌ、次いで水５００ｍｌでそれぞれ洗浄した後、減圧乾燥して赤色粉体のメタクリル酸系架橋共重合体９．９ｇを得た。
【００６５】
実施例３
実施例１において、１，９−ノナンジオールジメタクリレート０．３０ｇ（１．０ミリモル）に代えて、１，９−ノナンジオールジメタクリレート３．２９ｇ（１１．１ミリモル）を用いた以外は実施例１と同様にして、白色粉体の重合反応生成物２４．５ｇを得た（収率９３．８％）。
得られた白色粉体の重合反応生成物のＨ−ＮＭＲを測定したところ、５．０７、３．９１、１．８８、１．２４、１．２１、１．１７、０．９４、０．７３ｐｐｍにピークが認められた。これらピークのうち３．９１ｐｐｍに認められたピークはメタクリル酸−ｎ−ステアリルに起因するものである。
次に、得られた重合反応生成物について、実施例１と同様の操作を行うことにより、赤色粉体のメタクリル酸系架橋共重合体９．６ｇを得た。
【００６６】
実施例４
実施例１において、１，９−ノナンジオールジメタクリレート０．３０ｇ（１．０ミリモル）に代えて、１，９−ノナンジオールジアクリレート０．２８ｇ（１．０ミリモル）を用いた以外は実施例１と同様にして、白色粉体の重合反応生成物２２．４ｇを得た（収率９６．９％）。
得られた白色粉体の重合反応生成物のＨ−ＮＭＲを測定したところ、５．０６、３．９１、１．８７、１．２２、１．２０、１．１６、０．９３、０．７２ｐｐｍにピークが認められた。これらピークのうち３．９１ｐｐｍに認められたピークはメタクリル酸−ｎ−ステアリルに起因するものである。
次に、得られた重合反応生成物について、実施例１と同様の操作を行うことにより、赤色粉体のメタクリル酸系架橋共重合体９．８ｇを得た。
【００６７】
実施例５
実施例１において、１，９−ノナンジオールジメタクリレート０．３０ｇ（１．０ミリモル）に代えて、エチレングリコールジメタクリレート０．２０ｇ（１．０ミリモル）を用いた以外は実施例１と同様にして、白色粉体の重合反応生成物２１．９ｇを得た（収率９５．１％）。
得られた白色粉体の重合反応生成物のＨ−ＮＭＲを測定したところ、５．０７、４．３５、３．９２、１．８８、１．２５、１．２１、１．１８、０．９５、０．７３ｐｐｍにピークが認められた。これらピークのうち４．３５ｐｐｍに認められたピークはエチレングリコールジメタクリレートに起因するものであり、３．９２ｐｐｍに認められたピークはメタクリル酸−ｎ−ステアリルに起因するものである。
次に、得られた重合反応生成物について、実施例１と同様の操作を行うことにより、赤色粉体のメタクリル酸系架橋共重合体９．９ｇを得た。
【００６８】
実施例６
実施例１において、メタクリル酸−ｎ−ステアリル０．３４ｇ（１．０ミリモル）に代えて、メタクリル酸−ｎ−ステアリル０．０３ｇ（０．１ミリモル）を用いた以外は実施例１と同様にして、白色粉体の重合反応生成物２２．６ｇを得た（収率９９．０％）。
得られた白色粉体の重合反応生成物のＨ−ＮＭＲを測定したところ、５．０６、３．９２、１．８７、１．２３、１．２０、１．１６、０．９３、０．７２ｐｐｍにピークが認められた。これらピークのうち３．９２ｐｐｍに認められたピークはメタクリル酸−ｎ−ステアリルに起因するものである。
次に、得られた重合反応生成物について、実施例１と同様の操作を行うことにより、赤色粉体のメタクリル酸系架橋共重合体９．８ｇを得た。
【００６９】
実施例７
攪拌機、窒素ガス導入管、温度計、還流冷却管を備えた５００ｍｌ容の４つ口フラスコに、２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジニルメタクリレート７０．０ｇ（３１１ミリモル）、１，９−ノナンジオールジメタクリレート０．９２ｇ（３．１ミリモル）、メタクリル酸−ｎ−ステアリル２．１０ｇ（６．２ミリモル）およびテトラヒドロフラン１５０ｍｌを仕込み、均一溶液を得た。この溶液を２５℃に保ちながら、窒素ガスを通じて反応系内の酸素を除去した後、重合開始剤としてのα，α’−アゾビスイソブチロニトリル０．３５８ｇ（２．２ミリモル）を加えて、攪拌下、５０℃にて６時間反応させた。反応終了後、反応液を室温まで冷却し、ヘキサン２０００ｍｌ中に加えてろ過した後、ヘキサン５００ｍｌで洗浄し、減圧乾燥して白色粉体の重合反応生成物７０．４ｇを得た（収率９７．５％）
得られた白色粉体の重合反応生成物のＨ−ＮＭＲを測定したところ、５．０５、３．９２、１．８６、１．２２、１．２０、１．１６、０．９３、０．７２ｐｐｍにピークが認められた。これらピークのうち３．９２ｐｐｍに認められたピークはメタクリル酸−ｎ−ステアリルに起因するものである。
【００７０】
次に、得られた重合反応生成物１８ｇおよびジクロロメタン１５０ｍｌを攪拌機、窒素ガス導入管、温度計、還流冷却管および滴下ロートを備えた５００ｍｌ容の４つ口フラスコに仕込み、２５℃に保ちながら窒素ガスを通じて反応系内の酸素を除去した後、ジクロロメタン２００ｍｌに溶解させたｍ−クロロ過安息香酸３４．０ｇ（純分６５重量％、１２８．０ミリモル）を５時間かけて滴下した。引き続き６時間、２５℃に保持した後、遠心分離により反応液から白色沈澱物を分離除去し、残りの上層部を１０重量％炭酸カリウム水溶液１５０ｍｌ、次いで飽和食塩水１５０ｍｌでそれぞれ洗浄後、有機層を適量の硫酸マグネシウムで脱水し、硫酸マグネシウム除去後、減圧乾燥して赤色粉体のメタクリル酸系架橋共重合体１６．２ｇを得た。
【００７１】
実施例８
攪拌機、窒素ガス導入管、温度計、環流冷却管を備えた５００ｍｌ容の４つ口フラスコに２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジニルメタクリレート７０．０ｇ（３１１ミリモル）、１，９−ノナンジオールジメタクリレート０．９２ｇ（３．１ミリモル）、メタクリル酸−ｎ−ステアリル２．１０ｇ（６．２ミリモル）および脱水したトルエン１５０ｍｌを仕込み、均一溶液を得た。この溶液を０℃に保ちながら、窒素ガスを通じて反応系内の酸素を除去した後、重合開始剤として市販のｎ−ブチルリチウムのヘキサン溶液（１．５ｍｏｌ／ｌ）１．４ｍｌ（ｎ−ブチルリチウムとして２．２ミリモル、０．１４ｇ）を加えて、攪拌下、０℃にて６時間反応させた後、メタノールを添加して反応を停止させた。反応終了後、反応液を室温までもどし、ヘキサン２０００ｍｌ中に加えてろ過した後、ヘキサン５００ｍｌで洗浄し、減圧乾燥して白色粉体の重合反応生成物７０．５ｇを得た（収率９６．１％）。
得られた白色粉体の重合反応生成物のＨ−ＮＭＲを測定したところ、５．０６、３．９２、１．８７、１．２３、１．２１、１．１８、０．９４、０．７４ｐｐｍにピークが認められた。これらピークのうち３．９２ｐｐｍに認められたピークはメタクリル酸−ｎ−ステアリルに起因するものである。
【００７２】
次に、得られた重合反応生成物１０ｇ、触媒としてタングステン酸ナトリウム二水和物０．７３ｇ（２．２ミリモル）、およびメタノール３００ｍｌを攪拌機、窒素ガス導入管、温度計、還流冷却管および滴下ロートを備えた５００ｍｌ容の４つ口フラスコに仕込み、２５℃に保ちながら窒素ガスを通じて反応系内の酸素を除去した後、３０％の過酸化水素溶液５０．４０ｇ（４４５ミリモル）を３時間かけて滴下した。引き続き８時間２５℃に保持した後、反応液をろ過し、メタノール５００ｍｌ、次いで水５００ｍｌでそれぞれ洗浄した後、減圧乾燥して赤色粉体のメタクリル酸系架橋共重合体９．５ｇを得た。
【００７３】
比較例１
実施例１においてメタクリル酸−ｎ−ステアリル０．３４ｇ（１．０ミリモル）を用いない以外は実施例１と同様にして、白色粉体の重合反応生成物２１．１ｇを得た（収率９２．５％）。
得られた白色粉体の重合反応生成物のＨ−ＮＭＲを測定したところ、認められたピークは５．０６、１．８８、１．２５、１．２１、１．１６、０．９４、０．７３ｐｐｍであり、実施例１に認められた３．９２ｐｐｍのピークは観測されなかった。
次に、得られた重合反応生成物について、実施例１と同様の操作を行うことにより、赤色粉体９．２ｇを得た。
【００７４】
比較例２
実施例２においてメタクリル酸−ｎ−ステアリル０．３４ｇ（１．０ミリモル）を用いない以外は実施例２と同様にして、白色粉体の重合反応生成物２１．８ｇを得た（収率９５．６％）。
得られた白色粉体の重合反応生成物のＨ−ＮＭＲを測定したところ、認められたピークは５．０７、１．８７、１．２３、１．２０、１．１６、０．９３、０．７２ｐｐｍであり、実施例１に認められた３．９２ｐｐｍのピークは観測されなかった。
次に、得られた重合反応生成物について、実施例１と同様の操作を行うことにより、赤色粉体９．５ｇを得た。
【００７５】
比較例３
実施例１において、１，９−ノナンジオールジメタクリレート０．３０ｇ（１．０ミリモル）を用いない以外は実施例１と同様にして、赤色粉体９．７ｇを得た。
【００７６】
比較例４
実施例２において、１，９−ノナンジオールジメタクリレート０．３０ｇ（１．０ミリモル）を用いない以外は実施例２と同様にして、赤色粉体９．５ｇを得た。
【００７７】
（メタ）アクリル酸系架橋共重合体および赤色粉体の評価
実施例１〜８で得られたメタクリル酸系架橋共重合体および比較例１〜４で得られた赤色粉体について、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネートおよびエチレンカーボネート／ジエチルカーボネートの混合溶媒（重量比：３／７）の各溶媒に対する溶解性を評価した。各溶媒に対してそれぞれの粉体濃度が１０重量％となるように混合し、室温にて２４時間攪拌した後、ろ過して得たろ液を、１５０℃、１０ｍｍＨｇで１５時間減圧乾燥を行い、粗溶解分を得た。この粗溶解分を純水で洗浄し、１５０℃、１０ｍｍＨｇで３時間減圧乾燥を行い、溶解分を得て溶解度を求めた。これらの結果を表１に示す。
【００７８】
【表１】
【００７９】
表１に示された結果から、実施例１〜８で得られたメタクリル酸系架橋共重合体および比較例１〜２で得られた赤色粉体は、評価に用いた全ての溶媒に対する溶解度が１％未満であることから、対溶媒安定性に優れていることがわかる。
これに対して、比較例３、４で得られた赤色粉体は、評価に用いた全ての溶媒に対する溶解度が極めて高く、対溶媒安定性に劣るものであった。
【００８０】
実施例１で得られたメタクリル酸系架橋共重合体について、上記評価で使用した各溶媒に対して１０重量％となるように混合した後、攪拌下４０℃にて保存した。所定期間経過後、ろ過して得たろ液を、１５０℃、１０ｍｍＨｇで１５時間減圧乾燥を行い、粗溶解分を得た。この粗溶解分を純水で洗浄し１５０℃、１０ｍｍＨｇで３時間減圧乾燥を行い、溶解分を得て溶解度を求めた。結果を表２に示す。
【００８１】
【表２】
【００８２】
表２に示された結果から、実施例１で得られたメタクリル酸系架橋共重合体は、評価に用いたすべての溶媒に対する溶解度が保存期間５０日にわたって１％未満であることから、長期にわたる対溶媒安定性に優れていることがわかる。
【００８３】
実施例９（リチウムイオン二次電池の電極の作製）
実施例１で得られたメタクリル酸系架橋共重合体を、めのう乳鉢を用いて粉砕して１００μｍ以下の粒径とし、そのうちの０．５ｇと、溶媒としてのＮ−メチルピロリドン１０ｇと、バインダーとしてのポリフッ化ビニリデン０．１ｇと、補助導電材としてのグラファイト粉末０．４ｇとを混合、攪拌して黒色のスラリーを得た。このスラリー２ｇを、リード線を備えたアルミニウム箔（面積：１．５ｃｍ×１．５ｃｍ、厚さ：１００μｍ）の表面に滴下し、ワイヤーバーで全体が均一な厚さとなるように展開した後、１２０℃で６時間減圧乾燥することにより、実施例１で得られたメタクリル酸系架橋共重合体を集電体に結着させた電極を作製した。集電体の塗布表面を目視観察したところ、ひび割れは認められなかった。なお、メタクリル酸系架橋共重合体からなる塗膜について、膜厚を膜厚測定装置（ＭＯＲＩＴＥＸ（株）、ＭＨＦ−Ｄ１００ＬＲ）にて測定したところ１４０μｍであった。
【００８４】
実施例１０
実施例１で得られたメタクリル酸系架橋共重合体に代えて、実施例２で得られたメタクリル酸系架橋共重合体を用いること以外は、実施例９と同様にして電極を作製したところ、集電体の塗布表面にひび割れは認められなかった。なお、実施例９と同様にして膜厚を測定したところ１５０μｍであった。
【００８５】
実施例１１
実施例１で得られたメタクリル酸系架橋共重合体に代えて、実施例３で得られたメタクリル酸系架橋共重合体を用いること以外は、実施例９と同様にして電極を作製したところ、集電体の塗布表面にひび割れは認められなかった。なお、実施例９と同様にして膜厚を測定したところ１４０μｍであった。
【００８６】
実施例１２
実施例１で得られたメタクリル酸系架橋共重合体に代えて、実施例４で得られたメタクリル酸系架橋共重合体を用いること以外は、実施例９と同様にして電極を作製したところ、集電体の塗布表面にひび割れは認められなかった。なお、実施例９と同様にして膜厚を測定したところ１４０μｍであった。
【００８７】
実施例１３
実施例１で得られたメタクリル酸系架橋共重合体に代えて、実施例５で得られたメタクリル酸系架橋共重合体を用いること以外は、実施例９と同様にして電極を作製したところ、集電体の塗布表面にひび割れは認められなかった。なお、実施例９と同様にして膜厚を測定したところ１４０μｍであった。
【００８８】
実施例１４
実施例１で得られたメタクリル酸系架橋共重合体に代えて、実施例６で得られたメタクリル酸系架橋共重合体を用いること以外は、実施例９と同様にして電極を作製したところ、集電体の塗布表面にひび割れは認められなかった。なお、実施例９と同様にして膜厚を測定したところ１５０μｍであった。
【００８９】
実施例１５
実施例１で得られたメタクリル酸系架橋共重合体に代えて、実施例７で得られたメタクリル酸系架橋共重合体を用いること以外は、実施例９と同様にして電極を作製したところ、集電体の塗布表面にひび割れは認められなかった。なお、実施例９と同様にして膜厚を測定したところ１４０μｍであった。
【００９０】
実施例１６
実施例１で得られたメタクリル酸系架橋共重合体に代えて、実施例８で得られたメタクリル酸系架橋共重合体を用いること以外は、実施例９と同様にして電極を作製したところ、集電体の塗布表面にひび割れは認められなかった。なお、実施例９と同様にして膜厚を測定したところ１４０μｍであった。
【００９１】
比較例５
実施例１で得られたメタクリル酸系架橋共重合体に代えて、比較例１で得られた赤色粉体を用いること以外は、実施例９と同様にして電極を作製したところ、実施例９と同等のスラリーの塗布容易性を得るためには、溶媒としてのＮ−メチルピロリドンの使用量を１２ｇに増加する必要があった。また、Ｎ−メチルピロリドンの使用量を１２ｇにして１２０℃で６時間減圧乾燥し、目視観察したところ、集電体の塗布表面には部分的にひび割れが認められた。なお、実施例９と同様にして膜厚を測定したところ１５０μｍであった。
【００９２】
比較例６
実施例１で得られたメタクリル酸系架橋共重合体に代えて、比較例２で得られた赤色粉体を用いること以外は、実施例９と同様にして電極を作製したところ、実施例９と同等のスラリーの塗布容易性を得るためには、溶媒としてのＮ−メチルピロリドンの使用量を１５ｇに増加する必要があった。また、Ｎ−メチルピロリドンの使用量を１５ｇにして１２０℃で６時間減圧乾燥し、目視観察したところ、集電体の塗布表面には部分的にひび割れが認められた。なお、実施例９と同様にして膜厚を測定したところ１４０μｍであった。
【００９３】
【表３】
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明によれば、エネルギー密度が高く大容量の二次電池に有用な電極材料およびそれを用いた電極を提供することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式（１）：
【化１】
（式（１）中、Ｒは、水素原子またはメチル基を示す。）で表される（メタ）アクリル酸イミノ化合物と、（メタ）アクリル酸エステルとを架橋剤の存在下で重合した後、ニトロキシド化して得られる（メタ）アクリル酸系架橋共重合体。
【請求項２】
（メタ）アクリル酸エステルが、（メタ）アクリル酸ヘキシル、（メタ）アクリル酸オクチル、（メタ）アクリル酸デシル、（メタ）アクリル酸ラウリル、（メタ）アクリル酸ステアリルおよび（メタ）アクリル酸ベヘニルよりなる群から選ばれる少なくとも１種である、請求項１に記載の（メタ）アクリル酸系架橋共重合体。
【請求項３】
（メタ）アクリル酸エステルの使用割合が、（メタ）アクリル酸イミノ化合物１モルに対して０．００００１〜０．２５モルの割合である、請求項１または２に記載の（メタ）アクリル酸系架橋共重合体。
【請求項４】
架橋剤が、エ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、１，８−オクタンジオールジ（メタ）アクリレートおよび１，９−ノナンジオールジ（メタ）アクリレートよりなる群から選ばれる少なくとも１種である、請求項１〜３のいずれかに記載の（メタ）アクリル酸系架橋共重合体。
【請求項５】
重合の方法が、懸濁重合法であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の（メタ）アクリル酸系架橋共重合体。
【請求項６】
重合の方法が、乳化重合法であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の（メタ）アクリル酸系架橋共重合体。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の（メタ）アクリル酸系架橋共重合体を用いた二次電池の電極。
【請求項１】
一般式（１）：
【化１】
（式（１）中、Ｒは、水素原子またはメチル基を示す。）で表される（メタ）アクリル酸イミノ化合物と、（メタ）アクリル酸エステルとを架橋剤の存在下で重合した後、ニトロキシド化して得られる（メタ）アクリル酸系架橋共重合体。
【請求項２】
（メタ）アクリル酸エステルが、（メタ）アクリル酸ヘキシル、（メタ）アクリル酸オクチル、（メタ）アクリル酸デシル、（メタ）アクリル酸ラウリル、（メタ）アクリル酸ステアリルおよび（メタ）アクリル酸ベヘニルよりなる群から選ばれる少なくとも１種である、請求項１に記載の（メタ）アクリル酸系架橋共重合体。
【請求項３】
（メタ）アクリル酸エステルの使用割合が、（メタ）アクリル酸イミノ化合物１モルに対して０．００００１〜０．２５モルの割合である、請求項１または２に記載の（メタ）アクリル酸系架橋共重合体。
【請求項４】
架橋剤が、エ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、１，８−オクタンジオールジ（メタ）アクリレートおよび１，９−ノナンジオールジ（メタ）アクリレートよりなる群から選ばれる少なくとも１種である、請求項１〜３のいずれかに記載の（メタ）アクリル酸系架橋共重合体。
【請求項５】
重合の方法が、懸濁重合法であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の（メタ）アクリル酸系架橋共重合体。
【請求項６】
重合の方法が、乳化重合法であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の（メタ）アクリル酸系架橋共重合体。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の（メタ）アクリル酸系架橋共重合体を用いた二次電池の電極。
【公開番号】特開２００８−４５０９６（Ｐ２００８−４５０９６Ａ）
【公開日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２３７７８５（Ｐ２００６−２３７７８５）
【出願日】平成１８年９月１日（２００６．９．１）
【出願人】（０００１９５６６１）住友精化株式会社 (352)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月１日（２００６．９．１）
【出願人】（０００１９５６６１）住友精化株式会社 (352)
【Ｆターム（参考）】
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