[发明专利]水性液态组合物、水性涂布液、功能性涂布膜、及复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种环境负荷小的水性液态组合物。进一步详细而言，涉及一种可形成在各种产业领域中有用的功能性涂布膜的水性液态组合物及水性涂布液、由该水性涂布液形成的功能性涂布膜、以及将该功能性涂布膜和基体材料一体化而成的复合材料。

背景技术

近年来，进行了如下尝试：以具备各种功能的溶液、浆料或糊(以下，总称为“浆料”)等液态组合物作为功能性涂布液，对通过涂布该功能性涂布液而形成的涂布膜的各种功能加以利用。这样的尝试在涂料、油墨、涂层剂、磁性体、陶瓷、建材、粘接剂、液晶彩色滤光片、医药品、电子材料、及蓄电装置等各种领域中进行。

例如，由导电性材料、粘合剂树脂、固化剂、及溶剂等构成的糊状导电性涂布液可用作导电性粘接剂、导电性涂布液、导电性油墨等(非专利文献1)。另外，录音磁带、录像磁带、软盘等涂布型的磁记录介质可通过将使亚微米级的磁性粒子均匀地分散在高分子溶液中而成的磁性涂料涂布于聚酯等基体材料膜上来制作。另外，锂离子二次电池的电极可通过下述方法制作：将混合活性物质、导电材料、及粘合剂(粘结材料)而制备的浆料涂布于集电体箔上，并进行干燥(非专利文献2)。

如上所述的各种功能性涂布液为了充分发挥其功能性，所形成的涂布膜需要兼具牢固性和对基体材料的高密合性。换言之，必要条件为涂布液的状态适于表现出功能性，并且可以形成对基体材料的密合性高、具有耐久性的涂布膜。因此，作为涂布液的溶剂(分散介质)，显示出对基体材料的高亲和性，并且易于干燥的非水系(有机溶剂系)溶剂具有绝对优势，实际一直被广泛使用。

然而，一般而言，有机溶剂的挥发性高。因此，不仅要考虑到其对环境的负荷大，而且还要考虑其遗传毒性，在安全性及作业性方面也存在问题。近年来，在许多产业领域中，针对环境保护及防止健康损害的意识正不断提高。因此，针对具有如上所述问题的有机溶剂的使用，对VOC降低及无溶剂化等的要求正不断提高，寻求转换为对环境及人优异的制品。

作为对环境及人优异的制品，水系制品及由生物来源原料构成的制品备受瞩目。这些制品因担负着无溶剂化或脱离石油制品的部分任务而备受期待。然而，在使用水作为溶剂代替有机溶剂的情况下，会产生各种问题。例如，水系涂布液存在涂膜形成能力比有机溶剂系涂布液差的问题。另外，含有填料的浆料状水系涂布液存在填料处于荷电状态时容易在浆料中发生凝聚的问题。进而，由于溶剂和填料的比重差大，因此，也存在填料容易沉降、难以均匀地分散的问题。进而，不容易发现可代替现有的石油来源原料且能够发挥涂膜形成能力及分散能力的生物来源原料。

在试图实现水系浆料中填料的分散及稳定化的情况下，认为有下述各方法：分散剂的使用、填料的表面处理、微胶囊化、超声波处理、向聚合物导入极性基团等。在这些方法中，若考虑制造工艺及涂布体系的简化、以及成本，则使用分散剂较有利。作为水系浆料中所使用的分散剂，认为有：涂布液领域中所使用的多羧酸盐及磷酸系胺盐(非专利文献3)，作为高分子分散剂的聚丙烯酰胺(非专利文献4)等。但是，若考虑降低环境负荷，则分散剂优选为对环境优异的天然物系的物质。在制造非水电解质二次电池的电极时，提出了使用羧甲基纤维素作为水系分散剂(专利文献1)。然而，羧甲基纤维素在其分散效果方面尚存改善的余地。另外，为了形成牢固的涂布膜，需要使用石油系的粘合剂树脂。因此，期望一种虽为生物来源的物质即天然系聚合物，但可表现出不逊色于使用石油系粘合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，考虑了发展尤为显著的二次电池、电容器等蓄电装置电极板用涂布液。电极板是将电极层及集电体等单元部件一体化而成的、大幅影响蓄电装置性能的电极部件。因此，为了延长蓄电装置的充放电循环寿命、并且实现高能量密度化，提出了将电极板薄膜大面积化的方法。例如，在专利文献2及3中记载了一种通过下述方法得到的正极电极板：将金属氧化物、硫化物、卤化物等正极活性物质粉末、导电性材料、及粘合剂分散或溶解于适当的溶剂中，将得到的糊状涂布液涂布于由铝等金属箔制成的集电体的表面，形成涂布膜层。

另外，电池的负极电极板及电容器的分极性电极板通过如下方法得到：将碳质材料等活性物质和使粘合剂溶解于适当的溶剂而成的溶液混合，将得到的糊状涂布液涂布于集电体，形成涂布膜层。涂布液的制备中所使用的粘合剂需要相对于非水电解液电化学稳定、不会在电池或电容器的电解液中溶出、不会因电解液大幅溶胀、可溶于任何溶剂等。