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  • 特許-ビニル系樹脂粒子及びその製造方法 図1
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-11-18
(45)【発行日】2022-11-29
(54)【発明の名称】ビニル系樹脂粒子及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
   C08F 265/06 20060101AFI20221121BHJP
   C08F 257/02 20060101ALI20221121BHJP
   C08F 6/14 20060101ALI20221121BHJP
   C08J 9/26 20060101ALI20221121BHJP
【FI】
C08F265/06
C08F257/02
C08F6/14
C08J9/26 102
【請求項の数】 12
(21)【出願番号】P 2020546836
(86)(22)【出願日】2019-08-28
(86)【国際出願番号】 JP2019033674
(87)【国際公開番号】W WO2020054416
(87)【国際公開日】2020-03-19
【審査請求日】2020-12-22
(31)【優先権主張番号】P 2018169795
(32)【優先日】2018-09-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】000002440
【氏名又は名称】積水化成品工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000796
【氏名又は名称】弁理士法人三枝国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】田中 浩平
(72)【発明者】
【氏名】西海 健悟
(72)【発明者】
【氏名】原田 良祐
【審査官】中落 臣諭
(56)【参考文献】
【文献】特開2001-210142(JP,A)
【文献】特開2002-037912(JP,A)
【文献】特開平10-316795(JP,A)
【文献】国際公開第2013/030977(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C08F6/00-246/00;301/00
C08F251/00-297/08
CAplus/REGISTRY(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポリイミド樹脂の多孔化用ビニル系樹脂粒子であって、
空気雰囲気下、10℃/分で昇温した際の10%質量減少時の温度が、230℃以上300℃未満であり、
空気雰囲気下、350℃で5時間加熱後の質量減少率が、85~100%であり、
前記ビニル系樹脂粒子が、単官能単量体単位及び多官能単量体単位からなる重合性ビニル系単量体単位を有する重合体であり、
前記重合性ビニル系単量体単位中、前記単官能単量体単位100質量部に対して、前記多官能単量体単位を18~150質量部含有し、
前記単官能単量体単位が、単官能スチレン系単量体単位及び単官能(メタ)アクリル系単量体単位の少なくとも一方であり、
前記多官能単量体単位が、エチレングリコールジメタクリレートである、ポリイミド樹脂の多孔化用ビニル系樹脂粒子。
【請求項2】
個数平均粒子径が0.1~3μmの範囲である、請求項1に記載のビニル系樹脂粒子。
【請求項3】
前記個数平均粒子径の変動係数が25%以下である、請求項1又は2に記載のビニル系樹脂粒子。
【請求項4】
個数基準の中位径(D50)の2~10倍の個数平均粒子径を有する粒子の個数割合が0~5%の範囲である、請求項1~3のいずれか1項に記載のビニル系樹脂粒子。
【請求項5】
前記単官能(メタ)アクリル系単量体単位が、(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体単位であり、エステルに結合しているアルキル基の炭素数が1~10である、請求項1~4のいずれか一項に記載のビニル系樹脂粒子。
【請求項6】
請求項1~5のいずれか1項に記載のビニル系樹脂粒子であって、
該ビニル系樹脂粒子と水との質量の割合を1:10として分散させたときのpHが3~9である、ビニル系樹脂粒子。
【請求項7】
請求項1~6のいずれか1項に記載のビニル系樹脂粒子であって、下記式(1)で表されるRsp値が5以上150以下である、ビニル系樹脂粒子。
Rsp=(Rav-Rb)/Rb ・・・(1)
Rav:下記の測定方法1で得られる横緩和時間T(ms)の平均値の逆数
Rb :下記の測定方法2で得られる横緩和時間T(ms)の逆数
[測定方法1]
前記ビニル系樹脂粒子及び第1の有機溶剤を1:3の質量比で混合してなるビニル系樹脂粒子分散液と、固形分濃度が18±1質量%のポリイミド前駆体溶液と、第2の有機溶剤とを、6:3.61:1.8の質量比で混合してなるポリイミド前駆体のワニスについて、測定核を水素原子核とし、測定温度20℃、共鳴周波数13MHz及び90°パルス幅5.81μsとする測定条件で、CPMG法により、前記ワニスに由来するプロトンの横緩和時間T(ms)を繰り返し3回測定してその平均値を算出し、該平均値の逆数をRavとする。
[測定方法2]
第1の有機溶剤と、固形分濃度が18±1質量%のポリイミド前駆体溶液と、第2の有機溶剤とを、4.5:3.61:1.8の質量比で混合してなるブランク溶液について、測定核を水素原子核とし、測定温度20℃、共鳴周波数13MHz及び90°パルス幅5.81μsとする測定条件で、CPMG法により、前記ブランク溶液に由来するプロトンの横緩和時間T(ms)を繰り返し3回測定してその平均値を算出し、該平均値の逆数をRbとする。
【請求項8】
請求項1~7のいずれか1項に記載のビニル系樹脂粒子の製造方法であって、
種粒子に、第1の重合性ビニル系単量体を吸収させてシード重合を行うことにより、前記第1の重合性ビニル系単量体の重合体粒子と水性媒体とを含有する水性分散液を得るシード重合工程、
前記シード重合工程で得られた水性分散液を、入口温度が80~220℃及び出口温度が50~100℃の条件で、噴霧乾燥して集合体を得る噴霧乾燥工程、及び
前記噴霧乾燥工程で得られた集合体を解砕することにより、ビニル系樹脂粒子を得る解砕工程、を含み、
前記シード重合工程において、前記第1の重合性ビニル系単量体は単官能単量体及び多官能単量体を含み、且つ前記第1の重合性ビニル系単量体は、前記単官能単量体100質量部に対して、前記多官能単量体を8~150質量部含有する、ビニル系樹脂粒子の製造方法。
【請求項9】
前記シード重合工程で得られた前記重合体粒子を分級する第1分級工程、及び前記解砕工程で得られたビニル系樹脂粒子を分級する第2の分級工程の少なくとも一方を含む、請求項8に記載のビニル系樹脂粒子の製造方法。
【請求項10】
請求項1~7のいずれか1項に記載のビニル系樹脂粒子の製造方法であって、
水性媒体中、第2の重合性ビニル系単量体を乳化重合することにより、前記第2の重合性ビニル系単量体の重合体粒子と前記水性媒体とを含有する水性分散液を得る乳化重合工程、
前記乳化重合工程で得られた水性分散液を、入口温度が80~220℃及び出口温度が50~100℃の条件で、噴霧乾燥して集合体を得る噴霧乾燥工程、及び
前記噴霧乾燥工程で得られた集合体を解砕することにより、ビニル系樹脂粒子を得る解砕工程、
を含む、ビニル系樹脂粒子の製造方法。
【請求項11】
前記乳化重合工程で得られた水性分散液に窒素含有化合物を添加することにより、前記水性分散液のpHを3~9に調整するpH調整工程を含む、請求項10に記載のビニル系樹脂粒子の製造方法。
【請求項12】
前記乳化重合工程で得られた前記重合体粒子を分級する第1分級工程、及び前記解砕工程で得られたビニル系樹脂粒子を分級する第2分級工程の少なくとも一方を含む、請求項10又は11に記載のビニル系樹脂粒子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ビニル系樹脂粒子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ポリイミド樹脂は、耐熱性、機械的強度、電気特性、耐薬品性、成形特性等に優れているため、耐熱材料、電子部品用の絶縁材料に用いられている。
【0003】
電子部品用の絶縁材料として用いられるポリイミド樹脂については、耐熱性及び機械的強度を維持しつつ、電気特性を向上することが求められており、特に、電子部品の高周波電流の減衰を抑えるために、誘電率の低下が求められている。
【0004】
低誘電性のポリイミド樹脂としては、例えば、ポリイミド樹脂の空隙率を高めることによって誘電率を低下させた多孔質ポリイミドが知られている。
【0005】
多孔質ポリイミドに大きな空孔を形成することにより、空隙率を容易に増大できるが、その一方において耐熱性及び機械的強度が低下するため、できるだけ小さな空孔を高密度で分散させて空隙率を増大させることが求められている。
【0006】
例えば、特許文献1には、基体の少なくとも一方の表面に、シリカ粒子を均一に分散してなるポリイミド前駆体スラリーを塗布する工程、脱水環状ポリイミド化反応を行い、三次元立体規則配列したシリカ粒子を含有するシリカ/ポリイミド膜を膜厚5~20μmに形成する工程、当該シリカ/ポリイミド膜からシリカ粒子を除去する工程を含む、多孔質ポリイミド膜の製造方法が記載されている。
【0007】
特許文献2には、水溶溶剤にポリイミド前駆体が溶解しているポリイミド前駆体水溶液と該溶液に溶解しない非架橋樹脂粒子を含む塗膜を形成した後、該塗膜を乾燥、加熱イミド化して、ポリイミドフィルムを形成する工程、非架橋樹脂粒子を有機溶剤で溶解除去して多孔化する工程を含む多孔質ポリイミドフィルムが記載されている。
【0008】
特許文献3には、ポリアミド酸又はポリイミド、樹脂微粒子、及び縮合剤を含有する未焼成複合膜を、当該樹脂微粒子の分解温度未満の温度で焼成してポリイミド-樹脂微粒子複合膜とする焼成工程、及び当該ポリイミド-樹脂微粒子複合膜から当該樹脂微粒子を取り除く微粒子除去工程を含む、多孔質ポリイミド膜の製造方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【文献】国際公開第2013/084368号
【文献】日本国特開2016-183273号
【文献】国際公開第2014/196435号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
特許文献1では、シリカ粒子を除去するために、シリカ/ポリイミド膜が形成された基体をフッ酸(HF)と接触させることが記載されている。しかしながら、フッ酸は毒性、腐食性、反応時における爆発危険性等のために取り扱いが困難であること、フッ酸を管理するための特殊な装置が必要であること、及び廃液処理に費用を要することという問題があるため、フッ酸を使用しない多孔質ポリイミド膜の製造方法が望まれている。
【0011】
特許文献2では、シリカ粒子の代替として非架橋樹脂粒子を用いることで、フッ酸を使用せず有機溶媒による粒子の除去を可能にしている。しかしながら、粒子を溶剤で除去する工程を含むため、焼成工程で粒子を除去するプロセスと比較して製造コストが上がるという問題がある。
【0012】
特許文献3の実施例では、フッ酸を使用せずに、縮合剤を添加することより、230℃という低温で熱処理した場合でも、膜強度が良好な多孔質ポリイミド膜を得られたことが記載されている。しかしながら、当該実施例では溶剤としてN,N-ジメチルアセトアミドを使用しているため、架橋を施していないポリメチルメタクリレート樹脂粒子では、樹脂粒子の溶剤膨潤が発生してワニスの粘度が上がってしまい、ワニスの塗工性が悪く、ポリイミド膜の十分な表面平滑化が図れないという問題がある。
【0013】
そこで、本発明の目的は、簡便な方法によって、熱硬化性樹脂の膜の表面平滑化を行うことができるビニル系樹脂粒子及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0014】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、空気雰囲気下で特定の熱分解挙動を示すビニル系樹脂粒子を開発することに成功し、当該ビニル系樹脂粒子を使用することにより、上記課題を達成できることを見出した。本発明は、本発明者らがさらに研究を重ね、完成させたものである。
【0015】
即ち、本発明は、下記に掲げる態様の発明を提供する。
項1.
熱硬化性樹脂の多孔化に使用されるビニル系樹脂粒子であって、
空気雰囲気下、10℃/分で昇温した際の10%質量減少時の温度が、230℃以上300℃未満であり、
空気雰囲気下、350℃で5時間加熱後の質量減少率が、85~100%である、ビニル系樹脂粒子。
項2.
個数平均粒子径が0.1~3μmの範囲である、項1に記載のビニル系樹脂粒子。
項3.
前記個数平均粒子径の変動係数が25%以下である、項1又は2に記載のビニル系樹脂粒子。
項4.
個数基準の中位径(D50)の2~10倍の個数平均粒子径を有する粒子の個数割合が0~5%の範囲である、項1~3のいずれか1項に記載のビニル系樹脂粒子。
項5.
前記ビニル系樹脂粒子が、単官能単量体単位及び多官能単量体単位からなる重合性ビニル系単量体単位を有する重合体であり、
前記重合性ビニル系単量体単位中は、前記単官能単量体単位100質量部に対して、前記多官能単量体単位を8~150質量部含有する、項1~4のいずれか1項に記載のビニル系樹脂粒子。
項6.
前記単官能単量体単位が、単官能スチレン系単量体単位及び単官能(メタ)アクリル系単量体単位の少なくとも一方であり、
前記多官能単量体単位が、多官能スチレン系単量体単位及び多官能(メタ)アクリル系単量体単位の少なくとも一方である、項5に記載のビニル系樹脂粒子。
項7.
前記単官能(メタ)アクリル系単量体単位が、(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体単位であり、エステルに結合しているアルキル基の炭素数が1~10である、項6に記載のビニル系樹脂粒子。
項8.
項1~7のいずれか1項に記載のビニル系樹脂粒子であって、
該ビニル系樹脂粒子と水との質量の割合を1:10として分散させたときのpHが3~9である、ビニル系樹脂粒子。
項9.
項1~8のいずれか1項に記載のビニル系樹脂粒子であって、下記式(1)で表されるRsp値が5以上150以下である、ビニル系樹脂粒子。
Rsp=(Rav-Rb)/Rb ・・・(1)
Rav:下記の測定方法1で得られる横緩和時間T(ms)の平均値の逆数
Rb :下記の測定方法2で得られる横緩和時間T(ms)の逆数
[測定方法1]
前記ビニル系樹脂粒子及び第1の有機溶剤を1:3の質量比で混合してなるビニル系樹脂粒子分散液と、固形分濃度が18±1質量%のポリイミド前駆体溶液と、第2の有機溶剤とを、6:3.61:1.8の質量比で混合してなるポリイミド前駆体のワニスについて、測定核を水素原子核とし、測定温度20℃、共鳴周波数13MHz及び90°パルス幅5.81μsとする測定条件で、CPMG法により、前記ワニスに由来するプロトンの横緩和時間T(ms)を繰り返し3回測定してその平均値を算出し、該平均値の逆数をRavとする。
[測定方法2]
第1の有機溶剤と、固形分濃度が18±1質量%のポリイミド前駆体溶液と、第2の有機溶剤とを、4.5:3.61:1.8の質量比で混合してなるブランク溶液について、測定核を水素原子核とし、測定温度20℃、共鳴周波数13MHz及び90°パルス幅5.81μsとする測定条件で、CPMG法により、前記ブランク溶液に由来するプロトンの横緩和時間T(ms)を繰り返し3回測定してその平均値を算出し、該平均値の逆数をRbとする。
項10.
項1~9のいずれか1項に記載のビニル系樹脂粒子の製造方法であって、
種粒子に、第1の重合性ビニル系単量体を吸収させてシード重合を行うことにより、前記第1の重合性ビニル系単量体の重合体粒子と水性媒体とを含有する水性分散液を得るシード重合工程、
前記シード重合工程で得られた水性分散液を、入口温度が80~220℃及び出口温度が50~100℃の条件で、噴霧乾燥して集合体を得る噴霧乾燥工程、及び
前記噴霧乾燥工程で得られた集合体を解砕することにより、ビニル系樹脂粒子を得る解砕工程、を含み、
前記シード重合工程において、前記第1の重合性ビニル系単量体は単官能単量体及び多官能単量体を含み、且つ前記第1の重合性ビニル系単量体は、前記単官能単量体100質量部に対して、前記多官能単量体を8~150質量部含有する、ビニル系樹脂粒子の製造方法。
項11.
前記シード重合工程で得られた前記重合体粒子を分級する第1分級工程、及び前記解砕工程で得られたビニル系樹脂粒子を分級する第2の分級工程の少なくとも一方を含む、項10に記載のビニル系樹脂粒子の製造方法。
項12.
項1~9のいずれか1項に記載のビニル系樹脂粒子の製造方法であって、
水性媒体中、第2の重合性ビニル系単量体を乳化重合することにより、前記第2の重合性ビニル系単量体の重合体粒子と前記水性媒体とを含有する水性分散液を得る乳化重合工程、
前記乳化重合工程で得られた水性分散液を、入口温度が80~220℃及び出口温度が50~100℃の条件で、噴霧乾燥して集合体を得る噴霧乾燥工程、及び
前記噴霧乾燥工程で得られた集合体を解砕することにより、ビニル系樹脂粒子を得る解砕工程、
を含む、ビニル系樹脂粒子の製造方法。
項13.
前記乳化重合工程で得られた水性分散液に窒素含有化合物を添加することにより、前記水性分散液のpHを3~9に調整するpH調整工程を含む、項12に記載のビニル系樹脂粒子の製造方法。
項14.
前記乳化重合工程で得られた前記重合体粒子を分級する第1分級工程、及び前記解砕工程で得られたビニル系樹脂粒子を分級する第2分級工程の少なくとも一方を含む、項12又は13に記載のビニル系樹脂粒子の製造方法。
【発明の効果】
【0016】
本発明のビニル系樹脂粒子を、熱硬化性樹脂用の多孔化材として使用した場合に、熱硬化性樹脂の膜の表面平滑化を容易に行うことができる。本発明のビニル系樹脂粒子を使用した場合には、従来技術のようなフッ酸を使用することなく、簡便な方法によって、熱硬化性樹脂の膜の表面平滑化を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
図1図1は、実施例1で得られたビニル系樹脂粒子の走査型電子顕微鏡(SEM)写真である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【0019】
本明細書において、(メタ)アクリルとは、アクリル又はメタクリルを意味し、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレート又はメタクリレートを意味する。
【0020】
本明細書において、単官能スチレン系単量体単位とは、単官能スチレン系単量体が重合された場合に形成される繰り返し構造単位を示し、単量体そのものを示すわけではない。同様に、単官能(メタ)アクリル系単量体単位とは、単官能(メタ)アクリル系単量体が重合された場合に形成される繰り返し構造単位を示し、単量体そのものを示すわけではない。
【0021】
本明細書において、多官能スチレン系単量体単位とは、多官能スチレン系単量体が重合された場合に形成される繰り返し構造単位を示し、単量体そのものを示すわけではない。同様に、多官能(メタ)アクリル系単量体単位とは、多官能(メタ)アクリル系単量体が重合された場合に形成される繰り返し構造単位を示し、単量体そのものを示すわけではない。
【0022】
本明細書において、ビニル系樹脂粒子のpHとは、ビニル系樹脂粒子と水との質量の割合を1:10とし、当該ビニル系樹脂粒子を当該水に分散させたときの分散液(当該ビニル系樹脂粒子の分散体)を、室温(20℃~25℃)の環境下、pHメーターで測定したときのpHを意味する。
【0023】
1.ビニル系樹脂粒子
本発明のビニル系樹脂粒子は、空気雰囲気下、10℃/分で昇温した際の10%質量減少時の温度が、230℃以上300℃未満であり、且つ空気雰囲気下、350℃で5時間加熱後の質量減少率が、85%~100%であるという特性を有する。
【0024】
本発明のビニル系樹脂粒子は、上記特性を有することにより、熱硬化性樹脂の多孔化に好適に使用される。具体的には、本発明のビニル系樹脂粒子は、上記特性を有することにより、熱硬化性樹脂用の多孔化材として使用した場合に、熱硬化性樹脂の膜の表面平滑化を容易に行うことができる。
【0025】
<熱分解挙動>
本発明のビニル系樹脂粒子は、示差熱熱重量同時測定装置(以下、TGA装置とも称する。)によって、空気雰囲気下、10℃/分の昇温速度で40℃から500℃まで加熱した時の、10%質量減少時の温度(10%熱分解温度)が、230℃以上300℃未満であり、且つ空気雰囲気下、10℃/分の昇温速度で40℃から350℃まで昇温した後、350℃で5時間加熱した時の、質量減少率が、85%~100%である。
【0026】
本明細書において、10%熱分解温度とは、TGA装置を用い、空気雰囲気中、昇温速度10℃/分で試料を昇温した際に、試料の質量減少率が10質量%となる時の温度を意味する。TGA装置としては、例えば「TG/DTA6200」(エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製)を使用できる。試料となる本発明のビニル系樹脂粒子の質量は、約15mgとする。
【0027】
本明細書において、空気雰囲気下、350℃で5時間加熱後の質量減少率は、[(加熱前の試料の質量-加熱後の試料の質量)/加熱前の試料の質量]×100から算出することができる。なお、上記350℃で5時間加熱後の質量減少率は、TGA装置を用いて測定することができる。
【0028】
上記10%熱分解温度が300℃以上である場合、ビニル系樹脂粒子が分散した熱硬化性樹脂前駆体溶液の粘度が高くなる可能性がある。それ故に、該熱硬化性樹脂前駆体溶液の良好な塗工性を得ることができないため、熱硬化性樹脂の膜を製造した際に、該膜の表面平滑化が困難となる可能性がある。
【0029】
上記10%熱分解温度が230℃よりも低い場合、熱硬化性樹脂が硬化する前に添加されたビニル系樹脂粒子が分解してしまう可能性がある。それ故、熱硬化性樹脂内に該ビニル系樹脂粒子が残らないため、熱硬化性樹脂の膜を製造した際に、熱硬化性樹脂の膜を多孔化できない可能性がある。
【0030】
本発明のビニル系樹脂粒子は、熱硬化性樹脂の多孔化により好適に使用できる点から、空気雰囲気下、10℃/分の昇温速度で40℃から500℃まで加熱した時の、10%質量減少時の温度が、240~296℃であり、且つ空気雰囲気下、10℃/分の昇温速度で昇温後、350℃で5時間加熱した時の、質量減少率が、88%~100%であることが好ましい。
【0031】
本発明のビニル系樹脂粒子は、熱硬化性樹脂の多孔化により一層好適に使用できる点から、空気雰囲気下、10℃/分の昇温速度で40℃から500℃まで加熱した時の、10%質量減少時の温度が、250~294℃であり、且つ空気雰囲気下、10℃/分の昇温速度で昇温後、350℃で5時間加熱した時の、質量減少率が、90%~100%であることが好ましい。
【0032】
本発明のビニル系樹脂粒子は、熱硬化性樹脂の多孔化に特に好適に使用できる点から、空気雰囲気下、10℃/分の昇温速度で40℃から500℃まで加熱した時の、10%質量減少時の温度が、255~292℃であり、且つ空気雰囲気下、10℃/分の昇温速度で昇温後、350℃で5時間加熱した時の、質量減少率が、92%~100%であることが好ましい。
【0033】
<個数平均粒子径>
本発明のビニル系樹脂粒子は、個数平均粒子径が0.15~1.5μmであることが好ましい。当該範囲内であれば、本発明のビニル系樹脂粒子を使用して多孔化された熱硬化性樹脂の膜を形成した場合、多孔化された熱硬化性樹脂の膜の機械的強度及び断熱性が向上する。
【0034】
本発明のビニル系樹脂粒子は、個数平均粒子径が0.2~1.2μmであることがより好ましい。当該範囲内であれば、本発明のビニル系樹脂粒子を使用して多孔化された熱硬化性樹脂の膜を形成した場合、多孔化された熱硬化性樹脂の膜の機械的強度及び断熱性がより向上する。
【0035】
本発明のビニル系樹脂粒子は、個数平均粒子径が0.3~1.0μmであることが更に好ましい。当該範囲内であれば、本発明のビニル系樹脂粒子を使用して多孔化された熱硬化性樹脂の膜を形成した場合、多孔化された熱硬化性樹脂の膜の機械的強度及び断熱性がより一層向上する。
【0036】
<個数平均粒子径の変動係数>
本発明のビニル系樹脂粒子は、個数平均粒子径の変動係数が25%以下であることが好ましい。当該範囲内であれば、本発明のビニル系樹脂粒子を使用して多孔化された熱硬化性樹脂の膜を形成した場合、多孔化された熱硬化性樹脂の膜の機械的強度が向上する。
【0037】
本発明のビニル系樹脂粒子は、個数平均粒子径の変動係数が20%以下であることがより好ましい。当該範囲内であれば、本発明のビニル系樹脂粒子を使用して多孔化された熱硬化性樹脂の膜を形成した場合、多孔化された熱硬化性樹脂の膜の機械的強度がより向上する。
【0038】
本発明のビニル系樹脂粒子は、個数平均粒子径の変動係数が15%以下であることが更に好ましい。当該範囲内であれば、本発明のビニル系樹脂粒子を使用して多孔化された熱硬化性樹脂の膜を形成した場合、多孔化された熱硬化性樹脂の膜の機械的強度がより一層向上する。
【0039】
<粗大粒子割合>
本明細書において、粗大粒子割合とは、本発明のビニル系樹脂粒子の全個数に対する個数基準の中位径(D50)の2~10倍の個数平均粒子径を有する粒子の個数割合を意味する。
【0040】
本発明のビニル系樹脂粒子は、粗大粒子割合が、0~5%であることが好ましい。上記範囲内であれば、本発明のビニル系樹脂粒子を使用して多孔化された熱硬化性樹脂の膜を形成した場合、多孔化された熱硬化性樹脂の膜に形成された空孔の孔径にばらつきが発生することが少なくなる。それ故、多孔化された熱硬化性樹脂の膜の機械的強度が向上する。
【0041】
本発明のビニル系樹脂粒子は、粗大粒子割合が、0~3%であることがより好ましい。上記範囲内であれば、本発明のビニル系樹脂粒子を使用して多孔化された熱硬化性樹脂の膜を形成した場合、多孔化された熱硬化性樹脂の膜に形成された空孔の孔径にばらつきが発生することがより少なくなる。それ故、多孔化された熱硬化性樹脂の膜の機械的強度がより向上する。
【0042】
本発明のビニル系樹脂粒子は、粗大粒子割合が、0~1%であることが更に好ましい。上記範囲内であれば、本発明のビニル系樹脂粒子を使用して多孔化された熱硬化性樹脂の膜を形成した場合、多孔化された熱硬化性樹脂の膜に形成された空孔の孔径にばらつきが発生することがより一層少なくなる。それ故、多孔化された熱硬化性樹脂の膜の機械的強度がより一層向上する。
【0043】
<単官能単量体及び多官能単量体の種類>
本発明のビニル系樹脂粒子は、単官能単量体単位及び多官能単量体単位からなる重合性ビニル系単量体単位を有する重合体であることが好ましい。中でも特に、当該重合性ビニル系単量体単位は、当該単官能単量体単位100質量部に対して、当該多官能単量体単位を8~150質量部含有することが好ましい。
【0044】
本発明において、多孔化された熱硬化性樹脂の膜の機械的強度を向上させる点から、上記重合性ビニル系単量体単位は、上記単官能単量体単位100質量部に対して、上記多官能単量体単位を12~100質量部含むことがより好ましく、18~80質量部含むことが更に好ましい。
【0045】
本発明において、上記単官能単量体単位が、単官能スチレン系単量体単位及び単官能(メタ)アクリル系単量体単位の少なくとも一方であり、上記多官能単量体単位が、多官能スチレン系単量体単位及び多官能(メタ)アクリル系単量体単位の少なくとも一方であることが好ましい。
【0046】
単官能スチレン系単量体としては、例えば、スチレン、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、α-メチルスチレン;スチレンスルホン酸ナトリウム、スチレンスルホン酸アンモニウム等のスチレンスルホン酸塩等が挙げられる。これらの中でも、スチレン、α-メチルスチレン、スチレンスルホン酸ナトリウムが好ましい。これら単官能スチレン系単量体は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
【0047】
単官能(メタ)アクリル系単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル(メタクリル酸メチル、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n-ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸s-ブチル、(メタ)アクリル酸t-ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸イソペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸ヘプチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸イソノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸イソデシル、(メタ)アクリル酸ウンデシル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸トリデシル、(メタ)アクリル酸テトラデシル、(メタ)アクリル酸ペンタデシル、(メタ)アクリル酸ヘキサデシル、(メタ)アクリル酸ヘプタデシル、(メタ)アクリル酸オクタデシル、(メタ)アクリル酸イソステアリル、(メタ)アクリル酸ノナデシル、(メタ)アクリル酸エイコシル等のエステルに結合しているアルキル基の炭素数が1~20の(メタ)アクリル酸アルキルエステル等が挙げられる。これらの中でも、エステルに結合しているアルキル基の炭素数が1~10である、(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n-ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸s-ブチル、(メタ)アクリル酸t-ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸イソペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸ヘプチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸イソノニル、(メタ)アクリル酸デシルが好ましい。これら(メタ)アクリル酸アルキルエステルは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
【0048】
多官能スチレン系単量体としては、例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、及びこれらの誘導体等の芳香族ジビニル化合物等が挙げられる。これらの多官能スチレン系単量体は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
【0049】
多官能(メタ)アクリル系単量体としては、例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート(エチレングリコールジメタクリレート)、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、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、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、デカエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタデカエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタコンタヘクタエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3-ブチレンジ(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート(メタクリル酸アリル、アクリル酸アリル)、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート等が挙げられる。これらの中でも、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート(エチレングリコールジメタクリレート)、アリル(メタ)アクリレート(メタクリル酸アリル)が好ましい。これら多官能(メタ)アクリル系単量体は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
【0050】
<ビニル系樹脂粒子のpH>
本発明において、本発明のビニル系樹脂粒子と水との質量の割合を1:10として、当該ビニル系樹脂粒子を当該水に分散させたときの分散液(当該ビニル系樹脂粒子の分散体)のpHが3~9であることが好ましく、pHが4~8であることがより好ましく、pHが4.5~7.5であることが更に好ましく、pHが5~7であることが特に好ましい。
【0051】
当該水としては、例えば、天然水、精製水、蒸留水、イオン交換水、純水等を使用することができる。これらの水の中でも、イオン交換水が好ましい。さらに、pHが5.5~7の範囲にあるイオン交換水がより好ましい。
【0052】
<熱硬化性樹脂>
本発明のビニル系樹脂粒子は熱硬化性樹脂の多孔化に使用される。熱硬化性樹脂としては、例えば、ポリフェニレンエーテル樹脂、ジビニルベンジルエーテル樹脂、ポリアリレート樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリイミド樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、ベンゾオキサゾール樹脂、ビスマレイミド樹脂、アクリレート樹脂等が挙げられる。これらの熱硬化性樹脂の中でも、本発明のビニル系樹脂粒子は、特に、ポリイミド樹脂の多孔化材として好適に使用することができる。本発明のビニル系樹脂粒子をポリイミド樹脂の多孔化材として使用した場合、ポリイミド樹脂の膜に均一な空孔を形成することができる。
【0053】
<Rsp値>
本発明においては、ビニル系樹脂粒子のRsp値を、当該ビニル系樹脂粒子と熱硬化性樹脂前駆体溶液との親和性を示す指標として用いている。
【0054】
Rsp値は、本発明のビニル系樹脂粒子が分散した熱硬化性樹脂前駆体溶液の物性をパルスNMRの解析により得られた「横緩和時間T(ms)」によって規定した数値である。
【0055】
Rsp値は以下の式で表される。また、Rsp値はパルスNMR粒子界面特性評価装置(例えば、「Acron Area」、Xigo nanotools社製)により測定することが可能である。
Rsp=(Rav-Rb)/Rb
【0056】
Ravは、平均緩和時定数である。緩和時定数は、ビニル系樹脂粒子が熱硬化性樹脂前駆体溶液に分散している際にビニル系樹脂粒子の表面に接触あるいは吸着している熱硬化性樹脂前駆体溶液のプロトン緩和時間の逆数である。平均緩和時定数は得られた緩和時定数を平均した値である。
【0057】
Rbは、ビニル系樹脂粒子が含まれていないブランクの熱硬化性樹脂前駆体溶液のプロトン緩和時定数である。
【0058】
Rsp値が大きいほど、ビニル系樹脂粒子の粒子表面と熱硬化製樹脂前駆体溶液との相互作用が大きいことを示す。
【0059】
パルスNMR法は、対象物のスピン(磁気)状態を観測するものであり、エネルギーを加えた直後(励起状態)から定常状態に戻るまでの時間(スピン-スピン緩和時間)を測定する。対象物が溶媒の場合は、溶媒分子(水素原子核)の緩和時間を測定することになるが、粒子分散液においては、緩和時間は溶媒中の粒子の状態によって変化する。これは緩和時間が粒子に接する溶媒分子の量に影響を受けるためである。ここで、粒子に接する溶媒分子の量とは、粒子の表面積や溶媒-分子間の濡れ性の影響を受けて変化すると考えられる。したがって、特定の粒子を分散させた分散液における溶媒の緩和時間をパルスNMRで測定することにより、溶媒-粒子間の界面状態を捉えることができ、これから粒子表面の微細な状態変化を溶媒分子の緩和時間から解析することができる。
【0060】
パルスNMRには、緩和時間に応じた好ましい評価法が種々あり、特に液体のような緩和時間が長いサンプルの場合、CPMG法が好適に用いられる。
【0061】
本発明のビニル系樹脂粒子において、下記式(1)で表されるRsp値が5以上150以下であることが好ましい。
Rsp=(Rav-Rb)/Rb ・・・(1)
Rav:下記の測定方法1で得られる横緩和時間T(ms)の平均値の逆数
Rb :下記の測定方法2で得られる横緩和時間T(ms)の逆数
[測定方法1]
本発明のビニル系樹脂粒子及び第1の有機溶剤を1:3の質量比で混合してなるビニル系樹脂粒子分散液と、固形分濃度が18±1質量%のポリイミド前駆体溶液と、第2の有機溶剤とを、6:3.61:1.8の質量比で混合してなるポリイミド前駆体のワニスについて、測定核を水素原子核とし、測定温度20℃、共鳴周波数13MHz及び90°パルス幅5.81μsとする測定条件で、CPMG法(Carr-PurcellMeiboom-Gill法)により、当該ワニスに由来するプロトンの横緩和時間T(ms)を繰り返し3回測定してその平均値を算出し、該平均値の逆数をRavとする。
[測定方法2]
第1の有機溶剤と、固形分濃度が18±1質量%のポリイミド前駆体溶液と、第2の有機溶剤とを、4.5:3.61:1.8の質量比で混合してなるブランク溶液について、測定核を水素原子核とし、測定温度20℃、共鳴周波数13MHz及び90°パルス幅5.81μsとする測定条件で、CPMG法により、当該ブランク溶液に由来するプロトンの横緩和時間T(ms)を繰り返し3回測定してその平均値を算出し、該平均値の逆数をRbとする。
【0062】
上記式(1)で表されるRsp値が5以上であると、ビニル系樹脂粒子と熱硬化性樹脂前駆体溶液との親和性が低すぎず、ビニル系樹脂粒子が分散した熱硬化性樹脂前駆体溶液の粘度の上昇が抑制される傾向にある。
【0063】
上記式(1)で表されるRsp値が150以下であると、ビニル系樹脂粒子と熱硬化性樹脂前駆体溶液との親和性が高くなりすぎず、ビニル系樹脂粒子が分散した熱硬化性樹脂前駆体溶液の粘度の低下が抑制される傾向にある。
【0064】
上記式(1)で表されるRsp値は、8以上100以下がより好ましく、10以上80以下が更に好ましく、15以上70以下が特に好ましい。
【0065】
上記測定方法1及び測定方法2においてはいずれも、第1の有機溶剤及び第2の有機溶剤は、同一の溶媒である。上記測定方法1及び測定方法2における第1の有機溶剤は同一の溶媒であり、且つ第2の有機溶剤も同一の溶媒である。
【0066】
第1の有機溶剤及び第2の有機溶剤としては、フェノール、m-クレゾール等のフェノール系溶媒;N-メチル-2-ピロリドン(NMP)、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)等のアミド系溶媒;γ-ブチロラクトン(GBL)、δ-バレロラクトン、ε-カプロラクトン、γ-クロトノラクトン、γ-ヘキサノラクトン、α-メチル-γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、α-アセチル-γ-ブチロラクトン、δ-ヘキサノラクトン等のラクトン系溶媒;N,N-ジメチルスルホキシド(DMSO)等のスルホキシド系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、炭酸ジメチル等のエステル系溶媒が挙げられる。これらの中でも、ポリイミド前駆体の溶解性の観点から、NMP、GBL又はDMACが好ましい。
【0067】
本発明のビニル系樹脂粒子において、下記式(1)で表されるRsp値が5以上150以下であることがより好ましい。
Rsp=(Rav-Rb)/Rb ・・・(1)
Rav:下記の測定方法1で得られる横緩和時間T(ms)の平均値の逆数
Rb :下記の測定方法2で得られる横緩和時間T(ms)の逆数
[測定方法1]
本発明のビニル系樹脂粒子及び第1の有機溶剤としてNMP、GBL又はDMACを1:3の質量比で混合してなるビニル系樹脂粒子分散液と、固形分濃度が18±1質量%のポリイミド前駆体溶液と、第2の有機溶剤としてNMP、GBL又はDMACとを、6:3.61:1.8の質量比で混合してなるポリイミド前駆体のワニスについて、測定核を水素原子核とし、測定温度20℃、共鳴周波数13MHz及び90°パルス幅5.81μsとする測定条件で、CPMG法(Carr-PurcellMeiboom-Gill法)により、当該ワニスに由来するプロトンの横緩和時間T(ms)を繰り返し3回測定してその平均値を算出し、該平均値の逆数をRavとする。但し、上記第1の有機溶剤及び上記第2の有機溶剤は、同一の溶媒である。
[測定方法2]
上記測定方法1で使用した第1の有機溶剤と、固形分濃度が18±1質量%のポリイミド前駆体溶液と、上記測定方法1で使用した第2の有機溶剤とを、4.5:3.61:1.8の質量比で混合してなるブランク溶液について、測定核を水素原子核とし、測定温度20℃、共鳴周波数13MHz及び90°パルス幅5.81μsとする測定条件で、CPMG法により、当該ブランク溶液に由来するプロトンの横緩和時間T(ms)を繰り返し3回測定してその平均値を算出し、該平均値の逆数をRbとする。
【0068】
2.ビニル系樹脂粒子の製造方法
以下、本発明のビニル系樹脂粒子の製造方法A及び製造方法Bについて詳細に説明する。なお、本発明は以下の製造方法に限定されるものではない。
【0069】
(ビニル系樹脂粒子の製造方法A)
製造方法Aとは、(1)シード重合工程、(2)噴霧乾燥工程、及び(3)解砕工程をこの順で有するビニル系樹脂粒子の製造方法である。さらに、製造方法Aでは、シード重合工程において、第1の重合性ビニル系単量体は単官能単量体及び多官能単量体を含み、且つ当該第1の重合性ビニル系単量体は、当該単官能単量体100質量部に対して、当該多官能単量体を8~150質量部含有する。
【0070】
以下、上記工程(1)~工程(3)について具体的に説明する。
【0071】
<シード重合工程>
製造方法Aにおいて、シード重合工程とは、種粒子に、第1の重合性ビニル系単量体を吸収させてシード重合を行うことにより、第1の重合性ビニル系単量体の重合体粒子と水性媒体とを含有する水性分散液を得る工程(重合体粒子を含むスラリー)である。
【0072】
製造方法Aにおいて、シード重合とは、種粒子に第1の重合性ビニル系単量体を含浸、吸収させた後、第2の重合性ビニル系単量体を重合させる重合方法を意味する。製造方法Aにおけるシード重合としては、例えば、特開2010-138365号公報に記載されている方法を適用することができる。
【0073】
上記種粒子は、公知の方法を適用して製造することができる。例えば、国際公開第2013/030977号に記載されている方法を適用することにより、当該種粒子を製造することができる。
【0074】
上記種粒子は、種粒子製造用の単量体を水性媒体中で乳化重合、好ましくはソープフリー重合することによって得ることができる。
【0075】
上記種粒子を製造するための単量体としては、単官能単量体が好ましい。
【0076】
単官能単量体は、単官能スチレン系単量体及び単官能(メタ)アクリル系単量体の少なくとも一方であることが好ましい。
【0077】
単官能スチレン系単量体としては、例えば、スチレン、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、α-メチルスチレン;スチレンスルホン酸ナトリウム、スチレンスルホン酸アンモニウム等のスチレンスルホン酸塩等が挙げられる。これらの中でも、スチレン、α-メチルスチレン、スチレンスルホン酸ナトリウムが好ましい。これら単官能スチレン系単量体は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
【0078】
単官能(メタ)アクリル系単量体としては、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n-ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸s-ブチル、(メタ)アクリル酸t-ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸イソペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸ヘプチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸イソノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸イソデシル、(メタ)アクリル酸ウンデシル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸トリデシル、(メタ)アクリル酸テトラデシル、(メタ)アクリル酸ペンタデシル、(メタ)アクリル酸ヘキサデシル、(メタ)アクリル酸ヘプタデシル、(メタ)アクリル酸オクタデシル、(メタ)アクリル酸イソステアリル、(メタ)アクリル酸ノナデシル、(メタ)アクリル酸エイコシル等のエステルに結合しているアルキル基の炭素数が1~20の(メタ)アクリル酸アルキルエステル等が挙げられる。これらの中でも、エステルに結合しているアルキル基の炭素数が1~10である、(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n-ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸s-ブチル、(メタ)アクリル酸t-ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸イソペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸ヘプチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸イソノニル、(メタ)アクリル酸デシルが好ましい。これら(メタ)アクリル酸アルキルエステルは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
【0079】
上記種粒子を製造するため水性媒体としては、例えば、水、又は水と有機溶媒(例えば、炭素数5以下の低級アルコール等の親水性有機溶媒)との混合溶媒が挙げられる。水性媒体の使用量は、ビニル系樹脂粒子の安定化を図るために、上記単官能単量体100質量部に対して、100~1000質量部であることが好ましい。
【0080】
また、上記シード重合工程において、水性媒体中での乳化粒子の発生を抑えるために、この分野で通常用いられる公知の重合禁止剤を広く使用することができる。重合禁止剤としては、例えば、亜硝酸ナトリウム等の亜硝酸塩化合物が挙げられる。重合禁止剤は、上記単官能単量体100質量部に対して、0.1~10質量部使用することができる。
【0081】
さらに、上記シード重合工程において、分子量を調整するために、この分野で通常用いられる公知の分子量調節剤を広く使用することができる。分子量調節剤は、上記単官能単量体100質量部に対して、0.1~10質量部使用することができる。
【0082】
上記種粒子の製造において、通常、水溶性重合開始剤を用いる。水溶性重合開始剤とは水性媒体に可溶な重合開始剤であればよく、公知の水溶性重合開始剤を使用できる。例えば、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過酸化物類、2,2-アゾビス-(2-メチルプロピオンアミジン)-ジハイドロクロライド、2,2-アゾビス-[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン])-ジハイドロクロライド、4,4-アゾビス-(4-シアノ吉草酸)等のアゾ類が挙げられる。
【0083】
水溶性重合開始剤は、通常、上記単官能単量体100質量部に対して、0.1~5質量部使用される。また、種粒子を製造する際の重合は、50~80℃で、2~20時間加熱することにより実施することができる。
【0084】
第1の重合性ビニル系単量体は、単官能単量体及び多官能単量体を含み、且つ当該第1の重合性ビニル系単量体が、当該単官能単量体100質量部に対して、当該多官能単量体を30~100質量部含有する。
【0085】
上記シード重合工程において、上記単官能単量体100質量部に対して、上記多官能単量体の含有量が30質量部よりも少ない場合、ビニル系樹脂粒子の耐溶剤性が低くなることがある。また、熱硬化性樹脂前駆体を調製する際、ビニル系樹脂粒子が溶剤に膨潤しやすくなることにより、当該前駆体の粘度増加するおそれがあるため、ハンドリングの観点で好ましくない。
【0086】
上記シード重合工程において、上記単官能単量体100質量部に対して、上記多官能単量体の含有量が100質量部よりも多い場合、熱硬化性樹脂の多孔化時に添加されたビニル系樹脂粒子を分解することが困難となる。それ故、熱硬化性樹脂内に該ビニル系樹脂粒子が残り、熱硬化性樹脂の膜を製造した際に、熱硬化性樹脂の膜を多孔化できない可能性がある。
【0087】
上記シード重合工程において、ビニル系樹脂粒子の耐溶剤性を向上させる点から、第1の重合性ビニル系単量体が、単官能単量体100質量部に対して、多官能単量体を8~150質量部含むことが好ましく、12~100質量部含むことがより好ましく、18~80質量部含むことが更に好ましい。
【0088】
上記シード重合工程において、単官能単量体は、単官能スチレン系単量体及び単官能(メタ)アクリル系単量体の少なくとも一方であることが好ましい。
【0089】
単官能スチレン系単量体としては、例えば、スチレン、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、α-メチルスチレン;スチレンスルホン酸ナトリウム、スチレンスルホン酸アンモニウム等のスチレンスルホン酸塩等が挙げられる。これらの中でも、スチレン、α-メチルスチレン、スチレンスルホン酸ナトリウムが好ましい。これら単官能スチレン系単量体は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
【0090】
単官能(メタ)アクリル系単量体としては、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n-ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸s-ブチル、(メタ)アクリル酸t-ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸イソペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸ヘプチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸イソノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸イソデシル、(メタ)アクリル酸ウンデシル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸トリデシル、(メタ)アクリル酸テトラデシル、(メタ)アクリル酸ペンタデシル、(メタ)アクリル酸ヘキサデシル、(メタ)アクリル酸ヘプタデシル、(メタ)アクリル酸オクタデシル、(メタ)アクリル酸イソステアリル、(メタ)アクリル酸ノナデシル、(メタ)アクリル酸エイコシル等のエステルに結合しているアルキル基の炭素数が1~20の(メタ)アクリル酸アルキルエステル等が挙げられる。これらの中でも、エステルに結合しているアルキル基の炭素数が1~10である、(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n-ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸s-ブチル、(メタ)アクリル酸t-ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸イソペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸ヘプチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸イソノニル、(メタ)アクリル酸デシルが好ましい。これら(メタ)アクリル酸アルキルエステルは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
【0091】
上記シード重合工程において、多官能単量体は、多官能スチレン系単量体及び多官能(メタ)アクリル系単量体の少なくとも一方である。多官能単量体を使用することによって、得られるビニル系樹脂粒子の耐溶剤性が高くなり、得られるビニル系樹脂粒子の膨潤によるポリイミドワニスの粘度増加を抑制することができる。
【0092】
多官能スチレン系単量体としては、例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、及びこれらの誘導体等の芳香族ジビニル化合物等が挙げられる。これらの多官能スチレン系単量体は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
【0093】
多官能(メタ)アクリル系単量体としては、例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート(エチレングリコールジメタクリレート)、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、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、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、デカエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタデカエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタコンタヘクタエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3-ブチレンジ(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート(メタクリル酸アリル)、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート等が挙げられる。これらの中でも、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート(エチレングリコールジメタクリレート)、アリル(メタ)アクリレート(メタクリル酸アリル)が好ましい。これら多官能(メタ)アクリル系単量体は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
【0094】
上記シード重合工程において、通常、油溶性重合開始剤を用いる。油溶性開始剤とは水性媒体に可溶な重合開始剤であればよく、公知の油溶性重合開始剤を使用できる。例えば、過酸化ベンゾイル(BPO)、過酸化ラウロイル、ビス-3,5,5-トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエイト、ジ-t-ブチルパーオキシヘキサハイドロテレフタレート、t-ブチルパーオキシイソブチレート等の過酸化物類、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスイソバレロニトリル、2,2-アゾビス-(2-メチルプロピオネート)、2,2-アゾビス-(2,4-ジメチルバレロニトリル)(ADVN)等のアゾ類が挙げられる。油溶性重合開始剤の使用量は、単官能単量体と多官能単量体との合計100質量部に対して、0.001~3質量部が好ましく、0.003~1質量部がより好ましく、0.004~0.5質量部が更に好ましい。
【0095】
上記シード重合工程において、第1の重合性ビニル系単量体の重合体粒子の作製時に重合安定性を向上させるため、及び該重合体粒子相互の融着の抑制効果を上げるために、懸濁安定剤を使用することができる。懸濁安定剤としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等の水溶性高分子が挙げられる。
【0096】
懸濁安定剤の使用量は、単官能単量体と多官能単量体との合計100質量部に対して、通常、0.5~15質量部である。
【0097】
上記シード重合工程において、界面活性剤を使用することができる。界面活性剤を加えることにより、シード重合により得られる上記重合体粒子を構成する粒子間における融着を抑制することができる。また、水性媒体中で単量体混合物を界面活性剤によりエマルジョン化することで後述するシード重合における種粒子への単量体混合物の吸収を促進させることができる。
【0098】
界面活性剤としては、アニオン系、カチオン系、ノニオン系及び両性イオン系の界面活性剤のいずれも使用することができる。
【0099】
アニオン性界面活性剤としては、例えば、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム等のジアルキルスルホコハク酸塩;ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルリン酸ナトリウム(例えば、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルリン酸ナトリウム)、ポリオキシアルキレンアリールエーテルリン酸ナトリウム等のリン酸塩;オレイン酸ナトリウム、ヒマシ油カリ等の脂肪酸油;ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸アンモニウム等のアルキル硫酸塩;ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等のアルキルベンゼンスルホン酸塩;アルキルナフタレンスルホン酸塩;アルカンスルホン酸塩;アルキルリン酸エステル塩;ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物;ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸エステル塩;ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル塩等が挙げられる。
【0100】
ノニオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレントリデシルエーテル等の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スチレン化フェニルエーテル、アルキレン基の炭素数が3以上であるポリオキシアルキレントリデシルエーテル等のポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、モノラウリン酸ポリオキシエチレンソルビタン等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、グリセリン脂肪酸エステル、オキシエチレン-オキシプロピレンブロック共重合体等が挙げられる。
【0101】
カチオン性界面活性剤としては、例えば、ラウリルアミンアセテート、ステアリルアミンアセテート等のアルキルアミン塩、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド等の第四級アンモニウム塩等が挙げられる。
【0102】
両性イオン界面活性剤としては、ラウリルジメチルアミンオキサイドや、リン酸エステル系又は亜リン酸エステル系界面活性剤が挙げられる。
【0103】
上記界面活性剤の中でも、アニオン性界面活性剤及びノニオン性界面活性剤の少なくとも一方を使用することが好ましい。上記界面活性剤の中でも、アニオン性界面活性剤として、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム及びポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルリン酸ナトリウムが好ましく、ノニオン性界面活性剤として、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル及びポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテルが好ましい。
【0104】
界面活性剤の使用量は、単官能単量体と多官能単量体との合計100質量部に対して0.001~5質量部が好ましく、0.005~3質量部がより好ましく、0.01~1質量部が更に好ましい。
【0105】
上記シード重合工程において、ビニル系樹脂粒子の耐熱性向上のために、酸化防止剤を使用することができる。酸化防止剤としては、例えば、2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノール、n-オクタデシル-3-(3’,5’-ジ-t-ブチル-4’-ヒドロキシフェニル)プロピオネート、テトラキス[3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシメチル]メタン、トリス[N-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)]イソシアヌレート、ブチリデン-1,1-ビス(2-メチル-4-ヒドロキシ-5-t-ブチルフェニル)、トリエチレングリコールビス[3-(3-t-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオネート]、3,9-ビス{2-[3(3-t-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオニルオキシ]-1,1-ジメチルエチル}-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン等のフェノール系酸化防止剤;ジラウリル-3,3'-チオ-ジプロピオネート、ジミリスチル-3,3’-チオ-ジプロピオネート、ジステアリル-3,3’-チオ-ジプロピオネート、ペンタエリスリトールテトラキス(3-ラウリルチオ-プロピオネート)、ペンタエリスリトールテトラキスチオグリコレート(PETG)、ペンタエリスリトールチオプロピオネート、ペンタエリスリトールテトラキス(4-ブタネート)、ペンタエリスリトールテトラキス(6-メルカプトヘキサネート)、トリメチロールプロパントリスチオグリコレート、トリメチロールプロパントリスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリスチオブタネート、ブタンジオールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオグリコレート、ヘキサンジオールビスチオグリコレート、ブタンジオールビスチオプロピオネート、エチレングリコールビスチオプロピオネート、チオグリコール酸オクチル、1-オクタンチオール、1-ドデカンチオール、チオサリチル酸等のイオウ系酸化防止剤;トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4-ジ-t-ブチルフェニル)ホスファイト、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,4-ジ-t-ブチルフェニル)ペンタエリスリトールホスファイト、2,2-メチレンビス(4,6-ジ-t-ブチルフェニル)-4,4'-ビフェニレンジ-ホスホナイト等のリン系酸化防止剤等を使用することができる。これらの酸化防止剤は、単独又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
【0106】
上記酸化防止剤の使用量は、単官能単量体と多官能単量体との合計100質量部に対して、0.001~5質量部が好ましく、0.005~3質量部がより好ましく、0.01~1質量部が更に好ましい。
【0107】
<噴霧乾燥工程>
製造方法Aにおいて、噴霧乾燥工程とは、上記シード重合工程で得られた上記水性分散液(重合体粒子を含むスラリー)を、スラリー入口温度が80℃~220℃及び粉体出口温度が50℃~100℃の条件で、噴霧乾燥して集合体を得る工程である。
【0108】
上記噴霧乾燥工程では、重合体粒子を含むスラリーからビニル系樹脂粒子の集合体を得るために噴霧乾燥を行う。
【0109】
噴霧乾燥方法とは、一般的に、スプレードライヤー等の噴霧乾燥機を用いて、重合体粒子を含むスラリーを噴霧して粒子を乾燥させる。噴霧乾燥における重合体粒子を含むスラリーの供給速度、乾燥温度、噴霧乾燥機のアトマイザ回転数等を適宜に調節することにより、ビニル系樹脂粒子の集合体の粒子径、粒子形状などを調整することが可能である。
【0110】
乾燥温度は、重合体粒子を含むスラリーが噴霧されて導入される重合体粒子を含むスラリー投入口の温度が80℃~220℃の範囲内、ビニル系樹脂粒子の集合体が排出される粉体出口温度が50℃~100℃の範囲内である。重合体粒子を含むスラリー入口温度が220℃より高い場合、ビニル系樹脂粒子同士の融着が起こり易くなり、ビニル系樹脂粒子が相互に連結したビニル系樹脂粒子の集合体となる。重合体粒子を含むスラリー入口温度が80℃未満である場合、乾燥が不十分になり易く、また乾燥効率が低くなりすぎるなどの問題を生じる。
【0111】
また、粉体出口温度が50℃より低い場合、乾燥が不十分になる恐れがある。一方、粉体出口温度が100℃より高い場合、ビニル系樹脂粒子同士の融着が起こり易くなるという問題が生じる。
【0112】
重合体粒子を含むスラリー投入口の温度は90℃~200℃が好ましく、ビニル系樹脂粒子の集合体が排出される粉体出口温度は55~95℃が好ましい。
【0113】
更に、重合体粒子を含むスラリー投入口の温度は、ビニル系樹脂粒子相互の融着を防ぐ観点から、集合体出口温度(ビニル系樹脂粒子の集合体が排出される粉体出口温度)よりも、30~120℃高いことが好ましい。
【0114】
<解砕工程>
製造方法Aにおいて、解砕工程とは、噴霧乾燥工程で得られた集合体を解砕することにより、ビニル系樹脂粒子を得る工程である。
【0115】
解砕工程では、微粉砕機を使用することにより、高い解砕効率で、噴霧乾燥工程で得られた集合体を解砕してビニル系樹脂粒子を得ることができる。
【0116】
上記微粉砕機としては、カレントジェットミル、スーパージェットミル(日清エンジニアリング社製)等の旋回流型ジェットミルを使用することができる。
【0117】
<分級工程>
製造方法Aは、上記シード重合工程で得られた水性分散液中の重合体粒子を分級する第1分級工程、及び上記解砕工程で得られたビニル系樹脂粒子を分級する第2分級工程の少なくとも一方を含むことが好ましい。
【0118】
第1分級工程ではナイロンメッシュを用いた湿式分級により篩の目開きより大きな粗大粒子を取り除くことができる。例えば、第1分級工程では、400Meshのナイロン網等を使用することにより、32μm以上の粗大粒子を除去することができる。
【0119】
第2分級工程では、慣性分級方式のエルボージェット(日鉄鉱業社製)、遠心力分級方式のターボプレックス(ホソカワミクロン社製)、TSPセパレータ(ホソカワミクロン社製)、ファカルティ(ホソカワミクロン社製)等の分級機を用いて分級して、所望の粒径を有するビニル系樹脂粒子を得ることができる。例えば、第2分級工程では、気流分級することにより、製品として利用可能なビニル系樹脂粒子とすることができる。
【0120】
<pH調整工程>
製造方法Aは、上記シード重合工程で得られた上記水性分散液(重合体粒子を含むスラリー)に、窒素含有化合物を添加することにより、上記水性分散液のpHを3~9に調整する工程を含むことが好ましい。
【0121】
上記窒素含有化合物は、アンモニア、アルカノールアミン及びポリアミンからなる群より選ばれる1種以上であることが好ましい。
【0122】
アルカノールアミンとしては、例えば、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、イソプロパノールアミン等が挙げられる。
【0123】
ポリアミンとしては、例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン等の脂肪族アミン;フェニレンジアミン、トリレンジアミン等の芳香族ポリアミン;ピペラジン、アミノエチルピペラジン等の複素環式ポリアミンが挙げられる。
【0124】
(ビニル系樹脂粒子の製造方法B)
製造方法Bとは、(1)乳化重合工程、(2)噴霧乾燥工程、及び(3)解砕工程をこの順で有するビニル系樹脂粒子の製造方法である。以下、これらの工程について具体的に説明する。
【0125】
<乳化重合工程>
製造方法Bにおいて、乳化重合工程とは、水性媒体中、第2の重合性ビニル系単量体を乳化重合することにより、第2の重合性ビニル系単量体の重合体粒子と水性媒体とを含有する水性分散液(重合体粒子を含むスラリー)を得る工程である。
【0126】
乳化重合には、得られる集合体を構成する粒子の粒子径のばらつきが少ないという特徴がある。製造方法Bにおける乳化重合としては、例えば、特開2010-138365号公報に記載されている方法を適用することができる。
【0127】
製造方法Bにおいて、乳化重合の中でも、界面活性剤を使用しない乳化重合であるソープフリー重合が好ましい。
【0128】
製造方法Bの乳化重合工程において、第1の重合性ビニル系単量体は、単官能単量体及び多官能単量体の少なくとも一方が好ましい。
【0129】
単官能単量体は、単官能スチレン系単量体及び単官能(メタ)アクリル系単量体の少なくとも一方であることが好ましい。
【0130】
単官能スチレン系単量体としては、例えば、スチレン、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、α-メチルスチレン;スチレンスルホン酸ナトリウム、スチレンスルホン酸アンモニウム等のスチレンスルホン酸塩等が挙げられる。これらの中でも、スチレン、α-メチルスチレン、スチレンスルホン酸ナトリウムが好ましい。これら単官能スチレン系単量体は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
【0131】
単官能(メタ)アクリル系単量体としては、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n-ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸s-ブチル、(メタ)アクリル酸t-ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸イソペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸ヘプチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸イソノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸イソデシル、(メタ)アクリル酸ウンデシル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸トリデシル、(メタ)アクリル酸テトラデシル、(メタ)アクリル酸ペンタデシル、(メタ)アクリル酸ヘキサデシル、(メタ)アクリル酸ヘプタデシル、(メタ)アクリル酸オクタデシル、(メタ)アクリル酸イソステアリル、(メタ)アクリル酸ノナデシル、(メタ)アクリル酸エイコシル等のエステルに結合しているアルキル基の炭素数が1~20の(メタ)アクリル酸アルキルエステル等が挙げられる。これらの中でも、エステルに結合しているアルキル基の炭素数が1~10である、(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n-ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸s-ブチル、(メタ)アクリル酸t-ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸イソペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸ヘプチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸イソノニル、(メタ)アクリル酸デシルが好ましい。これら(メタ)アクリル酸アルキルエステルは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
【0132】
上記乳化重合工程において、上記第2の重合性ビニル系単量体と、ハロゲン化ビニル単量体、ビニルシアン系単量体等の他の単量体とを併せて使用することができる。ハロゲン化ビニル単量体としては、例えば、塩化ビニル、塩化ビニリデン等が挙げられる。ビニルシアン系単量体としては、例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等が挙げられる。
【0133】
上記乳化重合工程において、水性媒体としては、例えば、水、又は水と有機溶媒(例えば、炭素数5以下の低級アルコール等の親水性有機溶媒)との混合溶媒が挙げられる。水性媒体の使用量は、ビニル系樹脂粒子の安定化を図るために、第2の重合性ビニル系単量体100質量部に対して、100~1000質量部であることが好ましい。
【0134】
さらに、上記乳化重合工程において、分子量を調整するために、この分野で通常用いられる公知の分子量調節剤を広く使用することができる。分子量調節剤は、第2の重合性ビニル系単量体100質量部に対して、0.1~10質量部使用することができる。
【0135】
上記乳化重合工程において、通常、水溶性重合開始剤を用いる。水溶性重合開始剤とは水性媒体に可溶な重合開始剤であればよく、公知の水溶性重合開始剤を使用できる。例えば、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム(APS)等の過酸化物類、2,2-アゾビス-(2-メチルプロピオンアミジン)-ジハイドロクロライド、2,2-アゾビス-[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン])-ジハイドロクロライド、4,4-アゾビス-(4-シアノ吉草酸)等のアゾ類が挙げられる。水溶性重合開始剤は、通常、第2の重合性ビニル系単量体100質量部に対して、0.1~5質量部使用される。
【0136】
上記乳化重合工程において、この分野で通常用いられる公知の界面活性剤を広く使用できる。界面活性剤を加えることにより、乳化重合により得られる重合体を構成する粒子間における融着を抑制することができる。なお、ソープフリー重合を行う場合、界面活性剤を加える必要はない。
【0137】
上記乳化重合工程において、種粒子を用いてシード乳化重合を行うことで平均粒子径の調整が可能である。水性媒体中に、単量体混合物、水溶性開始剤、及び種粒子を加えて乳化重合を行うと、ビニル系単量体はオリゴソープとして種粒子に吸収されながら重合が進み、粒子径が揃った重合体粒子を得ることができる。
【0138】
上記種粒子は、種粒子製造用の単量体を水性媒体中で乳化重合、好ましくはソープフリー重合することによって得ることができる。
【0139】
上記種粒子製造用の単量体としては、上記第2の重合性ビニル系単量体を使用することができ、上記第2の重合性ビニル系単量体の中でも、上記単官能スチレン系単量体及び上記単官能(メタ)アクリル系単量体の少なくとも一方を使用することが好ましい。単官能スチレン系単量体としては、スチレン、α-メチルスチレン、スチレンスルホン酸ナトリウムが好ましい。単官能(メタ)アクリル系単量体としては、(メタ)アクリル酸メチルが好ましい。
【0140】
上記種粒子製造用の水性媒体としては、上記水性媒体を使用することができる。
【0141】
上記種粒子の製造において、上記水溶性重合開始剤を使用することができる。水溶性重合開始剤は、通常、種粒子製造用単量体100質量部に対して、0.1~5質量部使用される。
【0142】
上記種粒子の製造において、分子量を調整するために、この分野で通常用いられる公知の分子量調節剤を広く使用することができる。分子量調整剤は、種粒子製造用の単量体100質量部対して0.1~10質量部の範囲で使用することが好ましい。
【0143】
種粒子を製造する際の重合は、50~80℃で、2~20時間加熱することにより実施することができる。
【0144】
第2の重合性ビニル系単量体はオリゴソープとして種粒子に吸収されながら重合が進むことで、重合性ビニル系単量体に由来する重合体粒子が得られる。
【0145】
重合温度は、第2の重合性ビニル系単量体、重合開始剤の種類に応じて、適宜選択することができる。重合温度は、25~110℃が好ましく、50~100℃がより好ましい。重合時間は、1~12時間とすることが好ましい。
【0146】
<噴霧乾燥工程>
製造方法Bにおいて、噴霧乾燥工程とは、上記乳化重合工程で得られた水性分散液(重合体粒子を含むスラリー)を、入口温度が80℃~220℃及び出口温度が50℃~100℃の条件で、噴霧乾燥して集合体を得る工程である。
【0147】
上記噴霧乾燥工程では、重合体粒子を含むスラリーからビニル系樹脂粒子の集合体を得るために噴霧乾燥を行う。
【0148】
噴霧乾燥方法とは、一般的に、スプレードライヤー等の噴霧乾燥機を用いて、重合体粒子を含むスラリーを噴霧して粒子を乾燥させる方法である。噴霧乾燥における重合体粒子を含むスラリーの供給速度、乾燥温度、噴霧乾燥機のアトマイザ回転数等を適宜に調節することにより、ビニル系樹脂粒子の集合体の粒子径、粒子形状などを調整することができる。
【0149】
乾燥温度は、重合体粒子を含むスラリーが噴霧されて導入される重合体粒子を含むスラリー投入口の温度(以下、スラリー入口温度とも称する。)が80℃~220℃の範囲内、ビニル系樹脂粒子の集合体が排出される粉体出口温度が50℃~100℃の範囲内である。
【0150】
重合体粒子を含むスラリー入口温度が220℃より高い場合、ビニル系樹脂粒子同士の融着が起こり易くなり、ビニル系樹脂粒子が相互に連結したビニル系樹脂粒子の集合体となる。
【0151】
重合体粒子を含むスラリー入口温度が80℃未満である場合、乾燥が不十分になり易く、また乾燥効率が低くなりすぎるなどの問題を生じる。
【0152】
また、粉体出口温度が50℃より低い場合、乾燥が不十分になる恐れがある。一方、粉体出口温度が100℃より高い場合、ビニル系樹脂粒子同士の融着が起こり易くなるという問題が生じる。
【0153】
重合体粒子を含むスラリー投入口の温度は90℃~200℃が好ましく、ビニル系樹脂粒子の集合体が排出される粉体出口温度は55~95℃が好ましい。
【0154】
更に、重合体粒子を含むスラリー投入口の温度は、ビニル系樹脂粒子相互の融着を防ぐ観点から、集合体出口温度(ビニル系樹脂粒子の集合体が排出される粉体出口温度)よりも、30~120℃高いことが好ましい。
【0155】
<解砕工程>
製造方法Bにおいて、解砕工程とは、噴霧乾燥工程で得られた集合体を解砕することにより、ビニル系樹脂粒子を得る工程である。
【0156】
解砕工程では、微粉砕機を使用することにより、高い解砕効率で、噴霧乾燥工程で得られた集合体を解砕してビニル系樹脂粒子を得ることができる。
【0157】
上記微粉砕機としては、カレントジェットミル、スーパージェットミル(日清エンジニアリング社製)等の旋回流型ジェットミルを使用することができる。
【0158】
<pH調整工程>
製造方法Bは、上記乳化重合工程で得られた、上記水性分散液(重合体粒子を含むスラリー)に、窒素含有化合物を添加することにより、上記水性分散液のpHを3~9に調整するpH調整工程を含むことが好ましい。
【0159】
製造方法Bは、上記乳化重合工程と上記噴霧乾燥工程との間に、pH調製工程を備えることが好ましい。
【0160】
上記乳化重合工程において、過硫酸塩を重合開始剤として用いてソープフリー重合を行った場合、上記製法Bで得られた上記重合体粒子の表面には過硫酸イオン等の陰イオンが存在し、負帯電となる。仮に、負帯電のビニル系樹脂粒子を用いてポリイミド前駆体のワニスを調製した場合、ポリイミド前駆体であるポリアミド酸と負帯電のビニル系樹脂粒子とが静電反発を起こし、ポリイミド前駆体のワニスの粘度増加を伴う恐れがある。
【0161】
一方、窒素含有化合物を、重合体粒子を含むスラリーに添加することにより、過硫酸イオンに、窒素含有化合物に由来するアミンが対の陽イオンとなって偏在するため、上記静電反発を抑えてポリイミド前駆体のワニスの粘度増加を防ぐことができると推測できる。
【0162】
上記窒素含有化合物は、アンモニア、アルカノールアミン及びポリアミンからなる群より選ばれる1種以上であることが好ましい。
【0163】
アルカノールアミンとしては、例えば、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、イソプロパノールアミン等が挙げられる。
【0164】
ポリアミンとしては、例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン等の脂肪族アミン;フェニレンジアミン、トリレンジアミン等の芳香族ポリアミン;ピペラジン、アミノエチルピペラジン等の複素環式ポリアミンが挙げられる。
【0165】
ビニル系樹脂粒子の表面上のアミンの存在は、種々の分析方法により確認することができ、例えば、pHの変化により確認することができる。
【0166】
具体的には、過硫酸塩を重合開始剤として用いてソープフリー重合を行った場合、スラリーのpHは強酸性領域となる1~2であるが、pHが弱酸性~弱塩基性領域となる3~9になるように窒素含有化合物を加えることにより、確認することができる。
【0167】
その他、ビニル系樹脂粒子の表面上のアミンの存在は、TOF-SIMS(飛行時間型二次イオン質量分析法)による分析により確認することもできる。
【0168】
<分級工程>
製造方法Bは、上記乳化重合工程で得られた水性分散液中の重合体粒子を分級する第1分級工程、及び上記解砕工程で得られたビニル系樹脂粒子を分級する第2分級工程の少なくとも一方を含むことが好ましい。
【0169】
製造方法Bは、上記pH調製工程と上記噴霧乾燥工程との間に、上記第1の分級工程を備えることが好ましい。
【0170】
第1分級工程ではナイロンメッシュを用いた湿式分級により篩の目開きより大きな粗大粒子を取り除くことができる。例えば、第1分級工程では、400Meshのナイロン網等を使用することにより、32μm以上の粗大粒子を除去することができる。
【0171】
第2分級工程では、慣性分級方式のエルボージェット(日鉄鉱業社製)、遠心力分級方式のターボプレックス(ホソカワミクロン社製)、TSPセパレータ(ホソカワミクロン社製)、ファカルティ(ホソカワミクロン社製)等の分級機を用いて分級して、所望の粒径を有するビニル系樹脂粒子を得ることができる。例えば、第2分級工程では、気流分級することにより、製品として利用可能なビニル系樹脂粒子とすることができる。
【0172】
3.多孔質膜の製造方法
以下、多孔質膜の製造方法について詳細に説明する。なお、多孔質膜の製造方法は以下の製造方法に限定されるものではない。
【0173】
多孔質膜の製造方法は、(1)ビニル系樹脂粒子及び熱硬化性樹脂前駆体を含有する多孔質膜形成用塗工液を調製する工程、(2)基材上に、当該多孔質膜形成用塗工液を塗工し、当該ビニル系樹脂粒子を含有する未焼成複合膜を形成する工程、及び(3)当該未焼成複合膜を焼成して多孔質膜を形成する工程をこの順で有する。
【0174】
上記製造方法で製造される多孔質膜の用途としては、多孔質膜を用いるあらゆる分野に適用可能である。一例としては、耐熱材料用途、電子部品用の絶縁材料用途等を挙げることができる。
【0175】
以下、上記工程(1)~工程(3)について具体的に説明する。
【0176】
<工程(1)>
多孔質膜の製造方法において、工程(1)とは、本発明のビニル系樹脂粒子及び熱硬化性樹脂前駆体を含有する多孔質膜形成用塗工液を調製する工程である。
【0177】
熱硬化性樹脂前駆体としては、例えば、ポリフェニレンエーテル樹脂、ジビニルベンジルエーテル樹脂、ポリアリレート樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリイミド樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、ベンゾオキサゾール樹脂、ビスマレイミド樹脂、アクリレート樹脂等のそれぞれの前駆体が挙げられる。
【0178】
ポリイミド樹脂の前駆体は、ポリアミック酸が例示される。ポリアミック酸は、芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族系ジアミンとを重合反応して得ることができる。
【0179】
ビニル系樹脂粒子と熱硬化性樹脂前駆体との合計質量に対するビニル系樹脂粒子の質量割合は、30~70質量%であることが好ましく、40~60質量%であることがより好ましい。当該範囲内であれば、ビニル系樹脂粒子が分散した熱硬化性樹脂前駆体溶液の良好な塗工性を得ることができるため、熱硬化性樹脂の膜(多孔質膜)を製造した際に、該膜の表面平滑化が可能となる。
【0180】
多孔質膜形成用塗工液は、希釈剤として有機溶剤を含有していてもよい。有機溶剤としては、例えば、フェノール、m-クレゾール等のフェノール系溶媒;N-メチル-2-ピロリドン(NMP)、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)等のアミド系溶媒;γ-ブチロラクトン(GBL)、δ-バレロラクトン、ε-カプロラクトン、γ-クロトノラクトン、γ-ヘキサノラクトン、α-メチル-γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、α-アセチル-γ-ブチロラクトン、δ-ヘキサノラクトン等のラクトン系溶媒;N,N-ジメチルスルホキシド(DMSO)等のスルホキシド系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、炭酸ジメチル等のエステル系溶媒が挙げられる。これらの中でも、NMP、GBL及びDMACが好ましい。
【0181】
ビニル系樹脂粒子と熱硬化性樹脂前駆体との合計質量に対する有機溶剤の質量割合は、15~35質量%であることが好ましく、20~30質量%であることがより好ましい。
【0182】
<工程(2)>
多孔質膜の製造方法において、工程(2)とは、基材上に、工程(1)で調製した多孔質膜形成用塗工液を塗工し、本発明のビニル系樹脂粒子を含有する未焼成複合膜を形成する工程である。
【0183】
本工程で用いられる基材としては、例えば、トリアセチルセルロース(TAC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリアリレート、ポリテトラメチレンテレフタレート等を主体とする基材を挙げることができる。なお、「主体とする」とは、基材構成成分の中で最も含有割合が高い成分を示すことを意味する。
【0184】
基材の厚みとしては、通常、20μm以上300μm以下、好ましくは30μm以上200μm以下である。
【0185】
上記多孔質膜形成用塗工液を基板上に塗布し、通常、常圧で20~80℃、30分~2時間乾燥して有機溶剤を取り除くことにより、ビニル系樹脂粒子を含有する未焼成複合膜を形成することできる。
【0186】
<工程(3)>
多孔質膜の製造方法において、工程(3)とは、工程(2)で形成した未焼成複合膜を焼成して多孔質膜を形成する工程である。
【0187】
未焼成複合膜を焼成する際、基板に成膜した状態のまま焼成してもよいし、予め未焼成複合膜を基板から剥離しておいてから焼成してもよい。
【0188】
焼成条件としては、例えば、昇温速度10℃/分で20℃から320℃まで昇温し、その後320℃で5時間保持することにより、ビニル系樹脂粒子が焼失して目的とする多孔質膜を得ることができる。
【実施例
【0189】
以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明は、これらのみに限定されるものではない。
【0190】
実施例及び比較例で使用したイオン交換水とは、イオン交換樹脂により脱イオン処理した水であり、且つ導電率が1.0μS/cm以下の水である。
【0191】
先ず、実施例及び比較例中の評価方法、測定方法及び計算方法について説明する。
【0192】
<ビニル系樹脂粒子のpH測定方法>
得られたビニル系樹脂粒子2gを20gのイオン交換水に添加し、試験管ミキサー(アズワン株式会社製、「試験管ミキサーTRIO HM-1N」)及び超音波ホモジナイザー(日本エマソン株式会社製、「BRANSON SONIFIER 450 Advanced」)を用いて分散させ、分散体としたものを使用した。
【0193】
得られた分散体のpHを、室温(20℃~25℃)の環境下、ハンディpHメータ(D-51S;堀場製作所社製)で測定した。得られたpHの値をビニル系樹脂粒子のpHとした。
【0194】
<種粒子の個数平均粒子径の測定方法>
種粒子の個数平均粒子径は、レーザー回折散乱方式粒度分布測定装置(型番「LS230」、ベックマン・コールター株式会社製)で測定した。具体的には、種粒子分散液(種粒子合成例1で得られたスラリーA、又は種粒子合成例2で得られたスラリーB)0.1gと2質量%アニオン性界面活性剤溶液20mlとを、試験管に投入した。その後、試験管ミキサー(アズワン株式会社製、「試験管ミキサーTRIO HM-1N」)及び超音波洗浄器(アズワン株式会社製、「ULTRASONIC CLEANER VS-150」)を用いて5分間かけて分散させ、分散液を得た。得られた分散液をレーザー回折散乱方式粒度分布測定装置により、超音波を照射しながら、分散液中の種粒子の個数平均粒子径を測定した。
【0195】
レーザー回折散乱方式粒度分布測定装置の測定条件は以下のとおりである。
<レーザー回折散乱方式粒度分布測定装置の測定条件>
媒体=水
媒体の屈折率=1.333
固体の屈折率=種粒子の屈折率
PIDS相対濃度:40~55%
【0196】
測定時の光学モデルは、製造した種粒子の屈折率に合わせた。種粒子の製造に1種類の単量体を用いた場合には、種粒子の屈折率としてその単量体の単独重合体の屈折率を用いた。種粒子の製造に複数種類の単量体を用いた場合には、種粒子の屈折率として、各単量体の単独重合体の屈折率を各単量体の使用量で加重平均した平均値を用いた。
【0197】
測定結果から、種粒子の個数基準の粒度分布を得た。当該個数基準の粒度分布の算術平均を種粒子の個数平均粒子径とした。
【0198】
<ビニル系樹脂粒子の個数平均粒子径の測定方法>
ビニル系樹脂粒子の個数平均粒子径は、コールターMultisizerTM4e(ベックマン・コールター株式会社製測定装置)により測定した。測定は、ベックマン・コールター株式会社発行のMultisizerTM4eユーザーズマニュアルに従って校正されたアパチャーを用いて実施した。
【0199】
測定に用いたアパチャーは、測定するビニル系樹脂粒子の大きさに応じて適宜選択した。例えば、0.2-6μm品の粒子径範囲で測定する場合は10μmのサイズを有するアパチャーを選択し、0.4-16μm品の粒子径範囲で測定する場合は20μmのサイズを有するアパチャーを選択した。
【0200】
測定用試料としては、ビニル系樹脂粒子0.1gを2質量%アニオン性界面活性剤水溶液100ml中に添加し、超音波ホモジナイザー(日本エマソン株式会社製、「BRANSON SONIFIER 450 Advanced」)を用いて分散させ、分散体としたものを使用した。測定中はビーカー内に気泡が入らない程度に緩く攪拌しておき、10万個のビニル系樹脂粒子の測定が完了した時点で測定を終了した。
【0201】
測定結果から、10万個のビニル系樹脂粒子の個数基準の粒度分布のデータを得た。当該個数基準の粒度分布のデータから得られた算術平均をビニル系樹脂粒子の個数平均粒子径とした。
【0202】
<ビニル系樹脂粒子の個数平均粒子径の変動係数の計算方法>
ビニル系樹脂粒子の個数平均粒子径の変動係数(CV値)を以下の数式によって算出した。
ビニル系樹脂粒子の個数平均粒子径の変動係数=[(ビニル系樹脂粒子の個数基準の粒度分布の標準偏差)/(ビニル系樹脂粒子の個数平均粒子径)]×100
【0203】
<ビニル系樹脂粒子の個数基準の中位径(D50)の2~10倍の粒子径を有する粒子の個数割合の測定方法>
ビニル系樹脂粒子の全個数に対する個数平均粒子径の中位径D50の2~10倍の粒子径範囲に存在する粒子個数割合は、個数平均粒子径の測定方法と同様に、コールターマルチサイザー4e(ベックマン・コールター株式会社製測定装置)により測定する。
【0204】
「個数平均粒子径の中位径D50」とは、コールターマルチサイザー4eにて測定した個数基準の粒度分布における積算分率が50%となる粒子径の事を指す。
【0205】
粒子径測定において、個数平均粒子径D50の1~10倍に値する粒子径範囲が測定できるようにアパチャーを適宜選択した。例えば、D50が0.5μmの時は測定可能範囲が0.2-6μmである10μmアパチャーを、D50が1.0μmの時は測定可能範囲が0.4-12μmである20μmアパチャーを選択した。
【0206】
<粗大粒子の割合の評価方法>
粗大粒子の割合(ビニル系樹脂粒子の全個数に対する個数基準の中位径D50の2~10倍の粒子径範囲に存在する粒子個数割合)は、以下のようにして求めた。
【0207】
具体的には、上記ビニル系樹脂粒子の個数平均粒子径の測定方法により得られた10万個のビニル系樹脂粒子の個数基準の粒度分布のデータから、ビニル系樹脂粒子の全個数に対する個数基準の中位径D50の2~10倍の粒子径を有する粒子の個数割合を測定することにより、粗大粒子の割合を求めた。
【0208】
「ビニル系樹脂粒子の全個数に対する個数基準の中位径D50」とは、コールターMultisizerTM4e(ベックマン・コールター株式会社製測定装置)で測定した10万個のビニル系樹脂粒子の個数基準の粒度分布における積算分率が50%となる粒子径を意味する。
【0209】
ビニル系樹脂粒子の個数平均粒子径の測定は、個数基準の中位径D50の1~10倍の個数平均粒子径を有する粒子を測定できるようにアパチャーを適宜選択した。例えば、D50が0.5μmの時は測定可能範囲が0.2-6μmである10μmアパチャーを、D50が1.0μmの時は測定可能範囲が0.4-12μmである20μmアパチャーを選択した。
【0210】
測定された粗大粒子の割合が0~5%である場合、粗大粒子の割合が少ないとみなした。
【0211】
<10%質量減少時の温度の測定方法>
10%質量減少時の温度(10%熱分解温度とも称する)は示差熱熱重量同時測定装置「TG/DTA6200型」(エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製)を用いて測定した。まず、アルミ製測定容器の底にすきまのないように、試料となるビニル系樹脂粒子を約15mg充てんして、空気流量200mL/minの下、アルミナを基準物質とした。その後、速度10℃/分で40℃から500℃まで昇温した時の質量減少曲線(TG/DTA曲線)を得た。得られた曲線からTGA装置付属の解析ソフトを用いて、この測定により得られた質量減少曲線から10%質量が減少した時の温度を読み取り、10%熱分解温度とした。
【0212】
<質量減少率の測定方法>
上記示差熱熱重量同時測定装置を用いて測定した。まず、アルミ製測定容器の底にすきまのないように、試料となるビニル系樹脂粒子を約15mg充てんして、空気流量200mL/minの下、アルミナを基準物質とした。その後、速度10℃/分で40℃から350℃まで昇温した後、350℃で5時間加熱した時の、質量減少挙動を測定した。この測定により得られた質量減少曲線から350℃で5時間加熱直後の質量減少を読み取ることで、質量減少率を求めた。
【0213】
<ポリイミド前駆体のワニスの粘度の評価>
測定用試料としてビニル系樹脂粒子を含有するポリイミド前駆体のワニス5mLを採取し、コーンプレート型粘度計(ブルックフィールド社製、型番:DV2TCP)にて、スピンドル回転数10rpm、25℃下で20秒間保持して表示される数値が安定したところを粘度値として採用した。測定時のスピンドルは、CPA-42Zスピンドルを使用し、トルクオーバーが確認されたワニスにおいてはCPA-51Zスピンドルを用いて測定した。測定前条件として、脱泡攪拌機(クラボウ社製、商品名:マゼルスターKK、型番:250S)で3分間攪拌脱泡したポリイミド前駆体のワニスを使用した。なお、以下の試験例1~9ではCPA-42Zスピンドルを使用し、試験例10~13ではCPA-51Zスピンドルを用いた。
【0214】
<ポリイミド多孔質膜の評価方法>
ポリイミド多孔質膜について走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、10,000倍の倍率で観察することでビニル系樹脂粒子が焼失して形成される空孔(ポリイミド多孔質膜の空孔部)が形成できているかを判断した。ポリイミド多孔質膜の空孔部を無作為に100個選び、SEMの側長ツールを用いて測定を行い、ポリイミド多孔質膜の空孔部の長径及び短径を測定した。そして、(ポリイミド多孔質膜の空孔部の長径+ポリイミド多孔質膜の空孔部の短径)/2=ポリイミド多孔質膜の空孔部の平均空孔径(以下、単に「平均空孔径」とも称する)と定義した。更に、製造されたポリイミド多孔質膜を拡大顕微鏡にて確認し、ポリイミド多孔質膜の膜表面の最大膜厚と最小膜厚とを拡大顕微鏡の測長ツールにて測定した。
【0215】
次に、実施例及び比較例で使用した種粒子の合成例について説明する。
【0216】
(種粒子合成例1)
攪拌装置と温度計とを備えた重合器内で、単官能(メタ)アクリル系単量体(第1の重合性ビニル系単量体)としてのメタクリル酸メチル(MMA)20gと、分子量調整剤としてのn-オクチルメルカプタン0.4gとを混合した油相を作成した。(以下、油相1と称する)。一方、攪拌装置と温度計とを備えた異なる重合器内で、水性媒体としてのイオン交換水80gと、単官能スチレン系単量体(第1の重合性ビニル系単量体)としてのスチレンスルホン酸ナトリウム0.072gと、重合開始剤としての過硫酸カリウム0.1gとを用意した。その後、異なる重合器内に、油相1を添加し、攪拌しながら70℃まで昇温した。その後、攪拌を継続し、且つ内温70℃で12時間ソープフリー重合を行い、スラリーAを得た。得られたスラリーA中の種粒子(ポリメタクリル酸メチル粒子)の個数平均粒子径は0.28μmであった。
【0217】
(種粒子合成例2)
攪拌装置と温度計とを備えた重合器内で、単官能(メタ)アクリル系単量体(第1の重合性ビニル系単量体)としてのメタクリル酸メチル(MMA)30gと、分子量調整剤としてのn-オクチルメルカプタン0.6gとを混合した油相を作成した。(以下、油相2と称する)。一方、攪拌装置と温度計とを備えた異なる重合器内で、水性媒体としてのイオン交換水70gと、単官能スチレン系単量体(第1の重合性ビニル系単量体)としてのスチレンスルホン酸ナトリウム0.21gと、重合開始剤としての過硫酸カリウム0.15gとを用意した。その後、異なる重合器内に、油相2を添加し、攪拌しながら80℃まで昇温した。その後、攪拌を継続し、且つ内温80℃で4時間ソープフリー重合を行い、その後100℃に昇温した。その後、攪拌を継続し、且つ内温100℃で1時間重合を行い、スラリーBを得た。得られたスラリーB中の種粒子(ポリメタクリル酸メチル粒子)の個数平均粒子径は0.195μmであった。
【0218】
(実施例1)
<ビニル系樹脂粒子Aの製造例>
攪拌装置と温度計とを備えた重合器内で、単官能(メタ)アクリル系単量体(第1の重合性ビニル系単量体)としてのメタクリル酸イソブチル20.9gと、多官能(メタ)アクリル系単量体(第1の重合性ビニル系単量体)としてのエチレングリコールジメタクリレート8.9gと、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)0.15gとを混合して、単量体混合液を得た。
【0219】
得られた単量体混合液に、水性媒体としてのイオン交換水63.3gと、アニオン性界面活性剤としてのジオクチルスルホコハク酸ナトリウム0.15gと、アニオン性界面活性剤としてのポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルリン酸ナトリウム0.3gと、ノニオン性界面活性剤としてのポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテル0.3gと、重合抑制剤としての亜硝酸ナトリウム0.01gとを添加した。その後、TKホモミキサー(プライミクス社製)により8000rpmで10分間攪拌することにより、単量体混合液を得た。
【0220】
この単量体混合液に、種粒子合成例1で得られたスラリーA6.9gを攪拌しながら加え、30℃で3時間攪拌することにより、種粒子に単量体を吸収させた。その後、攪拌しながら、重合器の内温を55℃に昇温し、55℃に3時間保つことで、3時間かけてシード重合を行った。その後、重合器の内温を80℃に昇温し、80℃に3時間保つことで、3時間かけてさらにシード重合を行い、重合体粒子を含むスラリー(第1の重合性ビニル系単量体の重合体粒子と上記水性媒体とを含有する水性分散液)を得た。
【0221】
重合体粒子を含むスラリーを400Meshのナイロン網に通過させて重合体粒子の分級を行うことにより、分級された重合体粒子を含むスラリーを得た。
【0222】
分級された重合体粒子を含むスラリーを、噴霧乾燥機(坂本技研社製、機械名:スプレードライヤー、型式:アトマイザーテイクアップ方式、型番:TRS-3WK)を用いて、以下の装置条件下、噴霧乾燥することにより、ビニル系樹脂粒子の集合体を得た。
<装置条件>
重合体粒子を含むスラリー供給速度:25mL/min
アトマイザ回転数:12000rpm
風量:2m/min
入口温度(スプレードライヤーに備えられた、重合体粒子を含むスラリーが噴霧されて導入される重合体粒子を含むスラリー投入口の温度):150℃
出口温度(スプレードライヤーに備えられた、ビニル系樹脂粒子の集合体が排出される粉体出口温度):70℃
【0223】
得られたビニル系樹脂粒子集合体を、カレントジェットミル(日清エンジニアリング社製、商品名:CJ-10、粉砕空気圧:0.5MPa)を使用して解砕処理を行った結果、ビニル系樹脂粒子(以下、ビニル系樹脂粒子Aと称する)を得た。
【0224】
ビニル系樹脂粒子の集合体を解砕したビニル系樹脂粒子AのSEM写真を図1に示す。図1に示すように、ビニル系樹脂粒子Aは球状であり、且つ粒度分布が均一であることがわかった。
【0225】
ビニル系樹脂粒子Aの個数平均粒子径は0.83μmであり、個数平均粒子径の変動係数は13.9%であった。また、全個数に対する個数平均粒子径の中位径D50の2~10倍の個数平均粒子径を有するビニル系樹脂粒子Aの割合は0%であった。
【0226】
ビニル系樹脂粒子Aの水分散液をハンディpHメーター(D-51S:堀場製作所社製)で測定すると、pHは5.4であった。
【0227】
ビニル系樹脂粒子Aを、空気雰囲気下、10℃/分の昇温速度で500℃まで加熱した場合の10%熱分解温度は257℃であった。また、ビニル系樹脂粒子Aを空気雰囲気下、10℃/分の昇温速度で昇温後、350℃で5時間加熱すると、質量減少率が97%であった。
【0228】
(実施例2)
<ビニル系樹脂粒子Bの製造例>
表1に示すように、単官能(メタ)アクリル系単量体(第1の重合性ビニル系単量体)としてアクリル酸n-ブチルを20.3g、アクリル酸2-エチルヘキシルを0.3g、アクリル酸メチルを0.3g使用し、多官能(メタ)アクリル系単量体(第1の重合性ビニル系単量体)としてエチレングリコールジメタクリレートを8.6g使用し、酸化防止剤としてペンタエリスリトールテトラキスチオグリコレート(PETG)を0.3g使用した以外は、実施例1と同一の条件で、シード重合を行い、重合体粒子を含むスラリーを得た。
【0229】
重合体粒子を含むスラリーを400Meshのナイロン網に通過させて重合体粒子の分級を行うことにより、分級された重合体粒子を含むスラリーを得た。
【0230】
その後、当該分級された重合体粒子を含むスラリーに対して、実施例1と同一の条件で、分級処理、噴霧乾燥処理、及び解砕処理を行い、ビニル系樹脂粒子(以下、ビニル系樹脂粒子Bと称する)を得た。
【0231】
ビニル系樹脂粒子Bの個数平均粒子径は0.82μmであり、個数平均粒子径の変動係数は13.1%であった。また、全個数に対する個数平均粒子径の中位径D50の2~10倍の個数平均粒子径を有するビニル系樹脂粒子Bの割合は1%であった。
【0232】
ビニル系樹脂粒子Bの水分散液を上記ハンディpHメーターで測定すると、pHは5.6であった。
【0233】
ビニル系樹脂粒子Bを、空気雰囲気下、10℃/分の昇温速度で500℃まで加熱した場合の10%熱分解温度は291℃であった。また、ビニル系樹脂粒子Bを空気雰囲気下、10℃/分の昇温速度で昇温後、350℃で5時間加熱すると、質量減少率が95%であった。
【0234】
(実施例3)
<ビニル系樹脂粒子Cの製造例>
表1に示すように、単官能(メタ)アクリル系単量体(第1の重合性ビニル系単量体)としてメタクリル酸メチルを16.4g、単官能スチレン系単量体(第1の重合性ビニル系単量体)としてスチレンを0.3g、多官能(メタ)アクリル系単量体(第1の重合性ビニル系単量体)としてエチレングリコールジメタクリレートを8.6g使用した以外は、実施例1と同一の条件で、シード重合を行い、重合体粒子を含むスラリーを得た。
【0235】
重合体粒子を含むスラリーを400Meshのナイロン網に通過させて重合体粒子の分級を行うことにより、分級された重合体粒子を含むスラリーを得た。
【0236】
その後、当該分級された重合体粒子を含むスラリーに対して、実施例1と同一の条件で、分級処理、噴霧乾燥処理、及び解砕処理を行い、ビニル系樹脂粒子(以下、ビニル系樹脂粒子Cと称する)を得た。
【0237】
ビニル系樹脂粒子Cの個数平均粒子径は0.83μmであり、個数平均粒子径の変動係数は13.4%であった。また、全個数に対する個数平均粒子径の中位径D50の2~10倍の個数平均粒子径を有するビニル系樹脂粒子Cの割合は0%であった。
【0238】
ビニル系樹脂粒子Cの水分散液を上記ハンディpHメーターで測定すると、pHは4.7であった。
【0239】
ビニル系樹脂粒子Cを、空気雰囲気下、10℃/分の昇温速度で500℃まで加熱した場合の10%熱分解温度は288℃であった。また、ビニル系樹脂粒子Cを空気雰囲気下、10℃/分の昇温速度で昇温後、350℃で5時間加熱すると、質量減少率が92%であった。
【0240】
(実施例4)
<ビニル系樹脂粒子Dの製造例>
表1に示すように、単官能(メタ)アクリル系単量体(第1の重合性ビニル系単量体)としてメタクリル酸メチルを12.9g、多官能(メタ)アクリル系単量体(第1の重合性ビニル系単量体)としてエチレングリコールジメタクリレートを5.5g、2,2-アゾビス-(2,4-ジメチルバレロニトリル)を0.09g、イオン交換水を73.5g、種粒子合成例2で得られたスラリーBを8.1g使用した以外は、実施例1と同一の条件で、シード重合を行い、重合体粒子を含むスラリーを得た。
【0241】
重合体粒子を含むスラリーを400Meshのナイロン網に通過させて重合体粒子の分級を行うことにより、分級された重合体粒子を含むスラリーを得た。
【0242】
その後、当該分級された重合体粒子を含むスラリーに対して、実施例1と同一の条件で、分級処理、噴霧乾燥処理、及び解砕処理を行い、ビニル系樹脂粒子(以下、ビニル系樹脂粒子Dと称する)を得た。
【0243】
ビニル系樹脂粒子Dの個数平均粒子径は0.38μmであり、個数平均粒子径の変動係数は14%であった。また、全個数に対する個数平均粒子径の中位径D50の2~10倍の個数平均粒子径を有するビニル系樹脂粒子Dの割合は0%であった。
【0244】
ビニル系樹脂粒子Dの水分散液を上記ハンディpHメーターで測定すると、pHは6.2であった。
【0245】
ビニル系樹脂粒子Dを、空気雰囲気下、10℃/分の昇温速度で500℃まで加熱した場合の10%熱分解温度は283℃であった。また、ビニル系樹脂粒子Dを空気雰囲気下、10℃/分の昇温速度で昇温後、350℃で5時間加熱すると、質量減少率が96%であった。
【0246】
(実施例5)
<ビニル系樹脂粒子Eの製造例>
表1に示すように、単官能(メタ)アクリル系単量体(第1の重合性ビニル系単量体)としてメタクリル酸イソブチルを14.9g、多官能(メタ)アクリル系単量体(第1の重合性ビニル系単量体)としてエチレングリコールジメタクリレートを14.9g使用した以外は、実施例1と同一の条件で、シード重合を行い、重合体粒子を含むスラリーを得た。
【0247】
重合体粒子を含むスラリーを400Meshのナイロン網に通過させて重合体粒子の分級を行うことにより、分級された重合体粒子を含むスラリーを得た。
【0248】
その後、当該分級された重合体粒子を含むスラリーに対して、実施例1と同一の条件で、分級処理、噴霧乾燥処理、及び解砕処理を行い、ビニル系樹脂粒子(以下、ビニル系樹脂粒子Eと称する)を得た。
【0249】
ビニル系樹脂粒子Eの個数平均粒子径は0.82μmであり、個数平均粒子径の変動係数は13.8%であった。また、全個数に対する個数平均粒子径の中位径D50の2~10倍の個数平均粒子径を有するビニル系樹脂粒子Eの割合は0%であった。
【0250】
ビニル系樹脂粒子Eの水分散液を上記ハンディpHメーターで測定すると、pHは5.2であった。
【0251】
ビニル系樹脂粒子Eを、空気雰囲気下、10℃/分の昇温速度で500℃まで加熱した場合の10%熱分解温度は249℃であった。また、ビニル系樹脂粒子Eを空気雰囲気下、10℃/分の昇温速度で昇温後、350℃で5時間加熱すると、質量減少率が98%であった。
【0252】
(実施例6)
<ビニル系樹脂粒子Fの製造例>
攪拌装置と温度計と窒素ガス導入管とを備えた重合器内で、水性媒体としてのイオン交換水80gと重合開始剤としての過硫酸アンモニウム0.1gとを混合して混合液を得た。当該重合器内に、単官能(メタ)アクリル系単量体(第2の重合性ビニル系単量体)としてのメタクリル酸メチル14gと多官能(メタ)アクリル系単量体(第2の重合性ビニル系単量体)としてのメタクリル酸アリル6gとを、上記混合液に添加し、攪拌下に窒素ガス導入管から窒素ガスをバブリングさせながら70℃まで昇温した。その後、攪拌を継続し、且つ内温70℃で12時間ソープフリー乳化重合を行い、重合体粒子を含むスラリー(第2の重合性ビニル系単量体の重合体粒子と上記水性媒体とを含有する水性分散液)を得た。得られた重合体粒子を含むスラリーのpHをハンディメータ(D-51S:堀場製作所社製)で測定するとpHは2であった。
【0253】
その後、重合体粒子を含むスラリー100gに対して、28質量%アンモニア水溶液0.1gを加え、20℃で10分間攪拌することにより、重合体粒子の表面にアミンを導入した。攪拌後のスラリーのpHを測定すると、pHは7.9であった。
【0254】
pH測定後のスラリーを400Meshのナイロン網に通過させて重合体粒子の分級を行うことにより、分級された重合体粒子を含むスラリーを得た。
【0255】
分級された重合体粒子を含むスラリーを、噴霧乾燥機(坂本技研社製、機械名:スプレードライヤー、型式:アトマイザーテイクアップ方式、型番:TRS-3WK)を用いて、以下の条件下、噴霧乾燥することにより、ビニル系樹脂粒子の集合体を得た。
<装置条件>
重合体粒子を含むスラリー供給速度:25mL/min
アトマイザ回転数:9000rpm
風量:2m/min
入口温度(スプレードライヤーに備えられた、重合体粒子を含むスラリーが噴霧されて導入される重合体粒子を含むスラリー投入口の温度):130℃
出口温度(スプレードライヤーに備えられた、ビニル系樹脂粒子の集合体が排出される粉体出口温度):60℃
【0256】
得られたビニル系樹脂粒子集合体を、カレントジェットミル(日清エンジニアリング社製、商品名:CJ-10、粉砕空気圧:0.5MPa)を使用して解砕処理を行った結果、ビニル系樹脂粒子(以下、ビニル系樹脂粒子Fと称する)を得た。
【0257】
ビニル系樹脂粒子Fの個数平均粒子径は0.32μmであり、個数平均粒子径の変動係数は13.2%であった。また、全個数に対する個数平均粒子径の中位径D50の2~10倍の個数平均粒子径を有する粒子の割合は0%であった。
【0258】
ビニル系樹脂粒子Fの水分散液をハンディpHメーターで測定すると、pHは7.1であった。
【0259】
ビニル系樹脂粒子Fを、空気雰囲気下、10℃/分の昇温速度で500℃まで加熱した場合の10%熱分解温度は287℃であった。また、ビニル系樹脂粒子Fを空気雰囲気下、10℃/分の昇温速度で昇温後、350℃で5時間加熱すると、質量減少率が95%であった。
【0260】
(比較例1)
<ビニル系樹脂粒子Gの製造例>
表1に示すように、単官能スチレン系単量体(第1の重合性ビニル系単量体)としてスチレンを29.6g、多官能(メタ)アクリル系単量体(第1の重合性ビニル系単量体)としてエチレングリコールジメタクリレートを0.2g使用した以外は、実施例1と同一の条件で、シード重合を行い、重合体粒子を含むスラリーを得た。
【0261】
重合体粒子を含むスラリーを400Meshのナイロン網に通過させて重合体粒子の分級を行うことにより、分級された重合体粒子を含むスラリーを得た。
【0262】
その後、当該分級された重合体粒子を含むスラリーに対して、実施例1と同一の条件で、分級処理、噴霧乾燥処理、及び解砕処理を行い、ビニル系樹脂粒子(以下、ビニル系樹脂粒子Gと称する)を得た。
【0263】
ビニル系樹脂粒子Gの個数平均粒子径は0.82μmであり、個数平均粒子径の変動係数は13.6%であった。また、全個数に対する個数平均粒子径の中位径D50の2~10倍の個数平均粒子径を有するビニル系樹脂粒子Gの割合は0%であった。
【0264】
ビニル系樹脂粒子Gの水分散液を上記ハンディpHメーターで測定すると、pHは4.2であった。
【0265】
ビニル系樹脂粒子Gを、空気雰囲気下、10℃/分の昇温速度で500℃まで加熱した場合の10%熱分解温度は313℃であった。また、ビニル系樹脂粒子Gを空気雰囲気下、10℃/分の昇温速度で昇温後、350℃で5時間加熱すると、質量減少率が75%であった。
【0266】
(比較例2)
<ビニル系樹脂粒子Hの製造例>
表1に示すように、単官能(メタ)アクリル系単量体(第1の重合性ビニル系単量体)としてメタクリル酸メチルを29.6g、多官能(メタ)アクリル系単量体(第1の重合性ビニル系単量体)としてエチレングリコールジメタクリレートを0.2g使用した以外は、実施例1と同一の条件で、シード重合を行い、重合体粒子を含むスラリーを得た。
【0267】
重合体粒子を含むスラリーを400Meshのナイロン網に通過させて重合体粒子の分級を行うことにより、分級された重合体粒子を含むスラリーを得た。
【0268】
その後、当該分級された重合体粒子を含むスラリーに対して、実施例1と同一の条件で、分級処理、噴霧乾燥処理、及び解砕処理を行い、ビニル系樹脂粒子(以下、ビニル系樹脂粒子Hと称する)を得た。
【0269】
ビニル系樹脂粒子Hの個数平均粒子径は0.81μmであり、個数平均粒子径の変動係数は14.2%であった。また、全個数に対する個数平均粒子径の中位径D50の2~10倍の個数平均粒子径を有するビニル系樹脂粒子Hの割合は0%であった。
【0270】
ビニル系樹脂粒子Hの水分散液を上記ハンディpHメーターで測定すると、pHは5.8であった。
【0271】
ビニル系樹脂粒子Hを、空気雰囲気下、10℃/分の昇温速度で500℃まで加熱した場合の10%熱分解温度は319℃であった。また、ビニル系樹脂粒子Hを空気雰囲気下、10℃/分の昇温速度で昇温後、350℃で5時間加熱すると、質量減少率が86%であった。
【0272】
(比較例3)
<ビニル系樹脂粒子Iの製造例>
表1に示すように、単官能(メタ)アクリル系単量体(第2の重合性ビニル系単量体)としてメタクリル酸メチルを19.8g、多官能(メタ)アクリル系単量体(第2の重合性ビニル系単量体)としてのメタクリル酸アリルを0.2g使用した以外は、実施例6と同一の条件で、シード重合を行い、重合体粒子を含むスラリーを得た。
【0273】
重合体粒子を含むスラリーを400Meshのナイロン網に通過させて重合体粒子の分級を行うことにより、分級された重合体粒子を含むスラリーを得た。
【0274】
その後、当該分級された重合体粒子を含むスラリーに対して、実施例6と同一の条件で、分級処理、噴霧乾燥処理、及び解砕処理を行い、ビニル系樹脂粒子(以下、ビニル系樹脂粒子Iと称する)を得た。
【0275】
ビニル系樹脂粒子Iの個数平均粒子径は0.30μmであり、個数平均粒子径の変動係数は14.1%であった。また、全個数に対する個数平均粒子径の中位径D50の2~10倍の個数平均粒子径を有するビニル系樹脂粒子Iの割合は0%であった。
【0276】
ビニル系樹脂粒子Iの水分散液を上記ハンディpHメーターで測定すると、pHは7.1であった。
【0277】
ビニル系樹脂粒子Iを、空気雰囲気下、10℃/分の昇温速度で500℃まで加熱した場合の10%熱分解温度は308℃であった。また、ビニル系樹脂粒子Iを空気雰囲気下、10℃/分の昇温速度で昇温後、350℃で5時間加熱すると、質量減少率が84%であった。
【0278】
(試験例1)
<ビニル系樹脂粒子Aが分散したポリイミド前駆体のワニスの作製>
ビーカー内で、実施例1で得られたビニル系樹脂粒子A8gと、第1の有機溶剤としてのN-メチル-2-ピロリドン(NMP)24gとを混合することにより、ビニル系樹脂粒子Aの分散液を調製した。異なるビーカー内で、ポリイミド前駆体溶液としてのNMP溶液(固形分濃度18±1質量%、宇部興産社製、U-ワニスA)3.61gと、第2の有機溶剤としてのNMP1.8gとを混合し、調製したビニル系樹脂粒子Aの分散液6gを添加した。その後、脱泡撹拌機(クラボウ社製、商品名:マゼルスターKK、型番:250S)で15分間攪拌脱泡し、ビニル系樹脂粒子Aが分散したポリイミド前駆体のワニス(以下、ポリイミド前駆体のワニスAと称する)を得た。
【0279】
ポリイミド前駆体のワニスAについて、コーンプレート型粘度計(ブルックフィールド社製、型番:DV2TCP)を用いて、上記条件で粘度値を測定したところ、239(mPa・s)であった。
【0280】
<ブランク溶液Aの作製>
ビーカー内で、第1の有機溶剤としてのNMP4.5gと、ポリイミド前駆体溶液としてのNMP溶液(固形分濃度18±1質量%、宇部興産社製、U-ワニスA)3.61gと、第2の有機溶剤としてのNMP1.8gとを混合し、脱泡撹拌機で15分間攪拌脱泡し、ブランク溶液Aを得た。
【0281】
<Rsp値の算出>
ポリイミド前駆体のワニスA及びブランク溶液Aを、異なるNMRチューブにサンプリングした。その後、ポリイミド前駆体のワニスAについて、パルスNMR粒子界面特性評価装置(「Acron Area」、Xigo nanotools社製)によって、測定核を水素原子核とし、測定温度20℃、共鳴周波数13MHz及び90°パルス幅5.81μsとする測定条件で、CPMG法(Carr-PurcellMeiboom-Gill法)により、ポリイミド前駆体のワニスAに由来するプロトンの横緩和時間T(ms)を繰り返し3回測定してその平均値を算出した。当該平均値は60.5(ms)であったため、当該平均値の逆数をRav値とした。即ち、Rav値は1/[60.5(ms)]であった。
【0282】
また、ブランク溶液Aについて、上記と同様にしてブランク溶液に由来するプロトンの横緩和時間T(ms)を繰り返し3回測定してその平均値を算出した。当該平均値は1095.2(ms)であったため、当該平均値の逆数をRb値とした。即ち、Rb値は1/[1095.2(ms)]であった。
【0283】
そして、下記式(1)に基づきRsp値を算出したところ、Rsp値は17.1であった。
Rsp=(Rav-Rb)/Rb ・・・(1)
【0284】
<ポリイミド多孔質膜の評価>
ポリイミド前駆体のワニスAを多孔質膜形成用塗工液として、シリコーン塗布されたポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムに、塗工機(IMC-70F0-C型;井元製作所社製)及びアプリケーター(ベーカーアプリケーターYBA型;ヨシミツ精機社製)を用いて塗工した。その後、60℃で1時間乾燥して第1及び第2の有機溶剤を取り除くことにより、ビニル系樹脂粒子を含有する未焼成複合膜(膜厚:約32μm)を得た。
【0285】
PETフィルムより剥離した未焼成複合膜を、マイクロ波マッフル炉(Phoenix;CEM社製)を用い、空気雰囲気下、昇温速度10℃/minで20℃から320℃まで加熱した。その後、320℃で5時間加熱することにより、ポリイミドが生成した結果、ポリイミド多孔質膜が得られた。
【0286】
得られたポリイミド多孔質膜の空孔部の長径及び短径をSEMの測長ツールを用いて測定した結果、平均空孔径は0.79μmであった。
【0287】
更に、得られたポリイミド多孔質膜の膜表面の最大膜厚と最小膜厚とを、拡大顕微鏡の測長ツールを用いて測定すると、最大膜厚38μm、最小膜厚は26μmであったことから、均一な膜厚のポリイミド多孔質膜が得られていることが確認できた。これらの結果から、本発明のビニル系樹脂粒子を使用することにより、ポリイミド多孔質膜の表面平滑化を行うことができた。
【0288】
(試験例2)
第1及び第2の有機溶剤としてγ-ブチロラクトン(GBL)を使用した以外は、試験例1と同一の条件で、ビニル系樹脂粒子Aが分散したポリイミド前駆体のワニス(以下、ポリイミド前駆体のワニスBと称する)及びブランク溶液(以下、ブランク溶液Bと称する)を作製した。
【0289】
ポリイミド前駆体のワニスBについて、コーンプレート型粘度計を用いて、上記条件で粘度値を測定したところ、294(mPa・s)であった。
【0290】
ポリイミド前駆体のワニスBのRav値及びブランク溶液BのRb値を、試験例1と同一の条件で算出したところ、Rav値は1/[66.3(ms)]であり、Rb値は1/[1218.9(ms)]であった。これらの値から上記式(1)に基づきRsp値を算出したところ、Rsp値は17.4であった。
【0291】
また、ポリイミド前駆体のワニスBを使用した以外は、試験例1と同一の条件で、ポリイミド多孔質膜を製造した。
【0292】
当該ポリイミド多孔質膜の空孔部の長径及び短径をSEMの測長ツールを用いて測定した結果、平均空孔径は0.77μmであった。
【0293】
当該ポリイミド多孔質膜の膜表面の最大膜厚と最小膜厚とを、拡大顕微鏡の測長ツールを用いて測定すると、最大膜厚38μm、最小膜厚は28μmであったことから、均一な膜厚のポリイミド多孔質膜が得られていることが確認できた。本発明のビニル系樹脂粒子を使用することにより、ポリイミド多孔質膜の表面平滑化を行うことができた。
【0294】
(試験例3)
ビニル系樹脂粒子Bを使用した以外は、試験例1と同一の条件で、ビニル系樹脂粒子Bが分散したポリイミド前駆体のワニス(以下、ポリイミド前駆体のワニスCと称する)及びブランク溶液(以下、ブランク溶液Cと称する)を作製した。
【0295】
ポリイミド前駆体のワニスCについて、コーンプレート型粘度計を用いて、上記条件で粘度値を測定したところ、187(mPa・s)であった。
【0296】
ポリイミド前駆体のワニスCのRav値及びブランク溶液CのRb値を、試験例1と同一の条件で算出したところ、Rav値は1/[38.4(ms)]であり、Rb値は1/[1095.2(ms)]であった。これらの値から上記式(1)に基づきRsp値を算出したところ、Rsp値は27.5であった。
【0297】
また、ポリイミド前駆体のワニスCを使用した以外は、試験例1と同一の条件で、ポリイミド多孔質膜を製造した。
【0298】
当該ポリイミド多孔質膜の空孔部の長径及び短径をSEMの測長ツールを用いて測定した結果、平均空孔径は0.69μmであった。
【0299】
当該ポリイミド多孔質膜の膜表面の最大膜厚と最小膜厚とを、拡大顕微鏡の測長ツールを用いて測定すると、最大膜厚39μm、最小膜厚は26μmであったことから、均一な膜厚のポリイミド多孔質膜が得られていることが確認できた。本発明のビニル系樹脂粒子を使用することにより、ポリイミド多孔質膜の表面平滑化を行うことができた。
【0300】
(試験例4)
ビニル系樹脂粒子Bを使用し、第1及び第2の有機溶剤としてN,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)を使用した以外は、試験例1と同一の条件で、ビニル系樹脂粒子Bが分散したポリイミド前駆体のワニス(以下、ポリイミド前駆体のワニスDと称する)及びブランク溶液(以下、ブランク溶液Dと称する)を作製した。
【0301】
ポリイミド前駆体のワニスDについて、コーンプレート型粘度計を用いて、上記条件で粘度値を測定したところ、149(mPa・s)であった。
【0302】
ポリイミド前駆体のワニスDのRav値及びブランク溶液DのRb値を、試験例1と同一の条件で算出したところ、Rav値は1/[22.1(ms)]であり、Rb値は1/[1359(ms)]であった。これらの値から上記式(1)に基づきRsp値を算出したところ、Rsp値は60.5であった。
【0303】
また、ポリイミド前駆体のワニスDを使用した以外は、試験例1と同一の条件で、ポリイミド多孔質膜を製造した。
【0304】
当該ポリイミド多孔質膜の空孔部の長径及び短径をSEMの測長ツールを用いて測定した結果、平均空孔径は0.71μmであった。
【0305】
当該ポリイミド多孔質膜の膜表面の最大膜厚と最小膜厚とを、拡大顕微鏡の測長ツールを用いて測定すると、最大膜厚36μm、最小膜厚は27μmであったことから、均一な膜厚のポリイミド多孔質膜が得られていることが確認できた。本発明のビニル系樹脂粒子を使用することにより、ポリイミド多孔質膜の表面平滑化を行うことができた。
【0306】
(試験例5)
ビニル系樹脂粒子Cを使用した以外は、試験例1と同一の条件で、ビニル系樹脂粒子Cが分散したポリイミド前駆体のワニス(以下、ポリイミド前駆体のワニスEと称する)及びブランク溶液(以下、ブランク溶液Eと称する)を作製した。
【0307】
ポリイミド前駆体のワニスEについて、コーンプレート型粘度計を用いて、上記条件で粘度値を測定したところ、211(mPa・s)であった。
【0308】
ポリイミド前駆体のワニスEのRav値及びブランク溶液EのRb値を、試験例1と同一の条件で算出したところ、Rav値は1/[94.5(ms)]であり、Rb値は1/[1095.2(ms)]であった。これらの値から上記式(1)に基づきRsp値を算出したところ、Rsp値は10.6であった。
【0309】
また、ポリイミド前駆体のワニスEを使用した以外は、試験例1と同一の条件で、ポリイミド多孔質膜を製造した。
【0310】
当該ポリイミド多孔質膜の空孔部の長径及び短径をSEMの測長ツールを用いて測定した結果、平均空孔径は0.78μmであった。
【0311】
当該ポリイミド多孔質膜の膜表面の最大膜厚と最小膜厚とを、拡大顕微鏡の測長ツールを用いて測定すると、最大膜厚35μm、最小膜厚は26μmであったことから、均一な膜厚のポリイミド多孔質膜が得られていることが確認できた。本発明のビニル系樹脂粒子を使用することにより、ポリイミド多孔質膜の表面平滑化を行うことができた。
【0312】
(試験例6)
ビニル系樹脂粒子Dを使用した以外は、試験例1と同一の条件で、ビニル系樹脂粒子Dが分散したポリイミド前駆体のワニス(以下、ポリイミド前駆体のワニスFと称する)及びブランク溶液(以下、ブランク溶液Fと称する)を作製した。
【0313】
ポリイミド前駆体のワニスFについて、コーンプレート型粘度計を用いて、上記条件で粘度値を測定したところ、179(mPa・s)であった。
【0314】
ポリイミド前駆体のワニスFのRav値及びブランク溶液FのRb値を、試験例1と同一の条件で算出したところ、Rav値は1/[37.5(ms)]であり、Rb値は1/[1095.2(ms)]であった。これらの値から上記式(1)に基づきRsp値を算出したところ、Rsp値は28.2であった。
【0315】
また、ポリイミド前駆体のワニスFを使用した以外は、試験例1と同一の条件で、ポリイミド多孔質膜を製造した。
【0316】
当該ポリイミド多孔質膜の空孔部の長径及び短径をSEMの測長ツールを用いて測定した結果、平均空孔径は0.31μmであった。
【0317】
当該ポリイミド多孔質膜の膜表面の最大膜厚と最小膜厚とを、拡大顕微鏡の測長ツールを用いて測定すると、最大膜厚35μm、最小膜厚は27μmであったことから、均一な膜厚のポリイミド多孔質膜が得られていることが確認できた。本発明のビニル系樹脂粒子を使用することにより、ポリイミド多孔質膜の表面平滑化を行うことができた。
【0318】
(試験例7)
ビニル系樹脂粒子Dを使用し、第1及び第2の有機溶剤としてN,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)を使用した以外は、試験例1と同一の条件で、ビニル系樹脂粒子Dが分散したポリイミド前駆体のワニス(以下、ポリイミド前駆体のワニスGと称する)及びブランク溶液(以下、ブランク溶液Gと称する)を作製した。
【0319】
ポリイミド前駆体のワニスGについて、コーンプレート型粘度計を用いて、上記条件で粘度値を測定したところ、158(mPa・s)であった。
【0320】
ポリイミド前駆体のワニスGのRav値及びブランク溶液GのRb値を、試験例1と同一の条件で算出したところ、Rav値は1/[22.2(ms)]であり、Rb値は1/[1359(ms)]であった。これらの値から上記式(1)に基づきRsp値を算出したところ、Rsp値は60.2であった。
【0321】
また、ポリイミド前駆体のワニスGを使用した以外は、試験例1と同一の条件で、ポリイミド多孔質膜を製造した。
【0322】
当該ポリイミド多孔質膜の空孔部の長径及び短径をSEMの測長ツールを用いて測定した結果、平均空孔径は0.33μmであった。
【0323】
当該ポリイミド多孔質膜の膜表面の最大膜厚と最小膜厚とを、拡大顕微鏡の測長ツールを用いて測定すると、最大膜厚40μm、最小膜厚は28μmであったことから、均一な膜厚のポリイミド多孔質膜が得られていることが確認できた。本発明のビニル系樹脂粒子を使用することにより、ポリイミド多孔質膜の表面平滑化を行うことができた。
【0324】
(試験例8)
ビニル系樹脂粒子Eを使用した以外は、試験例1と同一の条件で、ビニル系樹脂粒子Eが分散したポリイミド前駆体のワニス(以下、ポリイミド前駆体のワニスHと称する)及びブランク溶液(以下、ブランク溶液Hと称する)を作製した。
【0325】
ポリイミド前駆体のワニスHについて、コーンプレート型粘度計を用いて、上記条件で粘度値を測定したところ、238(mPa・s)であった。
【0326】
ポリイミド前駆体のワニスHのRav値及びブランク溶液HのRb値を、試験例1と同一の条件で算出したところ、Rav値は1/[60(ms)]であり、Rb値は1/[1095.2(ms)]であった。これらの値から上記式(1)に基づきRsp値を算出したところ、Rsp値は17.3であった。
【0327】
また、ポリイミド前駆体のワニスHを使用した以外は、試験例1と同一の条件で、ポリイミド多孔質膜を製造した。
【0328】
当該ポリイミド多孔質膜の空孔部の長径及び短径をSEMの測長ツールを用いて測定した結果、平均空孔径は0.76μmであった。
【0329】
当該ポリイミド多孔質膜の膜表面の最大膜厚と最小膜厚とを、拡大顕微鏡の測長ツールを用いて測定すると、最大膜厚39μm、最小膜厚は27μmであったことから、均一な膜厚のポリイミド多孔質膜が得られていることが確認できた。本発明のビニル系樹脂粒子を使用することにより、ポリイミド多孔質膜の表面平滑化を行うことができた。
【0330】
(試験例9)
ビニル系樹脂粒子Fを使用した以外は、試験例1と同一の条件で、ビニル系樹脂粒子Fが分散したポリイミド前駆体のワニス(以下、ポリイミド前駆体のワニスIと称する)及びブランク溶液(以下、ブランク溶液Iと称する)を作製した。
【0331】
ポリイミド前駆体のワニスIについて、コーンプレート型粘度計を用いて、上記条件で粘度値を測定したところ、289(mPa・s)であった。
【0332】
ポリイミド前駆体のワニスIのRav値及びブランク溶液IのRb値を、試験例1と同一の条件で算出したところ、Rav値は1/[50(ms)]であり、Rb値は1/[1095.2(ms)]であった。これらの値から上記式(1)に基づきRsp値を算出したところ、Rsp値は20.9であった。
【0333】
また、ポリイミド前駆体のワニスIを使用した以外は、試験例1と同一の条件で、ポリイミド多孔質膜を製造した。
【0334】
当該ポリイミド多孔質膜の空孔部の長径及び短径をSEMの測長ツールを用いて測定した結果、平均空孔径は0.29μmであった。
【0335】
当該ポリイミド多孔質膜の膜表面の最大膜厚と最小膜厚とを、拡大顕微鏡の測長ツールを用いて測定すると、最大膜厚40μm、最小膜厚は27μmであったことから、均一な膜厚のポリイミド多孔質膜が得られていることが確認できた。本発明のビニル系樹脂粒子を使用することにより、ポリイミド多孔質膜の表面平滑化を行うことができた。
【0336】
(試験例10)
ビニル系樹脂粒子Gを使用した以外は、試験例1と同一の条件で、ビニル系樹脂粒子Gが分散したポリイミド前駆体のワニス(以下、ポリイミド前駆体のワニスJと称する)及びブランク溶液(以下、ブランク溶液Jと称する)を作製した。
【0337】
ポリイミド前駆体のワニスJについて、コーンプレート型粘度計を用いて、上記条件で粘度値を測定したところ、1010(mPa・s)であった。
【0338】
ポリイミド前駆体のワニスJのRav値及びブランク溶液IのRb値を、試験例1と同一の条件で算出したところ、Rav値は1/[439(ms)]であり、Rb値は1/[1095.2(ms)]であった。これらの値から上記式(1)に基づきRsp値を算出したところ、Rsp値は1.49であった。
【0339】
また、ポリイミド前駆体のワニスJを使用した以外は、試験例1と同一の条件で、ポリイミド多孔質膜を製造した。
【0340】
当該ポリイミド多孔質膜の空孔部の長径及び短径をSEMの測長ツールを用いて測定した結果、平均空孔径は1.08μmであった。
【0341】
当該ポリイミド多孔質膜の膜表面の最大膜厚と最小膜厚とを、拡大顕微鏡の測長ツールを用いて測定すると、最大膜厚89μm、最小膜厚は25μmであったことから、均一な膜厚のポリイミド多孔質膜が得られていないことが確認できた。
【0342】
(試験例11)
ビニル系樹脂粒子Gを使用し、第1及び第2の有機溶剤としてγ-ブチロラクトン(GBL)を使用した以外は、試験例1と同一の条件で、ビニル系樹脂粒子Gが分散したポリイミド前駆体のワニス(以下、ポリイミド前駆体のワニスKと称する)及びブランク溶液(以下、ブランク溶液Kと称する)を作製した。
【0343】
ポリイミド前駆体のワニスKについて、コーンプレート型粘度計を用いて、上記条件で粘度値を測定したところ、1045(mPa・s)であった。
【0344】
ポリイミド前駆体のワニスKのRav値及びブランク溶液KのRb値を、試験例1と同一の条件で算出したところ、Rav値は1/[434(ms)]であり、Rb値は1/[1218.9(ms)]であった。これらの値から上記式(1)に基づきRsp値を算出したところ、Rsp値は1.81であった。
【0345】
また、ポリイミド前駆体のワニスKを使用した以外は、試験例1と同一の条件で、ポリイミド多孔質膜を製造した。
【0346】
当該ポリイミド多孔質膜の空孔部の長径及び短径をSEMの測長ツールを用いて測定した結果、平均空孔径は1.09μmであった。
【0347】
当該ポリイミド多孔質膜の膜表面の最大膜厚と最小膜厚とを、拡大顕微鏡の測長ツールを用いて測定すると、最大膜厚92μm、最小膜厚は26μmであったことから、均一な膜厚のポリイミド多孔質膜が得られていないことが確認できた。
【0348】
(試験例12)
ビニル系樹脂粒子Hを使用した以外は、試験例1と同一の条件で、ビニル系樹脂粒子Gが分散したポリイミド前駆体のワニス(以下、ポリイミド前駆体のワニスLと称する)及びブランク溶液(以下、ブランク溶液Lと称する)を作製した。
【0349】
ポリイミド前駆体のワニスLについて、コーンプレート型粘度計を用いて、上記条件で粘度値を測定したところ、1060(mPa・s)であった。
【0350】
ポリイミド前駆体のワニスLのRav値及びブランク溶液LのRb値を、試験例1と同一の条件で算出したところ、Rav値は1/[350(ms)]であり、Rb値は1/[1095.2(ms)]であった。これらの値から上記式(1)に基づきRsp値を算出したところ、Rsp値は2.13であった。
【0351】
また、ポリイミド前駆体のワニスLを使用した以外は、試験例1と同一の条件で、ポリイミド多孔質膜を製造した。
【0352】
当該ポリイミド多孔質膜の空孔部の長径及び短径をSEMの測長ツールを用いて測定した結果、平均空孔径は1.07μmであった。
【0353】
当該ポリイミド多孔質膜の膜表面の最大膜厚と最小膜厚とを、拡大顕微鏡の測長ツールを用いて測定すると、最大膜厚92μm、最小膜厚は28μmであったことから、均一な膜厚のポリイミド多孔質膜が得られていないことが確認できた。
【0354】
(試験例13)
ビニル系樹脂粒子Iを使用した以外は、試験例1と同一の条件で、ビニル系樹脂粒子Iが分散したポリイミド前駆体のワニス(以下、ポリイミド前駆体のワニスMと称する)及びブランク溶液(以下、ブランク溶液Mと称する)を作製した。
【0355】
ポリイミド前駆体のワニスMについて、コーンプレート型粘度計を用いて、上記条件で粘度値を測定したところ、1097(mPa・s)であった。
【0356】
ポリイミド前駆体のワニスMのRav値及びブランク溶液MのRb値を、試験例1と同一の条件で算出したところ、Rav値は1/[340(ms)]であり、Rb値は1/[1095.2(ms)]であった。これらの値から上記式(1)に基づきRsp値を算出したところ、Rsp値は2.22であった。
【0357】
また、ポリイミド前駆体のワニスMを使用した以外は、試験例1と同一の条件で、ポリイミド多孔質膜を製造した。
【0358】
当該ポリイミド多孔質膜の空孔部の長径及び短径をSEMの測長ツールを用いて測定した結果、平均空孔径は0.39μmであった。
【0359】
当該ポリイミド多孔質膜の膜表面の最大膜厚と最小膜厚とを、拡大顕微鏡の測長ツールを用いて測定すると、最大膜厚111μm、最小膜厚は27μmであったことから、均一な膜厚のポリイミド多孔質膜が得られていないことが確認できた。
【0360】
(評価結果)
各実施例、各比較例及び各試験例の評価結果等を表1及び2に示す。表1及び表2中、粒子A~粒子Iとは、それぞれビニル系樹脂粒子A~ビニル系樹脂粒子Iを意味する。表1中、粗大粒子の割合(%)とは、ビニル系樹脂粒子の全個数に対する個数基準の中位径D50の2~10倍の粒子径範囲に存在する粒子個数割合(%)を意味する。
【0361】
【表1】
【0362】
【表2】
図1