JP2020202362A - コンデンサ電解液用の改質剤、ならびにそれを用いた電解液及び電解コンデンサ - Google Patents
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Abstract
Description
(式1)分子量=74n+18
(式2)OHV=56110(n+2)/分子量
上記(式2)中のOHVとは、ポリグリセリンに含まれるヒドロキシル基(OH基)数の大小の指標となる数値であり、1gのポリグリセリンに含まれる遊離OH基をアセチル化するために必要な酢酸を中和するのに要する水酸化カリウムのミリグラム数をいう。水酸化カリウムのミリグラム数は、社団法人日本油化学会編集、「日本油化学会制定、基準油脂分析試験法、2013年度版」に準じて算出される。
ポリグリセリンの具体例としては、ジグリセリン、トリグリセリン、テトラグリセリン、ヘキサグリセリン、デカグリセリン、ペンタデカグリセリンなどが挙げられ、市販品としては、ジグリセリンS、PGL−S、ポリグリセリン#310、ポリグリセリン#500、ポリグリセリン#750(いずれも阪本薬品工業株式会社製)を使用することができる。
(式3)カルボン酸当量=AV/56.11
なお、酸価は試料1gに含まれている遊離の酸成分を中和するのに要する水酸化カリウムのmg数をいう。酸価は、社団法人日本油化学会編集、「日本油化学会制定、基準油脂分析試験法、2013年度版」に準じて測定した。
温度計、撹拌機、窒素吹込み管、還流管を備えた反応器に、ポリオキシアルキレンポリグリセリルエーテルとしてポリオキシエチレン(40)ジグリセリルエーテル(ポリグリセリンの平均重合度2、ポリグリセリンのOH基1つ当たりのAOの平均付加数:10)を579.6g、無水コハク酸を120.4g、触媒として酢酸ナトリウムを0.7g仕込み、窒素雰囲気下、70℃で2時間、85℃で2時間反応させ、酸価が97.2(カルボン酸当量:1.73mEq/g)のエステル化物A−1を得た。エステル化物A−1の酸価より算出されるカルボン酸当量と同モル数のアンモニア(NH3)を添加し、エステル化物A−1・NH3中和塩を調製した。改質剤としてエステル化物A−1・NH3中和塩を、電解質として1,7−オクタンジカルボン酸アンモニウム塩を、溶媒にエチレングリコール(EG)および水を用い、表1に示した比率で配合して電解液を調製した。電解液の性能評価として耐電圧、電導度を測定した結果を表1に示す。
調製した電解液を85℃に加温し、定格皮膜耐電圧が665V、静電容量が0.45μF/cm2の陽極用酸化アルミニウム箔(104HD5B−665Vf:日本蓄電器工業株式会社製)を電解液に浸し、直流安定化電源(PL−650−0.1:松定プレシジョン製)を用いて、電流密度0.6mA/cm2、昇圧速度1.7V/sの条件にて陽極箔に電流を印加した。耐電圧の評価は、電流−時間曲線をモニタリングし、電流値が5mAを超えた時点の電圧値を読み取った。
調製した電解液を25℃に調温し、導電率計(DS−52:堀場製作所製)を用いて電導度を測定した。
ポリオキシエチレン(40)ジグリセリルエーテルを583.9gのポリオキシエチレン(120)デカグリセリルエーテル(ポリグリセリンの平均重合度10、ポリグリセリンのOH基1つ当たりのAOの平均付加数:10)に変え、無水コハク酸の仕込量を116.1gとした以外は実施例1と同様の方法で反応を行い、酸価が97.1(カルボン酸当量:1.73mEq/g)のエステル化物A−2を得た。エステル化物A−2のカルボン酸当量と同モル数のアンモニアを添加してエステル化物A−2・NH3中和塩を得た。改質剤をエステル化物A−2・NH3中和塩に変えた以外は実施例1と同様の方法で電解液を調製し、耐電圧と電導度を評価した結果を表1に示した。
ポリオキシエチレン(40)ジグリセリルエーテルを517.3gのポリオキシエチレン(60)デカグリセリルエーテル(ポリグリセリンの平均重合度10、ポリグリセリンのOH基1つ当たりのAOの平均付加数:5)に変え、無水コハク酸の仕込量を182.7gとした以外は実施例1と同様の方法で反応を行い、酸価が148.7(カルボン酸当量:2.65mEq/g)のエステル化物A−3を得た。エステル化物A−3のカルボン酸当量と同モル数のアンモニアを添加してエステル化物A−3・NH3中和塩を得た。改質剤をエステル化物A−3・NH3中和塩に変えた以外は実施例1と同様の方法で電解液を調製し、耐電圧と電導度を評価した結果を表1に示した。
ポリオキシエチレン(40)ジグリセリルエーテルを631.5gのポリオキシエチレン(80)ジグリセリルエーテル(ポリグリセリンの平均重合度2、ポリグリセリンのOH基1つ当たりのAOの平均付加数:20)に変え、無水コハク酸の仕込量を68.5gとした以外は実施例1と同様の方法で反応を行い、酸価が62.0(カルボン酸当量:1.10mEq/g)のエステル化物A−4を得た。エステル化物A−4のカルボン酸当量と同モル数のアンモニアを添加してエステル化物A−4・NH3中和塩を得た。改質剤をエステル化物A−4・NH3中和塩に変えた以外は実施例1と同様の方法で電解液を調製し、耐電圧と電導度を評価した結果を表1に示した。
ポリオキシエチレン(40)ジグリセリルエーテルを643.6gのポリオキシエチレン(100)ジグリセリルエーテル(ポリグリセリンの平均重合度2、ポリグリセリンのOH基1つ当たりのAOの平均付加数:25)に変え、無水コハク酸の仕込量を56.4gとした以外は製造例1と同様の方法で反応を行い、酸価が47.4のエステル化物A−5(カルボン酸当量:0.84mEq/g)を得た。エステル化物A−5のカルボン酸当量と同モル数のアンモニアを添加してエステル化物A−5・NH3中和塩を得た。改質剤をエステル化物A−5・NH3中和塩に変えた以外は実施例1と同様の方法で電解液を調製し、耐電圧と電導度を評価した結果を表1に示した。
ポリオキシエチレン(40)ジグリセリルエーテルを651.5gのポリオキシエチレン(100)ポリオキシプロピレン(14)ジグリセリルエーテル(ポリグリセリンの平均重合度2、ポリグリセリンのOH基1つ当たりのAOの平均付加数:28.5)に変え、無水コハク酸の仕込量を48.5gとした以外は製造例1と同様の方法で反応を行い、酸価が41.8(カルボン酸当量:0.74mEq/g)のエステル化物A−6を得た。エステル化物A−6のカルボン酸当量と同モル数のアンモニアを添加してエステル化物A−6・NH3中和塩を得た。改質剤をエステル化物A−6・NH3中和塩に変えた以外は実施例1と同様の方法で電解液を調製し、耐電圧と電導度を評価した結果を表1に示した。
ポリオキシエチレン(40)ジグリセリルエーテルを639.0gのポリオキシエチレン(120)ポリオキシプロピレン(12)テトラグリセリルエーテル(ポリグリセリンの平均重合度4、ポリグリセリンのOH基1つ当たりのAOの平均付加数:22)に変え、無水コハク酸の仕込量を61.0gとした以外は実施例1と同様の方法で反応を行い、酸価が51.2(カルボン酸当量:0.91mEq/g)のエステル化物A−7を得た。エステル化物A−7のカルボン酸当量と同モル数のアンモニアを添加してエステル化物A−7・NH3中和塩を得た。改質剤をエステル化物A−7・NH3中和塩に変えた以外は実施例1と同様の方法で電解液を調製し、耐電圧と電導度を評価した結果を表1に示した。
ポリオキシエチレン(40)ジグリセリルエーテルを615.1gのポリオキシプロピレン(24)ポリオキシエチレン(60)テトラグリセリルエーテル(ポリグリセリンの平均重合度4、ポリグリセリンのOH基1つ当たりのAOの平均付加数:14)に変え、無水コハク酸の仕込量を84.9gとした以外は実施例1と同様の方法で反応を行い、酸価が71.6(カルボン酸当量:1.28mEq/g)のエステル化物A−8を得た。エステル化物A−8のカルボン酸当量と同モル数のアンモニアを添加してエステル化物A−8・NH3中和塩を得た。改質剤をエステル化物A−8・NH3中和塩に変えた以外は実施例1と同様の方法で電解液を調製し、耐電圧と電導度を評価した結果を表1に示した。
実施例1で合成したエステル化物A−1のカルボン酸当量と同モル数のジエチルアミン(DEA)を添加してエステル化物A−1・DEA中和塩を得た。改質剤をエステル化物A−1・DEA中和塩に変えた以外は実施例1と同様の方法で電解液を調製し、耐電圧と電導度を評価した結果を表1に示した。
改質剤を添加しなかった以外は実施例1と同様の方法で電解液を調製し、耐電圧と電導度を評価した結果を表1に示した。
電解質の配合量を6%に変更した以外は比較例1と同様の方法で電解液を調製し、耐電圧と電導度を評価した結果を表1に示した。
ポリオキシエチレン(40)ジグリセリルエーテルを205.3gのジグリセリン(DIG)に変え、無水コハク酸の仕込量を494.7gとした以外は実施例1と同様の方法で反応を行い、酸価が428(カルボン酸当量:7.63mEq/g)のDIGコハク酸エステルを得た。DIGコハク酸エステルのカルボン酸当量と同モル数のアンモニアを添加してDIGコハク酸エステル・NH3中和塩を得た。改質剤をDIGコハク酸エステル・NH3中和塩に変えた以外は実施例1と同様の方法で電解液を調製し、耐電圧と電導度を評価した結果を表1に示した。
ポリオキシエチレン(40)ジグリセリルエーテルを525.0gのポリエチレングリコール600(PEG600)に変え、無水コハク酸の仕込量を175.0gとした以外は実施例1と同様の方法で反応を行い、酸価が141.3(カルボン酸当量:2.52mEq/g)のPEG600コハク酸エステルを得た。PEG600コハク酸エステルのカルボン酸当量と同モル数のアンモニアを添加してPEG600コハク酸エステル・NH3中和塩を得た。改質剤をPEG600コハク酸エステル・NH3中和塩に変えた以外は実施例1と同様の方法で電解液を調製し、耐電圧と電導度を評価した結果を表1に示した。
これらより、改質剤としてポリオキシエチレンポリグリセリルエーテルとジカルボン酸とのエステル化物(A)を使用することで、耐電圧の向上効果に優れ、かつ電導度の低下が抑制された電解液が得られることが明らかとなった。
Claims (5)
- 構造中にカルボキシ基を持つエステル化物(A)を含有するコンデンサ電解液用の改質剤であり、前記エステル化物(A)がポリオキシアルキレンポリグリセリルエーテルとジカルボン酸がエステル結合した化合物であることを特徴とするコンデンサ電解液用の改質剤。
- 前記ポリオキシアルキレンポリグリセリルエーテルを構成するポリグリセリンの平均重合度が2〜20であり、かつ前記ポリグリセリンの水酸基1つ当たりのアルキレンオキサイドの平均付加数が5〜30である請求項1に記載のコンデンサ電解液用の改質剤。
- 前記ポリオキシアルキレンポリグリセリルエーテルを構成するアルキレンオキサイドがエチレンオキサイドまたはプロピレンオキサイドから選ばれる1種以上である請求項1または2に記載のコンデンサ電解液用の改質剤。
- 請求項1から3の何れかに記載のコンデンサ電解液用の改質剤を用いた電解コンデンサ用電解液。
- 請求項4に記載の電解コンデンサ用電解液を用いたアルミ電解コンデンサ。
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