JP2741397B2 - 電解コンデンサ駆動用電解液 - Google Patents

電解コンデンサ駆動用電解液

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JP2741397B2 JP8244989A JP8244989A JP2741397B2 JP 2741397 B2 JP2741397 B2 JP 2741397B2 JP 8244989 A JP8244989 A JP 8244989A JP 8244989 A JP8244989 A JP 8244989A JP 2741397 B2 JP2741397 B2 JP 2741397B2
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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、電解コンデンサ駆動用電解液に関する。更
に詳しくは、本発明は、特に中高圧用電解コンデンサに
使用して内部抵抗の低減や使用温度範囲の拡大を図り得
る電解コンデンサ駆動用電解液に関する。
従来の技術及びその問題点 従来、エチレングリコール等の溶媒に硼酸又はその塩
を加えた電解液が一般に用いられている。しかしなが
ら、この種の電解液は、比抵抗が高く、コンデンサの損
失を増加し、発熱の原因となり、熱劣化を促進するとい
う欠点を有している。このような欠点を改良するため
に、溶質としてアゼライン酸、セバシン酸、デカンジカ
ルボン酸等の直鎖飽和ジカルボン酸又はその塩を含有す
る電解液が用いられることもあるが、該直鎖飽和ジカル
ボン酸はエチレングリコール等の溶媒に対する溶解度が
低いため、低温で該ジカルボン酸が結晶として析出し易
く、それ故コンデンサの低温特性を劣化させるという欠
点を免れ得なかった。更に上記直鎖飽和ジカルボン酸の
欠点を解消するために、ブチルオクタン二酸、1,6−デ
カンジカルボン酸等の側鎖を有する飽和の二塩基酸又は
その塩を溶質として使用することも一部でなされてい
る。しかし、これらのジカルボン酸又はその塩のエチレ
ングリコール等に対する溶解度は、上記直鎖飽和ジカル
ボン酸又はその塩のそれに比し改良されているものの、
低温での特性が尚不充分であり、より一層の改善が望ま
れているのが現状である。
問題点を解決するための手段 本発明は、斯かる現状に鑑み、上記欠点のない電解コ
ンデンサ駆動用電解液を開発すべく鋭意研究を重ねた結
果、下記一般式(1)もしくは(2)で表わされる化合
物又はその塩を溶質として使用した場合に、低温におい
ても結晶として析出し難く、所望の電解コンデンサ駆動
用電解液になり得ることを見い出し、ここに本発明を完
成するに至った。
即ち、本発明は、 (A)一般式 〔式中R3は低級アルキル基を示す。Rは水素原子又は基 (R3は前記に同じ)を示す。〕 で表わされる化合物又はその塩、及び (B)一般式 〔式中R4は低級アルキル基を示す。R1は低級アルキル基
を示す。〕 で表わされる化合物又はその塩 からなる群から選ばれた少なくとも1種を溶質とし、こ
れをエチレングリコールを主溶剤とする溶剤に溶解して
なることを特徴とする電解コンデンサ駆動用電解液に係
る。
本明細書において、R1、R2、R3及びR4で示される低級
アルキル基としては、例えばメチル、エチル、n−プロ
ピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−
ブチル基等の直鎖又は分枝鎖状の炭素数1〜4のアルキ
ル基を挙げることができる。
本発明で用いられる一般式(1)で表わされる化合物
は、例えば酸触媒の存在下一般式 R1OH (3) 〔式中R1は低級アルキル基を示す。〕 で表わされる低級アルコール中でシクロヘキサノンと過
酸化水素とを反応させ、次いで得られる反応液に一般式 〔式中R2は低級アルキル基を示す。R3は前記に同じ。〕 で表わされるアクリル酸エステル誘導体を金属塩の存在
下に反応させ、更に得られる一般式 〔式中R1、R2及びR3は前記に同じ。R′は水素原子又は
(R2及びR3は前記に同じ)を示す。〕 で表わされる二塩基酸エステルを加水分解することによ
り製造される。
更に詳しくは、まず一般式(3)の低級アルコール
中、シクロヘキサノンと過酸化水素とを酸触媒の存在下
に反応させて低級アルコキシシクロヘキシルパーオキサ
イドとする。ここで低級アルコールとしては、例えば無
水のメタノール、エタノール、イソプロパノール、n−
ブタノール、tert−ブタノール等を挙げることができ
る。また酸触媒としては、例えば硫酸、塩酸、リン酸、
トリフルオロ酢酸等を挙げることができ、これらの中で
も硫酸及びリン酸が特に好適である。シクロヘキサノン
と過酸化水素との反応において、両者の使用割合として
は、特に限定されるものではないが、通常前者100重量
部(以下単に「部」と記す)当り、80〜130部程度、好
ましくは100〜110部程度とするのがよい。上記低級アル
コールは、シクロヘキサノン100部当り、通常200〜700
部程度、好ましくは250〜350部程度用いるのがよい。ま
た酸触媒は、シクロヘキサノン100部当り、通常5〜10
部程度、好ましくは6〜8部程度用いるのがよい。該反
応は、通常冷却下、好ましくは−20〜10℃付近にて好適
に進行し、短時間で該反応は終了する。
上記反応で低級アルコキシシクロヘキシルパーオキサ
イドが生成するが、本発明ではこれを単離することな
く、反応液のまま次の反応に供するのがよい。
引続く反応で用いられる一般式(4)のアクリル酸エ
ステル誘導体としては、上記一般式(4)に該当するも
のである限り、従来公知のものを広く使用でき、例えば
メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル
酸n−プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリ
ル酸n−ブチル、2−エチルアクリル酸メチル、2−
(n−プロピル)アクリル酸メチル、2−イソプロピル
アクリル酸メチル、2−(n−ブチル)アクリル酸メチ
ル、2−(tert−ブチル)アクリル酸メチル等を挙げる
ことができる。
上記反応液と一般式(4)のアクリル酸エステル誘導
体とを反応させるに際しては、金属塩が触媒として用い
られる。ここで金属塩としては、例えば鉄、銅、コバル
ト、チタン、錫等の金属の硫酸塩、塩化物、アンモニウ
ム塩等の塩やこれらの水和物等が挙げられる。この中で
も第一鉄塩が好適である。第一鉄塩としては、例えば硫
酸第一鉄、塩化第一鉄、硫酸第一鉄アンモニウム塩等や
これらの水和物等が挙げられる。これらの中で特に硫酸
第一鉄が好ましく、硫酸第一鉄は反応後にこれを硫酸と
鉄で還元して硫酸第一鉄を回収し、再使用を有利に行な
うことができる。上記金属塩は、1種単独で、又は2種
以上混合して用いられる。上記反応液と一般式(4)の
アクリル酸エステル誘導体とは、シクロヘキサノン100
部当り、一般式(4)のアクリル酸エステル誘導体を通
常100〜270部程度、好ましくは120〜250部程度となるよ
うに、使用されるのがよい。該反応を実施するに当って
は、上記反応液に上記アクリル酸エステル誘導体を加え
て、撹拌下、金属塩をそのまま用いるか又は予め低級ア
ルコールにできるだけ溶解して得た懸濁液乃至均一溶液
を徐々に滴下する。ここで低級アルコールは、上記シク
ロヘキサノンと過酸化水素との反応で用いられる低級ア
ルコールと同種のものとするのがよい。上記金属塩の低
級アルコール懸濁液乃至均一溶液は、窒素ガス中金属塩
に対して2〜4倍量の低級アルコール中に金属塩を懸濁
乃至溶解させて調製するのがよい。金属液の懸濁乃至溶
解に当り、窒素ガスを存在させると、上記反応を効率よ
く行なうことができる。上記反応は、冷却下、通常−20
〜10℃付近、好ましくは−10〜5℃付近にて好適に進行
し、一般に0.3〜2時間程度で該反応は完結する。
一般式(5)の化合物の加水分解は、常法に従い行な
われ得る。
本発明で用いられる一般式(2)の化合物は、例えば
上記一般式(4)の化合物に代えて一般式(6) 〔式中R4は前記に同じ。〕 で表わされるスチレン誘導体を用い、上記と同様の処理
を行なうことにより製造される。
ここで一般式(6)のスチレン誘導体としては、上記
一般式(6)に該当するものである限り、従来公知のも
のを広く使用でき、例えばα−メチルスチレン、α−エ
チルスチレン、α−(n−プロピル)スチレン、α−イ
ソプロピルスチレン、α−(n−ブチル)スチレン、α
−イソブチルスチレン、α−(tert−ブチル)スチレン
等を挙げることができる。
斯くして得られる本発明の一般式(1)又は(2)の
化合物は、慣用の分離精製手段、例えば蒸留等により反
応混合物から容易に単離、精製される。
また上記一般式(1)又は(2)の化合物の塩として
は、例えばアンモニウム塩を挙げることができる。
本発明では、上記一般式(1)もしくは(2)の化合
物又はこれらの塩が、電解コンデンサ駆動用電解液の溶
質として使用される。
上記一般式(1)もしくは(2)の化合物又はこれら
の塩とエチレングリコールとの使用割合としては、特に
限定がなく広い範囲内で適宜選択することができるが、
通常前者:後者を5〜30:95〜70(W/W)なる割合で使用
するのがよい。本発明では、溶媒としてエチレングリコ
ールに、例えばメチルセロソルブ等の他の溶媒を適宜添
加してもよく、また溶質として上記一般式(1)もしく
は(2)の化合物又はこれらの塩に硼酸、アジピン酸等
の有機酸を適宜添加することもできる。
発明の効果 本発明で用いられる一般式(1)もしくは(2)の化
合物又はこれらの塩は、エチレングリコールに対して高
い溶解性を有する。その結果、本発明によれば、低温か
ら高温までの広い温度範囲で安定に動作し、且つ火花開
始電圧の高い中高圧電解コンデンサ用電解液を提供で
き、従って、本発明の電解液を使用することにより、中
高圧用電解コンデンサの信頼性を著しく向上させること
ができる。
実施例 以下に製造例及び実施例を掲げて本発明をより一層明
らかにする。
製造例1 撹拌機付反応容器に無水メタノール460kgを5れ、こ
れを5℃に冷却し、シクロヘキサノン160kg及び濃硫酸1
0kgを加えて撹拌しながら更に35%過酸化水素水160kgを
徐々に加えて5℃を保ちながら10分間撹拌を続けて反応
させる。この反応液にメタクリル酸メチル200kgを溶解
し、別に窒素ガス中で硫酸第一鉄(7水塩)480kgを反
応温度を−20〜−5℃に保ちながら徐々に添加して反応
させる。反応後、静置分液し、上層のエステル層と下層
の第二鉄塩溶液を分離する。エステル層を水洗、乾燥
し、次いで100〜120℃/1mmHgで蒸留して、R′が水素原
子であり、且つR1、R2及びR3が共にメチル基である一般
式(5)の化合物を263kg得る。収率70% 元素分析値(C12H22O4として) C H 理論値(%): 62.58 9.63 実測値(%): 62.34 9.91 沸点:108〜110℃/1mmHg HNMR(CDCl3、270MHz、ppm/TMS) 1.14(d,J=5.4Hz,3H,C ) 1.25〜1.80(br,10H,メチレン) 2.30(t,J=8.1Hz,2H,−COC −) 2.43(sextet,J=5.4Hz,1H,C−CH3) 3.67(s,6H,OC ) マススペクトル(m/e): 230(P+),199(P+−OCH3), IRスペクトル(ニート,cm-1): 2930,2850,1740,1430,1360,1200 CNMR(CDCl3,270MHz,ppm/TMS) 17.0(H3),24.7,27.0,28.7,29.3,33.6,34.0,39.3,
51.4(OH3),51.7(OH3),174.2(C=O),177.
2(C=O) 上記で得られる化合物を次いで常法に従い加水分解
し、更にアンモニアを吹込んでアンモニウム塩とした。
このアンモニウム塩を化合物Aとする。
製造例2 撹拌機付反応容器に無水メタノール460kgを入れ、こ
れを5℃に冷却し、シクロヘキサノン160kg及び濃硫酸1
0kgを加えて撹拌しながら更に35%過酸化水素水160kgを
徐々に加えて5℃を保ちながら10分間撹拌を続けて反応
させる。この反応液にメタクリル酸メチル400kgを溶解
し、別に窒素ガス中で硫酸第一鉄(7水塩)480kgを反
応温度を−20〜−5℃に保ちながら徐々に添加して反応
させる。反応後、静置分液し、上層のエステル層と下層
の第二鉄塩溶液を分離する。エステル層を水洗、乾燥
し、次いで140〜170℃/1mmHgで蒸留して、R′が基 であり、且つR1、R2及びR3が共にメチル基である一般式
(5)の化合物を326kg得る。収率61% 元素分析値(C17H30O6として) C H 理論値(%): 61.79 9.15 実測値(%): 62.01 8.92 沸点:153〜155℃/1mmHg HNMR(CDCl3、270MHz、ppm/TMS) 1.10(d,J=5.4Hz,3H,C ) 1.15(s,3H,C ) 1.20〜1.80(m,12H,メチレン) 2.27(t,J=6.8Hz,2H,COC ) 2.40〜2.60(c,1H,COC) 2.63、3.64及び3.67(各s,9H,OCH3) マススペクトル(m/e): 330(P+),299(P+−OCH3), IRスペクトル(ニート,cm-1): 2950,2855,1745,1430,1360,1205 CNMR(CDCl3,270MHz,ppm/TMS) 17.1(H3),19.6(H3),21.2,24.3,24.6,28.9,2
9.7,33.9,35.8,39.4,43.1,51.5(OH3),51.6(OH
3),51.7(OH3),174.3(C=O),177.3(C=
O),177.5(C=O) 上記で得られる化合物を次いで常法に従い加水分解
し、更にアンモニアを吹込んでアンモニウム塩とした。
このアンモニウム塩を化合物Bとする。
製造例3 撹拌機付反応容器に無水メタノール460kgを入れ、こ
れを5℃に冷却し、シクロヘキサノン80kg及び濃硫酸5k
gを加えて撹拌しながら更に35%過酸化水素水80kgを徐
々に加えて5℃を保ちながら10分間撹拌を続けて反応さ
せる。この反応液にα−メチルスチレン120kgを溶解
し、別に窒素ガス中で硫酸第一鉄(7水塩)240kgを反
応温度を−20〜−5℃に保ちながら徐々に添加して反応
させる。反応後、静置分液し、上層のエステル層と下層
の第二鉄塩溶液を分離する。エステル層を水洗、乾燥
し、次いで150〜175℃/2mmHgで蒸留して、式 で表わされる化合物を137kg得る。収率90% 元素分析値(C17H26O3として) C H 理論値(%): 73.34 9.41 実測値(%): 73.37 9.19 沸点:163〜165℃/1mmHg HNMR(CDCl3、270MHz、ppm/TMS) 1.05〜1.85(m,8H,メチレン) 1.51(s,3H,C ) 1.70(t,J=6.8Hz,2H,C 2COCH3) 2.25(t,J=8.1Hz,2H,C 2CO) 3.06(s,3H,OC ) 3.65(s,3H,COOC ) 7.15〜7.45(m,5H,C6 ) マススペクトル(m/e): 278(P+),263(P+−CH3),247(P+−OCH3), 135(P+−CH3OOC(CH2),105 IRスペクトル(ニート,cm-1): 3050,3020,2930,2850,1735,1480,1450,1370,1170,107
0,770,680 CNMR(CDCl3,270MHz,ppm/TMS) 22.9(H3),23.7,24.8,28.9,29.6,33.9,42.8,52.2
(OH3), 51.4(COOH3), 79.1(OCH3),126.9, 128.2(オルト),1261(メタ),124.8(パラ), 174.3(OOCH3) 上記で得られる化合物を次いで常法に従い加水分解
し、更にアンモニアを吹込んでアンモニウム塩とした。
このアンモニウム塩を化合物Cとする。
実施例1 化合物A 6部 エチレングリコール 94部 実施例2 化合物A 5部 エチレングリコール 92部 硼酸アンモニウム 3部 実施例3 化合物A 5部 エチレングリコール 92部 セバシン酸アンモニウム 3部 実施例4 化合物B 6部 エチレングリコール 94部 実施例5 化合物B 5部 エチレングリコール 92部 硼酸アンモニウム 3部 実施例6 化合物B 5部 エチレングリコール 92部 セバシン酸アンモニウム 3部 実施例7 化合物C 10部 エチレングリコール 87部 硼酸アンモニウム 3部 実施例8 化合物A 5部 エチレングリコール 92部 安息香酸アンモニウム 3部 実施例9 化合物B 5部 エチレングリコール 92部 安息香酸アンモニウム 3部 比較例1 エチレングリコール 75部 硼酸アンモニウム 25部 比較例2 エチレングリコール 95部 セバシン酸アンモニウム 5部 比較例3 エチレングリコール 95部 アゼライン酸アンモニウム 5部 実施例1〜7及び比較例1〜3で得られる電解液につ
き、比抵抗(Ωcm)及び火花開始電圧(V)を調べた。
結果を下記第1表に示す。
次に実施例1〜3、7及び比較例1〜3で得られる電
解液を用いたアルミ電解コンデンサ(400V、220μF)
の110℃、2500時間後の高温負荷寿命試験結果を下記第
2表に示す。
上記第2表から明らかなように、本発明の電解液を用
いたアルミ電解コンデンサは、いずれも、容量変化率、
tanδ、漏れ電流及び外観変化の全ての特性において格
段に優れている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−277208(JP,A) 特開 平2−298007(JP,A) 特開 平2−298008(JP,A) 特開 平2−298009(JP,A) 特開 平2−145539(JP,A) 特開 平2−145542(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A)一般式 〔式中R3は低級アルキル基を示す。Rは水素原子又は基 (R3は前記に同じ)を示す。〕 で表される化合物又はその塩、及び (B)一般式 〔式中R4は低級アルキル基を示す。R1は低級アルキル基
    を示す。〕 で表される化合物又はその塩 からなる群から選ばれた少なくとも1種を溶質とし、こ
    れをエチレングリコールを主溶剤とする溶剤に溶解して
    なることを特徴とする電解コンデンサ駆動用電解液。
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