JP2000273132A - Novolak type phenolic resin - Google Patents

Novolak type phenolic resin

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JP2000273132A
JP2000273132A JP11074994A JP7499499A JP2000273132A JP 2000273132 A JP2000273132 A JP 2000273132A JP 11074994 A JP11074994 A JP 11074994A JP 7499499 A JP7499499 A JP 7499499A JP 2000273132 A JP2000273132 A JP 2000273132A
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Japan
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resin
weight
phenol
molecular weight
novolak
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JP11074994A
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Japanese (ja)
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Masayuki Inagaki
昌幸 稲垣
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Sumitomo Durez Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Durez Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a high molecular weight novolak type phenolic resin excellent in handling, heat-resistant properties, curability and carbonization properties, good in the balance between various properties and suitably usable in a wide range of applications. SOLUTION: A novolak type phenolic resin has an amount of unreacted phenol of not greater than 0.5 wt.% and a weight average molecular weight, based on polystyrene as the reference material, of not smaller than 500,000 and can be obtained by reacting a phenol with paraformaldehyde having a purity of not lower than 85% and/or a polyacetal resin without using a catalyst. Preferably, the weight average molecular weight is not smaller than 1,000,000, and not less than 70% bound methylene groups in the phenolic resin are at the ortho-position.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は高分子量のノボラッ
ク型フェノール樹脂に関し、高軟化点で且つ耐熱性があ
り、また靱性を有する点から、紡糸、フィルム、他の熱
可塑性樹脂改質、耐火物、炭素製品、成形材料、ゴム配
合、エポキシ樹脂硬化剤等幅広い用途に好適なノボラッ
ク型フェノール樹脂に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-molecular weight novolak type phenol resin, which has high softening point, heat resistance, and toughness. The present invention relates to a novolak-type phenol resin suitable for a wide range of uses such as carbon products, molding materials, rubber compounds, and epoxy resin curing agents.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来ノボラック型フェノール樹脂として
は、ランダムノボラックと呼ばれているフェノール類と
アルデヒド類を公知の有機酸及び又は無機酸を触媒に用
い、常圧100℃で数時間付加縮合反応し、その後脱水
及び未反応モノマー除去を行う方法により得られる、メ
チレン基結合位置がオルソ位とパラ位が同程度のタイプ
と、フェノール類とアルデヒド類を酢酸亜鉛、酢酸鉛、
ナフテン酸亜鉛等の金属塩触媒により弱酸性下で付加縮
合反応させた後、直接あるいは更に酸触媒を添加し脱水
しながら縮合反応を進め、更に必要により未反応物を除
去する工程により得られるオルソ位でのメチレン基結合
の多いハイオルソノボラック(例えば、特開昭55−9
0523号公報、特開昭59−80418号公報、特開
昭62−230815号公報)が知られている。しかし
ながら、フェノール類として3官能性フェノール類を用
いた場合、上記のような製法によって得られるノボラッ
ク型フェノール樹脂の重量平均分子量は、最大でも1
5,000程度のものしか存在しなかった。
2. Description of the Related Art Conventionally, novolak type phenol resins are prepared by subjecting phenols and aldehydes, which are called random novolaks, to an addition condensation reaction for several hours at 100 ° C. and normal pressure using a known organic acid and / or inorganic acid as a catalyst. , Obtained by a method of dehydration and removal of unreacted monomers, the type in which the methylene group bonding position is the same as the ortho position and the para position, and phenols and aldehydes are zinc acetate, lead acetate,
After an addition condensation reaction under weak acidity with a metal salt catalyst such as zinc naphthenate, the condensation reaction is carried out directly or further by adding an acid catalyst while dehydration is carried out, and if necessary, an ortho-product obtained by a process of removing unreacted substances is obtained. High orthonovolak having many methylene group bonds at the
No. 0523, JP-A-59-80418 and JP-A-62-230815) are known. However, when a trifunctional phenol is used as the phenol, the weight-average molecular weight of the novolak-type phenol resin obtained by the above-mentioned production method is 1 at the maximum.
There were only about 5,000.

【0003】最近多量のキシレンの様な非極性溶媒中で
3官能性フェノール類とアルデヒド類を長時間反応させ
ることで得られるハイオルソノボラック(例えば、特開
平6−34583号公報等)の報告もあるが、これらの
樹脂においても得られる重量平均分子量は3,000〜
40,000程度であり、充分な高分子量樹脂とは言え
ない。またフェノールとホルムアルデヒド源を圧力下で
反応することにより、重量平均分子量100,000以
上を得られる方法(例えば、特開平10−298257
号公報)においても幅広い用途に満足できるだけの分子
量とは言えず、さらに靱性も足りないと言う問題があ
る。
Recently, there has been reported a high orthonovolak (for example, JP-A-6-34583) obtained by reacting a trifunctional phenol and an aldehyde for a long time in a large amount of a non-polar solvent such as xylene. However, the weight-average molecular weight obtained with these resins is 3,000 to
It is about 40,000, which is not a sufficient high molecular weight resin. A method in which a phenol and a formaldehyde source are reacted under pressure to obtain a weight-average molecular weight of 100,000 or more (for example, JP-A-10-298257).
However, there is also a problem that the molecular weight cannot be said to be satisfactory for a wide range of applications and the toughness is insufficient.

【0004】その他高分子量のノボラック型フェノール
樹脂としてはフェノール類として2官能性フェノール
類、例えばオルソクレゾールやパラクレゾール、パラノ
ニルフェノール、パラターシャリブチルフェノール等を
用いた例(例えば特開昭50−136393号公報、特
開昭56−92908号公報、特開昭56−10321
5号公報、特開昭57−187311号公報、特開昭6
0−260611号公報、特開昭61−12714号公
報等)は数多く報告されているが、2官能性フェノール
を用いた樹脂ではその後完全硬化させることが出来無い
と云った問題がある。また近年ペルオキシダーゼのよう
な酵素を用いフェノール類を酸化カップリング反応によ
りポリマー化する方法(例えば、特公昭63−5020
79号公報、特開平7−126354号公報)もあり、
本方法によれば高分子量のフェノール樹脂が得られるこ
とが知られているが、本発明が目的とするところのノボ
ラック型フェノール樹脂とは異なり、また極めて剛直な
ポリマーであり加工性等の確立が図れていないという問
題がある。
[0004] Other high-molecular weight novolak type phenol resins include, for example, those using bifunctional phenols such as orthocresol, paracresol, paranonylphenol, and para-tert-butylphenol as phenols (for example, JP-A-50-136393). JP, JP-A-56-92908, JP-A-56-10321
No. 5, JP-A-57-187311, JP-A-67-17311
A number of reports have been made on the use of bifunctional phenol, but there is a problem that it cannot be completely cured thereafter with a resin using a bifunctional phenol. In recent years, a method of polymerizing phenols by an oxidative coupling reaction using an enzyme such as peroxidase (for example, JP-B-63-5020)
79, JP-A-7-126354),
It is known that a high-molecular-weight phenolic resin can be obtained by this method, but unlike the novolak-type phenolic resin, which is the object of the present invention, it is a very rigid polymer and the establishment of processability and the like is not possible. There is a problem that it is not planned.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、フェ
ノール樹脂系繊維、フェノール樹脂系炭素繊維等の紡糸
用、フェノール樹脂系フィルム、電気・電子分野向け成
形材料用、エポキシ樹脂の硬化剤用、積層板用、炭素材
ベースレジン用、他幅広い用途に好適な、樹脂単独でも
充分な強度を有し、更にその硬化物は耐水性、耐熱特
性、電気絶縁性に優れた樹脂として、従来のノボラック
型フェノール樹脂では同時に成り立たなかった、高分子
量化、高純度化、均一構造化、靱性の付与のいずれも満
足出来る樹脂を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to spin phenolic resin fibers, phenolic resinous carbon fibers, etc., phenolic resin films, molding materials for the electric and electronic fields, and curing agents for epoxy resins. Suitable for laminating boards, carbon-based resins, and other wide-ranging applications.Resin alone has sufficient strength, and its cured product is a conventional resin with excellent water resistance, heat resistance, and electrical insulation. It is an object of the present invention to provide a resin that can satisfy all of high molecular weight, high purity, uniform structure, and impart toughness, which have not been simultaneously realized with a novolak type phenol resin.

【0006】[0006]

【問題を解決するための手段】本発明は、高分子量のノ
ボラック型フェノール樹脂に関し、フェノール類と純度
85%以上のパラホルムアルデヒド及び又はポリアセタ
ールを、触媒を用いないで反応して得られる、未反応フ
ェノール類が0.5重量%以下で、ポリスチレンを基準
物質としたときの重量平均分子量が500,000以上
であることを特徴とするノボラック型フェノール樹脂で
あり、好ましくは重量平均分子量が1,000,000以
上ある。更に好ましくはフェノール性水酸基に対してオ
ルソ位でのメチレン結合が全メチレン結合の70%以上
であるノボラック型フェノール樹脂に関するもので、更
には2核体が3重量%以下及び又は4核体以下の成分が
10重量%以下の樹脂である。そして、必要により、ノ
ボラック型フェノール樹脂に対してポリアミド樹脂を1
〜50%変性することを特徴とするノボラック型フェノ
ール樹脂に関するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a high-molecular weight novolak-type phenol resin, which is obtained by reacting a phenol with a paraformaldehyde and / or polyacetal having a purity of 85% or more without using a catalyst. A novolak-type phenol resin characterized in that the phenol content is 0.5% by weight or less and the weight-average molecular weight based on polystyrene as a reference substance is 500,000 or more, preferably the weight-average molecular weight is 1,000. There are more than 2,000. More preferably, the present invention relates to a novolak-type phenol resin in which the methylene bond at the ortho position to the phenolic hydroxyl group is 70% or more of the total methylene bond. It is a resin whose component is 10% by weight or less. If necessary, add 1 part of polyamide resin to novolak type phenol resin.
The present invention relates to a novolak type phenol resin characterized by being modified by 〜50%.

【0007】本発明におけるフェノール類としては、フ
ェノール、メタクレゾール、3,5−ジメチルフェノー
ルなどフェノール性水酸基を有した化合物の1種又は2
種以上を用いるが、フェノール性水酸基に対して少なく
ともメタ位以外には置換基を持たないものが好ましい。
置換基として炭素数の多いアルキル基、アリール基等の
入ったフェノール樹脂を用いても何ら問題はないが、硬
化性、均一構造性等の面からフェノール及び又はメタク
レゾールが好ましい。すなわち大きな置換基を持つフェ
ノール類では分子量は大きくなるものの、同分子量にお
ける核体数は小さいものであり、水酸基当量の低下につ
ながったり、大きな置換基によりその後の3次元硬化が
しにくくなるものである。
The phenols in the present invention include one or two of compounds having a phenolic hydroxyl group such as phenol, meta-cresol and 3,5-dimethylphenol.
Although at least one species is used, those having no substituent at least except for the meta position with respect to the phenolic hydroxyl group are preferable.
Although there is no problem even if a phenol resin containing an alkyl group or an aryl group having a large number of carbon atoms is used as a substituent, phenol and / or meta-cresol are preferred from the viewpoint of curability, uniform structure and the like. That is, although a phenol having a large substituent has a large molecular weight, the number of nuclei at the same molecular weight is small, leading to a decrease in the hydroxyl equivalent or a large substituent making it difficult to perform three-dimensional curing thereafter. is there.

【0008】アルデヒド源としては、純度85%以上の
パラホルムアルデヒド及び又はポリアセタール樹脂を用
いる。フェノールとの反応時、パラホルムアルデヒドは
解重合し、ポリアセタール樹脂を熱分解してホルムアル
デヒドを生成する。パラホルムアルデヒドは純度は85
%以上のものを用いるが、好ましくは純度90%以上、
更に好ましくは純度95%以上のものである。パラホル
ムアルデヒドの純度が低く水分が多いと反応途中で充分
な高分子化が進まないでゲル化してしまう可能性が大き
くなる。ポリアセタール樹脂はホモポリマー(例えば旭
化成工業(株)製テナック4010等)やコポリマー
(例えば旭化成工業(株)製テナック4520等)を用
いる。フェノール類とアルデヒド源の比率は特に限定す
るものではないが、アルデヒド源をホルムアルデヒドと
して換算したときのフェノール類に対するモル比が0.
6〜1.2程度が好ましい。
As an aldehyde source, paraformaldehyde and / or polyacetal resin having a purity of 85% or more is used. Upon reaction with phenol, paraformaldehyde depolymerizes and thermally decomposes the polyacetal resin to formaldehyde. Paraformaldehyde has a purity of 85
% Or more, preferably 90% or more in purity,
More preferably, the purity is 95% or more. If the purity of paraformaldehyde is low and the amount of water is large, there is a high possibility that the polymer is not sufficiently polymerized during the reaction and gelation occurs. As the polyacetal resin, a homopolymer (for example, Tenac 4010 manufactured by Asahi Chemical Industry Co., Ltd.) or a copolymer (for example, Tenac 4520 manufactured by Asahi Chemical Industry Co., Ltd.) is used. The ratio of the phenols to the aldehyde source is not particularly limited, but the molar ratio of the aldehydes to the phenols when converted to formaldehyde is 0.1.
About 6 to 1.2 is preferable.

【0009】本発明の樹脂の分子量及び結合様式の特徴
としては、ポリスチレンを標準物質としたときの重量平
均分子量が500,000以上、好ましくは1,000,
000以上であり、更に、好ましくは全結合メチレン基
の70%以上がオルソ位で結合していることである。こ
の場合、反応性に富んだパラ位が空いていることによ
り、例えばヘキサメチレンテトラミンを添加すれば、加
熱等により短時間に硬化物が得られる。本発明のノボラ
ック型フェノール樹脂は、構造的には高度にオルソ−オ
ルソ結合しており、これを炭化して得られる炭化物はグ
ラファイト構造に近く、しかしながら完全なる結晶構造
ではないことから、炭化物として曲げ強度や硬度といっ
た機械的特性と電導率といった電気的特性のバランスの
取れた特性を得ることが可能となる。
The molecular weight and bonding mode of the resin of the present invention are characterized by having a weight average molecular weight of 500,000 or more, preferably 1,000,000, using polystyrene as a standard substance.
000 or more, and more preferably 70% or more of all the bonded methylene groups are bonded at the ortho position. In this case, since the highly reactive para position is vacant, for example, if hexamethylenetetramine is added, a cured product can be obtained in a short time by heating or the like. The novolak-type phenolic resin of the present invention is highly ortho-ortho-bonded structurally, and a carbide obtained by carbonizing this is close to a graphite structure, but is not a complete crystal structure. It is possible to obtain a well-balanced property between mechanical properties such as strength and hardness and electrical properties such as conductivity.

【0010】反応に際して、フェノール類に対し5〜2
00重量%の溶媒を用いても何ら問題はなく、特にトル
エン・キシレン等の非極性溶媒を用いるとオルソ位での
より結合選択性を高める事が可能である。本発明のノボ
ラック型フェノール樹脂は、分子量が大きく結合状態が
均一であることより靱性が付与されていて、単独でも耐
熱性、強度が得られる。
In the reaction, phenols are added in an amount of 5 to 2
There is no problem even if the solvent is used in an amount of 00% by weight. In particular, when a non-polar solvent such as toluene or xylene is used, the bond selectivity at the ortho position can be increased. The novolak-type phenolic resin of the present invention has toughness due to its large molecular weight and uniform bonding state, and heat resistance and strength can be obtained by itself.

【0011】更に靱性を必要とする用途においては、必
要によりノボラック型フェノール樹脂に対してポリアミ
ド樹脂を1〜50重量%変性することが好ましい。用い
るポリアミド樹脂としては、ナイロン6(例えば、宇部
興産(株)製ナイロン1013B等)、ナイロン66
(例えば、宇部興産(株)製ナイロン2020B等)、
ナイロン12(例えば、宇部興産(株)製ナイロン30
24U等)、ナイロン610(例えば、東レ(株)製ナ
イロン610等)のうち1種又は2種以上が好ましい
が、共重合タイプや他のポリアミド樹脂を用いても何ら
問題はない。ポリアミド樹脂の変性比率はノボラック型
フェノール樹脂に対して1〜50重量%が好ましく、更
に好ましくは5〜20重量%である。1重量%未満では
目的とする変性効果が得られず、50重量%を越えて変
性すると耐熱性、硬化性、耐燃焼性に悪影響を及ぼすよ
うになる。
In applications requiring further toughness, it is preferable to modify the polyamide resin by 1 to 50% by weight based on the novolak type phenol resin, if necessary. As the polyamide resin to be used, nylon 6 (for example, nylon 1013B manufactured by Ube Industries, Ltd.), nylon 66
(For example, Nylon 2020B manufactured by Ube Industries, Ltd.),
Nylon 12 (for example, Nylon 30 manufactured by Ube Industries, Ltd.)
24U) and nylon 610 (for example, Nylon 610 manufactured by Toray Industries, Inc.) are preferable, but there is no problem even if a copolymer type or other polyamide resin is used. The modification ratio of the polyamide resin is preferably from 1 to 50% by weight, more preferably from 5 to 20% by weight, based on the novolak type phenol resin. If the amount is less than 1% by weight, the desired modifying effect cannot be obtained, and if the amount exceeds 50% by weight, heat resistance, curability and burning resistance are adversely affected.

【0012】本発明の樹脂は、低分子領域として、未反
応フェノール類は0.5%以下であり、好ましくは0.
1重量%以下である。更に好ましくは2核体成分が3重
量%以下及び又は4核体以下の成分が10重量%以下で
ある。未反応フェノールが多いと樹脂の加工時に臭気を
発生させ作業環境問題があり、低分子領域は使用用途に
よっては物性低下の原因となる。
In the resin of the present invention, unreacted phenols are 0.5% or less as a low molecular weight region, preferably 0.1% or less.
1% by weight or less. More preferably, the binuclear component is 3% by weight or less and / or the tetranuclear component or less is 10% by weight or less. If the amount of unreacted phenol is large, odor is generated during processing of the resin, which causes a problem in working environment, and a low molecular weight region may cause deterioration in physical properties depending on the use application.

【0013】本発明の樹脂の製造方法としては、フェノ
ール類と純度85%以上のパラホルムアルデヒド及び又
はポリアセタール樹脂からなるアルデヒド源を、更に必
要に応じてポリアミド樹脂を添加し、触媒を用いずに1
80〜250℃で付加縮合反応させ、更に200〜25
0℃で脱水しながら高分子化反応を進めて得られるもの
であり、その後脱水及び未反応フェノールの除去を行う
か、必要によりこの樹脂を適切な溶媒に溶解後、析出さ
せ得られるものである。
The method for producing the resin of the present invention is as follows. An aldehyde source composed of phenols and paraformaldehyde having a purity of 85% or more and / or polyacetal resin, and if necessary, a polyamide resin are added.
An addition condensation reaction is performed at 80 to 250 ° C.
It is obtained by advancing a polymerization reaction while dehydrating at 0 ° C., and then dehydrating and removing unreacted phenol, or, if necessary, dissolving this resin in an appropriate solvent and then precipitating. .

【0014】[0014]

【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例により具体
的に説明する。しかし、本発明はこれらの実施例によっ
て限定されるものではない。なお、文中に記載されてい
る「%」は全て「重量%」を示す。
The present invention will be described below in more detail with reference to examples and comparative examples. However, the present invention is not limited by these examples. It should be noted that all “%” described in the text indicate “% by weight”.

【0015】《実施例1》フェノール22.0Kgと純
度92%のパラホルムアルデヒド5.7Kgを熱交換
器、加熱装置及び攪拌羽根を有した容量50Lの高圧反
応器に入れ、180℃まで加熱し付加縮合反応を行っ
た。反応液は自己発熱により230℃まで上昇した。更
に220〜230℃を保つように加熱しながら2時間反
応を継続し、その後熱交換器経由で30分間掛けて常圧
に戻しながら脱水反応を行った。更にこの後1.3KP
aまで減圧し30分間未反応フェノールの除去を行い、
冷却バット上に取り出し固形のノボラック型フェノール
樹脂20.0Kgを得た。得られた樹脂の特性を表1に
示し、ゲルパーミッションクロマトグラフィー(以下、
GPCという)により測定した分子量分布チャートを図
1に示す。
Example 1 22.0 kg of phenol and 5.7 kg of paraformaldehyde having a purity of 92% were put into a 50 L high-pressure reactor equipped with a heat exchanger, a heating device and a stirring blade, and heated to 180 ° C. for addition. A condensation reaction was performed. The reaction liquid rose to 230 ° C. due to self-heating. Further, the reaction was continued for 2 hours while heating to keep the temperature at 220 to 230 ° C., and then the dehydration reaction was performed while returning to normal pressure for 30 minutes via a heat exchanger. After this, 1.3KP
The pressure was reduced to a and the unreacted phenol was removed for 30 minutes.
The solid was taken out on a cooling vat to obtain 20.0 kg of a solid novolak phenol resin. The properties of the obtained resin are shown in Table 1 and gel permeation chromatography (hereinafter, referred to as gel permeation chromatography).
FIG. 1 shows a molecular weight distribution chart measured by GPC).

【0016】《実施例2》反応器内にフェノール24.
0Kgを入れ、アルデヒド類としてポリアセタール樹脂
ホモポリマー(旭化成工業(株)製テナック4010)
を6.0Kgを使用したことと減圧での未反応フェノー
ル除去を行わない事以外は、すべて実施例1と同様の方
法でノボラック型フェノール樹脂26.0Kgを得た。
得られた樹脂の特性を表1に示し、GPCによる分子量
分布チャートを図2に示す。
Example 2 Phenol 24.
Add 0 kg and use polyacetal resin homopolymer as aldehyde (Tenac 4010 manufactured by Asahi Kasei Kogyo Co., Ltd.)
Was obtained in the same manner as in Example 1 except that 6.0 kg of the novolak type phenol resin was used, and that no unreacted phenol was removed under reduced pressure.
The properties of the obtained resin are shown in Table 1, and the molecular weight distribution chart by GPC is shown in FIG.

【0017】《実施例3》実施例1で得られたノボラッ
ク型フェノール樹脂20.0Kgをアセトン20.0K
gで溶解後、液温30℃とした中へ純水30.0Kgと
メタノール70.0Kgの混合液を1時間掛けて添加
し、1時間静置後分離した下層を取り出し減圧乾燥機で
2時間処理して溶媒を除去し、固形のノボラック型フェ
ノール樹脂12.5Kgを得た。得られた樹脂の特性を
表1に示し、GPCによる分子量分布チャートを図3に
示す。
Example 3 20.0 kg of the novolak type phenol resin obtained in Example 1 was mixed with 20.0 kg of acetone.
g, then add a mixed solution of 30.0 kg of pure water and 70.0 kg of methanol to the solution at a temperature of 30 ° C. over 1 hour. After standing for 1 hour, remove the separated lower layer and remove it with a vacuum dryer for 2 hours. After the treatment, the solvent was removed to obtain 12.5 kg of a solid novolak type phenol resin. The properties of the obtained resin are shown in Table 1, and the molecular weight distribution chart by GPC is shown in FIG.

【0018】《実施例4》実施例2で得られたノボラッ
ク型フェノール樹脂20.0Kgをアセトン20.0K
gで溶解後、液温30℃とした中へ純水10.0Kgと
メタノール90.0Kgの混合液を1時間掛けて添加
し、1時間静置後分離下層を取り出し、皿にアセトン
2.0Kgを添加混合し液状のノボラック型フェノール樹
脂25.5Kgを得た。得られた樹脂の特性を表1に示
し、GPCによる分子量分布チャートを図4に示す。
Example 4 20.0 kg of the novolak type phenol resin obtained in Example 2 was mixed with 20.0 kg of acetone.
g, then add a mixed solution of 10.0 kg of pure water and 90.0 kg of methanol over 1 hour to a liquid temperature of 30 ° C., leave for 1 hour, take out the separated lower layer, and place 2.0 kg of acetone in a dish. Was added and mixed to obtain 25.5 kg of a liquid novolak type phenol resin. The properties of the obtained resin are shown in Table 1, and the molecular weight distribution chart by GPC is shown in FIG.

【0019】《実施例5》フェノール20.0Kgとポ
リアミド樹脂としてナイロン12(宇部興産(株)製ナ
イロン3024U)2.0Kg、88%パラホルムアル
デヒド5.4Kgを使用すること以外は、すべて実施例
1と同様の方法でノボラック型フェノール樹脂23.0
Kgを得た。得られた樹脂の特性を表1に示し、GPC
による分子量分布チャートを図5に示す。
Example 5 All of Example 1 was used except that 20.0 kg of phenol, 2.0 kg of nylon 12 (Nylon 3024U manufactured by Ube Industries, Ltd.) and 5.4 kg of 88% paraformaldehyde were used as the polyamide resin. Novolak type phenol resin 23.0 in the same manner as
Kg was obtained. Table 1 shows the properties of the obtained resin.
FIG. 5 shows a molecular weight distribution chart according to FIG.

【0020】《比較例1》実施例1で使用した反応器に
フェノール22.0Kgと代表的なノボラック化触媒で
ある蓚酸0.22Kgを入れ常圧で100℃となるまで
加熱した後、40%ホルマリン12.9Kgを90分掛
け徐添した後、100℃を保ち60分間反応を続行し
た。更にこの樹脂を温度常圧で130℃となるまで加熱
しながら脱水した後、1.3KPaまで減圧し反応液温
度180℃となるまで未反応フェノールの除去を行い、
冷却バットに取り出し21.0Kgのノボラック型フェ
ノール樹脂を得た。得られた樹脂の特性を表1に示す。
Comparative Example 1 Into the reactor used in Example 1, 22.0 kg of phenol and 0.22 kg of oxalic acid, which is a typical novolak catalyst, were added and heated to 100 ° C. at normal pressure, and then 40% After slowly adding 12.9 kg of formalin over 90 minutes, the reaction was continued for 60 minutes while maintaining 100 ° C. Further, after dehydrating the resin while heating it to 130 ° C. at normal temperature, the pressure was reduced to 1.3 KPa, and unreacted phenol was removed until the reaction solution temperature reached 180 ° C.
It was taken out into a cooling vat to obtain 21.0 kg of a novolak type phenol resin. Table 1 shows the properties of the obtained resin.

【0021】《比較例2》40%ホルマリンの量を1
4.7Kgとした以外は、すべて比較例1と同様の方法
でノボラック型フェノール樹脂23.0Kgを得た。得
られた樹脂の特性を表1に示し、GPCによる分子量分
布チャートを図6に示す。
<< Comparative Example 2 >> The amount of 40% formalin was changed to 1
A novolak-type phenol resin (23.0 kg) was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that the amount was 4.7 kg. The properties of the obtained resin are shown in Table 1, and the molecular weight distribution chart by GPC is shown in FIG.

【0022】《比較例3》実施例1で使用した反応器
に、フェノール22.0Kgと88%パラホルムアルデ
ヒド4.8Kg及びハイオルソノボラック化触媒として
2価金属塩の代表の酢酸亜鉛0.22Kgを入れ、常圧
で100℃となるまで加熱し、100℃を保ち3時間反
応を継続した後、一旦90℃まで冷却しここに縮合反応
促進触媒として蓚酸0.11Kgと水0.33Kgを混
合したものを添加し、30分混合後再度100℃まで昇
温し1時間反応を行った。更に常圧で130℃となるま
で脱水した後、1.3KPaまで減圧し反応液温度が1
80℃となるまで未反応フェノール除去を行い、冷却バ
ットに取り出し20.0Kgのノボラック型フェノール
樹脂を得た。得られた樹脂の特性を表1に示し、GPC
による分子量分布チャートを図7に示す。
Comparative Example 3 Into the reactor used in Example 1, 22.0 kg of phenol, 4.8 kg of 88% paraformaldehyde and 0.22 kg of zinc acetate, a representative of a divalent metal salt as a high orthonovolacation catalyst, were placed. Then, the mixture was heated to 100 ° C. under normal pressure, kept at 100 ° C., and the reaction was continued for 3 hours. Thereafter, the mixture was cooled to 90 ° C. and mixed with 0.11 kg of oxalic acid and 0.33 kg of water as a condensation reaction promoting catalyst. The mixture was added, mixed for 30 minutes, heated to 100 ° C. again, and reacted for 1 hour. Further, after dehydration at normal pressure to 130 ° C., the pressure was reduced to 1.3 KPa, and the temperature of the reaction solution was 1
Unreacted phenol was removed until the temperature reached 80 ° C., taken out into a cooling vat, and 20.0 kg of a novolak type phenol resin was obtained. Table 1 shows the properties of the obtained resin.
FIG. 7 shows a molecular weight distribution chart based on the above.

【0023】《比較例4》92%パラホルムアルデヒド
の代わりに40%ホルマリン13.1Kgを使用した以
外は、実施例1と同様の方法で反応を行ったが、付加縮
合反応時に自己発熱が終わったと同時にゲル化してしま
った。
Comparative Example 4 A reaction was conducted in the same manner as in Example 1 except that 13.1 kg of 40% formalin was used instead of 92% paraformaldehyde. It gelled at the same time.

【0024】《比較例5》ホルマリンを15.6Kgと
し添加後の100℃での反応時間を5時間とした以外は
比較例1と同様の反応を実施したところ、未反応フェノ
ール除去工程で、ゲル化してしまった。
Comparative Example 5 A reaction was conducted in the same manner as in Comparative Example 1 except that the amount of formalin was changed to 15.6 kg, and the reaction time at 100 ° C. after the addition was changed to 5 hours. It has become.

【0025】[0025]

【表1】 [Table 1]

【0026】《実施例6〜9、比較例6〜8》上記実施
例及び比較例で得られたノボラック型フェノール樹脂を
用い、成形体を作製しその物性を比較した。成形体を得
るための材料の配合は、樹脂10重量部、ケブラー繊維
5重量部、硝子繊維5重量部、硫酸バリウム55重量
部、水酸化カルシウム2重量部、カシューダスト3重量
部、銅粉15重量部及び硬化剤としてヘキサメチレンテ
トラミンを0〜1.5重量部をアイリッヒミキサーによ
り2分間混合したものである。硬化剤を配合した成形体
の成形条件は、予備成形が300Kg/cm2 の常温プ
レス、本成形が200℃で200Kg/cm2 の加熱プ
レス10分間、焼成が200℃で常圧5時間とした。硬
化剤を配合しない成形体の成形条件は、予備成形が30
0Kg/cm2 の常温プレス、本成形が250℃で20
0Kg/cm2の加熱プレス30分間、焼成が200℃
で常圧5時間とした。得られた結果を表2に示す。
Examples 6 to 9 and Comparative Examples 6 to 8 Using the novolak-type phenolic resins obtained in the above Examples and Comparative Examples, molded articles were prepared and their physical properties were compared. The compounding of the materials for obtaining the molded product is as follows: resin 10 parts by weight, Kevlar fiber 5 parts by weight, glass fiber 5 parts by weight, barium sulfate 55 parts by weight, calcium hydroxide 2 parts by weight, cashew dust 3 parts by weight, copper powder 15 The mixture is obtained by mixing 0 to 1.5 parts by weight of hexamethylenetetramine as a curing agent and 0 to 1.5 parts by weight with an Erich mixer for 2 minutes. The molding conditions of the molded article containing the curing agent were as follows: preforming was performed at a room temperature press of 300 kg / cm 2 , main molding was performed at 200 ° C. under a hot press of 200 kg / cm 2 for 10 minutes, and baking was performed at 200 ° C. and a normal pressure of 5 hours. . The molding conditions of the molded body not containing the curing agent are as follows.
0Kg / cm 2 room temperature press, final molding at 250 ° C
0Kg / cm 2 heating press for 30 minutes, firing at 200 ° C
At normal pressure for 5 hours. Table 2 shows the obtained results.

【0027】[0027]

【表2】 [Table 2]

【0028】《実施例10〜14、比較例 9〜12》
上記実施例及び比較例で得られたノボラック型フェノー
ル樹脂を用い、電気炉で還元雰囲気下800℃、3時間
焼成し、炭化物を得た。配合条件及び残炭率を表3に示
す。なお、実施例4の樹脂は予め125℃で2時間乾燥
させ溶媒分を除去した後実施した。炭化率は以下の式で
により求めた。 残炭率(%)=炭化物重量/(投入樹脂重量+硬化剤重
量)X100
<< Examples 10 to 14, Comparative Examples 9 to 12 >>
The novolak-type phenol resin obtained in the above Examples and Comparative Examples was fired in an electric furnace at 800 ° C. for 3 hours in a reducing atmosphere to obtain a carbide. Table 3 shows the blending conditions and the residual carbon ratio. The resin of Example 4 was dried at 125 ° C. for 2 hours in advance to remove the solvent, and then performed. The carbonization rate was determined by the following equation. Residual carbon ratio (%) = weight of carbide / (weight of input resin + weight of curing agent) × 100

【0029】[0029]

【表3】 [Table 3]

【0030】(測定方法) 1.重量平均分子量はポリスチレンを標準物質とした紫
外線吸収スペクトル検出器を用いたゲルパーミエーショ
ンクロマトグラフィー(GPC)法により測定した。ポ
リアミド樹脂により変性した樹脂についてはTHF可溶
部の測定とした。 2.モノマー含量はキャピラリーガスクロマトグラフィ
ー法により測定した。オルソ位結合率は、13C−NMR
スペクトル法により求めたメチレン基結合量を、次式に
代入し算出した。 オルソ位結合率=[{(oーo結合)+(o−p結合)/
2}/{(o−o結合)+(o−p結合)+(pーp結
合)}] ×100 o−o結合:オルソ−オルソ位結合メチレン基の数 o−p結合:オルソ−パラ位結合メチレン基の数 p−p結合:パラ−パラ位結合メチレン基の数
(Measurement method) The weight average molecular weight was measured by a gel permeation chromatography (GPC) method using an ultraviolet absorption spectrum detector using polystyrene as a standard substance. For the resin modified with the polyamide resin, the THF-soluble portion was measured. 2. The monomer content was measured by a capillary gas chromatography method. Ortho-position bond rate is 13 C-NMR
The methylene group bond amount determined by the spectral method was calculated by substituting into the following equation. Ortho bond ratio = [{(oo bond) + (op bond) /
2} / {(oo-bond) + (op-bond) + (pp-bond)}] × 100 oo-bond: number of ortho-ortho-bond methylene groups op-bond: ortho-para Number of methylene groups bonded at the position pp bond: Number of methylene groups bonded at the para-para position

【0031】これらの結果より明らかなように、実施例
により得られたノボラック型フェノール樹脂は、非常に
高分子量であり、且つ高度にオルソ位のメチレン結合が
多く、更には未反応フェノールなど低分子成分が少ない
ものであることがわかる。またこのノボラック型フェノ
ール樹脂は、硬化特性、炭化特性にすぐれ、また硬化剤
を使用しないか又は低減しても充分使用でき、さらにそ
の構造的な特徴より、今までの樹脂では得られなかった
新しい特性も得られることがわかる。
As is evident from these results, the novolak type phenolic resin obtained in the examples has a very high molecular weight, a high number of ortho-methylene bonds and a low molecular weight such as unreacted phenol. It turns out that it is a thing with few components. In addition, this novolak type phenolic resin is excellent in curing properties and carbonization properties, and can be used sufficiently even without using or reducing a curing agent.Furthermore, due to its structural characteristics, a new resin that has not been obtained with conventional resins It can be seen that characteristics can also be obtained.

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明のノボラック型フェノール樹脂
は、従来存在しなかった高分子量の樹脂であり、未反応
フェノールや低分子量が少なく、且つ高度にオルソ結合
したフェノール樹脂である。しかも、その硬化物は耐熱
特性、電気絶縁性、耐湿性に優れているため、電気・電
子関連分野を始め幅広い用途への適応が可能となり、炭
化した場合高い残炭率を示すことから、耐火物・炭素製
品関連分野や各種の難燃剤・難燃助剤分野、樹脂単独で
用いれば繊維・フィルムへの使用も可能であり、工業的
に極めて有用なフェノール樹脂である。
The novolak-type phenolic resin of the present invention is a high-molecular-weight resin which has not existed conventionally, and is a phenol resin having a small amount of unreacted phenol or low-molecular-weight and highly ortho-bonded. In addition, the cured product is excellent in heat resistance, electrical insulation and moisture resistance, so it can be applied to a wide range of applications including electric and electronic fields. In the field of products and carbon products, various flame retardants and flame retardant assistants, and when used alone, it can be used for fibers and films, and is an industrially useful phenol resin.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 実施例1で得られた樹脂のGPCによる分子
量分布チャート。
FIG. 1 is a molecular weight distribution chart of the resin obtained in Example 1 by GPC.

【図2】 実施例2で得られた樹脂のGPCによる分子
量分布チャート。
FIG. 2 is a GPC molecular weight distribution chart of the resin obtained in Example 2.

【図3】 実施例3で得られた樹脂のGPCによる分子
量分布チャート。
FIG. 3 is a GPC molecular weight distribution chart of the resin obtained in Example 3.

【図4】 実施例4で得られた樹脂のGPCによる分子
量分布チャート。
FIG. 4 is a GPC molecular weight distribution chart of the resin obtained in Example 4.

【図5】 実施例5で得られた樹脂のGPCによる分子
量分布チャート。
FIG. 5 is a GPC molecular weight distribution chart of the resin obtained in Example 5.

【図6】 比較例2で得られた樹脂のGPCによる分子
量分布チャート。
FIG. 6 is a GPC molecular weight distribution chart of the resin obtained in Comparative Example 2.

【図7】 比較例3で得られた樹脂のGPCによる分子
量分布チャート。
FIG. 7 is a GPC molecular weight distribution chart of the resin obtained in Comparative Example 3.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 フェノール類と純度85%以上パラホル
ムアルデヒド及び又はポリアセタール樹脂を、触媒を用
いないで反応して得られる、未反応フェノール類が0.
5重量%以下で、ポリスチレンを基準物質としたときの
重量平均分子量が500,000以上であることを特徴
とするノボラック型フェノール樹脂。
An unreacted phenol obtained by reacting a phenol with a paraformaldehyde and / or a polyacetal resin having a purity of 85% or more without using a catalyst has an unreacted phenol of 0.1%.
A novolak-type phenolic resin having a weight-average molecular weight of not more than 5% by weight and a polystyrene as a reference substance of not less than 500,000.
【請求項2】 フェノール樹脂の重量平均分子量が1,
000,000以上である請求項1記載のノボラック型
フェノール樹脂。
2. A phenol resin having a weight average molecular weight of 1,
The novolak-type phenolic resin according to claim 1, wherein the phenolic resin is not less than 1,000,000.
【請求項3】 フェノール樹脂の結合メチレン基位置の
70%以上がオルソ位である請求項1又は2記載のノボ
ラック型フェノール樹脂。
3. The novolak-type phenol resin according to claim 1, wherein 70% or more of the positions of the bonding methylene groups of the phenol resin are ortho positions.
【請求項4】 2核体成分が3重量%以下及び又は4核
体以下の成分が10重量%以下である請求項1,2又は
3項記載のノボラック型フェノール樹脂。
4. The novolak-type phenol resin according to claim 1, wherein the binuclear component is 3% by weight or less and / or the tetranuclear component or less is 10% by weight or less.
【請求項5】 ポリアミド樹脂を請求項1,2,3又は
4項記載のノボラック型フェノール樹脂に対して1〜5
0重量%変性してなるノボラック型フェノール樹脂。
5. A novolak-type phenol resin according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein the polyamide resin is 1 to 5 times.
Novolak type phenol resin modified by 0% by weight.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009120649A (en) * 2007-11-12 2009-06-04 Showa Highpolymer Co Ltd Method for producing high-molecular weight and high-ortho novolak resin
US7759418B2 (en) 2004-10-18 2010-07-20 Asahi Kasei Chemicals Corporation Flame retardant resin composition

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