JP2004256786A - Method for producing resol type phenol resin emulsion - Google Patents

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Yoshikazu Kobayashi
義和 小林
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a resol type phenol resin emulsion containing few quantity of unreacted phenols and aldehydes. <P>SOLUTION: The method for producing a resol type phenol resin emulsion comprises a process (a) to synthesize a novolac type phenol resin by a reaction of phenols and aldehydes, a process (b) to synthesize a resol type phenol resin whose unreacted monomer content is not more than 1 wt% by a reaction of the above mentioned novolac type phenol resin and aldehydes in the presence of an alkaline catalyst and a process (c) to emulsify the above mentioned resol type phenol resin by addition of a water soluble polymer compound in the course of the synthesis or after the synthesis of the above mentioned resol type phenol resin. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

本発明は、レゾール型フェノール樹脂乳濁液の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing a resol-type phenol resin emulsion.

従来、レゾール型フェノール樹脂の製品形態としては、低縮合度のレゾール型フェノール樹脂の水溶液、中ないし高縮合度のレゾール型フェノール樹脂の有機溶剤溶液、高濃度の苛性アルカリを含むレゾール型フェノール樹脂の水溶液、粉末状のレゾール型フェノール樹脂、及びレゾール型フェノール樹脂の水性乳濁液などがある。これらの形態のレゾール型フェノール樹脂には、有害物質の発生、引火性、加工性、価格、貯蔵安定性などにおいて、何らかの問題を有しているものがある。   Conventionally, as the product form of the resol type phenol resin, an aqueous solution of the resol type phenol resin having a low degree of condensation, an organic solvent solution of the resol type phenol resin having a medium to high degree of condensation, and a resol type phenol resin containing a high concentration of caustic are used. Examples include aqueous solutions, powdery resole phenolic resins, and aqueous emulsions of resole phenolic resins. Some of these forms of resol-type phenolic resins have some problems in terms of generation of harmful substances, flammability, processability, price, storage stability, and the like.

例えば、低縮合度のレゾール型フェノール樹脂の水溶液は、反応性が高く、貯蔵安定性が低い。また、未反応のフェノール類やアルデヒド類の含有量が多いので、製品に加工する際にこれらが空気中に放出されやすく、労働環境ならびに大気を汚染する問題がある。そして、これを最終製品に加工した後においても、製品中から上記の未反応成分が放出されるため、生活環境を汚染する懸念がある。   For example, an aqueous solution of a resol type phenol resin having a low degree of condensation has high reactivity and low storage stability. In addition, since the content of unreacted phenols and aldehydes is large, they are easily released into the air during processing into products, and there is a problem of polluting the working environment and the air. And even after this is processed into a final product, the above-mentioned unreacted components are released from the product, and there is a concern that the living environment will be polluted.

また、中ないし高縮合度のレゾール型フェノール樹脂の有機溶剤溶液は、加工する際に有機溶剤を蒸発除去しなければならないが、有害物質を発生するだけでなく、引火の危険性も有している。さらに、有機溶剤は中間製品としての形態を維持するために必要であるのみで、最終的に加工された製品には不要であり、有機溶剤分の原料費は余計なコストとなっている。   In addition, an organic solvent solution of a resol type phenol resin having a medium or high degree of condensation has to be removed by evaporating the organic solvent during processing, but it not only generates harmful substances but also has a risk of ignition. I have. Further, the organic solvent is necessary only for maintaining the form as an intermediate product, and is not necessary for the finally processed product, and the raw material cost for the organic solvent is an extra cost.

一方、高濃度の苛性アルカリを含むレゾール型フェノール樹脂水溶液は、被着体あるいは充填剤を痛めやすく、その結果、最終製品の本来の性能を損なうことがあり、さらに、多量の苛性アルカリの影響により激しく着色することがある。   On the other hand, a resol-type phenol resin aqueous solution containing a high concentration of caustic tends to damage the adherend or the filler, and as a result, the original performance of the final product may be impaired. May be severely colored.

また、粉末状のレゾール型フェノール樹脂は、レゾール型フェノール樹脂を固形にして粉砕する工程が必要であるため、製造原価が必然的に高くなるだけでなく、粉舞いにより作業環境を汚染することが多く、粉末製品の取り扱い作業性もよいとは言えない。   In addition, powdery resol-type phenol resin requires a process of solidifying the resol-type phenol resin and pulverizing it, which not only inevitably increases the production cost but also contaminates the working environment due to dusting. In many cases, the workability of handling powder products is not good.

一方、レゾール型フェノール樹脂の水性乳濁液の場合においては、上記の欠点や問題点が製造時にも使用時にも含まれないものの開発が望まれている。このような技術として、例えば、フェノールとホルムアルデヒドとの反応がほぼ平衡状態に達した後、部分けん化のPVAを添加溶解する方法が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。この方法の場合、トリメチロールフェノールをはじめとするポリメチロールフェノール類が充分に生成した後に縮合反応に移行するために、未反応のフェノール量やホルムアルデヒド量が少なくなるとされているが、いずれも、生成したフェノール樹脂中には1重量%より多く残留している。さらに、一般に懸濁重合、あるいは乳化重合によりレゾール型フェノール樹脂の乳濁液を製造した場合には、フェノールやホルムアルデヒドが反応初期に水相との平衡で溶出して、これが最終的に残留したままであるので、高い毒性を有するフェノールやホルムアルデヒドの環境への流出を避けるためには、活性汚泥等の比較的高価な設備の設置が必要である。   On the other hand, in the case of an aqueous emulsion of a resol-type phenolic resin, it is desired to develop an aqueous emulsion in which the above-mentioned drawbacks and problems are not included during production and use. As such a technique, for example, a method of adding and dissolving partially saponified PVA after the reaction between phenol and formaldehyde almost reaches an equilibrium state is disclosed (for example, see Patent Document 1). In the case of this method, the amount of unreacted phenol or formaldehyde is said to be reduced in order to shift to the condensation reaction after the polymethylolphenols including trimethylolphenol are sufficiently generated. More than 1% by weight remains in the obtained phenol resin. Furthermore, when an emulsion of a resol-type phenolic resin is generally produced by suspension polymerization or emulsion polymerization, phenol or formaldehyde elutes in equilibrium with the aqueous phase at the beginning of the reaction, and this remains as it remains. Therefore, it is necessary to install relatively expensive equipment such as activated sludge in order to prevent phenol or formaldehyde having high toxicity from leaking into the environment.

上記問題を解決するためには、未反応のフェノール類やアルデヒド類の含有量が極めて少ないレゾール型フェノール樹脂を合成した後に、これを乳濁液化すればよい。しかしながら、一般にレゾール型フェノール樹脂は、仕込みモル比でフェノール類1モルに対しアルデヒド類を1〜3モルとして、触媒に水酸化ナトリウム、アンモニア水、第3級アミン、アルカリ土類金属の酸化物又は水酸化物、炭酸ナトリウムなどアルカリ性触媒を用いて反応することにより得られるが、これらの触媒を用いて反応させた場合は、通常、フェノール樹脂中に未反応のフェノール類やアルデヒド類が多く残存する。故に、通常の方法で合成されたレゾール型フェノール樹脂の乳濁液において、上記問題の解決は困難であった。   In order to solve the above problem, it is only necessary to synthesize a resol type phenol resin having a very low content of unreacted phenols and aldehydes, and then to emulsify this. However, in general, the resol type phenol resin is prepared such that the molar ratio of the phenols is 1 to 3 moles per mole of the phenols, and the catalyst is sodium hydroxide, aqueous ammonia, a tertiary amine, an oxide of an alkaline earth metal or Hydroxide, obtained by reacting with an alkaline catalyst such as sodium carbonate, when reacted with these catalysts, usually, a large amount of unreacted phenols and aldehydes remain in the phenol resin . Therefore, it has been difficult to solve the above-mentioned problem in an emulsion of a resol-type phenol resin synthesized by an ordinary method.

未反応のフェノール類とアルデヒド類とを少なくする方法としては、例えば、フェノール類1モルに対しアルデヒド類を1.3モル以下の低モル比で反応させた後、未反応のフェノール類を除去する方法、あるいは、フェノール類1モルに対しアルデヒド類を1.7モル以上の高モル比で反応させた後、未反応のアルデヒド類を除去する方法などがある。   As a method for reducing the amount of unreacted phenols and aldehydes, for example, after reacting the aldehydes at a low molar ratio of 1.3 mol or less to 1 mol of the phenols, the unreacted phenols are removed. There is a method in which an aldehyde is reacted at a high molar ratio of 1.7 mol or more with respect to 1 mol of a phenol, and then the unreacted aldehyde is removed.

未反応フェノール類を除去する方法としては、水蒸気蒸留法が一般的に知られている。しかし、水蒸気蒸留法による除去は長時間実施しないと効果が小さいため、除去工程が長時間になるという欠点があった。   As a method for removing unreacted phenols, a steam distillation method is generally known. However, there is a disadvantage that the removal by the steam distillation method has a small effect unless it is carried out for a long time, so that the removal step becomes long.

また、未反応アルデヒド類は、尿素等のアルデヒド類のキャッチ剤を添加することによって除去が可能であるが、多量のキャッチ剤を添加することによって、これが変性剤として作用し耐水性などの物性が悪化することがある。また、フェノール樹脂を高温で硬化させた場合には、キャッチ剤とアルデヒド類との解離が起こり、アルデヒド類がガスとして発生し、大気汚染が問題視されることがある。さらに、硬化物の着色も起こりやすくなる。   In addition, unreacted aldehydes can be removed by adding a catch agent for aldehydes such as urea. May worsen. Further, when the phenol resin is cured at a high temperature, the catch agent and the aldehyde are dissociated, and the aldehyde is generated as a gas, which may cause a problem of air pollution. Further, coloring of the cured product also easily occurs.

これ以外にも、例えば、樹脂濃度が5〜45重量%程度となるように水を添加した後、これを100〜130℃程度に予め加熱しておいた管長(L)と管内径(D)との比(L/D)が少なくとも1000である管内に、減圧状態で送り込み、そのとき多量に発生する水蒸気によって管壁内面に縮重合生成物の過度の生成や付着等を抑制しつつ連続的に脱水処理を行うという方法がある(例えば、特許文献2参照。)。このような操作により、未反応のフェノール類やアルデヒド類を脱水液と共に溜去することができる。しかし、これらの方法では著しく工程が煩雑になり、水洗工程のための特殊な装置が必要になるといった問題があった。   In addition to this, for example, after adding water so that the resin concentration becomes about 5 to 45% by weight, this is preliminarily heated to about 100 to 130 ° C. and the pipe length (L) and the pipe inner diameter (D) Into a tube having a ratio (L / D) of at least 1000 to the tube under reduced pressure, and a large amount of water vapor generated at that time continuously suppresses excessive production and adhesion of condensation polymerization products on the inner surface of the tube wall. There is a method of performing a dehydration treatment (for example, see Patent Document 2). By such an operation, unreacted phenols and aldehydes can be distilled off together with the dehydrating solution. However, these methods have a problem that the steps are extremely complicated and a special apparatus for the washing step is required.

このように、未反応のフェノール類とアルデヒド類の含有量が少ないレゾール型フェノール樹脂を簡易に製造する事が困難であるが故に、未反応のフェノール類とアルデヒド類の含有量が少ないレゾール型フェノール樹脂の乳濁液を製造することも困難であった。
特公昭53−32389号公報 特公昭58−17211号公報
As described above, it is difficult to easily produce a resol type phenol resin having a low content of unreacted phenols and aldehydes, and therefore, a resol type phenol having a low content of unreacted phenols and aldehydes is preferred. It was also difficult to produce an emulsion of the resin.
JP-B-53-32389 JP-B-58-17211

本発明は、未反応のフェノール類とアルデヒド類の含有量が少ないレゾール型フェノール樹脂の乳濁液を製造する方法を提供するものである。   The present invention provides a method for producing an emulsion of a resol-type phenol resin having a low content of unreacted phenols and aldehydes.

このような目的は、以下の本発明(1)〜(7)により達成される。
(1)レゾール型フェノール樹脂乳濁液の製造方法において、
(a)フェノール類とアルデヒド類とを酸性触媒下で反応させて、ノボラック型フェノール樹脂を合成する工程、
(b)上記ノボラック型フェノール樹脂とアルデヒド類とをアルカリ性触媒下で反応させて、未反応モノマーの含有量が1重量%以下であるレゾール型フェノール樹脂を合成する工程、及び、
(c)上記レゾール型フェノール樹脂の合成中もしくは合成後に、水溶性の高分子化合物を添加し、上記レゾール型フェノール樹脂を乳濁液化する工程、
を有することを特徴とする、レゾール型フェノール樹脂乳濁液の製造方法。
(2)上記ノボラック型フェノール樹脂は、未反応モノマーの含有量が5重量%以下である上記(1)に記載のレゾール型フェノール樹脂乳濁液の製造方法。
(3)上記酸性触媒は、有機ホスホン酸である上記(1)又は(2)に記載のレゾール型フェノール樹脂乳濁液の製造方法。
(4)上記有機ホスホン酸は、下記一般式(I)に示されるものである上記(1)ないし(3)のいずれかに記載のレゾール型フェノール樹脂乳濁液の製造方法。
Such an object is achieved by the following present inventions (1) to (7).
(1) In a method for producing a resol-type phenol resin emulsion,
(A) reacting a phenol with an aldehyde under an acidic catalyst to synthesize a novolak-type phenol resin;
(B) reacting the novolak-type phenolic resin with an aldehyde under an alkaline catalyst to synthesize a resol-type phenolic resin having an unreacted monomer content of 1% by weight or less; and
(C) a step of adding a water-soluble polymer compound during or after the synthesis of the resol-type phenolic resin to make the resole-type phenolic resin an emulsion,
A method for producing a resol-type phenolic resin emulsion, comprising:
(2) The method for producing a resol-type phenol resin emulsion according to (1), wherein the novolak-type phenol resin has an unreacted monomer content of 5% by weight or less.
(3) The method for producing a resol-type phenol resin emulsion according to (1) or (2), wherein the acidic catalyst is an organic phosphonic acid.
(4) The method for producing a resol-type phenol resin emulsion according to any one of the above (1) to (3), wherein the organic phosphonic acid is represented by the following general formula (I).

R−PO(OH) (I)
(Rは、炭素原子を含み、かつ −COOH 及び又は −PO(OH) を含む基である。)
(5)上記酸性触媒は、リン酸類水溶液である上記(1)又は(2)に記載のレゾール型フェノール樹脂乳濁液の製造方法。
(6)上記リン酸類水溶液は、上記フェノール類1モルに対してリン酸類0.2モル以上を含有するものである上記(5)に記載のレゾール型フェノール樹脂乳濁液の製造方法。
(7)上記リン酸類は、リン酸である上記(5)又は(6)に記載のレゾール型フェノール樹脂乳濁液の製造方法。
R-PO (OH) 2 (I)
(R is a group containing a carbon atom and containing -COOH and / or -PO (OH) 2. )
(5) The method for producing a resol-type phenol resin emulsion according to the above (1) or (2), wherein the acidic catalyst is a phosphoric acid aqueous solution.
(6) The method for producing a resol-type phenol resin emulsion according to (5), wherein the aqueous phosphoric acid solution contains 0.2 mol or more of phosphoric acids per 1 mol of the phenols.
(7) The method for producing a resol-type phenol resin emulsion according to (5) or (6), wherein the phosphoric acid is phosphoric acid.

本発明は、
(a)フェノール類とアルデヒド類とを酸性触媒下で反応させて、ノボラック型フェノール樹脂を合成する工程、
(b)上記ノボラック型フェノール樹脂とアルデヒド類とをアルカリ性触媒下で反応させて、未反応モノマーの含有量が1重量%以下であるレゾール型フェノール樹脂を合成する工程、及び、
(c)上記レゾール型フェノール樹脂の合成中もしくは合成後に、水溶性の高分子化合物を添加し、上記レゾール型フェノール樹脂を乳濁液化する工程、
を有することを特徴とするレゾール型フェノール樹脂乳濁液の製造方法であり、未反応モノマーの含有量が少ないレゾール型フェノール樹脂乳濁液を得ることができるものである。
The present invention
(A) reacting a phenol with an aldehyde under an acidic catalyst to synthesize a novolak-type phenol resin;
(B) reacting the novolak-type phenolic resin with an aldehyde under an alkaline catalyst to synthesize a resol-type phenolic resin having an unreacted monomer content of 1% by weight or less; and
(C) a step of adding a water-soluble polymer compound during or after the synthesis of the resol-type phenolic resin to make the resole-type phenolic resin an emulsion,
This is a method for producing a resol-type phenolic resin emulsion, characterized by having the following formula: wherein a resol-type phenolic resin emulsion having a low content of unreacted monomers can be obtained.

以下に、本発明のレゾール型フェノール樹脂乳濁液の製造方法(以下、単に「製造方法」ということがある)について説明する。   Hereinafter, a method for producing the resol-type phenol resin emulsion of the present invention (hereinafter, may be simply referred to as “production method”) will be described.

本発明の製造方法は、レゾール型フェノール樹脂乳濁液の製造方法において、
(a)フェノール類とアルデヒド類とを酸性触媒下で反応させて、ノボラック型フェノール樹脂を合成する工程、
(b)上記ノボラック型フェノール樹脂とアルデヒド類とをアルカリ性触媒下で反応させて、未反応モノマーの含有量が1重量%以下であるレゾール型フェノール樹脂を合成する工程、及び、
(c)上記レゾール型フェノール樹脂の合成中もしくは合成後に、水溶性の高分子化合物を添加し、上記レゾール型フェノール樹脂を乳濁液化する工程、
を有することを特徴とする。
The production method of the present invention is a method for producing a resol type phenol resin emulsion,
(A) reacting a phenol with an aldehyde under an acidic catalyst to synthesize a novolak-type phenol resin;
(B) reacting the novolak-type phenolic resin with an aldehyde under an alkaline catalyst to synthesize a resol-type phenolic resin having an unreacted monomer content of 1% by weight or less; and
(C) a step of adding a water-soluble polymer compound during or after the synthesis of the resol-type phenolic resin to make the resole-type phenolic resin an emulsion,
It is characterized by having.

本発明の製造方法においては、まず、
(a)フェノール類とアルデヒド類とを酸性触媒下で反応させて、ノボラック型フェノール樹脂を合成する。
In the production method of the present invention, first,
(A) A phenol and a aldehyde are reacted under an acidic catalyst to synthesize a novolak-type phenol resin.

本発明の製造方法において、上記(a)工程で用いられるフェノール類としては特に限定されないが、例えば、フェノール、オルソクレゾール、メタクレゾール、パラクレゾール、キシレノール、パラターシャリーブチルフェノール、パラオクチルフェノール、パラフェニルフェノール、ビスフェノールA、ビスフェノールF、レゾルシンなどが挙げられる。これらのフェノール類から選ばれた1種以上を用いることができるが、通常、フェノールやクレゾールが多く用いられる。   In the production method of the present invention, the phenols used in the above-mentioned step (a) are not particularly limited. , Bisphenol A, bisphenol F, resorcin and the like. One or more selected from these phenols can be used, but usually, phenol and cresol are often used.

本発明の製造方法において、上記(a)工程で用いられるアルデヒド類としては特に限定されないが、例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ブチルアルデヒド、アクロレインやこれらの混合物、これらのアルデヒド類の発生源となる物質、あるいは、これらのアルデヒド類の溶液などが挙げられる。これらのアルデヒド類から選ばれた1種以上を用いることができるが、通常、ホルムアルデヒドが多く用いられる。   In the production method of the present invention, the aldehyde used in the step (a) is not particularly limited, but includes, for example, formaldehyde, acetaldehyde, butyraldehyde, acrolein, a mixture thereof, a substance that is a source of these aldehydes, Alternatively, a solution of these aldehydes may be used. One or more selected from these aldehydes can be used, but usually formaldehyde is often used.

本発明の製造方法において、上記(a)工程で用いられる酸性触媒としては特に限定されないが、塩酸、硫酸、リン酸、亜リン酸などの無機酸、蓚酸、p−トルエンスルホン酸、有機ホスホン酸などの有機酸を用いることができる。   In the production method of the present invention, the acidic catalyst used in the above step (a) is not particularly limited, but includes an inorganic acid such as hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, and phosphorous acid, oxalic acid, p-toluenesulfonic acid, and organic phosphonic acid. And other organic acids.

これらの中でも、酸性触媒として有機ホスホン酸を用いることが好ましい。これにより、未反応モノマーの含有量が少ないノボラック型フェノール樹脂を効率的に得ることができる。   Among these, it is preferable to use an organic phosphonic acid as the acidic catalyst. This makes it possible to efficiently obtain a novolak-type phenol resin having a small content of unreacted monomers.

なお、本発明の製造方法において、上記「未反応モノマー」とは、「未反応フェノール類」と、「未反応アルデヒド類」との両方を指し、上記「未反応モノマーの含有量」とは、「未反応フェノール類の含有量」と、「未反応アルデヒド類の含有量」との両方を指すものとする。   In the production method of the present invention, the "unreacted monomer" refers to both "unreacted phenols" and "unreacted aldehydes", and the "content of unreacted monomers" It refers to both the "content of unreacted phenols" and the "content of unreacted aldehydes".

上記有機ホスホン酸は、ホスホン酸基 −PO(OH)を含む有機化合物であり、いかなるものも使用することができるが、下記一般式(I)で示される有機ホスホン酸が、未反応モノマーの含有量が少ないノボラック型フェノール樹脂を製造するために好ましい。 The organic phosphonic acid is an organic compound containing a phosphonic acid group -PO (OH) 2 , and any compound can be used. However, the organic phosphonic acid represented by the following general formula (I) may It is preferable for producing a novolak type phenol resin having a small content.

R−PO(OH) (I)
(Rは、炭素原子を含み、かつ −COOH 及び又は −PO(OH) を含む基である。)
上記一般式(I)で示される有機ホスホン酸としては、アミノポリホスホン酸類であるエチレンジアミンテトラキスメチレンホスホン酸、エチレンジアミンビスメチレンホスホン酸、アミノトリスメチレンホスホン酸、β−アミノエチルホスホン酸N,N−ジ酢酸、アミノメチルホスホン酸N,N−ジ酢酸や、1−ヒドロキシエチリデン−1,1’−ジホスホン酸、2−ホスホノブタン−1,2,4−トリカルボン酸等がある。これらの中でも、工業的に大量生産され安価であるアミノトリスメチレンホスホン酸や、1−ヒドロキシエチリデン−1,1’−ジホスホン酸、2−ホスホノブタン−1,2,4−トリカルボン酸が好ましい。
R-PO (OH) 2 (I)
(R is a group containing a carbon atom and containing -COOH and / or -PO (OH) 2. )
Examples of the organic phosphonic acid represented by the general formula (I) include aminopolyphosphonic acids such as ethylenediaminetetrakismethylenephosphonic acid, ethylenediaminebismethylenephosphonic acid, aminotrismethylenephosphonic acid, and β-aminoethylphosphonic acid N, N-diacid. Acetic acid, aminomethylphosphonic acid N, N-diacetic acid, 1-hydroxyethylidene-1,1′-diphosphonic acid, 2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid and the like. Of these, aminotrismethylene phosphonic acid, 1-hydroxyethylidene-1,1′-diphosphonic acid, and 2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid, which are industrially mass-produced and inexpensive, are preferred.

上記有機ホスホン酸の添加量としては特に限定されないが、フェノール類1モルに対して0.001〜3.0モル、好ましくは0.01〜2.0モルである。添加量が上記上限値を越えても、未反応モノマーの含有量を少なくする効果が変わらなくなる。また上記下限値未満では、有機ホスホン酸を用いる効果が小さい。   The amount of the organic phosphonic acid to be added is not particularly limited, but is 0.001 to 3.0 mol, preferably 0.01 to 2.0 mol, per 1 mol of the phenol. Even if the amount exceeds the upper limit, the effect of reducing the content of the unreacted monomer remains unchanged. Below the lower limit, the effect of using the organic phosphonic acid is small.

上記有機ホスホン酸を用いた場合の反応条件としては特に限定されないが、通常40〜240℃であり、好ましくは80〜140℃である。反応温度が40℃より低いと、反応の進行が遅く、未反応モノマーの含有量を十分に低下させるのに時間を要する。また、240℃より高温では有機ホスホン酸が加水分解するようになる。
反応時間については特に制限はなく、出発原料の種類、配合モル比、触媒の使用量、反応条件に応じて適宜決定すればよい。
The reaction conditions when the above-mentioned organic phosphonic acid is used are not particularly limited, but are usually 40 to 240 ° C, preferably 80 to 140 ° C. When the reaction temperature is lower than 40 ° C., the progress of the reaction is slow, and it takes time to sufficiently reduce the content of the unreacted monomer. At a temperature higher than 240 ° C., the organic phosphonic acid is hydrolyzed.
The reaction time is not particularly limited and may be appropriately determined depending on the type of starting materials, the molar ratio of the starting materials, the amount of the catalyst used, and the reaction conditions.

また、酸性触媒としてリン酸類水溶液を用いることが好ましい。これにより、有機ホスホン酸を用いた場合と同様の効果を得ることができる。   Further, it is preferable to use a phosphoric acid aqueous solution as the acidic catalyst. Thereby, the same effect as in the case of using the organic phosphonic acid can be obtained.

ここでリン酸類としては、水に溶解してリン酸類水溶液となりうるリン酸系化合物を用いることができ、特に限定されないが、例えば、リン酸(オルトリン酸)、二リン酸、三リン酸などの直鎖状ポリリン酸、環状ポリリン酸、五酸化二リン、亜リン酸、次亜リン酸などのほか、各種リン酸エステル化合物が挙げられる。これらを単独または2種類以上組み合わせて使用することができる。   Here, as the phosphoric acid, a phosphoric acid compound which can be dissolved in water to form a phosphoric acid aqueous solution can be used, and is not particularly limited. For example, phosphoric acid (orthophosphoric acid), diphosphoric acid, triphosphoric acid and the like can be used. In addition to linear polyphosphoric acid, cyclic polyphosphoric acid, diphosphorus pentoxide, phosphorous acid, hypophosphorous acid, and the like, various phosphate ester compounds can be mentioned. These can be used alone or in combination of two or more.

これらのリン酸類の中でも、リン酸が好ましい。リン酸は濃度調節を簡易に行うことができ、また、低コストで入手することができる。   Of these phosphoric acids, phosphoric acid is preferred. Phosphoric acid can be easily adjusted in concentration and can be obtained at low cost.

このリン酸類水溶液中のリン酸類の濃度としては特に限定されないが、20〜99重量%であることが好ましく、さらに好ましくは40〜99重量%である。リン酸類水溶液中のリン酸類の濃度を上記下限値以上とすることにより、フェノール類とアルデヒド類との反応を効率的に進行させることができる。   The concentration of the phosphoric acid in the aqueous phosphoric acid solution is not particularly limited, but is preferably from 20 to 99% by weight, and more preferably from 40 to 99% by weight. By setting the concentration of the phosphoric acid in the aqueous phosphoric acid solution to be equal to or higher than the lower limit, the reaction between the phenol and the aldehyde can efficiently proceed.

ここで用いられるリン酸類の量は特に限定されないが、フェノール類1モルに対して、0.2モル以上であることが好ましい。これにより、フェノール類とアルデヒド類とを、リン酸類水溶液を用いて反応させる系において、フェノール類を主成分とする有機相と、リン酸類水溶液からなる水相との分配を安定させることができる。   The amount of the phosphoric acid used here is not particularly limited, but is preferably 0.2 mol or more based on 1 mol of the phenol. Thereby, in a system in which a phenol and an aldehyde are reacted using an aqueous solution of phosphoric acid, the distribution of an organic phase containing phenol as a main component and an aqueous phase composed of an aqueous solution of phosphoric acid can be stabilized.

このリン酸類の量は、フェノール類1モルに対して、0.3〜1.0モルであることがさらに好ましく、0.4〜0.9モルであることが特に好ましい。これにより、未反応フェノール類の含有量が少ないノボラック型フェノール樹脂を効率的に得ることができる。   The amount of the phosphoric acid is more preferably from 0.3 to 1.0 mol, and particularly preferably from 0.4 to 0.9 mol, per 1 mol of the phenol. Thereby, a novolak-type phenol resin having a low content of unreacted phenols can be efficiently obtained.

このリン酸類の量を多くすると、未反応フェノール類の含有量が少ないノボラック型フェノール樹脂を高収率で得るという効果は大きくなる傾向があるが、フェノール類1モルに対して、1.0モルを越える量を用いても、この効果が実質的に変わらなくなるので経済的でないことがある。また、0.2モル未満では、有機相と水相とを安定して分配するためには水相中のリン酸類濃度が低くなりすぎるので、反応速度が低下するようになる。   When the amount of the phosphoric acids is increased, the effect of obtaining a novolak-type phenol resin having a low content of unreacted phenols in a high yield tends to be large. If the amount exceeds the above, the effect may not be substantially changed and may not be economical. If the amount is less than 0.2 mol, the concentration of the phosphoric acid in the aqueous phase becomes too low to stably partition the organic phase and the aqueous phase, so that the reaction rate is reduced.

酸性触媒として上記リン酸類水溶液を用いた場合の反応条件としては、特に限定されないが、反応温度は40〜150℃であることが好ましい。さらに好ましくは90〜140℃である。反応温度を上記下限値以上とすることにより、フェノール類とアルデヒド類との反応を促進させることができ、未反応フェノール類の含有量を低減させることができる。また、リン酸類水溶液を好ましい粘度にすることができ、触媒作用が低下するのを避けることができる。一方、上記上限値以下とすることにより、ノボラック型フェノール樹脂の分解を抑制することができる。   The reaction conditions when the above-mentioned phosphoric acid aqueous solution is used as the acidic catalyst are not particularly limited, but the reaction temperature is preferably 40 to 150 ° C. More preferably, it is 90 to 140 ° C. When the reaction temperature is equal to or higher than the lower limit, the reaction between phenols and aldehydes can be promoted, and the content of unreacted phenols can be reduced. Further, the phosphoric acid aqueous solution can be made to have a preferable viscosity, and the catalytic action can be prevented from being lowered. On the other hand, when the content is not more than the upper limit, the decomposition of the novolak-type phenol resin can be suppressed.

反応時の反応系の水分量は、好ましくは1〜40重量%以下の範囲である。反応形態として、温度及び水分のコントロール上、常圧反応は好ましい条件である。この他にも反応条件としては、ブタノール、プロパノール等の非水溶剤を使用した溶剤還流脱水反応、高圧反応等が考えられる。また、反応時の攪拌速度は速い方が好ましい。   The water content of the reaction system during the reaction is preferably in the range of 1 to 40% by weight or less. As a reaction mode, an atmospheric pressure reaction is a preferable condition in terms of controlling temperature and moisture. Other possible reaction conditions include a solvent reflux dehydration reaction using a non-aqueous solvent such as butanol and propanol, and a high-pressure reaction. Further, the stirring speed during the reaction is preferably high.

上記(a)工程で、上記有機ホスホン酸、あるいは、上記リン酸類水溶液を触媒として用いる場合は、これらの触媒のほか、シュウ酸、硫酸、塩酸、p−トルエンスルホン酸などの、通常、ノボラック型フェノール樹脂の製造で使用する酸の併用も可能である。これらの酸の併用は特に4核体以上の高分子領域を必要とする場合、その反応促進に有効であり、分子量分布を制御する方法として有効な手段である。   When the organic phosphonic acid or the aqueous solution of phosphoric acid is used as a catalyst in the step (a), in addition to these catalysts, oxalic acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, p-toluenesulfonic acid and the like, usually a novolak type It is also possible to use an acid used in the production of a phenol resin. The combined use of these acids is effective for accelerating the reaction particularly when a polymer region having four or more nuclei is required, and is an effective means for controlling the molecular weight distribution.

本発明の製造方法において、上記(a)工程で用いられるフェノール類とアルデヒド類の反応モル比は特に限定されないが、酸性触媒として有機ホスホン酸を用いる場合は、フェノール類(P)に対するアルデヒド類(F)のモル比(F/P)が、0.1〜0.85であることが好ましく、さらに好ましくは0.3〜0.8である。 In the production method of the present invention, the reaction molar ratio of the phenol and the aldehyde used in the step (a) is not particularly limited. However, when an organic phosphonic acid is used as the acidic catalyst, the aldehyde (P) is reacted with the aldehyde (P). F 1) the molar ratio of (F 1 / P) is preferably from 0.1 to 0.85, more preferably from 0.3 to 0.8.

また、酸性触媒として上記リン酸類水溶液を用いる場合は、通常、0.1〜1.0であり、好ましくは、0.5〜0.95、より好ましくは、0.6〜0.9である。   Moreover, when using the said phosphoric acid aqueous solution as an acidic catalyst, it is 0.1-1.0 normally, Preferably it is 0.5-0.95, More preferably, it is 0.6-0.9. .

これにより、未反応モノマーの含有量が少ないノボラック型フェノール樹脂を効率的に得ることができる。モル比が上記下限値より小さいと、未反応フェノール類の含有量が多くなる傾向があり、これをレゾール樹脂化したときにも未反応フェノール類の含有量が少ないものを得ることが難しいことがある。一方、モル比が上記上限値を越えると、ノボラック型フェノール樹脂をレゾール樹脂化する工程において、高粘度化あるいは反応条件によってはゲル化することがある。   This makes it possible to efficiently obtain a novolak-type phenol resin having a small content of unreacted monomers. When the molar ratio is smaller than the lower limit, the content of unreacted phenols tends to increase, and it is difficult to obtain a low content of unreacted phenols even when this is converted into a resole resin. is there. On the other hand, when the molar ratio exceeds the above upper limit, in the step of converting the novolak type phenol resin into a resol resin, the viscosity may be increased or gelled depending on reaction conditions.

また、酸性触媒として上記有機ホスホン酸、あるいは、上記リン酸類水溶液以外のものを用いる場合は、モル比(F/P)を0.05〜0.8とすることが好ましく、さらに好ましくは0.1〜0.7である。 Further, the organic phosphonic acid as an acidic catalyst or, in the case of using something other than the phosphoric acids aqueous solution, it is preferable to molar ratio (F 1 / P) and from 0.05 to 0.8, more preferably 0 .1 to 0.7.

なお、酸性触媒として上記リン酸類水溶液を用いる場合は、上記フェノール類(P)とアルデヒド類(F)との反応モル比(F/P)を0.8〜0.95とし、上記反応温度を80〜150℃として反応させることにより、2核体成分の含有量を低減させる効果を付与することができる。   When the phosphoric acid aqueous solution is used as the acidic catalyst, the reaction molar ratio (F / P) between the phenol (P) and the aldehyde (F) is set to 0.8 to 0.95, and the reaction temperature is set to 0.8 to 0.95. By effecting the reaction at 80 to 150 ° C., an effect of reducing the content of the binuclear component can be provided.

上記フェノール類とアルデヒド類との反応方法としては、特に限定されないが、反応の開始時において、フェノール類とアルデヒド類を全量一括して仕込み触媒を反応させてもよく、また、反応初期の発熱を抑えるため、フェノール類と触媒を混合してからアルデヒド類を逐次添加して反応させてもよい。   The method of reacting the phenols and aldehydes is not particularly limited, but at the beginning of the reaction, the phenols and aldehydes may be charged in a lump and the catalyst may be reacted. In order to suppress this, phenols and a catalyst may be mixed, and then aldehydes may be sequentially added and reacted.

上記(a)工程においては、以上に説明したように、フェノール類とアルデヒド類とを、上記有機ホスホン酸、あるいは、上記リン酸類水溶液を触媒として用いて反応させて得られるものであることが好ましいが、これ以外にも、公知の酸性触媒を用いて反応させることもできる。   In the step (a), as described above, it is preferable that the phenols and the aldehydes are obtained by reacting with the organic phosphonic acid or the phosphoric acid aqueous solution as a catalyst. However, besides this, the reaction can also be carried out using a known acidic catalyst.

このとき、酸性触媒の添加量としては特に限定されないが、フェノール類1モルに対して、0.001〜0.1モルとすることが好ましく、さらに好ましくは0.005〜0.05モルである。また、このときの反応条件は、通常、温度管理の容易な還流条件で反応させることができる。   At this time, the addition amount of the acidic catalyst is not particularly limited, but is preferably 0.001 to 0.1 mol, more preferably 0.005 to 0.05 mol, per 1 mol of the phenol. . In addition, the reaction can be carried out under reflux conditions where temperature control is easy.

この場合、得られる樹脂中に含有される未反応のフェノール類、あるいは2核体成分の量が多くなることがあるので、常圧蒸留や、減圧蒸留、水蒸気蒸留、再結晶、溶剤抽出、水洗等の方法でこれを除去することができる。   In this case, the amount of unreacted phenols or binuclear components contained in the obtained resin may increase, so that atmospheric distillation, vacuum distillation, steam distillation, recrystallization, solvent extraction, and water washing are performed. This can be removed by any of the methods described above.

一例を挙げると、未反応フェノール類は、170℃、500Paの減圧条件下で、また、2核体成分は、250℃、100Paの減圧条件下で除去することができる。   As an example, unreacted phenols can be removed under a reduced pressure condition of 170 ° C. and 500 Pa, and a binuclear component can be removed under a reduced pressure condition of 250 ° C. and 100 Pa.

本発明の製造方法においては特に限定されないが、上記(a)工程により合成されたノボラック型フェノール樹脂中に含有される未反応モノマーの含有量はそれぞれ5重量%以下であることが好ましい。さらに好ましくは3重量%以下である。これにより、未反応モノマーの含有量が少ないレゾール型フェノール樹脂を効率的に得ることができ、環境に対する負荷の小さいレゾール型フェノール樹脂乳濁液を製造することができる。   Although not particularly limited in the production method of the present invention, the content of the unreacted monomer contained in the novolak-type phenol resin synthesized in the above step (a) is preferably 5% by weight or less. More preferably, it is at most 3% by weight. This makes it possible to efficiently obtain a resol-type phenol resin having a small content of unreacted monomers, and to produce a resol-type phenol resin emulsion having a small burden on the environment.

本発明の製造方法において、上記(a)工程で合成されるノボラック型フェノール樹脂中に含有される未反応モノマーの含有量を上記上限値以下とする方法としては特に限定されないが、酸性触媒として上記有機ホスホン酸、あるいは、上記リン酸類水溶液を用いた場合は、反応により概ね上記上限値以下にすることができる。さらに、必要に応じて、常圧蒸留、減圧蒸留等を組み合わせて未反応モノマーを除去してもよい。   In the production method of the present invention, the method for controlling the content of the unreacted monomer contained in the novolak-type phenol resin synthesized in the step (a) to not more than the upper limit value is not particularly limited. When an organic phosphonic acid or the above-mentioned aqueous solution of phosphoric acid is used, it can be generally adjusted to the upper limit or less by the reaction. Further, if necessary, unreacted monomers may be removed by a combination of atmospheric distillation, vacuum distillation and the like.

また、酸性触媒としてこれら以外のものを用いた場合は、ノボラック型フェノール樹脂を合成後、常圧蒸留、減圧蒸留等により未反応モノマーを除去すればよい。   When other than these are used as the acidic catalyst, unreacted monomers may be removed by normal pressure distillation, reduced pressure distillation or the like after synthesizing the novolak type phenol resin.

なお、ノボラック型フェノール樹脂を合成した後に、場合により粘度を調整する目的で水、溶剤を添加しても良い。   After synthesizing the novolak type phenol resin, water and a solvent may be added for the purpose of adjusting the viscosity in some cases.

上記(a)工程において、酸性触媒として上記有機ホスホン酸、あるいは、上記リン酸類水溶液を用いた場合は、反応終了後、有機ホスホン酸やリン酸類を水洗にて除去あるいは回収することが可能であるが、除去あるいは回収方法、水洗方法について特に限定されない。水洗等により回収した有機ホスホン酸やリン酸類は再度触媒として使用することができる。   In the step (a), when the organic phosphonic acid or the phosphoric acid aqueous solution is used as the acidic catalyst, the organic phosphonic acid or the phosphoric acid can be removed or recovered by washing with water after the completion of the reaction. However, there is no particular limitation on the removal or recovery method and the washing method. The organic phosphonic acid or phosphoric acid recovered by washing with water can be used again as a catalyst.

また、アルカリ性の物質によって中和してもよく、さらにアルカリ性の物質を過剰に添加してそのままレゾール化を行うことも可能である。   Further, neutralization may be carried out with an alkaline substance, and furthermore, an alkaline substance may be excessively added and resolving may be performed as it is.

次に、本発明の製造方法においては、
(b)上記ノボラック型フェノール樹脂とアルデヒド類とをアルカリ性触媒下で反応させて、未反応モノマーの含有量が1重量%以下であるレゾール型フェノール樹脂を合成する。
Next, in the production method of the present invention,
(B) The novolak type phenol resin is reacted with an aldehyde under an alkaline catalyst to synthesize a resol type phenol resin having an unreacted monomer content of 1% by weight or less.

本発明の製造方法において、上記(b)工程で用いられるアルデヒド類としては特に限定されないが、例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ブチルアルデヒド、アクロレインやこれらの混合物、これらのアルデヒド類の発生源となる物質、あるいは、これらのアルデヒド類の溶液などが挙げられる。これらのアルデヒド類から選ばれた1種以上を用いることができるが、通常、ホルムアルデヒドが多く用いられる。   In the production method of the present invention, the aldehyde used in the above-mentioned step (b) is not particularly limited. For example, formaldehyde, acetaldehyde, butyraldehyde, acrolein, a mixture thereof, a substance which is a source of these aldehydes, Alternatively, a solution of these aldehydes may be used. One or more selected from these aldehydes can be used, but usually formaldehyde is often used.

本発明の製造方法において、上記(b)工程で用いられるアルデヒド類の量は特に限定されないが、上記(a)工程において、フェノール樹脂中に残存している未反応フェノール類が除去されることがあることから、このような場合も含めて、上記(a)工程で用いたフェノール類(P)に対し、上記(a)工程で用いたアルデヒド類(F)と、(b)工程で用いるアルデヒド類(F)との合計で、モル比[(F+F)/P]で0.7〜3.0とすることが好ましく、さらに好ましくは0.8〜2.5である。モル比が上記下限値より小さいと、(b)工程におけるレゾール樹脂化が不十分となることがあり、上記上限値を越えると、未反応アルデヒド類が多く残るようになる。 In the production method of the present invention, the amount of the aldehyde used in the step (b) is not particularly limited, but the unreacted phenol remaining in the phenol resin may be removed in the step (a). In view of the above, the phenol (P) used in the step (a) and the aldehydes (F 1 ) used in the step (a) and the phenol (F 1 ) used in the step (b) are used in the step (b). the sum of the aldehyde (F 2), it is preferable that the molar ratio [(F 1 + F 2) / P] in 0.7 to 3.0, more preferably from 0.8 to 2.5. If the molar ratio is smaller than the above lower limit, resolification in the step (b) may be insufficient, and if the molar ratio exceeds the upper limit, a large amount of unreacted aldehydes will remain.

本発明の製造方法において、上記(b)工程で用いられるアルカリ性触媒としては特に限定されないが、例えば、ナトリウム、リチウム、カリウムなどのアルカリ金属の水酸化物、カルシウム、マグネシウム、バリウムなどアルカリ土類金属の酸化物及び水酸化物、アンモニア水、トリエチルアミンなどの第3級アミン、炭酸ナトリウム、ヘキサメチレンテトラミンなどのアルカリ性物質などを用いることができる。   In the production method of the present invention, the alkaline catalyst used in the above-mentioned step (b) is not particularly limited, and examples thereof include hydroxides of alkali metals such as sodium, lithium and potassium, and alkaline earth metals such as calcium, magnesium and barium. Oxides and hydroxides, aqueous ammonia, tertiary amines such as triethylamine, and alkaline substances such as sodium carbonate and hexamethylenetetramine.

上記アルカリ性触媒の添加量は特に限定されないが、通常、(a)工程で用いたフェノール1モルに対し、0.01〜0.5モルの範囲内であり、好ましくは0.05〜0.3モルである。アルカリ性触媒の添加量が上記下限値より少ないと触媒としての作用が十分でないことがあり、一方、上記上限値より多いと、硬化性に影響を与えることがある。   The amount of the alkaline catalyst to be added is not particularly limited, but is usually in the range of 0.01 to 0.5 mol, preferably 0.05 to 0.3 mol, per 1 mol of the phenol used in the step (a). Is a mole. If the amount of the alkaline catalyst is less than the above lower limit, the action as a catalyst may not be sufficient, while if it is more than the above upper limit, the curability may be affected.

なお、上記(b)工程で用いられるアルカリ性触媒については、反応後水洗などにより除去するか、酸性物質の添加により中和してもよい。これにより、アルカリ性触媒の残存による影響を低減することができる。
本発明の製造方法において、上記(b)工程で得られるレゾール型フェノール樹脂は、未反応モノマーの含有量が1重量%以下である。
The alkaline catalyst used in the step (b) may be removed by washing with water after the reaction, or may be neutralized by adding an acidic substance. Thereby, the influence of the remaining alkaline catalyst can be reduced.
In the production method of the present invention, the content of the unreacted monomer in the resol-type phenol resin obtained in the step (b) is 1% by weight or less.

レゾール型フェノール樹脂中の未反応モノマーの含有量を1重量%以下とする方法としては特に限定されないが、上記(a)工程において、未反応モノマーの含有量が少ないノボラック型フェノール樹脂を合成し、これをもとにレゾール型フェノール樹脂を合成することが好ましい。これにより、樹脂の分子量増大やゲル化等の問題を起こすことなく、未反応モノマーの含有量が1重量%以下であるレゾール型フェノール樹脂を得ることができる。   The method for reducing the content of the unreacted monomer in the resole type phenol resin to 1% by weight or less is not particularly limited. In the step (a), a novolak type phenol resin having a small content of the unreacted monomer is synthesized. It is preferable to synthesize a resol type phenol resin based on this. As a result, a resol-type phenol resin having an unreacted monomer content of 1% by weight or less can be obtained without causing problems such as an increase in the molecular weight of the resin and gelation.

なお、このほかにも必要に応じて、従来知られている未反応モノマー類を除去する工程、あるいは方法を組み合わせて用いることもできる。   In addition, if necessary, a conventionally known process or method for removing unreacted monomers can be used in combination.

本発明の製造方法において、上記(a)工程で、上記有機ホスホン酸、あるいは、上記リン酸類水溶液を触媒として、フェノール類とアルデヒド類からノボラック型フェノール樹脂を合成した後、さらにその生成物とアルデヒド類とからレゾール型フェノール樹脂を合成することにより、未反応モノマーの含有量を低減したレゾール型フェノール樹脂が得られる理由は、以下のように考えられる。   In the production method of the present invention, in the step (a), a novolak-type phenol resin is synthesized from a phenol and an aldehyde using the organic phosphonic acid or the phosphoric acid aqueous solution as a catalyst. The reason why a resol-type phenolic resin having a reduced content of unreacted monomers can be obtained by synthesizing a resol-type phenolic resin from the above is considered as follows.

有機ホスホン酸やリン酸類は、非常に水溶性が高い。そして、フェノール類、アルデヒド類は水への溶解性が相対的には小さく、ノボラック型フェノール樹脂は分子量増大ととも水への溶解性が更に低下する性質を有している。このため反応開始時には、触媒である有機ホスホン酸やリン酸類を多量に含んだ水相と、触媒がほとんど存在しないフェノール類からなる有機相とに相分離した状態となる。そして、水相に溶出したフェノール類とアルデヒド類の反応が優先的に進行し、その結果、未反応フェノール類の含有量が低減する。さらに、2核体以上の反応生成物は上記の触媒特性上、より高分子化への反応は起こりにくいことから、未反応フェノール類の含有量が少なく2核体成分の含有量が多いノボラック型フェノール樹脂が得られる。次いで、得られたノボラック型フェノール樹脂を原料に、アルデヒド類を必要量添加してレゾール化を行うことで、未反応モノマーの含有量が少なく、所望とする分子量を有するレゾール型フェノール樹脂を製造することが可能となる。   Organic phosphonic acids and phosphoric acids are very water-soluble. Phenols and aldehydes have relatively low solubility in water, and novolak-type phenol resins have a property that the solubility in water is further reduced as the molecular weight increases. Therefore, at the start of the reaction, a phase is separated into an aqueous phase containing a large amount of the organic phosphonic acid or phosphoric acid as a catalyst and an organic phase composed of phenols having almost no catalyst. Then, the reaction between the phenol and the aldehyde eluted in the aqueous phase proceeds preferentially, and as a result, the content of the unreacted phenol decreases. Further, since the reaction product having two or more nuclei is less likely to react to polymerization due to the above-mentioned catalytic properties, the novolak type having a low content of unreacted phenols and a high content of the two nucleus components is preferable. A phenolic resin is obtained. Next, by using the obtained novolak-type phenol resin as a raw material, resolving by adding a necessary amount of aldehydes, the content of unreacted monomer is small, and a resol-type phenol resin having a desired molecular weight is produced. It becomes possible.

次に、本発明の製造方法においては、(c)上記レゾール型フェノール樹脂の合成中もしくは合成後に、水溶性高分子を添加し、上記レゾール型フェノール樹脂を乳濁液化する。   Next, in the production method of the present invention, (c) a water-soluble polymer is added during or after the synthesis of the resole-type phenol resin, and the resole-type phenol resin is emulsified.

本発明の製造方法において、上記(b)工程で合成されたレゾール型フェノール樹脂に、水溶性高分子を添加し、乳濁液化する方法としては、例えば、下記の方法がある。
(I)ノボラック型フェノール樹脂とアルデヒド類とを、アルカリ性触媒の存在下で途中まで反応させ、次いで水溶性の高分子化合物を添加し、更に反応を続けた後、所望とする最終のレゾール型フェノール樹脂の乳濁液を得る。
(II)ノボラック型フェノール樹脂とアルデヒド類とを、アルカリ性触媒の存在下で反応させ、反応の終了後に水溶性の高分子化合物を添加し、均一に混合し、レゾール型フェノール樹脂の乳濁液を得る。
In the production method of the present invention, as a method of adding a water-soluble polymer to the resole-type phenol resin synthesized in the above step (b) to form an emulsion, for example, the following method is available.
(I) A novolak-type phenol resin and an aldehyde are allowed to react halfway in the presence of an alkaline catalyst, a water-soluble polymer compound is added, and the reaction is further continued. An emulsion of the resin is obtained.
(II) The novolak-type phenolic resin is reacted with an aldehyde in the presence of an alkaline catalyst. After the reaction is completed, a water-soluble polymer compound is added, and the mixture is uniformly mixed. obtain.

本発明の製造方法において、上記(c)工程で用いられる水溶性の高分子化合物としては特に限定されないが、一般的に保護コロイドと呼ばれるものが好ましく、例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、カルボキシルメチルセルロース、カルボキシルエチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリアクリルアマイド類、澱粉、ゼラチン、カゼイン、アラビアゴム、ポリエチレンオキシド等が挙げられる。   In the production method of the present invention, the water-soluble polymer compound used in the step (c) is not particularly limited, but those generally called protective colloids are preferable. For example, polyvinyl alcohol, methylcellulose, carboxymethylcellulose, carboxylic acid Examples include ethylcellulose, hydroxymethylcellulose, hydroxyethylcellulose, polyacrylamides, starch, gelatin, casein, gum arabic, polyethylene oxide and the like.

ポリアクリルアマイド類としては特に限定されないが、例えば、ポリアクリルアマイド、ポリメタアクリルアマイド、ポリアクリルアマイド及びポリメタアクリルアマイドの部分加水分解物、アクリルアマイドとアクリル酸ないしメタクリル酸の共重合物、ビニル系ポリビニルアマイド共重合物、カチオン化ポリアクリルアマイド、両性のポリアクリルアマイド、スルホメチレン化ポリアクリルアマイド、ウレタン化ポリビニルアルコールなどによって代表される分子中に酸アマイド基を含有するもの、あるいは、メチロール化ポリアクリルアマイドなどのような上記酸アマイド類のメチロール化合物などが挙げられる。   Polyacrylamides are not particularly limited, for example, polyacrylamide, polymethacrylamide, polyacrylamide and partially hydrolyzed polymethacrylamide, copolymer of acrylic acid and acrylic acid or methacrylic acid, vinyl -Based polyvinyl amide copolymer, cationized polyacryl amide, amphoteric polyacryl amide, sulfomethylene polyacryl amide, urethanized polyvinyl alcohol, etc. containing an acid amide group in the molecule, or methylolated Methylol compounds of the above acid amides such as polyacrylamide and the like.

これらの水溶性の高分子化合物を用いる形態としては特に限定されないが、例えば、水溶性高分子をあらかじめ水溶液としたものを添加してもよいし、反応系中においてこれら水溶性高分子が溶解する時間を確保できる場合は、粉末の形態で添加することもできる。   The form in which these water-soluble polymers are used is not particularly limited. For example, a water-soluble polymer prepared as an aqueous solution may be added, or these water-soluble polymers are dissolved in the reaction system. If time can be secured, it can be added in the form of a powder.

本発明の製造方法において、上記(c)工程で用いられる水溶性の高分子化合物の添加量としては特に限定されないが、通常、最終のレゾール型フェノール樹脂乳濁液中の水分を除いた成分全体に対して、0.1〜60重量%を使用する。さらに好ましくは0.5〜15重量%である。   In the production method of the present invention, the addition amount of the water-soluble polymer compound used in the step (c) is not particularly limited, but usually, the total amount of the components excluding water in the final resol-type phenol resin emulsion is excluded. Is used in an amount of 0.1 to 60% by weight. More preferably, it is 0.5 to 15% by weight.

なお、水溶性高分子の配合量は、添加する水溶性高分子の種類、レゾール型フェノール樹脂乳濁液の用途などにより、適宜最適な配合量を設定することができる。   The amount of the water-soluble polymer can be set as appropriate according to the type of the water-soluble polymer to be added and the use of the resol-type phenol resin emulsion.

また、レゾール型フェノール樹脂乳濁液を得る際には、上記水溶性の高分子化合物のほか、必要に応じて分散助剤を併用することもできる。   When obtaining a resol-type phenol resin emulsion, a dispersing aid can be used in combination with the above water-soluble polymer compound, if necessary.

ここで分散助剤としては特に限定されないが、一般に界面活性剤、キレート剤、保護コロイドといわれるものを使用することができ、例えば、アニオン型、カチオン型、非イオン型、両性イオン型の界面活性剤、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、アルギン酸ソーダ、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル部分加水分解物、澱粉類、トラガカントゴム、カゼイン、ゼラチン、グルテン、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルピロリドン、スチレン無水マレイン酸共重合物、ポリアクリル酸、ポリエチレングリコールなどの保護コロイド物質等が挙げられる。これらの分散助剤は、アルカリ性触媒の種類、レゾール型フェノール樹脂乳濁液の用途などによって選択することができるが、使用する場合は少量の添加量でよい。添加するタイミングは水溶性高分子の添加に対し前後しても構わないし、あるいは同時でもよい。   Here, the dispersing aid is not particularly limited, but surfactants, chelating agents, and those commonly referred to as protective colloids can be used. For example, anionic, cationic, nonionic, and zwitterionic surfactants can be used. Agents, methylcellulose, carboxymethylcellulose, hydroxyethylcellulose, sodium alginate, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate partial hydrolyzate, starches, tragacanth gum, casein, gelatin, gluten, polyvinyl methyl ether, polyvinylpyrrolidone, styrene maleic anhydride copolymer, Protective colloid materials such as polyacrylic acid and polyethylene glycol are exemplified. These dispersing aids can be selected depending on the type of the alkaline catalyst, the use of the resole type phenol resin emulsion, and the like, but when used, a small amount of addition is sufficient. The timing of addition may be before or after the addition of the water-soluble polymer, or may be simultaneous.

本発明のレゾール型フェノール樹脂乳濁液の製造方法において、上記(a)ないし(c)工程で用いられる反応装置としては特に限定されないが、通常の反応釜を使用して行うことができる。特に上記(c)工程においても、ホモディスパー、ホモミキサー、ホモジナイザーや湿式粉砕機などのいわゆる乳化装置による強制攪拌を必要としない。ただし、必要に応じ、上述の乳化装置を併用しても構わない。   In the method for producing a resol-type phenol resin emulsion of the present invention, the reaction apparatus used in the above steps (a) to (c) is not particularly limited, but the reaction can be performed using a normal reaction vessel. In particular, also in the step (c), forced stirring by a so-called emulsifying apparatus such as a homodisper, a homomixer, a homogenizer, and a wet mill is not required. However, if necessary, the above-described emulsifying apparatus may be used in combination.

以上に説明したように、本発明のレゾール型フェノール樹脂乳濁液の製造方法においては、
(a)フェノール類とアルデヒド類とを酸性触媒下で反応させて、ノボラック型フェノール樹脂を合成する工程、
(b)上記ノボラック型フェノール樹脂とアルデヒド類とをアルカリ性触媒下で反応させて、未反応モノマーの含有量が1重量%以下であるレゾール型フェノール樹脂を合成する工程、及び、
(c)上記レゾール型フェノール樹脂の合成中もしくは合成後に、水溶性の高分子化合物を添加して上記レゾール型フェノール樹脂を乳濁液化する工程、
を有することを特徴とする。
As described above, in the method for producing a resol-type phenol resin emulsion of the present invention,
(A) reacting a phenol with an aldehyde under an acidic catalyst to synthesize a novolak-type phenol resin;
(B) reacting the novolak-type phenolic resin with an aldehyde under an alkaline catalyst to synthesize a resol-type phenolic resin having an unreacted monomer content of 1% by weight or less; and
(C) during or after the synthesis of the resol-type phenol resin, a step of adding a water-soluble polymer compound to make the resol-type phenol resin an emulsion;
It is characterized by having.

上記(a)工程において合成されるノボラック型フェノール樹脂を、好ましくは未反応モノマーの含有量が少ないものとすることにより、上記(b)工程において、煩雑な操作を必要とせずに未反応モノマーの含有量が1重量%以下であるレゾール型フェノール樹脂を得ることができる。   In the step (b), the novolak-type phenol resin synthesized in the step (a) preferably has a low content of the unreacted monomer, so that no complicated operation is required in the step (b). A resol-type phenol resin having a content of 1% by weight or less can be obtained.

特に、上記(a)工程においては、酸性触媒として上記有機ホスホン酸、あるいは、上記リン酸類水溶液を用いることにより、未反応モノマーの含有量が少ないノボラック型フェノール樹脂及びレゾール型フェノール樹脂を効率的に得ることができる。   In particular, in the step (a), by using the organic phosphonic acid or the phosphoric acid aqueous solution as the acidic catalyst, the novolak-type phenol resin and the resol-type phenol resin having a small content of the unreacted monomer can be efficiently converted. Obtainable.

そして、かかるレゾール型フェノール樹脂を、上記(c)工程により乳濁液化することにより、未反応モノマーの含有量が少ないレゾール型フェノール樹脂乳濁液を製造することができる。   Then, by emulsifying the resol-type phenol resin in the step (c), an emulsion of the resol-type phenol resin having a low content of unreacted monomer can be produced.

このようにして得られたレゾール型フェノール樹脂乳濁液は、有機溶剤を使用しない形態であり、かつ、含有される未反応モノマーの含有量が少ないため、作業性、安全衛生面において優れるだけでなく、使用時に排出される廃液中の未反応モノマー量も少なく抑えることができるため、環境への負荷を低減することができる。さらに、このような廃液を処理する際にも、活性汚泥等の高価な処理設備を必要としないという利点をも有するものである。   The resol-type phenol resin emulsion thus obtained is in a form not using an organic solvent, and has a small content of unreacted monomer contained therein, so that it is only excellent in workability, safety and health. In addition, since the amount of unreacted monomer in the waste liquid discharged at the time of use can be suppressed to a small amount, the burden on the environment can be reduced. Furthermore, when treating such a waste liquid, there is an advantage that expensive treatment equipment for activated sludge or the like is not required.

以下、本発明を実施例により詳細に説明する。ここで記載されている「部」及び「%」は全て「重量部」及び「重量%」を示す。
(実施例1)
攪拌機及び温度計を備えた三口フラスコ中に、1−ヒドロキシエチリデン−1,1’−ジホスホン酸60%水溶液(ライオン社製・「フェリオックス115」)1000部を仕込み、120℃に昇温させ濃度85%になるまで常圧下で濃縮を行った。その後、フェノール1000部を仕込み、100℃に昇温した後、37%ホルムアルデヒド650部(モル比F/P=0.75)を2時間かけて逐添した。その後、純水500部を添加混合後、60℃まで下げて触媒を除去した。残留触媒を除去するため、1000部の純水を添加混合し除去する水洗を2回行った。得られたノボラック型フェノール樹脂中の未反応フェノールの含有量は0.8%、未反応アルデヒドの含有量は0.0%であった。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. “Parts” and “%” described herein all indicate “parts by weight” and “% by weight”.
(Example 1)
In a three-necked flask equipped with a stirrer and a thermometer, 1000 parts of a 60% aqueous solution of 1-hydroxyethylidene-1,1′-diphosphonic acid (manufactured by Lion Corporation, “Feriox 115”) is charged, and the temperature is raised to 120 ° C. to obtain a concentration. It concentrated under normal pressure until it became 85%. Thereafter, 1000 parts of phenol was charged and the temperature was raised to 100 ° C., and then 650 parts of 37% formaldehyde (molar ratio F 1 /P=0.75) were successively added over 2 hours. Then, after adding and mixing 500 parts of pure water, the temperature was lowered to 60 ° C. to remove the catalyst. In order to remove the residual catalyst, water washing was performed twice by adding, mixing and removing 1000 parts of pure water. The content of unreacted phenol in the obtained novolak-type phenol resin was 0.8%, and the content of unreacted aldehyde was 0.0%.

次に、水酸化カルシウム30部、37%ホルムアルデヒド475部(仕込みフェノールに対するモル比F/P=0.55)を添加した後、80℃まで加熱し、還流反応を2時間行った。その反応後、15000Paで減圧蒸留を行い、フラスコ内の水分量が反応生成物と水分量の合計量に対して重量比で25%となるように調整した。その後、ポリアクリルアマイド(荒川化学工業社製・「ポリストロン117」、15%水溶液)670部を添加し、水990部を添加して1時間攪拌し、レゾール型フェノール樹脂の乳濁液A3250部を得た。この内の一部をサンプリングし、未反応フェノールの含有量、未反応アルデヒドの含有量を測定した。さらに、遠心分離(10000回転、10分間)により上澄み液を分離し、上澄み液中の未反応フェノールの含有量、未反応アルデヒドの含有量を測定した。
(実施例2)
実施例1と同様に三口フラスコ中にフェノール1000部、蓚酸10部を仕込み、100℃に昇温した後、37%ホルムアルデヒド430部(モル比F/P=0.5)を2時間かけて逐添した。その後、2時間還流反応を行った後、150℃まで常圧蒸留を行い、さらに、250℃まで500Paで減圧蒸留を行った。得られたノボラック型フェノール樹脂中の未反応フェノールの含有量は0.0%、未反応アルデヒドの含有量は0.0%であった。
Next, 30 parts of calcium hydroxide and 475 parts of 37% formaldehyde (molar ratio to charged phenol F 2 /P=0.55) were added, and the mixture was heated to 80 ° C. and refluxed for 2 hours. After the reaction, vacuum distillation was performed at 15000 Pa, and the amount of water in the flask was adjusted to 25% by weight with respect to the total amount of the reaction product and the amount of water. Thereafter, 670 parts of polyacrylamide ("Polystron 117" manufactured by Arakawa Chemical Industry Co., Ltd., 15% aqueous solution) was added, 990 parts of water was added, and the mixture was stirred for 1 hour, and 3250 parts of an emulsion A of resol-type phenol resin was added. Got. A part of the sample was sampled, and the content of unreacted phenol and the content of unreacted aldehyde were measured. Further, the supernatant was separated by centrifugation (10000 rotations, 10 minutes), and the content of unreacted phenol and unreacted aldehyde in the supernatant was measured.
(Example 2)
In the same manner as in Example 1, 1000 parts of phenol and 10 parts of oxalic acid were charged in a three-necked flask, and the temperature was raised to 100 ° C., and 430 parts of 37% formaldehyde (molar ratio F 1 /P=0.5) was added over 2 hours. It was added one by one. Then, after performing a reflux reaction for 2 hours, normal pressure distillation was performed up to 150 ° C., and further vacuum distillation was performed at 250 Pa up to 250 ° C. The content of unreacted phenol in the resulting novolak phenol resin was 0.0%, and the content of unreacted aldehyde was 0.0%.

次に、80部の水を添加しながら50℃まで冷却した後、水酸化カルシウム30部、37%ホルムアルデヒド400部(仕込みフェノールに対するモル比F/P=0.46)を添加した後、80℃まで加熱し、還流反応を2時間行った。その反応後、ポリアクリルアマイド(荒川化学工業社製・「ポリストロン117」、15%水溶液)670部を添加し、水600部を添加して1時間攪拌し、レゾール型フェノール樹脂の乳濁液B2450部を得た。この内の一部をサンプリングし、未反応フェノールの含有量、未反応アルデヒドの含有量を測定した。さらに、遠心分離(10000回転、10分間)により上澄み液を分離し、上澄み液中の未反応フェノールの含有量、未反応アルデヒドの含有量を測定した。
(実施例3)
実施例1と同様に三口フラスコ中に、1−ヒドロキシエチリデン−1,1’−ジホスホン酸60%水溶液(ライオン社製・「フェリオックス115」)1000部を仕込み、120℃に昇温させ濃度85%になるまで常圧下で濃縮を行った。その後、フェノール1000部を仕込み、100℃に昇温した後、37%ホルムアルデヒド650部(モル比F/P=0.75)を2時間かけて逐添した。その後、残留触媒を除去するため、純水500部を添加して混合し、樹脂相と分離した水相を除去した。得られたノボラック型フェノール樹脂中の未反応フェノールの含有量は0.8%、未反応アルデヒドの含有量は0.0%であった。
Next, after cooling to 50 ° C. while adding 80 parts of water, 30 parts of calcium hydroxide and 400 parts of 37% formaldehyde (molar ratio F 2 / P to charged phenol = 0.46) were added. C. and the reflux reaction was carried out for 2 hours. After the reaction, 670 parts of polyacrylamide ("Polystron 117", 15% aqueous solution, manufactured by Arakawa Chemical Industries, Ltd.) was added, 600 parts of water was added, and the mixture was stirred for 1 hour. B2450 parts were obtained. A part of the sample was sampled, and the content of unreacted phenol and the content of unreacted aldehyde were measured. Further, the supernatant was separated by centrifugation (10000 rotations, 10 minutes), and the content of unreacted phenol and unreacted aldehyde in the supernatant was measured.
(Example 3)
In a three-necked flask, 1000 parts of a 60% aqueous solution of 1-hydroxyethylidene-1,1′-diphosphonic acid (manufactured by Lion Corporation, “Feriox 115”) was charged in the same manner as in Example 1, and the temperature was raised to 120 ° C. to give a concentration of 85. % Under normal pressure. Thereafter, 1000 parts of phenol was charged and the temperature was raised to 100 ° C., and then 650 parts of 37% formaldehyde (molar ratio F 1 /P=0.75) were successively added over 2 hours. Thereafter, in order to remove the residual catalyst, 500 parts of pure water was added and mixed, and the aqueous phase separated from the resin phase was removed. The content of unreacted phenol in the obtained novolak-type phenol resin was 0.8%, and the content of unreacted aldehyde was 0.0%.

次に、水酸化カルシウム30部、37%ホルムアルデヒド260部(仕込みフェノールに対するモル比F/P=0.3)を添加した後、70℃で1時間30分反応した。その反応後、25%の硫酸水溶液で中和し、pHを5.6にした。その後、ポリアクリルアマイド(荒川化学工業社製・「ポリストロン117」、15%水溶液)740部を添加し、水560部を添加し、レゾール型フェノール樹脂の乳濁液C2930部を得た。この内の一部をサンプリングし、未反応フェノールの含有量、未反応アルデヒドの含有量を測定した。さらに、遠心分離(10000回転、10分間)により上澄み液を分離し、上澄み液中の未反応フェノールの含有量、未反応アルデヒドの含有量を測定した。
(実施例4)
実施例1と同様に三口フラスコ中にフェノール1000部、蓚酸10部を仕込み、100℃に昇温した後、37%ホルムアルデヒド430部(モル比F/P=0.5)を2時間かけて逐添した。その後、2時間還流反応を行った後、150℃まで常圧蒸留を行い、さらに、250℃まで500Paで減圧蒸留を行った。得られたノボラック型フェノール樹脂中の未反応フェノールの含有量は0.0%、未反応アルデヒドの含有量は0.0%であった。
Next, 30 parts of calcium hydroxide, after addition of 260 parts of 37% formaldehyde (molar ratio F 2 /P=0.3 on the charged phenol) was reacted for 1 hour 30 minutes at 70 ° C.. After the reaction, the mixture was neutralized with a 25% aqueous sulfuric acid solution to adjust the pH to 5.6. Thereafter, 740 parts of polyacrylamide ("Polystron 117" manufactured by Arakawa Chemical Industries, Ltd., 15% aqueous solution) was added, and 560 parts of water were added to obtain 2930 parts of a resol-type phenol resin emulsion C29. A part of the sample was sampled, and the content of unreacted phenol and the content of unreacted aldehyde were measured. Further, the supernatant was separated by centrifugation (10000 rotations, 10 minutes), and the content of unreacted phenol and unreacted aldehyde in the supernatant was measured.
(Example 4)
In the same manner as in Example 1, 1000 parts of phenol and 10 parts of oxalic acid were charged in a three-necked flask, and the temperature was raised to 100 ° C., and 430 parts of 37% formaldehyde (molar ratio F 1 /P=0.5) was added over 2 hours. It was added one by one. Then, after performing a reflux reaction for 2 hours, normal pressure distillation was performed up to 150 ° C., and further vacuum distillation was performed at 250 Pa up to 250 ° C. The content of unreacted phenol in the resulting novolak phenol resin was 0.0%, and the content of unreacted aldehyde was 0.0%.

次に、80部の水を添加しながら50℃まで冷却した後、水酸化カルシウム30部、37%ホルムアルデヒド345部(仕込みフェノールに対するモル比F/P=0.4)を添加した後、70℃で1時間30分反応した。その反応後、25%の硫酸水溶液で中和し、pHを5.2にした。その後、ポリアクリルアマイド(荒川化学工業社製・「ポリストロン117」、15%水溶液)600部を添加し、水255部を添加し、レゾール型フェノール樹脂の乳濁液D2260部を得た。この内の一部をサンプリングし、未反応フェノールの含有量、未反応アルデヒドの含有量を測定した。さらに、遠心分離(10000回転、10分間)により上澄み液を分離し、上澄み液中の未反応フェノールの含有量、未反応アルデヒドの含有量を測定した。
(実施例5)
実施例1と同様に三口フラスコ中にフェノール1000部、85%リン酸水溶液1000部(フェノール類1モルに対して0.82モルに相当)を添加し、100℃に昇温し、37%ホルムアルデヒド水溶液570部(モル比F/P=0.66)を2時間かけて逐次添加し、100℃で1時間還流させながら反応させた。その後、残留触媒を除去するため、純水500部を添加して混合し、樹脂相と分離した水相を除去した。このような水洗工程を3回行った。得られたノボラック型フェノール樹脂中の未反応フェノールの含有量は0.2%、未反応アルデヒドの含有量は0.0%であった。
Next, after cooling to 50 ° C. while adding 80 parts of water, 30 parts of calcium hydroxide and 345 parts of 37% formaldehyde (molar ratio to charged phenol F 2 /P=0.4) were added, and then The reaction was carried out at a temperature of 1 hour and 30 minutes. After the reaction, the mixture was neutralized with a 25% aqueous sulfuric acid solution to adjust the pH to 5.2. Thereafter, 600 parts of polyacrylamide ("Polystron 117" manufactured by Arakawa Chemical Industries, Ltd., 15% aqueous solution) was added, and 255 parts of water was added to obtain 2260 parts of an emulsion D2 of a resol-type phenol resin. A part of the sample was sampled, and the content of unreacted phenol and the content of unreacted aldehyde were measured. Furthermore, the supernatant was separated by centrifugation (10,000 rotations, 10 minutes), and the content of unreacted phenol and unreacted aldehyde in the supernatant was measured.
(Example 5)
In the same manner as in Example 1, 1000 parts of phenol and 1000 parts of an 85% phosphoric acid aqueous solution (corresponding to 0.82 mol with respect to 1 mol of phenols) were added to a three-necked flask, and the temperature was raised to 100 ° C., and 37% formaldehyde was added. 570 parts of an aqueous solution (molar ratio F 1 /P=0.66) were sequentially added over 2 hours, and the mixture was reacted at 100 ° C. for 1 hour under reflux. Thereafter, in order to remove the residual catalyst, 500 parts of pure water was added and mixed, and the aqueous phase separated from the resin phase was removed. Such a washing step was performed three times. The content of unreacted phenol in the obtained novolak phenol resin was 0.2%, and the content of unreacted aldehyde was 0.0%.

次に、水酸化カルシウム30部、37%ホルムアルデヒド380部(仕込みフェノールに対するモル比F/P=0.44)を添加した後、70℃で1時間30分反応した。その反応後、25%の硫酸水溶液で中和し、pHを5.3とした。その後、ポリアクリルアマイド(荒川化学工業社製・「ポリストロン117」、15%水溶液)740部を添加し、水350部を添加し、レゾール型フェノール樹脂の乳濁液E2970部を得た。この内の一部をサンプリングし、未反応フェノールの含有量、未反応アルデヒドの含有量を測定した。さらに、遠心分離(10000回転、10分間)により上澄み液を分離し、上澄み液中の未反応フェノールの含有量、未反応アルデヒドの含有量を測定した。
(比較例)
実施例1と同様のフラスコ中に、フェノール1000部、37%ホルムアルデヒド1120部(モル比F/P=1.3)、触媒として水酸化カルシウム30部を添加し、80℃で3時間反応させた。反応後、15000Paで減圧蒸留を行い、フラスコ内の水分量が反応生成物と水分量の合計量に対して重量比で25%となるように調整した。
Next, after adding 30 parts of calcium hydroxide and 380 parts of 37% formaldehyde (molar ratio to charged phenol F 2 /P=0.44), the mixture was reacted at 70 ° C. for 1 hour and 30 minutes. After the reaction, the mixture was neutralized with a 25% aqueous sulfuric acid solution to adjust the pH to 5.3. Thereafter, 740 parts of polyacrylamide ("Polystron 117" manufactured by Arakawa Chemical Industries, Ltd., 15% aqueous solution) was added, and 350 parts of water was added to obtain 2970 parts of an emulsion E of resol type phenol resin. A part of the sample was sampled, and the content of unreacted phenol and the content of unreacted aldehyde were measured. Further, the supernatant was separated by centrifugation (10000 rotations, 10 minutes), and the content of unreacted phenol and unreacted aldehyde in the supernatant was measured.
(Comparative example)
In the same flask as in Example 1, 1000 parts of phenol, 1120 parts of 37% formaldehyde (molar ratio F / P = 1.3) and 30 parts of calcium hydroxide as a catalyst were added and reacted at 80 ° C. for 3 hours. . After the reaction, vacuum distillation was performed at 15000 Pa, and the water content in the flask was adjusted to 25% by weight with respect to the total amount of the reaction product and the water content.

次に、ポリアクリルアマイド(荒川化学工業社製・「ポリストロン117」、15%水溶液)670部を添加し、水940部を添加して1時間攪拌し、レゾール型フェノール樹脂の乳濁液F3110部を得た。この内の一部をサンプリングし、未反応フェノールの含有量、未反応アルデヒドの含有量を測定した。さらに、遠心分離(10000回転、10分間)により上澄み液を分離し、上澄み液中の未反応フェノールの含有量、未反応アルデヒドの含有量を測定した。   Next, 670 parts of polyacrylamide ("Polystron 117" manufactured by Arakawa Chemical Industry Co., Ltd., 15% aqueous solution) was added, 940 parts of water was added, and the mixture was stirred for 1 hour to prepare an emulsion F3110 of a resol-type phenol resin. Got a part. A part of the sample was sampled, and the content of unreacted phenol and the content of unreacted aldehyde were measured. Further, the supernatant was separated by centrifugation (10000 rotations, 10 minutes), and the content of unreacted phenol and unreacted aldehyde in the supernatant was measured.

実施例および比較例で得られたレゾール型フェノール樹脂について、特性を評価した。結果を表1に示す。   The characteristics of the resol-type phenolic resins obtained in Examples and Comparative Examples were evaluated. Table 1 shows the results.

Figure 2004256786
Figure 2004256786

評価方法
(1)固形分濃度:JIS K 6909 に準拠して、レゾール型フェノール樹脂乳濁液量に対する固形分の割合を算出した。固形分は、レゾール型フェノール樹脂乳濁液をアルミ箔の容器に取り、135℃に加熱した乾燥機内で1時間加熱したときの残量から算出した。
(2)ゲル化時間:JIS K 6909 に準拠して、レゾール型フェノール樹脂2mlを用い、150℃の熱盤で測定した。
(3)ノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂中の未反応フェノールの含有量:JIS K 0114 に準拠して、2,5‐キシレノールを内部標準として内部標準法によって測定した。
(4)ノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂中の未反応ホルムアルデヒドの含有量:塩酸ヒドロキシルアミン法によって測定した。
(5)上澄み液中の未反応フェノールの含有量と未反応ホルムアルデヒドの含有量:簡易水質分析用のパックテスト(共立理化学研究所製・フェノール用;型式 WAK−PNL、ホルムアルデヒド用;型式、WAK−FOR)を用い、任意の倍率に希釈することにより測定した。
Evaluation method (1) Solid content concentration: The ratio of the solid content to the amount of the resol-type phenol resin emulsion was calculated in accordance with JIS K 6909. The solid content was calculated from the remaining amount when the resol-type phenol resin emulsion was placed in an aluminum foil container and heated for 1 hour in a dryer heated to 135 ° C.
(2) Gelation time: Measured with a hot plate at 150 ° C. using 2 ml of resole type phenolic resin in accordance with JIS K 6909.
(3) Content of unreacted phenol in novolak-type phenolic resin and resol-type phenolic resin: Measured by an internal standard method using 2,5-xylenol as an internal standard in accordance with JIS K 0114.
(4) Content of unreacted formaldehyde in novolak-type phenol resin and resol-type phenol resin: Measured by the hydroxylamine hydrochloride method.
(5) The content of unreacted phenol and the content of unreacted formaldehyde in the supernatant: a pack test for simplified water quality analysis (manufactured by Kyoritsu RIKEN, for phenol; model WAK-PNL, for formaldehyde; model, WAK- FOR) and by diluting to an arbitrary magnification.

実施例はいずれも、本発明の製造方法により得られたレゾール型フェノール樹脂乳濁液であり、他の特性に実質的に影響を与えることなく、未反応モノマーの含有量が少ないレゾール型フェノール樹脂乳濁液を得ることができた。   All the examples are resol type phenolic resin emulsions obtained by the production method of the present invention, and without substantially affecting other properties, the content of unreacted monomer is small. An emulsion could be obtained.

一方、比較例は従来の方法でレゾール型フェノール樹脂を合成し、これを乳濁液化したものであるが、乳濁液中、上澄み液中とも、未反応モノマーの含有量が多いものとなった。   On the other hand, in the comparative example, a resol-type phenol resin was synthesized by a conventional method, and this was emulsified, but in the emulsion and the supernatant, the content of the unreacted monomer was large. .

本発明の製造方法により得られたレゾール型フェノール樹脂乳濁液は、例えば、接着剤、水性塗料、ロックウールやガラス繊維などの無機繊維やパルプなどの有機繊維の結合剤、ラテックス配合剤として有用に用いられるものであり、作業性、環境汚染性、価格等においても優れたものである。   The resol-type phenolic resin emulsion obtained by the production method of the present invention is useful, for example, as an adhesive, a water-based paint, a binder for organic fibers such as inorganic fibers such as rock wool and glass fibers, and pulp, and a latex compounding agent. It is excellent in workability, environmental pollution, price and the like.

Claims (7)

レゾール型フェノール樹脂乳濁液の製造方法において、
(a)フェノール類とアルデヒド類とを酸性触媒下で反応させて、ノボラック型フェノール樹脂を合成する工程、
(b)前記ノボラック型フェノール樹脂とアルデヒド類とをアルカリ性触媒下で反応させて、未反応モノマーの含有量が1重量%以下であるレゾール型フェノール樹脂を合成する工程、及び、
(c)前記レゾール型フェノール樹脂の合成中ないしは合成後に、水溶性の高分子化合物を添加し、前記レゾール型フェノール樹脂を乳濁液化する工程、
を有することを特徴とする、レゾール型フェノール樹脂乳濁液の製造方法。
In a method for producing a resol type phenol resin emulsion,
(A) reacting a phenol with an aldehyde under an acidic catalyst to synthesize a novolak-type phenol resin;
(B) reacting the novolak-type phenolic resin with an aldehyde under an alkaline catalyst to synthesize a resol-type phenolic resin having an unreacted monomer content of 1% by weight or less; and
(C) a step of adding a water-soluble polymer compound during or after the synthesis of the resol-type phenol resin to form an emulsion of the resol-type phenol resin;
A method for producing a resol-type phenolic resin emulsion, comprising:
前記ノボラック型フェノール樹脂は、未反応モノマーの含有量が5重量%以下である請求項1に記載のレゾール型フェノール樹脂乳濁液の製造方法。 The method for producing a resol-type phenol resin emulsion according to claim 1, wherein the novolak-type phenol resin has an unreacted monomer content of 5% by weight or less. 前記酸性触媒は、有機ホスホン酸である請求項1又は2に記載のレゾール型フェノール樹脂乳濁液の製造方法。 The method for producing a resol-type phenol resin emulsion according to claim 1 or 2, wherein the acidic catalyst is an organic phosphonic acid. 前記有機ホスホン酸は、下記一般式(I)に示されるものである請求項1ないし3のいずれかに記載のレゾール型フェノール樹脂乳濁液の製造方法。
R−PO(OH) (I)
(Rは、炭素原子を含み、かつ −COOH 及び又は −PO(OH) を含む基である。)
The method for producing a resol-type phenol resin emulsion according to any one of claims 1 to 3, wherein the organic phosphonic acid is represented by the following general formula (I).
R-PO (OH) 2 (I)
(R is a group containing a carbon atom and containing -COOH and / or -PO (OH) 2. )
前記酸性触媒は、リン酸類水溶液である請求項1又は2に記載のレゾール型フェノール樹脂乳濁液の製造方法。 The method for producing a resol-type phenol resin emulsion according to claim 1 or 2, wherein the acidic catalyst is a phosphoric acid aqueous solution. 前記リン酸類水溶液は、前記フェノール類1モルに対してリン酸類0.2モル以上を含有するものである請求項5に記載のレゾール型フェノール樹脂乳濁液の製造方法。 The method for producing a resol-type phenol resin emulsion according to claim 5, wherein the phosphoric acid aqueous solution contains 0.2 mol or more of phosphoric acid per 1 mol of the phenol. 前記リン酸類は、リン酸である請求項5又は6に記載のレゾール型フェノール樹脂乳濁液の製造方法。 The method according to claim 5, wherein the phosphoric acid is phosphoric acid.
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US20200332162A1 (en) * 2017-12-18 2020-10-22 3M Innovative Properties Company Phenolic resin composition comprising polymerized ionic groups, abrasive articles and methods

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