JP2005089662A - Method for manufacturing resol type phenolic resin - Google Patents

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義和 小林
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a resol type phenolic resin with a reduced content of unreacted phenols and aldehydes in a high yield. <P>SOLUTION: The method of manufacturing the resol type phenolic resin comprises a step (a) of reacting a phenol with an aldehyde with the use of an aqueous solution of a phosphoric acid containing ≥0.2 moles of the phosphoric acid per mole of the phenol to synthesize a novolak type phenolic resin and a step (b) of reacting the above novolak type phenolic resin with an aldehyde with the use of an alkaline catalyst to synthesize a resol type phenolic resin. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、レゾール型フェノール樹脂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.

レゾール型フェノール樹脂は、通常、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、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。
しかしながら、これらの触媒を用いて反応させた場合、反応終了後に未反応のフェノール類やアルデヒド類が残存する。未反応フェノール類の含有量が多いと、レゾール型フェノール樹脂を使用する際に、異臭が発生し作業環境を悪化させる。さらに、硬化させた場合には硬化物の機械的強度が低下するといった問題が生じる。また、未反応アルデヒド類の含有量が多いと、これもまた異臭を発生し環境衛生上好ましくない。
Resole-type phenolic resins are usually charged in a molar ratio of 1 to 3 moles of phenols with 1 to 3 moles of aldehydes, sodium hydroxide, aqueous ammonia, tertiary amines, oxides or hydroxides of alkaline earth metals It can be obtained by reacting with an alkaline catalyst such as sodium carbonate.
However, when the reaction is carried out using these catalysts, unreacted phenols and aldehydes remain after the completion of the reaction. When there is much content of unreacted phenols, when using a resol type phenol resin, a bad odor will generate | occur | produce and a working environment will be worsened. Furthermore, when it hardens | cures, the problem that the mechanical strength of hardened | cured material falls arises. Moreover, when there is much content of unreacted aldehydes, this will also generate a strange odor and is unpreferable on environmental health.

従って、レゾール型フェノール樹脂は、未反応のフェノール類及びアルデヒド類の含有量が少ないことが要求される。未反応のフェノール類及びアルデヒド類の含有量を少なくする方法としては、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て未反応のフェノール類を除去する方法と、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て未反応のアルデヒド類を除去する方法がある。   Therefore, the resol type phenol resin is required to have a low content of unreacted phenols and aldehydes. As a method of reducing the content of unreacted phenols and aldehydes, a method of removing unreacted phenols by reacting aldehydes at a low molar ratio of 1.3 mol or less with respect to 1 mol of phenols; There is a method of removing unreacted aldehydes by reacting aldehydes with 1 mol of phenols at a high molar ratio of 1.7 mol or more.

未反応フェノール類の除去方法としては、水蒸気蒸留法が一般的に知られている。しかし、水蒸気蒸留法は、長時間行わないと効果が少なく、除去工程が長時間になるという欠点があった。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、多量のアルデヒド類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、硬化物の耐水性など物性面が悪化する問題があった。   As a method for removing unreacted phenols, a steam distillation method is generally known. However, the steam distillation method has a disadvantage that it is less effective unless it is performed for a long time, and the removal process takes a long time. Unreacted aldehydes can be removed by adding a catching agent for aldehydes such as urea, but by adding a large amount of a catching agent for aldehydes, this acts as a denaturing agent, resulting in a cured product. There was a problem that the physical properties such as water resistance deteriorated.

これ以外にも、例えば、フェノール樹脂濃度が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方法がある。このような操作により、未反応のフェノール類及びアルデヒド類を脱水液と共に溜去することができる(例えば、特許文献1参照。)。しかし、この方法では著しく工程が煩雑になったり、水洗工程のための特殊な装置が必要になったりするといった問題があった。   In addition to this, for example, after adding water so that the phenol resin concentration is about 5 to 45% by weight, the tube length (L) and the tube inner diameter (D) are preheated to about 100 to 130 ° C. ) And a ratio (L / D) of at least 1000, it is sent in a reduced pressure state, and at this time, a large amount of water vapor is generated continuously while suppressing excessive formation or adhesion of the condensation polymerization product to the inner surface of the tube wall. There is a method of performing dehydration treatment. By such an operation, unreacted phenols and aldehydes can be distilled off together with the dehydrating liquid (see, for example, Patent Document 1). However, this method has a problem that the process becomes remarkably complicated and a special apparatus for the water washing process is required.

この他に、本発明の反応手順と同様に、ノボラック型フェノール樹脂を合成後、レゾール樹脂化する方法がある。この方法による場合は、未反応モノマー類の含有量が少なく、かつ、低分子量成分の含有量が多いノボラック型フェノール樹脂を合成することが必要となる。
しかし、通常の塩酸、硫酸、リン酸、亜リン酸、蓚酸、p−トルエンスルホン酸といった無機酸あるいは有機酸を少量用いて反応を行った場合は、このようなノボラック型フェノール樹脂を効率よく合成することが難しいという問題があった。
In addition to this, there is a method of synthesizing a novolak type phenol resin and then converting it to a resole resin as in the reaction procedure of the present invention. In the case of this method, it is necessary to synthesize a novolak type phenol resin having a low content of unreacted monomers and a high content of low molecular weight components.
However, when a reaction is carried out using a small amount of normal inorganic acid or organic acid such as hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, phosphorous acid, oxalic acid, and p-toluenesulfonic acid, such a novolak type phenol resin is efficiently synthesized. There was a problem that it was difficult to do.

例えば、フェノール類に対するアルデヒド類の反応モル比を0.3以下といった低モル比で反応させ、低分子量成分の多いノボラック型フェノール樹脂を合成後、これをレゾール樹脂化する方法がある。しかし、このような低モル比で反応させた場合は、ノボラック型フェノール樹脂を合成後、真空蒸留法等の手法により大量の未反応フェノール類を除去する工程が必要となる。
一方、フェノール類に対するアルデヒド類の反応モル比を高くして反応を行えば、ノボラック型フェノール樹脂に含有される未反応フェノール類は低減できるが、得られるノボラック型フェノール樹脂の分子量が大きくなりやすいため、これをレゾール樹脂化した場合に、ゲル化しやすいという問題があった。
For example, there is a method in which a reaction molar ratio of aldehydes to phenols is reacted at a low molar ratio of 0.3 or less to synthesize a novolak type phenol resin having a large amount of low molecular weight components, and then converting this to a resole resin. However, when the reaction is performed at such a low molar ratio, a step of removing a large amount of unreacted phenols by a technique such as vacuum distillation after synthesizing a novolak type phenol resin is required.
On the other hand, if the reaction is carried out at a high reaction molar ratio of aldehydes to phenols, the unreacted phenols contained in the novolak type phenol resin can be reduced, but the molecular weight of the resulting novolak type phenol resin tends to increase. When this is converted to a resole resin, there is a problem that it is easily gelled.

このほか、フェノール類とアルデヒド類とを、有機ホスホン酸を用いて反応させてノボラック型フェノール樹脂を合成し、これをレゾール樹脂化する方法が開示されている(例えば、特許文献2参照。)。   In addition, a method is disclosed in which phenols and aldehydes are reacted with an organic phosphonic acid to synthesize a novolac-type phenol resin, which is converted into a resole resin (see, for example, Patent Document 2).

特公昭58−17211号公報。Japanese Patent Publication No. 58-17211. 特開2002−206015号公報JP 2002-206015 A

本発明は、未反応のフェノール類及び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高収率に製造する方法を提供するものである。 The present invention provides a method for producing a resol-type phenol resin with a low content of unreacted phenols and aldehydes in a high yield.

このような目的は、下記の本発明(1)〜(10)により達成される。
(1)レゾール型フェノール樹脂の製造方法であって、
(a)フェノール類とアルデヒド類とを、上記フェノール類1モルに対して0.2モル以上のリン酸類を含有するリン酸類水溶液を用いて反応させて、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、アルカリ性触媒を用いて反応させて、レゾール型フェノール樹脂を合成する工程、
を有することを特徴とする、レゾール型フェノール樹脂の製造方法。
(2)上記(a)工程において、フェノール類(P)とアルデヒド類(F)との反応モル比(F/P)が、0.3〜0.95である上記(1)に記載のレゾール型フェノール樹脂の製造方法。
(3)上記(a)工程において、反応系中の水分含有率を1〜40重量%として反応させる上記(1)又は(2)に記載のレゾール型フェノール樹脂の製造方法。
(4)上記(a)工程において、反応温度を40〜150℃として反応させる上記(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の製造方法。
(5)上記リン酸類が、リン酸である上記(1)ないし(4)のいずれかに記載のレゾール型フェノール樹脂の製造方法。
(6)上記リン酸類水溶液中の上記リン酸類の濃度が、20〜99重量%である上記(1)ないし(5)のいずれかに記載のレゾール型フェノール樹脂の製造方法。
(7)上記(a)工程後、反応系の水洗を行い、上記ノボラック型フェノール樹脂中に含有される上記リン酸類の濃度を3重量%以下とする工程を有する、上記(1)ないし(6)のいずれかに記載のレゾール型フェノール樹脂の製造方法。
(8)上記ノボラック型フェノール樹脂中に含有される未反応フェノール類が、3重量%以下である上記(1)ないし(7)のいずれかに記載のレゾール型フェノール樹脂の製造方法。
(9)上記ノボラック型フェノール樹脂の分子量分布の分散度が、1.2〜3.0である上記(1)ないし(8)のいずれかに記載のレゾール型フェノール樹脂の製造方法。
(10)上記レゾール型フェノール樹脂中に含有される未反応フェノール類が、3重量%以下である上記(1)ないし(9)のいずれかに記載のレゾール型フェノール樹脂の製造方法。
Such an object is achieved by the following present inventions (1) to (10).
(1) A method for producing a resol type phenolic resin,
(A) a step of reacting phenols and aldehydes with a phosphoric acid aqueous solution containing 0.2 mol or more of phosphoric acid with respect to 1 mol of the phenols to synthesize a novolak type phenol resin,
(B) a step of synthesizing a resol type phenolic resin by reacting the novolac type phenolic resin with an aldehyde using an alkaline catalyst;
A process for producing a resol-type phenolic resin, comprising:
(2) In the step (a), the reaction molar ratio (F 1 / P) between the phenols (P) and the aldehydes (F 1 ) is 0.3 to 0.95, as described in (1) above Of producing a resol type phenolic resin.
(3) The method for producing a resol-type phenol resin according to (1) or (2), wherein the water content in the reaction system is 1 to 40% by weight in the step (a).
(4) The method for producing a resol type phenol resin according to any one of (1) to (3), wherein the reaction is performed at a reaction temperature of 40 to 150 ° C. in the step (a).
(5) The method for producing a resol type phenol resin according to any one of (1) to (4), wherein the phosphoric acid is phosphoric acid.
(6) The method for producing a resol type phenol resin according to any one of (1) to (5), wherein the concentration of the phosphoric acid in the aqueous phosphoric acid solution is 20 to 99% by weight.
(7) After the step (a), the reaction system is washed with water, and the concentration of the phosphoric acids contained in the novolac phenol resin is adjusted to 3% by weight or less. ) A method for producing a resol type phenolic resin according to any one of the above.
(8) The method for producing a resol type phenol resin according to any one of the above (1) to (7), wherein unreacted phenols contained in the novolac type phenol resin are 3% by weight or less.
(9) The method for producing a resol type phenol resin according to any one of the above (1) to (8), wherein the degree of dispersion of the molecular weight distribution of the novolak type phenol resin is 1.2 to 3.0.
(10) The method for producing a resol type phenol resin according to any one of the above (1) to (9), wherein unreacted phenols contained in the resol type phenol resin are 3% by weight or less.

本発明は、フェノール類とアルデヒド類とを、所定量のリン酸類を含有するリン酸類水溶液を用いて反応させて、ノボラック型フェノール樹脂を合成し、このノボラック型フェノール樹脂とアルデヒド類とを反応させる工程を有するレゾール型フェノール樹脂の製造方法であり、未反応のフェノール類及び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高収率に製造することができる。   In the present invention, a novolac phenol resin is synthesized by reacting a phenol and an aldehyde with an aqueous phosphoric acid solution containing a predetermined amount of phosphoric acid, and reacting the novolac phenol resin with the aldehyde. It is a manufacturing method of a resol type phenol resin which has a process, and a resol type phenol resin with few contents of unreacted phenols and aldehydes can be manufactured in high yield.

以下に、本発明のレゾール型フェノール樹脂の製造方法(以下、単に「製造方法」ということがある)について詳細に説明する。
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、上記フェノール類1モルに対して0.2モル以上のリン酸類を含有するリン酸類水溶液を用いて反応させて、ノボラック型フェノール樹脂を合成する。
Below, the manufacturing method (henceforth only a "manufacturing method") of the resol type phenol resin of this invention is demonstrated in detail.
In the production method of the present invention, first,
(A) A novolac type phenol resin is synthesized by reacting phenols and aldehydes with an aqueous phosphoric acid solution containing 0.2 mol or more of phosphoric acid with respect to 1 mol of the phenols.

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、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール等のクレゾール、2,3−キシレノール、2,4−キシレノール、2,5−キシレノール、2,6−キシレノール、3,4−キシレノール、3,5−キシレノール等のキシレノール、o−エチルフェノール、m−エチルフェノール、p−エチルフェノール等のエチルフェノール、イソプロピルフェノール、ブチルフェノール、p−tert−ブチルフェノール等のブチルフェノール、p−tert−アミルフェノール、p−オクチルフェノール、p−ノニルフェノール、p−クミルフェノール等のアルキルフェノール、フルオロフェノール、クロロフェノール、ブロモフェノール、ヨードフェノール等のハロゲン化フェノール、p−フェニルフェノール、アミノフェノール、ニトロフェノール、ジニトロフェノール、トリニトロフェノール等の1価フェノール置換体、および1−ナフトール、2−ナフトール等の1価のフェノール類、レゾルシン、アルキルレゾルシン、ピロガロール、カテコール、アルキルカテコール、ハイドロキノン、アルキルハイドロキノン、フロログルシン、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、ジヒドロキシナフタリン等の多価フェノール類が挙げられる。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。   In the production method of the present invention, the phenols used in the step (a) are not particularly limited. For example, cresols such as phenol, o-cresol, m-cresol, and p-cresol, 2,3-xylenol, 2 , 4-xylenol, 2,5-xylenol, 2,6-xylenol, 3,4-xylenol, xylenol such as 3,5-xylenol, ethylphenol such as o-ethylphenol, m-ethylphenol, p-ethylphenol , Butylphenol such as isopropylphenol, butylphenol, p-tert-butylphenol, alkylphenols such as p-tert-amylphenol, p-octylphenol, p-nonylphenol, p-cumylphenol, fluorophenol, chlorophenol, bromine Halogenated phenols such as phenol and iodophenol, monovalent phenol substitutes such as p-phenylphenol, aminophenol, nitrophenol, dinitrophenol and trinitrophenol, and monovalent phenols such as 1-naphthol and 2-naphthol And polyphenols such as resorcin, alkylresorcin, pyrogallol, catechol, alkylcatechol, hydroquinone, alkylhydroquinone, phloroglucin, bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S, and dihydroxynaphthalene. These can be used alone or in combination of two or more.

また、同様に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、パラホルムアルデヒド、トリオキサン、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ポリオキシメチレン、クロラール、ヘキサメチレンテトラミン、フルフラール、グリオキザール、n−ブチルアルデヒド、カプロアルデヒド、アリルアルデヒド、ベンズアルデヒド、クロトンアルデヒド、アクロレイン、テトラオキシメチレン、フェニルアセトアルデヒド、o−トルアルデヒド、サリチルアルデヒド等が挙げられる。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。
なお、このアルデヒド類は、上記(a)工程においてのみでなく、後述する(b)工程においても同様に用いることができるものである。
Similarly, although not particularly limited as aldehydes, for example, formaldehyde, paraformaldehyde, trioxane, acetaldehyde, propionaldehyde, polyoxymethylene, chloral, hexamethylenetetramine, furfural, glyoxal, n-butyraldehyde, caproaldehyde, Examples include allyl aldehyde, benzaldehyde, crotonaldehyde, acrolein, tetraoxymethylene, phenylacetaldehyde, o-tolualdehyde, and salicylaldehyde. These can be used alone or in combination of two or more.
These aldehydes can be used not only in the step (a) but also in the step (b) described later.

上記(a)工程においては、これらの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ことを特徴とする。   The step (a) is characterized in that these phenols and aldehydes are reacted using an aqueous phosphoric acid solution.

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 that 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, etc. In addition to linear polyphosphoric acid, cyclic polyphosphoric acid, diphosphorus pentoxide, phosphorous acid, hypophosphorous acid and the like, various phosphoric acid 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。   Although it does not specifically limit as a density | concentration of phosphoric acid in this phosphoric acid aqueous solution, It is preferable that it is 20 to 99 weight%, More preferably, it is 40 to 99 weight%. By setting the concentration of phosphoric acid in the phosphoric acid aqueous solution to the above lower limit or more, the reaction between phenols and aldehydes can be efficiently advanced.

上記(a)工程において用いられるリン酸類の量は、フェノール類1モルに対して、0.2モル以上である。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。
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、分子量分布が狭く、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 phosphoric acid used in the step (a) is 0.2 mol or more per 1 mol of phenols. Thereby, in the system which reacts phenols and aldehydes using phosphoric acid aqueous solution, distribution with the organic phase which has phenols as a main component, and the aqueous phase which consists of phosphoric acid aqueous solution can be stabilized.
The amount of the phosphoric acid is more preferably 0.3 to 1.0 mol, and particularly preferably 0.4 to 0.9 mol, with respect to 1 mol of phenols. Thereby, a novolak-type phenol resin having a narrow molecular weight distribution and 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く、かつ、分子量分布が狭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。   Increasing the amount of phosphoric acid tends to increase the effect of obtaining a high yield of novolak-type phenolic resin with a low content of unreacted phenols and a narrow molecular weight distribution. On the other hand, use of an amount exceeding 1.0 mol may not be economical because this effect is substantially unchanged. On the other hand, if the amount is less than 0.2 mol, the phosphoric acid concentration in the aqueous phase is too low to stably distribute the organic phase and the aqueous phase, so that the reaction rate decreases.

本発明のノボラック型フェノール樹脂を合成する工程において、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際の反応系中の水分含有率としては特に限定されないが、1〜40重量%とすることが好ましい。さらに好ましくは1〜30重量%である。   In the step of synthesizing the novolac type phenol resin of the present invention, the water content in the reaction system when the phenols and aldehydes are reacted using an aqueous phosphoric acid solution is not particularly limited, but is 1 to 40% by weight. It is preferable that More preferably, it is 1 to 30% by weight.

ここで、反応系中の水分含有率とは、反応系内に存在するフェノール類、アルデヒド類、リン酸類水溶液、ノボラック型フェノール樹脂などの合計量に対する、反応系内に存在する水分の合計量の重量比率を指す。反応系内に存在する水分としては、リン酸類水溶液中の水分、アルデヒド類に含有される水分など、添加する原料に由来する水分のほか、反応時に発生する縮合水がある。   Here, the water content in the reaction system is the total amount of water present in the reaction system with respect to the total amount of phenols, aldehydes, phosphoric acid aqueous solution, novolac type phenol resin, etc. present in the reaction system. Refers to weight ratio. The water present in the reaction system includes water derived from the raw material to be added, such as water in an aqueous solution of phosphoric acid, water contained in aldehydes, and condensed water generated during the reaction.

反応系中の水分含有率は、仕込み原料中の水分量と反応で生成する縮合水量との合計を反応系中の水分量とし、これを仕込み全量で除することで算出することができる。また、水を蒸留して取り除きながら反応させる場合、上記仕込み原料中の水分量と反応で生成する縮合水量との合計量から、溜去した水分量を減じて反応系中の水分量とし、同様に算出することができる。   The water content in the reaction system can be calculated by taking the sum of the amount of water in the charged raw material and the amount of condensed water produced by the reaction as the amount of water in the reaction system and dividing this by the total amount charged. Also, when the reaction is carried out by distilling off water, the water content in the reaction system is reduced by subtracting the amount of water distilled off from the total amount of water content in the raw material and the amount of condensed water produced by the reaction. Can be calculated.

この水分含有率を、好ましくは上記の範囲内で反応を行うことにより、未反応フェノール類の含有量が少なく、かつ、分子量分布が狭いノボラック型フェノール樹脂を高収率で得ることができる。
反応系中の水分含有率を上記下限値以上とすることにより、リン酸類が高粘度化もしくは固結するのを抑えることができる。また、上記上限値以下とすることにより、反応速度の低下を抑制することができるので、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。
By carrying out the reaction with the water content preferably within the above range, a novolak-type phenol resin having a small content of unreacted phenols and a narrow molecular weight distribution can be obtained in a high yield.
By setting the water content in the reaction system to the above lower limit value or more, it is possible to prevent the phosphoric acids from becoming highly viscous or solidified. Moreover, since the fall of reaction rate can be suppressed by setting it as the said upper limit or less, reaction of phenols and aldehydes can be advanced efficiently.

上記(a)工程において、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)としては特に限定されないが、0.3〜0.95とすることが好ましい。さらに好ましくは0.4〜0.9、特に好ましくは0.6〜0.9モルである。
この反応モル比は、目的とするノボラック型フェノール樹脂の分子量に合わせて適宜選択して用いることができるが、モル比を上記下限値以上とすることにより、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よく得ることができる。また、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高粘度化やゲル化を抑制することができる。
In the step (a), the reaction molar ratio (F 1 / P) between the phenols (P) and the aldehydes (F 1 ) is not particularly limited, but is preferably 0.3 to 0.95. . More preferably, it is 0.4-0.9, Most preferably, it is 0.6-0.9 mol.
This reaction molar ratio can be appropriately selected and used according to the molecular weight of the target novolak-type phenol resin, but by setting the molar ratio to the above lower limit or more, the novolak content of unreacted phenols is small. Type phenolic resin can be obtained efficiently. Moreover, by setting it as the said upper limit or less, the high viscosity and gelatinization of a novolak-type phenol resin can be suppressed.

これらの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、例えば、反応開始時にフェノール類とアルデヒド類とを全量一括して仕込み反応させる方法、あるいは、反応初期の発熱を抑えるため、フェノール類を一括して仕込んでからアルデヒド類を逐次添加して反応させる方法などを適用することができる。   The reaction method of these phenols and aldehydes is not particularly limited. For example, a method in which all phenols and aldehydes are charged and reacted together at the start of the reaction, or phenol is suppressed in order to suppress heat generation at the initial stage of the reaction. It is possible to apply a method in which aldehydes are added in a batch and then reacted by adding aldehydes sequentially.

上記(a)工程における反応温度としては特に限定されないが、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。
Although it does not specifically limit as reaction temperature in the said (a) process, It is preferable that it is 40-150 degreeC. More preferably, it is 90-140 degreeC.
By making reaction temperature more than the said lower limit, reaction with phenols and aldehydes can be accelerated | stimulated and content of unreacted phenols can be reduced. Moreover, it can make phosphoric acid aqueous solution into a preferable viscosity, and can avoid that a catalytic action falls. On the other hand, the decomposition of the novolac type phenol resin can be suppressed by setting it to the upper limit value or less.

上記(a)工程において、例えば、水分含有率が20〜40重量%の範囲における還流温度は、ほぼ102〜110℃になり、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。このほかの反応方法としては、例えば、ブタノール、プロパノールなどの非水系溶媒を使用した溶剤還流脱水反応、高圧反応等の方法を適用することができる。
また、アルデヒド類を逐次添加して、生成する縮合水を蒸留等で取り除きながら行う反応方法は、反応系中の水分量が一定となり、好ましい反応条件で実施することができる。ただし、未反応のフェノール類が水分と一緒に取り除かれやすくなる場合は、未反応フェノール類が一定量以下となるまで、未反応のフェノール類が蒸留されない条件で反応を行い、次いで、蒸留により水分を取り除いた後、あるいは取り除きながら反応を続けることが好ましい。
In the step (a), for example, the reflux temperature in the range of 20 to 40% by weight of water is approximately 102 to 110 ° C., and normal pressure reaction is a preferable condition for controlling the temperature and moisture. As other reaction methods, for example, a solvent reflux dehydration reaction using a non-aqueous solvent such as butanol or propanol, a high pressure reaction, or the like can be applied.
In addition, a reaction method in which aldehydes are sequentially added and condensed water to be generated is removed by distillation or the like can be carried out under preferable reaction conditions because the amount of water in the reaction system is constant. However, when unreacted phenols are easily removed together with moisture, the reaction is performed under the condition that unreacted phenols are not distilled until the unreacted phenols become a certain amount or less. It is preferable to continue the reaction after removing or after removing.

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)工程の後、反応系の水洗を行い、ノボラック型フェノール樹脂中に含有されるリン酸類の濃度を3重量%以下にすることが好ましい。さらに好ましくは0.1重量%以下である。
これにより、水洗後、常圧蒸留もしくは減圧蒸留を行うとき、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。
Although it does not specifically limit in the manufacturing method of this invention, After the said (a) process, it is preferable to wash the reaction system with water and to make the density | concentration of phosphoric acid contained in a novolak-type phenol resin into 3 weight% or less. . More preferably, it is 0.1 weight% or less.
Thereby, decomposition | disassembly of a novolak-type phenol resin can be suppressed when performing atmospheric distillation or vacuum distillation after water washing.

ここで水洗を行う方法としては特に限定されないが、例えば、フェノール樹脂を含む有機相と、リン酸類水溶液を含む水相とを、遠心分離により分離する。次いで、得られた有機相を、純水やイオン交換水で水洗を行うことにより、ノボラック型フェノール樹脂中に含有されるリン酸類の濃度を3重量%以下とすることができる。また、この水洗を複数回数実施することにより、リン酸類の濃度を0.1重量%以下とすることができる。   Although it does not specifically limit as a method to wash with water here, For example, the organic phase containing a phenol resin and the aqueous phase containing phosphoric acid aqueous solution are isolate | separated by centrifugation. Next, the obtained organic phase is washed with pure water or ion-exchanged water, whereby the concentration of phosphoric acids contained in the novolac type phenol resin can be reduced to 3% by weight or less. Moreover, the concentration of phosphoric acids can be reduced to 0.1% by weight or less by performing this water washing a plurality of times.

上記(a)工程においては、このほか、必要により、水や有機溶剤、さらには未反応フェノール類を除去するために、常圧蒸留や、減圧蒸留、水蒸気蒸留等を併せて行うこともできる。   In the step (a), atmospheric distillation, vacuum distillation, steam distillation or the like can also be carried out in order to remove water, organic solvent, and unreacted phenols, if necessary.

また、上記(a)工程においては、リン酸類を用いるが、このほか、通常、ノボラック型フェノール樹脂の製造で使用する酸性触媒の併用も可能である。このような酸性触媒としては例えば、シュウ酸、硫酸、塩酸、p−トルエンスルホン酸などが挙げられる。   In the step (a), phosphoric acids are used, but in addition to this, it is also possible to use an acid catalyst usually used in the production of a novolak type phenol resin. Examples of such an acidic catalyst include oxalic acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, p-toluenesulfonic acid and the like.

上記(a)工程において、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ことにより、未反応フェノール類の含有量が少なく、かつ、分子量分布が狭いノボラック型フェノール樹脂を高収率で得ることができる理由は、以下のように考えられる。   In the step (a), by reacting phenols and aldehydes with an aqueous phosphoric acid solution, a high yield of novolac phenolic resin with a low content of unreacted phenols and a narrow molecular weight distribution is obtained. The reason that can be obtained by the following is considered.

リン酸類は非常に水溶性が高い化合物であるが、フェノール類には溶解性が小さく、ノボラック型フェノール樹脂に対してはその分子量が増大するとともに溶解性が更に小さくなる性質を有している。
このリン酸類水溶液をフェノール類に対して所定量用いることにより、反応開始時の反応系は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に相分離する。この液−液不均一反応系において、フェノール類モノマーは比較的水相に溶出しやすく、溶出した成分はリン酸類の触媒作用により、添加されたアルデヒド類と反応する。反応により生成したノボラック型フェノール樹脂は、速やかに有機相に抽出されるが、ある程度高分子量化したノボラック型フェノール樹脂は水相にほとんど溶出しないため、さらに高分子量化する反応は起こりにくくなる。
Phosphoric acids are compounds with very high water solubility, but have low solubility in phenols, and have the property of further decreasing solubility with increasing molecular weight for novolac phenolic resins.
By using a predetermined amount of this aqueous phosphoric acid solution with respect to phenols, the reaction system at the start of the reaction is phase-separated into an organic phase mainly composed of phenols and an aqueous phase composed of an aqueous phosphoric acid solution. In this liquid-liquid heterogeneous reaction system, the phenolic monomer is relatively easily eluted in the aqueous phase, and the eluted component reacts with the added aldehyde by the catalytic action of phosphoric acids. The novolak type phenolic resin produced by the reaction is rapidly extracted into the organic phase, but the novolak type phenolic resin having a high molecular weight is hardly eluted in the aqueous phase, so that the reaction for increasing the molecular weight is less likely to occur.

また、反応系中の水分量や反応温度を適宜調整することにより、フェノール類モノマーだけでなく、反応により生じた2核体成分、3核体成分等の低分子量成分がリン酸類触媒を有する水相へ溶出されやすくなり、水相での反応を容易に進めることができる。これにより、これら低核体成分の含有量を目的に応じて調整することができる。   In addition, by appropriately adjusting the amount of water and reaction temperature in the reaction system, not only phenolic monomers but also water having low molecular weight components such as dinuclear components and trinuclear components generated by the reaction have phosphoric acid catalysts. Elution into the phase is facilitated, and the reaction in the aqueous phase can easily proceed. Thereby, content of these low nuclear component can be adjusted according to the objective.

このように、上記(a)工程の反応系においては、低分子量成分と高分子量成分とが、上記水相への溶解性の差異による反応速度差を生じ、フェノール類モノマーや2核体成分等の低分子量成分が選択的に反応するとともに、生成したノボラック型フェノール樹脂が過度に高分子量化することを抑制することができる。
この結果、未反応フェノール類の含有量が少なく、かつ、分子量分布が狭いノボラック型フェノール樹脂を高収率に製造することができる。
Thus, in the reaction system of the step (a), the low molecular weight component and the high molecular weight component cause a reaction rate difference due to the difference in solubility in the aqueous phase, and phenolic monomers, binuclear components, etc. The low molecular weight component selectively reacts and the generated novolac type phenolic resin can be prevented from excessively high molecular weight.
As a result, it is possible to produce a novolac type phenol resin with a low content of unreacted phenols and a narrow molecular weight distribution in a high yield.

上記(a)工程において得ら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フェノール類の含有量は特に限定されないが、好ましくは3重量%以下である。さらに好ましくは、1重量%以下である。
本発明の製造方法では、上記(a)工程において、フェノール類とアルデヒド類とを、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間で液−液不均一反応を行うことにより、未反応フェノール類の含有量を上記上限値以下とすることができる。また、必要に応じて、未反応フェノール類を除去するために、常圧蒸留や、減圧蒸留、水蒸気蒸留等を併せて行うこともできる。
The content of unreacted phenols contained in the novolak type phenol resin obtained in the step (a) is not particularly limited, but is preferably 3% by weight or less. More preferably, it is 1 weight% or less.
In the production method of the present invention, in the step (a), phenols and aldehydes are subjected to a liquid-liquid heterogeneous reaction between an organic phase mainly composed of phenols and an aqueous phase composed of an aqueous phosphoric acid solution. By carrying out the step, the content of unreacted phenols can be made the upper limit value or less. Moreover, in order to remove unreacted phenols, atmospheric distillation, vacuum distillation, steam distillation, etc. can also be performed as needed.

上記(a)工程において得られるノボラック型フェノール樹脂の分子量分布の分散度(分散度=重量平均分子量/数平均分子量)としては特に限定されないが、1.2〜3.0であることが好ましい。
本発明の製造方法においては、上記液−液不均一反応を行うことにより、未反応フェノール類含有量を少なくし、かつ、高分子量成分の増大を抑えることができる。これにより、分子量分布の分散度を上記範囲内とすることができる。
The degree of dispersion of the molecular weight distribution of the novolak type phenol resin obtained in the step (a) (dispersion degree = weight average molecular weight / number average molecular weight) is not particularly limited, but is preferably 1.2 to 3.0.
In the production method of the present invention, by performing the liquid-liquid heterogeneous reaction, it is possible to reduce the content of unreacted phenols and suppress an increase in the high molecular weight component. Thereby, the dispersion degree of molecular weight distribution can be made into the said range.

次に、本発明の製造方法においては、
(b)上記(a)工程で得られたノボラック型フェノール樹脂とアルデヒド類とを、アルカリ性触媒を用いて反応させて、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 novolac type phenol resin obtained in the step (a) is reacted with aldehydes using an alkaline catalyst to synthesize a resol type phenol resin.

上記(b)工程において用いられるアルデヒド類(F)のモル数としては特に限定されないが、上記(a)工程で用いられたフェノール類(P)に対して、上記(a)工程で用いられたアルデヒド類(F)と合わせて、通常、モル比[(F+F)/P]を0.8〜3.0とする。好ましくは1.0〜2.5である。
上記モル比が上記下限値より小さいと、レゾール樹脂化反応が充分に行えないことがある。また、上記上限値を超えると、未反応アルデヒド類の残存量が多くなることがある。
The number of moles of the aldehyde (F 2 ) used in the step (b) is not particularly limited, but is used in the step (a) with respect to the phenols (P) used in the step (a). In combination with the aldehydes (F 1 ), the molar ratio [(F 1 + F 2 ) / P] is usually 0.8 to 3.0. Preferably it is 1.0-2.5.
If the molar ratio is smaller than the lower limit, the resol resinification reaction may not be sufficiently performed. Moreover, when the said upper limit is exceeded, the residual amount of unreacted aldehydes may increase.

このとき、レゾール樹脂化のためのアルカリ性触媒の添加量は特に限定されないが、通常、上記(a)工程で用いられたフェノール類1モルに対し、0.01〜1モルの範囲内であり、好ましくは0.05〜0.5モルである。
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、また上記上限値より多いと、硬化の際に影響を与えることがあり、場合により水洗などにより除去するか、酸性の物質を添加し中和する必要がある。
At this time, the addition amount of the alkaline catalyst for resol resinification is not particularly limited, but is usually within a range of 0.01 to 1 mol with respect to 1 mol of phenols used in the step (a). Preferably it is 0.05-0.5 mol.
If it is less than the above lower limit value, the action as a catalyst may not be sufficient, and if it exceeds the above upper limit value, it may affect the curing and may be removed by washing or adding an acidic substance in some cases. Need to be neutralized.

アルカリ性触媒としては特に限定されないが、例えば、水酸化リチウム、水酸化カリウム、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、あるいはカルシウム、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などを用いることができる。   Although it does not specifically limit as an alkaline catalyst, For example, oxidation of tertiary earth metals, such as lithium hydroxide, potassium hydroxide, ammonia water, a triethylamine, sodium carbonate, hexamethylenetetramine, or alkaline earth metals, such as calcium, magnesium, and barium Materials and hydroxides can be used.

上記(b)工程において用いられる反応溶媒としては、水が一般的であり好ましいが、有機溶媒中でもよく、非極性溶媒を用いて、非水系で行うこともできる。また、パラホルム等を用いて反応溶媒なしで行ってもよい。有機溶媒としては、アルコール類、ケトン類、芳香族類等で、アルコール類としては、メタノール、エタノール、プロピルアルコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、グリセリン等で、ケトン類としては、アセトン、メチルエチルケトン等で、芳香族類としては、トルエン、キシレン等が挙げられる。   As the reaction solvent used in the step (b), water is common and preferable, but it may be an organic solvent, and a non-polar solvent may be used in a non-aqueous system. Alternatively, paraform or the like may be used without a reaction solvent. Organic solvents include alcohols, ketones, aromatics, alcohols include methanol, ethanol, propyl alcohol, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, glycerin, etc., and ketones include acetone, methyl ethyl ketone And the aromatics include toluene, xylene and the like.

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は、レゾール樹脂化した後、水溶液の形態を取ることもできるが、必要に応じて減圧脱水を行ったり、薄膜蒸発機等の脱水装置を用いたりすることで固形化することも可能である。さらに、レゾール樹脂化後、減圧脱水を行った後、有機溶媒に溶解し、液状の形態をとることもできる。
したがって、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の形態としては特に制限されないが、例えば、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などの形態をとることができる。
The resol-type phenolic resin obtained by the production method of the present invention can take the form of an aqueous solution after being converted to a resole resin, but can be dehydrated under reduced pressure or using a dehydrating apparatus such as a thin film evaporator. It is also possible to solidify by. Further, after resol resinization, after dehydration under reduced pressure, it can be dissolved in an organic solvent to take a liquid form.
Accordingly, the form of the resol-type phenol resin obtained by the production method of the present invention is not particularly limited. For example, an aqueous solution of a low-condensation resol-type phenol resin, an organic solvent of a medium-to-high-condensation resol-type phenol resin It can take the form of a solution, an aqueous solution of a resol type phenol resin containing a high concentration of caustic alkali, a powdered resol type phenol resin, and the like.

本発明の製造方法により得られるレゾール型フェノール樹脂に含有される未反応フェノール類としては特に限定されないが、3重量%以下であることが好ましい。さらに好ましくは1重量%である。これにより、取り扱い時の環境衛生上良好であり、種々の用途に適したレゾール型フェノール樹脂とすることができる。
本発明の製造方法によれば、所定量のリン酸類を含有するリン酸水溶液を用いてフェノール類とアルデヒド類とを反応させてノボラック型フェノール樹脂を合成し、このノボラック型フェノール樹脂とアルデヒド類とを反応させてレゾール型フェノール樹脂を製造するので、好ましくは上記反応条件で反応させることにより、このように未反応のフェノール類の含有量が少なく、アルデヒド類の含有量も少ないレゾール型フェノール樹脂を高収率に製造することができる
Although it does not specifically limit as unreacted phenols contained in the resol type phenol resin obtained by the manufacturing method of this invention, It is preferable that it is 3 weight% or less. More preferably, it is 1% by weight. Thereby, it can be set as the resol type phenol resin which is favorable on the environmental sanitation at the time of handling, and suitable for various uses.
According to the production method of the present invention, a novolac type phenol resin is synthesized by reacting a phenol with an aldehyde using an aqueous phosphoric acid solution containing a predetermined amount of phosphoric acid, and the novolac type phenol resin and the aldehyde. To produce a resol-type phenol resin. Preferably, by reacting under the above reaction conditions, a resol-type phenol resin having a low content of unreacted phenols and a low content of aldehydes is obtained. Can be manufactured in high yield

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中の未反応のフェノール類や未反応のアルデヒド類の含有量は十分に少ないが、更に、これを除去するために、従来知られている未反応フェノール類や未反応アルデヒド類を除去する工程を組み合わせてもよい。
例えば、未反応フェノール類は、水蒸気蒸留法等を行うことによって除去することができる。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することができる。
The content of unreacted phenols and unreacted aldehydes in the resol type phenolic resin obtained by the production method of the present invention is sufficiently small. You may combine the process of removing reaction phenols and unreacted aldehydes.
For example, unreacted phenols can be removed by performing a steam distillation method or the like. Unreacted aldehydes can be removed by adding a catching agent for aldehydes such as urea.

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」は「重量部」、「%」は「重量%」を示す。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. Here, “parts” indicates “parts by weight” and “%” indicates “% by weight”.

(実施例1)
3Lの三口フラスコ中に、フェノール1000部、85%リン酸水溶液1000部を添加し、100℃に昇温し、35%ホルムアルデヒド水溶液604部を30分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、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回行い、ノボラック型フェノール樹脂A1を得た。
その後、50%NaOH水溶液30部、35%ホルムアルデヒド672部を添加した後、80℃まで加熱し、還流反応を2時間行った。その反応後、5000Paで真空蒸留を行い80℃に達した時に、メチルアルコールを添加し、25℃における粘度を1000mPa・sとして、レゾール型フェノール樹脂A2を得た。
(Example 1)
In a 3 L three-necked flask, 1000 parts of phenol and 1000 parts of 85% aqueous phosphoric acid solution are added, the temperature is raised to 100 ° C., 604 parts of 35% aqueous formaldehyde solution are sequentially added over 30 minutes, and the mixture is refluxed at 100 ° C. for 1 hour. The reaction was carried out.
Thereafter, 500 parts of pure water was added and mixed to remove the aqueous phase separated from the resin phase. Such a water washing process was performed 3 times, and the novolak-type phenol resin A1 was obtained.
Then, after adding 30 parts of 50% NaOH aqueous solution and 672 parts of 35% formaldehyde, it heated to 80 degreeC and refluxed for 2 hours. After the reaction, vacuum distillation was performed at 5000 Pa and when the temperature reached 80 ° C., methyl alcohol was added to obtain a resol type phenol resin A2 with a viscosity at 25 ° C. of 1000 mPa · s.

(実施例2)
3Lの三口フラスコ中に、フェノール1000部、85%リン酸水溶液1000部を添加し、100℃に昇温し、92%パラホルムアルデヒド139部を30分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、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回行い、ノボラック型フェノール樹脂B1を得た。
その後、50%NaOH水溶液50部、35%ホルムアルデヒド1276部を添加した後、70℃まで加熱し、還流反応を3時間行った。その反応後、5000Paで真空蒸留を行い80℃に達した時に、メチルアルコールを添加し、25℃における粘度を1000mPa・sとして、レゾール型フェノール樹脂B2を得た。
(Example 2)
In a 3 L three-necked flask, add 1000 parts of phenol and 1000 parts of 85% aqueous phosphoric acid solution, raise the temperature to 100 ° C., add 139 parts of 92% paraformaldehyde sequentially over 30 minutes, and reflux at 100 ° C. for 1 hour. The reaction was carried out.
Thereafter, 500 parts of pure water was added and mixed to remove the aqueous phase separated from the resin phase. Such a water washing process was performed 3 times, and the novolak-type phenol resin B1 was obtained.
Then, after adding 50 parts of 50% NaOH aqueous solution and 1276 parts of 35% formaldehyde, the mixture was heated to 70 ° C. and refluxed for 3 hours. After the reaction, vacuum distillation was performed at 5000 Pa and when the temperature reached 80 ° C., methyl alcohol was added to obtain a resol type phenolic resin B2 with a viscosity at 25 ° C. of 1000 mPa · s.

(実施例3)
3Lの三口フラスコ中にフェノール1000部、85%リン酸水溶液を1000部添加し、100℃に昇温し、35%ホルムアルデヒド水溶液776部を30分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、純水500部を添加して混合し、樹脂と分離した水相を除去した。このような水洗工程を3回行い、ノボラック型フェノール樹脂C1を得た。
その後、50%NaOH水溶液40部、35%ホルムアルデヒド237部を添加した後、80℃まで加熱し、還流反応を1時間行った後、メチルアルコールを添加し、25℃における粘度を1000mPa・sとして、レゾール型フェノール樹脂C2を得た。
(Example 3)
Add 1000 parts of phenol and 1000 parts of 85% aqueous phosphoric acid solution to a 3 L three-necked flask, heat up to 100 ° C., sequentially add 776 parts of 35% aqueous formaldehyde solution over 30 minutes, and reflux at 100 ° C. for 1 hour. It was made to react.
Thereafter, 500 parts of pure water was added and mixed to remove the aqueous phase separated from the resin. Such a water washing process was performed 3 times, and the novolak-type phenol resin C1 was obtained.
Then, after adding 40 parts of 50% NaOH aqueous solution and 237 parts of 35% formaldehyde, the mixture was heated to 80 ° C. and refluxed for 1 hour, then methyl alcohol was added, and the viscosity at 25 ° C. was set to 1000 mPa · s. A resol type phenol resin C2 was obtained.

(実施例4)
3Lの三口フラスコ中に、フェノール1000部、50%リン酸水溶液1000部を添加し、100℃に昇温し、35%ホルムアルデヒド水溶液638部を30分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、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回行い、ノボラック型フェノール樹脂D1を得た。
その後、50%NaOH水溶液40部、35%ホルムアルデヒド639部を添加した後、80℃まで加熱し、還流反応を2時間行った。その反応後、5000Paで真空蒸留を行い80℃に達した時に、メチルアルコールを添加し、25℃における粘度を1000mPa・sとして、レゾール型フェノール樹脂D2を得た。
Example 4
In a 3 L three-necked flask, 1000 parts of phenol and 1000 parts of 50% aqueous phosphoric acid solution are added, the temperature is raised to 100 ° C., 638 parts of 35% aqueous formaldehyde solution is added successively over 30 minutes, and the mixture is refluxed at 100 ° C. for 1 hour. The reaction was carried out.
Thereafter, 500 parts of pure water was added and mixed to remove the aqueous phase separated from the resin phase. Such a water washing process was performed 3 times, and the novolak-type phenol resin D1 was obtained.
Then, after adding 40 parts of 50% NaOH aqueous solution and 639 parts of 35% formaldehyde, it heated to 80 degreeC and refluxed for 2 hours. After the reaction, vacuum distillation was performed at 5000 Pa and when the temperature reached 80 ° C., methyl alcohol was added to obtain a resol type phenol resin D2 with a viscosity at 25 ° C. of 1000 mPa · s.

(実施例5)
3Lの三口フラスコ中に、フェノール1000部、85%リン酸水溶液429部を添加し、100℃に昇温し、35%ホルムアルデヒド水溶液690部を30分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、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回行い、ノボラック型フェノール樹脂E1を得た。
その後、50%NaOH水溶液40部、35%ホルムアルデヒド678部を添加した後、80℃まで加熱し、還流反応を2時間行った。その反応後、5000Paで真空蒸留を行い80℃に達した時に、メチルアルコールを添加し、25℃における粘度を1000mPa・sとして、レゾール型フェノール樹脂E2を得た。
(Example 5)
In a 3 L three-necked flask, 1000 parts of phenol and 429 parts of 85% aqueous phosphoric acid solution are added, the temperature is raised to 100 ° C., 690 parts of 35% formaldehyde aqueous solution is added successively over 30 minutes, and the mixture is refluxed at 100 ° C. for 1 hour. The reaction was carried out.
Thereafter, 500 parts of pure water was added and mixed to remove the aqueous phase separated from the resin phase. Such a water washing process was performed 3 times, and the novolak-type phenol resin E1 was obtained.
Then, after adding 40 parts of 50% NaOH aqueous solution and 678 parts of 35% formaldehyde, it heated to 80 degreeC and refluxed for 2 hours. After the reaction, vacuum distillation was performed at 5000 Pa and when the temperature reached 80 ° C., methyl alcohol was added to obtain a resol type phenol resin E2 with a viscosity at 25 ° C. of 1000 mPa · s.

(比較例1)
3Lの三口フラスコ中にフェノール1000部、85%リン酸10部を添加し、100℃に昇温し、37%ホルムアルデヒド水溶液690部を30分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、メチルアルコール500部を添加して、ノボラック型フェノール樹脂F1を得た。
その後、50%NaOH水溶液40部、37%ホルムアルデヒド345部を添加した後、80℃まで加熱し、還流反応を1時間行った後、メチルアルコールを添加し、25℃における粘度を1000mPa・sとして、レゾール型フェノール樹脂F2を得た。
(Comparative Example 1)
While adding 1000 parts of phenol and 10 parts of 85% phosphoric acid into a 3 L three-necked flask, the temperature was raised to 100 ° C., 690 parts of 37% formaldehyde aqueous solution was sequentially added over 30 minutes, and refluxed at 100 ° C. for 1 hour. After reacting, 500 parts of methyl alcohol was added to obtain a novolac-type phenol resin F1.
Then, after adding 40 parts of 50% NaOH aqueous solution and 345 parts of 37% formaldehyde, the mixture was heated to 80 ° C. and refluxed for 1 hour, methyl alcohol was added, and the viscosity at 25 ° C. was set to 1000 mPa · s. A resol type phenol resin F2 was obtained.

(比較例2)
3Lの三口フラスコ中にフェノール1000部、シュウ酸10部を添加し、100℃に昇温し、37%ホルムアルデヒド水溶液690部を30分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、メチルアルコール500部を添加して、ノボラック型フェノール樹脂G1を得た。
その後、50%NaOH水溶液40部、37%ホルムアルデヒド345部を添加した後、80℃まで加熱し、還流反応を1時間行った後、メチルアルコールを添加し、25℃における粘度を1000mPa・sとして、レゾール型フェノール樹脂G2を得た。
(Comparative Example 2)
1000 parts of phenol and 10 parts of oxalic acid are added to a 3 L three-necked flask, the temperature is raised to 100 ° C., 690 parts of a 37% formaldehyde aqueous solution is sequentially added over 30 minutes, and the mixture is allowed to react at reflux for 1 hour at 100 ° C. Then, 500 parts of methyl alcohol was added to obtain a novolac-type phenolic resin G1.
Then, after adding 40 parts of 50% NaOH aqueous solution and 345 parts of 37% formaldehyde, the mixture was heated to 80 ° C. and refluxed for 1 hour, methyl alcohol was added, and the viscosity at 25 ° C. was set to 1000 mPa · s. A resol type phenol resin G2 was obtained.

実施例で得られたノボラック型フェノール樹脂A1〜E1については、水洗後の樹脂の未反応フェノール類の含有量とリン酸類濃度を測定した。比較例で得られたノボラック型フェノール樹脂F1、G1については、合成後の樹脂について未反応フェノール類の含有量を測定した。
また、実施例及び比較例で得られたレゾール型フェノール樹脂A2〜G2について、合成後の樹脂に含有される未反応フェノール類、未反応アルデヒド類を測定した。
実施例1〜5と比較例1〜2で得られたフェノール樹脂の特性について、表1に示す。
About the novolak-type phenol resin A1-E1 obtained in the Example, content of the unreacted phenol of the resin after water washing and phosphoric acid density | concentration were measured. About the novolak-type phenol resin F1 and G1 obtained by the comparative example, content of unreacted phenols was measured about the resin after a synthesis | combination.
Moreover, about the resol type phenol resin A2-G2 obtained by the Example and the comparative example, the unreacted phenols and unreacted aldehydes which are contained in the resin after a synthesis | combination were measured.
Table 1 shows the characteristics of the phenol resins obtained in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2.

Figure 2005089662
Figure 2005089662

(測定方法)
(1)数平均分子量、及び重量平均分子量:液体クロマトグラフィーで測定した。
・液体クロマトグラフィーは、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)を用いたものであり、テトラヒドロフランを溶出溶媒として使用し、流量1.0ml/分、カラム温度40℃の条件で測定した。装置は、
本体:TOSOH社製・「HLC−8120」
分析用カラム:TOSOH社製・「G1000HXL」1本、「G2000HXL」2本、「G3000HXL」1本
を使用した。
(2)未反応フェノール類の含有量:ガスクロマトグラフィーで測定した。
・ガスクロマトグラフィー:JIS K 0114に準拠して、3,5−キシレノールを内部標準として内部標準法で測定した。測定値は、樹脂固形分中に含有される量に換算したものである。なお、レゾール型フェノール樹脂については、反応後(溶剤で希釈前)のものをサンプリングして測定した。
(3)未反応アルデヒド類の含有量:塩酸ヒドロキシルアミン法によって測定した。レゾール型フェノール樹脂については、反応後(溶剤で希釈前)のものをサンプリングして測定した。
(4)フェノール樹脂中のリン酸濃度:蛍光X線法により測定した。
(Measuring method)
(1) Number average molecular weight and weight average molecular weight: measured by liquid chromatography.
-Liquid chromatography was performed using GPC (gel permeation chromatography), using tetrahydrofuran as an elution solvent, and measuring under conditions of a flow rate of 1.0 ml / min and a column temperature of 40 ° C. The device
Body: "HLC-8120" manufactured by TOSOH
Analytical columns: one manufactured by TOSOH, “G1000HXL”, two “G2000HXL”, and one “G3000HXL” were used.
(2) Content of unreacted phenols: measured by gas chromatography.
Gas chromatography: Based on JIS K 0114, measurement was performed by an internal standard method using 3,5-xylenol as an internal standard. The measured value is converted to the amount contained in the resin solid content. In addition, about the resol type phenol resin, the thing after reaction (before dilution with a solvent) was sampled and measured.
(3) Content of unreacted aldehydes: measured by hydroxylamine hydrochloride method. The resole type phenolic resin was measured after sampling after reaction (before dilution with a solvent).
(4) Phosphoric acid concentration in phenol resin: measured by fluorescent X-ray method.

実施例1〜5は、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であり、未反応フェノール類及び未反応アルデヒド類の含有量が少ないものであった。また、未反応フェノール類を溜去することなく、ノボラック型フェノール樹脂を合成する工程において未反応フェノール類を低減することができたので、レゾール型フェノール樹脂を効率よく製造することができた。
比較例1は上記(a)工程においてリン酸を用いたが、比較例2における蓚酸と同じく少量の使用であり、本発明の製造方法による反応形態とは異なるため、比較例1、比較例2とも、未反応フェノール類及び未反応アルデヒド類の含有量が多いものとなった。
Examples 1 to 5 are resol-type phenol resins obtained by the production method of the present invention and have a low content of unreacted phenols and unreacted aldehydes. In addition, since the unreacted phenols could be reduced in the process of synthesizing the novolac type phenol resin without distilling off the unreacted phenols, the resol type phenol resin could be produced efficiently.
In Comparative Example 1, phosphoric acid was used in the step (a), but it was used in a small amount like oxalic acid in Comparative Example 2 and was different from the reaction form according to the production method of the present invention. Therefore, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 In both cases, the content of unreacted phenols and unreacted aldehydes was large.

本発明は、フェノール類とアルデヒド類とを、所定量のリン酸類を含有するリン酸類水溶液を用いて反応させて、ノボラック型フェノール樹脂を合成し、このノボラック型フェノール樹脂とアルデヒド類とを反応させる工程を有するレゾール型フェノール樹脂の製造方法であり、未反応のフェノール類及び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高収率に製造することができる。従って本発明は、このようなレゾール型フェノール樹脂を工業的に生産する方法として好適である。   In the present invention, a novolac phenol resin is synthesized by reacting a phenol and an aldehyde with an aqueous phosphoric acid solution containing a predetermined amount of phosphoric acid, and reacting the novolac phenol resin with the aldehyde. It is a manufacturing method of a resol type phenol resin which has a process, and a resol type phenol resin with few contents of unreacted phenols and aldehydes can be manufactured in high yield. Therefore, the present invention is suitable as a method for industrially producing such a resol type phenol resin.

Claims (10)

レゾール型フェノール樹脂の製造方法であって、
(a)フェノール類とアルデヒド類とを、前記フェノール類1モルに対して0.2モル以上のリン酸類を含有するリン酸類水溶液を用いて反応させて、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、アルカリ性触媒を用いて反応させて、レゾール型フェノール樹脂を合成する工程、
を有することを特徴とする、レゾール型フェノール樹脂の製造方法。
A method for producing a resole type phenolic resin,
(A) a step of synthesizing a novolac type phenol resin by reacting phenols and aldehydes with a phosphoric acid aqueous solution containing 0.2 mol or more of phosphoric acid with respect to 1 mol of the phenols;
(B) a step of synthesizing a resol type phenolic resin by reacting the novolac type phenolic resin with an aldehyde using an alkaline catalyst;
A process for producing a resol-type phenolic resin, comprising:
前記(a)工程において、フェノール類(P)とアルデヒド類(F)との反応モル比(F/P)が、0.3〜0.95である請求項1に記載のレゾール型フェノール樹脂の製造方法。 The resol type phenol according to claim 1, wherein in the step (a), a reaction molar ratio (F 1 / P) of phenols (P) and aldehydes (F 1 ) is 0.3 to 0.95. Manufacturing method of resin. 前記(a)工程において、反応系中の水分含有率を1〜40重量%として反応させる請求項1又は2に記載のレゾール型フェノール樹脂の製造方法。 The method for producing a resol-type phenol resin according to claim 1 or 2, wherein in the step (a), the reaction is performed with a water content in the reaction system of 1 to 40% by weight. 前記(a)工程において、反応温度を40〜150℃として反応させる請求項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の製造方法。 The method for producing a resol type phenol resin according to any one of claims 1 to 3, wherein the reaction is carried out at a reaction temperature of 40 to 150 ° C in the step (a). 前記リン酸類が、リン酸である請求項1ないし4のいずれかに記載のレゾール型フェノール樹脂の製造方法。 The method for producing a resol-type phenol resin according to any one of claims 1 to 4, wherein the phosphoric acid is phosphoric acid. 前記リン酸類水溶液中の前記リン酸類の濃度が、20〜99重量%である請求項1ないし5のいずれかに記載のレゾール型フェノール樹脂の製造方法。 The method for producing a resol type phenol resin according to any one of claims 1 to 5, wherein a concentration of the phosphoric acid in the phosphoric acid aqueous solution is 20 to 99% by weight. 前記(a)工程後、反応系の水洗を行い、前記ノボラック型フェノール樹脂中に含有される前記リン酸類の濃度を3重量%以下とする工程を有する、請求項1ないし6のいずれかに記載のレゾール型フェノール樹脂の製造方法。 The process according to any one of claims 1 to 6, further comprising a step of washing the reaction system with water after the step (a) so that the concentration of the phosphoric acid contained in the novolac type phenol resin is 3 wt% or less. Of producing a resol-type phenolic resin. 前記ノボラック型フェノール樹脂中に含有される未反応フェノール類が、3重量%以下である請求項1ないし7のいずれかに記載のレゾール型フェノール樹脂の製造方法。 The method for producing a resol type phenol resin according to any one of claims 1 to 7, wherein unreacted phenols contained in the novolac type phenol resin are 3 wt% or less. 前記ノボラック型フェノール樹脂の分子量分布の分散度が、1.2〜3.0である請求項1ないし8のいずれかに記載のレゾール型フェノール樹脂の製造方法。 The method for producing a resol type phenol resin according to any one of claims 1 to 8, wherein a dispersion degree of a molecular weight distribution of the novolak type phenol resin is 1.2 to 3.0. 前記レゾール型フェノール樹脂中に含有される未反応フェノール類が、3重量%以下である請求項1ないし9のいずれかに記載のレゾール型フェノール樹脂の製造方法。 The method for producing a resol-type phenol resin according to any one of claims 1 to 9, wherein unreacted phenols contained in the resol-type phenol resin are 3% by weight or less.
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