JP2005154612A - フェノールアラルキル樹脂の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 フェノール類とアラルキルエーテル類とを、リン酸類を触媒として反応させることを特徴とするフェノールアラルキル樹脂の製造方法。フェノール類1モルに対してリン酸類0.2モル以上を用いることが好ましく、また、リン酸類としてはリン酸が好ましい。
【選択図】 なし
Description
また同様に、塩化第二錫、塩化亜鉛、塩化第二鉄、塩化第二銅、硫酸第二銅、硫酸第二水銀、硫酸第一水銀、塩化第二水銀、硫酸第一水銀、硫酸銀、塩化銀、硫酸水素ナトリウム、硫酸等の無機化合物、モノエチル硫酸、ジエチル硫酸、ジメチル硫酸、p−トルエンスルホン酸、p−フェノールスルホン酸、メタンスルホン酸等の有機スルホン酸が用いられている(例えば、特許文献4ないし5参照。)。
これは、上記いずれの触媒も、触媒としての作用の強弱はあるものの、反応確率が低分子量成分、及び、高分子量成分のいずれの領域においても、ほぼ同じであるために起こる問題であった。
(1)フェノール類とアラルキルエーテル類とを、リン酸類を触媒として反応させることを特徴とするフェノールアラルキル樹脂の製造方法。
(2)上記フェノール類1モルに対して、リン酸類0.2モル以上を用いる上記(1)に記載のフェノールアラルキル樹脂の製造方法。
(3)上記リン酸類は、リン酸である上記(1)又は(2)に記載のフェノールアラルキル樹脂の製造方法。
本発明のフェノールアラルキル樹脂の製造方法(以下、単に「製造方法」ということがある)は、フェノール類とアラルキルエーテル類とを、リン酸類を触媒として反応させることを特徴とする。
アラルキルエーテル類の量が上記下限値より少ないと、反応速度が遅くなり効率的でないことがある。また、生成する樹脂中の未反応フェノール類の含有量が多くなる。また、上記上限値を超えると、反応条件によっては樹脂のゲル化が起こることがある。
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。
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フェノールアラルキル樹脂を効率的に得ることができる。
ここで併用する触媒としては、例えば塩化第二錫、塩化亜鉛、塩化第二鉄、塩化第二銅、硫酸第二銅、硫酸第二水銀、硫酸第一水銀、塩化第二水銀、硫酸第一水銀、硫酸銀、塩化銀、硫酸水素ナトリウム、硫酸等の無機化合物、モノエチル硫酸、ジエチル硫酸、ジメチル硫酸、p−トルエンスルホン酸、p−フェノールスルホン酸、メタンスルホン酸等の有機スルホン酸を用いることができる。
この併用触媒の添加量は特に限定されないが、フェノール類に対して0.001〜7重量%とすることが好ましい。併用触媒の添加時期については特に限定されないが、リン酸類触媒によりフェノール類とアラルキルエーテル類とを反応させ、未反応のフェノール類及びアラルキルエーテル類がほとんどなくなった後に添加するのが好ましい。
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、フェノール類とアラルキルエーテル類との反応を効率的に進行させることができる。
反応温度を上記下限値以上とすることにより、フェノール類とアラルキルエーテル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、フェノールアラルキル樹脂の分解を抑制することができる。
なお、反応時には、必要に応じて消泡剤、界面活性剤等を反応安定化のために使用することができる。また、反応時の攪拌速度は特に限定されないが、速い方が好ましい。
フェノールアラルキル樹脂の合成終了後には、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、常圧蒸留や、減圧蒸留、水蒸気蒸留等を行うことも可能である。
ルアラルキル樹脂を合成した後、反応系の水洗を行い、フェノールアラルキル樹脂中に含有されるリン酸類の濃度を3.0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、フェノールアラルキル樹脂の分解を抑制することができる。
本発明の製造方法においては、フェノール類とアラルキルエーテル類とをリン酸類を用い、フェノール類やアラルキルエーテ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。
このため反応時には、触媒であるリン酸類を多量に含んだ水相と、フェノール類、アラルキルエーテル類、及び、フェノールアラルキル樹脂からなる触媒がほとんど存在しない有機相とに相分離した状態となる。フェノール類及びアラルキルエーテル類のモノマーは比較的水相に溶出しやすく、フェノールアラルキル樹脂の低分子量成分も少量ではあるが溶出され、溶出した部分は反応が進行する。一方、高分子量成分ではほとんど溶出がないため、反応が実質的に進行しない。
このように、本発明の製造方法による反応系においては、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、生成したフェノールアラルキ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。これにより、未反応フェノール類の含有量が少ないフェノールアラルキル樹脂を高収率に製造することができるものである。
攪拌装置及び温度計を備えた3Lの三口フラスコ中に、フェノール1000部、α,α’−ジメトキシ−p−キシレン(PXDM)1236部(反応モル比 PXDM/フェノール=0.70)、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、130℃の常圧蒸留下で3時間反応を行った後、150℃の常圧蒸留下で2時間反応を行った。反応終了後、反応生成物中の未反応フェノール量をガスクロマトグラフィーで測定した。
次いで、メチルエチルケトン500部と純水400部を添加して、60℃まで温度を下げて樹脂相と分離した水相を除去した。さらに純水1000部を添加し、樹脂相と分離している水相を除去する水洗工程を3回行った。水洗後の樹脂中に残存しているリン酸量を測定したところ、0.07部であった。
その後、50%水酸化ナトリウム水溶液0.06部(上記残存リン酸1当量に対して1.2当量)を添加し、常圧蒸留を行い130℃まで昇温し、5000Paの減圧度で減圧蒸留を行って150℃まで昇温して、フェノールアラルキル樹脂1725部を得た。
攪拌装置及び温度計を備えた3Lの三口フラスコ中に、フェノール1000部、α,α’−ジメトキシ−p−キシレン(PXDM)1466部(反応モル比 PXDM/フェノール=0.83)、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、130℃の常圧蒸留下で3時間反応を行った後、150℃の常圧蒸留下で2時間反応を行った。反応終了後、反応生成物中の未反応フェノール量をガスクロマトグラフィーで測定した。
次いで、メチルエチルケトン1000部と純水400部を添加して、60℃まで温度を下げて樹脂相と分離した水相を除去した。さらに純水1000部を添加し、樹脂相と分離している水相を除去する水洗工程を3回行った。水洗後の樹脂中に残存しているリン酸量を測定したところ、0.07部であった。
その後、50%水酸化ナトリウム水溶液0.06部(上記残存リン酸1当量に対して1.2当量)を添加し、常圧蒸留を行い130℃まで昇温し、5000Paの減圧度で減圧蒸留を行って150℃まで昇温して、フェノールアラルキル樹脂1733部を得た。
攪拌装置及び温度計を備えた3Lの三口フラスコ中に、フェノール1000部、α,α’−ジメトキシ−p−キシレン(PXDM)1236部(反応モル比 PXDM/フェノール=0.70)、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、150℃の常圧蒸留下で2時間反応を行った後、ジエチル硫酸を2.18部添加し、150℃の常圧蒸留下で1時間反応を行った。反応終了後、反応生成物中の未反応フェノール量をガスクロマトグラフィーで測定した。
次いで、メチルエチルケトン500部と純水400部を添加して、60℃まで温度を下げて樹脂相と分離した水相を除去した。さらに純水1000部を添加し、樹脂相と分離し
ている水相を除去する水洗工程を3回行った。水洗後の樹脂中に残存しているリン酸量を測定したところ、0.07部であった。
その後、50%水酸化ナトリウム水溶液0.06部(上記残存リン酸1当量に対して1.2当量)を添加し、常圧蒸留を行い130℃まで昇温し、5000Paの減圧度で減圧蒸留を行って150℃まで昇温して、フェノールアラルキル樹脂1740部を得た。
攪拌装置及び温度計を備えた3Lの三口フラスコ中に、フェノール1000部、α,α’−ジメトキシ−p−キシレン(PXDM)1236部(反応モル比 PXDM/フェノール=0.70)、85%リン酸水溶液429部(フェノール類1モルに対して0.35モルに相当)を添加し、150℃の常圧蒸留下で3時間反応を行った後、170℃の常圧蒸留下で2時間反応を行った。反応終了後、反応組成物中の未反応フェノール量をガスクロマトグラフィーで測定した。
その後、メチルエチルケトン500部と純水400部を添加して、60℃まで温度を下げて樹脂相と分離した水相を除去した。さらに純水1000部を添加し、樹脂相と分離している水相を除去する水洗工程を3回行った。水洗後の樹脂中に残存しているリン酸量を測定したところ、0.07部であった。
その後、50%水酸化ナトリウム水溶液0.06部(上記残存リン酸1当量に対して1.2当量)を添加し、常圧蒸留を行い130℃まで昇温し、5000Paの減圧度で減圧蒸留を行って150℃まで昇温して、フェノールアラルキル樹脂1715部を得た。
攪拌装置及び温度計を備えた3Lの三口フラスコ中に、フェノール1000部、α,α’−ジメトキシ−p−キシレン(PXDM)1236部(反応モル比 PXDM/フェノール=0.70)、85%リン酸水溶液429部(フェノール類1モルに対して0.35モルに相当)を添加し、150℃の常圧蒸留下で3時間反応を行った後、170℃の常圧蒸留下で2時間反応を行った。反応終了後、反応生成物中の未反応フェノール量をガスクロマトグラフィーで測定した。
次いで、メチルエチルケトン500部と純水2500部を添加して、60℃まで温度を下げて樹脂相と分離した水相を除去した。さらに純水2500部を添加し、樹脂相と分離している水相を除去する水洗工程を3回行った。水洗後の樹脂中に残存しているリン酸量を測定したところ、検出限界以下であった。
その後、常圧蒸留を行い130℃まで昇温し、5000Paの減圧度で減圧蒸留を行って150℃まで昇温して、フェノールアラルキル樹脂1706部を得た。
攪拌装置及び温度計を備えた3Lの三口フラスコ中に、フェノール1000部、α,α’−ジメトキシ−p−キシレン(PXDM)800部(反応モル比 PXDM/フェノール=0.45)、ジエチル硫酸2.76部を添加し、150℃の常圧蒸留下で2時間反応を行った。反応終了後、反応組成物中の未反応フェノール量をガスクロマトグラフィーで測定した。その後、常圧蒸留を行って150℃まで昇温し、5000Paの減圧度で減圧蒸留を行って270℃まで昇温し、樹脂1525部を得た。
攪拌装置及び温度計を備えた3Lの三口フラスコ中に、フェノール1000部、α,α’−ジメトキシ−p−キシレン(PXDM)1256部(反応モル比 PXDM/フェノール=0.70)、ジエチル硫酸2.18部を添加し、150℃の常圧蒸留下で2時間反応を行った。反応終了後、反応組成物中の未反応フェノール量をガスクロマトグラフィーで測定した。その後、常圧蒸留を行って150℃まで昇温し、5000Paの減圧度で減圧蒸留を行って200℃まで昇温し、樹脂1540部を得た。
(1)反応終了後の未反応フェノール量、及び、樹脂中の未反応フェノール量: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、2,5−キシレノールを内部標準として内部標準法で測定した。
(2)軟化点:JIS K 2531 に準拠して測定した。
(3)50%エタノール溶液動粘度:樹脂を用いて50重量%のエタノール溶液を調製し、25℃でキャノンフェンスケを用いて測定した。
(4)収得量:仕込みフェノール類1000部に対する、収得樹脂量(部)で表した。
比較例1は、実施例1と同等水準の粘度特性を有する樹脂を合成する目的で、従来の方法で、フェノール類を過剰気味に反応させたが、反応終了時の未反応フェノール類量が多く、収得量が低下した。
また、比較例2は、実施例1、3、4、5と同量のフェノール類、アラルキルエーテル類を原料として、従来の方法で反応させたが、粘度特性が大きく変わり、未反応フェノール類量も増加して収得量が低下した。
Claims (3)
- フェノール類とアラルキルエーテル類とを、リン酸類を触媒として反応させることを特徴とするフェノールアラルキル樹脂の製造方法。
- 前記フェノール類1モルに対して、リン酸類0.2モル以上を用いる請求項1に記載のフェノールアラルキル樹脂の製造方法。
- 前記リン酸類は、リン酸である請求項1又は2に記載のフェノールアラルキル樹脂の製造方法。
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