JP2006273899A - Phenol resin and method for producing the same - Google Patents

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俊史 齋藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for obtaining a phenol resin having a high ortho-form ratio and the phenol resin obtained from the method. <P>SOLUTION: This method for producing the phenol resin by reacting phenols with aldehydes is characterized with that the water content in the reaction system of the reaction is ≤10 wt.% based on the total of the reaction system, and a micro wave is used as a heating means of the reaction. Also, the phenolic resin obtained by the method of production has preferably ≥70 mol% ortho position as the bonding positions of methylene, dimethylene ether and methylol groups relative to the hydroxy groups of the phenols. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、フェノール樹脂とその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a phenol resin and a method for producing the same.

フェノール樹脂としては、フェノール類に由来するフェノール性水酸基に対する、メチレン基等の結合位置が、オルソ位とパラ位が同程度の比率であるランダム型フェノール樹脂と、オルソ位での結合が多いハイオルソ型フェノール樹脂が知られている。   As the phenol resin, the phenolic hydroxyl group derived from phenols is a random type phenol resin in which the bonding position of the methylene group etc. is the same ratio between the ortho position and the para position, and the high ortho type with many bonds at the ortho position. Phenolic resins are known.

ランダム型フェノール樹脂は、通常、フェノール類とアルデヒド類とを、蓚酸、パラトルエンスルホン酸、塩酸、硫酸のような、公知の有機酸及び/又は無機酸を触媒として用い、常圧下、還流温度で数時間付加縮合反応を行い、その後、脱水および未反応モノマー類を除去する方法により得られる。
一方、ハイオルソ型フェノール樹脂は、フェノール類とアルデヒド類とを、酢酸亜鉛、酢酸鉛、ナフテン酸亜鉛等の2価の金属塩触媒を用い、弱酸性下で付加縮合反応をさせた後、必要に応じて更に酸触媒を添加して脱水しながら縮合反応を進めた後、未反応モノマー類を除去する工程により得られる(例えば、特許文献1ないし3参照。)。
Random type phenolic resins usually use phenols and aldehydes as a catalyst with known organic acids and / or inorganic acids such as oxalic acid, p-toluenesulfonic acid, hydrochloric acid, sulfuric acid at normal temperature and reflux temperature. It can be obtained by a method in which an addition condensation reaction is performed for several hours, and then dehydration and unreacted monomers are removed.
On the other hand, a high-ortho type phenolic resin requires phenol and aldehyde after an addition condensation reaction under weak acidity using a divalent metal salt catalyst such as zinc acetate, lead acetate or zinc naphthenate. Accordingly, it is obtained by a step of removing the unreacted monomers after adding the acid catalyst and proceeding the condensation reaction while dehydrating (see, for example, Patent Documents 1 to 3).

また、他の方法として、弱酸性触媒下で、反応温度を100℃以上にすることにより、ハイオルソ型フェノール樹脂を製造する方法(例えば、特許文献4参照。)、塩基性触媒の存在下、100℃以上の温度で反応を行い、2価の金属塩触媒を使用せずハイオルソ型フェノール樹脂を製造する方法(例えば、特許文献5参照。)、あるいは、110℃以上の温度で2価の金属塩触媒を使用せずにハイオルソ型フェノール樹脂を製造する方法(例えば、特許文献6参照。)などが知られている。   As another method, a method for producing a high-ortho-type phenol resin by setting the reaction temperature to 100 ° C. or higher under a weakly acidic catalyst (see, for example, Patent Document 4), in the presence of a basic catalyst, 100 A method of producing a high-ortho-type phenolic resin by using a reaction at a temperature of at least 100 ° C. without using a divalent metal salt catalyst (see, for example, Patent Document 5), or a divalent metal salt at a temperature of at least 110 ° C. A method for producing a high-ortho type phenolic resin without using a catalyst (for example, see Patent Document 6) is known.

ハイオルソ型フェノール樹脂を得るためには、通例高温で反応させる方が有利であることが知られているが、高温状態を発生させる手法として、物質にマイクロ波を照射する方法が知られている。
マイクロ波を加熱源として用いた場合、局所的に物質の沸点以上になる超高温のスポットが発生するローカルスーパーヒーティングという現象が知られており、通常に外側から順次加温熱されるのとは異なり、マイクロ波が物質の深部まで浸透し、内部より直接加熱されるために起こる固有の現象である。
In order to obtain a high-ortho type phenol resin, it is generally known that it is more advantageous to react at a high temperature, but as a method for generating a high temperature state, a method of irradiating a substance with microwaves is known.
When microwaves are used as a heating source, a phenomenon called local superheating, in which an ultra-high temperature spot that locally exceeds the boiling point of the substance is known, is usually heated sequentially from the outside In contrast, it is an inherent phenomenon that occurs because microwaves penetrate deep into the material and are heated directly from within.

マイクロ波照射によりフェノール樹脂を合成する方法としては、フェノールとホルムアルデヒド水溶液との混合物に触媒を添加してマイクロ波を照射して反応させる方法(例えば、特許文献7参照。)が知られているが、この方法では、反応系に水分が多量に存在するために、マイクロ波が深部まで浸透せず、ローカルスーパーヒーティングによる効果が充分でなく、ランダム型のフェノール樹脂しか得ることが出来なかった。   As a method for synthesizing a phenol resin by microwave irradiation, a method of adding a catalyst to a mixture of phenol and an aqueous formaldehyde solution and irradiating the mixture with microwaves (for example, see Patent Document 7) is known. In this method, since a large amount of moisture is present in the reaction system, the microwaves do not penetrate deeper, the effect of local superheating is not sufficient, and only a random type phenol resin can be obtained.

特開昭55−090523号公報JP 55-090523 A 特開昭59−080418号公報JP 59-080418 A 特開昭62−230815号公報JP-A-62-230815 特開昭55−155013号公報JP-A-55-155013 特開昭57−051714号公報JP-A-57-051714 特開平04−202312号公報Japanese Patent Laid-Open No. 04-203212 特開昭55−090523号公報JP 55-090523 A

本発明は、オルソ化率の高いフェノール樹脂を得る方法、及び、この方法により得られたフェノール樹脂を提供するものである。   The present invention provides a method for obtaining a phenol resin having a high ortho-ratio and a phenol resin obtained by this method.

このような目的は、下記の本発明(1)〜(3)により達成される。
(1)フェノール類と、アルデヒド類とを反応させるフェノール樹脂の製造方法であって、上記反応時の反応系内の水分量が、反応系全体に対して10重量%以下であり、上記反応時の加熱手段としてマイクロ波を用いることを特徴とするフェノール樹脂の製造方法。
(2)上記(1)に記載の製造方法により得られたものであることを特徴とするフェノール樹脂。
(3)上記フェノール樹脂は、フェノール類に由来するフェノール性水酸基に対するメチレン基、ジメチレンエーテル基、及び、メチロール基の結合位置の70モル%以上がオルソ部位である、上記(2)に記載のフェノール樹脂。
Such an object is achieved by the following present inventions (1) to (3).
(1) A method for producing a phenol resin in which phenols and aldehydes are reacted, wherein the amount of water in the reaction system during the reaction is 10% by weight or less with respect to the whole reaction system, and during the reaction A method for producing a phenol resin, characterized in that microwaves are used as heating means.
(2) A phenol resin obtained by the production method according to (1) above.
(3) The phenol resin is described in (2) above, in which 70 mol% or more of the bonding positions of methylene group, dimethylene ether group, and methylol group with respect to the phenolic hydroxyl group derived from phenol is an ortho site. Phenolic resin.

本発明は、フェノール類とアルデヒド類とを反応させフェノール樹脂を製造するにあたって、上記反応時の反応系内の水分量が、反応系全体に対して10重量%以下であり、反応時の加熱手段としてマイクロ波を用いることを特徴とするフェノール樹脂の製造方法であり、上記本発明の製造方法で得られたフェノール樹脂は、オルソ化率の高いものである。   In the present invention, when a phenol resin is produced by reacting phenols and aldehydes, the water content in the reaction system during the reaction is 10% by weight or less based on the whole reaction system, and heating means during the reaction A phenol resin production method characterized by using a microwave as the above, and the phenol resin obtained by the production method of the present invention has a high ortho-ratio.

以下、本発明のフェノール樹脂とその製造方法について詳細に説明する。
本発明のフェノール樹脂の製造方法は、フェノール類とアルデヒド類とを反応させるフェノール樹脂の製造方法であって、上記反応時の反応系内の水分量が、反応系全体に対して10重量%以下であり、上記反応時の加熱手段としてマイクロ波を用いることを特徴とする。
また、本発明のフェノール樹脂は、上記本発明の製造方法により得られたものであることを特徴とする。
まず、本発明の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)について説明する。
Hereinafter, the phenol resin of the present invention and the production method thereof will be described in detail.
The method for producing a phenolic resin of the present invention is a method for producing a phenolic resin in which phenols and aldehydes are reacted, and the amount of water in the reaction system at the time of the reaction is 10% by weight or less based on the entire reaction system. And microwaves are used as the heating means during the reaction.
The phenolic resin of the present invention is obtained by the production method of the present invention.
First, a method for producing a phenol resin of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “manufacturing method”) will be described.

本発明の製造方法において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が、通常、フェノール、クレゾールが多く用いられる。   Although it does not specifically limit as phenols used in the manufacturing method of this invention, For example, cresol, such as phenol, o-cresol, m-cresol, 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, isopropylphenol, butylphenol, p -Butylphenol such as tert-butylphenol, p-tert-amylphenol, p-octylphenol, p-nonylphenol, alkylphenols such as p-cumylphenol, fluorophenol, chlorophenol, bromophenol, iodine Halogenated phenols such as phenol, monovalent phenol substitutes such as p-phenylphenol, aminophenol, nitrophenol, dinitrophenol and trinitrophenol, and monovalent phenols such as 1-naphthol and 2-naphthol, resorcin, Examples thereof include polyhydric phenols such as alkyl resorcin, pyrogallol, catechol, alkyl catechol, hydroquinone, alkyl hydroquinone, phloroglucin, bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S, and dihydroxynaphthalene. Although these can be used individually or in combination of 2 or more types, generally phenol and cresol are often used.

また、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が、通常、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒドなどのホルムアルデヒド類が多く用いられる。   The aldehydes are not particularly limited, but examples include formaldehyde, paraformaldehyde, trioxane, acetaldehyde, propionaldehyde, polyoxymethylene, chloral, hexamethylenetetramine, furfural, glyoxal, n-butyraldehyde, caproaldehyde, allylaldehyde. Benzaldehyde, crotonaldehyde, acrolein, tetraoxymethylene, phenylacetaldehyde, o-tolualdehyde, salicylaldehyde and the like. These can be used alone or in combination of two or more, but usually formaldehydes such as formaldehyde and paraformaldehyde are often used.

上記フェノール類とアルデヒド類との反応に際しては、目的とするフェノール樹脂の種類や性状に応じて、酸性触媒または塩基性触媒を用いることができるし、これらを有機粒子、無機粒子に固定化した触媒を用いても良い。さらに、これらの触媒を用いずに反応を行うこともできる。   In the reaction of the phenols and aldehydes, an acidic catalyst or a basic catalyst can be used according to the type and properties of the target phenol resin, and these are immobilized on organic particles or inorganic particles. May be used. Furthermore, the reaction can be carried out without using these catalysts.

酸性触媒としては特に限定されないが、例えば、塩酸、硫酸、リン酸、亜リン酸等の無機酸類、蓚酸、ジエチル硫酸、パラトルエンスルホン酸、有機ホスホン酸等の有機酸類、酢酸亜鉛等の金属塩類等が挙げられる。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。   Although it does not specifically limit as an acidic catalyst, For example, inorganic acids, such as hydrochloric acid, a sulfuric acid, phosphoric acid, phosphorous acid, Organic acids, such as oxalic acid, diethyl sulfuric acid, paratoluenesulfonic acid, and organic phosphonic acid, Metal salts, such as zinc acetate Etc. These can be used alone or in combination of two or more.

塩基性触媒としては特に限定されないが、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物、カルシウム、マグネシウム、バリウム等のアルカリ土類金属の酸化物及び水酸化物、アンモニア、モノエタノールアミン等の第1級アミン、ジエタノールアミン等の第2級アミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリエタノールアミン、ジアザビシクロウンデセン等の第3級アミン等のアミン系化合物、あるいは炭酸ナトリウム、ヘキサメチレンテトラミン等のアルカリ性物質等が挙げられる。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。   The basic catalyst is not particularly limited, but examples thereof include alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide, lithium hydroxide and potassium hydroxide, and alkaline earth metal oxides and hydroxides such as calcium, magnesium and barium. Amine compounds such as primary amines such as ammonia and monoethanolamine, secondary amines such as diethanolamine, tertiary amines such as trimethylamine, triethylamine, triethanolamine and diazabicycloundecene, or sodium carbonate, Examples include alkaline substances such as hexamethylenetetramine. These can be used alone or in combination of two or more.

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)は特に限定されないが、例えば、ノボラック型フェノール樹脂を合成する場合には、通常、F/P=0.1〜0.95として反応させることができる。好ましくは、F/P=0.3〜0.9である。
反応モル比が上記下限値未満であると、得られるフェノール樹脂の歩留りが低くなりやすく、また、分子量が過小となる傾向がある。一方、反応モル比が上記上限値を越えると、分子量の制御が難しくなり、反応条件によってはゲル化もしくは部分的なゲル化物が生成することがある。
また、レゾール型フェノール樹脂を合成する場合には、通常、F/P=0.9〜3.0として反応させることができる。好ましくは、F/P=0.95〜2.5である。
反応モル比が上記下限値未満であると、架橋点が不足して三次元架橋構造が形成されず、硬化しないことがある。一方、反応モル比が上記上限値を越えると、未反応のアルデヒド類が多く残存してしまうことがある。
The reaction molar ratio (F / P) of the phenols (P) and the aldehydes (F) is not particularly limited. For example, when synthesizing a novolac type phenol resin, usually F / P = 0.1. It can be made to react as -0.95. Preferably, F / P = 0.3 to 0.9.
If the reaction molar ratio is less than the above lower limit, the yield of the resulting phenol resin tends to be low, and the molecular weight tends to be too low. On the other hand, when the reaction molar ratio exceeds the above upper limit, it is difficult to control the molecular weight, and gelation or partial gelation may be generated depending on the reaction conditions.
Moreover, when synthesizing a resol type phenol resin, it can be made to react normally as F / P = 0.9-3.0. Preferably, F / P = 0.95 to 2.5.
When the reaction molar ratio is less than the above lower limit value, the crosslinking point is insufficient, and a three-dimensional crosslinked structure may not be formed and may not be cured. On the other hand, when the reaction molar ratio exceeds the above upper limit, a large amount of unreacted aldehydes may remain.

また、上記反応を行う際の反応条件としては特に限定されないが、反応系の温度は、165〜180℃程度とすることができる。
また、反応時間は、例えば酸性触媒を用いてノボラック型フェノール樹脂を合成する場合は、0.5〜3時間程度、触媒を用いずにノボラック型フェノール樹脂を合成する場合は1〜10時間程度、塩基性触媒を用いてレゾール型フェノール樹脂を合成する場合は、0.5〜2時間程度とすることができる。
Moreover, it does not specifically limit as reaction conditions at the time of performing the said reaction, but the temperature of a reaction system can be about 165-180 degreeC.
The reaction time is, for example, about 0.5 to 3 hours when a novolac type phenol resin is synthesized using an acidic catalyst, and about 1 to 10 hours when a novolac type phenol resin is synthesized without using a catalyst. When a resol type phenol resin is synthesized using a basic catalyst, it can be set to about 0.5 to 2 hours.

本発明の製造方法においては、上記フェノール樹脂の反応を行うにあたって、反応系内の水分量が、反応系全体に対して10重量%以下である。これにより、反応時の加熱手段としてマイクロ波を用いた場合に、マイクロ波のエネルギーを効率的に反応基質に伝えて反応を進行させることができる。
このような目的のためには、反応系内の水分量は7重量%以下であることが好ましく、さらに好ましくは5重量%以下である。
In the production method of the present invention, when the phenol resin is reacted, the amount of water in the reaction system is 10% by weight or less based on the entire reaction system. Thereby, when a microwave is used as a heating means during the reaction, the energy of the microwave can be efficiently transmitted to the reaction substrate to advance the reaction.
For this purpose, the water content in the reaction system is preferably 7% by weight or less, more preferably 5% by weight or less.

反応系内の水分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、まず、反応開始時における水分量を上記上限値以下とする方法としては例えば、アルデヒド類としてパラホルムアルデヒドのような水分含有量の少ないものを用いる方法のほか、ホルムアルデヒド水溶液のような水溶液形態のものを用いて、反応前に常圧または減圧下で脱水処理を施すことなどにより行うことができる。 また、反応中の反応系内の水分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、反応によって水を生じる場合は、これを常圧または減圧下で取り除きながら反応する方法(脱水反応)により行うことができる。   The method for setting the amount of water in the reaction system to be equal to or lower than the above upper limit is not particularly limited. First, as a method for setting the amount of water at the start of the reaction to be equal to or lower than the upper limit, for example, aldehydes such as paraformaldehyde In addition to the method using a low content, an aqueous solution such as a formaldehyde aqueous solution can be used for dehydration treatment under normal pressure or reduced pressure before the reaction. In addition, the method of setting the amount of water in the reaction system during the reaction to the upper limit or less is not particularly limited. However, when water is produced by the reaction, the reaction is performed while removing the water under normal pressure or reduced pressure (dehydration reaction). ).

なお、本発明の製造方法においては、フェノール類と、アルデヒド類との反応に際して反応溶媒を用いることができるが、マイクロ波を吸収する性質を有する極性溶媒は、フェノール樹脂の合成反応効率を低下させることがあるので、極力用いないことが好ましい。   In the production method of the present invention, a reaction solvent can be used for the reaction between phenols and aldehydes, but a polar solvent having a property of absorbing microwaves reduces the synthesis reaction efficiency of the phenol resin. Therefore, it is preferable not to use as much as possible.

本発明の製造方法においては、フェノール類と、アルデヒド類との反応に際して、その加熱源としてマイクロ波を用いる。これにより、オルソ化率の高いフェノール樹脂を合成することができる。
マイクロ波を加熱源として用いた場合、このようなフェノール樹脂を合成できる理由は明白ではないが、マイクロ波を照射することにより、マイクロ波が物質の深部まで浸透し、内部より直接加熱されるために、局所的に物質の沸点以上になる超高温のスポットが発生するローカルスーパーヒーティングという現象が起こるためではないかと考えられる。
In the production method of the present invention, microwaves are used as a heating source for the reaction between phenols and aldehydes. Thereby, it is possible to synthesize a phenol resin having a high ortho ratio.
When microwaves are used as a heating source, the reason why such a phenolic resin can be synthesized is not clear, but because microwaves penetrate deep into the material and are heated directly from the inside by irradiation with microwaves. In addition, it is thought that this is due to a phenomenon called local superheating in which an ultra-high temperature spot that locally exceeds the boiling point of the substance occurs.

本発明の製造方法において、熱源として用いることができるマイクロ波の周波数は特に限定されない。現在は電波法により、日本国内では、433.05〜434.79MHz、890〜940MHz、2400〜2500MHz、5725〜5875MHz、及び、24.000〜24.250GHzの周波数帯のマイクロ波が使用できるが、本発明の製造方法に適用するにあたっては、上記以外の周波数帯のマイクロ波でも使用できる。
また、マイクロ波の出力についても特に限定されず、製造装置の規模、合成するフェノール樹脂の性状などに合わせて、適宜選択することができる。
In the production method of the present invention, the frequency of the microwave that can be used as a heat source is not particularly limited. Currently, according to the Radio Law, microwaves in the frequency bands of 433.05 to 434.79 MHz, 890 to 940 MHz, 2400 to 2500 MHz, 5725 to 5875 MHz, and 24.000 to 24.250 GHz can be used in Japan. When applied to the manufacturing method of the present invention, microwaves in frequency bands other than those described above can also be used.
Further, the output of the microwave is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the scale of the manufacturing apparatus, the property of the phenol resin to be synthesized, and the like.

本発明の製造方法では、フェノール樹脂の合成工程において、その一部あるいは全部にマイクロ波の照射を適用することができる。あるいは、マイクロ波の照射と、通常の加熱方法とを併用することもできる。このような場合も本発明に含まれる。   In the production method of the present invention, microwave irradiation can be applied to part or all of the phenol resin synthesis step. Alternatively, microwave irradiation and a normal heating method can be used in combination. Such a case is also included in the present invention.

本発明の製造方法において、上記マイクロ波の照射を実施する形態としては特に限定されないが、例えば、反応容器にマイクロ波を吸収しにくい素材を使用し、反応容器の外部よりマイクロ波を照射する方法、または反応容器の内部にマイクロ波発振装置を設置し、反応系中でマイクロ波を照射する方法などが挙げられる。   In the production method of the present invention, the form of performing the microwave irradiation is not particularly limited. For example, a method of using a material that hardly absorbs microwaves in the reaction vessel and irradiating the microwaves from the outside of the reaction vessel Alternatively, a method of irradiating microwaves in a reaction system by installing a microwave oscillating device inside the reaction vessel may be used.

次に、本発明のフェノール樹脂について説明する。
本発明のフェノール樹脂は、上記本発明の製造方法により得られたものであることを特徴とする。
Next, the phenol resin of the present invention will be described.
The phenol resin of the present invention is obtained by the production method of the present invention.

本発明のフェノール樹脂においては、フェノール類が有するフェノール性水酸基に対するメチレン基、ジメチレンエーテル基、及び、メチロール基の結合位置の70モル%以上がオルソ部位であることが好ましい。さらに好ましくは70〜99モル%である。
上記本発明の製造方法は、このようにオルソ化率の高いフェノール樹脂を効率よく合成できるものである。
なお、上記メチレン基、ジメチレンエーテル基、及び、メチロール基はいずれも、アルデヒド類としてホルムアルデヒドを用いた場合の基名であるが、ホルムアルデヒド以外のアルデヒド類を用いた場合は、それぞれ置換メチレン基、置換ジメチレンエーテル基、及び、置換メチロール基となる。このような場合も本発明に含まれるものである。
In the phenol resin of the present invention, it is preferable that 70 mol% or more of the bonding positions of the methylene group, dimethylene ether group, and methylol group with respect to the phenolic hydroxyl group of the phenol is an ortho site. More preferably, it is 70-99 mol%.
The production method of the present invention can efficiently synthesize a phenol resin having a high ortho-rification rate as described above.
The methylene group, dimethylene ether group, and methylol group are all group names when formaldehyde is used as the aldehyde, but when aldehydes other than formaldehyde are used, the substituted methylene group, It becomes a substituted dimethylene ether group and a substituted methylol group. Such a case is also included in the present invention.

このようなフェノール樹脂を合成する方法としては、例えば、フェノールとパラホルムアルデヒドとを反応装置に仕込み、触媒下または無触媒下で、脱水を行いながら反応系内の水分量を0.1〜10重量%に維持して、165〜170℃で0.5〜10時間反応させることにより、合成することができる。
本発明のフェノール樹脂において、上記オルソ化率を高める方法としては特に限定されないが、例えば、反応条件として、反応系中の水分量を0.1〜5重量%、反応温度を170〜180℃とする方法、触媒として酢酸亜鉛などの二価金属塩を用いるか、触媒を用いない系で反応させる方法、あるいは、これらを組み合わせる方法などを挙げることができる。
As a method for synthesizing such a phenol resin, for example, phenol and paraformaldehyde are charged into a reactor, and the water content in the reaction system is 0.1 to 10 wt. It can synthesize | combine by making it maintain at% and making it react at 165-170 degreeC for 0.5 to 10 hours.
In the phenol resin of the present invention, the method for increasing the ortho ratio is not particularly limited. For example, as reaction conditions, the water content in the reaction system is 0.1 to 5% by weight, and the reaction temperature is 170 to 180 ° C. And a method of using a divalent metal salt such as zinc acetate as a catalyst, a method of reacting in a system not using a catalyst, a method of combining these, and the like.

本発明のフェノール樹脂の形態は特に限定されず、液状、固形状いずれの形態のものでも得ることができる。   The form of the phenol resin of the present invention is not particularly limited, and it can be obtained in either liquid or solid form.

本発明のフェノール樹脂において、上記オルソ化率は、IRスペクトルより測定することができる。
具体的には、例えば、フェノールとホルムアルデヒドとの反応により得られたフェノール樹脂について測定する場合には、フーリエ変換赤外分光光度計を用いて、得られたIRスペクトルから、オルソ位メチレン結合(730〜770cm−1、以下D760)、パラ位メチレン結合(800〜840cm−1 、以下D820)の各吸光度より、D820の吸光度を補正して、下記式により算出することができる。
オルソ化率(%)=100×[D760/(D760+D820×1.44)]
In the phenolic resin of the present invention, the ortho ratio can be measured from an IR spectrum.
Specifically, for example, when measuring a phenol resin obtained by a reaction between phenol and formaldehyde, an ortho-methylene bond (730) is obtained from the obtained IR spectrum using a Fourier transform infrared spectrophotometer. ~770cm -1, less D760), from the absorbance of para methylene bond (800~840cm -1, less D820), by correcting the absorbance of D820, it can be calculated by the following equation.
Orthoformation rate (%) = 100 × [D760 / (D760 + D820 × 1.44)]

以上に説明したように、本発明は、フェノール類とアルデヒド類とを反応させフェノール樹脂を製造するにあたって、上記反応時の反応系内の水分量が、反応系全体に対して10重量%以下であり、反応時の加熱手段としてマイクロ波を用いることを特徴とするフェノール樹脂の製造方法である。
そして、この製造方法により得られた本発明のフェノール樹脂は、オルソ化率の高いものであり、このような性状を要求される用途に好適に適用できるものである。
As described above, in the present invention, when a phenol resin is produced by reacting phenols and aldehydes, the amount of water in the reaction system during the reaction is 10% by weight or less based on the entire reaction system. There is a method for producing a phenol resin, characterized in that microwaves are used as a heating means during the reaction.
And the phenol resin of this invention obtained by this manufacturing method is a thing with a high ortho-ratio, and can be applied suitably for the use as which such a property is requested | required.

以下、本発明を実施例により説明する。   Hereinafter, the present invention will be described by way of examples.

[実施例1]
攪拌装置を備えたフラスコに、フェノール1000重量部、92重量%パラホルムアルデヒド243重量部(F/P比=0.7)、蓚酸10重量部を仕込んだ。反応開始前の反応系中の水分量は1.5重量%であった。
上記フラスコを、マルチモード型マイクロ波照射装置を備え、アースされたシールドケース内に設置して、2450MHzのマイクロ波を出力600Wで照射し、反応によって生じる水を常圧除去しながら、反応系中の水分量を2.0〜5.0重量%として165℃で1時間反応させ、ノボラック型フェノール樹脂881重量部を得た。
得られたノボラック型フェノール樹脂は、オルソ化率72.2モル%であった。
[Example 1]
A flask equipped with a stirrer was charged with 1000 parts by weight of phenol, 243 parts by weight of paraformaldehyde (243 parts by weight) (F / P ratio = 0.7), and 10 parts by weight of oxalic acid. The water content in the reaction system before starting the reaction was 1.5% by weight.
The flask was equipped with a multi-mode type microwave irradiation device, placed in a grounded shield case, irradiated with 2450 MHz microwave at an output of 600 W, while removing water generated by the reaction at normal pressure, The water content was adjusted to 2.0 to 5.0% by weight at 165 ° C. for 1 hour to obtain 881 parts by weight of a novolak type phenol resin.
The obtained novolak-type phenol resin had an ortho-conversion rate of 72.2 mol%.

[実施例2]
攪拌装置を備えたフラスコに、フェノール1000重量部、92重量%パラホルムアルデヒド243重量部(F/P比=0.7)を仕込んだ。反応開始前の反応系中の水分量は1.6重量%であった。
上記フラスコを上記装置に設置して、2450MHzのマイクロ波を出力600Wで照射して、反応によって生じる水を常圧除去しながら、反応系中の水分量を2.0〜5.0重量%として170℃で6時間反応させ、ノボラック型フェノール樹脂542重量部を得た。
得られたノボラック型フェノール樹脂は、オルソ化率80.8モル%であった。
[Example 2]
A flask equipped with a stirrer was charged with 1000 parts by weight of phenol and 243 parts by weight of paraformaldehyde (243 parts by weight) (F / P ratio = 0.7). The water content in the reaction system before starting the reaction was 1.6% by weight.
The flask was installed in the apparatus, and a microwave of 2450 MHz was irradiated at an output of 600 W to remove water generated by the reaction at normal pressure, while setting the water content in the reaction system to 2.0 to 5.0% by weight. The mixture was reacted at 170 ° C. for 6 hours to obtain 542 parts by weight of a novolac type phenol resin.
The obtained novolac type phenol resin had an ortho-conversion rate of 80.8 mol%.

[実施例3]
攪拌装置を備えたフラスコに、フェノール1000重量部、92重量%パラホルムアルデヒド243重量部(F/P比=0.7)を仕込んだ。反応開始前の反応系中の水分量は1.6重量%であった。
次いで、減圧装置を用いて反応系を減圧脱水し、反応系中の水分量を0.2〜0.5重量%とした。
上記フラスコを上記装置に設置して、2450MHzのマイクロ波を出力600Wで照射して、反応によって生じる水を常圧除去しながら、反応系中の水分量を0.2〜0.5重量%として175℃で6時間反応させ、ノボラック型フェノール樹脂549重量部を得た。
得られたノボラック型フェノール樹脂は、オルソ化率85.9モル%であった。
[Example 3]
A flask equipped with a stirrer was charged with 1000 parts by weight of phenol and 243 parts by weight of paraformaldehyde (243 parts by weight) (F / P ratio = 0.7). The water content in the reaction system before starting the reaction was 1.6% by weight.
Next, the reaction system was dehydrated under reduced pressure using a decompression device, and the water content in the reaction system was adjusted to 0.2 to 0.5 wt%.
The flask was installed in the apparatus, and a microwave of 2450 MHz was irradiated at an output of 600 W to remove water generated by the reaction at normal pressure, while setting the water content in the reaction system to 0.2 to 0.5% by weight. The mixture was reacted at 175 ° C. for 6 hours to obtain 549 parts by weight of a novolac type phenol resin.
The obtained novolak-type phenol resin had an orthoconversion ratio of 85.9 mol%.

[実施例4]
攪拌装置を備えたフラスコに、フェノール1000重量部、92重量%パラホルムアルデヒド485重量部(F/P比=1.4)、酢酸亜鉛8重量部を仕込んだ。反応開始前の反応系中の水分量は1.6重量%であった。
上記フラスコを上記装置に設置して、2450MHzのマイクロ波を出力600Wで照射して、反応によって生じる水を常圧除去しながら、反応系中の水分量を2.0〜3.0重量%として170℃で30分間反応させ、ジメチレンエーテル型レゾール樹脂887重量部を得た。
得られたジメチレンエーテル型レゾール樹脂は、オルソ化率81.0モル%であった。
[Example 4]
A flask equipped with a stirrer was charged with 1000 parts by weight of phenol, 485 parts by weight of 92% by weight paraformaldehyde (F / P ratio = 1.4), and 8 parts by weight of zinc acetate. The water content in the reaction system before starting the reaction was 1.6% by weight.
The flask was installed in the apparatus, and a microwave of 2450 MHz was irradiated at an output of 600 W to remove water generated by the reaction at normal pressure, while setting the water content in the reaction system to 2.0 to 3.0% by weight. The mixture was reacted at 170 ° C. for 30 minutes to obtain 887 parts by weight of dimethylene ether type resole resin.
The obtained dimethylene ether type resole resin had an ortho-conversion rate of 81.0 mol%.

[比較例1]
攪拌装置、コンデンサーを備えたフラスコに、フェノール1000重量部、92重量%パラホルムアルデヒド243重量部(F/P比=0.7)、蓚酸10重量部を仕込んだ。
これを、オイルバスで加熱して、反応によって生じる水を常圧除去しながら、165℃で1時間反応させ、ノボラック型フェノール樹脂894重量部を得た。
得られたノボラック型フェノール樹脂は、オルソ化率52.4モル%であった。
[Comparative Example 1]
A flask equipped with a stirrer and a condenser was charged with 1000 parts by weight of phenol, 243 parts by weight of paraformaldehyde (243 parts by weight) (F / P ratio = 0.7), and 10 parts by weight of oxalic acid.
This was heated in an oil bath and reacted at 165 ° C. for 1 hour while removing water generated by the reaction at normal pressure to obtain 894 parts by weight of a novolak type phenol resin.
The obtained novolac type phenol resin had an orthoconversion ratio of 52.4 mol%.

[比較例2]
攪拌装置、コンデンサーを備えたフラスコに、フェノール1000重量部、92重量%パラホルムアルデヒド243重量部(F/P比=0.7)を仕込んだ。
これを、オイルバスで加熱して、反応によって生じる水を常圧除去しながら、170℃で6時間反応させ、ノボラック型フェノール樹脂532重量部を得た。
得られたノボラック型フェノール樹脂は、オルソ化率65.5モル%であった。
[Comparative Example 2]
A flask equipped with a stirrer and a condenser was charged with 1000 parts by weight of phenol and 243 parts by weight of paraformaldehyde of 92% by weight (F / P ratio = 0.7).
This was heated in an oil bath and reacted at 170 ° C. for 6 hours while removing water generated by the reaction at normal pressure to obtain 532 parts by weight of a novolak type phenol resin.
The obtained novolak-type phenol resin had an ortho-conversion rate of 65.5 mol%.

[比較例3]
攪拌装置、コンデンサーを備えたフラスコに、フェノール1000重量部、92重量%パラホルムアルデヒド485重量部(F/P比=1.4)、酢酸亜鉛8重量部を仕込んだ。
これを、オイルバスで加熱して、反応によって生じる水を常圧除去しながら、170℃で30分間反応させ、ジメチレンエーテル型レゾール樹脂902重量部を得た。
得られたジメチレンエーテル型レゾール樹脂は、オルソ化率68.1モル%であった。
[Comparative Example 3]
A flask equipped with a stirrer and a condenser was charged with 1000 parts by weight of phenol, 485 parts by weight of paraformaldehyde (485% by weight) (F / P ratio = 1.4), and 8 parts by weight of zinc acetate.
This was heated in an oil bath and reacted at 170 ° C. for 30 minutes while removing water generated by the reaction at normal pressure to obtain 902 parts by weight of dimethylene ether type resole resin.
The obtained dimethylene ether type resole resin had an orthoconversion ratio of 68.1 mol%.

実施例及び比較例で得られたノボラック型フェノール樹脂のオルソ化率は、下記の方法で測定した。
フーリエ変換赤外分光光度計(Nicolet社製Avatar320)を用いて、上記実施例及び比較例で得られたフェノール樹脂のIRスペクトルから、オルソ位メチレン結合(730〜770cm−1、以下D760)、パラ位メチレン結合(800〜840cm−1 、以下D820)の各吸光度より、D820の吸光度を補正して、下記式により算出した。
オルソ化率(%)=100×[D760/(D760+D820×1.44)]
The orthorization rate of the novolak type phenol resin obtained in the Examples and Comparative Examples was measured by the following method.
From the IR spectra of the phenol resins obtained in the above examples and comparative examples using a Fourier transform infrared spectrophotometer (Avatar 320 manufactured by Nicolet), ortho-position methylene bonds (730 to 770 cm −1 , hereinafter referred to as D760), para The absorbance of D820 was corrected from each absorbance of the coordinate methylene bond (800 to 840 cm −1 , hereinafter referred to as D820), and calculated by the following formula.
Orthoformation rate (%) = 100 × [D760 / (D760 + D820 × 1.44)]

実施例1〜4は、反応系中の水分量を10重量%以下として、反応時の加熱手段としてマイクロ波を用いる本発明の製造方法により得られたフェノール樹脂であり、通常の加熱手段を適用した比較例1〜3と比べて、ノボラック型フェノール樹脂、ジメチレンエーテル型レゾール樹脂のいずれも、オルソ化率の高いものを合成することができた。   Examples 1 to 4 are phenol resins obtained by the production method of the present invention in which the moisture content in the reaction system is 10% by weight or less and microwaves are used as the heating means during the reaction, and the normal heating means is applied. In comparison with Comparative Examples 1 to 3, it was possible to synthesize a novolak type phenol resin and a dimethylene ether type resol resin having a high ortho-ratio.

本発明は、フェノール類とアルデヒド類とを反応させフェノール樹脂を製造するにあたって、上記反応時の反応系内の水分量が、反応系全体に対して10重量%以下であり、反応時の加熱手段としてマイクロ波を用いることを特徴とするフェノール樹脂の製造方法である。
そして、この製造方法により得られた本発明のフェノール樹脂は、オルソ化率の高いものであり、このような性状を要求される用途に好適に適用できるものである。
In the present invention, when a phenol resin is produced by reacting phenols and aldehydes, the amount of water in the reaction system at the time of the reaction is 10% by weight or less based on the whole reaction system, and heating means at the time of reaction A method for producing a phenolic resin, characterized by using microwaves.
And the phenol resin of this invention obtained by this manufacturing method is a thing with a high ortho-ratio, and can be applied suitably for the use as which such a property is requested | required.

Claims (3)

フェノール類と、アルデヒド類とを反応させるフェノール樹脂の製造方法であって、前記反応時の反応系内の水分量が、反応系全体に対して10重量%以下であり、前記反応時の加熱手段としてマイクロ波を用いることを特徴とするフェノール樹脂の製造方法。 A method for producing a phenol resin in which phenols and aldehydes are reacted, wherein the water content in the reaction system during the reaction is 10% by weight or less based on the whole reaction system, and heating means during the reaction A method for producing a phenol resin, characterized in that microwaves are used. 請求項1に記載の製造方法により得られたものであることを特徴とするフェノール樹脂。 A phenol resin obtained by the production method according to claim 1. 前記フェノール樹脂は、フェノール類に由来するフェノール性水酸基に対する、メチレン基、ジメチレンエーテル基、及び、メチロール基の結合位置の70モル%以上がオルソ部位である、請求項2に記載のフェノール樹脂。
3. The phenol resin according to claim 2, wherein 70 mol% or more of the bonding positions of the methylene group, dimethylene ether group, and methylol group with respect to the phenolic hydroxyl group derived from phenols is an ortho site.
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