JP2007153977A - Cured phenol resin particle for carbide, method for producing the same, and method for producing carbide by using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、炭化物用硬化フェノール樹脂粒子及びその製造方法並びにそれを用いた炭化物の製造方法に係り、特に、充填材、各種炭素材用の原料等として有用な炭化物用硬化フェノール樹脂粒子、及びそれを有利に製造することが出来る方法に関するものである。さらに、本発明は、そのような炭化物用硬化フェノール樹脂粒子を用いた炭化物の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a cured phenol resin particle for carbide, a method for producing the same, and a method for producing a carbide using the same, and more particularly to a cured phenol resin particle for carbide useful as a filler, a raw material for various carbon materials, and the like. It is related with the method which can be manufactured advantageously. Furthermore, this invention relates to the manufacturing method of the carbide | carbonized_material using such a hardening phenol resin particle for carbide | carbonized_materials.
従来より、硬化フェノール樹脂からなる粒子乃至粉末は、充填材(添加剤)として、また、活性炭等の炭素材用の原料等として、広く用いられてきており、その製造方法については、様々な手法が提案されている。 Conventionally, particles or powders made of cured phenolic resin have been widely used as fillers (additives) and as raw materials for carbon materials such as activated carbon. Has been proposed.
例えば、特開平11−60664号公報(特許文献1)や特開2001−114852号公報(特許文献2)においては、水性媒体中で、縮合反応触媒たる所定のアルキルアミン化合物と乳化分散剤たるグルコシド結合を有する高分子界面活性剤との存在下、フェノール類とアルデヒド類とを縮合反応させることを特徴とする球状フェノール樹脂の製造法が、明らかにされており、また、特公昭62−30211号公報(特許文献3)においては、縮合反応触媒として塩酸を用いた、粉末状フェノール・ホルムアルデヒド系樹脂の製造法が、提案されている。 For example, in JP-A-11-60664 (Patent Document 1) and JP-A-2001-114852 (Patent Document 2), a predetermined alkylamine compound as a condensation reaction catalyst and a glucoside as an emulsifying dispersant in an aqueous medium. A method for producing a spherical phenol resin characterized by subjecting a phenol and an aldehyde to a condensation reaction in the presence of a polymer surfactant having a bond has been clarified, and Japanese Patent Publication No. 62-30211. In the gazette (patent document 3), a method for producing a powdered phenol / formaldehyde resin using hydrochloric acid as a condensation reaction catalyst is proposed.
しかしながら、そのような手法に従って製造される硬化フェノール樹脂粒子や粉末は、窒素や塩素イオン等を比較的多く含有するものであるために、かかる手法にて製造された硬化フェノール樹脂の粒子や粉末に対して、別途、熱処理を施すと、それら粒子や粉末に含まれる窒素等から窒素酸化物や塩化物が生成し、そしてそれら窒素酸化物等が、設備を腐食したり、また環境に対して悪影響を及ぼす等の問題があった。 However, since the cured phenol resin particles and powder produced according to such a method contain a relatively large amount of nitrogen, chlorine ions, etc., the cured phenol resin particles and powder produced by such a method On the other hand, if heat treatment is performed separately, nitrogen oxides and chlorides are generated from nitrogen contained in the particles and powder, and these nitrogen oxides corrode equipment and have an adverse effect on the environment. There was a problem such as affecting.
一方、本願出願人は、先に、特開平3−7714号公報(特許文献4)において、炭素数が10以上のアルキル基を有するアルキルベンゼンスルホン酸及び保護コロイドの存在下に、フェノール類とアルデヒド類とを反応させて、熱硬化性の樹脂粒子を形成せしめる第一の工程と、かかる第一の工程に継続又は分離して、該樹脂粒子を硬化させる第二の工程を含むことを特徴とする硬化フェノール樹脂粒子の製造方法を、提案した。この手法によれば、腐食性の低い酸触媒(アルキルベンゼンスルホン酸)が使用されるものであるところから、フェノール類とアルデヒド類との反応容器として、グラスライニングを施したり、ハステロイ製とする等した高価な耐食性反応槽を必要とせず、既存のステンレス製設備をそのまま利用することが出来、また、緩やかな反応条件にて、安全に且つ高い収率をもって、硬化フェノール樹脂粒子を製造することが可能であった。 On the other hand, the applicant of the present application previously described in JP-A-3-7714 (Patent Document 4), phenols and aldehydes in the presence of an alkylbenzenesulfonic acid having an alkyl group having 10 or more carbon atoms and a protective colloid. And a second step of curing the resin particles by continuing or separating from the first step to form thermosetting resin particles. A method for producing cured phenolic resin particles was proposed. According to this method, since an acid catalyst (alkylbenzene sulfonic acid) with low corrosivity is used, as a reaction vessel of phenols and aldehydes, glass lining or made of Hastelloy is used. The existing stainless steel equipment can be used as it is without the need for expensive corrosion-resistant reaction tanks, and cured phenol resin particles can be produced safely and with high yield under mild reaction conditions. Met.
しかしながら、かくの如き手法に従って得られる硬化フェノール樹脂粒子にあっては、それを炭化した際に、残炭率が約50%程度と比較的低く、炭化収率の低いものであった。このため、近年における、硬化フェノール樹脂で炭化収率を上げる要求が為されている状況下において、炭化物用の硬化フェノール樹脂粒子として用いるには、本願出願人が先に提案した手法には、未だ改良の余地が残されていたのである。 However, in the cured phenol resin particles obtained according to such a method, when carbonized, the residual carbon ratio was relatively low, about 50%, and the carbonization yield was low. For this reason, in the recent situation where there is a demand for increasing the carbonization yield with a cured phenol resin, the method previously proposed by the applicant of the present application has not yet been used as a cured phenol resin particle for carbide. There was room for improvement.
ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、残炭率の高い炭化物用硬化フェノール樹脂粒子、及びそれを有利に製造し得る手法、並びにそのような炭化物用硬化フェノール樹脂粒子を用いた炭化物の有利な製造方法を提供することにある。 Here, the present invention has been made in the background of such circumstances, and the problem to be solved is a cured phenolic resin particle for carbide with a high residual carbon ratio, and a method for advantageously producing the same. It is another object of the present invention to provide an advantageous method for producing a carbide using such a cured phenol resin particle for carbide.
そして、本発明者等は、そのような課題を解決すべく、先に、特許文献4にて提案した手法を基にして、鋭意検討を重ねた結果、保護コロイドと共に、リン酸類、リン酸エステル類、ホスファゼン化合物、及び特定の有機ホスホン酸からなる群より選ばれた少なくとも1種の化合物の存在下において、フェノール類とアルデヒド類とを反応させて、未硬化のフェノール樹脂粒子を製造した後、かかる未硬化フェノール樹脂粒子を硬化せしめることにより、高い残炭率を有する硬化フェノール樹脂粒子を得ることが出来ることを見出したのである。 And as a result of intensive studies based on the technique previously proposed in Patent Document 4 in order to solve such a problem, the present inventors, as a result, together with protective colloids, phosphates, phosphate esters In the presence of at least one compound selected from the group consisting of phosphazene compounds, phosphazene compounds and specific organic phosphonic acids, phenols and aldehydes are reacted to produce uncured phenol resin particles, It has been found that by curing such uncured phenol resin particles, cured phenol resin particles having a high residual carbon ratio can be obtained.
従って、本発明は、かかる知見に基づいて完成されたものであって、以下に列挙せる如き各種の態様において、好適に実施され得るものであるが、以下に記載の各態様は、任意の組み合わせにおいて、採用可能である。なお、本発明の態様乃至は技術的特徴は、以下に記載のもののみに何等限定されることなく、明細書全体の記載乃至はそこに開示の発明思想に基づいて、認識され得るものであることが、理解されるべきである。 Therefore, the present invention has been completed based on such findings, and can be suitably implemented in various modes as listed below. However, the modes described below can be combined in any combination. Can be adopted. It should be noted that aspects or technical features of the present invention are not limited to those described below, and can be recognized based on the description of the entire specification or the inventive idea disclosed therein. It should be understood.
(1)リン酸類、リン酸エステル類、ホスファゼン化合物、及び一般式:R−PO(OH)2 〔但し、Rは、炭素原子を含み、且つ−COOH及び/又は−PO(OH)2 を含む基である。〕で示される有機ホスホン酸からなる群より選ばれた少なくとも1種の化合物を含有することを特徴とする炭化物用硬化フェノール樹脂粒子。 (1) Phosphoric acids, phosphate esters, phosphazene compounds, and general formula: R—PO (OH) 2 [wherein R contains a carbon atom and contains —COOH and / or —PO (OH) 2 It is a group. A cured phenol resin particle for carbide, comprising at least one compound selected from the group consisting of organic phosphonic acids represented by the formula:
(2)保護コロイドと共に、リン酸類、リン酸エステル類、ホスファゼン化合物、及び一般式:R−PO(OH)2 〔但し、Rは、炭素原子を含み、且つ−COOH及び/又は−PO(OH)2 を含む基である。〕で示される有機ホスホン酸からなる群より選ばれた少なくとも1種の化合物の存在下において、フェノール類とアルデヒド類とを反応させて、未硬化のフェノール樹脂粒子を製造した後、かかる未硬化フェノール樹脂粒子を硬化せしめることを特徴とする炭化物用硬化フェノール樹脂粒子の製造方法。 (2) Phosphoric acids, phosphate esters, phosphazene compounds, and general formula: R—PO (OH) 2 [wherein R contains a carbon atom and —COOH and / or —PO (OH) together with protective colloid ) A group containing 2 . In the presence of at least one compound selected from the group consisting of organic phosphonic acids represented by the following formula, uncured phenol resin particles are produced by reacting phenols with aldehydes, and then the uncured phenol. A method for producing a cured phenol resin particle for carbide, wherein the resin particle is cured.
(3)前記リン酸類を存在せしめたときに、前記フェノール類とアルデヒド類との反応が、フェノール樹脂合成触媒の存在下に行なわれることを特徴とする上記態様(2)に記載の炭化物用硬化フェノール樹脂粒子の製造方法。 (3) Curing for carbide according to the above aspect (2), wherein when the phosphoric acid is present, the reaction between the phenol and the aldehyde is performed in the presence of a phenol resin synthesis catalyst. A method for producing phenol resin particles.
(4)前記フェノール樹脂合成触媒が、アルキルベンゼンスルホン酸であることを特徴とする上記態様(3)に記載の炭化物用硬化フェノール樹脂粒子の製造方法。 (4) The method for producing cured phenol resin particles for carbide according to the above aspect (3), wherein the phenol resin synthesis catalyst is an alkylbenzene sulfonic acid.
(5)有機相と水相とを分離させない条件下で、前記反応が行われることを特徴とする上記態様(2)乃至(4)の何れか一つに記載の炭化物用硬化フェノール樹脂粒子の製造方法。 (5) The cured phenol resin particles for carbide according to any one of the above aspects (2) to (4), wherein the reaction is performed under a condition in which the organic phase and the aqueous phase are not separated. Production method.
(6)前記リン酸類が、前記フェノール樹脂に対して0.01〜10重量%の割合となるように存在せしめられることを特徴とする上記態様(2)乃至(5)の何れか一つに記載の炭化物用硬化フェノール樹脂粒子の製造方法。 (6) In any one of the above aspects (2) to (5), the phosphoric acid is present in an amount of 0.01 to 10% by weight based on the phenol resin. The manufacturing method of the hardening phenol resin particle for description of carbide | carbonized_material.
(7)前記リン酸エステル類が、前記フェノール樹脂に対して0.1〜30重量%の割合となるように存在せしめられることを特徴とする上記態様(2)乃至(5)の何れか一つに記載の炭化物用硬化フェノール樹脂粒子の製造方法。 (7) Any one of the above aspects (2) to (5), wherein the phosphoric acid esters are present in a proportion of 0.1 to 30% by weight with respect to the phenol resin. The manufacturing method of the hardening phenol resin particle | grains for carbide | carbonized_materials as described in one.
(8)上記態様(1)に記載の炭化物用硬化フェノール樹脂粒子を、焼成せしめることを特徴とする炭化物の製造方法。 (8) A method for producing carbide, characterized in that the cured phenol resin particles for carbide according to the aspect (1) are fired.
(9)上記態様(2)乃至(7)の何れか一つに記載の製造方法で得られた炭化物用硬化フェノール樹脂粒子を、焼成することを特徴とする炭化物の製造方法。 (9) A method for producing a carbide comprising firing the cured phenol resin particles for carbide obtained by the production method according to any one of the above aspects (2) to (7).
(10)リン酸類、リン酸エステル類、ホスファゼン化合物、及び一般式:R−PO(OH)2 〔但し、Rは、炭素原子を含み、且つ−COOH及び/又は−PO(OH)2 を含む基である。〕で示される有機ホスホン酸からなる群より選ばれた少なくとも1種の化合物を含有するフェノール樹脂の残炭率向上剤。 (10) Phosphoric acids, phosphate esters, phosphazene compounds, and general formula: R—PO (OH) 2 [wherein R contains a carbon atom and contains —COOH and / or —PO (OH) 2 It is a group. ] The residual-carbon-ratio improvement agent of the phenol resin containing the at least 1 sort (s) of compound chosen from the group which consists of organic phosphonic acid shown by these.
このような本発明に従う炭化物用硬化フェノール樹脂粒子においては、リン酸類、リン酸エステル類、ホスファゼン化合物、及び一般式:R−PO(OH)2 〔但し、Rは、炭素原子を含み、且つ−COOH及び/又は−PO(OH)2 を含む基である。〕で示される有機ホスホン酸からなる群より選ばれた少なくとも1種の化合物を含有していることによって、残炭率が効果的に改善され、従って、そのような硬化フェノール樹脂粒子を焼成せしめた際には、高い炭化収率で炭化物を得ることが出来るのである。 In such a cured phenol resin particle for carbide according to the present invention, phosphoric acids, phosphoric esters, phosphazene compounds, and general formula: R—PO (OH) 2 [wherein R contains a carbon atom, and − A group containing COOH and / or —PO (OH) 2 . The residual carbon ratio is effectively improved by containing at least one compound selected from the group consisting of organic phosphonic acids represented by the following formula, and thus such cured phenolic resin particles are fired: In this case, the carbide can be obtained with a high carbonization yield.
また、本発明に従う炭化物用硬化フェノール樹脂粒子の製造方法にあっては、フェノール類とアルデヒド類との反応を、保護コロイド及び上記したような特定の化合物の存在下において進行せしめるものであるところから、そのような方法によって得られた硬化フェノール樹脂粒子を焼成した際に、かかる特定の化合物の存在によって、炭化が効果的に促進され得、焼成後において、高い残炭率で炭化物を得ることが出来るのであり、以て、活性炭等の炭素材料用の原料として、極めて有利に用いられ得る炭化物用硬化フェノール樹脂粒子を有利に得ることが出来るのである。 Further, in the method for producing cured phenol resin particles for carbide according to the present invention, the reaction between phenols and aldehydes is allowed to proceed in the presence of a protective colloid and a specific compound as described above. When the cured phenol resin particles obtained by such a method are fired, carbonization can be effectively promoted by the presence of the specific compound, and after firing, a carbide can be obtained with a high residual carbon ratio. Therefore, cured phenol resin particles for carbide that can be used very advantageously as a raw material for carbon materials such as activated carbon can be advantageously obtained.
ところで、本発明において、目的とする炭化物用硬化フェノール樹脂粒子は、基本的には、本発明に係る特定の化合物の存在下において、フェノール類とアルデヒド類とを反応せしめることによって、得ることが出来る。そこにおいて、一方の反応原料であるフェノール類としては、従来よりフェノール樹脂の製造の際に用いられている公知のものであれば、何れをも用いることが可能である。また、そのようなフェノール類としては、通常、その分子内にアルデヒド類に対する反応部位を3個以上有するフェノール類(以下、単に、多官能性フェノール類という)や、この多官能性フェノール類の製造時に副生するフェノール系精製残渣等が使用されるが、必要に応じて、2官能性フェノール類(分子内にアルデヒド類に対する反応部位を2個有するフェノール類)や、1官能性フェノール類(分子内にアルデヒド類に対する反応部位を1個有するフェノール類)等を、本発明の目的を阻害しない範囲内において、多官能性フェノール類と共に使用することも、可能である。 By the way, the target cured phenol resin particles for carbide in the present invention can be basically obtained by reacting phenols and aldehydes in the presence of the specific compound according to the present invention. . In this case, as the phenols which are one of the reaction raw materials, any known phenols conventionally used in the production of phenol resins can be used. In addition, as such phenols, usually, phenols having three or more reactive sites for aldehydes in the molecule (hereinafter simply referred to as polyfunctional phenols) and the production of these polyfunctional phenols. Phenol-based purification residues that are sometimes produced as by-products are used, but if necessary, bifunctional phenols (phenols having two reaction sites for aldehydes in the molecule) and monofunctional phenols (molecule It is also possible to use phenols having a single reactive site for aldehydes, etc., together with polyfunctional phenols, as long as the object of the present invention is not impaired.
なお、そのような多官能性フェノール類としては、フェノールの他に、m−クレゾール、m−ブチルフェノール、3,5−キシレノール、m−ニトロフェノール、m−アミノフェノール、m−プロペニルフェノール、m−フェニルフェノール、m−クロロフェノール、m−ブロモフェノール等のm−置換フェノール類、レゾルシノールや、カテコール、ピロガロール、フロログルシノール、カシュナットシェルオイル等の多価フェノール類、ビスフェノールAや、ビスフェノールF、ビスフェノールS等のビスフェノール類、ナフトール等の多縮合環フェノール類、及びこれらの混合物等が、例示される。また、フェノール系精製残渣としては、クレゾール残渣、レゾルシノール残渣、カテコール残渣、ビスフェノールA残渣、及びこれらの混合物等が、例示される。勿論、本発明においては、ここに例示したもの以外の多官能性フェノール類やフェノール系精製残渣であっても、適宜に用い得ることは、言うまでもないところであり、また、目的とするフェノール樹脂粒子等に応じて、多官能性フェノール類若しくはフェノール系精製残渣を単独で使用しても、或いはそれらを併用して、使用してもよい。 Such polyfunctional phenols include, in addition to phenol, m-cresol, m-butylphenol, 3,5-xylenol, m-nitrophenol, m-aminophenol, m-propenylphenol, m-phenyl. M-substituted phenols such as phenol, m-chlorophenol, m-bromophenol, resorcinol, polyhydric phenols such as catechol, pyrogallol, phloroglucinol, and cashew shell oil, bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S Examples thereof include bisphenols such as polycondensed ring phenols such as naphthol, and mixtures thereof. Examples of the phenol-based purification residue include a cresol residue, a resorcinol residue, a catechol residue, a bisphenol A residue, and a mixture thereof. Of course, in the present invention, it is needless to say that polyfunctional phenols other than those exemplified here and phenol-based purification residues can be used as appropriate, and target phenol resin particles, etc. Depending on the case, polyfunctional phenols or phenol-based purification residues may be used alone or in combination.
また、必要に応じて、それら多官能性フェノール類及び/又はフェノール系精製残渣と共に用いられる2官能性フェノール類や1官能性フェノール類としては、例えば、o−クレゾール、p−クレゾール、2,5−キシレノール、p−tert−ブチルフェノール、p−ノニルフェノール、p−フェニルフェノール、p−クミルフェノール、2,5−ジアミノフェノール、2,4−キシレノール、2,6−キシレノール等を、挙げることができる。 Moreover, as needed, as bifunctional phenols and monofunctional phenols used with these polyfunctional phenols and / or a phenol-type refinement | purification residue, for example, o-cresol, p-cresol, 2, 5 -Xylenol, p-tert-butylphenol, p-nonylphenol, p-phenylphenol, p-cumylphenol, 2,5-diaminophenol, 2,4-xylenol, 2,6-xylenol and the like can be mentioned.
一方、本発明において用いられる他方の反応原料たるアルデヒド類は、特に限定されるものではなく、一般的に、反応性や原料価格等の観点から、ホルマリン、パラホルムアルデヒド、トリオキサン、テトラオキサン、アセタール等のホルムアルデヒド供給物質、グリオキザール、及びこれらの混合物等が、好適に用いられ得る。その他にも、必要に応じて、アセトアルデヒド、ブチルアルデヒド、ベンズアルデヒド、ヒドロオキシベンズアルデヒド、アクロレイン、フルフラール等も使用可能である。 On the other hand, the aldehydes that are the other reaction raw materials used in the present invention are not particularly limited, and generally, from the viewpoint of reactivity, raw material prices, etc., formalin, paraformaldehyde, trioxane, tetraoxane, acetal, etc. Formaldehyde feed materials, glyoxal, and mixtures thereof can be suitably used. In addition, acetaldehyde, butyraldehyde, benzaldehyde, hydroxybenzaldehyde, acrolein, furfural and the like can be used as necessary.
そして、本発明に従って炭化物用硬化フェノール樹脂粒子を製造するに際しては、かかるアルデヒド類は、一般に、フェノール類:1.0モルに対して、アルデヒド類:1.0モル以上の割合となるような量において、望ましくは、製造時の臭気や経済性等の観点から、アルデヒド類:1.1〜1.3モルの割合となるような量的範囲において、使用されることとなる。 And when manufacturing the hardening phenol resin particle | grains for carbide | carbonized_materials according to this invention, generally such aldehydes are the quantity which will be a ratio of aldehydes: 1.0 mol or more with respect to phenols: 1.0 mol. In this case, it is desirable that the aldehydes are used in a quantitative range of 1.1 to 1.3 mol from the viewpoint of odor during production, economy, and the like.
ここにおいて、本発明に従う炭化物用硬化フェノール樹脂粒子を製造するに際しては、有利には、上述したようなフェノール類とアルデヒド類との反応において、保護コロイドと共に、本発明に従う特定の化合物が、共存せしめられることとなる。 Here, when producing the cured phenol resin particles for carbide according to the present invention, advantageously, in the reaction of phenols and aldehydes as described above, the specific compound according to the present invention coexists with the protective colloid. Will be.
ところで、そのような製造手法において、保護コロイドは、生成したフェノール樹脂を粒子の形態にて得る目的で添加されるものであるが、その種類としては、特に限定されるものではなく、従来より公知の各種の保護コロイドを使用することが出来る。ここで、本発明の目的をより一層有利に達成せしめるものとしては、例えば、アラビアゴム、ガッチゴム、ヒドロキシアルキルグアルゴム、部分加水分解ポリビニルアルコール、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等の水溶性高分子化合物を例示することが出来、それらの中でも、特に、アラビアゴムが好適に用いられ得る。かかるアラビアゴムは、加熱処理を施すことにより、平均粒径の小さな未硬化のフェノール樹脂粒子を、更に有利に与え得る。 By the way, in such a production method, the protective colloid is added for the purpose of obtaining the produced phenol resin in the form of particles, but the type thereof is not particularly limited and has been conventionally known. Various protective colloids can be used. Here, examples of the compounds that can achieve the object of the present invention more advantageously include water-soluble polymer compounds such as gum arabic, gatch gum, hydroxyalkyl guar gum, partially hydrolyzed polyvinyl alcohol, hydroxyethyl cellulose, and carboxymethyl cellulose. Among them, in particular, gum arabic can be preferably used. Such gum arabic can be more advantageously provided with uncured phenol resin particles having a small average particle diameter by heat treatment.
なお、そのような保護コロイドは、単独で用いることも、又は2種以上を組み合わせて用いることも、可能である。また、その使用量は、用いられる保護コロイドの種類等に応じて決定されることとなるが、一般には、フェノール類の0.1〜10重量%の割合となるように、好ましくは、0.5〜5.0重量%の割合となるような量において、使用されることとなる。 Such protective colloids can be used alone or in combination of two or more. The amount used is determined according to the type of protective colloid used and the like. Generally, the amount used is preferably 0.1 to 10% by weight of the phenol. It will be used in an amount such that the proportion is 5 to 5.0% by weight.
一方、かかる保護コロイドと共に存在せしめられる、本発明に従う特定の化合物とは、リン酸類、リン酸エステル類、ホスファゼン化合物、及び一般式:R−PO(OH)2 〔但し、Rは、炭素原子を含み、且つ−COOH及び/又は−PO(OH)2 を含む基である。〕で示される有機ホスホン酸からなる群より選ばれた少なくとも1種の化合物であるが、これらの中でも、好ましくはリン酸類、リン酸エステル類、さらに好ましくはリン酸類が採用される。なお、リン酸類としては、メタリン酸、ピロリン酸、オルトリン酸、三リン酸、四リン酸等のポリリン酸、無水リン酸及びこれらの混合物などが挙げられるが、低コストで入手しやすいオルトリン酸水溶液、例えば、75質量%リン酸、89質量%リン酸等が、有利に用いられる。また、リン酸エステル類としては、メチルアシッドホスフェート、ブチルアシッドホスフェート、ジブチルホスフェート、モノブチルホスフェート、2−エチルヘキシルアシッドホスフェート、ビス(2−エチルヘキシル)ホスフェート、イソデシルアシッドホスフェート、モノイソデシルホスフェート等の酸性リン酸エステルの他に、トリメチルホスファイト、トリエチルホスファイト、トリ−n−プロピルホスファイト、トリ−n−ブチルホスファイト、トリフェニルホスファイト等が挙げられ、これらの中でも、酸性リン酸エステルが好ましい。 On the other hand, the specific compounds according to the present invention which are present together with such protective colloids are phosphoric acids, phosphoric esters, phosphazene compounds, and general formula: R-PO (OH) 2 [wherein R represents a carbon atom And a group containing —COOH and / or —PO (OH) 2 . ] Among these, at least one compound selected from the group consisting of organic phosphonic acids, preferably phosphoric acids, phosphoric esters, and more preferably phosphoric acids. Examples of phosphoric acids include polyphosphoric acids such as metaphosphoric acid, pyrophosphoric acid, orthophosphoric acid, triphosphoric acid, and tetraphosphoric acid, phosphoric anhydride, and mixtures thereof. An orthophosphoric acid aqueous solution that is easily available at low cost. For example, 75% by mass phosphoric acid, 89% by mass phosphoric acid and the like are advantageously used. Examples of the phosphoric acid esters include methyl acid phosphate, butyl acid phosphate, dibutyl phosphate, monobutyl phosphate, 2-ethylhexyl acid phosphate, bis (2-ethylhexyl) phosphate, isodecyl acid phosphate, monoisodecyl phosphate and the like. In addition to phosphate ester, trimethyl phosphite, triethyl phosphite, tri-n-propyl phosphite, tri-n-butyl phosphite, triphenyl phosphite and the like can be mentioned, and among these, acidic phosphate ester is preferable. .
また、前記ホスファゼン化合物には、環状化合物であるシクロホスファゼンと、鎖状化合物であるポリホスファゼンとがある。シクロホスファゼンは、下記化1に示す構造で表され、具体的には、式中のXで示される官能基の種類により、塩素化シクロホスファゼン(X=Cl)、アルコキシ化シクロホスファゼン(X=アルコキシ基)、アミノ化シクロホスファゼン(X=NH2 )、フェノキシ化シクロホスファゼン(X=フェノキシ基)、アルキル化シクロホスファゼン(X=アルキル基)、アリル化シクロホスファゼン(X=アリル基)等のシクロホスファゼン等が、例示される。また、ポリホスファゼンは、構造式(−PY2 =N−)n(但し、n=3〜10000)で表され、具体的には、式中のYで示される官能基の種類により、塩素化ポリホスファゼン(Y=Cl)、アルコキシ化ポリホスファゼン(Y=アルコキシ基)、アミノ化ポリホスファゼン(Y=NH2 )、フェノキシ化ポリホスファゼン(Y=フェノキシ基)、アルキル化ポリホスファゼン(Y=アルキル基)、アリル化ポリホスファゼン(Y=アリル基)等のポリホスファゼン等が、例示されるが、特にこれらに限定されるものではない。 The phosphazene compounds include cyclophosphazenes that are cyclic compounds and polyphosphazenes that are chain compounds. Cyclophosphazene is represented by the structure shown in the following chemical formula 1, and specifically, chlorinated cyclophosphazene (X = Cl), alkoxylated cyclophosphazene (X = alkoxy) depending on the type of functional group represented by X in the formula. Group), aminated cyclophosphazene (X = NH 2 ), phenoxylated cyclophosphazene (X = phenoxy group), alkylated cyclophosphazene (X = alkyl group), allylated cyclophosphazene (X = allyl group), etc. Etc. are exemplified. Further, polyphosphazene, structural formula (-PY 2 = N-) n (where, n = from 3 to 10,000) represented by, specifically, by the kind of functional group represented by Y in the formula, chlorinated Polyphosphazene (Y = Cl), alkoxylated polyphosphazene (Y = alkoxy group), aminated polyphosphazene (Y = NH 2 ), phenoxylated polyphosphazene (Y = phenoxy group), alkylated polyphosphazene (Y = alkyl group) ), Polyphosphazenes such as allylated polyphosphazene (Y = allyl group) and the like are exemplified, but not particularly limited thereto.
さらに、一般式:R−PO(OH)2 〔但し、Rは、炭素原子を含み、且つ−COOH及び/又は−PO(OH)2 を含む基である。〕で示される有機ホスホン酸としては、アミノポリホスホン酸類であるエチレンジアミンテトラキスメチレンホスホン酸、エチレンジアミンビスメチレンホスホン酸、アミノトリメチレンホスホン酸、β−アミノエチルホスホン酸−N,N−ジ酢酸、アミノメチルホスホン酸−N,N−ジ酢酸や、1−ヒドロキシエタン−1,1’−ジホスホン酸、2−ホスホノブタン−1,2,4−トリカルボン酸等があげられる。これらの中でも、本発明の目的から考えると、工業的に大量生産され、安価に入手することが出来るアミノトリメチレンホスホン酸や、1−ヒドロキシエタン−1,1’−ジホスホン酸、2−ホスホノブタン−1,2,4−トリカルボン酸等が、望ましい。なお、これらの化合物は、1種単独で含有せしめられてもよいし、また2種以上を組み合わせて含有せしめられてもよい。 Furthermore, the general formula: R—PO (OH) 2 [wherein R is a group containing a carbon atom and containing —COOH and / or —PO (OH) 2 . As the organic phosphonic acid represented by the formula, ethylenediaminetetrakismethylenephosphonic acid, ethylenediaminebismethylenephosphonic acid, aminotrimethylenephosphonic acid, β-aminoethylphosphonic acid-N, N-diacetic acid, aminomethylphosphone, which are aminopolyphosphonic acids Examples include acid-N, N-diacetic acid, 1-hydroxyethane-1,1′-diphosphonic acid, 2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid, and the like. Among these, in view of the object of the present invention, aminotrimethylene phosphonic acid, 1-hydroxyethane-1,1′-diphosphonic acid, 2-phosphonobutane-, which are industrially mass-produced and can be obtained at low cost. 1,2,4-tricarboxylic acid and the like are desirable. In addition, these compounds may be contained individually by 1 type, and may be contained combining 2 or more types.
なお、かかる特定の化合物の使用量は、その種類等に応じて、その使用量が適宜に決定されることとなる。一般には、フェノール樹脂に対して、0.01重量%〜30重量%の割合となるような量において、使用されることが好ましいが、そのような特定の化合物がリン酸の場合においては、その配合量は、フェノール樹脂に対して、0.01重量%〜10重量%程度が好ましく、中でも、0.05重量%〜5重量%が更に好ましく、そして0.1重量%〜2重量%が、最も好ましい。また、かかる特定の化合物がリン酸エステルの場合には、その配合量は、フェノール樹脂に対して、0.1重量%〜30重量%程度が好ましく、中でも、0.5重量%〜20重量%が更に好ましく、特に1重量%〜10重量%が最も好ましい。さらに、かかる特定の化合物がホスファゼン化合物又は一般式:R−PO(OH)2 〔但し、Rは、炭素原子を含み、且つ−COOH及び/又は−PO(OH)2 を含む基である。〕で示される有機ホスホン酸の場合に、その配合量は、フェノール樹脂に対して、0.01重量%〜10重量%程度が好ましく、中でも、0.05重量%〜5重量%が更に好ましく、そして0.1重量%〜2重量%が最も好ましい。因みに、そのような特定の化合物の使用量が多くなり過ぎると、該特定化合物が、残炭率向上剤としてではなく、反応触媒として寄与するようになり、目的とする粒子が生成する前に、ゲル化してしまう傾向が強くなる。この傾向は、元来、反応触媒としても用いられているリン酸類、リン酸エステル類では、特に大きくなる。 In addition, the usage-amount of this specific compound will be determined suitably according to the kind etc. In general, it is preferably used in such an amount as to be a proportion of 0.01% to 30% by weight with respect to the phenol resin, but when such a specific compound is phosphoric acid, The blending amount is preferably about 0.01 wt% to 10 wt%, more preferably 0.05 wt% to 5 wt%, and more preferably 0.1 wt% to 2 wt% with respect to the phenol resin. Most preferred. Further, when the specific compound is a phosphate ester, the blending amount thereof is preferably about 0.1% by weight to 30% by weight with respect to the phenol resin, and more preferably 0.5% by weight to 20% by weight. Is more preferable, and 1 to 10% by weight is most preferable. Further, the specific compound is a phosphazene compound or a general formula: R—PO (OH) 2 [wherein R is a group containing a carbon atom and containing —COOH and / or —PO (OH) 2 . In the case of the organic phosphonic acid represented by the formula (1), the blending amount is preferably about 0.01% by weight to 10% by weight, more preferably 0.05% by weight to 5% by weight, based on the phenol resin. And 0.1% by weight to 2% by weight is most preferable. Incidentally, if the amount of such a specific compound used is excessive, the specific compound contributes not as a residual carbon ratio improver but as a reaction catalyst, and before the desired particles are produced, The tendency to gel is increased. This tendency is particularly large in phosphoric acids and phosphate esters that are originally used as reaction catalysts.
また、本発明においては、前記フェノール類とアルデヒド類との反応は、従来より公知の各種の手法によって行うことが出来、例えばフェノール樹脂合成触媒の存在下において、かかる反応を進行せしめることも、有効であるが、特に、前記特定の化合物としてリン酸類を用いる場合においては、そのようなフェノール樹脂合成触媒を併存せしめて、反応せしめることが、望ましい。なお、かかるフェノール樹脂合成触媒としては、従来よりフェノール樹脂を合成する際に用いられている各種触媒であれば、何れも用いることが可能であり、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸、各種アミン化合物、塩酸等を挙げることが出来る。それら各種のフェノール樹脂合成触媒の中でも、フェノール樹脂粒子製造時の安全性等の観点から、好ましくは、アルキルベンゼンスルホン酸が、中でも、炭素数が10以上のアルキル基を有するアルキルベンゼンスルホン酸が、好適に用いられ得る。そのような炭素数が10以上のアルキル基を有するアルキルベンゼンスルホン酸としては、デシルベンゼンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、テトラデシルベンゼンスルホン酸、ヘキサデシルベンゼンスルホン酸、オクタデシルベンゼンスルホン酸、及びこれらの混合物等を例示することが出来るが、これらの中でも、経済性や入手容易性、触媒機能等の観点から、ドデシルベンゼンスルホン酸が、特に有利に用いられ得る。 In the present invention, the reaction between the phenols and the aldehydes can be carried out by various conventionally known methods. For example, it is effective to advance the reaction in the presence of a phenol resin synthesis catalyst. However, in particular, in the case where phosphoric acids are used as the specific compound, it is desirable that such a phenol resin synthesis catalyst coexist and react. In addition, as such a phenol resin synthesis catalyst, any catalyst can be used as long as it is a catalyst conventionally used for synthesizing a phenol resin. For example, alkylbenzene sulfonic acid, various amine compounds, hydrochloric acid, etc. Can be mentioned. Among these various phenol resin synthesis catalysts, alkylbenzene sulfonic acid is preferable from the viewpoint of safety at the time of producing phenol resin particles, and alkylbenzene sulfonic acid having an alkyl group having 10 or more carbon atoms is preferable. Can be used. Examples of the alkylbenzenesulfonic acid having an alkyl group having 10 or more carbon atoms include decylbenzenesulfonic acid, dodecylbenzenesulfonic acid, tetradecylbenzenesulfonic acid, hexadecylbenzenesulfonic acid, octadecylbenzenesulfonic acid, and mixtures thereof. Among them, dodecylbenzenesulfonic acid can be used particularly advantageously from the viewpoints of economy, availability, catalytic function, and the like.
さらに、そのようなフェノール樹脂合成触媒の使用量は、触媒の種類、反応原料の配合割合、反応条件等に応じて、適宜に決定されることとなる。例えば、上述の如きアルキルベンゼンスルホン酸を用いる場合には、フェノール類の0.5〜2.0重量%程度の割合となるような量において、使用される。なお、本発明におけるフェノール樹脂合成触媒として、アルキルベンゼンスルホン酸を用いると、その使用量は、従来のアルキルアミン化合物等を触媒として使用する場合の使用量と比較して、比較的少量で足りるのであり、得られるフェノール樹脂粒子は、不純物の含有量が比較的少ないものとなるのである。尤も、アルキルベンゼンスルホン酸の存在下において、フェノール樹脂の生成反応が進行することから、得られるフェノール樹脂粒子にあっては、硫黄化合物等の不純物を若干量、含有するものとなる。 Furthermore, the amount of the phenol resin synthesis catalyst used is appropriately determined according to the type of catalyst, the blending ratio of reaction raw materials, reaction conditions, and the like. For example, when the alkylbenzene sulfonic acid as described above is used, it is used in such an amount that the proportion becomes about 0.5 to 2.0% by weight of the phenol. When alkylbenzene sulfonic acid is used as the phenol resin synthesis catalyst in the present invention, the amount used is relatively small compared to the amount used when a conventional alkylamine compound or the like is used as a catalyst. The resulting phenol resin particles have a relatively low impurity content. However, since the formation reaction of the phenol resin proceeds in the presence of alkylbenzene sulfonic acid, the resulting phenol resin particles contain a slight amount of impurities such as sulfur compounds.
このように、本発明に係る炭化物用硬化フェノール樹脂粒子の製造方法に従って得られる炭化物用硬化フェノール樹脂粒子にあっては、保護コロイドと共に、本発明にて規定される前記特定の化合物の存在下において、フェノール類とアルデヒド類とを反応せしめて得られるものであるところから、その樹脂粒子中に、かかる特定の化合物が含有されるようになるのである。 Thus, in the cured phenol resin particles for carbide obtained according to the method for producing cured phenol resin particles for carbide according to the present invention, together with the protective colloid, in the presence of the specific compound defined in the present invention. Since the resin particles are obtained by reacting phenols with aldehydes, such specific compounds are contained in the resin particles.
すなわち、本発明に従う炭化物用硬化フェノール樹脂粒子は、その粒子中に、本発明に規定される前記特定の化合物を含有し、そして、そのような硬化フェノール樹脂粒子を焼成すると、かかる特定の化合物の作用によって炭化が促進され、焼成後においては、高い残炭率を示すこととなる。そして、このような高い残炭率、換言すれば、高炭化収率の硬化フェノール樹脂粒子は、活性炭等の炭素材料用の原料として、極めて有利に用いることが出来るのである。 That is, the cured phenol resin particle for carbide according to the present invention contains the specific compound defined in the present invention in the particle, and when such cured phenol resin particle is fired, Carbonization is promoted by the action, and a high residual carbon ratio is exhibited after firing. And such a high carbon residue rate, in other words, the hardened phenol resin particles having a high carbonization yield can be used very advantageously as a raw material for carbon materials such as activated carbon.
ところで、本発明に従う炭化物用硬化フェノール樹脂粒子を製造するに際しては、有利には、以下のような手法に従って、実施されることとなる。 By the way, when manufacturing the cured phenol resin particles for carbide according to the present invention, it is advantageously carried out according to the following method.
先ず、還流冷却器、温度計、攪拌機を備えた通常の反応槽内に、反応原料たるフェノール類及びアルデヒド類、保護コロイド、及び本発明にて規定される特定の化合物、更に必要に応じて、フェノール樹脂合成触媒、希釈水(蒸留水)、各種変性剤(例えば、尿素、メラミン、グアナミン、アニリン、トール油等)等が投入される。 First, in a normal reaction vessel equipped with a reflux condenser, a thermometer, and a stirrer, phenols and aldehydes as a reaction raw material, protective colloid, and a specific compound defined in the present invention, if necessary, A phenol resin synthesis catalyst, dilution water (distilled water), various modifiers (for example, urea, melamine, guanamine, aniline, tall oil, etc.) and the like are charged.
ここで、保護コロイドの反応系への投入(添加)時期は、縮合物(反応生成物)が硬化する前であれば良く、特に制限されるものではないが、一般的には、樹脂化(乳化)時又はそれ以前に添加することが好ましく、特に、作業の簡素化等の観点から、反応開始時より配合しておくことが望ましい。また、本発明において、造粒を円滑に実施せしめ、且つ生成した未硬化フェノール樹脂粒子の凝集化を防止するためには、反応系中の水分量を、フェノール類に対して80重量%以上の割合となるように、好ましくは、100〜180重量%程度の割合となるように調整することが、廃液処理や生産効率等の点からして、有利である。なお、かかる水分量の調整時期としては、反応開始時又は保護コロイドの添加時が、適当である。 Here, the timing of addition (addition) of the protective colloid to the reaction system is not particularly limited as long as it is before the condensate (reaction product) is cured. It is preferable to add it before or at the time of emulsification), and in particular, from the viewpoint of simplification of the work, it is desirable to add from the start of the reaction. In the present invention, in order to perform granulation smoothly and prevent agglomeration of the generated uncured phenol resin particles, the water content in the reaction system is 80% by weight or more based on phenols. From the viewpoint of waste liquid treatment, production efficiency, etc., it is advantageous to adjust the ratio so that the ratio is preferably about 100 to 180% by weight. It should be noted that the time for adjusting the amount of water is appropriate at the start of the reaction or at the time of addition of protective colloid.
次いで、反応槽内のフェノール類等を攪拌しながら、反応槽内を、0.5〜2.0℃/分程度の昇温速度にて加熱し、通常70℃以上、好ましくは90℃以上の温度(反応温度)にて、所定時間、フェノール類とアルデヒド類とを反応させて、可融性の未硬化フェノール樹脂粒子を生成せしめる(工程1)。そして、引き続いて、反応温度と同温度、若しくは若干低めの温度にて、所定時間、反応を継続させることにより、不融性の硬化フェノール樹脂粒子とするのである(工程2)。なお、これら一連の反応に要する時間は、通常、0.5〜6時間程度である。 Next, while stirring the phenols and the like in the reaction tank, the inside of the reaction tank is heated at a rate of temperature rise of about 0.5 to 2.0 ° C./min. Phenols and aldehydes are reacted at a temperature (reaction temperature) for a predetermined time to produce fusible uncured phenol resin particles (step 1). Subsequently, the reaction is continued for a predetermined time at the same temperature as or slightly lower than the reaction temperature, thereby obtaining infusible cured phenol resin particles (step 2). The time required for these series of reactions is usually about 0.5 to 6 hours.
しかる後、反応槽内を冷却し、必要に応じて、フェノール樹脂合成触媒を中和した後、濾過又は遠心分離器等の固液分離手段によって、生成した硬化フェノール樹脂粒子を分離する。そして、分離された硬化フェノール樹脂粒子を、必要に応じて洗浄し、従来より公知の各種乾燥方法、例えば、風乾や加熱乾燥(例えば、加熱、熱風循環、振動、流動層等)等によって乾燥させることにより、目的とする硬化フェノール樹脂粒子を得ることが出来るのである。 Thereafter, the inside of the reaction tank is cooled, and if necessary, the phenol resin synthesis catalyst is neutralized, and then the produced cured phenol resin particles are separated by solid-liquid separation means such as filtration or a centrifugal separator. Then, the separated cured phenol resin particles are washed as necessary and dried by various conventionally known drying methods such as air drying and heat drying (for example, heating, hot air circulation, vibration, fluidized bed, etc.). Thus, the desired cured phenol resin particles can be obtained.
このようにして得られる硬化フェノール樹脂粒子の平均粒径については、炭化物を得る目的においては、収率等に影響を及ぼすものではないため、特に限定されるものではないが、本発明に従う製造方法によれば、一般的に、1nm〜2mmの平均粒径の小さな炭化物用硬化フェノール樹脂粒子を、容易に得ることが可能である。 The average particle diameter of the cured phenol resin particles obtained in this way is not particularly limited because it does not affect the yield and the like for the purpose of obtaining a carbide, but the production method according to the present invention In general, it is possible to easily obtain cured phenol resin particles for carbide having a small average particle diameter of 1 nm to 2 mm.
なお、本発明においては、上記工程1に従って生成した可融性の未硬化フェノール樹脂を、更にハンドリング可能な状態まで反応させた後、上記した手法と同様の手法に従って、分離、及び必要に応じて洗浄した後、上記した加熱乾燥手法を用いて熱硬化させることによって、不融性の炭化物用硬化フェノール樹脂粒子とすることも可能である。 In the present invention, the fusible uncured phenol resin produced according to the above step 1 is further reacted to a state where it can be handled, and then separated according to the same method as described above, and if necessary. After washing, it is possible to obtain infusible cured phenol resin particles for carbide by thermosetting using the above-described heat drying method.
また、本発明に従って得られる炭化物用硬化フェノール樹脂粒子は、元来、未硬化分が少ない不融性粒子ではあるが、未硬化分が極めて少ないフェノール樹脂粒子が要求される用途向きに、更に熱処理又は溶剤抽出を行うことも可能である。 Further, the cured phenol resin particles for carbide obtained according to the present invention are originally infusible particles with a small amount of uncured components, but further heat treatment for applications requiring phenol resin particles with a very small amount of uncured components. Alternatively, solvent extraction can be performed.
さらに、本発明に従って製造された炭化物用硬化フェノール樹脂粒子を、従来より公知の手法に従ってアセチル化することにより、粒子中のフェノール性水酸基の一部がアセチル化された、淡色の炭化物用硬化フェノール樹脂粒子を得ることも出来る。 Furthermore, the cured phenol resin for light-colored carbides in which a part of the phenolic hydroxyl group in the particle is acetylated by acetylating the cured phenol resin particle for carbide produced according to the present invention according to a conventionally known method. Particles can also be obtained.
そして、上述したような本発明に係る炭化物用硬化フェノール樹脂粒子を、焼成せしめることによって、優れた収率で炭化物を得ることができる。この炭化収率(残炭率)は、焼成条件などにもよるが、概ね55%以上になる。なお、焼成条件については、炭化物の収率を更に向上させる目的では、還元雰囲気下の条件が好ましく採用される。 And the carbide | carbonized_material can be obtained with the outstanding yield by baking the hardening phenol resin particle for carbide | carbonized_materials which concerns on this invention as mentioned above. This carbonization yield (residual carbon ratio) is approximately 55% or more, although it depends on the firing conditions. Regarding the firing conditions, the conditions under a reducing atmosphere are preferably employed for the purpose of further improving the yield of carbides.
以下に、本発明の実施例を幾つか示し、本発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも受けるものでないことは、言うまでもないところである。また、本発明には、以下の実施例の他にも、更には上記の具体的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等が加え得るものであることが、理解されるべきである。なお、本実施例において、得られた炭化物用硬化フェノール樹脂粒子の残炭率及びリン含有量の測定は、以下のようにして行なった。 Some examples of the present invention will be shown below to clarify the present invention more specifically. However, the present invention is not limited by the description of such examples. Needless to say. In addition to the following examples, the present invention includes various changes and modifications based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention, in addition to the above specific description. It should be understood that improvements and the like can be added. In this example, the residual carbon ratio and phosphorus content of the obtained cured phenol resin particles for carbide were measured as follows.
−残炭率の測定−
秤量したPt容器に、フェノール樹脂粒子を秤量して収容し、TG−DTAを用いて、窒素気流下で、かかるPt容器を、室温から800℃まで、10℃/分の昇温速度にて昇温した時の、室温から100℃までの重量減少率(%)と、100℃から800℃までの重量減少率(%)とを求め、下記の数1より、算出されるものである。なお、「残炭率が高い」ことは、高温下においても、フェノール樹脂粒子における有機化合物としての構造中に含まれる炭素原子が、効率良くカーボン化していることを示している。
[数1]
〔残炭率(%)〕
=(1−{(100℃から800℃までの重量減少率(%))/〔100−(室温 から100℃までの重量減少率(%))〕})×100
-Measurement of residual coal rate-
In a weighed Pt container, phenol resin particles are weighed and accommodated, and the temperature of the Pt container is increased from room temperature to 800 ° C. at a rate of temperature increase of 10 ° C./min using TG-DTA. The weight reduction rate (%) from room temperature to 100 ° C. and the weight reduction rate (%) from 100 ° C. to 800 ° C. are calculated from the following equation (1). In addition, "high residual carbon ratio" has shown that the carbon atom contained in the structure as an organic compound in a phenol resin particle is efficiently carbonized also under high temperature.
[Equation 1]
[Remaining charcoal rate (%)]
= (1-{(Weight reduction rate from 100 ° C. to 800 ° C. (%)) / [100− (Weight reduction rate from room temperature to 100 ° C.)]}) × 100
−リン含有量の測定−
JIS−K−0102の方法に準拠して、測定した。
-Measurement of phosphorus content-
Measurement was performed in accordance with the method of JIS-K-0102.
還流冷却器、温度計、及び攪拌機を備えた1L反応フラスコ内に、フェノール:300重量部、92%パラホルムアルデヒド:125重量部と共に、保護コロイドとしてアラビアゴムの3重量部と、フェノール樹脂合成触媒としてドデシルベンゼンスルホン酸の10%水溶液の30重量部とを投入し、更に、440重量部の希釈水(蒸留水)を加えた。 In a 1 L reaction flask equipped with a reflux condenser, a thermometer, and a stirrer, phenol: 300 parts by weight, 92% paraformaldehyde: 125 parts by weight, 3 parts by weight of gum arabic as a protective colloid, and a phenol resin synthesis catalyst 30 parts by weight of a 10% aqueous solution of dodecylbenzenesulfonic acid was added, and 440 parts by weight of diluted water (distilled water) was further added.
次いで、フラスコ内を攪拌しながら、フラスコ内の温度が還流温度となるまで、約1℃/分の昇温速度にて昇温(加熱)し、更に還流温度にて保持したまま、反応を進行させ、フェノール樹脂粒子の生成から45分経過以後は、生成した粒子の複合化を防止するために、フラスコ内の温度を若干下げて、更に4時間、保持することにより、生成したフェノール樹脂粒子を硬化せしめた。 Next, while stirring the flask, the temperature is increased (heated) at a rate of about 1 ° C./min until the temperature in the flask reaches the reflux temperature, and the reaction proceeds while the temperature is maintained at the reflux temperature. After 45 minutes from the formation of the phenol resin particles, the temperature in the flask is slightly lowered and held for another 4 hours in order to prevent the generated particles from being combined. Cured.
そして、フラスコ内を水酸化ナトリウムにて中和し、冷却、濾過の後、洗浄(湯洗−メタノール洗浄)し、更に、減圧加熱乾燥することにより、硬化フェノール樹脂粒子aを製造した。 Then, the inside of the flask was neutralized with sodium hydroxide, cooled, filtered, washed (hot water-methanol washed), and further dried by heating under reduced pressure to produce cured phenol resin particles a.
また、フェノール、92%パラホルムアルデヒド、アラビアゴム、及び10%ドデシルベンゼンスルホン酸水溶液と共に、更に、89%リン酸を、下記表1に掲げる割合において配合し、上記硬化フェノール樹脂粒子aの製造の場合と同様の手法に従って、4種類の硬化フェノール樹脂粒子b〜eを得た。 In addition, in addition to phenol, 92% paraformaldehyde, gum arabic, and 10% aqueous dodecylbenzene sulfonic acid, 89% phosphoric acid is further blended in the proportions listed in Table 1 below to produce the cured phenol resin particles a. According to the same method, four types of cured phenol resin particles b to e were obtained.
さらに、フェノール、92%パラホルムアルデヒド、アラビアゴム、及びイソデシルアシッドホスフェートを、下記表1に掲げる割合において配合し、上記硬化フェノール樹脂粒子aの製造の場合と同様の手法に従って、硬化フェノール樹脂粒子fを得た。 Further, phenol, 92% paraformaldehyde, gum arabic, and isodecyl acid phosphate were blended in the proportions listed in Table 1 below, and cured phenol resin particles f were prepared in the same manner as in the production of the cured phenol resin particles a. Got.
また、フェノール、92%パラホルムアルデヒド、アラビアゴム、89%リン酸及びイソデシルアシッドホスフェートを、下記表1に掲げる割合において配合し、上記硬化フェノール樹脂粒子aの製造の場合と同様の手法に従って、硬化フェノール樹脂粒子gを得た。 Also, phenol, 92% paraformaldehyde, gum arabic, 89% phosphoric acid and isodecyl acid phosphate were blended in the proportions listed in Table 1 below, and cured according to the same method as in the production of the cured phenol resin particles a. Phenol resin particles g were obtained.
保護コロイドとして、アラビアゴムの代わりに、ヒドロキシエチルセルロースを3重量部使用した以外は、硬化フェノール樹脂粒子cの製造の場合と同様の手法に従って、硬化フェノール樹脂粒子hを得た。 Cured phenol resin particles h were obtained in the same manner as in the production of the cured phenol resin particles c, except that 3 parts by weight of hydroxyethyl cellulose was used as the protective colloid instead of gum arabic.
また、89%リン酸の代わりに、1−ヒドロキシエタン1,1−ジホスホン酸を使用した以外は、硬化フェノール樹脂粒子cの製造の場合と同様の手法に従って、硬化フェノール樹脂粒子iを得た。 Further, cured phenol resin particles i were obtained in the same manner as in the production of cured phenol resin particles c except that 1-hydroxyethane 1,1-diphosphonic acid was used instead of 89% phosphoric acid.
さらに、89%リン酸の代わりに、フェノキシホスファゼンを使用した以外は、硬化フェノール樹脂粒子cの製造の場合と同様の手法に従って、硬化フェノール樹脂粒子jを得た。 Further, cured phenol resin particles j were obtained in the same manner as in the production of cured phenol resin particles c except that phenoxyphosphazene was used instead of 89% phosphoric acid.
以上のようにして得られた各種硬化フェノール樹脂粒子について、その残炭率及びリン含有量を、それぞれ上記の手法に従って測定し、その結果を、下記表1に併せて示した。 About the various hardening phenol resin particle | grains obtained as mentioned above, the residual carbon ratio and phosphorus content were measured according to said method, respectively, and the result was combined with following Table 1, and was shown.
かかる表1の結果からも明らかなように、本発明手法に従って製造された硬化フェノール樹脂粒子b〜jにあっては、特定の化合物を用いることなく製造された硬化フェノール樹脂粒子aと比較して、残炭率が高いことが認められた。
As is clear from the results in Table 1, the cured phenol resin particles b to j produced according to the method of the present invention are compared with the cured phenol resin particles a produced without using a specific compound. It was confirmed that the residual coal rate was high.
Claims (10)
Phosphoric acids, phosphate esters, phosphazene compounds, and general formula: R—PO (OH) 2, where R is a group containing a carbon atom and containing —COOH and / or —PO (OH) 2 . ] The residual-carbon-ratio improvement agent of the phenol resin containing the at least 1 sort (s) of compound chosen from the group which consists of organic phosphonic acid shown by these.
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