JP2023167998A - Resol type phenol resin, phenolic resin composition, and method for producing resol type phenol resin - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レゾール型フェノール樹脂、フェノール樹脂組成物、およびレゾール型フェノール樹脂の製造方法に関する。より詳細には、レゾール型フェノール樹脂、フェノール樹脂組成物、フェノール樹脂組成物の硬化物を備える成形品、およびレゾール型フェノール樹脂の製造方法に関する。 The present invention relates to a resol-type phenolic resin, a phenolic resin composition, and a method for producing a resol-type phenolic resin. More specifically, the present invention relates to a resol type phenolic resin, a phenol resin composition, a molded article comprising a cured product of the phenol resin composition, and a method for producing a resol type phenolic resin.
近年、エネルギー効率の観点から、輸送機械等の部品の金属代替による軽量化が盛んに行われている。フェノール樹脂をはじめとする熱硬化性樹脂は、金属よりも軽量でありながらも耐熱性等に優れることから、金属代替部品として注目されている。 BACKGROUND ART In recent years, from the viewpoint of energy efficiency, there has been an active effort to reduce the weight of parts of transportation machines and the like by replacing them with metals. Thermosetting resins such as phenolic resins are attracting attention as metal substitute parts because they are lighter than metals and have superior heat resistance.
熱硬化性樹脂として広く使用されているレゾール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アルカリ性触媒下において反応させることにより得られる樹脂である。レゾール型フェノール樹脂の多くは溶液状で取り扱われ、各種繊維やフィラーなどの基材と高い接着性を示すため、有機繊維、金属、ガラスなどさまざまな基材のバインダーとして広く使用されている。一方、樹脂の硬化物は剛直で脆弱であるため、曲げたわみ性、靭性等が求められる用途では様々な可撓性付与剤を配合したり、樹脂を変性する手法が用いられている。
例えば、特許文献1には、成形時の成形収縮率を低くし、高い寸法安定性と高い靭性を得るために、レゾール型フェノール樹脂と、ノボラック型フェノール樹脂とからなる特定量のフェノール樹脂成分と、長さ0.3mm以上の必須繊維材と、無機フィラーを含む特定量の充填材成分を含んでなる成形材料について、上記レゾール型フェノール樹脂、及び上記ノボラック型フェノール樹脂のうちの少なくとも一部が、エラストマー変性されることが開示されている。
Resol type phenolic resins, which are widely used as thermosetting resins, are usually obtained by reacting phenols and aldehydes under an alkaline catalyst. Most resol type phenolic resins are handled in solution form, and because they exhibit high adhesion to base materials such as various fibers and fillers, they are widely used as binders for various base materials such as organic fibers, metals, and glass. On the other hand, cured resin products are rigid and brittle, so in applications where bending flexibility, toughness, etc. are required, methods of blending various flexibility-imparting agents or modifying the resin are used.
For example, in Patent Document 1, in order to reduce the molding shrinkage rate during molding and obtain high dimensional stability and high toughness, a specific amount of phenolic resin components consisting of a resol type phenolic resin and a novolak type phenolic resin is used. , for a molding material comprising an essential fiber material with a length of 0.3 mm or more and a specific amount of filler component including an inorganic filler, at least a part of the resol type phenolic resin and the novolac type phenolic resin , is disclosed to be elastomer modified.
しかしながら、特許文献1に開示されるような従来の技術においては、樹脂成分そのものを軽量化する点で十分ではなかった。
そこで本発明者は、より軽量化された新たなレゾール型フェノール樹脂の開発に着目し鋭意検討を行った。その結果、特定のフルオレン骨格を有するレゾール型フェノール樹脂とすることで、従来のレゾール型フェノール樹脂が備える靭性や曲げ強度といった機械的強度を保持しつつも、軽量化を図れることを見出し、本発明を完成させた。
However, in the conventional technology as disclosed in Patent Document 1, it was not sufficient to reduce the weight of the resin component itself.
Therefore, the present inventor focused on the development of a new resol-type phenolic resin that is lighter in weight, and conducted intensive studies. As a result, they discovered that by making a resol type phenolic resin with a specific fluorene skeleton, it is possible to reduce the weight while maintaining the mechanical strength such as toughness and bending strength that conventional resol type phenolic resins have. completed.
本発明によれば、以下のレゾール型フェノール樹脂、フェノール樹脂組成物、およびレゾール型フェノール樹脂の製造方法が提供される。 According to the present invention, the following resol type phenolic resin, phenol resin composition, and method for producing a resol type phenolic resin are provided.
[1] 以下の式(1)で表される構造単位を備えるレゾール型フェノール樹脂。
[2] [1]に記載のレゾール型フェノール樹脂であって、
比重が1.00~1.20である、レゾール型フェノール樹脂。
[3] [1]または[2]に記載のレゾール型フェノール樹脂であって、
融点が50~100℃である、レゾール型フェノール樹脂。
[4] [1]乃至[3]いずれか一つに記載のレゾール型フェノール樹脂であって、
質量平均分子量(Mw)が1000~3000である、レゾール型フェノール樹脂。
[5] [1]乃至[4]いずれか一つに記載のレゾール型フェノール樹脂を含むフェノール樹脂組成物。
[6] [5]に記載のフェノール樹脂組成物であって、
強化繊維を含む、フェノール樹脂組成物。
[7] [6]に記載のフェノール樹脂組成物であって、
前記強化繊維は、金属繊維、炭素繊維、ガラス繊維、セラミック繊維、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ポリイミド繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアクリロニトリル繊維、およびエチレンビニルアルコール繊維の中から選ばれる1種または2種以上を含む、フェノール樹脂組成物。
[8] [5]または[6]に記載のフェノール樹脂組成物であって、
前記強化繊維の含有量が、前記フェノール樹脂組成物全量に対して、10~70質量%である、フェノール樹脂組成物。
[9] [5]乃至[8]いずれか一つに記載のフェノール樹脂組成物であって、
含浸用途に用いられる、フェノール樹脂組成物。
[10] [5]乃至[8]いずれか一つ記載のフェノール樹脂組成物であって、
構造部材に用いられる、フェノール樹脂組成物。
[11] [5]乃至[10]いずれか一つに記載のフェノール樹脂組成物の硬化物を備える成形品。
[12] フェノール類と、フルオレン類とを、第1塩基性触媒の存在下で反応させ反応生成物を得る工程と、
得られた前記反応生成物と、アルデヒド類とを、第2塩基性触媒の存在下で120~180℃で反応させる工程と、
を含む、レゾール型フェノール樹脂の製造方法。
[13] [12]に記載のレゾール型フェノール樹脂の製造方法において、
前記フェノール類および前記フルオレン類(f)は、いずれか一方の芳香環上にボロン酸が結合し、他の一方の芳香環にハロゲンが結合している、レゾール型フェノール樹脂の製造方法。
[1] A resol type phenolic resin comprising a structural unit represented by the following formula (1).
[2] The resol type phenolic resin according to [1],
A resol type phenolic resin with a specific gravity of 1.00 to 1.20.
[3] The resol type phenolic resin according to [1] or [2],
A resol type phenolic resin with a melting point of 50 to 100°C.
[4] The resol type phenolic resin according to any one of [1] to [3],
A resol type phenolic resin having a mass average molecular weight (Mw) of 1000 to 3000.
[5] A phenolic resin composition comprising the resol type phenolic resin according to any one of [1] to [4].
[6] The phenolic resin composition according to [5],
A phenolic resin composition containing reinforcing fibers.
[7] The phenolic resin composition according to [6],
The reinforcing fibers include metal fibers, carbon fibers, glass fibers, ceramic fibers, polyamide fibers, aramid fibers, polyimide fibers, polyvinyl alcohol fibers, polyester fibers, acrylic fibers, polyparaphenylenebenzoxazole fibers, polyethylene fibers, polypropylene fibers, and polypropylene fibers. A phenolic resin composition containing one or more selected from acrylonitrile fibers and ethylene vinyl alcohol fibers.
[8] The phenolic resin composition according to [5] or [6],
A phenolic resin composition, wherein the reinforcing fiber content is 10 to 70% by mass based on the total amount of the phenolic resin composition.
[9] The phenolic resin composition according to any one of [5] to [8],
A phenolic resin composition used for impregnation purposes.
[10] The phenolic resin composition according to any one of [5] to [8],
A phenolic resin composition used for structural members.
[11] A molded article comprising a cured product of the phenolic resin composition according to any one of [5] to [10].
[12] A step of reacting phenols and fluorenes in the presence of a first basic catalyst to obtain a reaction product;
a step of reacting the obtained reaction product with an aldehyde at 120 to 180° C. in the presence of a second basic catalyst;
A method for producing a resol type phenolic resin, including:
[13] In the method for producing a resol type phenolic resin according to [12],
A method for producing a resol type phenolic resin, wherein the phenols and the fluorenes (f) have a boronic acid bonded to one of the aromatic rings and a halogen bonded to the other aromatic ring.
本発明によれば、良好な機械的強度を保持しつつも、軽量化を実現できるレゾール型フェノール樹脂およびこれを含むフェノール樹脂組成物、ならびにレゾール型フェノール樹脂の成形方法を実現できる。 According to the present invention, it is possible to realize a resol type phenol resin that can achieve weight reduction while maintaining good mechanical strength, a phenol resin composition containing the same, and a method for molding a resol type phenol resin.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
本明細書中、数値範囲の説明における「a~b」との表記は、特に断らない限り、a以上b以下のことを表す。例えば、「1~5質量%」とは「1質量%以上5質量%以下」を意味する。 In the present specification, the notation "a to b" in the description of numerical ranges represents a range from a to b, unless otherwise specified. For example, "1 to 5% by mass" means "1 to 5% by mass".
<レゾール型フェノール樹脂>
本実施形態のレゾール型フェノール樹脂は、以下の式(1)で表される構造単位を備える新規な樹脂(以下「レゾール型フェノール樹脂(A)」とも称して説明する)である。レゾール型フェノール樹脂(A)は、所定のフルオレン骨格を有するものである。
<Resol type phenolic resin>
The resol type phenolic resin of this embodiment is a novel resin (hereinafter also referred to as "resol type phenolic resin (A)") having a structural unit represented by the following formula (1). The resol type phenolic resin (A) has a predetermined fluorene skeleton.
レゾール型フェノール樹脂(A)は、式(1)で表される構造単位を備えることにより、樹脂の軽量化を実現しつつも、良好な強度を保持できる。かかる理由の詳細は明らかではないが、複数の芳香族基により剛直性・機械的強度を得つつも嵩高くなることで低比重としつつ、炭素数が比較的多い飽和炭化水素基により靭性を得つつも軽量化を図れると推測される。 By including the structural unit represented by formula (1), the resol type phenolic resin (A) can maintain good strength while realizing weight reduction of the resin. Although the details of this are not clear, the multiple aromatic groups provide rigidity and mechanical strength, while the increased bulk provides low specific gravity, while the saturated hydrocarbon group with a relatively large number of carbon atoms provides toughness. It is speculated that it will be possible to reduce the weight while doing so.
式(1)中、芳香族基としては、各々独立して、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、アントラセン基等が挙げられるが、なかでも、フェニル基、ビフェニル基であることが好ましい。すなわち、複数のフェニル基が単結合で共有結合したものが好適である。 In formula (1), examples of the aromatic group include a phenyl group, a biphenyl group, a naphthyl group, an anthracene group, etc., and among them, a phenyl group and a biphenyl group are preferable. That is, it is preferable that a plurality of phenyl groups are covalently bonded through a single bond.
また、式(1)中、R3、R4は各々独立して炭素数4~12の飽和炭化水素基であり、好ましくは炭素数6~11の飽和炭化水素基であり、さらに好ましくは炭素数8~10の飽和炭化水素基である。また、R3、R4の飽和炭化水素基は各々、直鎖または分岐のいずれかであり、軽量化しやすくする点からいずれも直鎖であることが好ましい。 Furthermore, in formula (1), R 3 and R 4 are each independently a saturated hydrocarbon group having 4 to 12 carbon atoms, preferably a saturated hydrocarbon group having 6 to 11 carbon atoms, and more preferably a saturated hydrocarbon group having 6 to 11 carbon atoms. It is a saturated hydrocarbon group of number 8 to 10. Moreover, the saturated hydrocarbon groups of R 3 and R 4 are each either linear or branched, and from the viewpoint of facilitating weight reduction, both are preferably linear.
[比重]
本実施形態のレゾール型フェノール樹脂(A)の比重は、好ましくは1.00~1.20であり、より好ましくは1.00~1.10である。
レゾール型フェノール樹脂(A)の比重を、上記下限値以上とすることにより、良好な強度が得られ、耐熱性、寸法安定性を保持できる。一方、レゾール型フェノール樹脂(A)の比重を、上記上限値以下とすることにより、軽量化を実現できる。
[specific gravity]
The specific gravity of the resol type phenolic resin (A) of this embodiment is preferably 1.00 to 1.20, more preferably 1.00 to 1.10.
By setting the specific gravity of the resol type phenolic resin (A) to be equal to or higher than the above lower limit, good strength can be obtained and heat resistance and dimensional stability can be maintained. On the other hand, weight reduction can be achieved by setting the specific gravity of the resol type phenolic resin (A) to be equal to or less than the above upper limit.
レゾール型変性フェノール樹脂(A)の質量平均分子量(Mw)は、好ましくは1000~3000であり、より好ましくは1200~1800である。 The weight average molecular weight (Mw) of the resol type modified phenolic resin (A) is preferably 1000 to 3000, more preferably 1200 to 1800.
本実施形態において、質量平均分子量、数平均分子量の値は、ポリスチレンを標準物質として用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定により求めることができる。 In this embodiment, the values of the mass average molecular weight and number average molecular weight can be determined by gel permeation chromatography (GPC) measurement using polystyrene as a standard substance.
本実施形態のレゾール型変性フェノール樹脂(A)の融点は、好ましくは50~100℃であり、より好ましくは70~90℃である。従来のレゾール型フェノール樹脂の多くは室温(20℃)で液体であるのに対し、室温(20℃)で固形のレゾール型フェノール樹脂(A)とすることができる。 The melting point of the resol type modified phenolic resin (A) of this embodiment is preferably 50 to 100°C, more preferably 70 to 90°C. Most conventional resol type phenolic resins are liquid at room temperature (20°C), but resol type phenolic resin (A) can be solid at room temperature (20°C).
<レゾール型フェノールの製造方法>
次に、レゾール型フェノール(A)の製造方法について説明する。
レゾール型フェノール(A)の製造方法は、以下の工程を含む。
[工程1]フェノール類(p)と、フルオレン類(f)とを、第1塩基性触媒の存在下で反応させ反応生成物を得る工程。
[工程2]得られた前記反応生成物と、アルデヒド類(d)とを、第2塩基性触媒の存在下で120~180℃で反応させる工程。
以下、各工程について詳述する。
<Production method of resol type phenol>
Next, a method for producing resol type phenol (A) will be explained.
The method for producing resol type phenol (A) includes the following steps.
[Step 1] A step of reacting phenols (p) and fluorenes (f) in the presence of a first basic catalyst to obtain a reaction product.
[Step 2] A step of reacting the obtained reaction product with the aldehyde (d) at 120 to 180° C. in the presence of a second basic catalyst.
Each step will be explained in detail below.
[工程1]
まず、フェノール類(p)と、フルオレン類(f)とを、第1塩基性触媒の存在下で反応させ反応生成物を得る。この時、フェノール類(p)およびフルオレン類(f)は、いずれか一方の芳香環上にボロン酸が結合し、他の一方の芳香環にハロゲンが結合している。
[Step 1]
First, phenols (p) and fluorenes (f) are reacted in the presence of a first basic catalyst to obtain a reaction product. At this time, in the phenols (p) and the fluorenes (f), a boronic acid is bonded to one of the aromatic rings, and a halogen is bonded to the other aromatic ring.
フェノール類(p)としては、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類;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類;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類;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類;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類;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:1-ナフトール、2-ナフトール等の1価のフェノール類;およびレゾルシン、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等が挙げられ、これらのうち芳香環上にボロン酸が結合したもの、または、芳香環にハロゲンが結合したものが用いられる。また、フェノール類(p)は、1種または2種以上を混合して使用できる。 Phenols (p) include phenol; cresols such as o-cresol, m-cresol, and p-cresol; ethylphenols such as o-ethylphenol, m-ethylphenol, and p-ethylphenol; isopropylphenol, butylphenol; , p-tert-butylphenol and other butylphenols; p-tert-amylphenol, p-octylphenol, p-nonylphenol, p-cumylphenol and other alkylphenols; fluorophenol, chlorophenol, bromophenol, iodophenol and other halogens substituted monohydric phenols such as p-phenylphenol, aminophenol, nitrophenol, dinitrophenol, and trinitrophenol; monohydric phenols such as 1-naphthol and 2-naphthol; and resorcinol, alkylresorcinol, Examples include polyhydric phenols such as pyrogallol, catechol, alkylcatechol, hydroquinone, alkylhydroquinone, phloroglucin, bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S, and dihydroxynaphthalene, among which boronic acid is bonded on the aromatic ring, Alternatively, one in which a halogen is bonded to an aromatic ring is used. Furthermore, the phenols (p) can be used alone or in combination of two or more.
より具体的には、以下の式(a-1)~(a-3)に示される構造を有するものが挙げられる。 More specifically, those having structures shown in the following formulas (a-1) to (a-3) can be mentioned.
フルオレン類(f)としては、炭素数4~12のアルキル置換フルオレン類が挙げられる。例えば、9,9-ジブチルフルオレン、9,9-ジペンチルフルオレン、9,9-ヘキシルフルオレン、9,9-ジヘプチルフルオレン、9,9-ジオクチルフルオレン、9,9-ジノニルフルオレン、9,9-ジデシルフルオレン、9,9-ジウンデシルフルオレン、9,9-ジドデシルフルオレン、およびこれらの誘導体が挙げられ、これらのうち芳香環上にボロン酸が結合したもの、または、芳香環にハロゲンが結合したものが用いられる。 Examples of the fluorenes (f) include alkyl-substituted fluorenes having 4 to 12 carbon atoms. For example, 9,9-dibutylfluorene, 9,9-dipentylfluorene, 9,9-hexylfluorene, 9,9-diheptylfluorene, 9,9-dioctylfluorene, 9,9-dinonylfluorene, 9,9- Examples include didecylfluorene, 9,9-diundecylfluorene, 9,9-didodecylfluorene, and derivatives thereof, among which boronic acid is bonded to the aromatic ring, or halogen is bonded to the aromatic ring. is used.
また、フルオレン類(f)にハロゲンが結合している具体例としては、以下の式(2)で示されるものが挙げられる。 Furthermore, specific examples of fluorenes (f) having a halogen bonded to them include those represented by the following formula (2).
第1塩基性触媒としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム等のアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の水酸化物;炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム、炭酸カリウム等の炭酸塩;石灰等の酸化物;亜硫酸ナトリウム等の亜硫酸塩;リン酸ナトリウム等のリン酸塩;アンモニア、トリメチルアミン、トリエチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ヘキサメチレンテトラミン、ピリジン等のアミン類等が挙げられる。 Examples of the first basic catalyst include hydroxides of alkali metals or alkaline earth metals such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, and calcium hydroxide; carbonates such as sodium carbonate, calcium carbonate, and potassium carbonate; lime, etc. Sulfites such as sodium sulfite; phosphates such as sodium phosphate; amines such as ammonia, trimethylamine, triethylamine, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, hexamethylenetetramine, and pyridine.
また、カップリング反応を進行させる触媒として、パラジウム触媒を用いる。パラジウム触媒としては、たとえばテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(Pd(PPh3)4)や、パラジウム炭素等が挙げられる。
また、水と有機溶媒の混合溶媒を用いる場合、二相間での反応を促進させる目的で相間移動触媒を用いてもよい。相間移動触媒としては、たとえばテトラブチルアンモニウムクロライド、テトラブチルアンモニウムブロマイド等が挙げられる。
Moreover, a palladium catalyst is used as a catalyst for advancing the coupling reaction. Examples of the palladium catalyst include tetrakis(triphenylphosphine)palladium (Pd(PPh 3 ) 4 ), palladium on carbon, and the like.
Further, when a mixed solvent of water and an organic solvent is used, a phase transfer catalyst may be used for the purpose of promoting the reaction between two phases. Examples of the phase transfer catalyst include tetrabutylammonium chloride and tetrabutylammonium bromide.
工程1において、レゾール型フェノール樹脂(A)の合成のために使用される反応溶媒としては、水が一般的であるが、有機溶媒を使用してもよい。
有機溶媒としては、例えば、アルコール類、エーテル類、ケトン類、芳香族類、ジメチルスルホキシド(DMSO)、およびN,N-ジメチルホルムアミド(DMF)等が挙げられる。
アルコール類の具体例としては、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、グリセリン等が挙げられる。エーテル類の具体例としては、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、4-メチルテトラヒドロピラン等の環状エーテルが挙げられる。ケトン類の具体例としては、アセトン、メチルエチルケトン等が挙げられる。芳香族類の具体例としては、トルエン、キシレン等が挙げられる。
これらは、単独で使用してもよいし、2種類以上組み合わせて使用してもよい。なかでも、水と、アルコール類、エーテル類の混合溶媒であることが好ましい。
In step 1, water is generally used as the reaction solvent for the synthesis of the resol type phenolic resin (A), but an organic solvent may also be used.
Examples of the organic solvent include alcohols, ethers, ketones, aromatics, dimethyl sulfoxide (DMSO), and N,N-dimethylformamide (DMF).
Specific examples of alcohols include methanol, ethanol, propyl alcohol, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, glycerin, and the like. Specific examples of ethers include cyclic ethers such as tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, and 4-methyltetrahydropyran. Specific examples of ketones include acetone, methyl ethyl ketone, and the like. Specific examples of aromatics include toluene, xylene, and the like.
These may be used alone or in combination of two or more. Among these, mixed solvents of water, alcohols, and ethers are preferred.
工程1において、フェノール類(p)とフルオレン類(f)は、モル比(p/f)で1.5~3となるように用いられることが好ましい。また、第1塩基性触媒(b)とフェノール類(p)は、モル比(b/p)で1.5~3となるように調製されることが好ましい。フェノール類(p)とフルオレン類(f)を、80~110℃、12~36時間反応させることで、フルオレン骨格を有するフェノール類(反応生成物)が得られる。
また工程1は、不活性ガス雰囲気下で行われることが好ましい。
In step 1, phenols (p) and fluorenes (f) are preferably used in a molar ratio (p/f) of 1.5 to 3. Further, the first basic catalyst (b) and the phenol (p) are preferably prepared so that the molar ratio (b/p) is 1.5 to 3. Phenols (reaction products) having a fluorene skeleton are obtained by reacting phenols (p) and fluorenes (f) at 80 to 110°C for 12 to 36 hours.
Moreover, it is preferable that Step 1 is performed under an inert gas atmosphere.
[工程2]
次に、得られた反応生成物と、アルデヒド類(d)とを第2塩基性触媒の存在下、120~180℃で反応させることにより、フルオレン骨格を有するレゾール型フェノール樹脂(A)を得る。すなわち、フルオレン骨格を有するフェノール類(反応生成物)をレゾール化する。
[Step 2]
Next, the obtained reaction product and aldehyde (d) are reacted at 120 to 180°C in the presence of a second basic catalyst to obtain a resol type phenolic resin (A) having a fluorene skeleton. . That is, phenols (reaction products) having a fluorene skeleton are converted into resols.
アルデヒド類(d)としては、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。これらは、単独で使用してもよいし、2種類以上組み合わせて使用してもよい。また、これらのアルデヒド類の前駆体あるいはこれらのアルデヒド類の溶液を使用することもできる。中でも、製造コストの観点から、ホルムアルデヒド水溶液を使用することが好ましい。 Examples of aldehydes (d) include formaldehyde, paraformaldehyde, trioxane, acetaldehyde, propionaldehyde, polyoxymethylene, chloral, hexamethylenetetramine, furfural, glyoxal, n-butyraldehyde, caproaldehyde, allylaldehyde, benzaldehyde, and crotonaldehyde. , acrolein, tetraoxymethylene, phenylacetaldehyde, o-tolualdehyde, salicylaldehyde and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Further, precursors of these aldehydes or solutions of these aldehydes can also be used. Among these, from the viewpoint of production cost, it is preferable to use a formaldehyde aqueous solution.
第2塩基性触媒は、工程1の第1塩基性触媒で挙げたものと同じものを挙げることができ、第2塩基性触媒は、第1塩基性触媒と同じであってもよく、異なるものであってもよい。レゾール化を効果的に行う点から、第2塩基性触媒はアルカリまたはアルカリ土類金属の水酸化物であることが好ましい。 The second basic catalyst can be the same as those listed for the first basic catalyst in Step 1, and the second basic catalyst may be the same as the first basic catalyst or a different one. It may be. From the viewpoint of effectively performing resolization, the second basic catalyst is preferably an alkali or alkaline earth metal hydroxide.
また、工程2の反応溶媒は、工程1の反応溶媒で挙げたものと同じものを挙げることができ、工程2の反応溶媒は、工程1の反応溶媒と同じものであってもよく、異なるものであってもよい。工程2の反応溶媒としては、良好な溶解性が得られる点から、水、アルコール類、ジメチルスルホキシド(DMSO)の混合溶媒であることが好ましい。 In addition, the reaction solvent in step 2 can be the same as the reaction solvent in step 1, and the reaction solvent in step 2 may be the same as the reaction solvent in step 1, or it can be different. It may be. The reaction solvent in step 2 is preferably a mixed solvent of water, alcohol, and dimethyl sulfoxide (DMSO) from the viewpoint of obtaining good solubility.
工程2において、アルデヒド類(d)は、工程1で得られた反応生成物に対して、モル比で10~50の割合で用いることが好ましい。これにより、未反応のフェノール類、および未反応のアルデヒド類の残量を減らせることができる。
また、第2塩基性触媒は、工程1で得られた反応生成物に対して、モル比で10~30の割合で用いることが好ましい。反応生成物とアルデヒド類(d)を、120~180℃、0.5~3時間反応させることで、フェノール体にメチロールが生成し、レゾール化反応を進めることができる。これにより、レゾール型フェノール樹脂(A)が得られる。反応温度は、好ましくは130~160℃である。
In Step 2, the aldehyde (d) is preferably used in a molar ratio of 10 to 50 with respect to the reaction product obtained in Step 1. Thereby, the remaining amounts of unreacted phenols and unreacted aldehydes can be reduced.
Further, the second basic catalyst is preferably used in a molar ratio of 10 to 30 with respect to the reaction product obtained in step 1. By reacting the reaction product and the aldehyde (d) at 120 to 180°C for 0.5 to 3 hours, methylol is produced in the phenol, and the resolization reaction can proceed. Thereby, resol type phenol resin (A) is obtained. The reaction temperature is preferably 130 to 160°C.
反応条件を調整することにより、メチロールの数を調整することができる。レゾール型フェノール樹脂(A)のメチロール基の定量は、1H-NMR測定によって行うことができる。 By adjusting the reaction conditions, the number of methylols can be adjusted. The methylol group in the resol type phenolic resin (A) can be determined by 1 H-NMR measurement.
<フェノール樹脂組成物>
本実施形態のフェノール樹脂組成物(以下、単に「樹脂組成物」とも称して説明する)は、上述のレゾール型フェノール樹脂(A)を含むものである。本実施形態のフェノール樹脂組成物は、レゾール型フェノール樹脂(A)の剛直構造によって軽量化と機械的強度の両立を実現できる。
<Phenol resin composition>
The phenolic resin composition of this embodiment (hereinafter also simply referred to as "resin composition") contains the above-mentioned resol type phenolic resin (A). The phenol resin composition of this embodiment can achieve both weight reduction and mechanical strength due to the rigid structure of the resol type phenol resin (A).
以下、本実施形態の樹脂組成物に含まれる各成分の詳細について説明する。 Hereinafter, details of each component contained in the resin composition of this embodiment will be explained.
[強化繊維]
本実施形態の樹脂組成物は強化繊維を含んでもよい。本実施形態において、強化繊維は機械的強度や耐熱性を高めるために用いられる。
強化繊維としては、例えば、金属繊維、炭素繊維、ガラス繊維、セラミック繊維、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ポリイミド繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアクリロニトリル繊維、およびエチレンビニルアルコール繊維の中から選ばれる1種または2種以上が挙げられる。なかでも、成形品の強度向上等に効果的である点から、炭素繊維、ガラス繊維が好ましい。
また、強化繊維は、表面処理が施されていてもよい。
[Reinforced fiber]
The resin composition of this embodiment may also contain reinforcing fibers. In this embodiment, reinforcing fibers are used to increase mechanical strength and heat resistance.
Examples of reinforcing fibers include metal fibers, carbon fibers, glass fibers, ceramic fibers, polyamide fibers, aramid fibers, polyimide fibers, polyvinyl alcohol fibers, polyester fibers, acrylic fibers, polyparaphenylenebenzoxazole fibers, polyethylene fibers, and polypropylene fibers. , polyacrylonitrile fiber, and ethylene vinyl alcohol fiber. Among these, carbon fibers and glass fibers are preferred because they are effective in improving the strength of molded products.
Furthermore, the reinforcing fibers may be surface-treated.
また、強化繊維の含有量は、用途に応じで適宜調整されるが、例えば、樹脂組成物全量に対して、好ましくは10~70質量%、より好ましくは20~60質量%、さらに好ましくは30~65質量%である。強化繊維の含有量を上記下限値以上とすることにより、機械的強度、耐熱性を向上できる。一方、強化繊維の含有量を上記上限値以下とすることにより、軽量化を実現でき、また、成型加工性を良好に保持できる。 Further, the content of the reinforcing fibers is adjusted appropriately depending on the use, but for example, the content of the reinforcing fibers is preferably 10 to 70% by mass, more preferably 20 to 60% by mass, and still more preferably 30% by mass, based on the total amount of the resin composition. ~65% by mass. By setting the reinforcing fiber content to the above lower limit or more, mechanical strength and heat resistance can be improved. On the other hand, by setting the content of reinforcing fibers to the above upper limit or less, weight reduction can be achieved and moldability can be maintained favorably.
[硬化助剤]
本実施形態の樹脂組成物は硬化助剤を含んでもよい。
硬化助剤としては、樹脂組成物の分野で公知の硬化助剤を挙げることができる。例えば、酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウムなどのアルカリ土類金属の酸化物又は水酸化物;サリチル酸、安息香酸などの芳香族カルボン酸などを挙げることができる。
[Curing aid]
The resin composition of this embodiment may also contain a curing aid.
Examples of the curing aid include curing aids known in the field of resin compositions. Examples include alkaline earth metal oxides or hydroxides such as magnesium oxide, calcium hydroxide, and barium hydroxide; and aromatic carboxylic acids such as salicylic acid and benzoic acid.
[無機充填材]
本実施形態の樹脂組成物は、無機充填材を用いることができる。無機充填材により、樹脂組成物に機械的特性、寸法安定性などを付与することができる。
無機充填材としては、特に限定されないが、クレー、炭酸カルシウム、タルク、および水酸化アルミニウム等の中から選ばれる1種または2種以上を用いることができる。なかでも、樹脂組成物に要求される性能(機械的特性、電気的特性、難燃性、寸法安定性、耐水性等)を考慮すると、クレーを使用することがより好ましい。
なお、水酸化アルミニウムなど一部の無機充填材は難燃助剤としての効果も有する。
[Inorganic filler]
The resin composition of this embodiment can use an inorganic filler. The inorganic filler can impart mechanical properties, dimensional stability, etc. to the resin composition.
The inorganic filler is not particularly limited, but one or more types selected from clay, calcium carbonate, talc, aluminum hydroxide, etc. can be used. Among them, it is more preferable to use clay in consideration of the performance required of the resin composition (mechanical properties, electrical properties, flame retardance, dimensional stability, water resistance, etc.).
Note that some inorganic fillers such as aluminum hydroxide also have an effect as a flame retardant aid.
上記無機充填材の含有量は、用途に応じて適宜調整されるが、例えば、樹脂組成物全体に対して1~10質量%であることが好ましく、2~5質量%であることがより好ましい。無機充填材の含有量を前記下限値以上とすることで良好な機械的特性、耐熱性を保持でき、また前記上限値以下とすることで樹脂組成物の加工性を良好にできる。 The content of the above-mentioned inorganic filler is appropriately adjusted depending on the application, but for example, it is preferably 1 to 10% by mass, more preferably 2 to 5% by mass based on the entire resin composition. . By setting the content of the inorganic filler to the above-mentioned lower limit or more, good mechanical properties and heat resistance can be maintained, and by setting the content of the inorganic filler to the above-mentioned upper limit or less, the processability of the resin composition can be improved.
[エラストマー]
本実施形態の樹脂組成物は、エラストマーを用いることができる。エラストマーにより、寸法安定性を保持し、成形品の靱性を高めることができる。
エラストマーとしては、アクリルニトリルブタジエンゴム、イソプレン、スチレンブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム等が挙げられる。この中でもアクリルニトリリルブタジエンゴムが好ましい。
上記エラストマーの含有量は、用途に応じて適宜調整されるが、例えば、樹脂組成物全体に対して1~10質量%であることが好ましく、2~5質量%であることがより好ましい。エラストマーの含有量を前記下限値以上とすることで良好な機械的特性を保持でき、また前記上限値以下とすることで樹脂組成物の加工性を良好にできる。
[Elastomer]
For the resin composition of this embodiment, an elastomer can be used. Elastomers can maintain dimensional stability and increase the toughness of molded products.
Examples of the elastomer include acrylonitrile butadiene rubber, isoprene, styrene butadiene rubber, and ethylene propylene rubber. Among these, acrylonitrilyl butadiene rubber is preferred.
The content of the above-mentioned elastomer is appropriately adjusted depending on the application, but for example, it is preferably 1 to 10% by mass, more preferably 2 to 5% by mass, based on the entire resin composition. By setting the content of the elastomer to the above-mentioned lower limit or more, good mechanical properties can be maintained, and by setting the content of the elastomer to below the above-mentioned upper limit, the processability of the resin composition can be improved.
[その他成分]
本実施形態の樹脂組成物は、発明の効果を損なわない限り、上述した成分以外の他の成分を含むことができる。他の成分としては、例えば、上記を除く熱硬化性樹脂および熱可塑性樹脂、硬化剤、離型剤、顔料、難燃剤、密着向上剤、カップリング剤等の添加剤が挙げられる。
本実施形態の樹脂組成物がこれら他の成分を含む場合、1種のみを含んでもよいし、2種以上を含んでもよい。
[Other ingredients]
The resin composition of the present embodiment may contain other components other than those described above, as long as the effects of the invention are not impaired. Examples of other components include additives such as thermosetting resins and thermoplastic resins other than those mentioned above, curing agents, mold release agents, pigments, flame retardants, adhesion improvers, and coupling agents.
When the resin composition of this embodiment contains these other components, it may contain only one type, or may contain two or more types.
上記の熱可塑性樹脂としては、ユリア(尿素)樹脂、メラミン樹脂等のトリアジン環を有する樹脂、ビスマレイミド樹脂、シリコーン樹脂、ベンゾオキサジン環を有する樹脂などが挙げられる。 Examples of the thermoplastic resin include resins having a triazine ring such as urea resin and melamine resin, bismaleimide resins, silicone resins, and resins having a benzoxazine ring.
上記の離型剤としては、例えば、ステアリン酸などの脂肪酸、ステアリン酸カルシウムやステアリン酸亜鉛などの脂肪酸塩、脂肪酸アミド、ポリエチレンなどが挙げられる。
離型剤を用いる場合、その含有量は、レゾール型フェノール樹脂(A)100質量部に対して、例えば0.1~10質量部、好ましくは0.1~5質量部である。
Examples of the above mold release agent include fatty acids such as stearic acid, fatty acid salts such as calcium stearate and zinc stearate, fatty acid amides, and polyethylene.
When a mold release agent is used, its content is, for example, 0.1 to 10 parts by weight, preferably 0.1 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the resol type phenolic resin (A).
上記の顔料として、例えば、カーボンブラックが挙げられる。その他、所望の色の成形品を得るため、各種の着色顔料なども使用可能である。
顔料を用いる場合、その含有量は、レゾール型フェノール樹脂(A)100質量部に対して、例えば0.1~10質量部、好ましくは0.1~5質量部である。
Examples of the above pigments include carbon black. In addition, various coloring pigments can also be used to obtain molded products of desired colors.
When a pigment is used, its content is, for example, 0.1 to 10 parts by weight, preferably 0.1 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the resol type phenolic resin (A).
上記のカップリング剤としては、例えば、エポキシシランカップリング剤、カチオニックシランカップリング剤、アミノシランカップリング剤等のシランカップリング剤、チタネート系カップリング剤およびシリコーンオイル型カップリング剤等が挙げられる。カップリング剤は一種類を単独で用いてもよいし、二種類以上を併用してもよい。本実施形態においては、シランカップリング剤が好ましく用いられる。カップリング剤の使用により無機充填材と他成分の相溶性が向上し、樹脂組成物の機械的特性、耐熱性を向上できると考えられる。 Examples of the above-mentioned coupling agents include epoxy silane coupling agents, cationic silane coupling agents, silane coupling agents such as aminosilane coupling agents, titanate coupling agents, and silicone oil type coupling agents. . One type of coupling agent may be used alone, or two or more types may be used in combination. In this embodiment, a silane coupling agent is preferably used. It is believed that the use of a coupling agent improves the compatibility between the inorganic filler and other components, and improves the mechanical properties and heat resistance of the resin composition.
本実施形態の樹脂組成物は、溶剤(有機溶剤等)を含んでいてもよい。ただし、樹脂組成物としての流通や取扱いの容易性、作業環境におけるVOC発生抑制などの観点から、本実施形態の樹脂組成物は、溶剤(有機溶剤等)を実質的に含まないことが好ましい。 The resin composition of this embodiment may contain a solvent (organic solvent, etc.). However, from the viewpoint of ease of distribution and handling as a resin composition, suppression of VOC generation in the working environment, etc., it is preferable that the resin composition of the present embodiment does not substantially contain a solvent (organic solvent, etc.).
<樹脂組成物の製造方法>
本実施形態の樹脂組成物の製法方法は、上記成分を公知の方法により混合することで得られる。例えば、上記成分を配合して均一に混合後、ロール、コニーダ、二軸押出し機等の混練装置単独またはロールと他の混合装置との組合せで加熱溶融混練した後、造粒または粉砕する方法が用いられる。
<Method for manufacturing resin composition>
The method for producing the resin composition of the present embodiment is obtained by mixing the above-mentioned components by a known method. For example, after blending the above components and mixing them uniformly, they are heated, melted and kneaded using a kneading device such as a roll, a co-kneader, or a twin-screw extruder, or a combination of a roll and other mixing device, and then granulated or pulverized. used.
<成形品/成形品の製造方法>
本実施形態の成形品は、公知の方法で得ることができるが、例えば、本実施形態の樹脂組成物を溶融またはエタノール等の溶媒に溶解させて液状とし、そこに強化繊維を浸漬し、本実施形態の樹脂組成物を強化繊維内に含浸させる。その後、乾燥し、所望の形状となるように加熱プレスすることで、樹脂を硬化させ、成形品とすることができる。成形条件としては成形品の厚みにもよるが、例えば、金型温度170~190℃、成形圧力0.01~1MPa、硬化時間2~10分間で成形することができる。その後、さらに、加熱して、追硬化してもよい。
<Molded product/molded product manufacturing method>
The molded article of this embodiment can be obtained by a known method, but for example, the resin composition of this embodiment is melted or dissolved in a solvent such as ethanol to form a liquid, and reinforcing fibers are immersed therein. The resin composition of the embodiment is impregnated into reinforcing fibers. Thereafter, the resin is dried and heated and pressed into a desired shape, thereby curing the resin and producing a molded product. Although the molding conditions depend on the thickness of the molded article, for example, molding can be carried out at a mold temperature of 170 to 190° C., a molding pressure of 0.01 to 1 MPa, and a curing time of 2 to 10 minutes. Thereafter, additional curing may be performed by further heating.
[用途]
成形品の用途は特に限定されない。用途としては、例えば、自動車、航空機、鉄道車両、船舶、事務機器、汎用機械、家庭用電化製品、電機機器等の各種の構造部材などを挙げることができる。また、有機繊維、金属、ガラスなどさまざまな基材に含浸して用いられる含浸用途、バインダー用途に適用することもできる。もちろん、これら以外の用途も排除されない。
[Application]
The use of the molded product is not particularly limited. Examples of applications include various structural members such as automobiles, aircraft, railway vehicles, ships, office equipment, general-purpose machines, household appliances, and electrical equipment. It can also be applied to impregnation applications and binder applications in which various base materials such as organic fibers, metals, and glass are impregnated. Of course, uses other than these are not excluded.
以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することができる。また、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, these are merely examples of the present invention, and various configurations other than those described above can be adopted. Furthermore, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the present invention includes modifications, improvements, etc. within a range that can achieve the purpose of the present invention.
本発明の実施態様を、実施例および比較例に基づき詳細に説明する。なお、本発明は実施例に限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described in detail based on Examples and Comparative Examples. Note that the present invention is not limited to the examples.
(1)レゾール型フェノール樹脂(A)の合成
[工程1]
4-ヒドロキシフェニルボロン酸(東京化成工業社製)19.0g、2,7-ジブロモ-9,9-ジ-n-オクチルフルオレン(東京化成工業社製)25.3g、炭酸カリウム(東京化成工業社製)25.4g、テトラブチルアンモニウムクロライド(東京化成工業社製)2.5gに、水83.8g、テトラヒドロフラン155.0g、エタノール31.0gを加えて溶解させた。この溶液に、窒素雰囲気化でテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(東京化成工業社製)2.1gを加え、オイルバスで90℃に加熱し24時間反応させた。その後有機層を取り出して有機溶媒を除去し、得られた固体をシリカゲルカラム(溶媒:ジクロロメタン)で精製することで16.8gの反応生成物を得た。
[工程2]
上記工程1で得られた反応生成物12.0gに、37%ホルムアルデヒド水溶液(東京化成工業社製)50.8g、ジメチルスルホキシド70g、エタノール33gを加えて溶解させた。この溶液に、50%水酸化ナトリウム水溶液を12g加えて、オイルバスで150℃に加熱し1時間反応させた。その後150gの水を加えて析出した固体をろ過にて回収し、11.8gの反応生成物、レゾール型フェノール樹脂(A)を得た。
(1) Synthesis of resol type phenolic resin (A) [Step 1]
19.0 g of 4-hydroxyphenylboronic acid (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.), 25.3 g of 2,7-dibromo-9,9-di-n-octylfluorene (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.), potassium carbonate (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) 83.8 g of water, 155.0 g of tetrahydrofuran, and 31.0 g of ethanol were added to and dissolved in 25.4 g of tetrabutylammonium chloride (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.). To this solution, 2.1 g of tetrakis(triphenylphosphine)palladium (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) was added under a nitrogen atmosphere, heated to 90° C. in an oil bath, and reacted for 24 hours. Thereafter, the organic layer was taken out, the organic solvent was removed, and the resulting solid was purified with a silica gel column (solvent: dichloromethane) to obtain 16.8 g of a reaction product.
[Step 2]
To 12.0 g of the reaction product obtained in the above step 1, 50.8 g of a 37% formaldehyde aqueous solution (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), 70 g of dimethyl sulfoxide, and 33 g of ethanol were added and dissolved. To this solution, 12 g of 50% aqueous sodium hydroxide solution was added, heated to 150° C. in an oil bath, and reacted for 1 hour. Thereafter, 150 g of water was added and the precipitated solid was collected by filtration to obtain 11.8 g of a reaction product, resol type phenol resin (A).
(2)分析・測定
得られたレゾール型フェノール樹脂(A)について、以下の条件で1H-NMRとGPCを測定した。結果をそれぞれ図1,2にそれぞれ示す。
<1H-NMR測定条件>
装置:日本電子株式会社製 JNM-ECA400
溶媒:DMSO(ジメチルスルホキシド)-d6
パルス角度:45°
試料濃度:3wt%
積算回数:16回
(2) Analysis/Measurement The obtained resol type phenolic resin (A) was subjected to 1 H-NMR and GPC measurements under the following conditions. The results are shown in Figures 1 and 2, respectively.
< 1H -NMR measurement conditions>
Equipment: JNM-ECA400 manufactured by JEOL Ltd.
Solvent: DMSO (dimethyl sulfoxide)-d6
Pulse angle: 45°
Sample concentration: 3wt%
Accumulated number of times: 16 times
<GPC測定>
・東ソー株式会社製ゲルパーミエーションクロマトグラフィー装置「HLC-8320GPC」
・カラム:東ソー株式会社製「TSKgel GMH G2000H SuperHM-M」
・検出器:液体クロマトグラム用UV検出器
・測定温度:40℃
・溶媒:THF(テトラヒドロフラン)
・試料濃度:2.0mg/ミリリットル
<GPC measurement>
・Gel permeation chromatography device “HLC-8320GPC” manufactured by Tosoh Corporation
・Column: “TSKgel GMH G2000H SuperHM-M” manufactured by Tosoh Corporation
・Detector: UV detector for liquid chromatogram ・Measurement temperature: 40℃
・Solvent: THF (tetrahydrofuran)
・Sample concentration: 2.0mg/ml
図1は、1H-NMR測定結果を示す図である。1H-NMR測定より、レゾール型フェノール樹脂(A)はフルオレン構造1個あたり、メチロール基が1.5個結合していることが確認された。なお、図1中のa~fは、以下の式で表した構造に対応する。 FIG. 1 is a diagram showing the results of 1 H-NMR measurement. 1 H-NMR measurement confirmed that the resol type phenolic resin (A) had 1.5 methylol groups bonded to each fluorene structure. Note that a to f in FIG. 1 correspond to the structure expressed by the following formula.
図2は、GPCチャートを示す図である。GPC測定より、レゾール型フェノール樹脂(A)の質量平均分子量(Mw)は1481であった。 FIG. 2 is a diagram showing a GPC chart. The mass average molecular weight (Mw) of the resol type phenolic resin (A) was found to be 1481 by GPC measurement.
また、レゾール型フェノール樹脂(A)の融点は80℃、硬化後比重は1.09であった。 Moreover, the melting point of the resol type phenolic resin (A) was 80° C., and the specific gravity after curing was 1.09.
(3)実施例および比較例
<実施例1>
得られたレゾール型変性フェノール樹脂(A)を、固形分濃度が67%となるようにしてエタノール溶媒に溶解させた。そこへ、表1に示す割合(質量%)となるように、炭素繊維(「CO6343」東レ社製)を1分間浸漬し、レゾール型変性フェノール樹脂(A)を炭素繊維中に含浸させた。その後、レゾール型変性フェノール樹脂(A)が含浸した炭素繊維を取り出し、120℃で5分間乾燥させ、油圧プレス装置を用いて、0.1MPa、180℃、5分間プレス硬化し、成形品を得た。
(3) Examples and comparative examples <Example 1>
The obtained resol-type modified phenol resin (A) was dissolved in an ethanol solvent so that the solid content concentration was 67%. Carbon fibers ("CO6343" manufactured by Toray Industries, Inc.) were immersed therein for 1 minute so that the proportions (mass %) shown in Table 1 were obtained, thereby impregnating the resol type modified phenolic resin (A) into the carbon fibers. Thereafter, the carbon fiber impregnated with the resol-type modified phenolic resin (A) was taken out, dried at 120°C for 5 minutes, and press hardened using a hydraulic press machine at 0.1 MPa and 180°C for 5 minutes to obtain a molded product. Ta.
<比較例1>
レゾール型変性フェノール樹脂(A)の代わりに、従来のレゾール型フェノール樹脂(「PR-50404」住友ベークライト社製、硬化後比重1.27、室温で液状)を用い、そこへ炭素繊維を浸漬させた以外は、実施例1と同様にして、成形品を得た。
<Comparative example 1>
Instead of the resol type modified phenolic resin (A), a conventional resol type phenol resin (PR-50404, manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd., specific gravity 1.27 after curing, liquid at room temperature) was used, and the carbon fibers were immersed therein. A molded article was obtained in the same manner as in Example 1 except for the above.
得られた成形品について、以下の評価・測定を行った。結果を表1に示す。
・比重:水中置換法より各成形材料の比重を求めた。
The following evaluations and measurements were performed on the obtained molded product. The results are shown in Table 1.
- Specific gravity: The specific gravity of each molding material was determined by the underwater displacement method.
・曲げ強度:幅10mm、厚み1mm、長さ100mmの成形品を得た。次いで、得られた成形品を180℃、2時間の条件で後硬化させた。これにより、機械的強度の評価用の試験片を作製した。そして、試験片の25℃における曲げ強度(MPa)を測定した。 - Bending strength: A molded product with a width of 10 mm, a thickness of 1 mm, and a length of 100 mm was obtained. Next, the obtained molded article was post-cured at 180° C. for 2 hours. In this way, a test piece for mechanical strength evaluation was prepared. Then, the bending strength (MPa) of the test piece at 25°C was measured.
・破断エネルギー:上記曲げ試験時における応力(stress)と歪み(strein)との関係を、グラフ化した曲線(応力-歪曲線)を作成した。次に、歪みを変数とし、曲げ試験の開始点から破断点までの応力の積分値を算出した。 - Breaking energy: A curve (stress-strain curve) was created that graphed the relationship between stress and strain during the bending test. Next, using strain as a variable, the integral value of stress from the starting point of the bending test to the breaking point was calculated.
Claims (13)
比重が1.00~1.20である、レゾール型フェノール樹脂。 The resol type phenolic resin according to claim 1,
A resol type phenolic resin with a specific gravity of 1.00 to 1.20.
融点が50~100℃である、レゾール型フェノール樹脂。 The resol type phenolic resin according to claim 1 or 2,
A resol type phenolic resin with a melting point of 50 to 100°C.
質量平均分子量(Mw)が1000~3000である、レゾール型フェノール樹脂。 The resol type phenolic resin according to claim 1 or 2,
A resol type phenolic resin having a mass average molecular weight (Mw) of 1000 to 3000.
強化繊維を含む、フェノール樹脂組成物。 The phenolic resin composition according to claim 5,
A phenolic resin composition containing reinforcing fibers.
前記強化繊維は、金属繊維、炭素繊維、ガラス繊維、セラミック繊維、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ポリイミド繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアクリロニトリル繊維、およびエチレンビニルアルコール繊維の中から選ばれる1種または2種以上を含む、フェノール樹脂組成物。 The phenolic resin composition according to claim 6,
The reinforcing fibers include metal fibers, carbon fibers, glass fibers, ceramic fibers, polyamide fibers, aramid fibers, polyimide fibers, polyvinyl alcohol fibers, polyester fibers, acrylic fibers, polyparaphenylenebenzoxazole fibers, polyethylene fibers, polypropylene fibers, and polypropylene fibers. A phenolic resin composition containing one or more selected from acrylonitrile fibers and ethylene vinyl alcohol fibers.
前記強化繊維の含有量が、前記フェノール樹脂組成物全量に対して、10~70質量%である、フェノール樹脂組成物。 The phenolic resin composition according to claim 6,
A phenolic resin composition, wherein the reinforcing fiber content is 10 to 70% by mass based on the total amount of the phenolic resin composition.
含浸用途に用いられる、フェノール樹脂組成物。 The phenolic resin composition according to claim 5,
A phenolic resin composition used for impregnation purposes.
構造部材に用いられる、フェノール樹脂組成物。 The phenolic resin composition according to claim 5,
A phenolic resin composition used for structural members.
得られた前記反応生成物と、アルデヒド類とを、第2塩基性触媒の存在下で120~180℃で反応させる工程と、
を含む、レゾール型フェノール樹脂の製造方法。 Reacting phenols and fluorenes in the presence of a first basic catalyst to obtain a reaction product;
a step of reacting the obtained reaction product with aldehydes at 120 to 180° C. in the presence of a second basic catalyst;
A method for producing a resol type phenolic resin, including:
前記フェノール類および前記フルオレン類は、いずれか一方の芳香環上にボロン酸が結合し、他の一方の芳香環にハロゲンが結合している、レゾール型フェノール樹脂の製造方法。 In the method for producing a resol type phenolic resin according to claim 12,
The method for producing a resol type phenolic resin, wherein the phenols and the fluorenes have a boronic acid bonded to one aromatic ring and a halogen bonded to the other aromatic ring.
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