JP2024048954A - ビスフェノールの製造方法、エポキシ樹脂の製造方法、及びエポキシ樹脂硬化物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】熱硬化性樹脂硬化物由来の着色成分を効率的に除去でき、色調の良好なビスフェノールを製造することができる、ビスフェノールの製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】以下の工程A~Gを含む、ビスフェノールの製造方法により、課題を解決する。工程A:熱硬化性樹脂硬化物を分解し、ビスフェノールを含む分解液Aを得る工程工程B:前記工程Aで得られた分解液Aと水とを混合し、相分離液Bを得る工程工程C:前記工程Bで得られた相分離液Bから、水相Cを分離する工程工程D:前記工程Cで分離した水相Cにフェノールを加え、フェノール溶液Dを得る工程工程E:前記工程Dで得られたフェノール溶液Dに含まれるビスフェノールを分解しながら又は分解した後、蒸留して、イソプロペニルフェノールとフェノールとを含む留出液Eを得る工程工程F:前記工程Eで得られた留出液Eと酸触媒とを接触させることにより、イソプロペニルフェノールとフェノールとを再結合させてビスフェノールを生成し、ビスフェノール含有再結合反応液Fを得る工程工程G:工程Fで得られた反応液Fを精製してビスフェノールを得る工程【選択図】なし
Description
本発明は、ビスフェノールの製造方法、エポキシ樹脂の製造方法、及びエポキシ樹脂硬化物の製造方法に関するものである。詳しくは、熱硬化性樹脂硬化物の分解を利用したビスフェノールの製造方法に関するものである。更に、前記ビスフェノールの製造方法で得られるビスフェノールを用いたエポキシ樹脂の製造方法に関するものである。また、前記エポキシ樹脂の製造方法で得られるエポキシ樹脂を用いたエポキシ樹脂硬化物の製造方法に関するものである。
エポキシ樹脂は、優れた接着性、電気特性、耐熱性より、接着剤、絶縁材、塗料、注型材料、複合材料などの様々な用途に使用されている重要な材料である。このエポキシ樹脂を硬化させて得られるエポキシ樹脂硬化物は容易には溶融せず、汎用な溶媒に溶解させることが困難である。これは、エポキシ樹脂硬化物が三次元的に架橋された、複雑な構造を有する所以である。
昨今のカーボンニュートラルに鑑み、エポキシ樹脂硬化物もモノマー原料に戻すケミカルリサイクルが求められている。しかしながら、前述のエポキシ樹脂硬化物の特性により困難であった。
昨今のカーボンニュートラルに鑑み、エポキシ樹脂硬化物もモノマー原料に戻すケミカルリサイクルが求められている。しかしながら、前述のエポキシ樹脂硬化物の特性により困難であった。
このような状況下、エポキシ樹脂硬化物を分解及び溶解させ、再びエポキシ樹脂硬化物を得る方法が知られている。たとえば、エポキシ樹脂硬化物を分解し、その分解物を回収し、得られたエポキシ樹脂分解物を硬化剤として使用して、エポキシ樹脂硬化物を得る方法が知られている(特許文献1)。
ビスフェノールは、エポキシ樹脂の原料のみならず、ポリカーボネート樹脂の原料として使用される。エポキシ樹脂もポリカーボネート樹脂も、優れた色調が求められ、その原料となるビスフェノールも優れた色調であることが求められている。
しかしながら、エポキシ樹脂硬化物を分解した後に晶析する方法で得られたビスフェノールは、純度が高いビスフェノールであっても、優れた色調のビスフェノールとしては不十分である場合があった。
しかしながら、エポキシ樹脂硬化物を分解した後に晶析する方法で得られたビスフェノールは、純度が高いビスフェノールであっても、優れた色調のビスフェノールとしては不十分である場合があった。
このように、従来の熱硬化性樹脂硬化物のケミカルリサイクルで得られるビスフェノールは、色調の改善が必要であり、更なる改良が求められていた。
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであって、熱硬化性樹脂硬化物由来の着色成分を効率的に除去でき、色調の良好なビスフェノールを製造することができる、ビスフェノールの製造方法を提供することを目的とする。更に、得られた前記ビスフェノールを用いたエポキシ樹脂の製造方法を提供することを目的とする。また、得られた前記エポキシ樹脂を用いたエポキシ樹脂硬化物の製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであって、熱硬化性樹脂硬化物由来の着色成分を効率的に除去でき、色調の良好なビスフェノールを製造することができる、ビスフェノールの製造方法を提供することを目的とする。更に、得られた前記ビスフェノールを用いたエポキシ樹脂の製造方法を提供することを目的とする。また、得られた前記エポキシ樹脂を用いたエポキシ樹脂硬化物の製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、熱硬化性樹脂硬化物を分
解し、粗ビスフェノールを得て、この粗ビスフェノールとフェノール溶液とを混合した後に、ビスフェノールを分解する条件で処理等を行うことで、色調を改善したビスフェノールが得られることを見出した。また、得られた前記ビスフェノールを用いたエポキシ樹脂の製造方法を見出した。また、得られた前記エポキシ樹脂を用いたエポキシ樹脂硬化物の製造方法を見出した。
すなわち、本発明は、以下の発明に係るものである。
解し、粗ビスフェノールを得て、この粗ビスフェノールとフェノール溶液とを混合した後に、ビスフェノールを分解する条件で処理等を行うことで、色調を改善したビスフェノールが得られることを見出した。また、得られた前記ビスフェノールを用いたエポキシ樹脂の製造方法を見出した。また、得られた前記エポキシ樹脂を用いたエポキシ樹脂硬化物の製造方法を見出した。
すなわち、本発明は、以下の発明に係るものである。
[1]以下の工程A~Gを含む、ビスフェノールの製造方法。
工程A:熱硬化性樹脂硬化物を分解し、ビスフェノールを含む分解液Aを得る工程
工程B:前記工程Aで得られた分解液Aと水とを混合し、相分離液Bを得る工程
工程C:前記工程Bで得られた相分離液Bから、水相Cを分離する工程
工程D:前記工程Cで分離した水相Cにフェノールを加え、フェノール溶液Dを得る工程工程E:前記工程Dで得られたフェノール溶液Dに含まれるビスフェノールを分解しながら又は分解した後、蒸留して、イソプロペニルフェノールとフェノールとを含む留出液Eを得る工程
工程F:前記工程Eで得られた留出液Eと酸触媒とを接触させることにより、イソプロペニルフェノールとフェノールとを再結合させてビスフェノールを生成し、ビスフェノール含有再結合反応液Fを得る工程
工程G:工程Fで得られた反応液Fを精製してビスフェノールを得る工程
[2]前記工程Aにおいて、熱硬化性樹脂硬化物の分解温度が210℃以下である[1]に記載のビスフェノールの製造方法。
[3]前記工程Eにおいて、ビスフェノールの分解温度が160℃以上である、[1]又は[2]に記載のビスフェノールの製造方法。
[4]前記工程Cにおいて、分離した水相CのpHが9以上である、[1]~[3]のいずれかに記載のビスフェノールの製造方法。
[5]前記ビスフェノールは、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパンである、[1]~[4]のいずれかに記載のビスフェノールの製造方法。
[6][1]~[5]のいずれかに記載のビスフェノールの製造方法で得られたビスフェノールと、エピハロヒドリンとを反応させる工程、を含む、エポキシ樹脂の製造方法。
[7]前記エポキシ樹脂と、多価ヒドロキシ化合物原料とを反応させる工程、を含む、[6]に記載のエポキシ樹脂の製造方法。
[8][6]又は[7]に記載のエポキシ樹脂の製造方法で得られたエポキシ樹脂と硬化剤とを含むエポキシ樹脂組成物を硬化する工程、を含むエポキシ樹脂硬化物の製造方法。
工程A:熱硬化性樹脂硬化物を分解し、ビスフェノールを含む分解液Aを得る工程
工程B:前記工程Aで得られた分解液Aと水とを混合し、相分離液Bを得る工程
工程C:前記工程Bで得られた相分離液Bから、水相Cを分離する工程
工程D:前記工程Cで分離した水相Cにフェノールを加え、フェノール溶液Dを得る工程工程E:前記工程Dで得られたフェノール溶液Dに含まれるビスフェノールを分解しながら又は分解した後、蒸留して、イソプロペニルフェノールとフェノールとを含む留出液Eを得る工程
工程F:前記工程Eで得られた留出液Eと酸触媒とを接触させることにより、イソプロペニルフェノールとフェノールとを再結合させてビスフェノールを生成し、ビスフェノール含有再結合反応液Fを得る工程
工程G:工程Fで得られた反応液Fを精製してビスフェノールを得る工程
[2]前記工程Aにおいて、熱硬化性樹脂硬化物の分解温度が210℃以下である[1]に記載のビスフェノールの製造方法。
[3]前記工程Eにおいて、ビスフェノールの分解温度が160℃以上である、[1]又は[2]に記載のビスフェノールの製造方法。
[4]前記工程Cにおいて、分離した水相CのpHが9以上である、[1]~[3]のいずれかに記載のビスフェノールの製造方法。
[5]前記ビスフェノールは、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパンである、[1]~[4]のいずれかに記載のビスフェノールの製造方法。
[6][1]~[5]のいずれかに記載のビスフェノールの製造方法で得られたビスフェノールと、エピハロヒドリンとを反応させる工程、を含む、エポキシ樹脂の製造方法。
[7]前記エポキシ樹脂と、多価ヒドロキシ化合物原料とを反応させる工程、を含む、[6]に記載のエポキシ樹脂の製造方法。
[8][6]又は[7]に記載のエポキシ樹脂の製造方法で得られたエポキシ樹脂と硬化剤とを含むエポキシ樹脂組成物を硬化する工程、を含むエポキシ樹脂硬化物の製造方法。
本発明により、熱硬化性樹脂硬化物のケミカルリサイクルで得られるビスフェノールであって、色調が改善されたビスフェノールの製造方法を提供できる。また、得られたビスフェノールとエピハロヒドリンとを反応させることで、再度エポキシ樹脂を製造することができ、新たなケミカルリサイクル方法を提供できる。
本発明の一形態は、以下の工程A~Gを含む、ビスフェノールの製造方法である。以下、順に工程を説明する。
工程A:熱硬化性樹脂硬化物を分解し、ビスフェノールを含む分解液Aを得る工程
工程B:前記工程Aで得られた分解液Aと水とを混合し、相分離液Bを得る工程
工程C:前記工程Bで得られた相分離液Bから、水相Cを分離する工程
工程D:前記工程Cで分離した水相Cにフェノールを加え、フェノール溶液Dを得る工程工程E:前記工程Dで得られたフェノール溶液Dに含まれるビスフェノールを分解しながら又は分解した後、蒸留して、イソプロペニルフェノールとフェノールとを含む留出液Eを得る工程
工程F:前記工程Eで得られた留出液Eと酸触媒とを接触させることにより、イソプロペニルフェノールとフェノールとを再結合させてビスフェノールを生成し、ビスフェノール含有再結合反応液Fを得る工程
工程G:工程Fで得られた反応液Fを精製してビスフェノールを得る工程
工程A:熱硬化性樹脂硬化物を分解し、ビスフェノールを含む分解液Aを得る工程
工程B:前記工程Aで得られた分解液Aと水とを混合し、相分離液Bを得る工程
工程C:前記工程Bで得られた相分離液Bから、水相Cを分離する工程
工程D:前記工程Cで分離した水相Cにフェノールを加え、フェノール溶液Dを得る工程工程E:前記工程Dで得られたフェノール溶液Dに含まれるビスフェノールを分解しながら又は分解した後、蒸留して、イソプロペニルフェノールとフェノールとを含む留出液Eを得る工程
工程F:前記工程Eで得られた留出液Eと酸触媒とを接触させることにより、イソプロペニルフェノールとフェノールとを再結合させてビスフェノールを生成し、ビスフェノール含有再結合反応液Fを得る工程
工程G:工程Fで得られた反応液Fを精製してビスフェノールを得る工程
<工程A>
工程Aは、熱硬化性樹脂硬化物を分解し、ビスフェノールを含む分解液Aを得る工程である。
工程Aは、熱硬化性樹脂硬化物を分解し、ビスフェノールを含む分解液Aを得る工程である。
(熱硬化性樹脂硬化物)
工程Aにおいて分解される熱硬化性樹脂硬化物は、硬化剤を使用せず又は硬化剤を使用して熱硬化性樹脂を硬化したものである。
工程Aにおいて分解される熱硬化性樹脂硬化物は、硬化剤を使用せず又は硬化剤を使用して熱硬化性樹脂を硬化したものである。
熱硬化性樹脂硬化物の熱硬化性樹脂としては、特に限定されず、フェノール化合物と他の単量体との共重合体、フェノール化合物のエポキシ化物の単独重合体、フェノール化合物のエポキシ化物と他の単量体との共重合体;等が挙げられる。このような熱硬化性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、及びフェノール樹脂等が挙げられる。熱硬化性樹脂のうち、エポキシ樹脂はエポキシ基を構成要素に持つ樹脂であり、フェノール樹脂は芳香族化合物であるフェノールを構成要素に持つ樹脂である。熱硬化性樹脂硬化物は、1種の熱硬化性樹脂の硬化物であってもよく、2種以上の熱硬化性樹脂の硬化物であってもよい。
分解液Aに含まれるビスフェノールは、分解される熱硬化性樹脂の種類による。ビスフェノール化合物としては、ビスフェノールA、ビスフェノールAP、ビスフェノールAF、ビスフェノールB、ビスフェノールBP、ビスフェノールC、ビスフェノールE、ビスフェノールF、ビスフェノールG、ビスフェノールS、などが挙げられるがこれらに限定されない。このうち、ビスフェノールA、すなわち2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパンが好ましい。
エポキシ樹脂としては、特に限定されず、例えばビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、脂肪族鎖状エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂、ビフェノールのジグリシジルエーテル化物、ナフタレンジオールのジグリシジルエーテル化物、フェノール化合物のジグリシジルエーテル化物、アルコール化合物のジグリシジルエーテル化物、これらのアルキル置換体、これらのハロゲン化物、及びこれらの水素添加物等が挙げられる。エポキシ樹脂は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
熱硬化性樹脂の硬化剤としては、酸無水物、アミン化合物、フェノール化合物、及びイソシアネート化合物等が挙げられる。硬化剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
また、熱硬化性樹脂を硬化する際に用いられる硬化促進剤としては、特に限定されず、アルカリ金属化合物、イミダゾール化合物、第三級アミン化合物、第四級アンモニウム塩、有機リン化合物等が挙げられる。硬化促進剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
熱硬化性樹脂硬化物は、本発明の効果を阻害しない範囲において、その他成分と混合されて複合材料を形成していてもよい。その他成分としては、例えば炭素、ガラス、金属、金属化合物等の無機物;ポリエチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂;等が挙げられる。無機物の形状としては、繊維、粒子、箔等が挙げられる。繊維は、不織布状であって
も織布状であってもよく、織布状の場合、繊維束を織って作製したクロス材であってもよく、繊維束を一方向に配列したUD(Uni-Direction)材であってもよい。無機物は、1種を単独で含んでいてもよく、2種以上を含んでいてもよい。
も織布状であってもよく、織布状の場合、繊維束を織って作製したクロス材であってもよく、繊維束を一方向に配列したUD(Uni-Direction)材であってもよい。無機物は、1種を単独で含んでいてもよく、2種以上を含んでいてもよい。
(分解方法)
熱硬化性樹脂硬化物の分解方法としては、熱硬化性樹脂硬化物の公知の分解方法又は公知の分解方法に準じた分解方法であって、ビスフェノールを生成し得る方法を適宜採用することができる。公知の方法としては、例えば分解触媒及び有機溶媒を含む処理液と熱硬化性樹脂硬化物とを接触させる方法が好ましく挙げられる。
熱硬化性樹脂硬化物の分解方法としては、熱硬化性樹脂硬化物の公知の分解方法又は公知の分解方法に準じた分解方法であって、ビスフェノールを生成し得る方法を適宜採用することができる。公知の方法としては、例えば分解触媒及び有機溶媒を含む処理液と熱硬化性樹脂硬化物とを接触させる方法が好ましく挙げられる。
処理液に含まれる分解触媒は、熱硬化性樹脂硬化物を分解してビスフェノールを生成し得る限り、特に限定されない。分解触媒としては、例えば、金属の水素化物、水酸化物、ホウ水素化物、アミド化合物、フッ化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物、ホウ酸塩、リン酸塩、炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩、有機酸塩、及びアルコキシド等が挙げられる。分解触媒に含まれる金属は、リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属;マグネシウム;及びアルミニウム;等であり、アルカリ金属であることが好ましく、ナトリウムであることがより好ましい。なお、分解触媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
分解触媒は、上記化合物の中でも、反応容器の腐食、反応容器の減肉、及び反応容器の腐食に起因する生成物の汚染を抑制する観点から、金属アルコキシドであることが好ましい。金属アルコキシドは、アルコール類のヒドロキシ基の水素原子を、金属で置換した化合物であり、アルコールに金属を添加することで得ることができる。
金属アルコキシドを得るために使用されるアルコールとしては、特に限定されず、メタノール、エタノール、1-ブタノール、2-ブタノール、2-メチル-1-プロパノール、2-メチル-2-プロパノール、1-ペンタノール、2-ペンタノール、3-ペンタノール、2-メチル-1-ブタノール、2-メチル-2-ブタノール、3-メチル-1-ブタノール、3-メチル-2-ブタノール、2,2-ジメチル-1-プロパノール、1-ヘキサノール、2-ヘキサノール、3-ヘキサノール、2-メチル-1-ペンタノール、4-メチル-2-ペンタノール、2-エチル-1-ブタノール、1-ヘプタノール、2-ヘプタノール、3-ヘプタノール、2-エチルヘキサノール、ドデカノール、シクロヘキサノール、1-メチルシクロヘキサノール、2-メチルシクロヘキサノール、3-メチルシクロヘキサノール、4-メチルシクロヘキサノール、ベンジルアルコール、フェノキシエタノール、1-(2-ヒドロキシエチル)-2-ピロリドン、ジアセトンアルコール、エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール(分子量200~400)、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、グリセリン、及びジプロピレングリコール等が挙げられる。これらのアルコールは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
金属アルコキシドは、固体の状態でも、溶液の状態でもよい。金属アルコキシドとしては、熱硬化性樹脂硬化物の分解効率の観点から、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、ナトリウムプロポキシド、ナトリウムイソプロポキシド、ナトリウムノルマルブ
トキシド、ナトリウムセカンダーリーブトキシド、ナトリウムターシャリーブトキシド、ナトリウムベンジルアルコキシド(ナトリウムベンジルオキシド)、カリウムメトキシド、カリウムエトキシド、カリウムプロポキシド、イソプロポキシド、カリウムノルマルブトキシド、カリウムセカンダーリーブトキシド、カリウムターシャリーブトキシド、及びカリウムベンジルアルコキシド(カリウムベンジルオキシド)から選択されることが好ましい。
トキシド、ナトリウムセカンダーリーブトキシド、ナトリウムターシャリーブトキシド、ナトリウムベンジルアルコキシド(ナトリウムベンジルオキシド)、カリウムメトキシド、カリウムエトキシド、カリウムプロポキシド、イソプロポキシド、カリウムノルマルブトキシド、カリウムセカンダーリーブトキシド、カリウムターシャリーブトキシド、及びカリウムベンジルアルコキシド(カリウムベンジルオキシド)から選択されることが好ましい。
これらのアルカリ金属アルコキシドは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
有機溶媒は、特に限定されず、アルコール系溶媒、エーテル系溶媒、及び芳香族系溶媒等が挙げられる。
アルコール系溶媒は、特に限定されず、1-ブタノール、2-ブタノール、2-メチル-1-プロパノール、2-メチル-2-プロパノール、1-ペンタノール、2-ペンタノール、3-ペンタノール、2-メチル-1-ブタノール、2-メチル-2-ブタノール、3-メチル-1-ブタノール、3-メチル-2-ブタノール、2,2-ジメチル-1-プロパノール、1-ヘキサノール、2-ヘキサノール、3-ヘキサノール、2-メチル-1-ペンタノール、4-メチル-2-ペンタノール、2-エチル-1-ブタノール、1-ヘプタノール、2-ヘプタノール、3-ヘプタノール、2-エチルヘキサノール、ドデカノール、シクロヘキサノール、1-メチルシクロヘキサノール、2-メチルシクロヘキサノール、3-メチルシクロヘキサノール、4-メチルシクロヘキサノール、ベンジルアルコール、及びフェノキシエタノール等が挙げられる。アルコール系溶媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
エーテル系溶媒は、特に限定されず、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ブチルメチルエーテル、ブチルエチルエーテル、ジイソアミルエーテル、ヘキシルメチルエーテル、オクチルメチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、ジメトキシエタン(モノグリム)、ジエチレングリコールジメチルエーテル(ジグリム)、トリエチレングリコールジメチルエーテル(トリグリム)、テトラエチレングリコールジメチルエーテル(テトラグリム)、及びジシクロペンチルエーテル等が挙げられる。エーテル系溶媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
芳香族系溶媒は、特に限定されず、ベンゼン、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼン、エチルベンゼン等のアルキルベンゼン、メチルナフタレン、エチルナフタレン、及びジメチルナフタレン等のアルキルナフタレン等が挙げられる。芳香族系溶媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
また、アルコール系溶媒の1種又は2種以上とエーテル系溶媒の1種又は2種以上を併用してもよく、アルコール系溶媒の1種又は2種以上と芳香族系溶媒の1種又は2種以上とを併用してもよく、エーテル系溶媒の1種又は2種以上と芳香族系溶媒の1種又は2種以上とを併用してもよく、アルコール系溶媒の1種又は2種以上とエーテル系溶媒の1種又は2種以上と芳香族系溶媒の1種又は2種以上とを併用してもよい。
これらのうち、熱硬化性樹脂硬化物の分解物の溶解性に優れることから、アルコール系溶媒が好ましい。また、分解触媒として金属アルコキシドを用いる場合は、有機溶媒中の少なくとも一部として、該金属アルコキシドの原料アルコールと同じアルコール系溶媒を含むことが好ましい。
また、有機溶媒は、熱硬化性樹脂硬化物の分解において加熱を必要とする観点から、大
気圧下での沸点が100℃以上の有機溶媒であることが好ましく、この沸点は120℃以上がより好ましく、150℃以上が特に好ましい。
このような観点からも、ベンジルアルコール(沸点205℃)は好ましい有機溶媒である。
気圧下での沸点が100℃以上の有機溶媒であることが好ましく、この沸点は120℃以上がより好ましく、150℃以上が特に好ましい。
このような観点からも、ベンジルアルコール(沸点205℃)は好ましい有機溶媒である。
処理液は、必要に応じて分解触媒及び有機溶媒以外の他の成分をさらに含有していてもよい。他の成分としては、界面活性剤、及び低粘度溶媒等が挙げられる。
処理液における分解触媒の濃度は、熱硬化性樹脂硬化物の分解効率を向上させる観点から、0.001mol/L以上100mol/L以下であることが好ましく、0.005mol/L以上50mol/L以下であることがより好ましく、0.01mol/L以上20mol/L以下であることがさらに好ましい。分解触媒の濃度が高くなるほど、熱硬化性樹脂硬化物を効率的に分解することができる。分解触媒の濃度が低くなるほど、処理液の粘度を上昇させることなく熱硬化性樹脂硬化物を分解することができる。
処理液の調製に際して、分解触媒は、固体の状態で有機溶媒と混合してもよく、溶液の状態で有機溶媒と混合してもよい。処理液の調製に当たり、加熱を行う必要はなく、5~35℃程度の常温で、有機溶媒と分解触媒を混合することで、処理液を調製することができる。
処理液と熱硬化性樹脂硬化物とを接触させる際に用いる反応容器は、腐食防止の観点から、ステンレス鋼を含む容器であることが好ましい。ステンレス鋼としては、特に限定されないが、オーステナイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼、オーステナイト・フェライト系ステンレス鋼、及び析出硬化系ステンレス鋼等が挙げられ、好ましくはオーステナイト系ステンレス鋼、特に好ましくはSUS304、SUS316、又はSUS316Lである。
反応容器は、処理液と熱硬化性樹脂硬化物とを接触させることが可能であれば特に限定されない。分解槽として用いることができる容器であれば、箱型であってもよく、筒形であってもよく、網目状のかご型であってもよく、多孔質材料からなる容器であってもよい。
容器の体積に対する、容器内に配置する熱硬化性樹脂硬化物の体積の割合(充填率)は、溶解効率の観点から5%~70%の範囲内であることが好ましい。
容器の体積に対する、容器内に配置する熱硬化性樹脂硬化物の体積の割合(充填率)は、溶解効率の観点から5%~70%の範囲内であることが好ましい。
処理液と熱硬化性樹脂硬化物とを接触させる際の処理液の加熱温度は、熱硬化性樹脂硬化物の分解効率を向上させる観点から、110℃以上が好ましく、120℃以上がより好ましく、130℃以上が特に好ましい。一方、この温度は溶媒及び分解生成物の変性を抑制する観点から300℃以下、特に280℃以下であることが好ましい。
処理液と熱硬化性樹脂硬化物との接触時間は、熱硬化性樹脂硬化物が十分に分解されて溶解する時間であればよく、熱硬化性樹脂の種類、用いた分解触媒及び有機溶媒の種類や濃度、処理温度によっても異なるが、通常2~50時間程度で熱硬化性樹脂硬化物の50重量%以上を分解して溶解させることができる。
<工程B>
工程Bは、工程Aで得られた分解液Aに水を加え、相分離液Bを得る工程である。本工程により、分解液Aに含まれるフェノール化合物が水相へ選択的に抽出される。一方で、フェノール化合物以外の熱硬化性樹脂硬化物の分解生成物は、水に不溶又は難溶であるため、そのほとんどが油相(すなわち、有機相)中に残留する。そのため、本実施形態に係る製造方法によれば、熱硬化性樹脂硬化物の分解生成物からフェノール化合物を選択的に
回収することが可能となる。
工程Bは、工程Aで得られた分解液Aに水を加え、相分離液Bを得る工程である。本工程により、分解液Aに含まれるフェノール化合物が水相へ選択的に抽出される。一方で、フェノール化合物以外の熱硬化性樹脂硬化物の分解生成物は、水に不溶又は難溶であるため、そのほとんどが油相(すなわち、有機相)中に残留する。そのため、本実施形態に係る製造方法によれば、熱硬化性樹脂硬化物の分解生成物からフェノール化合物を選択的に
回収することが可能となる。
分解液Aに加える水は、特に限定されず、例えば水道水、蒸留水、イオン交換水、超純水等であってよい。
また、分解液Aには、酸を溶解した酸水溶液の態様で水を加えてもよい。
また、分解液Aには、酸を溶解した酸水溶液の態様で水を加えてもよい。
分解液Aに加える水の量としては、工程Aにおいて生成したフェノール化合物を十分に抽出できる量であれば、特に限定されない。具体的には、分解液に対する水の重量比は、0.001以上1000以下であることが好ましく、0.010以上100以下であることがより好ましく、0.050以上10以下であることがさらに好ましい。水量が上記下限以上であれば、フェノール化合物を十分に抽出することができる。また、有機溶媒の量が上記上限以下であれば、フェノール化合物の抽出にサイズの大きい容器を要することなく、高い製造効率を確保できる。
工程Bは、工程Aで得られた分解液Aを固液分離して不溶解物を除去した分解液A’を得て、該分解液A’に水を加えることで相分離液Bを得る工程であってもよい。不溶解物とは、例えば、工程Aにおいて熱硬化性樹脂硬化物とともに分解されることなく分解液A中に残存し、相分離液Bの水相及び有機相のいずれにも溶解しないものである。不溶解物としては、熱硬化性樹脂硬化物に含まれる無機物及び熱可塑性樹脂等;その他の不純物;等が挙げられる。分解液A中に不溶解物が含まれる場合は、工程Bを上記のように行うことにより、不溶解物が除去され、フェノール化合物の純度を高めることができる。
<工程C>
工程Cは、工程Bで得られた相分離液Bを油水分離し、ビスフェノールを含む水相Cを分離する工程である。油水分離の方法は特に限定されるものではなく、公知の方法を適用することができる。工程Cにおいて、分離した水相のpHは、アルカリ性であることが好ましく、pHが9以上であることがより好ましい。
工程Cは、工程Bで得られた相分離液Bを油水分離し、ビスフェノールを含む水相Cを分離する工程である。油水分離の方法は特に限定されるものではなく、公知の方法を適用することができる。工程Cにおいて、分離した水相のpHは、アルカリ性であることが好ましく、pHが9以上であることがより好ましい。
<工程D>
工程Dは、前記工程Cで分離した水相Cにフェノールを加え、フェノール溶液Dを得る工程である。
工程Dで得られるフェノール溶液D中のフェノールの含有量は、0.1質量%以上が好ましく、0.2質量%以上がより好ましく、0.5質量%以上が更に好ましい。フェノールの含有量が少なすぎると、フェノール溶液D中のビスフェノールが析出してスラリー液となって送液が困難になったりする場合がある。
工程Dは、前記工程Cで分離した水相Cにフェノールを加え、フェノール溶液Dを得る工程である。
工程Dで得られるフェノール溶液D中のフェノールの含有量は、0.1質量%以上が好ましく、0.2質量%以上がより好ましく、0.5質量%以上が更に好ましい。フェノールの含有量が少なすぎると、フェノール溶液D中のビスフェノールが析出してスラリー液となって送液が困難になったりする場合がある。
フェノール溶液D中の水分量は、ビスフェノールをフェノールとイソプロペニルフェノールに効率的に分解するため、通常10質量%以下に調整される。
また、フェノール溶液Dは、熱硬化性樹脂硬化物の不完全分解物(ビスフェノールの二量体や三量体といった多量体など)等の重質成分を含んでもよいが、重質成分が多すぎると、次工程で圧力変動を起こしてしまい、反応制御が複雑になるおそれがある。そのため、フェノール溶液D中に含まれる重質成分の含有量は、5質量%以下が好ましく、1質量%以下がより好ましい。
<工程E>
工程Eは、前記工程Dで得られたフェノール溶液Dに含まれるビスフェノールを分解しながら又は分解した後、蒸留して、イソプロペニルフェノールとフェノールとを含む留出液Eを得る工程である。
工程Eは、前記工程Dで得られたフェノール溶液Dに含まれるビスフェノールを分解しながら又は分解した後、蒸留して、イソプロペニルフェノールとフェノールとを含む留出液Eを得る工程である。
ビスフェノールは、塩基性条件でアルカリ分解して、イソプロペニルフェノールとフェノールとに分解する。ビスフェノールをアルカリ分解するために用いることのできる塩基性触媒としては、ナトリウムやカリウム等のアルカリ金属の水酸化物、酸化物、炭酸塩、アルコキシド、カルシウムやマグネシウム等のアルカリ土類金属の水酸化物、酸化物、炭酸塩、アルコキシド等が挙げられる。中でも、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムが好ましい。
ビスフェノールの分解は、150℃よりも高い温度で行うことが好ましく、160℃以上がより好ましく、170℃以上がさらに好ましい。また、250℃以下で行うことが好ましく、240℃以下で行うことが好ましい。ビスフェノールを分解する温度が低すぎると、分解が不十分となるため好ましくなく、温度が高すぎると望まぬ副反応が起こり、フェノール及びイソプロペニルフェノールの回収率が低下するため好ましくない。
フェノール溶液D中のビスフェノールの分解率は、10モル%以上が好ましく、20モル%以上がより好ましく、30モル%以上がさらに好ましい。分解率が低すぎると、蒸発せずに不揮発液として残る成分が増加する。この成分は、廃棄物となるため好ましくない。なお、フェノール溶液中のビスフェノールの分解率は、フェノール溶液D中のビスフェノールの量に対する留出液Eに含まれるイソプロペニルフェノールの量(イソプロペニルフェノールのモル数/フェノール溶液D中のビスフェノールのモル数×100(%))として求めることができる。
蒸留は、150℃より高い温度で行うことができる。圧力は、通常、0.6kPa~常圧であり、好ましくは0.6~20kPaであり、より好ましくは、0.8~10kPaである。
工程Eでは、ビスフェノールを分解しながら蒸留を行うことができる。例えば、底部に反応槽を上部に蒸留塔を有する反応蒸留装置を用いて、ビスフェノールを分解しながら蒸留することができる。フェノール溶液Dと塩基性触媒を底部の反応槽に移送し、加熱することで、フェノール溶液Dに含まれるビスフェノールをイソプロペニルフェノールとフェノールとに分解する。このときに、熱硬化性樹脂の不完全分解物(ビスフェノールの二量体や三量体などの多量体)やビスフェノールの異性体(例えば、2,4-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン)等もイソプロペニルフェノールとフェノールとに分解される。分解により生じたフェノールとイソプロペニルフェノールとは蒸発し、反応塔の塔頂部から抜き出され、留出液Eとして回収される。
また、クロマン化合物などの不純物は重質化反応が起こり、高沸点物(ビスフェノールよりも高い沸点をもつ化合物)に変換される。蒸発せずに反応槽内に残る不揮発液には、高沸点物やビスフェノールの着色の原因となる物質(残渣)が濃縮される。この不揮発液を、反応塔の塔底部から抜き出すことで、残渣は除去される。
工程Eでは、ビスフェノールを分解した後に、蒸留を行うことができる。例えば、フェノール溶液Dを反応槽に供給してビスフェノールを分解させる。次いで、得られた溶液を蒸留塔に移送して蒸留を行い、イソプロペニルフェノールとフェノールとを回収してもよい。
留出液Eは、イソプロペニルフェノールを1.0質量%以上含むことが好ましい。留出液E中のイソプロペニルフェノールの含有量が1.0質量%よりも少ないと再結合させた後のビスフェノールの回収量が少なくなる。また、留出液Eは、イソプロペニルフェノールを59質量%以下含むことが好ましく、45質量%以下含むことがより好ましく、30質量%以下含むことが更に好ましい。イソプロペニルフェノールの含有量が多すぎるとビ
スフェノール以外の縮合物と化してしまうためである。
スフェノール以外の縮合物と化してしまうためである。
また、留出液Eは、イソプロペニルフェノールとフェノールとからなることが好ましく、留出液Eにおけるフェノールの含有量は、99質量%以下が好ましい。また、41質量%以上が好ましく、55質量%以上がより好ましく、70質量%以上が更に好ましい。
また、蒸留は、不揮発液の一部を系外に抜き出しながら行われることが好ましい。不揮発液を系外に抜き出すことで、連続運転が可能になる。系外に抜き出す不揮発液の量は、工程Eに供されるフェノール溶液Dの量に応じて適宜調整される。
また、抜き出した不揮発液中の成分を更に酸触媒により分解してもよい。これにより、工程Eにおいて分解されなかったものが分解され、フェノールが生成する。例えば、系外に抜き出した不揮発液中の残渣を酸触媒の存在下、150~300℃で分解する。次いで、得られたフェノールを含む溶液を蒸留(温度150~300℃、圧力0.1kPa~10kPa)することで、フェノールを回収することができる。このフェノールも再利用することができる。このときの酸触媒としては、p-トルエンスルホン酸等の芳香族スルホン酸が挙げられる。また、不揮発液は塩基性であるため、酸性条件で残渣を分解できるように混合する酸触媒の量が制御される。
<工程F>
工程Fは、前記工程Eで得られた留出液Eと酸触媒とを接触させることにより、イソプロペニルフェノールとフェノールとを再結合させてビスフェノールを生成し、ビスフェノール含有再結合反応液Fを得る工程である。
工程Fは、前記工程Eで得られた留出液Eと酸触媒とを接触させることにより、イソプロペニルフェノールとフェノールとを再結合させてビスフェノールを生成し、ビスフェノール含有再結合反応液Fを得る工程である。
工程Fで用いられる酸触媒としては、硫酸、塩化水素、リン酸などの無機酸、p-トルエンスルホン酸、フェノールスルホン酸、メタンスルホン酸などの有機酸、酸性イオン交換樹脂等が挙げられる。中でも、酸性イオン交換樹脂が好ましく、スルホン酸型の強酸性陽イオン交換樹脂がより好ましい。
再結合は、例えば、スルホン酸型の強酸性陽イオン交換樹脂が充填された反応装置で行うことができる。ここに、イソプロペニルフェノール含有溶液の製造方法で得られた溶液(留出液E)を供給することで、イソプロペニルフェノールとフェノールとの再結合反応が起こり、ビスフェノールを含む再結合反応液Fが得られる。また、留出液Eと共にフェノールを供給し、再結合を行う反応装置内においてフェノールとイソプロペニルフェノールが所定の割合となるようにしてもよい。
再結合させるための反応温度は、通常45~130℃、好ましくは50~100℃である。また、酸触媒との接触時間は、通常5~200分、好ましくは15~120分である。
得られる再結合反応液Fはビスフェノール(BP)とフェノール(PHL)とを含む。得られる再結合反応液Fは、ビスフェノールを50質量%以下含むことが好ましく、40質量%以下が含むことがより好ましい。ビスフェノールの含有量が多すぎると生成したビスフェノールが析出して、再結合を行った反応装置から再結合反応液Fを抜きだしたり、次工程を行う反応装置に移送したりするための配管が閉塞しやすくなるためである。また、再結合反応液F中のビスフェノールの含有量は、0.1質量%以上が好ましく、0.5質量%以上がより好ましく、1.0質量%以上が更に好ましい。ビスフェノールの量が少なすぎると、生産効率が悪化するという問題がある。
<工程G>
工程Gは、工程Fで得られた再結合反応液Fを精製してビスフェノールを得る工程である。精製方法は特に限定されず公知の方法を用いることができる。例えば、ビスフェノールとフェノールとを含む再結合反応液Fを晶析した後、固液分離して、ビスフェノールとフェノールとの付加物結晶を得る工程と、ビスフェノールとフェノールとの付加物結晶からフェノールを除去してビスフェノールを得る工程とを有するものとすることができる。
再結合反応液Fは、適宜、洗浄したり、フェノールを留去し濃縮を行った後、晶析に用いてもよい。フェノールの除去は、ビスフェノールとフェノールとの付加物結晶を加熱溶融させた溶融液からフェノールを除去する方法や、トルエン等の炭化水素系溶媒を用いて晶析する方法等で行うことができる。
工程Gは、工程Fで得られた再結合反応液Fを精製してビスフェノールを得る工程である。精製方法は特に限定されず公知の方法を用いることができる。例えば、ビスフェノールとフェノールとを含む再結合反応液Fを晶析した後、固液分離して、ビスフェノールとフェノールとの付加物結晶を得る工程と、ビスフェノールとフェノールとの付加物結晶からフェノールを除去してビスフェノールを得る工程とを有するものとすることができる。
再結合反応液Fは、適宜、洗浄したり、フェノールを留去し濃縮を行った後、晶析に用いてもよい。フェノールの除去は、ビスフェノールとフェノールとの付加物結晶を加熱溶融させた溶融液からフェノールを除去する方法や、トルエン等の炭化水素系溶媒を用いて晶析する方法等で行うことができる。
<エポキシ樹脂の製造方法>
工程Gで得られたビスフェノールは、再度エポキシ樹脂の製造に使用することができる。すなわち、本発明の別の形態は、上記方法で得られたビスフェノールと、エピハロヒドリンとを反応させる工程、を含む、エポキシ樹脂の製造方法である。以下、本形態に係る製造方法により製造されるエポキシ樹脂を「再生エポキシ樹脂」と称することがある。
工程Gで得られたビスフェノールは、再度エポキシ樹脂の製造に使用することができる。すなわち、本発明の別の形態は、上記方法で得られたビスフェノールと、エピハロヒドリンとを反応させる工程、を含む、エポキシ樹脂の製造方法である。以下、本形態に係る製造方法により製造されるエポキシ樹脂を「再生エポキシ樹脂」と称することがある。
本実施形態に係る製造方法では、公知の一段法による再生エポキシ樹脂の製造方法に準じて再生エポキシ樹脂を製造することができる。一段法による再生エポキシ樹脂の製造方法は、上記方法で得られたビスフェノールとエピハロヒドリンと反応させて再生エポキシ樹脂を得る方法である。ヒドロキシ化合物原料は、上記方法で得られたビスフェノール以外にも、多価ヒドロキシ化合物(以下、「他の多価ヒドロキシ化合物」と称す場合がある。)を含んでいてもよい。
ここで、「他の多価ヒドロキシ化合物」とは、2価以上のフェノール化合物及び2価以上のアルコール化合物の総称である。一段法による再生エポキシ樹脂の製造方法においては、「ヒドロキシ化合物原料」は、ビスフェノールと、必要に応じて用いられる他の多価ヒドロキシ化合物をあわせた全ヒドロキシ化合物である。
他の多価ヒドロキシ化合物としては、ビスフェノールA、テトラメチルビスフェノールA、ビスフェノールF、テトラメチルビスフェノールF、ビスフェノールS、ビスフェノールC、ビスフェノールAD、ビスフェノールAF、ハイドロキノン、レゾルシン、メチルレゾルシン、ビフェノール、テトラメチルビフェノール、ジヒドロキシナフタレン、ジヒドロキシジフェニルエーテル、チオジフェノール類、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ビフェニルアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂、テルペンフェノール樹脂、ジシクロペンタジエンフェノール樹脂、ビスフェノールAノボラック樹脂、ナフトールノボラック樹脂、臭素化ビスフェノールA、臭素化フェノールノボラック樹脂等の種々の多価フェノール類;種々のフェノール類とベンズアルデヒド、ヒドロキシベンズアルデヒド、クロトンアルデヒド、グリオキザール等の種々のアルデヒド類との縮合反応で得られる多価フェノール樹脂類;キシレン樹脂とフェノール類との縮合反応で得られる多価フェノール樹脂類;重質油又はピッチ類とフェノール類とホルムアルデヒド類との共縮合樹脂等の各種のフェノール樹脂類;エチレングリコール、トリメチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、1,3-ペンタンジオール、1,4-ペンタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール等の鎖状脂肪族ジオール類;シクロヘキサンジオール、シクロデカンジオール等の環状脂肪族ジオール類;ポリエチレンエーテルグリコール、ポリオキシトリメチレンエーテルグリコール、ポリプロピレンエーテルグリコール等のポリアルキレンエーテルグリコール類;等が例示される。
反応に際しては、ビスフェノール及び他の多価ヒドロキシ化合物を、エピハロヒドリンに溶解させて均一な溶液とする。
エピハロヒドリンの使用量は、ヒドロキシ化合物原料(全ヒドロキシ化合物)の総水酸基1当量あたり、通常1.0~14.0当量、特に2.0~10.0当量に相当する量であることが好ましい。エピハロヒドリンの量が上記下限以上であると、高分子量化反応を制御しやすく、得られる再生エポキシ樹脂を適切なエポキシ当量とすることができるために好ましい。一方、エピハロヒドリンの量が上記上限以下であると、生産効率が向上する傾向にあるために好ましい。
次いで、上記溶液を撹拌しながら、ヒドロキシ化合物原料の総水酸基1当量あたり通常0.1~3.0当量、好ましくは0.8~2.0当量に相当する量のアルカリ金属水酸化物を固体又は水溶液で加えて反応させる。アルカリ金属水酸化物の添加量が上記下限以上であると、未反応の水酸基と生成したエポキシ樹脂が反応しにくく、高分子量化反応を制御しやすいために好ましい。また、アルカリ金属水酸化物の添加量が上記上限以下であると、副反応による不純物が生成しにくいために好ましい。ここで用いられるアルカリ金属水酸化物としては通常、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムが挙げられる。
この反応は、常圧下又は減圧下で行うことができ、反応温度は好ましくは20~200℃、より好ましくは40~150℃である。反応温度が上記下限以上であると、反応を進行させやすく、且つ反応を制御しやすいために好ましい。また、反応温度が上記上限以下であると、副反応が進行しにくく、特にポリマー量を低減しやすいために好ましい。
また、この反応は、必要に応じて所定の温度を保持しながら反応液を共沸させ、揮発する蒸気を冷却して得られた凝縮液を油/水分離し、水分を除いた油分を反応系へ戻す方法により脱水しながら行われる。アルカリ金属水酸化物は、急激な反応を抑えるために、好ましくは0.1~24時間、より好ましくは0.5~10時間かけて少量ずつを断続的又は連続的に添加する。アルカリ金属水酸化物の添加時間が上記下限以上であると、急激に反応が進行するのを防ぐことができ、反応温度の制御がしやすくなるために好ましい。添加時間が上記上限以下であると、ポリマー量を低減しやすいため好ましい。
反応終了後、不溶性の副生塩を濾別して除くか、水洗により除去した後、未反応のエピハロヒドリンを加温及び/又は減圧留去によって留去し、除くことができる。
また、この反応においては、テトラメチルアンモニウムクロリド、テトラエチルアンモニウムブロミド等の第四級アンモニウム塩;ベンジルジメチルアミン、2,4,6-トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール等の第三級アミン;2-エチル-4-メチルイミダゾール、2-フェニルイミダゾール等のイミダゾール類;エチルトリフェニルホスホニウムアイオダイド等のホスホニウム塩;トリフェニルホスフィン等のホスフィン類;等の触媒を用いてもよい。
さらに、この反応においては、エタノール、イソプロパノール等のアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類;ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類;メトキシプロパノール等のグリコールエーテル類;ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド等の非プロトン性極性溶媒;等の不活性な有機溶媒を用いてもよい。
上記のようにして得られた再生エポキシ樹脂の全塩素含有量を低減する必要がある場合には、アルカリとの反応によって全塩素含有量が低下した再生エポキシ樹脂を製造することができる。
アルカリとの反応には、再生エポキシ樹脂を溶解させるための有機溶媒を用いてもよい
。反応に用いる有機溶媒は、特に制限されるものではないが、製造効率、取り扱い性、作業性等の面から、ケトン系の有機溶媒を用いることが好ましい。また、より加水分解性塩素量を下げる観点から、非プロトン性極性溶媒を用いてもよい。
。反応に用いる有機溶媒は、特に制限されるものではないが、製造効率、取り扱い性、作業性等の面から、ケトン系の有機溶媒を用いることが好ましい。また、より加水分解性塩素量を下げる観点から、非プロトン性極性溶媒を用いてもよい。
ケトン系の有機溶媒としては、例えば、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン系溶媒が挙げられる。効果や後処理の容易さなどから、特にメチルイソブチルケトンが好ましい。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
非プロトン性極性溶媒としては、例えば、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド、ジメチルスルホン、スルホラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ヘキサメチルホスホルアミド等が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。これらの非プロトン性極性溶媒の中では、入手し易く、効果が優れていることから、ジメチルスルホキシドが好ましい。
上記の溶媒の使用量は、アルカリによる処理に供する液中の再生エポキシ樹脂の濃度が通常1~95質量%となる量であり、好ましくは5~80質量%となる量である。
アルカリとしては、アルカリ金属水酸化物の固体又は溶液を使用することができる。アルカリ金属水酸化物としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等が挙げられ、好ましくは水酸化ナトリウムである。また、アルカリ金属水酸化物は、有機溶媒や水に溶解したものを使用してもよい。好ましくは、アルカリ金属水酸化物を水溶媒、又は有機溶媒に溶解した溶液として用いる。
使用するアルカリ金属水酸化物の量としては、アルカリ金属水酸化物の固形分換算で再生エポキシ樹脂100質量部に対して0.01~20.0質量部以下が好ましい。より好ましくは0.10~10.0質量部である。アルカリ金属水酸化物の使用量が上記下限以下の場合、全塩素含有量の低減効果が低く、また上記上限以上の場合は、ポリマーが多く生成するため収率が低下する。
反応温度は好ましくは20~200℃、より好ましくは40~150℃であり、反応時間は好ましくは0.1~24時間、より好ましくは0.5~10時間である。
反応後、水洗等の方法で過剰のアルカリ金属水酸化物や副性塩を除去し、さらに有機溶媒を加温及び/又は減圧留去及び/又は水蒸気蒸留で除去することができる。
反応後、水洗等の方法で過剰のアルカリ金属水酸化物や副性塩を除去し、さらに有機溶媒を加温及び/又は減圧留去及び/又は水蒸気蒸留で除去することができる。
<別のエポキシ樹脂の製造方法>
上記エポキシ樹脂の製造方法で得られたエポキシ樹脂は、多価ヒドロキシ化合物と更に反応させてもよい(別のエポキシ樹脂の製造方法とも称する)。
上記エポキシ樹脂の製造方法で得られたエポキシ樹脂は、多価ヒドロキシ化合物と更に反応させてもよい(別のエポキシ樹脂の製造方法とも称する)。
別のエポキシ樹脂の製造方法では、公知の二段法による再生エポキシ樹脂の製造方法に準じて再生エポキシ樹脂を製造することができる。二段法による再生エポキシ樹脂の製造方法は、エポキシ樹脂原料と多価ヒドロキシ化合物原料とを反応させる工程を有する。
エポキシ樹脂原料における再生エポキシ樹脂の含有量は特に限定されないが、再生エポキシ樹脂の含有量が高いと環境に優しいため、1~100質量%が好ましく、10~100質量%がより好ましい。
二段法による反応において、エポキシ樹脂原料と多価ヒドロキシ化合物原料の使用量は、その配合当量比で、(エポキシ基当量):(水酸基当量)=1:0.1~2.0となるようにするのが好ましい。より好ましくは、1:0.2~1.2である。この当量比が上記範囲内であると高分子量化を進行させやすく、また、エポキシ基末端をより多く残すことができるため好ましい。
また、二段法による反応においては触媒を用いてもよく、その触媒としては、エポキシ基とフェノール性水酸基、アルコール性水酸基との反応を進めるような触媒能を持つ化合物であればどのようなものでもよい。例えば、アルカリ金属化合物、有機リン化合物、第3級アミン、第4級アンモニウム塩、環状アミン類、イミダゾール類等が挙げられる。これらの中でも第4級アンモニウム塩が好ましい。また、触媒は1種のみを使用することも、2種以上を組み合わせて使用することもできる。触媒の使用量は、エポキシ樹脂原料に対して、通常0.001~10質量%である。
また、二段法による反応において、溶媒を用いてもよく、その溶媒としては、エポキシ樹脂原料を溶解するものであれどのようなものでもよい。例えば、芳香族系溶媒、ケトン系溶媒、アミド系溶媒、グリコールエーテル系溶媒等が挙げられる。溶媒は1種のみで用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いることもできる。また溶媒中の樹脂濃度は10~95質量%が好ましい。より好ましくは20~80質量%である。また、反応途中で高粘性生成物が生じたときは溶媒を追加添加して反応を続けることもできる。反応終了後、溶媒は必要に応じて、除去することもできるし、さらに追加することもできる。
二段法による反応において、反応温度は好ましくは20~250℃、より好ましくは50~200℃である。反応温度が上記上限以上の場合、生成するエポキシ樹脂が劣化するおそれがある。また上記下限以下の場合、十分に反応が進まないことがある。また、反応時間は通常0.1~24時間、好ましくは0.5~12時間である。
<エポキシ樹脂硬化物の製造方法>
上記エポキシ樹脂製造方法、又は上記別のエポキシ樹脂の製造方法で得られた再生エポキシ樹脂と硬化剤とを含むエポキシ樹脂組成物を硬化する工程を含むエポキシ樹脂硬化物の製造方法、も別の実施形態である。エポキシ樹脂組成物にさらに無機物を配合し、このエポキシ樹脂組成物を硬化することで、再度複合材料を得ることも可能である。本実施形態によれば、このように、新たなケミカルリサイクルを確立することもできる。
上記エポキシ樹脂製造方法、又は上記別のエポキシ樹脂の製造方法で得られた再生エポキシ樹脂と硬化剤とを含むエポキシ樹脂組成物を硬化する工程を含むエポキシ樹脂硬化物の製造方法、も別の実施形態である。エポキシ樹脂組成物にさらに無機物を配合し、このエポキシ樹脂組成物を硬化することで、再度複合材料を得ることも可能である。本実施形態によれば、このように、新たなケミカルリサイクルを確立することもできる。
本実施形態において、エポキシ樹脂組成物には必要に応じて、上記製造方法によって得られる再生エポキシ樹脂以外の他のエポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、無機充填材、及びカップリング剤等を適宜配合することができる。
エポキシ樹脂組成物における再生エポキシ樹脂の含有量は特に限定されない。再生エポキシ樹脂の含有量が高いと環境に優しいため、エポキシ樹脂組成物中の全エポキシ樹脂成分100質量部に対して、再生エポキシ樹脂は40質量部以上が好ましく、60質量部以上がより好ましい。他のエポキシ樹脂を含む場合、エポキシ樹脂組成物中の全エポキシ樹脂成分100質量部に対して、再生エポキシ樹脂は40~99質量部、60~99質量部などとすることができる。なお、「全エポキシ樹脂成分」とは、エポキシ樹脂組成物に含まれる全てのエポキシ樹脂の量に相当し、再生エポキシ樹脂と必要に応じて用いられる他のエポキシ樹脂との合計である。
(硬化剤)
エポキシ樹脂組成物に含まれる硬化剤は、エポキシ樹脂のエポキシ基間の架橋反応及び/又は鎖長延長反応に寄与する物質を示す。なお、本実施形態においては、通常、「硬化促進剤」と呼ばれるものであってもエポキシ樹脂のエポキシ基間の架橋反応及び/又は鎖長延長反応に寄与する物質であれば、硬化剤とみなすこととする。
エポキシ樹脂組成物に含まれる硬化剤は、エポキシ樹脂のエポキシ基間の架橋反応及び/又は鎖長延長反応に寄与する物質を示す。なお、本実施形態においては、通常、「硬化促進剤」と呼ばれるものであってもエポキシ樹脂のエポキシ基間の架橋反応及び/又は鎖長延長反応に寄与する物質であれば、硬化剤とみなすこととする。
エポキシ樹脂組成物において、硬化剤の含有量は、全エポキシ樹脂成分100質量部に対して好ましくは0.1~1000質量部である。また、より好ましくは500質量部以下である。
硬化剤としては、特に制限はなく一般的にエポキシ樹脂硬化剤として知られているものはすべて使用できる。例えば、フェノール系硬化剤、脂肪族アミン、ポリエーテルアミン、脂環式アミン、及び芳香族アミン等のアミン系硬化剤;酸無水物系硬化剤;アミド系硬化剤;第3級アミン;イミダゾール類;等が挙げられる。硬化剤は1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。硬化剤を2種以上併用する場合、これらをあらかじめ混合して混合硬化剤を調製してから使用してもよいし、上記エポキシ樹脂の製造方法により得られる再生エポキシ樹脂、及び他のエポキシ樹脂等の各成分を混合する際に硬化剤の各成分をそれぞれ別々に添加して同時に混合してもよい。
フェノール系硬化剤の具体例としては、ビスフェノール化合物、ビスフェノールA、テトラメチルビスフェノールA、ビスフェノールF、テトラメチルビスフェノールF、ビスフェノールC、ビスフェノールS、ビスフェノールAD、ビスフェノールAF、ハイドロキノン、レゾルシン、メチルレゾルシン、ビフェノール、テトラメチルビフェノール、ジヒドロキシナフタレン、ジヒドロキシジフェニルエーテル、チオジフェノール類、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ビフェニルアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂、テルペンフェノール樹脂、ジシクロペンタジエンフェノール樹脂、ビスフェノールAノボラック樹脂、トリスフェノールメタン型樹脂、ナフトールノボラック樹脂、臭素化ビスフェノールA、臭素化フェノールノボラック樹脂等の種々の多価フェノール、種々のフェノール類とベンズアルデヒド、ヒドロキシベンズアルデヒド、クロトンアルデヒド、グリオキザール等の種々のアルデヒド類との縮合反応で得られる多価フェノール樹脂類、キシレン樹脂とフェノール類との縮合反応で得られる多価フェノール樹脂類、重質油又はピッチ類とフェノール類とホルムアルデヒド類との共縮合樹脂、フェノール・ベンズアルデヒド・キシリレンジメトキサイド重縮合物、フェノール・ベンズアルデヒド・キシリレンジハライド重縮合物、フェノール・ベンズアルデヒド・4,4’-ジメトキサイドビフェニル重縮合物、フェノール・ベンズアルデヒド・4,4’-ジハライドビフェニル重縮合物等の各種のフェノール樹脂類等が挙げられる。
これらのフェノール系硬化剤は、1種のみで用いても2種以上を任意の組み合わせ及び配合比率で組み合わせて用いてもよい。
フェノール系硬化剤の配合量は、エポキシ樹脂組成物中の全エポキシ樹脂成分100質量部に対して好ましくは0.1~1000質量部であり、より好ましくは500質量部以下である。
アミン系硬化剤(ただし、第3級アミンを除く。)の例としては、脂肪族アミン類、ポリエーテルアミン類、脂環式アミン類、及び芳香族アミン類等が挙げられる。
脂肪族アミン類としては、エチレンジアミン、1,3-ジアミノプロパン、1,4-ジアミノプロパン、ヘキサメチレンジアミン、2,5-ジメチルヘキサメチレンジアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、イミノビスプロピルアミン、ビス(ヘキサメチレン)トリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、N-ヒドロキシエチルエチレンジアミン、及びテトラ(ヒドロキシエチル)エチレンジアミン等が例示される。
ポリエーテルアミン類としては、トリエチレングリコールジアミン、テトラエチレング
リコールジアミン、ジエチレングリコールビス(プロピルアミン)、ポリオキシプロピレンジアミン、及びポリオキシプロピレントリアミン類等が例示される。
リコールジアミン、ジエチレングリコールビス(プロピルアミン)、ポリオキシプロピレンジアミン、及びポリオキシプロピレントリアミン類等が例示される。
脂環式アミン類としては、イソホロンジアミン、メタセンジアミン、N-アミノエチルピペラジン、ビス(4-アミノ-3-メチルジシクロヘキシル)メタン、ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、3,9-ビス(3-アミノプロピル)-2,4,8,10-テトラオキサスピロ(5,5)ウンデカン、及びノルボルネンジアミン等が例示される。
芳香族アミン類としては、テトラクロロ-p-キシレンジアミン、m-キシレンジアミン、p-キシレンジアミン、m-フェニレンジアミン、o-フェニレンジアミン、p-フェニレンジアミン、2,4-ジアミノアニソール、2,4-トルエンジアミン、2,4-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノ-1,2-ジフェニルエタン、2,4-ジアミノジフェニルスルホン、4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、m-アミノフェノール、m-アミノベンジルアミン、ベンジルジメチルアミン、2-(ジメチルアミノメチル)フェノール、トリエタノールアミン、メチルベンジルアミン、α-(m-アミノフェニル)エチルアミン、α-(p-アミノフェニル)エチルアミン、ジアミノジエチルジメチルジフェニルメタン、及びα,α’-ビス(4-アミノフェニル)-p-ジイソプロピルベンゼン等が例示される。
以上で挙げたアミン系硬化剤は1種のみで用いても2種以上を任意の組み合わせ及び配合比率で組み合わせて用いてもよい。
上記のアミン系硬化剤は、エポキシ樹脂組成物に含まれる全エポキシ樹脂成分中のエポキシ基に対する硬化剤中の官能基の当量比で0.1~2.0の範囲となるように用いることが好ましい。より好ましくは当量比で0.8~1.2の範囲である。この範囲内であると未反応のエポキシ基や硬化剤の官能基が残留しにくくなるために好ましい。
第3級アミンとしては、1,8-ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン-7、トリエチレンジアミン、ベンジルジメチルアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール等が例示される。
以上で挙げた第3級アミンは1種のみで用いても2種以上を任意の組み合わせ及び配合比率で組み合わせて用いてもよい。
以上で挙げた第3級アミンは1種のみで用いても2種以上を任意の組み合わせ及び配合比率で組み合わせて用いてもよい。
上記の第3級アミンは、エポキシ樹脂組成物に含まれる全エポキシ樹脂成分中のエポキシ基に対する硬化剤中の官能基の当量比で0.1~2.0の範囲となるように用いることが好ましい。より好ましくは当量比で0.8~1.2の範囲である。この範囲内であると未反応のエポキシ基や硬化剤の官能基が残留しにくくなるために好ましい。
酸無水物系硬化剤としては、酸無水物、及び酸無水物の変性物等が挙げられる。
酸無水物としては、例えば、フタル酸無水物、トリメリット酸無水物、ピロメリット酸無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、ドデセニルコハク酸無水物、ポリアジピン酸無水物、ポリアゼライン酸無水物、ポリセバシン酸無水物、ポリ(エチルオクタデカン二酸)無水物、ポリ(フェニルヘキサデカン二酸)無水物、テトラヒドロフタル酸無水物、メチルテトラヒドロフタル酸無水物、メチルヘキサヒドロフタル酸無水物、ヘキサヒドロフタル酸無水物、メチルハイミック酸無水物、トリアルキルテトラヒドロフタル酸無水物、メチルシクロヘキセンジカルボン酸無水物、メチルシクロヘキセンテトラカルボン酸無水物、エチレングリコールビストリメリテート二無水物、ヘット酸無水物、ナジック酸無水物、メチルナジック酸無水物、5-(2,5-ジオキソテトラヒドロ-3-フラニル)-3-メチル-3-シクロヘキサン-1,2-ジカルボン酸無水物、3,4-ジカ
ルボキシ-1,2,3,4-テトラヒドロ-1-ナフタレンコハク酸二無水物、及び1-メチル-ジカルボキシ-1,2,3,4-テトラヒドロ-1-ナフタレンコハク酸二無水物等が挙げられる。
ルボキシ-1,2,3,4-テトラヒドロ-1-ナフタレンコハク酸二無水物、及び1-メチル-ジカルボキシ-1,2,3,4-テトラヒドロ-1-ナフタレンコハク酸二無水物等が挙げられる。
酸無水物の変性物としては、例えば、上述した酸無水物をグリコールで変性したもの等が挙げられる。ここで、変性に用いることのできるグリコールの例としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール等のアルキレングリコール類;並びにポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、及びポリテトラメチレンエーテルグリコール等のポリエーテルグリコール類;等が挙げられる。さらには、これらのうちの2種以上のグリコール及び/又はポリエーテルグリコールの共重合ポリエーテルグリコールを用いることもできる。
以上で挙げた酸無水物系硬化剤は1種のみでも2種以上を任意の組み合わせ及び配合量で組み合わせて用いてもよい。
酸無水物系硬化剤を用いる場合、エポキシ樹脂組成物中の全エポキシ樹脂成分中のエポキシ基に対する硬化剤中の官能基の当量比で0.1~2.0の範囲となるように用いることが好ましい。より好ましくは当量比で0.8~1.2の範囲である。この範囲内であると未反応のエポキシ基や硬化剤の官能基が残留しにくくなるために好ましい。
アミド系硬化剤としてはジシアンジアミド及びその誘導体、及びポリアミド樹脂等が挙げられる。
アミド系硬化剤は1種のみで用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で混合して用いてもよい。
アミド系硬化剤を用いる場合、エポキシ樹脂組成物中の全エポキシ樹脂成分とアミド系硬化剤との合計に対してアミド系硬化剤が0.1~20質量%となるように用いることが好ましい。
アミド系硬化剤は1種のみで用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で混合して用いてもよい。
アミド系硬化剤を用いる場合、エポキシ樹脂組成物中の全エポキシ樹脂成分とアミド系硬化剤との合計に対してアミド系硬化剤が0.1~20質量%となるように用いることが好ましい。
イミダゾール類としては、2-フェニルイミダゾール、2-エチル-4(5)-メチルイミダゾール、2-フェニル-4-メチルイミダゾール、1-ベンジル-2-メチルイミダゾール、1-ベンジル-2-フェニルイミダゾール、1-シアノエチル-2-ウンデシルイミダゾール、1-シアノ-2-フェニルイミダゾール、1-シアノエチル-2-ウンデシルイミダゾールトリメリテイト、1-シアノエチル-2-フェニルイミダゾリウムトリメリテイト、2,4-ジアミノ-6-[2’-メチルイミダゾリル-(1’)]-エチル-s-トリアジン、2,4-ジアミノ-6-[2’-エチル-4’-メチルイミダゾリル-(1’)]-エチル-s-トリアジン、2,4-ジアミノ-6-[2’-メチルイミダゾリル-(1’)]-エチル-s-トリアジンイソシアヌル酸付加体、2-フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加体、2-フェニル-4,5-ジヒドロキシメチルイミダゾール、2-フェニル-4-メチル-5-ヒドロキシメチルイミダゾール、及びエポキシ樹脂と上記イミダゾール類との付加体等が例示される。なお、イミダゾール類は触媒能を有するため、一般的には硬化促進剤にも分類されうるが、本発明においては硬化剤として分類するものとする。
以上に挙げたイミダゾール類は1種のみでも、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で混合して用いてもよい。
以上に挙げたイミダゾール類は1種のみでも、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で混合して用いてもよい。
イミダゾール類を用いる場合、エポキシ樹脂組成物中の全エポキシ樹脂成分とイミダゾール類との合計に対してイミダゾール類が0.1~20質量%となるように用いることが好ましい。
エポキシ樹脂組成物においては前記硬化剤以外にその他の硬化剤を用いることができる
。エポキシ樹脂組成物に使用することのできるその他の硬化剤は特に制限はなく、一般的にエポキシ樹脂の硬化剤として知られているものはすべて使用できる。
これらの他の硬化剤は1種のみで用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
。エポキシ樹脂組成物に使用することのできるその他の硬化剤は特に制限はなく、一般的にエポキシ樹脂の硬化剤として知られているものはすべて使用できる。
これらの他の硬化剤は1種のみで用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(他のエポキシ樹脂)
エポキシ樹脂組成物は、上記エポキシ樹脂の製造方法又は別のエポキシ樹脂の製造方法によって得られる再生エポキシ樹脂以外に、さらに他のエポキシ樹脂(他のエポキシ樹脂)を含むことができる。他のエポキシ樹脂を含むことにより、様々な物性を向上させることができる。
エポキシ樹脂組成物は、上記エポキシ樹脂の製造方法又は別のエポキシ樹脂の製造方法によって得られる再生エポキシ樹脂以外に、さらに他のエポキシ樹脂(他のエポキシ樹脂)を含むことができる。他のエポキシ樹脂を含むことにより、様々な物性を向上させることができる。
エポキシ樹脂組成物に用いることのできる他のエポキシ樹脂は、上記再生エポキシ樹脂以外のエポキシ樹脂すべてが該当する。具体例としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールC型エポキシ樹脂、トリスフェノールメタン型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、フェノール変性キシレン樹脂型エポキシ樹脂、ビスフェノールシクロドデシル型エポキシ樹脂、ビスフェノールジイソプロピリデンレゾルシン型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールAD型エポキシ樹脂、ビスフェノールAF型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂、メチルハイドロキノン型エポキシ樹脂、ジブチルハイドロキノン型エポキシ樹脂、レゾルシン型エポキシ樹脂、メチルレゾルシン型エポキシ樹脂、ビフェノール型エポキシ樹脂、テトラメチルビフェノール型エポキシ樹脂、テトラメチルビスフェノールF型エポキシ樹脂、ジヒドロキシジフェニルエーテル型エポキシ樹脂、チオジフェノール類から誘導されるエポキシ樹脂、ジヒドロキシナフタレン型エポキシ樹脂、ジヒドロキシアントラセン型エポキシ樹脂、ジヒドロキシジヒドロアントラセン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ジヒドロキシスチルベン類から誘導されるエポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂、ナフトールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、テルペンフェノール型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエンフェノール型エポキシ樹脂、フェノール・ヒドロキシベンズアルデヒドの縮合物から誘導されるエポキシ樹脂、フェノール・クロトンアルデヒドの縮合物から誘導されるエポキシ樹脂、フェノール・グリオキザールの縮合物から誘導されるエポキシ樹脂、重質油又はピッチ類とフェノール類とホルムアルデヒド類との共縮合樹脂から誘導されるエポキシ樹脂、ジアミノジフェニルメタンから誘導されるエポキシ樹脂、アミノフェノールから誘導されるエポキシ樹脂、キシレンジアミンから誘導されるエポキシ樹脂、メチルヘキサヒドロフタル酸から誘導されるエポキシ樹脂、及びダイマー酸から誘導されるエポキシ樹脂等が挙げられる。これらは1種のみで用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び配合比率で用いてもよい。
エポキシ樹脂組成物が、上記の他のエポキシ樹脂を含む場合、その含有量は組成物中の、全エポキシ樹脂成分100質量部に対して好ましくは1~60質量部であり、より好ましくは40質量部以下である。
(硬化促進剤)
エポキシ樹脂組成物は、硬化促進剤を含むことが好ましい。硬化促進剤を含むことにより、硬化時間の短縮、硬化温度の低温化が可能となり、所望の硬化物を得やすくすることができる。
エポキシ樹脂組成物は、硬化促進剤を含むことが好ましい。硬化促進剤を含むことにより、硬化時間の短縮、硬化温度の低温化が可能となり、所望の硬化物を得やすくすることができる。
硬化促進剤は特に制限されないが、具体例としては、有機ホスフィン類、ホスホニウム塩等のリン系化合物、テトラフェニルボロン塩、有機酸ジヒドラジド、及びハロゲン化ホウ素アミン錯体等が挙げられる。
硬化促進剤として使用可能なリン系化合物としては、トリフェニルホスフィン、ジフェニル(p-トリル)ホスフィン、トリス(アルキルフェニル)ホスフィン、トリス(アルコキシフェニル)ホスフィン、トリス(アルキル・アルコキシフェニル)ホスフィン、トリス(ジアルキルフェニル)ホスフィン、トリス(トリアルキルフェニル)ホスフィン、トリス(テトラアルキルフェニル)ホスフィン、トリス(ジアルコキシフェニル)ホスフィン、トリス(トリアルコキシフェニル)ホスフィン、トリス(テトラアルコキシフェニル)ホスフィン、トリアルキルホスフィン、ジアルキルアリールホスフィン、及びアルキルジアリールホスフィン等の有機ホスフィン類;これら有機ホスフィン類と有機ボロン類との錯体;これら有機ホスフィン類と無水マレイン酸、1,4-ベンゾキノン、2,5-トルキノン、1,4-ナフトキノン、2,3-ジメチルベンゾキノン、2,6-ジメチルベンゾキノン、2,3-ジメトキシ-5-メチル-1,4-ベンゾキノン、2,3-ジメトキシ-1,4-ベンゾキノン、フェニル-1,4-ベンゾキノン等のキノン化合物、ジアゾフェニルメタン等の化合物を付加してなる化合物;等が例示される。
以上に挙げた硬化促進剤の中でも有機ホスフィン類、ホスホニウム塩が好ましく、有機ホスフィン類が最も好ましい。また、硬化促進剤は、上記に挙げたもののうち、1種のみで用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で混合して用いてもよい。
硬化促進剤は、エポキシ樹脂組成物中の全エポキシ樹脂成分100質量部に対して0.1質量部以上20質量部以下の範囲で用いることが好ましい。硬化促進剤の含有量が上記下限以上であると、良好な硬化促進効果を得ることができ、一方、上記上限以下であると、所望の硬化物性が得られやすいために好ましい。
(無機充填材)
エポキシ樹脂組成物には無機充填材を配合することができる。無機充填材としては例えば、溶融シリカ、結晶性シリカ、ガラス粉、アルミナ、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、タルク、及びチッ化ホウ素等が挙げられる。これらは、1種のみで用いても2種以上を任意の組み合わせ及び配合比率で組み合わせて用いてもよい。無機充填材の配合量はエポキシ樹脂組成物全体の10~95質量%が好ましい。
エポキシ樹脂組成物には無機充填材を配合することができる。無機充填材としては例えば、溶融シリカ、結晶性シリカ、ガラス粉、アルミナ、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、タルク、及びチッ化ホウ素等が挙げられる。これらは、1種のみで用いても2種以上を任意の組み合わせ及び配合比率で組み合わせて用いてもよい。無機充填材の配合量はエポキシ樹脂組成物全体の10~95質量%が好ましい。
(離型剤)
エポキシ樹脂組成物には離型剤を配合することができる。離型剤としては例えば、カルナバワックス等の天然ワックスや、ポリエチレンワックス等の合成ワックス;ステアリン酸やステアリン酸亜鉛等の高級脂肪酸類及びその金属塩類;パラフィン等の炭化水素系離型剤;等を用いることができる。これらは、1種のみで用いても2種以上を任意の組み合わせ及び配合比率で組み合わせて用いてもよい。
エポキシ樹脂組成物には離型剤を配合することができる。離型剤としては例えば、カルナバワックス等の天然ワックスや、ポリエチレンワックス等の合成ワックス;ステアリン酸やステアリン酸亜鉛等の高級脂肪酸類及びその金属塩類;パラフィン等の炭化水素系離型剤;等を用いることができる。これらは、1種のみで用いても2種以上を任意の組み合わせ及び配合比率で組み合わせて用いてもよい。
離型剤の配合量は、エポキシ樹脂組成物中の全エポキシ樹脂成分100質量部に対して、好ましくは0.001~10.0質量部である。離型剤の配合量が上記範囲内であると、硬化特性を維持しつつ、良好な離型性を発現することができるために好ましい。
(カップリング剤)
エポキシ樹脂組成物には、カップリング剤を配合することができる。カップリング剤は無機充填材と併用することが好ましく、カップリング剤を配合することにより、マトリックスであるエポキシ樹脂と無機充填材との接着性を向上させることができる。カップリング剤としてはシランカップリング剤、及びチタネートカップリング剤等が挙げられる。
エポキシ樹脂組成物には、カップリング剤を配合することができる。カップリング剤は無機充填材と併用することが好ましく、カップリング剤を配合することにより、マトリックスであるエポキシ樹脂と無機充填材との接着性を向上させることができる。カップリング剤としてはシランカップリング剤、及びチタネートカップリング剤等が挙げられる。
シランカップリング剤としては、例えば、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等のエポキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシ
シラン、N-β(アミノエチル)γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-β(アミノエチル)γ-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-ウレイドプロピルトリエトキシシラン等のアミノシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のメルカプトシラン、p-スチリルトリメトキシシラン、ビニルトリクロルシラン、ビニルトリス(β-メトキシエトキシ)シラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等のビニルシラン、さらに、エポキシ系、アミノ系、ビニル系の高分子タイプのシラン等が挙げられる。
シラン、N-β(アミノエチル)γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-β(アミノエチル)γ-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-ウレイドプロピルトリエトキシシラン等のアミノシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のメルカプトシラン、p-スチリルトリメトキシシラン、ビニルトリクロルシラン、ビニルトリス(β-メトキシエトキシ)シラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等のビニルシラン、さらに、エポキシ系、アミノ系、ビニル系の高分子タイプのシラン等が挙げられる。
チタネートカップリング剤としては、例えば、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリ(N-アミノエチル・アミノエチル)チタネート、ジイソプロピルビス(ジオクチルホスフェート)チタネート、テトライソプロピルビス(ジオクチルホスファイト)チタネート、テトラオクチルビス(ジトリデシルホスファイト)チタネート、テトラ(2,2-ジアリルオキシメチル-1-ブチル)ビス(ジトリデシル)ホスファイトチタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)オキシアセテートチタネート、及びビス(ジオクチルパイロホスフェート)エチレンチタネート等が挙げられる。
これらのカップリング剤は、いずれも1種のみで用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で混合して用いてもよい。
エポキシ樹脂組成物にカップリング剤を用いる場合、その配合量は、全エポキシ樹脂成分100質量部に対し、好ましくは0.001~10.0質量部である。カップリング剤の配合量が上記下限以上であると、カップリング剤を配合したことによるマトリックスであるエポキシ樹脂と無機充填材との密着性の向上効果が向上する傾向にあり、一方、カップリング剤の配合量が上記上限以下であると、得られる硬化物からカップリング剤がブリードアウトしにくくなるために好ましい。
(その他の配合成分)
エポキシ樹脂組成物には、前記した以外の成分を配合することができる。その他の配合成分としては例えば、難燃剤、可塑剤、反応性希釈剤、及び顔料等が挙げられ、必要に応じて適宜に配合することができる。ただし、上記で挙げた成分以外のものを配合することを何ら妨げるものではない。
エポキシ樹脂組成物には、前記した以外の成分を配合することができる。その他の配合成分としては例えば、難燃剤、可塑剤、反応性希釈剤、及び顔料等が挙げられ、必要に応じて適宜に配合することができる。ただし、上記で挙げた成分以外のものを配合することを何ら妨げるものではない。
難燃剤としては、臭素化エポキシ樹脂、及び臭素化フェノール樹脂等のハロゲン系難燃剤;三酸化アンチモン等のアンチモン化合物;赤燐、リン酸エステル類、ホスフィン類等のリン系難燃剤;メラミン誘導体等の窒素系難燃剤;及び水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の無機系難燃剤;等が挙げられる。
(硬化方法)
エポキシ樹脂組成物を硬化させることによりエポキシ樹脂硬化物を得ることができる。硬化方法について、特に限定はされないが、通常、加熱による熱硬化反応により硬化物を得ることができる。熱硬化反応時には、用いた硬化剤の種類によって硬化温度を適宜選択することが好ましい。例えば、フェノール系硬化剤を用いた場合、硬化温度は通常80~250℃である。また、これらの硬化剤に硬化促進剤を添加することで、その硬化温度を下げることも可能である。反応時間は、0.01~20時間が好ましい。反応時間が上記下限以上であると硬化反応が十分に進行しやすくなる傾向にあるために好ましい。一方、反応時間が上記上限以下であると加熱による劣化、加熱時のエネルギーロスを低減しやすいために好ましい。
エポキシ樹脂組成物を硬化させることによりエポキシ樹脂硬化物を得ることができる。硬化方法について、特に限定はされないが、通常、加熱による熱硬化反応により硬化物を得ることができる。熱硬化反応時には、用いた硬化剤の種類によって硬化温度を適宜選択することが好ましい。例えば、フェノール系硬化剤を用いた場合、硬化温度は通常80~250℃である。また、これらの硬化剤に硬化促進剤を添加することで、その硬化温度を下げることも可能である。反応時間は、0.01~20時間が好ましい。反応時間が上記下限以上であると硬化反応が十分に進行しやすくなる傾向にあるために好ましい。一方、反応時間が上記上限以下であると加熱による劣化、加熱時のエネルギーロスを低減しやすいために好ましい。
(用途)
エポキシ樹脂組成物を硬化して得られるエポキシ樹脂硬化物は、線膨張係数が低く、耐熱クラック性に優れている。
したがって、エポキシ樹脂硬化物はこれらの物性が求められる用途であれば、いかなる用途にも有効に用いることができる。例えば、自動車用電着塗料、船舶・橋梁用重防食塗料、飲料用缶の内面塗装用塗料等の塗料分野;積層板、半導体封止材、絶縁粉体塗料、コイル含浸用等の電気電子分野;橋梁の耐震補強、コンクリート補強、建築物の床材、水道施設のライニング、排水・透水舗装、車両・航空機用接着剤の土木・建築・接着剤分野;等の用途にいずれにも好適に用いることができる。
エポキシ樹脂組成物を硬化して得られるエポキシ樹脂硬化物は、線膨張係数が低く、耐熱クラック性に優れている。
したがって、エポキシ樹脂硬化物はこれらの物性が求められる用途であれば、いかなる用途にも有効に用いることができる。例えば、自動車用電着塗料、船舶・橋梁用重防食塗料、飲料用缶の内面塗装用塗料等の塗料分野;積層板、半導体封止材、絶縁粉体塗料、コイル含浸用等の電気電子分野;橋梁の耐震補強、コンクリート補強、建築物の床材、水道施設のライニング、排水・透水舗装、車両・航空機用接着剤の土木・建築・接着剤分野;等の用途にいずれにも好適に用いることができる。
エポキシ樹脂組成物は、前記用途に対し硬化後に使用してもよく、前記用途の製造工程にて硬化させてもよい。
以下、実施例および比較例によって、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例により限定されるものではない。
[原料及び試薬]
ビスフェノールA型エポキシ樹脂(エポキシ当量950及び183)は、三菱ケミカル株式会社の製品を使用した。
イオン交換樹脂は、三菱ケミカル株式会社のダイヤイオン(登録商標)「SK104」を使用した。
リカシッド(酸無水物)M-700は、新日本理化株式会社の製品を使用した。
キュアゾール2E4MZ(硬化触媒)は、四国化成工業株式会社の製品を使用した。
フェノールノボラック樹脂(PSM-4261)は、群栄化学工業株式会社の製品を使用した。
48質量%の水酸化ナトリウム水溶液、炭酸水素ナトリウム、ジシレンジアミド(DICY)、3-(3,4-ジクロロフェニル)-1,1-ジメチル尿素(DCMU)、塩酸、硫酸、トルエン、アセトニトリル、フェノ―ルは、富士フィルム和光純薬株式会社の製品を使用した。
ベンジルアルコールは、三協化学株式会社の製品を使用した。
ビスフェノールA型エポキシ樹脂(エポキシ当量950及び183)は、三菱ケミカル株式会社の製品を使用した。
イオン交換樹脂は、三菱ケミカル株式会社のダイヤイオン(登録商標)「SK104」を使用した。
リカシッド(酸無水物)M-700は、新日本理化株式会社の製品を使用した。
キュアゾール2E4MZ(硬化触媒)は、四国化成工業株式会社の製品を使用した。
フェノールノボラック樹脂(PSM-4261)は、群栄化学工業株式会社の製品を使用した。
48質量%の水酸化ナトリウム水溶液、炭酸水素ナトリウム、ジシレンジアミド(DICY)、3-(3,4-ジクロロフェニル)-1,1-ジメチル尿素(DCMU)、塩酸、硫酸、トルエン、アセトニトリル、フェノ―ルは、富士フィルム和光純薬株式会社の製品を使用した。
ベンジルアルコールは、三協化学株式会社の製品を使用した。
[陽イオン交換樹脂の調製]
陽イオン交換樹脂A:特許文献特開2012-201619号公報に記載の参考例1に従って、フェノールで完全に置換した、ダイヤイオン(登録商標)SK104を取得した。
[分析]
ビスフェノールAの生成確認、純度、定量は、高速液体クロマトグラフィーにより、以下の手順と条件で行った。
・装置:JASCO社製 RHPLC、JASCO社製03150-3M Unifinepak C18 3μm 150mm×3.0mmID
・方式:グラジェント法
・分析温度:40℃
・溶離液組成:
A液 アセトニトリル
B液 水
分析時間0分では、A液:B液=30:70(体積比、以下同様。)、分析時間0~25分で徐々にA液:B液=100:0にした。
・流速:0.40mL/分
・検出波長:280nm
陽イオン交換樹脂A:特許文献特開2012-201619号公報に記載の参考例1に従って、フェノールで完全に置換した、ダイヤイオン(登録商標)SK104を取得した。
[分析]
ビスフェノールAの生成確認、純度、定量は、高速液体クロマトグラフィーにより、以下の手順と条件で行った。
・装置:JASCO社製 RHPLC、JASCO社製03150-3M Unifinepak C18 3μm 150mm×3.0mmID
・方式:グラジェント法
・分析温度:40℃
・溶離液組成:
A液 アセトニトリル
B液 水
分析時間0分では、A液:B液=30:70(体積比、以下同様。)、分析時間0~25分で徐々にA液:B液=100:0にした。
・流速:0.40mL/分
・検出波長:280nm
<ビスフェノールの溶解色>
ビスフェノールの溶解色は、ビスフェノール0.4gとアセトン15gを混合して溶解色溶液を調製し、日本電色工業社製「ZE6000」を用い、そのハーゼン色数を測定した。
ビスフェノールの溶解色は、ビスフェノール0.4gとアセトン15gを混合して溶解色溶液を調製し、日本電色工業社製「ZE6000」を用い、そのハーゼン色数を測定した。
参考例1:単独樹脂硬化物とその分解液Aの調製
アルミ製のカップに、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(エポキシ当量950)500gと5質量%の炭酸水素ナトリウム水溶液10gを入れ、よく混合させることで混合物1を得た。得られた混合物1を、200℃で100時間硬化させることで、単独樹脂硬化物を得た。
攪拌翼、冷却管、及び温度計を備えたセパラブルフラスコに、窒素雰囲気下でベンジルアルコール630g及び48質量%の水酸化ナトリウム水溶液50gを入れた。セパラブルフラスコ内をフル真空とした後に、内温を徐々に上げ、水及びベンジルアルコールの一部を抜き出すことで、セパラブルフラスコ内の水を完全に留去した。セパラブルフラスコ内を窒素で復圧することで、処理液640gを得た。
得られた処理液640gに前記単独樹脂硬化物60gを加えた後、常圧で1時間かけて200℃まで昇温した。セパラブルフラスコの内液を200℃で3時間維持することで、単独樹脂硬化物は完全に溶解し、分解液A700gを得た。得られた分解液Aの一部を、高速液体クロマトグラフィーで組成を確認したところ、ビスフェノールAが4.1質量%(4.1質量%×700g=28.7g)含まれていることを確認した。
アルミ製のカップに、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(エポキシ当量950)500gと5質量%の炭酸水素ナトリウム水溶液10gを入れ、よく混合させることで混合物1を得た。得られた混合物1を、200℃で100時間硬化させることで、単独樹脂硬化物を得た。
攪拌翼、冷却管、及び温度計を備えたセパラブルフラスコに、窒素雰囲気下でベンジルアルコール630g及び48質量%の水酸化ナトリウム水溶液50gを入れた。セパラブルフラスコ内をフル真空とした後に、内温を徐々に上げ、水及びベンジルアルコールの一部を抜き出すことで、セパラブルフラスコ内の水を完全に留去した。セパラブルフラスコ内を窒素で復圧することで、処理液640gを得た。
得られた処理液640gに前記単独樹脂硬化物60gを加えた後、常圧で1時間かけて200℃まで昇温した。セパラブルフラスコの内液を200℃で3時間維持することで、単独樹脂硬化物は完全に溶解し、分解液A700gを得た。得られた分解液Aの一部を、高速液体クロマトグラフィーで組成を確認したところ、ビスフェノールAが4.1質量%(4.1質量%×700g=28.7g)含まれていることを確認した。
参考例2:酸無水物硬化物とその分解液Bの調製
アルミ製のカップに、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(エポキシ当量183)300g、リカシッド270g及びキュアゾール2E4MZ 3gを入れてよく混合させることで混合物2を得た。得られた混合物2を、100℃で3時間加熱し、その後140℃で3時間加熱することで、酸無水物硬化物を得た。
攪拌翼、冷却管、及び温度計を備えたセパラブルフラスコに、窒素雰囲気下でベンジルアルコール630g及び48質量%の水酸化ナトリウム水溶液50gを入れた。セパラブルフラスコ内をフル真空とした後に、内温を徐々に上げ、水及びベンジルアルコールの一部を抜き出すことで、セパラブルフラスコ内の水を完全に留去した。セパラブルフラスコ内を窒素で復圧することで、処理液640gを得た。
得られた処理液640gに前記酸無水物硬化物60gを加えた後、常圧で1時間かけて200℃まで昇温した。セパラブルフラスコの内液を200℃で2時間維持することで、酸無水物硬化物は完全に溶解し、分解液B700gを得た。得られた分解液Bの一部を、高速液体クロマトグラフィーで組成を確認したところ、ビスフェノールAが3.5質量%(3.5質量%×700g=24.5g)含まれていることを確認した。
アルミ製のカップに、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(エポキシ当量183)300g、リカシッド270g及びキュアゾール2E4MZ 3gを入れてよく混合させることで混合物2を得た。得られた混合物2を、100℃で3時間加熱し、その後140℃で3時間加熱することで、酸無水物硬化物を得た。
攪拌翼、冷却管、及び温度計を備えたセパラブルフラスコに、窒素雰囲気下でベンジルアルコール630g及び48質量%の水酸化ナトリウム水溶液50gを入れた。セパラブルフラスコ内をフル真空とした後に、内温を徐々に上げ、水及びベンジルアルコールの一部を抜き出すことで、セパラブルフラスコ内の水を完全に留去した。セパラブルフラスコ内を窒素で復圧することで、処理液640gを得た。
得られた処理液640gに前記酸無水物硬化物60gを加えた後、常圧で1時間かけて200℃まで昇温した。セパラブルフラスコの内液を200℃で2時間維持することで、酸無水物硬化物は完全に溶解し、分解液B700gを得た。得られた分解液Bの一部を、高速液体クロマトグラフィーで組成を確認したところ、ビスフェノールAが3.5質量%(3.5質量%×700g=24.5g)含まれていることを確認した。
参考例3:アミン硬化物とその分解液Cの調製
アルミ製のカップに、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(エポキシ当量183)280g、DICY 2g及びDCMU3 gを入れてよく混合させることで混合物3を得た。得られた混合物3を、150℃で3時間加熱することで、アミン硬化物を得た。
攪拌翼、冷却管、及び温度計を備えたセパラブルフラスコに、窒素雰囲気下でベンジルアルコール630g及び48質量%の水酸化ナトリウム水溶液50gを入れた。セパラブルフラスコ内をフル真空とした後に、内温を徐々に上げ、水及びベンジルアルコールの一部を抜き出すことで、セパラブルフラスコ内の水を完全に留去した。セパラブルフラスコ内を窒素で復圧することで、処理液640gを得た。
得られた処理液640gに前記アミン硬化物60gを加えた後、常圧で1時間かけて200℃まで昇温した。セパラブルフラスコの内液を200℃で2時間維持することで、単独樹脂硬化物は完全に溶解し、分解液C700gを得た。得られた分解液Cの一部を、高速液体クロマトグラフィーで組成を確認したところ、ビスフェノールAが3.1質量%(3.1質量%×700g=21.7g)含まれていることを確認した。
アルミ製のカップに、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(エポキシ当量183)280g、DICY 2g及びDCMU3 gを入れてよく混合させることで混合物3を得た。得られた混合物3を、150℃で3時間加熱することで、アミン硬化物を得た。
攪拌翼、冷却管、及び温度計を備えたセパラブルフラスコに、窒素雰囲気下でベンジルアルコール630g及び48質量%の水酸化ナトリウム水溶液50gを入れた。セパラブルフラスコ内をフル真空とした後に、内温を徐々に上げ、水及びベンジルアルコールの一部を抜き出すことで、セパラブルフラスコ内の水を完全に留去した。セパラブルフラスコ内を窒素で復圧することで、処理液640gを得た。
得られた処理液640gに前記アミン硬化物60gを加えた後、常圧で1時間かけて200℃まで昇温した。セパラブルフラスコの内液を200℃で2時間維持することで、単独樹脂硬化物は完全に溶解し、分解液C700gを得た。得られた分解液Cの一部を、高速液体クロマトグラフィーで組成を確認したところ、ビスフェノールAが3.1質量%(3.1質量%×700g=21.7g)含まれていることを確認した。
<実施例1>
ジムロート冷却管、攪拌翼、温度計を備えたジャケット式セパラブルフラスコに、窒素雰囲気下、参考例1で得られた分解液A500g及び水500gを入れて1時間混合した。その後、静置して有機相1と水相1を油水分離させ、水相1を抜き出した(水抽出)。得られた有機相1に再び水500gを加え、1時間混合した。その後、静置して有機相2と水相2を油水分離させ、水相2を抜き出した(水抽出)。
ジムロート冷却管、攪拌翼、温度計を備えたジャケット式セパラブルフラスコに、窒素雰囲気下、前記水相1と前記水相2を入れた後、トルエン150gを入れて混合し、内温を80℃まで昇温させた。内温を80℃に維持したまま、塩酸で水相を中和した。中和前の水相はpH12であり、中和後の水相はpH4であった。次に、得られた水相にフェノール100gを加えた。その際、まず静置して有機相3と水相3を油水分離させ、水相3を抜き出し、残りの有機相3にフェノ-ル100gを入ることで、有機相4を得た。
温度計、攪拌翼、留出管、留出液の受器、および圧力調整機を備えた蒸留装置に、得られた有機相4を供給した。圧力を常圧(101kPa)から16kPaとし、留出量を見ながら、内温を室温から140℃まで昇温して、水及びトルエンを抜き出し、117gの釜残を得た。
ジムロート冷却管、攪拌翼、温度計を備えたジャケット式セパラブルフラスコに、窒素雰囲気下、参考例1で得られた分解液A500g及び水500gを入れて1時間混合した。その後、静置して有機相1と水相1を油水分離させ、水相1を抜き出した(水抽出)。得られた有機相1に再び水500gを加え、1時間混合した。その後、静置して有機相2と水相2を油水分離させ、水相2を抜き出した(水抽出)。
ジムロート冷却管、攪拌翼、温度計を備えたジャケット式セパラブルフラスコに、窒素雰囲気下、前記水相1と前記水相2を入れた後、トルエン150gを入れて混合し、内温を80℃まで昇温させた。内温を80℃に維持したまま、塩酸で水相を中和した。中和前の水相はpH12であり、中和後の水相はpH4であった。次に、得られた水相にフェノール100gを加えた。その際、まず静置して有機相3と水相3を油水分離させ、水相3を抜き出し、残りの有機相3にフェノ-ル100gを入ることで、有機相4を得た。
温度計、攪拌翼、留出管、留出液の受器、および圧力調整機を備えた蒸留装置に、得られた有機相4を供給した。圧力を常圧(101kPa)から16kPaとし、留出量を見ながら、内温を室温から140℃まで昇温して、水及びトルエンを抜き出し、117gの釜残を得た。
得られた釜残に25質量%水酸化ナトリウム水溶液1gを加えた後、蒸留装置内の圧力を0.9kPaとして、内温を徐々に210℃まで昇温することで、留出液90gと蒸留装置内に不揮発液27gを得た。得られた不揮発液は、廃棄した。
攪拌子を有するナス型フラスコに、得られた留出液90g及びフェノールで置換した3gのダイヤイオンSK104を入れた。ナス型フラスコを60℃の水バスに浸漬させ、1時間攪拌した後に、ろ紙を用いてろ過をしてろ液を得た。
得られたろ液を、真空ポンプ、減圧制御装置、温度計、攪拌翼、及び留出管を備えた蒸留装置に入れた。圧力を常圧(101kPa)から16kPaとし、留出量を見ながら、内温を室温から130℃まで昇温して、フェノールを留出させ、ビスフェノールAを含む釜残54gを得た。
攪拌子を有するナス型フラスコに、得られた留出液90g及びフェノールで置換した3gのダイヤイオンSK104を入れた。ナス型フラスコを60℃の水バスに浸漬させ、1時間攪拌した後に、ろ紙を用いてろ過をしてろ液を得た。
得られたろ液を、真空ポンプ、減圧制御装置、温度計、攪拌翼、及び留出管を備えた蒸留装置に入れた。圧力を常圧(101kPa)から16kPaとし、留出量を見ながら、内温を室温から130℃まで昇温して、フェノールを留出させ、ビスフェノールAを含む釜残54gを得た。
得られた釜残54gを、温度計及び攪拌翼を備えたフルジャケット式セパラブルフラスコに入れた後、トルエン100gと脱塩水100gを加え、混合しながら内温を80℃にした。攪拌を停止して静置させた後、下相の水相を除去して、有機相5を得た。得られた有機相5を、80℃から10℃まで降温し、スラリー液1を得た。得られたスラリー液1を、減圧濾過器でろ過をして、ケーキA18gを得た。
得られたケーキAを、温度計及び攪拌翼を備えたフルジャケット式セパラブルフラスコに入れた後、トルエン100gと脱塩水100gを加え、混合しながら内温を80℃にした。攪拌を停止して静置させた後、下相の水相を除去して、有機相6を得た。得られた有機相6を、脱塩水100gで洗浄して、有機相7を得た。有機相7を80℃から10℃まで降温し、スラリー液2を得た。得られたスラリー液2を、減圧濾過器でろ過をして、ケーキB15gを得た。
ケーキBを、ロータリーエバポレータで乾燥させて、ビスフェノールAを15g得た。得られたビスフェノールAの純度は99%であり、溶解色はAPHA1であった。
得られたケーキAを、温度計及び攪拌翼を備えたフルジャケット式セパラブルフラスコに入れた後、トルエン100gと脱塩水100gを加え、混合しながら内温を80℃にした。攪拌を停止して静置させた後、下相の水相を除去して、有機相6を得た。得られた有機相6を、脱塩水100gで洗浄して、有機相7を得た。有機相7を80℃から10℃まで降温し、スラリー液2を得た。得られたスラリー液2を、減圧濾過器でろ過をして、ケーキB15gを得た。
ケーキBを、ロータリーエバポレータで乾燥させて、ビスフェノールAを15g得た。得られたビスフェノールAの純度は99%であり、溶解色はAPHA1であった。
<実施例2>
ジムロート冷却管、攪拌翼、温度計を備えたジャケット式セパラブルフラスコに、窒素雰囲気下、参考例1で得られた分解液A500g及び水500gを入れて1時間混合した。その後、静置して有機相1と水相1を油水分離させ、水相1を抜き出した(水抽出)。得られた有機相1に再び水500gを加え、1時間混合した。その後、静置して有機相2と水相2を油水分離させ、水相2を抜き出した(水抽出)。
ジムロート冷却管、攪拌翼、温度計を備えたジャケット式セパラブルフラスコに、窒素雰囲気下、前記水相1と前記水相2を入れた後、トルエン150gを入れて混合し、内温を80℃まで昇温させた。内温を80℃に維持したまま、塩酸で水相を中和した。水相は、pH4であった。その後、静置して有機相3と水相3を油水分離させ、水相3を抜き出した。得られた有機相3に、フェノ-ル100gを入れて、有機相4を得た。
温度計、攪拌翼、留出管、留出液の受器、および圧力調整機を備えた蒸留装置に、得られた有機相4を供給した。圧力を常圧(101kPa)から16kPaとし、留出量を見ながら、内温を室温から140℃まで昇温して、水及びトルエンを抜き出し、117gの釜残を得た。
ジムロート冷却管、攪拌翼、温度計を備えたジャケット式セパラブルフラスコに、窒素雰囲気下、参考例1で得られた分解液A500g及び水500gを入れて1時間混合した。その後、静置して有機相1と水相1を油水分離させ、水相1を抜き出した(水抽出)。得られた有機相1に再び水500gを加え、1時間混合した。その後、静置して有機相2と水相2を油水分離させ、水相2を抜き出した(水抽出)。
ジムロート冷却管、攪拌翼、温度計を備えたジャケット式セパラブルフラスコに、窒素雰囲気下、前記水相1と前記水相2を入れた後、トルエン150gを入れて混合し、内温を80℃まで昇温させた。内温を80℃に維持したまま、塩酸で水相を中和した。水相は、pH4であった。その後、静置して有機相3と水相3を油水分離させ、水相3を抜き出した。得られた有機相3に、フェノ-ル100gを入れて、有機相4を得た。
温度計、攪拌翼、留出管、留出液の受器、および圧力調整機を備えた蒸留装置に、得られた有機相4を供給した。圧力を常圧(101kPa)から16kPaとし、留出量を見ながら、内温を室温から140℃まで昇温して、水及びトルエンを抜き出し、117gの釜残を得た。
得られた釜残に25質量%水酸化ナトリウム水溶液1gを加えた後、蒸留装置内の圧力を0.9kPaとして、内温を徐々に210℃まで昇温することで、留出液90gと蒸留装置内に不揮発液27gを得た。得られた不揮発液は、廃棄した。
攪拌子を有するナス型フラスコに、得られた留出液90を入れた。ナス型フラスコを60℃の水バスに浸漬させ、1質量%の硫酸1gを添加し、1時間攪拌して、再結合反応液を得た。
得られた再結合反応液を、25質量%の水酸化ナトリウム水溶液で中和し、中和液を得た。得られた中和液を、真空ポンプ、減圧制御装置、温度計、攪拌翼、及び留出管を備えた蒸留装置に入れた。圧力を常圧(101kPa)から16kPaとし、留出量を見ながら、内温を室温から130℃まで昇温して、フェノールを留出させ、ビスフェノールAを含む釜残56gを得た。
攪拌子を有するナス型フラスコに、得られた留出液90を入れた。ナス型フラスコを60℃の水バスに浸漬させ、1質量%の硫酸1gを添加し、1時間攪拌して、再結合反応液を得た。
得られた再結合反応液を、25質量%の水酸化ナトリウム水溶液で中和し、中和液を得た。得られた中和液を、真空ポンプ、減圧制御装置、温度計、攪拌翼、及び留出管を備えた蒸留装置に入れた。圧力を常圧(101kPa)から16kPaとし、留出量を見ながら、内温を室温から130℃まで昇温して、フェノールを留出させ、ビスフェノールAを含む釜残56gを得た。
得られた釜残56gを、温度計及び攪拌翼を備えたフルジャケット式セパラブルフラスコに入れた後、トルエン100gと脱塩水100gを加え、混合しながら内温を80℃にした。攪拌を停止して静置させた後、下相の水相を除去して、有機相5を得た。得られた有機相5を、80℃から10℃まで降温し、スラリー液1を得た。得られたスラリー液1を、減圧濾過器でろ過をして、ケーキA20gを得た。
得られたケーキAを、温度計及び攪拌翼を備えたフルジャケット式セパラブルフラスコに入れた後、トルエン100gと脱塩水100gを加え、混合しながら内温を80℃にした。攪拌を停止して静置させた後、下相の水相を除去して、有機相6を得た。得られた有機相6を、脱塩水100gで洗浄して、有機相7を得た。有機相7を80℃から10℃まで降温し、スラリー液2を得た。得られたスラリー液2を、減圧濾過器でろ過をして、ケーキB18gを得た。
ケーキBを、ロータリーエバポレータで乾燥させて、ビスフェノールAを14g得た。得られたビスフェノールAの純度は99%であり、溶解色はAPHA0であった。
得られたケーキAを、温度計及び攪拌翼を備えたフルジャケット式セパラブルフラスコに入れた後、トルエン100gと脱塩水100gを加え、混合しながら内温を80℃にした。攪拌を停止して静置させた後、下相の水相を除去して、有機相6を得た。得られた有機相6を、脱塩水100gで洗浄して、有機相7を得た。有機相7を80℃から10℃まで降温し、スラリー液2を得た。得られたスラリー液2を、減圧濾過器でろ過をして、ケーキB18gを得た。
ケーキBを、ロータリーエバポレータで乾燥させて、ビスフェノールAを14g得た。得られたビスフェノールAの純度は99%であり、溶解色はAPHA0であった。
<実施例3>
ジムロート冷却管、攪拌翼、温度計を備えたジャケット式セパラブルフラスコに、窒素雰囲気下、参考例1で得られた分解液A500g及び水500gを入れて1時間混合した。その後、静置して有機相1と水相1を油水分離させ、水相1を抜き出した(水抽出)。得られた有機相1に再び水500gを加え、1時間混合した。その後、静置して有機相2と水相2を油水分離させ、水相2を抜き出した(水抽出)。
ジムロート冷却管、攪拌翼、温度計を備えたジャケット式セパラブルフラスコに、窒素雰囲気下、前記水相1と前記水相2を入れた後、トルエン150gを入れて混合し、内温を80℃まで昇温させた。内温を80℃に維持したまま、塩酸で水相を中和した。水相は、pH11であった。その後、静置して有機相3と水相3を油水分離させ、水相3を抜き出した。得られた有機相3に、フェノ-ル100gを入れて、有機相4を得た。
温度計、攪拌翼、留出管、留出液の受器、および圧力調整機を備えた蒸留装置に、得られた有機相4を供給した。圧力を常圧(101kPa)から16kPaとし、留出量を見ながら、内温を室温から140℃まで昇温して、水及びトルエンを抜き出し、117gの釜残
を得た。
ジムロート冷却管、攪拌翼、温度計を備えたジャケット式セパラブルフラスコに、窒素雰囲気下、参考例1で得られた分解液A500g及び水500gを入れて1時間混合した。その後、静置して有機相1と水相1を油水分離させ、水相1を抜き出した(水抽出)。得られた有機相1に再び水500gを加え、1時間混合した。その後、静置して有機相2と水相2を油水分離させ、水相2を抜き出した(水抽出)。
ジムロート冷却管、攪拌翼、温度計を備えたジャケット式セパラブルフラスコに、窒素雰囲気下、前記水相1と前記水相2を入れた後、トルエン150gを入れて混合し、内温を80℃まで昇温させた。内温を80℃に維持したまま、塩酸で水相を中和した。水相は、pH11であった。その後、静置して有機相3と水相3を油水分離させ、水相3を抜き出した。得られた有機相3に、フェノ-ル100gを入れて、有機相4を得た。
温度計、攪拌翼、留出管、留出液の受器、および圧力調整機を備えた蒸留装置に、得られた有機相4を供給した。圧力を常圧(101kPa)から16kPaとし、留出量を見ながら、内温を室温から140℃まで昇温して、水及びトルエンを抜き出し、117gの釜残
を得た。
続いて蒸留装置内の圧力を0.9kPaとして、内温を徐々に210℃まで昇温することで、留出液90gと蒸留装置内に不揮発液27gを得た。得られた不揮発液は、廃棄した。
攪拌子を有するナス型フラスコに、得られた留出液90を入れた。ナス型フラスコを60℃の水バスに浸漬させ、1質量%の硫酸1gを添加し、1時間攪拌して、再結合反応液を得た。
得られた再結合反応液を、25質量%の水酸化ナトリウム水溶液で中和し、中和液を得た。得られた中和液を、真空ポンプ、減圧制御装置、温度計、攪拌翼、及び留出管を備えた蒸留装置に入れた。圧力を常圧(101kPa)から16kPaとし、留出量を見ながら、内温を室温から130℃まで昇温して、フェノールを留出させ、ビスフェノールAを含む釜残46gを得た。
攪拌子を有するナス型フラスコに、得られた留出液90を入れた。ナス型フラスコを60℃の水バスに浸漬させ、1質量%の硫酸1gを添加し、1時間攪拌して、再結合反応液を得た。
得られた再結合反応液を、25質量%の水酸化ナトリウム水溶液で中和し、中和液を得た。得られた中和液を、真空ポンプ、減圧制御装置、温度計、攪拌翼、及び留出管を備えた蒸留装置に入れた。圧力を常圧(101kPa)から16kPaとし、留出量を見ながら、内温を室温から130℃まで昇温して、フェノールを留出させ、ビスフェノールAを含む釜残46gを得た。
得られた釜残46gを、温度計及び攪拌翼を備えたフルジャケット式セパラブルフラスコに入れた後、トルエン100gと脱塩水100gを加え、混合しながら内温を80℃にした。攪拌を停止して静置させた後、下相の水相を除去して、有機相5を得た。得られた有機相5を、80℃から10℃まで降温し、スラリー液1を得た。得られたスラリー液1を、減圧濾過器でろ過をして、ケーキA12gを得た。
得られたケーキAを、温度計及び攪拌翼を備えたフルジャケット式セパラブルフラスコに入れた後、トルエン100gと脱塩水100gを加え、混合しながら内温を80℃にした。攪拌を停止して静置させた後、下相の水相を除去して、有機相6を得た。得られた有機相6を、脱塩水100gで洗浄して、有機相7を得た。有機相7を80℃から10℃まで降温し、スラリー液2を得た。得られたスラリー液2を、減圧濾過器でろ過をして、ケーキB11gを得た。
ケーキBを、ロータリーエバポレータで乾燥させて、ビスフェノールAを8g得た。得られたビスフェノールAの純度は99%であり、溶解色はAPHA2であった。
得られたケーキAを、温度計及び攪拌翼を備えたフルジャケット式セパラブルフラスコに入れた後、トルエン100gと脱塩水100gを加え、混合しながら内温を80℃にした。攪拌を停止して静置させた後、下相の水相を除去して、有機相6を得た。得られた有機相6を、脱塩水100gで洗浄して、有機相7を得た。有機相7を80℃から10℃まで降温し、スラリー液2を得た。得られたスラリー液2を、減圧濾過器でろ過をして、ケーキB11gを得た。
ケーキBを、ロータリーエバポレータで乾燥させて、ビスフェノールAを8g得た。得られたビスフェノールAの純度は99%であり、溶解色はAPHA2であった。
<実施例4>
ジムロート冷却管、攪拌翼、温度計を備えたジャケット式セパラブルフラスコに、窒素雰囲気下、参考例1で得られた分解液A500g及び水500gを入れて1時間混合した。その後、静置して有機相1と水相1を油水分離させ、水相1を抜き出した(水抽出)。得られた有機相1に再び水500gを加え、1時間混合した。その後、静置して有機相2と水相2を油水分離させ、水相2を抜き出した(水抽出)。
ジムロート冷却管、攪拌翼、温度計を備えたジャケット式セパラブルフラスコに、窒素雰囲気下、前記水相1と前記水相2を入れた後、トルエン150gを入れて混合し、内温を80℃まで昇温させた。内温を80℃に維持したまま、塩酸で水相を中和した。水相は、pH4であった。その後、静置して有機相3と水相3を油水分離させ、水相3を抜き出した。得られた有機相3を、80℃から10℃まで降温し、スラリー液1を得た。得られたスラリー液1を、減圧濾過器でろ過をして、粗BPA29gを得た。
温度計、攪拌翼、留出管、留出液の受器、および圧力調整機を備えた蒸留装置に、得られた粗BPA29g及びフェノ-ル100gを入れた。圧力を常圧(101kPa)から16kPaとし、留出量を見ながら、内温を室温から140℃まで昇温して、水及びフェノールの一部を抜き出し、115gの釜残を得た。
ジムロート冷却管、攪拌翼、温度計を備えたジャケット式セパラブルフラスコに、窒素雰囲気下、参考例1で得られた分解液A500g及び水500gを入れて1時間混合した。その後、静置して有機相1と水相1を油水分離させ、水相1を抜き出した(水抽出)。得られた有機相1に再び水500gを加え、1時間混合した。その後、静置して有機相2と水相2を油水分離させ、水相2を抜き出した(水抽出)。
ジムロート冷却管、攪拌翼、温度計を備えたジャケット式セパラブルフラスコに、窒素雰囲気下、前記水相1と前記水相2を入れた後、トルエン150gを入れて混合し、内温を80℃まで昇温させた。内温を80℃に維持したまま、塩酸で水相を中和した。水相は、pH4であった。その後、静置して有機相3と水相3を油水分離させ、水相3を抜き出した。得られた有機相3を、80℃から10℃まで降温し、スラリー液1を得た。得られたスラリー液1を、減圧濾過器でろ過をして、粗BPA29gを得た。
温度計、攪拌翼、留出管、留出液の受器、および圧力調整機を備えた蒸留装置に、得られた粗BPA29g及びフェノ-ル100gを入れた。圧力を常圧(101kPa)から16kPaとし、留出量を見ながら、内温を室温から140℃まで昇温して、水及びフェノールの一部を抜き出し、115gの釜残を得た。
得られた釜残に25質量%水酸化ナトリウム水溶液1gを加えた後、蒸留装置内の圧力を0.9kPaとして、内温を徐々に210℃まで昇温することで、留出液93gと蒸留装置内に不揮発液23gを得た。得られた不揮発液は、廃棄した。
攪拌子を有するナス型フラスコに、得られた留出液93を入れた。ナス型フラスコを60℃の水バスに浸漬させ、1質量%の硫酸1gを添加し、1時間攪拌して、再結合反応液を得た。
得られた再結合反応液を、25質量%の水酸化ナトリウム水溶液で中和し、中和液を得た。得られた中和液を、真空ポンプ、減圧制御装置、温度計、攪拌翼、及び留出管を備えた蒸留装置に入れた。圧力を常圧(101kPa)から16kPaとし、留出量を見ながら、内温を室温から130℃まで昇温して、フェノールを留出させ、ビスフェノールAを含む釜残65gを得た。
攪拌子を有するナス型フラスコに、得られた留出液93を入れた。ナス型フラスコを60℃の水バスに浸漬させ、1質量%の硫酸1gを添加し、1時間攪拌して、再結合反応液を得た。
得られた再結合反応液を、25質量%の水酸化ナトリウム水溶液で中和し、中和液を得た。得られた中和液を、真空ポンプ、減圧制御装置、温度計、攪拌翼、及び留出管を備えた蒸留装置に入れた。圧力を常圧(101kPa)から16kPaとし、留出量を見ながら、内温を室温から130℃まで昇温して、フェノールを留出させ、ビスフェノールAを含む釜残65gを得た。
得られた釜残65gを、温度計及び攪拌翼を備えたフルジャケット式セパラブルフラスコに入れた後、トルエン150gと脱塩水100gを加え、混合しながら内温を80℃にした。攪拌を停止して静置させた後、下相の水相を除去して、有機相5を得た。得られた有機相5を、80℃から10℃まで降温し、スラリー液1を得た。得られたスラリー液2を、減圧濾過器でろ過をして、ケーキA23gを得た。
得られたケーキAを、温度計及び攪拌翼を備えたフルジャケット式セパラブルフラスコに入れた後、トルエン100gと脱塩水100gを加え、混合しながら内温を80℃にした。攪拌を停止して静置させた後、下相の水相を除去して、有機相6を得た。得られた有機相6を、脱塩水100gで洗浄して、有機相7を得た。有機相7を80℃から10℃まで降温し、スラリー液3を得た。得られたスラリー液3を、減圧濾過器でろ過をして、ケーキB19gを得た。
ケーキBを、ロータリーエバポレータで乾燥させて、ビスフェノールAを15g得た。得られたビスフェノールAの純度は99%であり、溶解色はAPHA0であった。
得られたケーキAを、温度計及び攪拌翼を備えたフルジャケット式セパラブルフラスコに入れた後、トルエン100gと脱塩水100gを加え、混合しながら内温を80℃にした。攪拌を停止して静置させた後、下相の水相を除去して、有機相6を得た。得られた有機相6を、脱塩水100gで洗浄して、有機相7を得た。有機相7を80℃から10℃まで降温し、スラリー液3を得た。得られたスラリー液3を、減圧濾過器でろ過をして、ケーキB19gを得た。
ケーキBを、ロータリーエバポレータで乾燥させて、ビスフェノールAを15g得た。得られたビスフェノールAの純度は99%であり、溶解色はAPHA0であった。
<比較例1>
実施例4において、得られた粗BPAの純度は99%であり、溶解色はAPHA108であった。
実施例1~4及び比較例1において、アルカリ分解の有無、得られたBPAの純度及び溶解色について、表1に纏めた。表1より、アルカリ分解を実施することで、高純度かつ色調の良好なビスフェノールが得られることが分かる。
実施例4において、得られた粗BPAの純度は99%であり、溶解色はAPHA108であった。
実施例1~4及び比較例1において、アルカリ分解の有無、得られたBPAの純度及び溶解色について、表1に纏めた。表1より、アルカリ分解を実施することで、高純度かつ色調の良好なビスフェノールが得られることが分かる。
<実施例5>
実施例1において、単独樹脂硬化物の分解液Aの代わりに、酸無水物硬化物の分解液Bを用いた以外は、実施例1と同様に実施した。
得られたビスフェノールAの純度は99%であり、溶解色はAPHA0であった。
実施例1において、単独樹脂硬化物の分解液Aの代わりに、酸無水物硬化物の分解液Bを用いた以外は、実施例1と同様に実施した。
得られたビスフェノールAの純度は99%であり、溶解色はAPHA0であった。
<実施例6>
実施例1において、単独樹脂硬化物の分解液Aの代わりに、アミン硬化物の分解液Cを用いた以外は、実施例1と同様に実施した。
得られたビスフェノールAの純度は99%であり、溶解色はAPHA0であった。
実施例1において、単独樹脂硬化物の分解液Aの代わりに、アミン硬化物の分解液Cを用いた以外は、実施例1と同様に実施した。
得られたビスフェノールAの純度は99%であり、溶解色はAPHA0であった。
実施例1、実施例5、実施例6において、硬化物の種類、アルカリ分解の有無、得られたBPAの純度及び溶解色について、表2に纏めた。表2より、アルカリ分解を実施することで、硬化物の種類に寄らず、高純度かつ色調の良好なビスフェノールが得られることが分かる。
<実施例7>
温度計、撹拌装置、冷却管を備えた内容量0.5Lの四口フラスコに、実施例1で得られたビスフェノールA15g、エピクロルヒドリン84g、イソプロパノール33g、水12gを仕込み、40℃に昇温して均一に溶解させた後、48.5質量%の水酸化ナトリウム水溶液12gを90分かけて滴下した。滴下と同時に、40℃から65℃まで90分かけて昇温した。その後、65℃で30分保持し反応を完了させ、1Lの分液ロートに反応液を移し、65℃の水23gを加えて65℃の状態で1時間静置した。静置後、分離した油相と水相から水相を抜き出し、副生塩及び過剰の水酸化ナトリウムを除去した。その後、150℃の減圧下でエピクロルヒドリンを完全に除去した。
その後、メチルイソブチルケトン33gを仕込み、65℃に昇温して均一に溶解させた後、48.5質量%の水酸化ナトリウム水溶液0.5gを仕込み、60分反応させた後、メチルイソブチルケトン19gを仕込み、水100gを用いて水洗を4回行った。
その後、150℃の減圧下でメチルイソブチルケトンを完全に除去してのエポキシ樹脂を得た。
JISK7236(2009)に従い、得られたエポキシ樹脂のエポキシ当量を測定した結果、181g/当量であった。得られたエポキシ樹脂の溶解色は、ハーゼン色数17であった。
温度計、撹拌装置、冷却管を備えた内容量0.5Lの四口フラスコに、実施例1で得られたビスフェノールA15g、エピクロルヒドリン84g、イソプロパノール33g、水12gを仕込み、40℃に昇温して均一に溶解させた後、48.5質量%の水酸化ナトリウム水溶液12gを90分かけて滴下した。滴下と同時に、40℃から65℃まで90分かけて昇温した。その後、65℃で30分保持し反応を完了させ、1Lの分液ロートに反応液を移し、65℃の水23gを加えて65℃の状態で1時間静置した。静置後、分離した油相と水相から水相を抜き出し、副生塩及び過剰の水酸化ナトリウムを除去した。その後、150℃の減圧下でエピクロルヒドリンを完全に除去した。
その後、メチルイソブチルケトン33gを仕込み、65℃に昇温して均一に溶解させた後、48.5質量%の水酸化ナトリウム水溶液0.5gを仕込み、60分反応させた後、メチルイソブチルケトン19gを仕込み、水100gを用いて水洗を4回行った。
その後、150℃の減圧下でメチルイソブチルケトンを完全に除去してのエポキシ樹脂を得た。
JISK7236(2009)に従い、得られたエポキシ樹脂のエポキシ当量を測定した結果、181g/当量であった。得られたエポキシ樹脂の溶解色は、ハーゼン色数17であった。
<比較例3>
実施例7において、実施例1で得られたビスフェノールAの代わりに、比較例1で得られたビスフェノールAを用いた以外は、実施例7と同様に実施した。
JISK7236(2009)に従い、得られたエポキシ樹脂のエポキシ当量を測定した結果、184g/当量であった。得られたエポキシ樹脂の溶解色は、ハーゼン色数51であった。
実施例7において、実施例1で得られたビスフェノールAの代わりに、比較例1で得られたビスフェノールAを用いた以外は、実施例7と同様に実施した。
JISK7236(2009)に従い、得られたエポキシ樹脂のエポキシ当量を測定した結果、184g/当量であった。得られたエポキシ樹脂の溶解色は、ハーゼン色数51であった。
実施例7及び比較例3において、ビスフェノールA取得におけるアルカリ分解の有無、得られたエポキシ樹脂の溶解色について、表3に纏めた。表3より、ビスフェノールA取得においてアルカリ分解を実施することで、得られるエポキシ樹脂の溶解色が良いことが分かる。
Claims (9)
- 以下の工程A~Gを含む、ビスフェノールの製造方法。
工程A:熱硬化性樹脂硬化物を分解し、ビスフェノールを含む分解液Aを得る工程
工程B:前記工程Aで得られた分解液Aと水とを混合し、相分離液Bを得る工程
工程C:前記工程Bで得られた相分離液Bから、水相Cを分離する工程
工程D:前記工程Cで分離した水相Cにフェノールを加え、フェノール溶液Dを得る工程工程E:前記工程Dで得られたフェノール溶液Dに含まれるビスフェノールを分解しながら又は分解した後、蒸留して、イソプロペニルフェノールとフェノールとを含む留出液Eを得る工程
工程F:前記工程Eで得られた留出液Eと酸触媒とを接触させることにより、イソプロペニルフェノールとフェノールとを再結合させてビスフェノールを生成し、ビスフェノール含有再結合反応液Fを得る工程
工程G:工程Fで得られた反応液Fを精製してビスフェノールを得る工程 - 前記工程Aにおいて、熱硬化性樹脂硬化物の分解温度が210℃以下である、請求項1に記載のビスフェノールの製造方法。
- 前記工程Eにおいて、ビスフェノールの分解温度が160℃以上である、請求項1に記載のビスフェノールの製造方法。
- 前記工程Cにおいて、分離した水相CのpHが9以上である、請求項1に記載のビスフェノールの製造方法。
- 前記ビスフェノールは、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパンである、請求項1に記載のビスフェノールの製造方法。
- 請求項1~5のいずれか1項に記載のビスフェノールの製造方法で得られたビスフェノールと、エピハロヒドリンとを反応させる工程、を含む、エポキシ樹脂の製造方法。
- 前記エポキシ樹脂と、多価ヒドロキシ化合物原料とを反応させる工程、を含む、請求項6に記載のエポキシ樹脂の製造方法。
- 請求項6に記載のエポキシ樹脂の製造方法で得られたエポキシ樹脂と硬化剤とを含むエポキシ樹脂組成物を硬化する工程、を含むエポキシ樹脂硬化物の製造方法。
- 請求項7に記載のエポキシ樹脂の製造方法で得られたエポキシ樹脂と硬化剤とを含むエポキシ樹脂組成物を硬化する工程、を含むエポキシ樹脂硬化物の製造方法。
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