JP2981266B2 - フェノール重合体の製造方法 - Google Patents

フェノール重合体の製造方法

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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、フェノール化合物から誘導される重合体物
質の製造方法に関する。このようなフェノール重合体
は、ヘキサメチレンテトラミンのような架橋剤を使用し
て熱硬化性樹脂として利用されるほか、エポキシ樹脂の
原料や硬化剤にも利用できる。
〔従来の技術〕
従来、フェノール重合体としては、フェノール化合物
をホルムアルデヒドと反応させることによって製造され
るノボラック樹脂が典型的である。
このノボラック樹脂の欠点である固くて脆いことや、
耐酸化安定性不良等の性能を改良するために、アラルキ
ル化合物を用いたフェノール樹脂(特公昭47−15111、
特公昭47−13782)が開発されている。
このフェノール樹脂は下記式(II) (式中、Rはフェニレン基等の芳香族基を、R′は低級
アルキル基を、aは2または3を示す) および下記式(III) (式中、Rおよびaは前記式(II)と同じ意味を表し、
Xはハロゲン原子を示す) で表わされるアラルキル化合物、例えば式(II)の化合
物としてはα,α′−ジメトキシ−p−キシレンが、式
(III)の化合物としてはα,α′−ジクロロ−p−キ
シレンが挙げられるが、これらのうちの一種とフェノー
ル化合物またはフェノール化合物と芳香族化合物との混
合物とから製造される。
このアラルキル化合物のうちα,α′−ジクロロ−p
−キシレンを原料とする方法では、縮合反応の際に塩化
水素が発生するため、装置の材質上の問題や得られる樹
脂中へのクロルイオンの残存といった問題がある。ま
た、α,α′−ジメトキシ−p−キシレンを原料とする
方法では、このジメトキシ化物を得るために、α,α′
−ジクロロ−p−キシレを大量のメタノールと処理した
のち、蒸留して調製するため、さらにメタノールの回収
や工程数の増加といった問題がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の目的は、前記のような問題点のない安価なア
ラルキル化合物を使用して有用なフェノール重合体を得
る方法を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意検討し
た。その結果、本発明を達成したものである。
即ち、本発明は芳香族核を含む化合物とアラルキル化
合物とを反応させてフェノール重合体を製造する方法に
おいて、上記芳香族核を含む化合物として、フェノール
化合物又はフェノール化合物と芳香族化合物の各々一種
又は二種以上の混合物を、上記アラルキル化合物とし
て、一般式(I) (式中、Rはフェニレン基、アルキル置換フェニレン
基、ビフェニレン基、2価のジフェニルエーテル残基ま
たはナフチレン基を、nは1〜100の整数を示す) で表わされる重合体を用いて、酸触媒の存在下に、上記
一般式(I)で表される重合体の連結1単位当り、芳香
族核を含む化合物を1.3〜15倍モルで反応させることを
特徴とするフェノール重合体の製造方法に関するもので
ある。
この方法で用いるフェノール化合物として、フェノー
ル、p−クレゾール、o−クレゾール、m−クレゾー
ル、p−エチルフェノール、o−エチルフェノール、p
−イソプロピルフェノール、p−n−プロピルフェノー
ル、p−sec−ブチルフェノール、o−sec−ブチルフェ
ノール、p−tert−ブチルフェノール、o−tert−ブチ
ルフェノール、p−tert−アルミフェノール、p−tert
−オクチルフェノール、ノニルフェノール、ドデシルフ
ェノール、p−シクロヘキシルフェノール、o−フェニ
ルフェノール、p−フェニルフェノール、p−クミルフ
ェノール、p−α−メチルベンジルフェノール、p−ク
ロロフェノール、p−ブロモフェノール、α−ナフトー
ル、β−ナフトール、レゾルシン、カテコール、ハイド
ロキノン、ピロガロール、フロログリシノール、p−ア
ミノフェノール、m−アミノフェノール、2,2−ビス
(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、4,4′−チオジ
フェノール等が挙げられるが、これらに限定されるもの
ではない。
本発明で用いる芳香族化合物としては、m−キシレ
ン、1,3,5−トリメチルベンゼン、1,2,4,5−テトラメチ
ルベンゼン、1,2,3,4−テトラメチルベンゼン、m−ジ
イソプロピルベンゼン、1,3,5−トリイソプロピルベン
ゼン、ジフェニルエーテル、ジベンジルエーテル、トリ
フェニル、ジフェニルアミン、ジフェニルサルファイ
ド、ジフェニルアントラセン、ナフタレン等が挙げられ
る。
本発明で用いるアラルキル化合物は式(I)で表わさ
れる重合体である。このような重合体は公知の方法、例
えば、芳香族ビスヒドロキシメチル化合物をスルファミ
ン酸触媒で加熱反応させる方法(エム.ジェイ.ロー
ド;ジャーナル・オブ・アメリカン・ケミカル・ソサイ
ェティー,72巻,2216ページ.1950年)で製造される。
式(I)において、n(核本数)は1〜100の範囲で
あり、この範囲以上でも使用できるが、得られたフェノ
ール重合体にゲル状物質が副生するため好ましくない。
式(I)におけるRとしては、フェニレン基、アルキ
ル置換フェニレン基、ビフェニレン基、2価のジフェニ
ルエーテル残基、またはナフチレン基であり、具体的に
などで表される。
本発明の方法において、アラルキル化合物に対してフ
ェノール化合物のみを用いて反応を行う場合、単独で行
なってもよく、二種以上を併用してもよい。またフェノ
ール化合物と前記のような芳香族化合物を混合して用い
る場合、それぞれを一種以上使用することもできる。こ
の場合、フェノール化合物と芳香族化合物の割合は任意
の割合が選択できるが、好ましくはフェノール化合物が
10重量%以上あればよい。
本発明の方法では、これらのアラルキル化合物1モル
あたり前記フェノール化合物またはフェノール化合物と
芳香族化合物の混合物の合計が1.3〜15モルの範囲で反
応を行なえばよい。1.3モル以下では生成物の軟化点が
高くなり使いづらく、15モル以上にしても顕著な効果は
認められない。好ましくは、1.3〜10モルである。な
お、アラルキル化合物1モルとは式(I)の連結1単位
即ち、(−OCH2−R−CH2−)に基づくものである。
本発明の方法では酸触媒を使用する。この酸触媒とし
ては、硫酸、リン酸等の鉱酸類、メタンスルホン酸、p
−トルエンスルホン酸等の有機スルホン酸類、トリフル
オロメタンスルホン酸、ヘテロポリ酸等の超強酸類、塩
化亜鉛、塩化第二錫、塩化第二鉄等のフリーデルクラフ
ツ型触媒、酸性白土、合成ゼオライト等の無機固体酸、
スルホン酸型イオン交換樹脂、パーフルオロアルカンス
ルホン酸型イオン交換樹脂等の有機固体酸触媒が使用で
きる。このうち、好ましい触媒としては、メタンスルホ
ン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、塩化第二錫であ
る。
使用される触媒の使用量は制限がないが、通常全原料
に対して0.001重量%から1重量%までの量で十分であ
る。
反応温度は120〜200℃程度の範囲であり、反応時間を
できるだけ短縮するためには140℃以上で行なうのがよ
い。
反応時間は2〜10時間の範囲で十分である。又、必要
によっては反応に有機溶媒を使用してもよい。この有機
溶媒としては、トルエンやモノクロルベンゼンのような
反応に不活性の溶媒で沸点が110℃以上のものが使用さ
れる。この溶媒の使用量は任意の量が選択できるが、通
常は全原料に対し、0.1〜10重量倍の範囲で実施すれば
よい。
反応後、未反応のフェノール化合物や芳香族化合物等
は減圧下に留去する等の方法で除去する。
本発明の反応では、反応の進行に伴なって水が生成す
るが、この水は窒素ガス等の不活性ガスを通気させて系
外へ除去するか、溶媒の使用により共沸で除去する方法
が多用される。
〔実施例〕
以下、本発明により更に詳細に説明する。
実施例1 反応器にp−キシリレングリコール138g(1モル)お
よび触媒としてスルファミン酸0.17gを仕込み、窒素ガ
スを通気させながら昇温して200℃で20分間反応させ
た。反応後、ただちに排出すると固化して白色の樹脂が
得られた。このものをGPCで分析したところ平均核体数
(n)は8からなるオリゴマーであることが確認され
た。
また赤外吸収スペクトルからは1100〜1150cm-1にジメ
チルエーテルに特有の吸収が認められた。収量は115gで
あった。
つぎに、上記オリゴマー110g(0.91モル相当)とフェ
ノール141g(1.5モル)および触媒としてメタンスルホ
ン酸1gを反応器に装入し、窒素ガスを通気させながら昇
温して、内温140〜150℃で5時間反応させた。生成する
水は窒素ガスの排気とともに系外へ除去した。
反応終了後、少量の未反応フェノールが残存するの
で、これを真空下で留去させたのち排出して淡黄色透明
なフェノール樹脂195gを得た。
このフェノール樹脂の平均分子量をGPCで測定した結
果、2050であった。
この樹脂の水酸基当量(g/eq)は186で、軟化点(JIS
K−2548)は84℃であった。
実施例2 反応器にm−キシリレングリコール40.6g(0.294モ
ル)および触媒としてスルファミン酸0.04gを仕込み、
窒素ガスを通気させながら昇温して、内温180℃で30分
間反応させた。
このときの反応物をGPCで分析したところ平均核体数
(n)が10程度のオリゴマーであった。この反応物に、
フェノール28.2g(0.3モル)と1,3,5−トリメチルベン
ゼン36g(0.3モル)を装入し、昇温しながら反応を行な
った。2時間かけて最終的に内温を150℃まで上げ、同
温度で3時間熟成を行なって反応を終了した。
反応終了後、実施例1と同様に未反応原料を回収して
淡黄色透明な樹脂75gを得た。この樹脂の平均分子量は1
640で、水酸基当量(g/eq)は249、軟化点は71℃であっ
た。
実施例3 実施例1と同様にp−キシリレングリコールとスルフ
ァミン酸を用いて反応を行い、平均核体数(n)が25の
オリゴマーを合成した。このオリゴマー60.5g(0.5モル
相当)に対し、o−クレゾール540g(5モル)、メタン
スルホン酸1gを用い実施例と同様に反応、後処理してオ
ルソクレゾール樹脂140gを得た。この樹脂の平均分子量
は420であり、水酸基当量(g/eq)は166、軟化点は41℃
であった。
〔発明の効果〕
本発明の方法はフェノール重合体を製造するに際し、
ハロゲンやエーテルを含有するアラルキル化合物の代わ
りに式(I)で表される重合体を使用する。この重合体
は安価な製法で製造され、しかも生成物の全量が本発明
の原料として利用できるため極めて有利である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C08G 65/00 - 65/48 CA(STN)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】芳香族核を含む化合物とアラルキル化合物
    とを反応させてフェノール重合体を製造する方法におい
    て、上記芳香族核を含む化合物として、フェノール化合
    物又はフェノール化合物と芳香族化合物の各々一種又は
    二種以上の混合物を、上記アラルキル化合物として、一
    般式(I) (式中、Rはフェニレン基、アルキル置換フェニレン
    基、ビフェニレン基、2価のジフェニルエーテル残基ま
    たはナフチレン基を、nは1〜100の整数を示す) で表わされる重合体を用いて、酸触媒の存在下に、一般
    式(I)で表される重合体の連結1単位当り、上記芳香
    族核を含む化合物を1.3〜15倍モルで反応させることを
    特徴とするフェノール重合体の製造方法。
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