JP3323265B2 - アセトン・ホルムアルデヒド縮合物の製造方法 - Google Patents

アセトン・ホルムアルデヒド縮合物の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】本発明は、アセトン・ホルムアル
デヒド縮合物の製造方法の改良に関する。
【従来の技術】アセトンとホルムアルデヒドとの縮合反
応により得られるアセトン・ホルムアルデヒド縮合物
は、水溶性樹脂であって、樹脂末端に活性なメチロール
基を有している故に、アルカリの存在下で更に三次元綱
状化し、水不溶性樹脂となる。又この水溶性樹脂はフェ
ノール樹脂液との相溶性にすぐれているので、これらの
性質を利用してフェノール樹脂系木材用接着剤の硬化剤
であるパラホルム微粉末の反応性分散媒として有用であ
ることが知られている(特開昭 59-117574号) 。更にこ
れらの性質を利用して発泡体の製造やダンボール用でん
ぷん接着剤の耐水性改善が行なわれている( 特開昭57-2
00467 号) 。
【0002】アセトンとホルムアルデヒドがアルカリの
存在下において容易にいわゆるアルドール縮合反応をお
こし、各種段階のメチロール化合物及びその誘導体を生
成することは、過去、多くの文献に報告されている。ア
セトン・ホルムアルデヒド縮合物の工業的製造法に関し
ていくつかの提案がなされている。例えば、特公昭46-2
7305号公報には、苛性ソーダ触媒を使用し、5〜10℃
に冷却下4〜5時間反応を進めた後更に70〜80℃で
2〜3時間反応して高分子量の縮合物を得る方法が、ま
た、特開昭57-200467 号公報にも同様触媒を使用して冷
却条件で40℃7時間の反応を行なう方法が示され、更
に、特公昭48-14791号公報には同様触媒を使用してpH
8〜11で氷水冷却下30〜45℃で20分間反応し、
次いで発熱を利用して80℃で10分間反応を行なって
縮合物を得る方法等が知られている。これらの縮合反応
は激しい発熱を伴うため、これに起因する反応の暴走を
抑制しかつ生成物の樹脂化を防ぐことに意図が向けられ
ている。これらの方法は縮合反応により発生する多量の
反応熱をpHコントロールと冷却コントロールで更には
時間をかけて放熱処理する方法であり、工業的製造方法
としては、特に低沸点でかつ引火性のアセトンを扱う上
に於て、必ずしも安全な方法とは言えない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、工業的に有
利なアセトン・ホルムアルデヒド縮合物の製造方法を提
供せんとするものである。本発明者らは、鋭意検討の結
果、特に、縮合反応に伴う激しい発熱を抑制し、安全に
アセトン・ホルムアルデヒド縮合物を製造する方法を見
出し、本発明を完成した。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、アセトン1モ
ルに対し、ホルムアルデヒド1.4〜3モルをアルカリ
触媒の存在下に縮合してアセトン・ホルムアルデヒド縮
合物を製造するに当り、フェノール化合物の共存下に行
うことを特徴とするアセトン・ホルムアルデヒド縮合物
の製造方法である。
【0005】また、本発明は、アセトン1モルに対し、
ホルムアルデヒド1.4〜3モルを縮合反応させてアセ
トン・ホルムアルデヒド縮合物を製造するに当たり、ア
ルカリ触媒とフェノール化合物を同時的又は間欠的に滴
下することを特徴とするアセトン・ホルムアルデヒド縮
合物の製造方法である。
【0006】更にまた、本発明は、アセトン1モルに対
し、ホルムアルデヒド1.4〜3モルを縮合反応させて
アセトン・ホルムアルデヒド縮合物を製造するに当た
り、アルカリ触媒とフェノール化合物を混合して滴下す
ることを特徴とするアセトン・ホルムアルデヒド縮合物
の製造方法である。
【0007】以下、本発明の方法を更に詳細に説明す
る。本発明の方法は、例えば次のような方法によって実
施される。すなわち、アセトン1モルに対しホルムアル
デヒド1.4〜3モルからなるアセトンとホルマリンの
混合液にアルカリ触媒を滴下する前に、好ましくはアル
カリ触媒の当量に対し30〜150%相当量のフェノー
ル性水酸基当量を有するフェノール化合物を添加し、好
ましくはpH8.5〜11.5で縮合反応を行う方法で
ある。
【0008】具体的には、反応混合液のpHが8.5〜
11.5に保持されるようにアルカリ溶液を逐時滴下し
つつ縮合反応を進めることが好ましい。すなわち初期の
昇温段階に於ては、反応熱を利用して段階的に1.5〜
2時間を要して反応系の温度を常温から50〜60℃に
昇温する。この段階で未反応のアセトンが消費される。
次の高分子化段階に於いては更にpHを保持しつつ2〜
3hrを要して65〜70℃に昇温せしめる。これら2
段階の工程をへる事により初期の目的を達成することが
できる。なお、ホルムアルデヒドの一部を昇温後に滴下
し続いて苛性ソーダを滴下する方法であっても何らさし
つかない。
【0009】また、他の本発明の方法は、アルカリ触媒
とフェノール化合物を併注しながら、縮合反応を行う方
法であり、併注は何れか又は双方を同時的又は間欠的に
滴下することによって行われる。この場合、アルカリ触
媒は必要により水を加えて、溶液として用いることもで
きる。更にまた、他の本発明の方法は、アルカリ触媒と
フェノール化合物を、必要により水との混合物を滴下し
ながら該縮合反応を行う方法であり、この方法は工業的
製造方法として、特に反応のコントロールが容易とな
り、極めて優れた製造方法となる。
【0010】これら本発明の方法によれば、100〜3
00CPの粘度を有するアセトン・ホルムアルデヒド縮
合物が工業的に有利に製造される。本発明の方法におい
て、使用するフェノール化合物の縮合反応工程での作用
については明白ではないが、アルカリ触媒がフェノール
化合物のフェノール性水酸基と何らかの作用をして、そ
のアルカリ触媒の活性が弱められると共に反応系内に均
一に溶解することが出来、不均一系反応が均一系反応と
なることで縮合反応による急激な発熱を抑制することが
出来ると推測される。
【0011】本発明の利点はこの様な製造方法をとるこ
とにより初期の急激な発熱を抑制出来るので安全に縮合
反応を進めることが可能となったことである。これまで
の報告例と比較しても安全性の高い工業的製造方法であ
る。本発明の利点は更に常温水での冷却で反応が制御し
得るという事であり膨大な投資を必要とする外部冷却設
備を必要としないので製造コストを低兼に抑えることが
できることである。本発明のもう一つの利点はこのよう
にして得られる生成縮合物は脱水後、室温で100〜3
00CPの粘度を有しているが、この程度の粘性はフェ
ノール樹脂系接着剤の硬化剤として使用するパラホルム
微粉末を分散するのに好都合である。則ち原料縮合液の
粘度が高すぎると混合、塗布時の作業性が悪くなる。一
方縮合液の粘性が低すぎると混合分散したパラホルム微
粉末が使用前に沈降分離してしまう。
【0012】本発明に用いるホルムアルデヒドは通常3
7%水溶液のものを用いるが、反応後脱水濃縮の操作を
行なわねばならない事より高濃度のものを用いるのが有
利である。アセトンとホルムアルデヒドの反応モル比率
についてはアセトン1モルに対しホルムアルデヒド1.
4〜3モル、より好ましくは2.0〜2.5モルであ
る。1.4モル未満になると希望の粘性の樹脂溶液が効
率よく得られず、3モル以上になると脱水中の未反応ホ
ルムアルデヒドが多くなりコスト的に好ましくない。
又、アセトンのみに限定するものではなく、生成縮合液
の性質を若干改良するために他の高級脂肪ケトン例えば
メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどを混
合して用いても差支えない。
【0013】本発明に用いるアルカリ触媒としては、ア
ルカリ金属、アルカリ土類金属の酸化物或いは水酸化
物、炭酸ソーダ、アンモニウム、アミン等への塩基性物
質の中から選択され、通常水溶液として用いられる。
【0014】本発明に用いるフェノール化合物としては
分子中に1個以上のフェノール性水酸基を有し、反応系
に溶解するものなら何れでもよく、例えばフェノール、
クレゾール、tーブチルフェノール、nーブチルフェノ
ール、ノニルフェノール、オクチルフェノール、ジ−t
−ブチルフェノール、ジ−n−ブチルフェノール、レゾ
ルシン、イソプロピルレゾルシン、ハイドロキノン、ピ
ロガロール等があげられ、その他これらのフェノール化
合物を主成分とした縮合樹脂等の高分子化合物も使用可
能である。本発明において、フェノール化合物の中でも
特にフェノール、クレゾール、tーブチルフェノール、
nーブチルフェノールが好ましく用いられる。
【0015】フェノール化合物の使用量は滴下するアル
カリ触媒の塩基性強度にもよるが、アルカリ触媒の当量
に対し30〜150%相当量、好ましくは40〜100
%のフェノール性水酸基当量を含有する量が好ましい。
【0016】本発明による初期昇温は段階的に50〜6
0℃に昇温するのが適当であって急激に昇温すると反応
速度が速くなりすぎ反応の暴走を抑えることが困難とな
る。一方反応温度50℃以下では反応速度が遅く、次工
程での反応コントロールがむつかしくなる。最も好まし
くは反応系を25〜40℃に保持した後、アルカリ触媒
の滴下を開始し、系のpHを8.5〜11にする。反応
熱を利用してゆるやかに温度を昇温させ約1時間後に5
0℃に達するように、その後除々に昇温して更に1時間
後に60℃付近にあるようにコントロールすることであ
る。この間も系のpHを9〜10に保つべく内温を管理
しつつアルカリ触媒を滴下することが好ましい。初期昇
温段階はこのように反応条件をコントロールすれば充分
であり、冷却しながら長時間行っても差つかえないが、
製造コストのアップにつながる。逆にもっと短時間で行
なうと発熱が激しくなり、冷却が必要となり、操作上危
険である。次いで高分子化段階での反応温度は60〜7
5℃が適当で特に65〜75℃程度が好ましい。この工
程ではアセトンが消費されているので発熱は顕著でな
い。従って系のpHが10〜11.5になるようにアル
カリ触媒の滴下を調整する必要がある。反応終点のチェ
ックはGPCで行うのが好ましく、分子量が700〜1
000になった時点を終点とする。この時点で酸を添加
して系のpHを4〜6とし縮合反応を停止せしめる。生
成縮合液を70℃、20mmHg程度で脱水濃縮すると
ほぼ定量的に黄色粘稠な縮合液を得ることが出来る。
【0017】
【発明の効果】本発明によれば、縮合反応系にフェノー
ル化合物を併用することでアルカリ触媒の活性を弱め、
触媒を均一に溶解することが可能となるのでアセトンと
ホルムアルデヒドの縮合反応をおだやかに進めることが
出来、安全に工業的スケールで製造することが出来る。
【0018】
【実施例】以下、本発明を実施例に従い更に詳しく説明
する。 実施例1 攪拌装置、還流器、滴下ロート、温度計、pHメーター
をつけた1リットル4口フラスコにアセトン200.9
g(3.46モル)、37%ホルマリン639g(7.
88モル)、フェノール9.4g(0.1モル)を仕込
み、攪拌下25℃に保持した。次いで滴下ロートより2
3.5%苛性ソーダ水溶液を滴下し、系のpHを9.0
に調整した。次いで発熱を利用しつつ1時間を要して5
0℃に昇温した。更に1時間を要して60℃に昇温し
た。この間23.5%苛性ソーダ水溶液を滴下して系の
pHを8.7〜9.3に保持した。次いでpHを9.3
〜9.8、内温を60℃に2時間保持し、更にpHを
9.8〜11、内温を60〜65℃に2時間保持した。
この間で23.5%苛性ソーダ水溶液24.9g(0.
146モル)の滴下を終了した。その後65〜70℃に
30分保持した後サンプリングしてGPC分析の結果、
分子量=780であったのですぐに88%ギ酸2.7g
を滴下してpHを5.4に調整して縮合反応を停止し
た。続いて70℃、20mmHgで脱水濃縮を行ない、
分子量=850、粘度160cp(25℃)の淡黄色の
縮合液470gを得た。
【0019】 実施例2 実施例1と同様にしてアセトン200.9g(3.46
モル)、37%ホルマリン240.1g(2.96モ
ル)、フェノール9.4g(0.1モル)を仕込み攪拌
下25℃に保持する。次いで滴下ロートより23.5%
苛性ソーダ水溶液を滴下し、系のpHを11.3に調整
した。次いで発熱を利用し、30分を要して60℃に昇
温した。56℃より還流が始まり、発熱がコントロール
された。その後60〜65℃に保持しつつ滴下ロートよ
り37%ホルマリン398.9g(4.92モル)を1
時間30分を要して滴下した。更に内温を保持し、滴下
ロートより23.5%苛性ソーダ水溶液を滴下してpH
を9.5〜11に調整して1時間30分反応した。この
間の23.5%苛性ソーダ水溶液の全滴下量は24.9
g(0.146モル)であった。その後70℃に30分
保持した後サンプリングしてGPC分析の結果、分子量
=810であったので88%ギ酸3.3gを滴下してp
Hを5.2に調整して縮合反応を停止した。実施例1同
様にして脱水濃縮して分子量=920、粘度130cp
(25℃)の淡黄色の縮合液490gを得た。
【0020】実施例3 実施例1のフェノールの代りにt−ブチルフェノール1
5.0g(0.1モル)を使用した以外は実施例1と同
様にして反応を行ない、分子量=825、粘度147C
P(25℃)の淡黄色の縮合液492gを得た。
【0021】 実施例4 アセトンの使用量を261.1g(4.5モル)にして
実施例1と同様にして反応を行ない、分子量=790、
粘度155cp(25℃)の淡黄色の縮合液460gを
得た。
【0022】実施例5 37%ホルマリンの使用量を830.7g(10.24
モル)にして、実施例1と同様にして反応を行ない、分
子量=770、粘度145cp(25℃)の淡黄色の縮
合液478gを得た。
【0023】実施例6 攪拌装置、還流器、滴下ロート、温度計、pHメーター
をつけた1リットル4口フラスコにアセトン200.9
g(3.46モル)、37%ホルマリン639g(7.
88モル)を仕込み、攪拌下50℃に保持した。次いで
滴下ロートよりフェノール9.4g(0.1モル)及び
47%苛性ソーダ12.8g(0.15モル)及び水8
gの混合液を滴下しつつ、系のpHを9.5〜11.0
に保持した。次いで除々に温度を上げて3時間後に70
℃に昇温し、内温70℃に保持しつつ6時間後に滴下を
終了した。この時点では分子量=610であったので、
更に2時間反応を続け、分子量=750となったので8
8%ギ酸3.3gを滴下してpHを4.9に調整して縮
合反応を停止した。続いて70℃、20mmHgで脱水
濃縮を行ない、分子量=780、粘度110cp(25
℃)の淡黄色の縮合液450gを得た。
【0024】 実施例7 実施例6と同様にして滴下ロートよりフェノール9.4
g(0.1モル)及び47%苛性ソーダ14.9g
(0.175モル)及び水8gの混合液を滴下しつつ、
系のpHを9.8〜10.8に保持した。次いで除々に
温度を上げて3時間後に70℃に昇温し、内温70℃に
保持しつつ4時間後に滴下を終了した。サンプリングし
たところ、分子量=850であったので、40分後に8
8%ギ酸3.4gを滴下してpHを5.1に調整して縮
合反応を停止した。続いて実施例6と同様にして脱水濃
縮を行ない、分子量=940、粘度120cp(25
℃)の淡黄色の縮合液480gを得た。
【0025】比較例1 実施例1と同様にしてアセトン200.9g(3.46
モル)、37%ホルマリン639g(7.88モル)を
仕込み、攪拌下25℃に保持した。次いで滴下ロート2
3.5%苛性ソーダ水溶液を滴下開始しはじめたとこ
ろ、激しい沸騰が始まり、還流器より反応液が吹き出し
て反応の続行が不可能となった。
【0026】参考例1 実施例1で得られたアセトンホルマリン縮合液100g
にパラホルム微粉体56gを分散させた。この分散物の
粘度は1800cp(25℃)であって、1週間後に於
いて分離沈降は認められなかった。テクノプライ150
E(PRF系木材用接着剤、田岡化学工業株式会社商品
名))の主剤80gに、この分散液20gを混合し、マ
カバ試験材でJISにもとずいて接着試験を行った。そ
の結果主剤と分散液との混合性、相溶性も良好であり、
マカバ試験材の接着性も良好であった。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−74624(JP,A) 特開 昭50−35141(JP,A) 特公 昭48−23509(JP,B1) 特公 昭46−4998(JP,B1) 特公 昭47−15098(JP,B1) 特公 昭48−14791(JP,B1) 特公 昭50−28987(JP,B1) 米国特許3321358(US,A) 米国特許3471420(US,A) 米国特許4011280(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08G 6/00 - 6/02 WPI/L(QUESTEL) CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アセトン1モルに対し、ホルムアルデヒ
    ド1.4〜3モルをアルカリ触媒の存在下に縮合してア
    セトン・ホルムアルデヒド縮合物を製造するに当りフェ
    ノ−ル化合物をアルカリ触媒の当量に対し30〜150
    %相当量のフェノ−ル性水酸基当量を含有する量を用い
    ることを特徴とするアセトン・ホルムアルデヒド縮合物
    の製造方法。
  2. 【請求項2】 アルカリ触媒とフェノ−ル化合物を同時
    的または間欠的に滴下することを特徴とする請求項1に
    記載のアセトン・ホルムアルデヒド縮合物の製造方法。
  3. 【請求項3】 アルカリ触媒とフェノ−ル化合物を混合
    して滴下することを特徴とする請求項1に記載のアセト
    ン・ホルムアルデヒド縮合物の製造方法。
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