JP3457686B2 - フェノール樹脂 - Google Patents

フェノール樹脂

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    • C08G8/00Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
    • C08G8/04Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes
    • C08G8/08Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes of formaldehyde, e.g. of formaldehyde formed in situ
    • C08G8/12Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes of formaldehyde, e.g. of formaldehyde formed in situ with monohydric phenols having only one hydrocarbon substituent ortho on para to the OH group, e.g. p-tert.-butyl phenol

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、低分子量のフェノール
樹脂の製造方法に関し、 更に解乳化剤又は界面活性剤と
して、 この様な樹脂の用途に関するものである。
【0002】
【従来の技術】高温で、 アルキル金属水酸化物の様な塩
基の存在下、 にホルムアルデヒドの様なアルデヒド類と
フェノールを反応させることにより比較的に高い分子量
のフェノール樹脂を製造することは周知である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、 類似方法
は、 低分子量の樹脂、 特に狭い分子量分布を有する樹脂
を生成しない。
【0004】この様な低分子量の樹脂は、 フェノール
とアルデヒドとの縮合に使用される反応条件と塩基触媒
を制御することにより製造出来ることが突き止められる
に至った。
【0005】
【課題を解決するための手段】従って、 本発明は、 液体
媒体中で塩基としてアンモニアの存在下にホルムアルデ
ヒドをp-アルキルフェノールと反応させることにより式
(I):
【0006】
【化2】
【0007】式中、Rはアルキル基であり、nは主とし
て4であり、かつ前記構造は、炭素鎖の何れかの端部に
メチロール基を有する低分子量フェノールーアルデヒド
樹脂を製造する方法である。
【0008】p-アルキルフェノール反応物は、 適切に
は、 アルキル基中に4-18個の炭素原子、 好適には4-12個
の炭素原子を有し、 かつ最も好適には第三級ブチル基の
様な第三級アルキル基である。
【0009】使用されるホルムアルデヒドは、 例えばホ
ルムアルデヒドとして、 又は使用される反応物が、 反応
条件下に現場でホルムアルデヒドを容易に発生出来るこ
とを条件として、 ホルマリン溶液、 又はパラホルムアル
デヒドの様な物において市販で入手可能などの形態であ
っても良い。
【0010】同様に、 p-アルキルフェノールは、 純粋化
合物又は市販品の様な物において使用されて良い。 最も
好適には、 アルキルフェノールは、 p-ブチルフェノール
( 以下、 便宜上「PTBP」と称する) である。
【0011】反応は、液体媒体中で、好適には、例えば
「ケメリックス」(KEMELIX)H 610(ICI
社製造の登録商標であり、高い芳香族含量かつ主として
‐アルキルベンゼンすなわちC アルキル基を有す
るアルキルベンゼンとC 10 ‐アルキルベンゼンすなわ
ちC 10 アルキル基を有するアルキルベンゼンからな
る)のような反応条件下に不活性である炭化水素溶剤中
で実施される。
【0012】この様にして形成された生成物(I) は、 反
応条件を制御することにより、 狭い分子量分布の樹脂を
製造するのに最適化されることが出来る。
【0013】化合物(I)の収率を最大化する為に、ホ
ルマリン(35−60%w/wのホルムアルデヒドを含
むホルムアルデヒドの水溶液)を使用するのが好適であ
る。ホルマリンは、例えばPTBPの様な、p−アルキ
ルフェノールの等モル量とアンモニアの存在下に反応さ
せることが出来、最初反応温度を約85℃まで上昇し、
次いで約90分の間この温度で反応混合物を保持する。
この段階において反応混合物のpHは、適切には7.5
−9.0の範囲にある。若し7.5以下ならば、更にア
ンモニアを添加してpHレベルを前記範囲内にすべきで
ある。反応混合物に、泡消剤、例えばアンチホーム(An
tiform)A(ダウ コーニングUK社製造の充填剤入り
ポリジメチルシロキサン)をこの段階で添加するのが良
い。次いで、反応混合物を、更に95−120℃まで加
熱するのが良く、この温度で水分は、実施可能な可急的
に速やかに反応系から除去され、(例えば、ホルマリン
反応物中に存在する水分の様な外部源から添加されるで
あろうどの水分の除去に加えて)縮合反応により生成さ
れる理論量の水分の少なくとも90%まで反応混合物の
水分含量を削減する。かくして、この段階で反応混合物
の水分含量は、適切には0.5%w/w以下であるべき
である。この段階は、周囲圧力の条件下に、アンモニア
添加開始から3時間内に達成されるべきである。水分の
除去に際して、加熱を制御して、反応温度は120−1
40℃まで上昇するであろう。反応温度が約120℃に
達した時に、反応混合物を、約1時間この温度に保持
し、次いで温度を再び130−140℃まで上昇させる
のが良く、 かつ反応混合は、反応を完結する為に更に
3−5時間の期間この温度で保持されるのが良い。反応
の完結は、反応混合物から採取される試料の相対溶解数
(以下、「RSN」と称する)を監視することにより監
視されるのが良い。ここで使用されるRSNは、ビーピ
ーケミカルズ社内で開発された社内的試験であり、フェ
ノール樹脂の水に対する溶解度を決定するのに、言い換
えれば、モノマーの重合度を確かめることを可能とする
のに使用される。この試験において、まず初めに25m
lのトルエン中に、樹脂試料(例えば、2g+/−0.0
5g)を溶解する。5ml のトルエン溶液を、50m
lの1,4−ジオキサンと共に攪拌して、重合体を有す
るトルエン/ジオキサン混合溶液を得る。次いで、この
混合溶液が白濁し、更に1 分間 の間白濁が残るまで、2
5℃において水で滴定した。重合度が大きい程、白濁を
得るに要する水の量は少なくなる。溶解数は、滴定され
た水のmlに等しい。本件の場合樹脂の所望のRSN
値は16−17(ml)の範囲内であり、この時生成
物が、所望の構造と、気−液クロマトグラフィー(以下
GLCとする)により約17w/wの遊離フェノール含
量{ゲル透過クロマトグラフィ(以下GPCとする)に
より27%w/w以下}と、0.5%w/w以下の水分
含量と25℃における100−300のセンチストーク
の粘度とを有することを確認した。
【0014】
【0015】本発明の低分子量のフェノール樹脂は、
ルコキシラートの形態で、解乳化剤を製造するのに特に
適している。
【0016】
【実施例】本発明を、 更に次の実施例に関して説明す
る。
【0017】実施例1 40kg容量の水蒸気ジャケットにされたステンレス鋼
内張容器を、攪拌機、カラム、コンデンサ及びディーン
−シュタークのトラップとを備えて使用して、反応を実
施した。ジャケットを、必要ならば、油を使用するのに
適合させた。容器に、p−t−ブチルフェノール(シェ
ネクタディ(Schenectady)社製造の物13.4kg)、
44.13%のホルマリン(7.45kg)、ケメリッ
クス(Kemelix)H610(登録商標、ICI社
製造のアルキルベンゼン溶剤、13.4kg)、及び2
5.9%アンモニア水溶液(26モル)を仕込んだ。2
0から22℃までの僅かな発熱が、アンモニアの添加に
際して認められた。次いで反応混合物を50℃まで加熱
し、次いで、pHの為に試料を採取して、pHが約7.
5であることを確認し、次いで50℃で30分保持し、
次に2モルのシリコン消泡剤(Antifoam)(ダウ ケミ
カルズ社製造)を添加した。次いで反応混合物を、85
℃まで加熱し、この温度に90分間保持し、次いで、注
意深く加熱して還流させた。95℃にて水がディーンと
シュタークのトラップを介して除去され始め、次いで水
を無理なく出来るだけ速やかに蒸留して除去した90
分後に温度は、1時間の間120℃に達し、更に90g
の水が集められた。次いで反応器内容物を140℃まで
直接に加熱し、この温度で4時間保持し、その後、試料
採取した生成物は16.6のRSNを有し、従って、所
望の規格内にあった。全体で5.71kg、理論量の9
5%の水を集めた。生成物の水含量は0.55%に測定
され、この値は所望の規格の0.5%をぎりぎりに越え
ている。従って、反応混合物を、30分の間、26イン
チまでの真空を使用して、100℃で還流下に真空スト
リッピングした。この操作で、生成物の水分含量を0.
08%まで削減された。生成物の遊離フェノール含量
は、16.8%と測定され、この含量は充分に所望の規
格内である。
【0018】樹脂の同定を、 GPC により確認した。生成
物の規格は、 所望のものと比較を容易にする為に、 以下
に一覧表とされる。
【0019】実施例210 トン容量の水蒸気ジャケットにされたステンレス鋼
内張容器を、攪拌機、カラム、コンデンサ及びディーン
−シュタークのトラップとを備えて使用して、反応を実
施した。ジャケットを、必要ならば、油を使用するのに
適合させた。容器に、p−t−ブチルフェノール(シェ
ネクタディ(Schenectady)社製造の物30
25g)、44.1%のホルマリン(1681g)、ケメ
リックス(Kemelix)H610(登録商標、ICI
社製造のアルキルベンゼン溶剤、3125g)、及び2
5%アンモニア水溶液(151kg)を仕込んだ。29
から40℃までの僅かな発熱が、アンモニアの添加に際
して認められた。次いで反応混合物を50℃まで加熱
し、次いでpHの為に試料を採取してpHが約7.7であ
ることを確認し、次に50℃で30分保持し、次に3%
のシリコン消泡剤(Antifoam)(ダウ ケミカ
ルズ社製造)を1kg添加した。次いで反応混合物を、
85℃まで加熱し、この温度に90分間保持した。水が
ディーンとシュタークのトラップを介して除去され始め
た時に、反応混合物を静かに100℃まで加熱し、水を
無理なく出来るだけ速やかに蒸留して除去した。約13
50kgの水が集められた。この段階で反応混合物を、
100℃から120℃まで上昇させ、更に65kgの水
が集められた。温度を120℃にて1時間保持した。次
いで反応器内容物を140 ℃まで直接に加熱し、この
温度で3時間45分保持し、その後、45分毎に試料採
取した生成物は、16.9のRSN を有し、従って、
所望の規格内にあった。更に追加量の水を集めて、理論
量の95%の全量1460kgの水を集めた。生成物の
水含量は0.04%に測定された。生成物の遊離フェノ
ール含量は、10%と測定され、この含量は充分に所望
の規格内である。
【0020】樹脂を、 前記の通りにRSN につき再試験
し、16.3の値を有していた。次いで生成物を室温まで冷
却し、 濾過することなくドラムに貯蔵した。収量は6149
kgであり、 かつ全反応時間は20時間であった。生成物の
規格は、 所望のものと比較を容易にする為に、 以下に一
覧表とされる。
【0021】
【表1】
【0022】
【発明の効果】本発明の方法によると、低分子量、 主と
して4 量体のフェノール- アルデヒド樹脂で、 かつ特に
狭い分子量分布を有する樹脂が得られ、 これらは、 解乳
化剤又は界面活性剤の原料として有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ディビッド ジョン モートン イギリス国、エイチユー8 9ビーティ ー、ハル、ホールダーネス ロード、エ ルズメア アベニュー 76番 (72)発明者 アレグザンダー フランシス サイラ イギリス国、エイチユー14 3エヌエ ル、ハル、スワンランド、トランビー レーン、ホール パーク 22番 (56)参考文献 特開 昭58−219251(JP,A) 特開 昭60−202113(JP,A) 特開 昭59−12914(JP,A) 特開 昭59−12915(JP,A) 特開 昭54−116084(JP,A) 特開 平2−123126(JP,A) 特公 昭46−38262(JP,B1) 欧州特許出願公開447977(EP,A 1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08G 8/00 - 8/38 C07C 39/12 - 39/17 C07C 37/20 WPI/L(QUESTEL) CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 反応条件下で不活性な炭化水素溶剤であ
    る液体反応媒体中で塩基としてアンモニアの存在下にホ
    ルムアルデヒドをp−アルキルフェノールと反応させる
    ことにより式(I): 【化1】 式中、Rはアルキル基であり、nは4であり、かつ前記
    構造は鎖状構造の端部の何れか一方にメチロール基を有
    する、フェノール−アルデヒド樹脂を製造する方法。
  2. 【請求項2】 p−アルキルフェノールが、アルキル基
    中に4−18個の炭素原子を有する請求項1記載の方
    法。
  3. 【請求項3】 p−アルキルフェノールのアルキル基
    が、第三級アルキル基である請求項1又は2記載の方
    法。
  4. 【請求項4】 p−アルキルフェノールが、p−第三級
    ブチルフェノールである請求項1−3のいずれか1項に
    記載の方法。
  5. 【請求項5】 ホルムアルデヒドが、モノマーでないホ
    ルムアルデヒド源から、反応条件下に、現場でモノマー
    として生成される請求項1−4のいずれか1項に記載の
    方法。
  6. 【請求項6】 液体反応媒体が、芳香族含量の高い炭化
    水素溶剤であり、かつC−アルキルベンゼンとC10
    −アルキルベンゼンからなる請求項1−5のいずれか1
    項に記載の方法。
  7. 【請求項7】 反応が、7.5−9.0のpH値を得る
    様にホルムアルデヒド、アンモニア及びp−アルキルフ
    ェノールを混合し、初期に反応温度を85℃まで上昇さ
    せ、次いでこの温度とpHで反応混合物を保持し、次い
    で反応混合物の温度を95−120℃の間まで増大さ
    せ、次いで反応混合物の水分含量を0.5%w/w以下
    まで減少する様に反応混合物から急速に水分を除去し、
    かつ反応混合物の温度を120℃に保持し、次いで温度
    を上昇させて反応を完結させることにより実施される請
    求項1−6のいずれか1項に記載の方法。
  8. 【請求項8】 反応が、反応混合物の相対溶解は16
    −17ml、気−液クロマトグラフィーでの定量で遊離
    フェノール含量は17%w/w、水分含量は0.5%w
    /w以下の値を得るまで、実施されることを特徴とする
    請求項7に記載の方法。
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GB9023407:1 1990-10-27
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