JP3460164B2 - エポキシ樹脂の製造方法 - Google Patents

エポキシ樹脂の製造方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は特定の構造を有するエポ
キシ樹脂の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】フェノール類及び/またはナフトール類
とヒドロキシベンズアルデヒド類を縮合反応させ、得ら
れた多価フェノールをエピハロヒドリンと反応させてエ
ポキシ化物を得る方法としては、一般に次のような方法
が知られている。
【0003】例えば、有機溶剤中で酸触媒を用いて、フ
ェノール類及び/またはナフトール類とヒドロキシベン
ズアルデヒド類とを反応させ、生成水は共沸により反応
混合物外に留去し、有機溶剤のみを反応混合物内に戻す
方法により多価フェノールを得ることが出来る。更に得
られた反応液を中和水洗した後、加熱減圧下で有機溶剤
及び未反応物を除去し、多価フェノールを取り出し、ア
ルカリ金属水酸化物の存在下エピハロヒドリンと反応さ
せる方法が、特開平1−252624号公報に記載され
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
公報に記載されている方法では多価フェノールが結晶性
で高い融点を有する場合、有機溶剤を加熱減圧下で除去
する際、結晶が析出し、固化することにより、取り出し
が困難になる場合がある。そこで、縮合反応後、有機溶
剤及び未反応物を除去する際、多価フェノールが固化せ
ず、更に連続的にエポキシ化反応を行える方法が待ち望
まれている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らはこうした実
情に鑑み、フェノール類及び/またはナフトール類とヒ
ドロキシベンズアルデヒド類を有機溶剤中で縮合反応さ
せ得られた反応液から有機溶剤及び未反応物を除去する
際、結晶性の高い多価フェノールが固化せず、ついで連
続的にエポキシ化反応を行える方法を求めて鋭意検討し
た結果、本発明を完成させるに至った。
【0006】すなわち本発明は、(1)フェノール類及
び/またはナフトール類とヒドロキシベンズアルデヒド
類とを有機溶剤中で縮合反応させた後、該反応混合物中
に水を加え、次いでアルカリ金属水酸化物またはアルカ
リ金属炭酸塩を添加して、得られた多価フェノールを水
に分散せしめ、更に有機溶剤を反応混合物外に留去した
後に、エピハロヒドリンを加え、分液或は共沸により水
分を除去した後に、アルカリ金属水酸化物の存在下に反
応させてエポキシ化を行うことを特徴とするエポキシ樹
脂の製造方法、(2)フェノール類及び/またはナフト
ール類とヒドロキシベンズアルデヒド類とを有機溶剤中
で縮合反応させた後、該反応混合物中に水を加え、次い
でアルカリ金属水酸化物またはアルカリ金属炭酸塩を添
加するに際し、該反応混合物中に存在するフェノール性
水酸基1当量に対し、0.002〜5倍当量のアルカリ
金属水酸化物またはアルカリ金属炭酸塩を添加すること
を特徴とする上記(1)記載のエポキシ樹脂の製造方法
に関するものである。
【0007】以下本発明を詳細に説明する。本発明の製
造方法によれば、フェノール類及び/またはナフトール
類とヒドロキシベンズアルデヒド類を縮合反応させ、生
成した多価フェノールを、効率良く容易にエポキシ化す
ることが出来る。
【0008】本発明に用いうるフェノール類の具体例と
しては、フェノール、クレゾール、キシレノール、トリ
メチルフェノール、プロピルフェノール、ブチルフェノ
ール、メチルブチルフェノール、フェニルフェノール等
が挙げられ、用いうるナフトール類の具体例としてはα
−ナフトール、β−ナフトール等が挙げられ、用いうる
ヒドロキシベンズアルデヒド類の具体例としてはパラヒ
ドロキシベンズアルデヒド、サリチルアルデヒドなどが
挙げられるが、これらに限定されるものではない。ま
た、フェノール類、ナフトール類、ヒドロキシベンズア
ルデヒド類は、それぞれ上記で例示した群から選ばれる
化合物のうち1種類を用いても、多種類を組み合わせて
用いてもよい。
【0009】フェノール類或はナフトール類とヒドロキ
シベンズアルデヒド類の仕込み比率はヒドロキシベンズ
アルデヒド1モルに対してフェノール類或はナフトール
類が1.3〜10モルが好ましく特に1.5〜8モルが
好ましい。
【0010】縮合反応に用いる有機溶剤としては、トル
エン、キシレン、クロルベンゼン等が挙げられるが特に
トルエンが好ましい。有機溶剤の使用量は仕込んだフェ
ノール類及び/またはナフトール類とヒドロキシベンズ
アルデヒド類とを合わせた総重量の20〜300重量%
が好ましく、特に40〜150重量%が好ましい。
【0011】縮合反応を行う際には、酸触媒を用いるの
が好ましい。用いうる酸触媒の具体例としては、パラト
ルエンスルホン酸、シュウ酸、塩酸などが挙げられる。
酸触媒の使用量は仕込んだヒドロキシベンズアルデヒド
1モルに対して0.001〜0.05モルが好ましく、
特に0.002〜0.02モルが好ましい。
【0012】縮合反応は有機溶剤が還流される温度で行
うことが好ましい。縮合反応の進行に伴い水が生成する
が、共沸により生成水と有機溶剤を留去し分液して、有
機溶剤は反応混合物中に戻し、水は除去する。反応時間
は1〜15時間が好ましく、特に2〜10時間が好まし
い。
【0013】反応終了後、反応混合物の温度を80℃以
下に下げ、水を加える。水の量はフェノール類及び/ま
たはナフトール類とヒドロキシベンズアルデヒド類とを
合わせた総重量の0.5〜6倍、好ましくは1〜5倍
(重量比)である。
【0014】更にアルカリ金属水酸化物またはアルカリ
金属炭酸塩を添加して生成した多価フェノールのフェノ
ール性水酸基の一部をアルカリ金属塩とし、多価フェノ
ールの親水性を増すことによって多価フェノールを水中
に分散させる。用いうるアルカリ金属水酸化物の具体例
としては水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、用いうる
アルカリ金属炭酸塩の具体例としては、炭酸ナトリウ
ム、炭酸カリウム等が挙げられるが、特に水酸化ナトリ
ウムが好ましい。アルカリ金属水酸化物またはアルカリ
金属炭酸塩の添加量は生成した多価フェノールのアルカ
リ金属塩を水に分散させるのに充分な量であればよく、
反応混合物中のフェノール性水酸基の当量数の0.00
2〜0.5倍、特に0.005〜0.3倍が好ましい。
アルカリ金属水酸化物またはアルカリ金属炭酸塩は、固
形のままでも、水溶液の状態で添加しても良いが水溶液
の方が好ましい。水溶液として添加する場合の濃度は1
0〜50重量%、特に15〜45重量%が好ましい。
【0015】また、この段階で生成した多価フェノール
の着色が大きい場合それを抑制するために、アルカリ金
属水酸化物またはアルカリ金属炭酸塩を添加した後の反
応混合物中に還元剤を添加することは好ましい。ここで
用いうる還元剤の具体例としては次亜燐酸、、亜燐酸、
チオ硫酸、亜硫酸、シュウ酸、蟻酸もしくはハイドロサ
ルファイトまたはこれらの塩である。また塩の種類につ
いては特に限定されない。
【0016】これら還元剤は単独または複数で使用する
ことが出来る。還元剤の使用量はフェノール及び/また
はナフトール類100重量部に対し、0.01〜20重
量部が好ましく、特に0.1〜15重量部が好ましい。
【0017】生成した多価フェノールを水中に分散させ
た後、温度を上昇させ、水との共沸により有機溶剤を反
応混合物外に留去させる。この場合、有機溶媒と共に留
出してきた水を必要により反応混合物中に戻してもよ
い。有機溶剤を完全に留去し終わった後、室温まで冷却
しエピハロヒドリンを加える。エピハロヒドリンの添加
量は多価フェノールのフェノール性水酸基当量の1.2
〜20、好ましくは1.5〜15倍モルである。
【0018】撹拌により多価フェノールをエピハロヒド
リンに溶解した後、静置し上層の水層を除去する。ま
た、エピハロヒドリン溶液中に残存する水分をより少な
くするために、更に撹拌加熱し共沸により水分を除去す
ることも可能である。
【0019】次いで目的のエポキシ樹脂を得る方法とし
ては、公知の方法が採用できる。すなわち多価フェノー
ルとエピハロヒドリンの溶解混合物にアルカリ金属水酸
化物を添加し、または添加しながら20〜120℃の温
度で反応させることにより得ることが出来る。上記反応
において、アルカリ金属水酸化物はその水溶液を使用し
てもよく、その場合は該アルカリ金属水酸化物の水溶液
を連続的に反応系内に添加すると共に減圧下、または常
圧下、連続的に水及びエピハロヒドリンを留出させ、更
に分液し水は除去しエピハロヒドリンは反応混合物内に
連続的に戻す方法でもよい。
【0020】又、多価フェノールとエピハロヒドリンの
溶解混合物にテトラメチルアンモニウムクロライド、テ
トラメチルアンモニウムブロマイド、トリメチルベンジ
ルアンモニウムクロライドなどの第4級アンモニウム塩
を触媒として添加し50〜150℃で反応させて得られ
る多価フェノールのハロヒドリンエーテル化物に アル
カリ金属水酸化物の固体または水溶液を加え、再び20
〜120℃の温度で反応させ脱ハロゲン化水素(閉環)
させる方法でもよい。
【0021】通常これらの反応において使用されるアル
カリ金属水酸化物の使用量は多価フェノールの水酸基1
当量に対し0.8〜1.5モル、好ましくは0.9〜
1.1モルである。更に反応を円滑に進行させるために
メタノール、エタノール等のアルコール類の他、ジメチ
ルスルホン、ジメチルスルホキシドなどの非プロトン性
極性溶媒などを添加して反応を行うことが好ましい。
【0022】アルコール類を添加する場合、その使用量
はエピハロヒドリンの使用量に対して2〜20重量%が
好ましく、特に4〜15重量%が好ましい。また非プロ
トン性極性溶媒を添加する場合、その使用量はエピハロ
ヒドリンの使用量に対して5〜100重量%が好まし
く、特に10〜90重量%が好ましい。
【0023】これらのエポキシ化反応の反応物を水洗
後、または水洗無しに加熱減圧下、エピハロヒドリン
や、他の添加溶媒などを除去する。また更に加水分解性
ハロゲン量の少ないエポキシ樹脂とするために得られた
エポキシ樹脂を再びトルエン、メチルイソブチルケトン
などの溶剤に溶解し、水酸化ナトリウム、水酸化カリウ
ム等のアルカリ金属水酸化物の水溶液を加えて更に反応
を行い閉環を確実なものにすることもできる。この場合
アルカリ金属水酸化物の使用量はエポキシ化に使用した
多価フェノールの水酸基1当量に対して好ましくは0.
01〜0.3モル、特に好ましくは0.05〜0.25
モルである。反応温度は50〜120℃、反応時間は
0.5〜2時間である。
【0024】反応終了後、生成した塩を濾過、水洗など
により、更に加熱減圧下トルエン、メチルイソブチルケ
トンなどの溶剤を留去することにより目的とするエポキ
シ樹脂が得られる。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、結晶性が高く高融点を
有する多価フェノールから効率よく有機溶剤を除去する
ことができ、更に、工業的に生産性良くエポキシ樹脂を
得ることが出来る。また、このような製法で得られたエ
ポキシ樹脂を用いて得られる硬化物は耐熱性、耐水性に
優れているため耐熱性、耐水性の要求される広範な分野
で用いることができる。具体的には積層板、封止材料、
絶縁材料などのあらゆる電気・電子材料として有用であ
る。又、成型材料や複合材料の分野にも用いることがで
きる。
【0026】
【実施例】次に本発明を実施例により更に具体的に説明
するが、以下において部は特に断わりのない限り重量部
である。
【0027】実施例1 撹拌機、コンデンサー、分留管、温度計を取り付けた丸
底フラスコにパラヒドロキシベンズアルデヒド122
部、3−メチル−6−ターシャリーブチルフェノール3
12部、トルエン304部、パラトルエンスルホン酸
1.2部を仕込み撹拌溶解した後、還流下で、生成水及
びトルエンを留出させ、更に分液し水は除去し、トルエ
ンは反応混合物中に戻しながら4時間反応を行った。
【0028】反応終了後、反応混合物の温度を70℃ま
で下げ、撹拌下で水550部を加え、更に25重量%水
酸化ナトリウム水溶液16部を添加して生成物を水中に
分散させた。ついでハイドロサルファイトナトリウム8
部を添加し、反応混合物の温度を100℃まで上昇させ
共沸により、トルエン304部と水140部を反応混合
物外に流出させた。
【0029】更に反応混合物の温度を室温まで下げ、エ
ピクロルヒドリン1340部を加え撹拌した後静置分液
し、上層から水390部を除去した。次いでジメチルス
ルホキシド470部を加え、45℃まで昇温し、撹拌下
でフレーク状水酸化ナトリウム(純分99%)117部
を90分かけて分割添加し、その後更に45℃で2時
間、70℃で1時間反応させた。反応終了後、130℃
で加熱減圧下ジメチルスルホキシド及びエピクロルヒド
リンを留去し、残留物に1160部のメチルイソブチル
ケトンを加え溶解した。
【0030】更にこのメチルイソブチルケトン溶液を7
0℃に加熱し30重量%の水酸化ナトリウム水溶液58
部を添加し1時間反応させた後、水洗を3回繰り返しp
Hを中性とした。更に水層は分離除去しロータリーエバ
ポレーターを使用して油層から加熱減圧下メチルイソブ
チルケトンを留去し、目的のエポキシ樹脂526部を得
た。収率は91%であった。得られたエポキシ樹脂のエ
ポキシ当量は216g/eq、軟化点は83.3℃であ
った。
【0031】実施例2 3−メチル−6−ターシャリーブチルフェノールの代り
に1−ナフトール274部を使用し、またトルエンの量
を277部にした以外は実施例1と同様に仕込み実施例
1と同様の方法で8時間反応を行った。
【0032】反応終了後反応混合物の温度を70℃まで
下げ攪拌下で水500部を加え、更に25重量%水酸化
ナトリウム水溶液16部を添加して生成物を水中に分散
させた。ついでハイドロサルファイトナトリウム7部を
添加し、反応混合物の温度を100℃まで上昇させ共沸
により、トルエン277部と水122部を反応混合物外
に流出させた。
【0033】更に反応混合物の温度を室温まで下げ、エ
ピクロルヒドリン1277部を加え撹拌した後静置分液
し、上層から水368部を除去した。次いでジメチルス
ルホキシド447部を加え、45℃まで昇温し、撹拌下
でフレーク状水酸化ナトリウム(純分99%)112部
を90分かけて分割添加し、その後更に45℃で2時
間、70℃で1時間反応させた。反応終了後、130℃
で加熱減圧下ジメチルスルホキシド及びエピクロルヒド
リンを留去し、残留物に1065部のメチルイソブチル
ケトンを加え溶解した。
【0034】更にこのメチルイソブチルケトン溶液を7
0℃に加熱し30重量%の水酸化ナトリウム水溶液55
部を添加し1時間反応させた後、水洗を3回繰り返し洗
浄液のpHを中性とした。更に水層は分離除去しロータ
リーエバポレーターを使用して油層から加熱減圧下メチ
ルイソブチルケトンを留去し、目的のエポキシ樹脂49
6部を得た。収率は93%であった。得られたエポキシ
樹脂のエポキシ当量は210g/eq、軟化点は81.
2℃であった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−252624(JP,A) 特開 平3−50229(JP,A) 特開 平7−258382(JP,A) 特開 昭57−141419(JP,A) 特公 昭41−1352(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08G 59/04 - 59/08

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】フェノール類及び/またはナフトール類と
    ヒドロキシベンズアルデヒド類とを有機溶剤中で縮合反
    応させた後、該反応混合物中に水を加え、次いでアルカ
    リ金属水酸化物またはアルカリ金属炭酸塩を添加して、
    得られた多価フェノールを水に分散せしめ、更に有機溶
    剤を反応混合物外に留去した後に、エピハロヒドリンを
    加え、分液或は共沸により水分を除去した後に、アルカ
    リ金属水酸化物の存在下に反応させてエポキシ化を行う
    ことを特徴とするエポキシ樹脂の製造方法。
  2. 【請求項2】フェノール類及び/またはナフトール類と
    ヒドロキシベンズアルデヒド類とを有機溶剤中で縮合反
    応させた後、該反応混合物中に水を加え、次いでアルカ
    リ金属水酸化物またはアルカリ金属炭酸塩を添加するに
    際し、該反応混合物中に存在するフェノール性水酸基1
    当量に対し、0.002〜5倍当量のアルカリ金属水酸
    化物またはアルカリ金属炭酸塩を添加することを特徴と
    する請求項1記載のエポキシ樹脂の製造方法。
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