JP4306487B2 - フェノールノボラック樹脂 - Google Patents
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Description
また、ビス(メトキシメチル)ビフェニル化合物の各異性体またはそれらの混合物とフェノール化合物とを反応させて得られるフェノールノボラック縮合体が開示されている(例えば特許文献3および4参照)。該文献2または3においても、ガラス転位温度が130℃以上と高いものであった。
このようにビフェニル架橋したフェノールノボラック樹脂は、融点(又はガラス転位温度)が比較的高い結晶性化合物であり、そのために溶融温度が高くて種々の用途に使用する場合に、高温を必要とするなど、各用途に使用する場合の作業性に問題があり、より低い温度での取り扱いにふさわしいフェノールノボラック樹脂が要求されている。
フェノールと一般式(1)で表され、4,4’−体を35〜80モル%含有する異性体混合物とからなる一般式(2)のn=0体を、65%以上含有したフェノールノボラック樹脂により解決される。
(但し、R−は水素または炭素数1〜4までのアルキル基を示す。)
好ましくは、
一般式(1)の異性体混合物とからなるフェノールノボラック樹脂により解決され、
さらに好ましくは、一般式(1)の異性体混合物が、少なくとも4、4’−体を40〜70モル%含有することからなるフェノールノボラック樹脂により解決される。
なお、ここで、4,4’−体とは、4,4’−ビス(アルコキシメチル)ビフェニルあるいは4,4’−ビス(ハロゲン化メチル)ビフェニルの総称をあらわし、2,4’−体とは2,4’−ビス(アルコキシメチル)ビフェニルあるいは2,4’−ビス(ハロゲ化メチル)ビフェニルの、2,2’−体は、2,2’−ビス(アルコキシメチル)ビフェニルあるいは2,2’−ビス(ハロゲ化メチル)ビフェニルの総称をそれぞれあらわす。
ここで、アルコキシ基は、炭素数が1〜4の脂肪族直鎖の炭化水素のアルコキシ基が好ましく、具体的には、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基が挙げられ、取り扱いからメトキシ基が主に使用される。
ハロゲンとしては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素基が上げられるが、塩素が好ましく使用される。
また、上記ビス(アルコキシメチル)ビフェニルあるいはビス(ハロゲン化メチル)ビフェニルの混合物としては、例えば、4,4’−体を含む、2,2’−体、2,4’−体の各異性体からなる2種以上の異性体混合物を挙げることができる。
具体的には、4,4’−体が35〜80モル%、さらに好ましくは40〜70モル%である。4,4’−体を含む場合の比率が40モル%より少なければ、得られる樹脂の特性で、耐熱性や難燃性の特性が十分に発揮されない場合があり、また、4,4’−体の比率が80モル%を超えると、結晶化の影響が強く現れ、作業性の不具合が生じ好ましくない。
この場合の他の異性体2,2’−体、2,4’−体の使用割合については、2,2’−体が10〜40モル%、2,4’−体が5〜40モル%の範囲が好ましい。
なお、n=0の成分は、得られたフェノールノボラック樹脂をゲル浸透クロマトグラフ分析(GPC分析)供して測定し求めたものであり、その数値は、対応する成分の面積を全成分の面積にて除した値を100分率で表されるものである。
フェノールノボラック樹脂の重合度n=0の成分が65%より少なければ、結晶性の影響が発現して作業性に支障をきたす場合があり好ましくない。
また、成分の含有量および樹脂の分析方法は以下の通りである。
(1)(ゲル浸透クロマトグラフ分析:GPC測定方法)
型式 :HLC−8220 東ソー(株)製
カラム :TSK−GEL Hタイプ G2000H×L 4本
G3000H×L 1本
G4000H×L 1本
測定条件:カラム圧力 13.5MPa
溶離液 :テトラヒドロフラン(THF)フローレート 1ml/min
温度 :40℃
検出器 スペクトロフォトメーター(UV−8020)RANGE 2.56
WAVE LENGTH 254nm とRI
(2)OH当量の測定
試料2〜3gを無水酢酸1.25gでアセチル化し、アセチル化後の酢酸を
水酸化カリウムで滴定し、OH当量を求めた。(アセチル化法)
(3)軟化点
環球法により求めた。
温度計、仕込・留出口および攪拌機を備えた容量2000容量部のガラス製フラスコに、フェノール940部(10モル)、2,2’−ビス(メトキシメチル)ビフェニル(2,2’−BMMBと略記する)87.1部(0.36モル)、2,4’−ビス(メトキシメチル)ビフェニル(2,4’−BMMBと略記する)58.1部(0.24モル)、4,4’−ビス(メトキシメチル)ビフェニル(4,4’−BMMBと略記する)96.8部(0.40モル)、及び25%硫酸水溶液2.4部を加えて、120℃〜160℃で1.5h、160℃で2h反応させた。
その後、760mmHgの減圧下で1.3KPa、160℃のスチーム条件下で2時間スチーミングを実施した。その後、760mmHgの減圧下で1.3KPa、160℃で1時間脱水してフェノールノボラック樹脂を得た。得られたフェノールノボラック樹脂の遊離フェノール成分はガスクロマトグラフィー分析(GC測定)の結果、遊離フェノールは0.2重量%であった。また、ゲル浸透クロマトグラ分析(GPC測定)の結果、n=0体の比率は、68%であり、平均分子量は497であった。
なお、環球法による軟化点は63℃であった。
ここで、得られたフェノールノボラック樹脂の物性特性を、表1に示す。
温度計、仕込・留出口および攪拌機を備えた容量2000容量部のガラス製フラスコに、フェノール1688部(18モル)、2,2’−ビス(クロル化メチル)ビフェニル(2,2’−BCMBと略記する)30.1部(0.12モル)、2,4’−ビス(クロル化メチル)ビフェニル(2,4’−BCMBと略記する)45.2部(0.18モル)、4、4’−ビス(クロル化メチル)ビフェニル(4,4’−BCMBと略記する)175.7部(0.70モル)及び25%硫酸水溶液1.4部を加え、120℃〜160℃で1.5h、160℃で2h反応させた。
その後、760mmHgの減圧下で1.3KPa、160℃のスチーム条件下で2時間スチーミングを実施した。その後、760mmHgの減圧下で1.3KPa、160℃で1時間脱水してフェノールノボラック樹脂を得た。得られたフェノールノボラック樹脂の遊離フェノール成分はガスクロマトグラフィー分析(GC測定)の結果、遊離フェノールは0.3重量%であった。また、ゲル浸透クロマトグラ分析(GPC測定)の結果、n=0体の比率は75%で、平均分子量は470であった。
また、環球法による軟化点は61℃であった。
ここで、得られたフェノールノボラック樹脂の物性特性を、表1に示す。
表1の配合により、実施例1に準じて合成した。
また、得られたフェノールノボラック樹脂の物性特性を、表1に併せて示した。
比較例1〜3
表1の配合により、実施例1に準じて合成した。
さらに、得られたフェノールノボラック樹脂の物性特性を、表1に併せて示した。
表1の配合により、実施例1に準じて合成した。
さらに、得られたフェノールノボラック樹脂の物性特性を、表1に併せて示した。
表1中の各フェノールノボラック樹脂(水酸基等量190g/eq)を使用した。
また、エポキシ樹脂としては、日本化薬(株)製NC3000P(軟化点150℃、エポキシ等量272g/eq)を、充填剤としてのシリカは、龍森化学(株)製RD−8を使用し、硬化促進剤としてトリフェニルフォスフィンを用いた。
表1の各成分を上記エポキシ樹脂と同当量比で配合し、150℃に加熱、溶融混合し、真空脱泡後150℃の金型(厚さ4mm)に注型し、硬化(150℃、3hr硬化後、180℃、5hr後硬化)した。耐燃試験UL−94垂直試験(試料厚さ1.5875mm(1/16inch))により難燃性を評価した。
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