JP4997818B2 - 芳香族ジメチレン−フェノール樹脂及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の芳香族ジメチレン−フェノール樹脂は、芳香族ビス(ハロゲノメチル)化合物(原料A)とフェノール化合物(原料B)とを縮合反応させて得られる下記一般式(III)に示す化合物である。
水の使用量は、原料Aに対して0.01モル当量〜2.5モル当量であり、好ましくは0.1モル当量〜2.5モル当量、さらに好ましくは0.2モル当量〜2.5モル当量である。最も好ましくは0.5〜2.0モル当量である。水の添加量が2.5モル当量を超えても、縮合反応促進効果は向上せず、相分離による反応阻害および原料Aの加水分解の恐れが出て来るので必要はない。水の添加量が0.01モル当量より少ない場合は、顕著な反応促進効果は認められない。
なお、この反応系に加える水の最適使用範囲は、使用する原料AおよびBと水との相溶性(水和力)および反応中に生成する塩化水素の溶解性に関与しているものと推定され、安定な反応性の向上に寄与していると考えている。
R−(CH2X)2 一般式(I)
一般式(I)におけるRは、フェニレン基、ビフェニレン基、二価のジフェニルエーテル残基、またはナフチル基を示し、Xはハロゲン原子を示す。
また、Rは少なくとも1つの置換基を有していても何ら問題はない。置換基としては炭素数1〜5のアルキル基を挙げることができる。
一般式(II)
反応時間は0.5〜20時間、好ましくは1〜15時間である。反応時間がこれらより短いと縮合が十分完結しない。また反応時間がこれ以上長くなっても生成する4,4’−ビス(クロロメチル)ビフェニル−フェノール樹脂に悪影響は与えないが、縮合は完結しており、何らメリットはない。
原料Aと原料Bの混合方法は、特に制限は無いが、操作性から、水も含め全原料(原料AおよびB)を一括投入したのち、決められた反応温度まで徐々に昇温するのが好ましい。このように実施すれば、途中激しい発熱、塩化水素の激しい発生もなく、簡便に反応を行うことが出来る。
尚、表1に、反応における水の添加量と反応初期(油浴温度70℃まで)に発生した塩化水素量を示したが、発生量が多いほど反応は促進され低温でスムーズに反応が開始していることを示唆している。また、フェノール2核体のオルソ配向数/パラ配向数の比も、
非特許文献1に記述されているように、一般にフェノール樹脂において、低温で反応するほどパラ配向数が増えると言われており、この比も低い値を示すほど、水添加により反応が促進され、低温で反応が開始されたことを示唆している。
300mlセパラブル3つ口フラスコにフェノール(原料B)118.57g(1259.87mmol)、4,4’−ビス(クロロメチル)ビフェニル(原料A)75.03g(298.74mmol)および水2.37g(131.58mmol原料Aに対して0.44モル当量)を採り、窒素ガスを50ml/分で導入した。油浴を30分かけて60℃に加熱昇温し、30分間その温度を保った。この間フェノールが溶解した時点で200rpmで攪拌を開始した。ついで1時間かけて110℃に昇温し、この温度で3時間保持した。その後、95℃まで冷却、150mlの水で2回洗浄した。ついで160℃まで昇温し、残存する水、フェノールを留去した。ついで系の圧力を徐々に減じ2mmHgまでして残存するフェノールを留去し、100.04gの4,4’−ビフェニルジイルメチレン−フェノール樹脂を得た。
反応中に発生する塩化水素は、同伴する窒素ガスで反応系外に追い出し、アルカリ水溶液にトラップし、一定温度範囲内の発生量を測定した。
70℃までに発生する塩化水素の発生量を表1に示すが、この温度までに反応はかなり進行するが、特別急激な発熱もなく、安定して進行した。また生成した4,4’−ビフェニルジイルメチレン−フェノール樹脂中のフェノール2核体のオルソ配向数/パラ配向数 比は0.960であった(液体クロマトグラフィーでの面積百分率)。
得られた4,4’−ビフェニルジイルメチレン−フェノール樹脂の物性:
ゲル浸透クロマトグラフ(GPC)分析より
Mn=512、Mw=648 Mw/Mn=1.266であった。
300mlセパラブル3つ口フラスコにフェノール(原料B)118.54g(125
9.55mmol)、4,4’−ビス(クロロメチル)ビフェニル(原料A)75.04
g(298.78mmol)および水4.30g(238.69mmol、原料Aにたして0.80モル当量)))を採り、窒素ガスを50ml/分で導入した。ついで実施例1と同様に昇温、反応、
後処理を行い100.17gの4,4’−ビフェニルジイルメチレン−フェノール樹脂を
得た。70℃までに発生する塩化水素の発生量を表1に示すが、この温度までに反応はか
なり進行するが、特別急激な発熱もなく、安定して進行した。また生成した4,4’−ビ
フェニルジイルメチレン−フェノール樹脂中のフェノール2核体のオルソ配向数/パラ配
向数比は0.891であった(液体クロマトグラフィーでの面積百分率)。
得られた4,4’−ビフェニルジイルメチレン−フェノール樹脂の物性:
ゲル浸透クロマトグラフ(GPC)分析より
Mn=499、Mw=630 Mw/Mn=1.263であった。
300mlセパラブル3つ口フラスコにフェノール(原料B)118.57g(125
9.87mmol)、4,4’−ビス(クロロメチル)ビフェニル(原料A)75.04
g(298.78mmol)および水6.32g(350.82mmol、原料Aにし
て1.17モル当量)を採り、窒素ガスを50ml/分で導入した。ついで実施例1同
様に昇温、反応、後処理を行い100.21gの4,4’−ビフェニルジイルメチレン−フェノール樹脂を得た。70℃までに発生する塩化水素の発生量を表1に示すが、この温度までに反応はかなり進行するが、特別急激な発熱もなく、安定して進行した。また生成した4,4’−ビフェニルジイルメチレン−フェノール樹脂中のフェノール2核体のオルソ配向数/パラ配向数比は0.851であった(液体クロマトグラフィーでの面積百分率)。
得られた4,4’−ビフェニルジイルメチレン−フェノール樹脂の物性:
ゲル浸透クロマトグラフ(GPC)分析より
Mn=507、Mw=640 Mw/Mn=1.262であった。
300mlセパラブル3つ口フラスコにフェノール(原料B)118.57g(125
9.87mmol)、4,4’−ビス(クロロメチル)ビフェニル(原料A)75.03
g(298.74mmol)および水10.23g(567.61mmol、原料Aにし
て1.90モル当量)を採り、窒素ガスを50ml/分で導入した。ついで実施例1同
様に昇温、反応、後処理を行い100.50gの4,4’−ビフェニルジイルメチレン−フェノール樹脂を得た。70℃までに発生する塩化水素の発生量を表1に示すが、この温度までに反応はかなり進行するが、特別急激な発熱もなく、安定して進行した。また生成した4,4’−ビフェニルジイルメチレン−フェノール樹脂中のフェノール2核体のオルソ配向数/パラ配向数比は0.873であった(液体クロマトグラフィーでの面積百分率)。
得られた4,4’−ビフェニルジイルメチレン−フェノール樹脂の物性:
ゲル浸透クロマトグラフ(GPC)分析より
Mn=505、Mw=637 Mw/Mn=1.261であった。
300mlセパラブル3つ口フラスコにフェノール(原料B)118.59g(126
.01mmol)、4,4’−ビス(クロロメチル)ビフェニル(原料A)75.02
g(298.70mmol)および水13.20g(732.72mmol、原料Aに
して2.45モル当量)を採り、窒素ガスを50ml/分で導入した。ついで実施例1
同様に昇温、反応、後処理を行い99.60gの4,4’−ビフェニルジイルメチレン−
フェノール樹脂を得た。70℃までに発生する塩化水素の発生量を表1に示すが、この温度までに反応はかなり進行するが、特別急激な発熱もなく、安定して進行した。また生成した4,4’−ビフェニルジイルメチレン−フェノール樹脂中のフェノール2核体のオルソ配向数/パラ配向数比は0.865であった(液体クロマトグラフィーでの面積百分率)。
得られた4,4’−ビフェニルジイルメチレン−フェノール樹脂の物性:
ゲル浸透クロマトグラフ(GPC)分析より
Mn=508、Mw=641 Mw/Mn=1.262であった。
300mlセパラブル3つ口フラスコにフェノール(原料B)118.59g(1260.08mmol)、4,4’−ビス(クロロメチル)ビフェニル(原料A)75.12g(299.10mmol)を採り、水をまったく加えず、窒素ガスを50ml/分で導
入した。ついで実施例1と同様に昇温、反応、後処理を行い100.17gの4,4’−
ビフェニルジイルメチレン−フェノール樹脂を得た。70℃までに発生する塩化水素の発
生量を表に示すが、この温度までに反応はあまり進行していなかった。また生成した4,
4’−ビフェニルジイルメチレン−フェノール樹脂中のフェノール2核体のオルソ配向数
/パラ配向数比は1.055であった(液体クロマトグラフィーでの面積百分率)。
得られた4,4’−ビフェニルジイルメチレン−フェノール樹脂の物性:
ゲル浸透クロマトグラフ(GPC)分析より
Mn=505、Mw=641 Mw/Mn=1.269であった。
2000mlセパラブル3つ口フラスコにフェノール(原料B)592.67g(62
97.45mmol)、4,4’−ビス(クロロメチル)ビフェニル(原料A)375.
09g(1493.46mmol)を採り、水をまったく加えず、窒素ガスを50ml/
分で導入した。油浴を30分かけて60℃に加熱昇温し、30分間その温度を保った。こ
の間フェノールが溶解した時点で200rpmで攪拌を開始した。ついで1時間かけて1
10℃に昇温し、この温度で3時間保持した。その後、95℃まで冷却、750mlの水
で2回洗浄した。ついで160℃まで昇温し、残存する水、フェノールを留去した。つい
で系の圧力を徐々に減じ3mmHgまでして残存するフェノールを留去し、496.29
gの4,4’−ビフェニルジイルメチレン−フェノール樹脂を得た。
反応中に発生する塩化水素は、同伴する窒素ガスで反応系外に追い出し、アルカリ水溶液にトラップし、一定温度範囲内の発生量を測定した。
70℃までに発生する塩化水素の発生量を表1に示すが、この温度までに反応はあまり進行していなかった。また生成した4,4’−ビフェニルジイルメチレン−フェノール樹脂中のフェノール2核体のオルソ配向数/パラ配向数 比は1.035であった(液体クロマトグラフィーでの面積百分率)。
得られた4,4’−ビフェニルジイルメチレン−フェノール樹脂の物性:
ゲル浸透クロマトグラフ(GPC)分析より
Mn=505、Mw=643 Mw/Mn=1.273であった。
300mlセパラブル3つ口フラスコにフェノール(原料B)118.58g(1259.98mmol)を採り50℃に加熱し、塩化水素ガスを30mL/minの流速で30分間溶液中に吹き込んだ。室温まで放冷後(塩化水素0.22gがフェノールに吸収されていた)、4,4’−ビス(クロロメチル)ビフェニル(原料A)75.03g(298.74mmol)を添加した。油浴を30分かけて60℃に加熱昇温し、30分間その温度を保った。この間フェノールが溶解した時点で200rpmで攪拌を開始し、塩化水素ガスの吹き込みを再開した。ついで1時間かけて110℃に昇温し、この温度で3時間保った。その後、実施例1と同様に後処理を行い100.04gの4,4'−ビフェニルジイルメチレン−フェノール樹脂を得た。
反応は特別急激な発熱もなく、安定して進行した。また生成した4,4’−ビフェニルジイルメチレン−フェノール樹脂中のフェノール2核体のオルソ配向数/パラ配向数 比は1.055であった(液体クロマトグラフィーでの面積百分率)。
得られた4,4’−ビフェニルジイルメチレン−フェノール樹脂の物性:
ゲル浸透クロマトグラフ(GPC)分析より
Mn=513、Mw=651 Mw/Mn=1.269であった。
フェノール2核体のオルソ配向数/パラ配向数 比 測定
HPLC測定条件:
カラム:TSKgel ODS80TM 4.6mmI.D.×250mm
検出波長:274nm
溶離液:MeOH/H2O=80/20 1mL/min
40℃
p,p−体:保持時間10.4min
o,p−体:保持時間11.0min
o,o−体:保持時間11.7min
フェノール2核体のオルソ配向数/パラ配向数 比=
(o,p−体面積百分率+o,o−体面積百分率×2)/(o,p−体面積百分率+p,p−体面積百分率×2)
まとめて示した。
Claims (9)
- (A)一般式(I) R−(CH2X)2 (I)
(式中、Rはフェニレン基、ビフェニレン基、二価のジフェニルエーテル残基、またはナフチル基を示し、Xは塩素原子を示す)で表される芳香族ビスハロゲノメチル化合物(原料A)と、
(B)一般式(II)
(C)一般式(I)(原料A)に対して、水を0.01モル当量〜2.50モル当量添加し、70℃までの低温で塩化水素を対理論発生量の45.1重量%以上発生させて反応すること、
を特徴とする一般式(III)の芳香族ジメチレン−フェノール樹脂の製造方法。
- 反応溶媒を用いず、40〜180℃で反応させることを特徴とする請求項1に記載の芳香族ジメチレン−フェノール樹脂の製造方法。
- (A)ビス(クロロメチル)ビフェニル(原料A)1モルに対して、
(B)フェノール化合物(原料B)を1.3〜5倍モル使用することを特徴とする請求項1または2に記載の芳香族ジメチレン−フェノール樹脂の製造方法。 - 得られる芳香族ジメチレン−フェノール樹脂中のフェノール2核体のオルソ配向数/パラ配向数の比が0.960以下であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の芳香族ジメチレン−フェノール樹脂の製造方法。
- (A)一般式(I)が4,4’−ビス(クロロメチル)ビフェニルである請求項1に記載の芳香族ジメチレン−フェノール樹脂の製造方法。
- (A)一般式(I)が1,4−ビス(クロロメチル)ベンゼンである請求項1に記載の芳香族ジメチレン−フェノール樹脂の製造方法。
- (B)一般式(II)がフェノールである請求項1に記載の芳香族ジメチレン―フェノール樹脂の製造方法造。
- (A)一般式(I)が4,4’−ビス(クロロメチル)ビフェニル、
(B)一般式(II)がフェノールである、
請求項1に記載の芳香族ジメチレン−フェノール樹脂の製造方法。 - (A)一般式(I)が1,4−ビス(クロロメチル)ベンゼン、
(B)一般式(II)がフェノールである、
請求項1に記載の芳香族ジメチレン−フェノール樹脂の製造方法。
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