JP5788835B2 - 一官能性、二官能性、および多官能性ホスフィン化フェノール、その誘導体、ならびにその調製方法 - Google Patents
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Description
Y1〜Y4は各々独立に、H、C1〜C6アルキルまたはフェニル、好ましくは、メチルであり、
R0およびR4は各々独立に、H、C1〜C6アルキル、C3〜C6シクロアルキル、F、Cl、BrまたはIであり、
nは1〜10の整数である)
により表される構造を有するホスフィン化フェノール化合物を開示する。
本発明は、酸触媒の存在下で、以下の式:
のフェノール化合物からなる群から選択される化合物と反応させることを含む、一官能性、二官能性、または多官能性ホスフィン化フェノールを調製するための方法を提供する。
本発明はさらに、以下の式:
の構造を有するP-BPN誘導体を開示する。
本発明は、エポキシ樹脂誘導体(P-BPN-EP)、ベンゾキサジン誘導体(P-BPN-BZ)、またはシアネート誘導体(P-BPN-OCN)であってよい、新規P-BPN誘導体の調製方法を提供し、その化学反応は以下に示する通りである:
本発明はさらに、一官能性、二官能性、多官能性フェノール、ノボラック樹脂のホスフィン化化合物、および式P-BPNの誘導体から選択される1つの化合物である硬化剤を含有するエポキシ樹脂を提供する。
2%のリン含量を有するホスフィン化ノボラック樹脂(P-BPN-2a)を、酸触媒の存在下でのビスフェノールAノボラック(BPN)とDOPOとの反応によって取得した。その合成工程は以下の通りであった。温度指示装置を備えた0.5Lの三ツ口反応器に、50gのBPN、8.102gのDOPOおよび2g(BPNの4質量%)のトルエンスルホン酸を添加した。反応系の温度を140℃に維持した。12時間後、粘着性の反応混合物を水性メタノール溶液で洗浄して、残留するトルエンスルホン酸を除去し、吸引濾過し、濾過および分離し、真空オーブン中、100℃で乾燥させた。
3%のリン含量を有するホスフィン化ノボラック樹脂(P-BPN-3a)を、酸触媒の存在下でのBPNとDOPOとの反応によって取得した。その合成工程は以下の通りであった。温度指示装置を備えた0.5Lの三ツ口反応器に、50gのBPN、13.227gのDOPO、および2g(BPNの4質量%)のトルエンスルホン酸を添加した。反応系の温度を140℃に維持した。12時間後、粘着性の反応混合物を水性メタノール溶液で洗浄して、残留するトルエンスルホン酸を除去し、吸引濾過し、濾過および分離し、濾過ケーキを真空オーブン中、100℃で乾燥させたところ、化合物P-BPN-3aが得られた。化合物P-BPN-3aのGPC分析の結果を、Table 1(表1)に示す。
5%のリン含量を有するホスフィン化ノボラック樹脂(P-BPN-5a)を、酸触媒の存在下でのBPNとDOPOとの反応によって取得した。その合成工程は以下の通りであった。温度指示装置を備えた0.5Lの三ツ口反応器に、50gのBPN、26.765gのDOPO、および2g(BPNの4質量%)のトルエンスルホン酸を添加した。反応系の温度を140℃に維持した。12時間後、粘着性の反応混合物を水性メタノール溶液で洗浄して、残留するトルエンスルホン酸を除去し、吸引濾過し、濾過および分離し、濾過ケーキを真空オーブン中、100℃で乾燥させたところ、化合物P-BPN-5aが得られた。生成物のGPC分析の結果を、Table 1(表1)に示す。
2%のリン含量を有するホスフィン化ノボラック樹脂(P-BPN-2b)を、酸触媒の存在下でのBPNとDOPOとの反応によって取得した。その合成工程は以下の通りであった。温度指示装置を備えた0.5Lの三ツ口反応器に、50gのBPN、8.102gのDOPO、および1g(BPNの2質量%)のトルエンスルホン酸を添加した。反応系の温度を130℃に維持した。12時間後、粘着性の反応混合物を水性メタノール溶液で洗浄して、残留するトルエンスルホン酸を除去し、吸引濾過し、濾過および分離し、濾過ケーキを真空オーブン中、100℃で乾燥させたところ、化合物P-BPN-2bが得られた。生成物のGPC分析の結果を、Table 1(表1)に示す。
3%のリン含量を有するホスフィン化ノボラック樹脂(P-BPN-3b)を、酸触媒の存在下でのBPNとDOPOとの反応によって取得した。その合成工程は以下の通りであった。温度指示装置を備えた0.5Lの三ツ口反応器に、50gのBPN、13.227gのDOPO、および1g(BPNの2質量%)のトルエンスルホン酸を添加した。反応系の温度を130℃に維持した。12時間後、粘着性の反応混合物を水性メタノール溶液で洗浄して、残留するトルエンスルホン酸を除去し、吸引濾過し、濾過および分離し、濾過ケーキを真空オーブン中、100℃で乾燥させたところ、化合物P-BPN-3bが得られた。生成物のGPC分析の結果を、Table 1(表1)に示す。
5%のリン含量を有するホスフィン化ノボラック樹脂(P-BPN-5b)を、酸触媒の存在下でのBPNとDOPOとの反応によって取得した。その合成工程は以下の通りであった。温度指示装置を備えた0.5Lの三ツ口反応器に、50gのBPN、26.765gのDOPO、および1g(BPNの2質量%)のトルエンスルホン酸を添加した。反応系の温度を130℃に維持した。12時間後、粘着性の反応混合物を水性メタノール溶液で洗浄して、残留するトルエンスルホン酸を除去し、吸引濾過し、濾過および分離し、濾過ケーキを真空オーブン中、100℃で乾燥させたところ、化合物P-BPN-5bが得られた。生成物のGPC分析の結果を、Table 1(表1)に示す。
2%のリン含量を有するホスフィン化ノボラック樹脂(P-BPN-2PM)を、酸触媒の存在下でのBPNとDOPOとの反応によって取得した。その合成工程は以下の通りであった。温度指示装置を備えた0.5Lの三ツ口反応器に、50gのBPN、8.102gのDOPO、1g(BPNの2質量%)のトルエンスルホン酸、および溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテルを添加し、反応温度を100℃に上昇させた。12時間後、沈降のために撹拌しながら混合物を水中に滴下添加し、吸引濾過した。濾過ケーキを大量の脱イオン水で洗浄した後、吸引濾過し、濾過および分離した。濾過ケーキを真空オーブン中、100℃で乾燥させたところ、化合物P-BPN-2PMが得られた。生成物のGPC分析の結果を、Table 1(表1)に示す。
3%のリン含量を有するホスフィン化ノボラック樹脂(P-BPN-3PM)を、酸触媒の存在下でのBPNとDOPOとの反応によって取得した。その合成工程は以下の通りであった。温度指示装置を備えた0.5Lの三ツ口反応器に、50gのBPN、13.227gのDOPO、1g(BPNの2質量%)のトルエンスルホン酸、および溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテルを添加し、反応温度を100℃に上昇させた。12時間後、沈降のために撹拌しながら混合物を水中に滴下添加し、吸引濾過した。濾過ケーキを大量の脱イオン水で洗浄した後、吸引濾過し、濾過および分離した。濾過ケーキを真空オーブン中、100℃で乾燥させたところ、化合物P-BPN-3PMが得られた。生成物のGPC分析の結果を、Table 1(表1)に示す。
5%のリン含量を有するホスフィン化ノボラック樹脂(P-BPN-5PM)を、酸触媒の存在下でのBPNとDOPOとの反応によって取得した。その合成工程は以下の通りであった。温度指示装置を備えた0.5Lの三ツ口反応器に、50gのBPN、26.765gのDOPO、1g(BPNの2質量%)のトルエンスルホン酸、および溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテルを添加し、反応温度を100℃に上昇させた。12時間後、沈降のために撹拌しながら混合物を水中に滴下添加し、吸引濾過した。濾過ケーキを大量の脱イオン水で洗浄した後、吸引濾過し、濾過および分離した。濾過ケーキを真空オーブン中、100℃で乾燥させたところ、化合物P-BPN-5PMが得られた。生成物のGPC分析の結果を、Table 1(表1)に示す。
実施例6〜8の3つの硬化剤をエポキシ樹脂のための硬化剤として使用した。用いたエポキシ樹脂はそれぞれ、ビスフェノールAエポキシ樹脂(DGEBA)およびo-クレゾールノボラックエポキシ樹脂(CNE)であった。エポキシ樹脂と硬化剤を、金型内で1:1の当量比で均一に混合し、反応のための硬化促進剤としてイミダゾールを(エポキシ樹脂の量の0.2質量%の量で)添加した。DMAを用いることにより測定されたガラス転移温度およびUL-94試験の結果を、Table 2(表2)にまとめる。全ての硬化生成物が、UL-94燃焼性試験において耐燃性レベルV-0を満たすことを、Table 2(表2)から知ることができる。
実施態様9〜11の3つの硬化剤をエポキシ樹脂のための硬化剤として使用した。用いたエポキシ樹脂はそれぞれ、ビスフェノールAエポキシ樹脂(DGEBA)およびo-クレゾールノボラックエポキシ樹脂(CNE)であった。エポキシ樹脂と硬化剤とを、金型内で1:1の当量比で均一に混合し、反応のための硬化促進剤としてイミダゾールを(エポキシ樹脂に基づいて0.2質量%の量で)添加した。動的機械分析(DMA)を用いることにより測定されたガラス転移温度およびUL-94試験の結果を、Table 2(表2)にまとめる。全ての硬化生成物が、UL-94燃焼性試験において耐燃性レベルV-0を満たすことを、Table 2(表2)から知ることができる。
実施例12〜14の3つの硬化剤をエポキシ樹脂のための硬化剤として使用し、用いたエポキシ樹脂はそれぞれ、ビスフェノールAエポキシ樹脂(DGEBA)およびo-クレゾールノボラックエポキシ樹脂(CNE)であった。エポキシ樹脂と硬化剤を、金型中で1:1の当量比で均一に混合し、反応のための硬化促進剤としてイミダゾールを(エポキシ樹脂に基づいて0.2質量%の量で)添加した。DMAを用いることにより測定されたガラス転移温度およびUL-94試験の結果を、Table 2(表2)にまとめる。全ての硬化生成物が、UL-94燃焼性試験において耐燃性レベルV-0を満たすことを、Table 2(表2)から知ることができる。
Claims (13)
- 式(I)の化合物のY1およびY2がCH3であり、R1およびR2がHである場合、式(I)の化合物の構造式が、化合物Aの一官能性ホスフィン化フェノール:
式(II)の化合物のY1およびY2がCH3であり、R1およびR2がHであり、中央のベンゼン環上の置換基がメタ位の関係にある場合、式(II)の化合物の構造式が、化合物Bの一官能性ホスフィン化フェノール:
式(II)の化合物のY1およびY2がCH3であり、R1およびR2がCH3であり、中央のベンゼン環上の置換基がパラ位の関係にある場合、式(II)の化合物の構造式が、化合物Cの一官能性ホスフィン化フェノール:
式(III)の化合物のY1〜Y3がCH3である場合、式(III)の化合物の構造式が、化合物Dの二官能性ホスフィン化フェノール:
式(V)の化合物のR0がHである場合、式(V)の化合物の構造式が、式P-BPN:
- 酸触媒の存在下で、以下の式:
のフェノール化合物からなる群から選択される化合物とを反応させることを含む、式:
の一官能性、二官能性、または多官能性ホスフィン化フェノールを調製する方法。 - 式(I)-aの化合物のY1およびY2がCH3であり、R1およびR2がHである場合、一官能性ホスフィン化フェノール生成物が、以下の式:
式(II)-aの化合物のY1およびY2がCH3であり、R1およびR2がHであり、中央のベンゼン環上の置換基がメタ位の関係にある場合、一官能性ホスフィン化フェノール生成物が、以下の式:
式(II)-aの化合物のY1およびY2がCH3であり、R1およびR2がCH 3 であり、中央のベンゼン環上の置換基がパラ位の関係にある場合、一官能性ホスフィン化フェノール生成物が、以下の式:
式(III)-aの化合物のY1〜Y3がCH3である場合、二官能性ホスフィン化フェノール生成物が、以下の式:
式(IV)-aの化合物のY1がCH3であり、R1〜R6がHである場合、二官能性ホスフィン化フェノール生成物が、以下の式:
式(V)-aの化合物のR0がHである場合、多官能性ホスフィン化フェノール生成物が、以下の式:
- 前記酸触媒が、酢酸、p-トルエンスルホン酸(PTSA)、メタンスルホン酸、フルオロスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、硫酸、オルトアニリン酸、3-ピリジンスルホン酸、スルファニル酸、塩化水素(HCl)、臭化水素(HBr)、ヨウ化水素(HI)、フッ化水素(HF)、トリフルオロ酢酸(CF3COOH)、硝酸(HNO3)、およびリン酸(H3PO4)からなる群から選択される、請求項3または4に記載の方法。
- 前記酸触媒の量が、フェノール化合物の量の0.1質量%〜10質量%の範囲にある、請求項3または4に記載の方法。
- 反応温度が60℃〜150℃の範囲にある、請求項3または4に記載の方法。
- 反応溶媒が、エトキシエタノール、メトキシエタノール、1-メトキシ-2-プロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル(DOW PM)、ジオキサン、またはその組合せからなる群から選択される、請求項3または4に記載の方法。
- 新規P-BPN誘導体が、エポキシ樹脂誘導体(P-BPN-EP)、またはベンゾキサジン誘導体(P-BPN-BZ)、またはシアネート誘導体(P-BPN-OCN)であり、
ここで、下記の化学反応に示すとおり、P-BPNとエピクロロヒドリンをNaOHの存在下で反応させてP-BPN-EPを生成し、P-BPNとR-NH2で表される化合物とをホルムアルデヒドの存在下で反応させてP-BPN-BZを生成し、P-BPNとBrCNとをEt3Nの存在下で反応させてP-BPN-OCNを生成する
- 請求項1もしくは2に記載の化合物または請求項9もしくは10に記載のP-BPN誘導体である硬化剤を含有するエポキシ樹脂。
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