JP7059132B2 - 多価ヒドロキシ樹脂の製造方法 - Google Patents
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Description
(ここで、nは0~20の数を示す。)
また、反応時のビスクロロメチルビフェニルの含有量がGPC面積%で0.3%以下となった後、減圧脱溶剤を行い、固形分濃度が55~75wt%となるように溶剤量を調整して反応させることが好適であり、上記反応後、アルカリ金属水酸化物を加えて中和反応させてもよい。
この反応は、溶剤中にて無触媒又は酸触媒の存在下で行い、二官能の芳香族縮合剤のうち少なくともひとつの官能基を反応させ(以下、主反応または前段反応ともいう)、次に残存の片末端の官能基を減圧濃縮させながら反応させる(以下、熟成反応または後段反応ともいう)。こうして得られる多価ヒドロキシ樹脂は、樹脂中に含有する全塩素量が4000wtppm以下であり、好ましくは2000wtppm以下、より好ましくは1000wtppm以下にすることができる。熟成反応後において全塩素量が1000wtppmを超える場合であっても、その後の中和反応によって、多価ヒドロキシ樹脂の全塩素量を1000wtppm以下に制御可能である。全塩素量がこれより多い場合、本多価ヒドロキシ樹脂をエポキシ化して得られるエポキシ樹脂を用いて硬化させた硬化物において、ガラス転移点(Tg)の低下や熱分解安定性の低下を生じる。
熟成反応においては、反応性が主反応と比較して大幅に低く、主反応と同様に固形分濃度が30~55wt%の範囲では反応時間に20時間以上を必要とする。しかし、本発明の製法は、熟成反応において減圧下で溶剤の一部を回収し溶剤量を低減して反応させることにより、反応時間を大幅に短縮することができる。すなわち、主反応及び熟成反応の固形分濃度を一定で反応させる場合に比べて、熟成反応の固形分濃度を主反応における濃度よりも高めて反応させることにより、熟成反応を大幅に促進することができる。
熟成反応の終点は、例えば全塩素が4000wtppm以下、好ましくは2000wtppm以下、より好ましくは1000wtppm以下である点を基準にするとよい。
式(2)で表されるクロルメチル末端を片側に有する多価ヒドロキシ樹脂が得られる反応を主反応とし、式(2)のクロルメチル末端がさらに未反応の4,4’-ジヒドロキシビフェニルまたは他の式(2)や式(1)の多価ヒドロキシ樹脂と反応する工程を熟成反応とする。仕込み時に4,4’-ジヒドロキシフェニル1モルに対して、4,4’-ビスクロロメチルビフェニルを好ましくは0.5モル以下とすることで、主反応後の式(2)のクロロメチル末端を有する構造は生じにくくなる。また、架橋縮合剤である4,4’-ビスクロロメチルビフェニルがGPC面積%で1%以下の状態では、熟成反応時における分子量分布の変動は、局所的な熱履歴が生じない限り非常に小さくなる。さらに、溶剤溶解性が乏しい原料の4,4’-ジヒドロキシビフェニルの含有率は、反応が進むに従い低下するため、熟成反応開始時の溶解性は主反応開始時よりも大幅に改善されており、熟成反応における濃縮が可能となる。主反応時には固形分濃度が55wt%で析出が確認されたが、熟成反応時では70wt%程度で析出が顕著となる。以上のことから、目的の分子量分布を得るための主反応条件とわずかに残存するクロロメチル基末端を反応させる熟成反応の製造条件を最適化することで、工業的に効率的に製造することが可能となる。
(ここで、m、nはそれぞれ独立して0~20の数を表す。)
固形分濃度を上記所定の範囲に高めるために、溶剤の一部を除去する必要があり、減圧や加熱等の手段があるが、減圧による留去が好ましい。また、熟成反応における減圧条件は固形分濃度を安定して制御するために必要な範囲で設定するとよい。減圧条件としては200~700mmHgが好ましく、より好ましくは300~500mmHgである。熟成反応は100℃以上、好ましくは160℃以上の温度で1~8時間、好ましくは3~8時間である。熟成反応温度が1時間以下であれば、反応促進による全塩素の低減効果が低く、熟成反応時間が8時間以上であれば、工程時間の短縮による製造への負荷低減の効果が低くなる。
(ここで、nは0~20の数を示し、Gはグリシジル基を示す。)
電位差滴定装置を用い、1、4-ジオキサンを溶剤に用い、1.5mol/L塩化アセチルでアセチル化を行い、過剰の塩化アセチルを水で分解して0.5mol/L-水酸化カリウムを使用して滴定した。
電位差滴定装置を用い、溶剤としてクロロホルムを使用し、臭素化テトラエチルアンモニウム酢酸溶液を加え、電位差滴定装置にて0.1mol/L過塩素酸-酢酸溶液を用いて測定した。
自動軟化点装置(明峰社製、ASP-M4SP)を用い、JIS-K-2207に従い環球法にて測定した。
BROOKFIELD製、CAP2000H型回転粘度計を用いて、150℃にて測定した。
試料1.0gをブチルカルビトール25mlに溶解後、1N-KOHプロピレングリコール溶液25mlを加え10分間加熱還流した後、室温まで冷却し、さらに80%アセトン水100mlを加え、0.002N-AgNO3水溶液で電位差滴定を行うことにより測定した。
GPC測定装置(東ソ-製、HLC-8220GPC)を用い、カラムにTSK Guardclumn 1本(東ソ-製)、TSKgel 2000H XL(東ソ-製)1本、TSKgel3000H XL(東ソ-製)1本、TSKgel 4000H XL (東ソ-製)1本、を使用し、検出器をRIとし、溶剤にテ卜ラヒドロフラン、流量1.0mL/min、カラム温度40℃として測定した。
1000mlの4口フラスコに、4,4’-ジヒドロキシビフェニル77.5g、ジエチレングリコールジメチルエーテル119.3g、4,4’-ビスクロロメチルビフェニル41.8gを仕込み、窒素気流下、撹拌しながら160℃まで昇温して5時間反応させた。この反応において、反応モル比は0.40、仕込み時の固形分濃度は50wt%である。その後、4,4’-ビスクロロメチルビフェニルの主反応後の含有量は、GPC面積%で1%以下であることを確認した。続いて、160℃、300mmHgにて減圧下、溶剤を徐々に留去しながら、固形分濃度が65wt%となるまで8時間かけて濃縮した。反応後、大量の純水に滴下して再沈殿により回収し、淡黄色の樹脂104gを得た。GPC測定により求められた一般式(1)におけるn=0成分は29.1%、n=6以上の成分は13.7%であった。主反応後のMw/Mn=2.58、Mw=1810であり、熟成反応後のMw/Mn=2.57、Mw=1800であった。また、全塩素は940wtppmであった。
1000mlの4口フラスコに、4,4’-ジヒドロキシビフェニル77.5g、ジエチレングリコールジメチルエーテル119.3g、4,4’-ビスクロロメチルビフェニル41.8gを仕込み、窒素気流下、撹拌しながら160℃まで昇温して5時間反応させた。この反応において、反応モル比は0.40、仕込み時の固形分濃度は50wt%である。その後、4,4’-ビスクロロメチルビフェニルの主反応後の含有量は、GPC面積%で1%以下であることを確認した。続いて、160℃、300mmHgにて減圧下、溶剤を徐々に留去しながら、固形分濃度が64wt%となるまで5時間かけて濃縮した。その後、130℃にて48%水酸化カリウム溶液2.8gを加え、3時間反応させた。反応後、大量の純水に滴下して再沈殿により回収し、淡黄色の樹脂103gを得た。GPC測定により求められた一般式(1)におけるn=0成分は29.1%、n=6以上の成分は13.8%であった。また、全塩素は中和前が1430wtppm、中和後が230wtppmであった。
1000mlの4口フラスコに、4,4’-ジヒドロキシビフェニル77.5g、ジエチレングリコールジメチルエーテル119.3g、4,4’-ビスクロロメチルビフェニル41.8gを仕込み、窒素気流下、撹拌しながら160℃まで昇温して20時間反応させた。この反応において、反応モル比は0.40、固形分濃度は50wt%であり、溶剤留去による溶剤量の調整は行わなかった。反応後、大量の純水に滴下して再沈殿により回収し、淡黄色の樹脂104gを得た。得られた樹脂のOH当量は129g/eq.であり、GPC測定により求められた一般式(1)におけるn=0成分は28.9%、n=6以上の成分は14.1%であった。また、全塩素は2300wtppmであった。
1000mlの4口フラスコに、4,4’-ジヒドロキシビフェニル77.5g、ジエチレングリコールジメチルエーテル90.0g、4,4’-ビスクロロメチルビフェニル41.8gを仕込み、窒素気流下、撹拌しながら160℃まで昇温した。160℃にて20時間反応させた。この反応において、反応モル比は0.40、固形分濃度は57wt%であり、溶剤留去による溶剤量の調整は行わなかった。反応後、大量の純水に滴下して再沈殿により回収し、淡黄色の樹脂104gを得た。得られた樹脂の水酸基当量は129g/eq.であり、GPC測定により求められた一般式(1)におけるn=0成分は29.9%、n=6以上の成分は22.2%であった。また、全塩素は1900wtppmであった。
1000mlの4口フラスコに、4,4’-ジヒドロキシビフェニル77.5g、ジエチレングリコールジメチルエーテル97.9g、4,4’-ビスクロメチルビフェニル52.3gを仕込み、窒素気流下、撹拌しながら160℃まで昇温して10時間反応させた。この反応において、反応モル比は0.50、固形分濃度は57wt%であり、溶剤留去による溶剤量の調整は行わなかった。反応後、大量の純水に滴下して再沈殿により回収し、淡黄色の樹脂112gを得た。得られた樹脂の水酸基当量は138g/eq.であり、GPC測定により求められた一般式(1)におけるn=0成分は21.7%、n=6以上の成分は35.0%であった。また、全塩素は3000wtppmであった。
1000mlの4口フラスコに、4,4’-ジヒドロキシビフェニル77.5g、ジエチレングリコールジメチルエーテル119.3g、4,4’-ビスクロロメチルビフェニル41.8gを仕込み、窒素気流下、撹拌しながら160℃まで昇温して5時間反応させた。この反応において、反応モル比は0.40、仕込み時の固形分濃度は50wt%である。その後、4,4’-ビスクロロメチルビフェニルの主反応後の含有量は、GPC面積%で1%以下であることを確認した。続いて、170℃にて常圧で溶剤を徐々に留去しながら、固形分濃度が57wt%となるまで20時間かけて濃縮した。反応後、大量の純水に滴下して再沈殿により回収し、淡黄色の樹脂105gを得た。GPC測定により求められた一般式(1)におけるn=0成分は29.1%、n=6以上の成分は13.4%であった。また、全塩素は1700wtppmであった。
実施例1で得た樹脂104gにエピクロルヒドリン449gを仕込み溶解させた。続いて、減圧下65℃にて49%水酸化ナトリウム水溶液65.8gを3時間かけて滴下し、この滴下中に還流留出した水とエピクロルヒドリンを分離槽で分離しエピクロルヒドリンは反応容器に戻し、水は系外に除いて反応した。反応終了後、エピクロルヒドリンを留去し、トルエンに溶解した。その後、水洗により塩を除き、トルエンを留去し、エポキシ樹脂145gを得た。得られた樹脂のエポキシ当量は、197g/eq.、軟化点は126℃、150℃における溶融粘度は0.25Pa・s、全塩素は1020wtppmであった。一般式(3)におけるn=0成分は27.6%、n=6以上の成分は23.4%であった。
Claims (4)
- 4,4’-ジヒドロキシフェニル1モルに対して、ビスクロロメチルビフェニルを0.3~0.6モル使用し、仕込み時の固形分濃度が30~55wt%となるように溶剤を使用して反応させることを特徴とする請求項1に記載の多価ヒドロキシ樹脂の製造方法。
- 反応時のビスクロロメチルビフェニルの含有量がGPC面積%で3%以下となった後、減圧脱溶剤を行い、固形分濃度が55~75wt%となるように溶剤量を調整して反応させることを特徴とする請求項1または2に記載の多価ヒドロキシ樹脂の製造方法。
- 上記反応後、アルカリ金属水酸化物を加えて中和反応させる請求項1~3のいずれかに記載の多価ヒドロキシ樹脂の製造方法。
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