JPH0193551A - ２価フェノールアラルキル樹脂およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、新規な低分子量２価フェノールアラルキル樹
脂およびその製造方法に関する。

この２価フェノールアラルキル樹脂は、エポキシ樹脂の
原料または他のエポキシ化合物に対する硬化剤等に用い
ることができる。この２価フェノールアラルキル樹脂を
用いた硬化物は、耐熱性、機械的特性、作業性に優れ、
注形用、積層用、塗料用、半導体封止用等の多方面に利
用可能である。

〔従来の技術〕

フェノール系化合物をエポキシ樹脂またはその硬化剤と
して、耐熱性複合材用マトリックス樹脂や耐熱性接着剤
などに利用することは、近年ますます多種多様になり工
業的に重要になってきており、それに伴い高度な性能を
付加させることが要求されてきている。

例えば、複合材用、接着剤用等に利用する場合には、外
部応力としての応力集中等の瞬間的な衝撃に耐えること
が要求されている。このため、理想的にはゴムのように
弾性変形することが重要な要素として注目されている。

このような弾性変形を判断する基準としては、特にマト
リックス樹脂の破断時の伸びが重要であり、その伸びが
大きい程、複合材等で要求されるガラス繊維やカーボン
繊維等の補強剤の欠点を補うことができる。すなわち、
複合材全体として強度向上になる。

また、このような複合材や接着剤は湿式で含浸成形され
ることが一般的であり、フェノール系化合物より得られ
るエポキシ樹脂が常温で液状もしくは低融点であれば、
本来不要な有機溶剤の使用や加熱溶融状態での作業が必
要でなく、この結果としては使用量の減少や作業性の向
上になる。

更に、これらマトリックス樹脂においては長期間の保存
安定性も重要であり、空気中の酸素による劣化が小さい
ことも要求されている。この耐酸化性は主に樹脂の構造
に由来するもので、フェノールノボラック樹脂構造では
この問題は解決し得ない。

最近、求められているこれらの要素のうち、耐熱性とと
もに機械的特性、耐酸化性、耐湿性等の改良を目的とし
たフェノールアラルキル樹脂のエポキシ化物（特公昭４
７−１３７８２、特開昭６Ｏ−１１２８１３）および他
のエポキシ化合物に対する硬化剤としてのフェノールア
ラルキル樹脂の使用（特開昭５９−１０５０１８）が提
案されている。

（発明が解決しようとする問題点） ■述のような用途に利用する従来のフェノールアラルキ
ル樹脂は、いずれもフェノール化合物とアラルキルエー
テルを実質的に未反応物が残らないように縮合反応させ
た組成物から成る。

このため、２官能のアラルキルエーテル１モルに対して
用いられるフェノール化合物の量は、１．３〜３モルの
範囲に限定されている。

この範囲で得られる樹脂としては、例えばα。

α°−ジアルコキシーｐ−キシレンより製造されるアル
ブライトウィルソン社製のザイロツク２２５（商品名）
、三井東圧化学社製のミレックスＸＬ−２２５（商品名
）等がある。

しかしながら、上述のようなフェノールのモル比範囲に
より得られるフェノールアラルキル樹脂は、分子量が数
千〜致方と大きく、軟化点も７５〜９５℃と高いため、
流動性や性能の点でまだ不満足である。このため、作業
性の面で非能率的であるばかりでなく、固有の機械的特
性、特に破断時の伸び率では複合材等に利用する場合に
要求されるような水準に達していない。

例えば、特開昭５９−１０５０１８に記載の封止用樹脂
組成物に用いるフェノールアラルキル樹脂は、その特許
請求の範囲に「一般式（ａ）で表わされるｎ＝１以上の
フェノールアラルキル樹脂を用いる。」としているにも
かかわらず、その具体例としてはアルブライトウィルソ
ン社製のザイロツク２２５（商品名）のみしか用いてい
ない。このザイロツク２２５の詳細な組成は不明である
が、上記問題点を解決できるような低分子のフェノール
アラルキル樹脂組成物でないことは明らかである。

更には、これらの樹脂においては、単位分子蛍光たりの
水酸基の割合が小さいため、その架橋密度が不足する場
合もあり、良好な硬化性能を得るという点ではまだ十分
でないことも明らかである。

本発明は上記問題点に鑑み成されたものであり、その目
的は、硬化性、耐熱性、耐水性、耐酸化性において十分
な性能を示し、耐衝箪性などの機械的特性に優れ、さら
には作業性に優れた、耐熱性複合材用マトリックス樹脂
、耐熱性接着剤等に供するのに有用なエポキシ樹脂の原
料またはその硬化剤として有用なフェノールアラルキル
樹脂およびその製造方法をを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは前記目的を達成するために鋭意検討した結
果、本発明を完成するに至ったものである。

すなわち本発明は、 １）−数式（ａ） （式中Ｒ皿は炭素数４以下のアルキル基を示し、ｎはＯ
〜５の整数を示し、ｍはθ〜２の整数を示す。） で表わされる２価フェノールアラルキル樹脂、および、 一般式（ｂ） Ｒ２０Ｈｚ＋ＣＩ（２０１１２（ｂ） （式中Ｒ２は炭素数が４以下のアルキル基を示す。） で表わされるα、α°−ジアルコキシーｐ−キシレンに
、−数式（Ｃ） Ｈ （式中Ｒ１は炭素数が４以下のアルキル基を示し、ｍは
０〜２の整数を示す。） で表わされる２価フェノールを４モル比以上で反応させ
て得られた反応生成物から、未反応の２価フェノールを
分離することを特徴とする一般式（ａ）で表わされる２
価フェノールアラルキル樹脂の製造方法である。

本発明の２価フェノールアラルキル樹脂は、従来のフェ
ノールアラルキル樹脂よりも、単位分子蛍光たりの水酸
基の割合が大きいため、他のエポキシ樹脂の硬化剤とし
て使用すれば、先に述べたような架橋密度の不足に伴な
う問題は解消される。

更に、本発明の２価フェノールアラルキル樹脂を原料と
したエポキシ化物は、種々の硬化剤と組み合せることに
よって良好な硬化物を与える。例えば、液状ＭＤＡ　（
エピキュアＺ、シェル化学製）を硬化剤として組み合せ
た場合、ビスフェノールＡを骨格とするエポキシ樹脂（
商品名、エピコート８２８）に比較すると、引張強度、
伸び率、曲げ強度、曲げ弾性率が向上し、更に驚くべき
ことに熱変形温度が１７０〜２０２℃と高く、従来より
一般に用いられていたものよりも５０〜６０℃も耐熱性
が向上する。

更に、本発明の２価フェノールアラルキル樹脂を原料と
したエポキシ化物は、常温で油状もしくは低融点である
ことも特徴として挙げられる。このため種々の硬化剤と
の相溶性に優れ、配合、塗布、含浸等の操作は極めて良
好であり、均質な硬化生成物が得られることも特徴とし
て挙げられる。

また、本発明の２価フェノールアラルキル樹脂を種々の
エポキシ樹脂の硬化剤として用いた場合でも、前記と同
様の効果を示す。例えば、引張強度、伸び率、耐熱性な
どが、他の従来の硬化剤を用いた場合よりも大幅に向上
する。

上述のような効果を得るためには、２価フェノールアラ
ルキル樹脂の繰り返し単位ｎは５以下であることが必要
である。また、実質的にｎ＝０のものを主成分とするこ
と、すなわちｎ＝０のものを５０モル％以上含むことが
望ましい。

上記のような繰り返し単位ｎの範囲を有する一般式（ａ
）で表わされる２価フェノールアラルキル樹脂を得るた
めの方法の具体例を以下で述べる。

まず、−数式（ｂ）で表わされるα、α°−ジアルコキ
シーｐ−キシレン１モルに対して、２価フェノール化合
物を４モル以上、望ましくは５〜２０モル、更に好まし
くは６〜１５モルの範囲で加え、酸触媒の存在下でその
まま昇温して後述の温度で反応させる。反応が進行する
につれて生成するアルコールを系外にトラップする。必
要によっては系内に残存する微量のアルコールを窒素に
より系外に除去する。反応終了後、当然のことながら未
反応のフェノール化合物が残存するが、これを真空下で
または水蒸気蒸留によって留去させるか、もしくは水中
に排出し未反応フェノール化合物を溶解除去して得られ
る残査の樹脂が本発明の２価フェノールアラルキル樹脂
である。

このような２価フェノールのモル比の範囲（４モル比以
上）で得られる２価フェノールアラルキル樹脂の繰り返
し単位ｎ＝ｏの含有量は、実際には５０〜８０モル％程
度である。さらに詳しくは、フェノールのモル比が５の
場合にはｎ＝０の含有量は５５モル％程度、１０の場合
にはｎ＝０の含有量は７０モル％程度、２０の場合には
ｎ＝ｏの含有量は８０モル％程度である。

なお、この反応においては、α、α°−ジアルコキシー
ｐ−キシレンにおいてアルキル基Ｒ２の炭素原子数が４
以下であると反応が早く、また炭素原子数が４、すなわ
ちブチル基においてｔｅｒｔ−ブチル基は反応が遅い傾
向にある。したがって、本発明で用いるものとしては、
好ましくは、α。

α゛−ジメトキシーｐ−キシレンα、α°−ジェトキシ
ーｐ−キシレン、α、α°−ジーｎ−プロポキシーｐ−
キシレン、α、α°−イソプロポキシーｐ−キシレン、
α、α°−ジーｎ−ブトキシーｐ−キシレン、α。

α°−ジー５ｅＣ−ブトキシーｐ−キシレン、α、α′
−ジイソブチルーｐ−キシレン等が挙げられるが、これ
らに限定されるものではない。

本発明の製造方法において使用できる２価フェノールと
しては、一般式（Ｃ）で表わされるものを用いることが
でき、例えば、レゾルシン、２゜６−ジヒドロキシトル
エン、３．５−ジヒドロキシトルエン、ハイドロキノン
、２−メチルハイドロキノン、２−ｔ−ブチルハイドロ
キノン、２゜３−ジメチルハイドロキノン、２．５−ジ
ー１−アミルハイドロキノン、カテコール、４−メチル
カテコール等が挙げられる。

反応温度は１１０℃以上の温度であることが望ましく、
　１００℃より低いと反応は極端に遅くなる。

また、反応時間を出来るだけ短縮するためには約１３０
〜２４０℃の温度範囲が好ましい。反応時間は１〜２０
時間である。

酸触媒としては、無機または有機の酸、殊に鉱酸、例え
ば塩酸、リン酸、硫酸またはギ酸を、あるいは塩化亜鉛
、塩化アルミニウム、塩化第二錫、塩化第二鉄のような
フリーデルクラフッ形触媒を、メタンスルホン酸または
ｐ−トルエンスルホン酸などの有機スルホン酸を単独で
使用するかまたは併用してもよい。触媒の使用量は、２
価フェノール、α、α°−ジアルコキシーｐ−キシレン
の全重量の約０．０１〜５重量％である。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により、更に詳細に説明する。

実施例１ 攪拌器、温度計、およびディーンスターク共沸蒸留トラ
ップを装着した反応容器にα、α°−ジメトキシーｐ−
キシレン２５０ｇ（１，５モル）、レゾルシン１６５０
ｇ（１５モル）、およびパラトルエンスルホン酸８．３
ｇを装入し、その混合溶液を１３０〜１５０℃に保ちな
がら攪拌を行った。反応中、生成するメタノールは順次
トラップより系外へ除去した。

３時間でメタノールの発生が無くなり、縮合が完了した
。次いで、５０〜６０℃に冷却しイソブチルケトン３０
００ｇを挿入し、溶解させた後、更に水を１０００ｇ挿
入し、５０〜６０℃で３０分間攪拌し、その攪拌を止め
、静止分離させた。その際の上層は有機層、下層は水層
であった。次いで、その水層を排出除去した。

次に、メチルイソブチレン未反応レゾルシンを減圧除去
し、前記一般式（ａ）の構造を持つ３８５ｇの２価フェ
ノールアラルキル樹脂組成物を得た。

得られた樹脂の組成を、高速液体クロマトグラフィーで
測定した結果、ｎ＝０が６３．０、ｎ＝１が２１．２、
ｎ＝２が９．１、ｎ≧３のものが６．７（モル％）であ
った。

また、この樹脂の軟化点（ＪＩＳ、に−２５４８による
）は７５℃であった。

この樹脂のＩＲ分析の結果を第１図に示す。

実施例２ 攪拌器、温度計、およびディーンスターク共沸蒸留トラ
ップを装着した反応容器にα、α°−ジメトキシーｐ−
キシレン２５０ｇ（１，５モル）、ハイドロキノン９９
０ｇ（９モル）、およびパラトルエンスルホン酸６．２
ｇを装入し、その混合溶液を１３０℃〜１５０℃に保ち
ながら攪拌を続けた。反応中、生成するメタノールは順
次トラップより系外へ除去した。

４時間でメタノールの発生が無くなり縮合が完了した。

次いで、反応溶液を水３０００ｇに排出し、パラトルエ
ンスルホン酸および未反応生成物を水に溶解除去し、反
応生成物を濾過し、更に５００ｇの水で洗浄し、乾燥し
て、前記−数式（ａ）の構造を持つ３９３ｇの２価フェ
ノールアラルキル樹脂組成物の褐色粉末を得た。

得られた樹脂の組成を、高速液体クロマトグラフィーで
測定した結果、ｎ＝ｏが６１．３、ｎ＝１が２５．５、
ｎ＝２が９．３、ｎ＝３が２．６、ｎ≧４のものが１．
３（各モル％）であった。

また、この樹脂の軟化点（ＪＩＳ、に−２５４８による
）は１０２℃であった。

この樹脂のＩＲ分析の結果を第２図に示す。

使用例１ エポキシ樹脂（エピコート８２８、シェル化学製）の硬
化剤として、実施例１および２で得られた２価フェノー
ルアラルキル樹脂と、フェノールノボラック樹脂（Ｂ　
ＲＧ　＃５８５３、昭和高分子社製）をそれぞれ用い、
促進剤として　２，４．ｆｉ　−トリス（ジメチルアミ
ノメチル）フェノール（ＴＡＰ）を用い、表−１に示す
条件で配合し、その混合物をそれぞれ注型加工し、加工
後の硬化樹脂の機械的性質を測定した。

その結果を表−１に示す。なお、硬化剤として実施例１
および２で得た２価フェノールアラルキル樹脂を用いた
ものの結果を各々実験例１および２として示し、硬化剤
としてＢＲＧ＃５８５３を用いたものの結果を比較実験
例１として示した。

実施例３ 実施例１で得られた２個フェノールアラルキル樹脂３８
３ｇとエピクロルヒドリン２２００ｇ　（２３，８モル
）を混合し、攪拌器、ディーンスターク共沸蒸留トラッ
プおよび滴下ロートを装着した反応容器に装入した。

この混合物を攪拌しながら１１５〜ｌｌ’１℃に昇温し
たのち同温度で４０％水酸化ナトリウム水溶液５５０ｇ
を４時間で滴下し、留出した水は連続的に分離回収し、
エピクロルヒドリンの相は反応器に戻した。滴下終了後
、留出水の除去により反応は終了する。

この後過剰のエピクロルヒドリンを減圧蒸留し、反応生
成物をメチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）１５００ｇ
に溶解し、塩化ナトリウムおよび少過剰の水酸化ナトリ
ウムを濾過した後、溶剤を減圧蒸留により留去し、橙色
油状のエポキシ樹脂を４４５ｇ得た。。

この樹脂のエポキシ当量は１５９ｇ／ｅｑ　、軟化点は
４２℃であった。

実施例４ 実施例２で得られた２価フェノールアラルキル樹脂３９
３ｇとエピクロルヒドリン２２００ｇ　（２３，，８モ
ル）を混合し攪拌器、ディーンスターク共沸蒸留トラッ
プおよび滴下ロートを装着した反応容器に装入した。

この混合物を攪拌しながら１１５〜１１９℃に昇温した
のち同温度で４０％水酸化ナトリウム水溶液５５０ｇを
４時間で滴下し、留出した水は連続的に分離回収し、エ
ピクロルヒドリンの相は反応器に戻した。滴下終了後、
留出水の除去により反応は終了する。

この後過剰のエピクロルヒドリンを減圧蒸留し、反応生
成物をメチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）１５００ｇ
に溶解し、塩化ナトリウムおよび少過剰の水酸化ナトリ
ウムを濾過した後、溶剤を減圧蒸留により留去し、褐色
油状のエポキシ樹脂を４６５ｇ得た。　− この樹脂のエポキシ当量は１７３ｇ／ｅｑ　、粘度（東
京計器製Ｅ型粘度計による）は、８２８ｇ／ｃｌｎ−５
ｅＣ（３５℃）であった。

使用例２ 実施例３．４によって得られたエポキシ樹脂、並びにビ
スフェノールＡから導入されるエピコート８２８（シェ
ル化学製）の各々に、硬化剤として液状ＭＤＡ　（エビ
キュアＺ、シェル化学製）を表−２に示す条件で配合し
、その混合物をそれぞれ注型加工し、加工後の硬化樹脂
の機械的性質を測定した。

その結果を表−２に示す。なお、実施例３および４によ
って得られたエポキシ樹脂を用いたものの結果を各々実
験例３および４として示し、エピコート８２８を用いた
ものの結果を比較実験例２として示した。

（表−１，２の注） ・配　合・・・・・・・・・・・・重量比・ゲル化時間
・・・・・・ＪＩＳ、に−６９１０による・熱変形温度
−−−−−−ＪＩＳ、に−７２０７による・煮沸時板水
率・・・煮沸１００℃／２時間・曲げ強度・・・−−−
−−−ＪＩＳＪ−７２０３による・引張強度・・・・・
・・・−ＪＩＳ、に−７１１３による〔発明の効果〕 以上説明したきたように、本発明の２価フェノールアラ
ルキル樹脂は、従来のフェノールアラルキル樹脂よりも
、単位分子蛍光たりの水酸基の割合が大きいため、他の
エポキシ樹脂の硬化剤として使用すれば、架橋密度の不
足に伴なう問題は解消される。

また、本発明の２価フェノールアラルキル樹脂は、簡単
な方法で製造される。また、この２価フェノールアラル
キル樹脂を原料としたエポキシ樹脂は低分子化合物であ
り、常温において液状もしくは低融点であるため作業性
に優れ、またその硬化物、およびこの２価フェノールア
ラルキル樹脂を通常のエポキシ樹脂の硬化剤として用い
た場合の硬化物は、特に耐熱性に優れ、耐水性、耐酸化
性において十分な性能を示し、更には耐衝箪性などの機
械的特性が優れるので、各種用途への展開が期待でき、
特に従来から上記のような性能が要望されていた電子材
料分野への展開が有望視される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例１の２価フェノールアラルキル樹脂の
ＩＲ分析結果を示す図、 第２図は、実施例２の２価フェノールアラルキル樹脂の
ＩＲ分析結果を示す図である。 特許出願人　　三井東圧化学株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）一般式（ａ） ▲数式、化学式、表等があります▼（ａ） （式中Ｒ＾１は炭素数４以下のアルキル基を示し、ｎは
   ０〜５の整数を示し、ｍは０〜２の整数を示す。） で表わされる２価フェノールアラルキル樹脂。 ２）一般式（ｂ） ▲数式、化学式、表等があります▼（ｂ） （式中Ｒ＾２は炭素数が４以下のアルキル基を示す。） で表わされるα，α′−ジアルコキシ−ｐ−キシレンに
   、 一般式（ｃ） ▲数式、化学式、表等があります▼（ｃ） （式中Ｒ＾１は炭素数が４以下のアルキル基を示し、ｍ
   は０〜２の整数を示す。） で表わされる２価フェノールを４モル比以上で反応させ
   て得られた反応生成物から、未反応の２価フェノールを
   分離することを特徴とする 一般式（ａ） ▲数式、化学式、表等があります▼（ａ） （式中Ｒ＾１は炭素数４以下のアルキル基を示し、ｎは
   ０〜５の整数を示し、ｍは０〜２の整数を示す。） で表わされる２価フェノールアラルキル樹脂の製造方法
   。