JPH06100667A - フェノール重合体の製造方法 - Google Patents

フェノール重合体の製造方法

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JPH06100667A JP40479490A JP40479490A JPH06100667A JP H06100667 A JPH06100667 A JP H06100667A JP 40479490 A JP40479490 A JP 40479490A JP 40479490 A JP40479490 A JP 40479490A JP H06100667 A JPH06100667 A JP H06100667A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 フェノール化合物1.3〜15モルと下記式
で表わされる芳香族ビスハロゲノメチル化合物1モルを
反応温度50〜200℃の範囲で無触媒で反応させて高
純度のフェノール重合体を製造する。 R−(CH2 X)2 (Rはフェニレン基、アルキル置換フェニレン基、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
チレン基を示し、Xはハロゲン原子を示す) 【効果】 フリーデルクラフツ触媒を使用しないので重
金属成分やイオン性不純物を全く含まない高純度のフェ
ノール重合体が得られる。この重合体は電子材料分野に
おける用途に極めて適したものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、フェノール化合物から
誘導される重合体物質の製造方法に関する。このような
フェノール重合体は、ヘキサメチレンテトラミンのよう
な架橋剤を使用して熱硬化性樹脂として利用されるほ
か、エポキシ樹脂の原料や硬化剤にも利用できる。
【0002】
【従来の技術】従来、フェノール重合体としては、フェ
ノール化合物をホルムアルデヒドと反応させることによ
って製造されるノボラック樹脂が典型的である。このノ
ボラック樹脂の欠点である固くて脆いことや、耐酸化安
定性不良等の性能を改良するために、アラルキル化合物
を用いたフェノール重合体(特公昭47−15111号
公報、特公昭47−13782号公報、特公昭52−1
4280号公報)が開発されている。
【0003】これらのフェノール重合体は下記式(I
I) R−(CH2 OR’)a (II) (式中、Rはフェニレン基等の芳香族基を、R’は低級
アルキル基を、aは2または3を示す)および下記式
(III) R−(CH2 X)a (III) (式中、Rおよびaは前記式(II)と同じ意味を表わ
し、Xはハロゲン原子を示す)で表わされるアラルキル
化合物、例えば式(II)の化合物としては、α,α’
−ジメトキシ−p−キシレンが、式(III)の化合物
としては、α,α’−ジクロロ−p−キシレンが挙げら
れるが、これらのうちの一種とフェノール化合物または
フェノール化合物と芳香族化合物との混合物とから製造
される。
【0004】しかしながら、このようなフェノール重合
体の製造においては、いずれの場合も触媒が必要とされ
ている。これらの触媒は酸性化合物であり、例えば、前
記公知技術においては以下のような化合物が例示されて
いる。すなわち、粘度鉱物、硫酸、パラトルエンスルホ
ン酸、ジエチル硫酸およびフリーデルクラフツ型触媒で
ある塩化第二錫、塩化亜鉛、塩化第二鉄等が挙げられ、
また、銅および銀化合物も有効であることが示されてい
る。これらのうち、最も適当な触媒として塩化第二錫が
選択されている。
【0005】一方、近年、フェノール重合体の用途とし
て電子材料分野への展開が期待されている。例えば、半
導体封止剤としてのエポキシ樹脂やその硬化剤であり、
これらの用途においては樹脂の構造的性能以外に、電気
的な性能を左右する重合金属成分や酸性物質等のイオン
性不純物の混入が極めて問題視されている。したがっ
て、前記のフェノール重合体やノボラック樹脂における
触媒成分の存在は重大な欠陥として指摘され改良が求め
られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、前記
のようなイオン性不純物を含まない有用なフェノール重
合体を工業的に安価に製造するための方法を提供するこ
とにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決するために鋭意検討した。その結果、本発明を達
成したものである。即ち、本発明は一般式(I) R−(CH2 X)2 (I) (式中、Rはフェニレン基、アルキル置換フェニレン
基、ビフェニレン基、二価のジフェニルエーテル残基ま
たはナフチレン基を示し、Xはハロゲン原子を示す)で
表わされる芳香族ビスハロゲノメチル化合物とフェノー
ル化合物を無触媒で反応させることを特徴とする高純度
フェノール重合体の製造方法に関する。
【0008】本発明の製造方法で用いられる原料である
芳香族ビスハロゲノメチル化合物は一般式(I)で表わ
される。一般式(I)におけるRとしては、フェニレン
基、アルキル置換フェニレン基、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レン基であり、
具体的には、次に示す基(化1)
【0009】
【化1】 などで表わされ、又Xはハロゲン原子を示す。
【0010】このような原料化合物は例えば1,2−ジ
(クロロメチル)ベンゼン、1,2−ジ(ブロモメチ
ル)ベンゼン、1,3−ジ(クロロメチル)ベンゼン、
1,3−ジ(フルオロメチル)ベンゼン、1,4−ジ
(クロロメチル)ベンゼン、1,4−ジ(ブロモメチ
ル)ベンゼン、1,4−ジ(フルオロメチル)ベンゼ
ン、1,4−ジ(クロロメチル)−2,5−ジメチルベ
ンゼン、1,3−ジ(クロロメチル)−4,6−ジメチ
ルベンゼン、1,3−ジ(クロロメチル)−2,4−ジ
メチルベンゼン、4,4’−ビス(クロロメチル)ビフ
ェニル、4,4’−ビス(ブロモメチル)ビフェニル、
4,4’−ビス(クロロメチル)ジフェニルエーテル、
2,7−ジ(クロロメチル)ナフタレン等である。これ
らのうち、工業的には塩素系化合物が好ましい。
【0011】フェノール化合物としては、フェノール、
p−クレゾール、o−クレゾール、m−クレゾール、p
−エチルフェノール、o−エチルフェノール、p−イソ
プロピルフェノール、p−n−プロピルフェノール、p
−sec−ブチルフェノール、o−sec−ブチルフェ
ノール、p−tert−ブチルフェノール、o−ter
t−ブチルフェノール、p−tert−アミルフェノー
ル、p−tert−オクチルフェノール、ノニルフェノ
ール、ドデシルフェノール、p−シクロヘキシルフェノ
ール、o−フェニルフェノール、p−フェニルフェノー
ル、p−クミルフェノール、p−α−メチルベンジルフ
ェノール、p−クロロフェノール、p−ブロモフェノー
ル、α−ナフトール、β−ナフトール、レゾルシン、カ
テコール、ハイドロキノン、ピロガロール、フロログリ
シノール、p−アミノフェノール、m−アミノフェノー
ル、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパ
ン、4,4’−チオジフェノール等が挙げられるが、こ
れらに限定されるものではない。
【0012】本発明の方法では、これらフェノール化合
物を前記ビスハロゲノメチル化合物に対して1.3〜1
5倍モルの範囲で用いて反応を行う。1.3倍モル以下
では生成物の軟化点が高くなり使いづらく、15倍モル
以上にしても顕著な効果は認められない。好ましくは、
1.3〜10倍モルである。
【0013】反応温度は50〜200℃の範囲であり、
反応時間をできるだけ短縮するためには100℃以上で
行うことが好ましい。反応時間は温度により異なるが、
2〜10時間の範囲で十分である。
【0014】反応は全原料を一括装入して昇温しながら
行ってもよく、フェノール化合物を予め一定の温度に保
った状態で芳香族ビスハロゲノメチル化合物を添加して
行ってもよい。又、必要によっては反応に有機溶媒を使
用してもよい。この有機溶媒としては、トルエンやモノ
クロルベンゼンのような反応に不活性の溶媒で、沸点が
110℃以上のものが使用される。この溶媒の使用量は
任意の量が使われるが、通常は全原料に対し、0.1〜
10重量倍の範囲で使用すればよい。
【0015】本発明の反応では、反応の進行に伴ってハ
ロゲン水素ガスが生成するが、このガスは窒素ガス等の
不活性ガスを通気させて系外へ除去するか、減圧状態に
して除去する方法が多用される。反応後、未反応のフェ
ノール化合物や溶媒等を減圧下に留去する等の方法で除
去することにより、本発明の高純度のフェノール重合体
を得る。
【0016】本発明の方法で得られたフェノール重合体
は無触媒で反応を実施するために、触媒成分に起因する
重金属等のイオン性不純物を全く含まない。また、反応
で副生するハロゲン化水素は、本発明の反応が比較的高
温下で行われることにより、さらにまた、未反応原料を
回収する際に真空下で行なうことにより完全に除去でき
る。したがって、得られた重合体中の酸成分もほとんど
無視できる。このことは後述の実施例において記述した
ように元素分析によるハロゲン原子が検出されないこと
からも証明される。
【0017】このような金属成分や酸成分を含まないフ
ェノール重合体は、一般式(II)で表されるアラルキ
ルアルコール誘導体を原料とする方法では達成できな
い。即ち、α,α’−ジメトキシ−p−キシレンやp−
キシリレングリコールを一例として述べるとこれらのモ
ノマーとフェノール化合物を反応させてフェノール重合
体を得るには前述のような触媒の存在が不可欠なためで
ある。
【0018】一方、一般式(I)または一般式(II
I)で表されるポリ−α−ハロゲノメチル化合物につい
ても、これまで触媒が必要とされていた。しかし、本発
明者らの検討の結果、驚くべきことに、一般式(I)で
表される芳香族ビスハロゲノメチル化合物は無触媒でフ
ェノール化合物と反応し、重合体が得られることが判っ
た。当初、これは不純物の存在によると考えられたが、
蒸留精製した純粋な化合物を使用しても目的が達成され
ることから触媒成分の非存在下で反応が進行しうるとい
う事実を見出した。この事は前述した公知の技術からは
全く予想し得ない発見である。
【0019】
【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 温度計、攪拌装置を備えたガラス製反応器にフェノール
156g(1.7モル)を装入し、攪拌しながら昇温し
て内温を100〜110℃の範囲に保った。次に同温度
範囲を保ちながら、α,α’−ジクロロ−p−キシレン
175g(1モル)を2時間かけて分割添加した。途
中、発生する塩化水素ガスはアスピレーターによる吸引
を行って洗気瓶に補集した。添加終了後、内温を3時間
かけて150℃まで昇温した。この後、温度範囲150
〜160℃で6時間熟成を行って反応を終了した。次
に、この反応溶液から真空下で未反応フェノールを回収
した。この処理中、内温は170℃までで真空圧力は2
mmHgまでとした。未反応フェノールを回収した粘稠
な反応液をただちに磁製皿に排出し、放冷すると、淡黄
色透明な固くて脆い重合体が得られた(収量198
g)。これは下記式(IV)(化2)
【0020】
【化2】 で表わされるフェノール重合体であり、平均分子量(M
w)は2700、軟化点は85.5℃(JIS−K−2
207による)、水酸基当量は176g/eqであっ
た。この重合体30gを純水300mlで温度95±5
℃の条件で20時間抽出し、冷却後上澄液を得た。この
上澄液についてイオンクロマトグラフによって溶出塩素
イオンを求めたところ0.74ppmであった。なお、
重合体についても元素分析を行ったが塩素成分は検出さ
れなかった。
【0021】実施例2 実施例1において、フェノール94g(1モル)に対し
α,α’−ジクロロ−m−キシレン17.5g(0.1
モル)を用いた以外は実施例1と同様に行って淡黄色透
明の下記式(V)(化3)
【0022】
【化3】 で表わされるフェノール重合体25.5gを得た。この
重合体について高速液体クロマトグラフィー(GPC)
により分析した結果、その組成(Area%)は以下の
とおりであった。 n=0 76.8% , n=1 17.9% n=2 4.3% , n≧3 1.0% 軟化点は34℃で、水酸基当量は154g/eqであっ
た。
【0023】実施例3 フェノールおよびα,α’−ジクロロ−P−キシレンを
蒸留精製して、いずれも純度99.9%以上の高純度品
を得た。この様にして得られたフェノール23.5g
(0.25モル)とα,α’−ジクロロ−p−キシレン
17.5g(0.1モル)をガラス製反応器に仕込み、
窒素ガスを通気させながら3時間かけて内温150℃ま
で昇温した。内温が70℃ぐらいになった時点で、塩化
水素ガスの発生が始まったので、このガスを洗気瓶で補
集しながら反応を行った。内温150〜160℃で8時
間熟成を行って反応を終了した。反応後の後処理を実施
例1と同様に行って淡黄色透明な重合体24gを得た。
これは式(IV)で表わされるフェノール重合体であ
り、高速液体クロマトグラフィーにより分析した結果、
その組成(Area%)は以下のとおりであった。 n=0 55.2% , n=1 27.4% n=2 13.6% , n≧3 3.8% 軟化点は52℃で、水酸基当量は163g/eqであっ
た。また、この重合体について元素分析した結果、塩素
成分は検出されなかった。
【0024】実施例4 実施例1において、α,α’−ジクロロ−p−キシレン
175g(1モル)に対し、α−ナフトール432.6
g(3モル)を用いた以外、実施例1と同様に行って下
記式 (VI)(化4)
【0025】
【化4】 で表わされる重合体375gを得た。高速液体クロマト
グラフィーにより分析した結果、重合体の組成(Are
a%)は以下のとおりであった。 n=0 42.5% , n=1 26.0% n=2 15.2% , n≧3 16.2% この重合体の軟化点は98℃であった。
【0026】
【発明の効果】本発明の方法は、触媒を全く使用しない
で縮合を行う新規な方法であり、この方法で得られるフ
ェノール重合体は酸成分や金属成分を含まない高純度で
良好な重合体である。このような樹脂は電子材料分野等
の要望に沿うものであり、産業上の発展に貢献すること
大である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式(I) R−(CH2 X)2 (I) (式中、Rはフェニレン基、アルキル置換フェニレン
    基、ビフェニレン基、二価のジフェニルエーテル残基、
    またはナフチレン基を示し、Xはハロゲン原子を示す)
    で表わされる芳香族ビスハロゲノメチル化合物とフェノ
    ール化合物を無触媒で反応させることを特徴とする高純
    度のフェノール重合体の製造方法。
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