JPH0680142B2 - フエノ−ル系樹脂組成物 - Google Patents

フエノ−ル系樹脂組成物

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JPH0680142B2
JPH0680142B2 JP8469787A JP8469787A JPH0680142B2 JP H0680142 B2 JPH0680142 B2 JP H0680142B2 JP 8469787 A JP8469787 A JP 8469787A JP 8469787 A JP8469787 A JP 8469787A JP H0680142 B2 JPH0680142 B2 JP H0680142B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、フェノール性OH基を含有する樹脂、末端シラ
ノール基含有オルガノポリシロキサン、シラノール縮合
用架橋剤よりなる新規なフェノール系樹脂組成物に関す
る。
〔従来の技術〕
フェノール系樹脂は、硬化性、成形性などが比較的良好
であり、その硬化物は電気特性、機械的特性にすぐれ、
バランスのとれた材料として成形材、積層材、ブレーキ
ライニング等の摩擦材、シェルモールド、注型材、発泡
材等に幅広く利用されており、工業的に価値のある材料
である。
しかし、フェノール系樹脂は、本質的に脆いため成形材
や積層材に使用した場合、寒熱くり返しのような急激な
温度変化に対してクラックが入りやすく、また金属をイ
ンサートした成形体を製造する場合、成形後に金属とフ
ェノール系樹脂との接触面でクラックが発生し、生産歩
留の低下を招いていた。またブレーキライニング等の摩
擦材やシェルモールド材などの結合材として使用する場
合にも、フェノール系樹脂が硬く脆いため、割れ、かけ
等を生じる問題があった。
このようなフェノール系樹脂の欠点を改良するため、従
来、フェノール系樹脂にニトリルゴムやアクリル系重合
体を混合させる方法が提案され、それなりに耐クラック
性の向上が見られている。
しかし、ニトリルゴムやアクリル系重合体は、本質的に
フェノール樹脂よりも耐熱性が悪い為、上記方法を用い
た場合、苛酷な温度条件、例えば成形体や積層体を200
℃以上の高温で連続使用する場合機械的強度の低下を招
き、また摩擦材に使用する場合、高温時の摩擦係数が低
下するなど用途面での制約を受けていた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明の目的は、機械的強度、耐クラック性、耐熱衝撃
性および耐熱劣化性にすぐれたフェノール系樹脂組成物
を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
即ち本発明は、フェノール性OH基を含有する樹脂100
重量部、式(1)で表される末端シラノール基含有オ
ルガノポリシロキサン3〜50重量部、 シラノール縮合用架橋剤0.05〜5重量部を含むフェノ
ール系樹脂組成物である。
本発明に用いられるフェノール性OH基を含有する樹脂
(以下、フェノール系樹脂と略称)には、フェノール、
クレゾール、キシレノール、レゾルシノール、ビスフェ
ノールA、パラターシャリーブチルフェノール、パラオ
クチルフェノール等のフェノール類と、ホルムアルデヒ
ド水溶液、パラホルムアルデヒド、トリオキサン等のホ
ルムアルデヒド類とを酸性触媒を用いて反応させて得ら
れるノボラック樹脂およびアルカリ性触媒を用いて反応
させて得られるレゾール樹脂があり、更にはフェノール
性OH基を有する化合物と二塩化パラキシレン等のパラキ
シリレンジハライド、およびフェノール性OH基を有する
化合物とパラキシリレンジメチルエーテル等のパラキシ
リレンジアルキルエーテルから誘導されるフェノールア
ラルキル樹脂(例えば、商品名「ミレックスXL-225」
(三井東圧化学株式会社製)等)がある。これ等フェノ
ール系樹脂は一種以上併用しても良い。
本発明に使用できる末端シラノール基含有オルガノポリ
シロキサンは、前記式(1)で表され、 式(1)中Rは、同種又は異種の一価の炭化水素基であ
り、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などの
アルキル基、フェニル基、キシリル基などのアリール
基、γ−クロロプロピル基、3,3,3−トリフルオロプロ
ピル基などのハロゲン化一価炭化水素基などである。末
端シラノール基含有オルガノポリシロキサンは、一般式
R2SiCl2を有するシラン化合物より、公知の方法により
容易に製造できる。
この末端シラノール基含有オルガノポリシロキサンはシ
ラノール縮合用架橋剤と共にフェノール系樹脂に混合又
は分散させて使用される。シラノール基はOH基当量で50
0〜200000が好ましく、500未満であると本発明の特徴で
ある耐クラック性、耐熱衝撃性を有する組成物が得られ
ず、逆に200000以上になるとオルガノポリシロキサンの
分散性が不良となる。
次にシラノール縮合用架橋剤としては、アルコキシ基、
アシルオキシ基、ケトオキシウム基、アルケニルオキシ
基、アミノオキシ基、アミノ基、水素基などの官能基を
3個以上有する多官能シラン類や多官能ポリシロキサン
類がある。
多官能シラン類としては、例えばメチルトリメトキシシ
ラン、ビニルトリメトキシシラン、3−クロロプロピル
トリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシ
シラン、ビニルトリエトキシシラン、メチルトリエトキ
シシランなどのアルコキシシラン、メチルトリス(ジメ
チルオキシム)シラン、メチルトリス(メチルエチルケ
トオキシム)シランなどのケトオキシムシラン、ビニル
トリアセトキシシラン、メチルトリアセトキシシランな
どのアシルオキシシラン、ビニルトリプロペニルオキシ
シラン、メチルトリイソブテニルシランなどのアルケニ
ルオキシシラン、メチルトリス(N,N−ジアミルアミノ
オキシ)シランなどのアミノオキシシラン、ビニルトリ
ス(N−ブチルアミノ)シランなどのアミノシランが挙
げられる。
また、多官能ポリシロキサン類としては、メトキシ基当
量が130〜300のシリコーン中間体(例えば、信越化学工
業株式会社製,商品名KR213,KR9218など)や、式(2) (nは3以上の整数)で表されるメチルハイドロジェン
ポリシロキサンが挙げられる。
以上のシラノール縮合用架橋剤は1種又は2種以上併用
して使用することができる。
上記、末端シラノール基含有オルガノポリシロキサンと
シラノール縮合用架橋剤は、フェノール系樹脂100重量
部に対し、オルガノポリシロキサン3〜50重量部、シラ
ノール縮合用架橋剤0.05〜5重量部を用いる。上記以外
の範囲では機械的強度の低下を招き、また耐クラック性
をも損なう。
さらに本発明には、必要に応じて下記の様なシラノール
縮合用触媒を用いることができる。すなわち、従来から
シリコーンエラストマーを生成するために使用されてい
る、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセレー
ト、オレイン酸錫、ナフテン酸錫などの有機錫化合物、
亜鉛−2−エチルヘキソエート、ナフテン酸亜鉛、ステ
アリン酸亜鉛などの有機亜鉛化合物、コバルト2−エチ
ルヘキソエート、ナフテン酸コバルトなどの有機コバル
ト化合物、テトラブチルチタネート、ナフテン酸チタ
ン、テトラ−2−エチルヘキシルチタネートなどの有機
チタン化合物などが例示される。
これらの触媒は、1種又は2種以上併用して使用でき
る。このシラノール縮合用触媒は、の末端シラノール
基含有オルガノポリシロキサンとのシラノール縮合用
架橋剤の種類によっては全く使用しなくても良いが、通
常、100重量部に対し0.1〜2重量部使用するのが好ま
しい。シラノール硬化触媒が少なすぎると、および
の硬化に長時間を要すので好ましくない。また多すぎる
とおよびのフェノール系樹脂中での分散が悪くな
り、本発明の目的とする機械的特性が得られ難い。
本発明のフェノール系樹脂組成物は、フェノール系樹
脂、末端シラノール基含有オルガノポリシロキサン、シ
ラノール縮合用架橋剤を固体、溶融、溶液のいずれの状
態でも配合させることができ攪拌機をつけた反応釜、ロ
ール、ニーダー、押出機等通常公知の装置にて容易に製
造できるが、フェノール系樹脂中に末端シラノール基含
有オルガノポリシロキサン及びシラノール縮合用架橋剤
をより均一に分散させ、本発明の目的とする優れた耐ク
ラック性、耐熱衝撃性を得るためには、次の方法が好ま
しい。即ち、攪拌機を取りつけた反応釜中で、溶剤の存
在又は不存在下に、のフェノール系樹脂を80〜200℃
に加熱、溶融させた後、攪拌下にの末端シラノール基
含有オルガノポリシロキサン、のシラノール縮合用架
橋剤および必要に応じてシラノール縮合用触媒を添加す
ることにより容易に製造できるが、これらの添加方法
は、予め一括して均一に混合して添加すると、添加途中
で硬化反応が始まるため好ましくないので各成分のう
ち、少なくとも一成分を分離して添加するのが良い。
次に、本発明により得られるフェノール系樹脂組成物の
使用例として、成形材料あるいは摩擦材料への応用につ
いて述べる。
本発明によるフェノール系樹脂組成物に、ヘキサミン、
パラホルムアルデヒドなどの硬化剤、木粉、タルク、シ
リカ、クレー、炭酸カルシウム、ガラス繊維などの充填
材、滑材、着色材等を添加し、ロール、ニーダーなどに
より80℃〜170℃の温度で混練した後、冷却、粉砕して
成形材料とすることができる。この様にして得られた成
形材料は、圧縮成形機、トランスファー成形機、射出成
形機などにより120℃〜250℃の温度および30〜500Kg f/
cm2の圧力で成形することができ、得られた成形体は、
機械的強度が良好で、かつ、耐クラック性、耐熱衝撃性
および耐熱劣化性にすぐれた特徴を有している。
さらに、本発明によるフェノール系樹脂組成物を摩擦材
料に使用する場合は、本発明の組成物にアスベスト、金
属繊維、ガラス繊維などの繊維質基材、硫酸バリウム、
炭酸カルシウム、カシューダスト、ラバー粉末などの無
機質又は有機質充填剤、銅粉、アルミニウム粉、カップ
リング剤などの添加剤を加え、均一に混合後、温度150
〜200℃、圧力100〜300Kg f/cm2の条件で成形すること
ができ、得られた摩擦材料は機械的強度にすぐれ、か
つ、摩擦、摩耗特性の熱劣化が少ないという特徴を有し
ている。
〔実施例〕
以下、本発明を実施例及び試験例によりさらに具体的に
説明する。各列中の「部」は「重量部」を表す。
実施例1 フェノールノボラック(三井東圧化学(株)製、ノラボ
ック#2000)100部を170℃の温度で加熱、溶融させた。
つぎに、これを攪拌しながら式(1)で表され、Rがメ
チル基であるOH基当量1500の末端シラノール基含有オル
ガノポリシロキサン5部を添加、さらにメチルトリメト
キシシラン0.25部を加えて2時間攪拌を続けた。次にジ
ブチルスズジアセテート0.02部を加え、30分間攪拌した
後冷却、粉砕してフェノール系樹脂組成物Aを得た。
実施例2 フェノールアラルキル樹脂(三井東圧化学(株)製、ミ
レックス「XL-225」)100部を170℃の温度で加熱、溶融
させた。つぎに、これを攪拌しながら式(1)で表さ
れ、Rがメチル基であるOH基当量8000の末端シラノール
基含有オルガノポリシロキサン10部を添加、さらに式
(2)で表される25℃における粘度が30センチストーク
スのメチルハイドロジエンポリシロキサン0.2部および
γ−アミノプロピルトリメトキシシラン0.2部を加え
て、2時間攪拌を続け分散させた後、冷却、粉砕してフ
ェノール系樹脂組成物Bを得た。
実施例3 ノボラック#2000 100部を170℃の温度で加熱、溶融さ
せた。つぎに、これを攪拌しながら式(1)で表されR
がメチル基であるOH基当量2000の末端シラノール基含有
オルガノポリシロキサン30部を添加、さらにメトキシ基
当量が160のシリコーン中間体(信越化学工業(株)製K
R213)1.5部およびジブチルスズジラウレート0.15部を
加えて2時間攪拌を続け、これを冷却、粉砕してフェノ
ール系樹脂組成物Cを得た。
実施例4 ミレックスXL-225 100部を170℃の温度で加熱、溶融さ
せた。つぎに、これを攪拌しながら式(1)で表され、
Rがメチル基であるOH基当量5000の末端シラノール基含
有オルガノポリシロキサン10部、さらに式(2)で表さ
れる25℃における粘度が50センチストークスのメチルハ
イドロジエンポリシロキサン0.3部を添加し、2時間攪
拌を続けさらにジブチル錫ジアセテート0.05部を加え、
30分間攪拌した後、冷却、粉砕してフェノール系樹脂組
成物Dを得た。
実施例5 フェノールレゾール(群栄化学(株)製PS-4104)100部
にアセトン120部を加え、60℃の温度で加熱、溶融させ
た。つぎに、これを攪拌しながら式(1)で表され、R
がメチル基であり、OH基当量150000の末端シラノール基
含有オルガノポリシロキサン20部及びメチルトリメトキ
シシラン2部の混合物を添加して、2時間攪拌した後、
さらにジブチル錫ジアセテート0.06部を加え30分間攪拌
した。このものを室温にて24時間減圧乾燥し、粉砕して
フェノール系樹脂組成物Eを得た。
比較例1 ノボラック#2000 100部を170℃の温度で加熱、溶融さ
せた。これに25℃における5%酢酸エチル溶液の粘度が
1.7CPSのアクリル酸n−ブチル70部、アクリロニトリル
30部からなるアクリル系重合体の20%酢酸エチル溶液50
部を添加し、均一に混合した。
次に窒素ガスを導入しながら、酢酸エチルを系外に除去
した後、冷却、粉砕してフェノール系樹脂組成物Fを得
た。
比較例2 ミレックスXL-225 100部を170℃の温度で加熱、溶融さ
せた。これにニトリルゴム粉末(日本ゼオン(株)製、
ハイカーHF-01)10部を添加し、均一に混合した後、冷
却、粉砕してフェノール系樹脂組成物Gを得た。
試験例1 実施例1〜4、比較例1〜2のフェノール系樹脂組成物
100部にそれぞれヘキサミン12部、ガラス繊維120部、ク
レー60部、ステアリン酸2部、カーボンブラック3部を
加え、110〜120℃の熱ロールで3分間混練後、粉砕して
成形粉とした。次に、実施例5のフェノール系樹脂組成
物100部に対して、ヘキサミン12部を除いた以外は、上
記と同様にして成形粉を作製した。
これら成形粉を圧縮成形機により温度170℃、圧力100Kg
/cm2の条件で10分間圧縮して成形体を得、次の各試験に
供した。
(1)シャルピー衝撃試験(JIS K6911) (2)曲げ試験(JIS K6911) (3)耐クラック性および耐熱衝撃性試験 底面が一辺30mmの正方形で厚さ5mmの鉄製パネルをイン
サートした直径60mm、厚さ10mmの成形体を作成し、成形
後のクラックの発生率を調べた。更にこの成形体を400
℃の定温乾燥機に30分間放置、次いで水中に10分間浸漬
した。この操作を1サイクルとしてクラック発生迄のサ
イクル数を調べた。
(4)耐熱劣化性 成形体を230℃の定温乾燥機中に100日間放置した後、シ
ャルピー衝撃試験、曲げ試験を行った。
試験例1の結果を第1表に示す。
試験例2 実施例1〜4、比較例1〜2で得たフェノール系樹脂組
成物の粉末100部にそれぞれヘキサミン12部、カシュー
ダスト40部、炭酸カルシウム20部およびアスベスト40部
を添加し、ミキサーにて混合した。この混合物を170
℃、220Kgf/cm2の条件で圧縮成形し、さらに220℃で10
分間アフターキュアして摩擦材料を作製し、次の各試験
に供した。
(1)曲げ試験(JIS K6911) (2)耐熱劣化性 300℃でのエージング試験による曲げ強度の保持率及び
高温下における摩擦係数、摩擦率(JIS-D-4411に準じた
定速式摩擦試験機による)を調べた。
試験例2の結果を第2表に示す。
〔発明の効果〕 本発明によるフェノール系樹脂組成物は、第1表、第2
表に示すように、成形材料又は摩擦材料として使用する
場合、優れた機械的強度、耐クラック性、耐熱衝撃性、
また摩擦係数の低下が小さく、摩耗率が低いなどの特性
を有している為、成形材料や摩擦材料の例にとどまら
ず、積層材やシェルモールド、砥石等の結合材、注型
材、発泡材等フェノール系樹脂の広汎な用途に応用でき
るものである。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】フェノール性OH基を含有する樹脂100重
    量部、式(1)で表される末端シラノール基含有オル
    ガノポリシロキサン3〜50重量部、 シラノール縮合用架橋剤0.05〜5重量部を含むフェノ
    ール系樹脂組成物。
  2. 【請求項2】フェノール性OH基を含有する樹脂がノボラ
    ック型フェノール樹脂又はレゾール型フェノール樹脂で
    ある特許請求の範囲第1項記載のフェノール系樹脂組成
    物。
  3. 【請求項3】フェノール性OH基を含有する樹脂が、フェ
    ノール性化合物とパラキシリレンジハライドとの重合体
    又はフェノール性化合物とパラキシリレンジアルキルエ
    ーテルとの重合体である特許請求の範囲第1項記載のフ
    ェノール系樹脂組成物。
  4. 【請求項4】シラノール縮合用架橋剤が、けい素に結合
    したアルコキシ基、アシルオキシ基、ケトオキシム基、
    アルケニルオキシ基、アミノオキシ基、アミノ基、水素
    基などの官能基を3個以上有する多官能シラン類である
    特許請求の範囲第1項記載のフェノール系樹脂組成物。
  5. 【請求項5】シラノール縮合用架橋剤がメトキシ基当量
    130〜300のシリコーン中間体である特許請求の範囲第1
    項記載のフェノール系樹脂組成物。
  6. 【請求項6】シラノール縮合用架橋剤がメチルハイドロ
    ジエンポリシロキサンである特許請求の範囲第1項記載
    のフェノール系樹脂組成物。
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