JPH07119266B2 - フェノール樹脂の製造方法 - Google Patents

フェノール樹脂の製造方法

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JPH07119266B2
JPH07119266B2 JP2275801A JP27580190A JPH07119266B2 JP H07119266 B2 JPH07119266 B2 JP H07119266B2 JP 2275801 A JP2275801 A JP 2275801A JP 27580190 A JP27580190 A JP 27580190A JP H07119266 B2 JPH07119266 B2 JP H07119266B2
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晴昭 陶
憲 七海
拓二 伊藤
健 斑目
郁夫 星
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は耐熱用、電気絶縁用の成形材料用樹脂、シェル
モールド用樹脂等に利用できるフェノール樹脂の製造方
法に関する。
[従来の技術] フェノール樹脂は、ノボラック型フェノール樹脂とレゾ
ール型フェノール樹脂に大別され、その何れもが有機ま
た無機基材結合材として優れた性能を有している。ノボ
ラック型フェノール樹脂は、特殊な例を除いてはその分
子量は低いか又は分子量分布の狭いものしか得られなか
った。
通常のノボラック型フェノール樹脂は3官能フェノール
を主体とするフェノール類(以下、Pと略称する)とホ
ルムアルデヒド(以下、Fと略称する)との酸性下の反
応による縮合物であり、F/P=0.67とすると、反応率約6
7%でゲル化して三次元網目構造を有する巨大分子とな
り、不溶不融化することが知られている。そこでゲル化
を起こしにくいよう配合比を特に選んで反応させるのが
普通である。したがって得られるノボラック型フェノー
ル樹脂の数平均分子量(以下、Mnと略称する)としては
500〜800程度のものであり、Mnとして1000以上のものを
得ることは極めて困難である。また従来のフェノール系
樹脂の用途に対しては、この程度の低い分子量のもので
十分実用性があった。ノボラック型フェノール樹脂の高
分子化をはかる試みとして2官能性フェノール類(o−
クレゾール、p−クレゾールなど)を用いて反応するこ
とが提案されている(特開昭57-80417号公報)が、3官
能以上のものについての高分子量フェノール樹脂につい
てはゲル化の問題があり、その報告は見当らない。
[発明が解決しようとする課題] 本発明は分子量分布を制御することができ、かつ高分子
量のノボラック型フェノール樹脂を高収率で得ることが
できるフェノール樹脂の製造方法を提供することを目的
とする。
[課題を解決するための手段] 本発明者らは前記従来技術の欠点を解決するために、鋭
意検討した結果、本発明を完成した。
すなわち本発明は、フェノール類1モルに対しホルムア
ルデヒド0.5〜2モルを、遷移金属、IIA族元素IIIA族元
素、IVA族元素、VA族元素及びVIA族元素の中から選ばれ
た少なくとも1種類の元素と酸の存在下で反応させるこ
とを特徴とするフェノール樹脂の製造方法を提供するも
のである。
本発明によれば、フェノール類とホルムアルデヒドを特
定な元素と酸を触媒に用いて付加縮合反応させることに
よりフェノール樹脂分子の化学構造、分子量、分子量分
布を制御することができる。
以下、本発明を更に詳細に説明する。
本発明におけるフェノール類(P)、ホルムアルデヒド
(F)との反応モル比(F/P)は、0.5〜2.0とする必要
があり、好ましくは0.8〜1.3である。
F/P比を0.5〜2.0の範囲にするのに使用されるホルマリ
ン等のホルムアルデヒドの濃度は特に限定されない。ま
た、ホルムアルデヒド源としてパラホルムアルデヒド等
を用いることができる。
本発明において用いられるフェノール類は特に限定され
るものではなく、フェノール、クレゾール、ノニルフェ
ノール、tert−ブチルフェノール、キシレノールなど通
常のフェノール樹脂合成に用いられるものであれば使用
できる。
次に、本発明のフェノール樹脂の製造方法において、触
媒として使用される元素としては、チタン、バナジウ
ム、クロム、ニッケル、コバルト、亜鉛、鉄、銅、イッ
トリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ロジウ
ム、パラジウム、銀、カドミウム、タングステンなどの
遷移金属、マグネシウムなどのIIA族元素、アルミニウ
ム、ガリウム、インジウムなどのIIIA族元素、珪素、ゲ
ルマニウム、錫、鉛などのIVA族元素、リン、ヒ素、ア
ンチモン、ビスマスなどのVA族元素、硫黄、セレン、テ
ルルなどのVIA族元素などが挙げられる。これらの元素
は、これに限定されるものではなく、また反応系におい
て単独又は任意の2種類以上の混合物として使用でき
る。上記触媒の使用量については特に限定しない。一般
にはフェノール類1モルに対して、0.0001〜0.05モル、
好ましくは0.0005〜0.002モルの量で使用される。通
常、上記元素は粉末として用いられる。また、使用する
酸は特に限定するものではないが、酸、酒石鹸、コハ
ク酸、クエン酸、塩酸、硫酸、パラトルエンスルホン酸
などが用いられる。上記酸の使用量については特に限定
しないが、用いる元素の0.0001〜100倍モル使用するこ
とが好ましい。
本発明におけるノボラック型フェノール樹脂の反応条件
については特に限定しないが、一般には100〜110℃の温
度で還流下に実施するのが好ましい。還流下の反応時間
は使用した触媒の種類や量により異なるが通常は1〜50
時間である。還流反応終了後、反応生成物を180℃以下
の温度で減圧脱水し、適当な軟化点になったとき生成樹
脂を反応釜から取り出して冷却することによって、所望
のノボラック型フェノール樹脂を得ることができる。
以上のようにして得られたノボラック型フェノール樹脂
は、成形材料、エポキシ樹脂硬化剤、鋳物用樹脂、摩擦
材料など、種々の用途に応用できる。
[実施例] 以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが本発
明はこれに限定されるものではない。
実施例1 撹拌機、冷却器、温度計を備えた2lのフラスコにフェノ
ール940g、37%ホルムアルデヒド1054g、アルミニウム
粉末0.3gを投入し加熱する。還流反応を1時間続け、そ
の後酸2.52gを加え3時間還流反応させた後、160℃ま
で昇温しながら、700mmHgで減圧脱水し、1060gの固形の
樹脂を得た。この樹脂の軟化点は122℃であった。本発
明で、分子量及び分子量分布測定に用いたGPC装置は日
立製高速液体クロマトグラフィL6000及び島津製作所製
データ解析装置C-R4Aである。GPCカラムとしては東ソー
製GMMXL2本を使用した。上記の分析装置によりMn=235
0、Mw/Mn=20となった。(以下、重量平均分子量をMwと
略称する) 実施例2 撹拌機、冷却器、温度計を備えた2lのフラスコにフェノ
ール940g、37%ホルムアルデヒド1054g、珪素粉末0.3g
と濃塩酸1mlを投入し加熱する。8時間還流反応させた
後、160℃まで昇温しながら700mmHgで減圧脱水し、950g
の固形の樹脂を得た。この樹脂の軟化点は102℃であっ
た。Mn=2010、Mw/Mn=5.6となった。
実施例3 撹拌機、冷却器、温度計を備えた2lのフラスコにフェノ
ール940g、37%ホルムアルデヒド1054g、リン粉末0.3g
と酸2.52を投入し加熱する。4時間還流反応させた
後、160℃まで昇温しながら700mmHgで減圧脱水し、1020
gの固形の樹脂を得た。この樹脂の軟化点は95℃であっ
た。Mn=1700、Mw/Mn=3.4となった。
実施例4 撹拌機、冷却器、温度計を備えた2lのフラスコにフェノ
ール940g、37%ホルムアルデヒド162g、86%パラホルム
アルデヒド280g、固型ガリウム0.5gと硫酸1mlを投入し
加熱する。パラホルムアルデヒドは徐々に溶解し100℃
付近で完全に溶解する。3時間還流反応させた後、160
℃まで昇温しながら700mmHgで減圧脱水し、1050gの固形
の樹脂を得た。この樹脂の軟化点は108℃であった。Mn
=2100、Mw/Mn=4.8となった。
実施例5 撹拌機、冷却器、温度計を備えた1のフラスコにフェ
ノール470g、37%ホルムアルデヒド365g、コバルト粉末
0.15gを投入し加熱する。1時間後酸1.3gを投入し
た。8時間還流反応させた後、160℃まで昇温しながら7
00mmHgで減圧脱水し、500gの固形の樹脂を得た。この樹
脂の軟化点は115℃であった。Mn=2000、Mw/Mn=4.3と
なった。
実施例6 撹拌機、冷却器、温度計を備えた1のフラスコにフェ
ノール470g、37%ホルムアルデヒド121.6g、86%パラホ
ルムアルデヒド120g、鉄粉末0.14gと硫酸0.5mlを投入し
加熱する。パラホルムアルデヒドは徐々に溶解し100℃
付近で完全に溶解する。5時間還流反応させた後、160
℃まで昇温しながら700mmHgで減圧脱水し、490gの固形
の樹脂を得た。この樹脂の軟化点は97℃であった。Mn=
1819、Mw/Mn=3.8となった。
実施例7 撹拌機、冷却器、温度計を備えた2lのフラスコにフェノ
ール940g、37%ホルムアルデヒド162g、86%パラホルム
アルデヒド349g、アルミニウム0.54g、酸0.63gを投入
し加熱する。パラホルムアルデヒドは徐々に溶解し100
℃付近で完全に溶解する。6時間還流反応させた後、16
0℃まで昇温しながら700mmHgで減圧脱水し、1060gの固
形の樹脂を得た。この樹脂の軟化点は120℃であった。M
n=2355、Mw/Mn=20.3となった。
実施例8 撹拌機、冷却器、温度計を備えた2lのフラスコにフェノ
ール940g、37%ホルムアルデヒド162g、86%パラホルム
アルデヒド349g、硫黄粉末1.0g、酸1.25gを投入し加
熱する。パラホルムアルデヒドは徐々に溶解し100℃付
近で完全に溶解する。8時間還流反応させた後、160℃
まで昇温しながら700mmHgで減圧脱水し、950gの固形の
樹脂を得た。この樹脂の軟化点は118℃であった。Mn=2
220、Mw/Mn=10.4となった。
実施例9 撹拌機、冷却器、温度計を備えた2lのフラスコにフェノ
ール940g、37%ホルムアルデヒド162g、86%パラホルム
アルデヒド349g、マンガン粉末0.55g、クエン酸1.92gを
投入し加熱する。パラホルムアルデヒドは徐々に溶解し
100℃付近で完全に溶解する。6時間還流反応させた
後、160℃まで昇温しながら700mmHgで減圧脱水し、1020
gの固形の樹脂を得た。この樹脂の軟化点は112℃であっ
た。Mn=1970、Mw/Mn=8.3となった。
実施例10 撹拌機、冷却器、温度計を備えた2lのフラスコにフェノ
ール940g、37%ホルムアルデヒド81g、86%パラホルム
アルデヒド349g、マグネシウム粉末0.25g、酸2.52gを
投入し加熱する。パラホルムアルデヒドは徐々に溶解し
100℃付近で完全に溶解する。4時間還流反応させた
後、160℃まで昇温しながら700mmHgで減圧脱水し、1000
gの固形の樹脂を得た。この樹脂の軟化点は120℃であっ
た。Mn=2200、Mw/Mn=6.8となった。
比較例1 撹拌機、冷却器、温度計を備えた2lのフラスコにフェノ
ール940g、37%ホルムアルデヒド162g、86%パラホルム
アルデヒド349g、酸2.54gを投入し加熱する。パラホ
ルムアルデヒドは徐々に溶解し100℃付近で完全に溶解
する。1時間還流反応させた後、130℃まで昇温しなが
ら700mmHgで減圧脱水したがゲル化した。
比較例2 撹拌機、冷却器、温度計を備えた2lのフラスコにフェノ
ール940g、37%ホルムアルデヒド162g、86%パラホルム
アルデヒド349g、酸アルミニウム5.5gを投入し加熱す
る。パラホルムアルデヒドは徐々に溶解し100℃付近で
完全に溶解する。6時間還流反応させた後、160℃まで
昇温しながら700mmHgで減圧脱水したがゲル化した。
[発明の効果] 本発明によれば、特定な元素と酸を触媒として用いるこ
とによりフェノール樹脂の化学構造、分子量分布を制御
し、有用な樹脂の製造が可能となった。これらのフェノ
ール樹脂は分子量、分子量分布の面で従来のノボラック
型フェノール樹脂の製造技術では到底到達し得ないもの
であり、このような構造上の特性に基づいて、物理的並
びに化学的性質において従来品にない優れた特徴を有し
ており、工業的に極めて価値の高いものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斑目 健 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化成 工業株式会社下館研究所内 (72)発明者 星 郁夫 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化成 工業株式会社下館研究所内 (56)参考文献 特開 昭54−83991(JP,A) 特開 昭48−26289(JP,A) 特開 昭54−48892(JP,A) 特開 昭53−82895(JP,A) 特開 昭53−9899(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】フェノール類1モルに対しホルムアルデヒ
    ド0.5〜2モルを、遷移金属、IIA族元素IIIA族元素、IV
    A族元素、VA族元素及びVIA族元素の中から選ばれた少な
    くとも1種類の元素と酸の存在下で反応させることを特
    徴とするフェノール樹脂の製造方法。
JP2275801A 1990-10-15 1990-10-15 フェノール樹脂の製造方法 Expired - Lifetime JPH07119266B2 (ja)

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JPH06316665A (ja) * 1993-05-07 1994-11-15 Hitachi Chem Co Ltd ゴム分散型p−置換フェノール変性フェノール樹脂の製造方法
JPH06316666A (ja) * 1993-05-07 1994-11-15 Hitachi Chem Co Ltd アクリル系重合体分散型p−置換フェノール変性フェノール樹脂の製造方法

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JPS5448892A (en) * 1977-09-27 1979-04-17 Matsushita Electric Works Ltd Preparation of phenolic resin

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