JPS61145222A - フエノ−ル系重合体 - 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、新規なフェノール系重合体に関する。

（従来技術） 従来、特殊フェノール樹脂としては、フェノール類とバ
ラあるいはメタ−ジイソプロペニルベンゼンとをブレン
ステッド酸あるいはルイス酸などのアルキル化反応触媒
を用いて、６０〜１２０℃で反応させて得られる重合体
が知られている（米国特許第３，００４，９３５号明細
書）。

また、フェノール水酸基の両オルト位が水素であるフェ
ノール化合物とジオレフィン化合物とを金属アルミニウ
ムを用いてオルトアルキル化反応させて得られる重合体
も知られている（米国特許第３，９９６，１９８号）。

他方、クレゾール２分子とビス（ｌ−ヒドロキシ−１−
メチルエチル）ベンゼン１分子とが脱水縮合した結晶性
のクレゾール誘導体が知られている（％開昭５８−１２
１２３１号公報）。また同様に、アルキル二置換フェノ
ール２分子とビス（ｌ−ヒドロキシ−１−メチルエチル
）ベンゼン１分子とが脱水縮合した結晶性のアルキルニ
置換フェノール誘導体も知られている（特開昭５８−１
２１２３０号公報）。

一方、酸化防止剤としてのフェノール化合物としては、
２，６−ジターシャリ−ブチルバラクレゾールが広く用
いられているが、沸点が２６５℃のため、ポリプロピレ
ン等の熱可塑性樹脂との混線条件下（２７０〜３５０℃
）では揮散してしまう。

このため、熱可塑性樹脂の酸化防止剤には、ペンタエリ
スリチル−テトラキス［３−（３，５−ジターシャリ−
ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート〕力
とが用いられているが、近年熱可塑性樹脂の加工温度は
上昇してきており、特にエンジニアリングプラスチック
スでは３５０℃にも達し、この酸化防止剤でも揮散して
しまう。このため、耐熱性のフェノール系酸化防止剤が
強く望まれている。

（発明が解決しようとする問題点） 上記米国特許第３，００４，９５３号明細書には、特殊
フェノール樹脂の分子量、構造および繰シ返し単位など
は記載されていないが、フェノール類がパラあるいはメ
タ−シイツブ。ベニルベンゼンに対してモル比過剰の場
合２重合体の末端にはフェノール類が存在することにな
る。酸化防止剤として用いる場合、フェノールの両オル
ト位は置換基になっていることが必要で、オルト位が水
素の場合は効果が少ない。壕だ２本発明者らが、パラク
レゾールトハラジイソプロペニルベンゼントヲ用いて、
米国特許第３，００４，９５３号明細書に記載の発明の
追試を行ない２反応の様子を高速液体クロマトグラフィ
ーで分析したところ、パラジイソプロペニルベンゼンの
パラクレゾールへのアルキル化反応生成物以外に、パラ
ジイソプロペニルベンゼンの単独重合体が多量に生成す
ると同時に、未反応のパラクレゾールが多量に残存する
ことが見出された。すなわち、上記米国特許第３，００
４，９５３号明細書に記載の発明によって得られる重合
体は。

上記アルキル化反応生成物と上記単独重合体の組成物と
なっており、得られた樹脂の単位重量当シのフェノール
水酸基量は配合から計算される値に比べ少ない値になっ
ている。

以上２つの理由から、この特殊フェノール樹脂を酸化防
止剤として使用する場合、熱可塑性樹脂に多量に添加し
なければ、その効果が発揮しないという欠点を有してい
る。

また、米国特許第３，９９６，１９８号明細書によるフ
ェノール樹脂にしても、末端フェノール化合物のオルト
位の封鎖がなされておらず、酸化防止剤としての効果が
小さい。

他方、公開公報に記載されている。クレゾール誘導体あ
るいはアルキルニ置換フェノール誘導体はいずれも結晶
性単量体化合物であり、熱可塑性樹脂との混線条件下（
２７０〜３５０℃）では大半が揮散してしまうという本
質的問題を伴う。

−℃発頭工叫逍宥よ 本発明はこのような問題点を解決すべくなされたもので
、熱可塑性樹脂の酸化防止剤に有用なフェノール系重合
体を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は一般式〔■〕 （ただし２式中ｎは平均２〜７５であシ、繰シ返し単位
内の２個のイソプロピリデン基は互いにベンゼン環のメ
タ位またはパラ位に結合している）で表わされるフェノ
ール系重合体に関する。

本発明になる一般式〔■〕で表わされるフェノール系重
合体は、パラクレゾールとビス（１−ヒドロキシ−１−
メチルエチル）ベンゼンとをアルキル化反応触媒下に反
応せしめ、その後次の式〔■〕Ｈ３ で表わされるヒドロキシイソグロビルベンゼン又は式〔
■〕 で表わされるα−メチルスチレンで上記アルキル化反応
生成物の末端クレゾール基中の水酸基に対するオルト位
を封鎖することにょシ合成される。

ビス（１−ヒドロキシ−１−メチルエチル）ベンゼンに
はパラ−ビス（１−ヒドロキシ−１−メチルエチル）ベ
ンゼンとメタ−ビス（１−ヒドロキシ−１−メチルエチ
ル）ベンゼンがあり、これらは単独でまたは混合物とし
て用いることができる。

反応を進行せしめるに用いられる触媒はアルキル化反応
触媒である。陽イオン交換樹脂あるいはゼオライト、シ
リカ−アルミナなどの固体酸も用いることができるが２
反応を不均一系反応で行なうより、均一系反応とした方
が操作上容易なので。

ブレンステッド酸である硫酸、塩酸、リン酸がとの鉱酸
、パラトルエンスルホン酸など、またルイス酸である三
弗化ホウ素、三弗化ボウ素の錯体触媒などが好ましい。

これらアルキル化反応触媒の使用量はパラクレゾールと
ビス（１−ヒドロキシ−１−メチルエチル）ベンゼンの
合計量に対して０．２〜１０重量％である。０．２重量
−未満の場合は反応時間が長く、また１０重量％を越え
る場合は反応終了後の触媒の除去が困難となる。

捷だ２本発明においてはパラクレゾールとビス（１−ヒ
ドロキシ−１−メチルエチル）ベンゼンとのモル比をパ
ラクレゾール１．０モルに対シて。

ビス（１−ヒドロキシ−１−メチルエチル）ベンセンを
０．６７モル以上１，００モル未満として反応させるこ
とが好ましい。０．６７モル未満であればフェノール重
合体の分子量が低下し、高分子量のフェノール重合体が
得られず、１．００モル以上であれば、フェノール重合
体の両末端にクレゾール成分が存在せず、ヒドロキシ末
端となる。

反応温度は好ましくは６０〜１３０℃以下とされる。反
応温度が６０℃未満の場合反応の進行が遅く、また反応
温度が１３０℃を越える場合、生成するフェノール重合
体が着色し易いからである。

本発明では２反応の進行とともに、水が生成するので、
好寸しくけ水と用いた溶媒との共沸点温度で行なわれる
。

とこで用いる溶媒としては、ｎ−へキサン、シクロヘキ
サンなどのパラフィン系溶媒、アセトン。

メチルエチルケトンなどのケトン系溶媒、メタノール、
エタノールかどのアルコール系溶媒、ヘンゼン、トルエ
ン、キシレン、クロロベンゼンなどの芳香族溶媒を挙げ
ることができるが、水と共沸組成を形成し、生成する重
合体を溶解させ、しかもそれ自身は反応に関与しない溶
媒であることが好ｉｌ、＜、具体的にはベンセン、トル
エン、キシレン、クロロベンゼンなどの芳香族溶媒が好
ましい。

このようにして得られた反応生成物は一般式〔■〕（た
だし２式中２ｍは平均２〜７５であり、繰り返し単位内
の２個のイソプロピリデン基は互いにベンゼン環のメタ
位またはバラ位に結合している）で表わされる重合体（
以下、クレゾール末端フェノール重合体という）である
。仁のようにして得られたクレゾール末端フェノール重
合体は、ビス（１−ヒドロキシ−１−メチルエチル）ベ
ンゼンの単独重合体を含有しない。これは、ジイソプロ
ペニルベンゼンの二重結合は反応性が高く、６０℃以上
でアルキル化反応以外に、二重結合同士による重合を引
き起こしてしまうが、これに対し９本発明で用いるビス
（１−ヒドロキシ−１−メチルエチル）ベンセンは二重
結合の無い２官能のアルコールであり２本発明の反応条
件下では単独重合を起こさないためである。

次に、得られたクレゾール末端フェノール重合体が存在
する反応系にヒドロキシイソプロピルベンゼン又はα−
メチルスチレンを加え、末端クレゾール基のオルト位を
アルキル化（末端封鎖）シ。

本発明のフェノール系重合体〔ｆ′３を得る。

ヒドロキシイソプロピルベンゼン又はα−メチルスチレ
ンは、上記クレゾール末端フェノール重合体の末端クレ
ゾール基１当量に対して１〜２．５モルの範囲で使用さ
れるのが好ましく、配合量からは、バラクレゾールの使
用モル数とビス（１−ヒドロキシ−１−メチルエチル）
ベンゼンの使用モル数との差の２〜５倍のモル数で使用
すればよい。ヒドロキシイソプロピルベンゼン又はα−
メチルスチレンの使用量が少なすぎると上記クレゾール
末端フェノール重合体の末端クレゾール基中の水酸基に
対するオルト位が完全に封鎖されず。

水素の′！、まの重合体分子が残存し、多すぎると未反
応のヒドロキシイソプロピルベンゼン又はα−メチルス
チレンの残存量が多くなる。

末端封鎖時に使用される触媒としては上記アルキル化触
媒を用いることができ、これはクレゾール末端フェノー
ル重合体に対して０．２〜１０重量％用いられる。クレ
ゾール末端フェノール重合体の合成に引き続いて末端封
鎖する場合は、該合成時に用いた触媒が残存しているの
で、末端封鎖時に新たに加える必要はない。末端封鎖時
の反応温度は６０〜１３０℃が好ましく２反応時間は１
〜５時間が好ましい。

反応終了後は、水および水酸化ナトリウム、水酸化カリ
ウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム等の１〜２
チ希アルカリ水溶液で反応液を水洗あるいは中和水洗し
て触媒を除去する方法、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナト
リウム、酸化マグネシウム等のアルカリ粉末を加え、攪
拌ののち、中和塩を濾過する方法、トリエチルアミン、
トリエタノールアミン、モルホリン等のアミンを加え触
媒を中和する方法等で後処理される。触媒の中和水洗除
去、中和後の濾過による除去あるいは中和を終えた反応
液は、そのまま加熱減圧下に反応溶媒および残存する一
般式（ｎ）および〔ｌｌ）の化合物を除去し、フェノー
ル重合体を単離することができる。しかし２分析の結果
、微量の残存モノマーおよびオリゴマーが存在する場合
は、メタノール。

０，７−い、。７７．３−ヤ□ツやあ、い、−ヤ　　　
　゛サン、シクロヘキサンなどのパラフィン系溶媒等の
フェノール重合体の貧溶媒で再沈させるのが好ましい。

このようにして得られる本発明のフェノール系重合体は
無色あるいは淡黄色の非結晶性樹脂状物であり２式〔■
〕中のｎが数平均分子量に基づいて平均２〜７５０重合
体である。数平均分子量は。

８７８〜２０．　ＯＯＯである。

本発明に係るフェノール系重合体は、貯蔵中にブロッキ
ングしないように軟化点が７０℃以上のものが好ましく
、他の樹脂又はゴムとの相溶性の点からは２式〔Ｉ〕中
のｎが、数平均分子量に基づいて平均２〜３０のものが
好ましい。

上記した特開昭５８−１２１２３０号公報及び特開昭５
８−１２１２３１号公報に記載のクレゾール誘導体ある
いはアルキルニ置換フェノール誘導体との相違は、クレ
ゾール誘導体あるいはアルキルニ置換フェノール誘導体
が２官能のフェノールモノマーで結晶性化合物であるの
に対して１本発明に係るフェノール系重合体は繰シ返し
単位を有する重合体であって、非結晶性の樹脂状物であ
る。また、これらを合成する反応条件も大きく異なシ、
クレゾール誘導体あるいはアルキルニ置換フェノール誘
導体の場合、ビス（１−ヒドロキシ−１−メチルエチル
）ベンゼン１モルに対シて。

クレゾールあるいはアルキルニ置換フェノールを２．０
〜１０モル、好ましくは２．０〜６モルとクレゾールが
大過剰の反応条件下で行なうことが必要となっている。

（発明の効果） （実施例） 次に本発明の実施例を示す。

実施例１ 油水分離器を取付けた１、０００ｍＪ　　ガラス製三つ
ロフラスコに、バラクレゾール１０８９（１，００モル
）、メタ−ビス（１−ヒドロキシ−１−メチルエチル）
ベンゼン１８４９（０，９５モル）、トルエン１５０ｇ
およびパラトルエンスルホン酸７．５ｇを仕込み攪拌し
ながら昇温した。フラスコ内の温度が９５℃になった時
点で水がトルエンと−緒に留出し始めた。フラスコ内の
温度を１０５℃のまま８時間反応を行なった。乙の時留
出した水の量は３４ゴであシ、メタ−ビス（１−ヒドロ
キシ−１−メチルエチル）ベンゼンはほぼ完全に反応し
たことを確認した。この後、フラスコの温度を７０℃に
下げ、α−メチルスチレン１７．７９（０，１５モル）
を加え、３時間攪拌を続けた。

反応終了後、フラスコ内の反応液を１１！の分液ロート
へ移し、これにトルエン１５０ｇを加エタのち、イオン
交換水で５回洗浄を繰シ返してパラトルエンスルホン酸
を除去した。トルエン溶液ヲエバボレーターにかけ、溶
媒トルエンを２００９除去したのち、５００ｍ／のメタ
ノールに溶液を攪拌しながら注ぎ、白色沈殿を得た。沈
殿を減圧乾燥したととろ、２５０９の白色粉末を得た。

この重合体を高速液体クロマトグラフィーで分析したと
ころ、標準ポリスチレン換算で数平均分子量が１，７０
０（これに基づく式〔Ｉ〕中のｎが平均４．６）であわ
２重量平均分子量が、２，９００（これに基づく式〔Ｉ
〕中のｎが平均９．９）の重合体であった。

また、環球式軟化点測定器で軟化点を測定したところ、
軟化点は１４０℃であった。さらに、この重合体の耐熱
性を見るために、熱天秤分析を行なった。空気雰囲気下
で毎分１０℃の昇温速度で加熱を続けたところ、３２５
℃から減量が始まり。

３５０℃における減量の割合は２，５重量％であり。

エンジニアリングプラスチックス用の酸化防止剤として
十分使用できる耐熱性を有していることがわかった。

＝！、た２重クロロホルムを溶媒としてＮＭＲ，スペク
トルを分析したところ、２．３１）Ｉ）ｍにパラクレゾ
ールに基づくメチル基のシグナルが存在することから１
重合体中にパラクレゾールが組込オれていることがわか
る。また、メタ−ビス（１−ヒドロキシ−１−メチルエ
チル）ベンゼンに基づく４個のメチル基およびα−メチ
ルスチレンに基づく２個のメチル基のシグナルは０．９
〜１．７１）Ｉ）ｍ　　に存在し、このプロトン積分強
度は上述のパラクレゾールに基づくメチル基の４倍存在
し、末端クレゾールのオルト位がα−メチルスチレンで
封鎖され〔■〕で表わされる構造を有することが明らか
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１でパラクレゾールとメタ−ビス（１−
ヒドロキシ−１−メチルエチル）ベンゼンから得られた
重合体の核磁気共鳴スペクトルを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一般式〔 I 〕 ▲数式、化学式、表等があります▼〔 I 〕 （ただし、式中ｎは平均２〜７５であり、繰り返し単位
   内の２個のイソプロピリデン基は互いにベンゼン環のメ
   タ位またはパラ位に結合している）で表わされるフェノ
   ール系重合体。