KR0171932B1 - Preparation process of novolac epoxy resin - Google Patents
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Abstract
본 발명은 노볼락형 페놀계 수지로부터 고순도 노볼락형 에폭시 수지를 제조하는 방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 주로 전기, 전지 산업에 사용되어지며 미반응 원료 및 촉매 등의 불순물이 거의 함유되어 있지 않은 고순도 노볼락형 페놀계 수지로 부터 고순도 노볼락형 에폭시 수지를 수율 좋게 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a high-purity novolak-type epoxy resin from a novolak-type phenolic resin, more specifically, mainly used in the electric and battery industry, and contains almost no impurities such as unreacted raw materials and catalysts. The present invention relates to a method for producing a high-purity novolak-type epoxy resin from a high purity novolak-type phenolic resin which is not present.
즉, 페놀류와 알데히이드류를 산촉매하에서 반응시켜 노볼락형 페놀계 수지를 제조하는데, 이때 상기 페놀류와 알데하이드류를 물의 존재하에서 또는 탄소수 1∼5개의 알콜류나 케톤류를 100중량부에 대하여 1∼30중량부 첨가하여 산 촉매하에서 반응시키고 반응이 완료되면 소수성 유기용제를 상기 수지 100중량부에 대하여 200∼300중량부 첨가하여 노볼락형 페놀계 수지를 완전히 용해시킨 후, 이를 정치하여 물층(하층)과 수지층(상부)으로 분리시켜 하층의 물을 제거한 후 상기 수지 100중량부에 대하여 이온수 또는 증류수를 30∼100중량부 넣어 미반응 페놀류의 함량이 20ppm이하, 잔존 촉매의 양이 0.2ppm이하, 기타 미반응물의 함량이 1ppm 이하 및 전기전도도 5.0㎲/cm이하가 되도록 수세하고, 용제가 함유된 수지를 여과한 후, 소수성 유기용제를 회수하므로써 노볼락형 페놀계 수지를 제조하게 된다.That is, phenols and aldehydes are reacted under an acid catalyst to produce a novolak-type phenolic resin, wherein the phenols and aldehydes are present in water or 1 to 30 carbon atoms or ketones based on 100 parts by weight based on 100 parts by weight. After the addition of parts by weight, the reaction was carried out under an acid catalyst, and when the reaction was completed, 200 to 300 parts by weight of the hydrophobic organic solvent was added to 100 parts by weight of the resin to completely dissolve the novolak-type phenolic resin. After separating the lower layer of water to remove the lower layer of water and 30 to 100 parts by weight of ionized water or distilled water with respect to 100 parts by weight of the resin, the content of unreacted phenols is 20ppm or less, the amount of remaining catalyst is 0.2ppm or less, Water was washed so that the content of other unreacted substances was 1 ppm or less and the electrical conductivity was 5.0 ㎲ / cm or less, and after filtering the resin containing the solvent, the hydrophobic organic solvent was recovered. It is written producing a novolak type phenolic resin.
Description
[발명의 명칭][Name of invention]
고순도 노볼락형 에폭시 수지의 제조방법Manufacturing method of high purity novolac type epoxy resin
[발명의 상세한 설명]Detailed description of the invention
본 발명은 노볼락형 페놀계 수지로부터 고순도 노볼락형 에폭시 수지를 제조하는 방법에 관한 것으로, 점 더 구체적으로는 주로 전기, 전자 산업에 사용되어지며 미반응 원료 및 촉매 등의 불순물이 거의 함유되어 있지 않은 고순도 노볼락형 페놀계 수지로 부터 고순도 노볼락형 에폭시 수지를 수율좋게 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a high-purity novolak-type epoxy resin from a novolak-type phenolic resin, and more specifically, mainly used in the electric and electronic industries, and contains almost no impurities such as unreacted raw materials and catalysts. The present invention relates to a method for producing a high purity novolak type epoxy resin from a high purity novolak type phenolic resin which is not present.
노볼락형 페놀계 수지로 부터 제조되는 노볼락형 에폭시 수지는 경화 되었을 때 높은 가교 밀도와 내약품성, 내습성, 내열성 등의 경화 특성이 우수한 경화물 형태로 얻을 수 있으므로, 최근 전지 및 전자 산업용 봉지재 원료로서 널리 사용되고 있다.Novolak-type epoxy resins made from novolac-type phenolic resins can be obtained in the form of cured products having excellent crosslinking density, curing properties such as chemical resistance, moisture resistance, and heat resistance when cured. It is widely used as a raw material for ash.
그러나, 가수분해성 염소분의 함유량이 많은 에폭시 수지를 전기 및 전자 산업용 봉지재로 사용할 경우에는, 흡습으로 인하여 염소분이 가수분해되어 염소이온으로 유리되게 되어, 전기 및 전자 재료의 전기 절연성을 저하시키고, 리드선을 부식시키며, 봉지재를 균열시키는 등의 각종 문제를 발생시키는 문제점이 있다.However, when using an epoxy resin with a high content of hydrolyzable chlorine as an encapsulant for the electrical and electronics industry, chlorine is hydrolyzed due to moisture absorption and liberated with chlorine ions, thereby lowering the electrical insulation of electrical and electronic materials, There is a problem of causing various problems such as corroding the lead wire and cracking of the sealing material.
특히, 반도체로 사용되는 집적회로의 봉지재 원료로서 사용되는 노볼락형 에폭시 수지는 가수분해성 염소 함유량을 최소화시키는 것이 필수적이다.In particular, it is essential to minimize the hydrolyzable chlorine content of the novolak-type epoxy resin used as the encapsulant material of an integrated circuit used as a semiconductor.
또한 미반응 원료나 촉매 등의 불순물이 함유된 노볼락형 페놀계 수지로부터 제조되는 노볼락형 에폭시 수지는 부반응에 의하여 불순물이 다량 발생하여 수율의 저하를 가져옴은 물론, 에폭시 수지내에 탈염소화가 비교적 곤란한 부반응물의 생성으로 가수분해성 염소분의 함유량이 높아진다.In addition, novolak-type epoxy resins prepared from novolak-type phenolic resins containing impurities such as unreacted raw materials or catalysts may cause a large amount of impurities due to side reactions, resulting in lowered yields and dechlorination in the epoxy resins. The content of hydrolyzable chlorine increases due to the formation of difficult side reactions.
이러한 이유들로 인하여 미반응 원료 및 촉매 등의 불순물이 제거된 고순도의 노볼락형 페놀계 수지로 부터 에폭시 수지를 제조하여 가수분해성 염소분의 함유량이 적은 고순도 노볼락형 에폭시 수지를 제조할 필요성이 대두되었다.For these reasons, it is necessary to prepare an epoxy resin from a high-purity novolak-type phenolic resin from which impurities such as unreacted raw materials and a catalyst are removed, thereby producing a high-purity novolak-type epoxy resin having a low content of hydrolyzable chlorine. It has emerged.
에폭시 수지의 제조에 있어서 가수분해성 염소분을 저감시키기 위한 여러 가지 제조방법이 제안되어 있는데, 미국 특허 제4,137,220호에서는 물과 에피글로로하이드런을 60∼80℃의 온도와 감압하에서 공비시켜 연속적으로 물을 제거하면서 40∼50℃의 알카리금속 수산화물 수용액을 연속 적하시켜 노볼락 에폭시 수지를 제조하는 방법이 제안되었으나, 이 제조방법에서 얻은 에폭시 수지는 탈염소화가 비교적 곤란한 부반응물의 생성으로 통상 1000ppm이상의 높은 가수분해성 염소 함량을 갖고, 반응 종료후 부반응물의 제거시 유화층이 많이 발생하여 부생성물의 제거가 어려우며, 수율이 저하되는 문제점이 있다.Various preparation methods for reducing hydrolyzable chlorine in the production of epoxy resins have been proposed. US Pat. No. 4,137,220 discloses a continuous process by azeotropically combining water and epiglohydrohydron at a temperature of 60 to 80 ° C. under reduced pressure. A method of preparing a novolac epoxy resin by continuously dropping an aqueous alkali metal hydroxide solution at 40 to 50 ° C. while removing water was proposed. However, the epoxy resin obtained in this method is usually 1000 ppm due to the formation of a side reaction product which is relatively difficult to dechlorinate. It has a high hydrolyzable chlorine content as described above, the removal of the side reactions after the end of the reaction a lot of emulsification occurs, it is difficult to remove the by-products, there is a problem that the yield is lowered.
또한 일본 공개 특허 공보 소60-31517호에는 비양성자성 극성용매의 존재하에서, 일본 공개 특허 공보 소60-31516호에는 환상 또는 직쇄상의 에테르 화합물과 비양성자성 극성용매의 존재하에서, 그리고 일본 공개 특허 공보 소63-208583호에는 방향족 탄화수소계 용매와 비양성자성 극성용매의 존재하에서 연속적으로 물을 제거하면서 알카리금속 수산화물을 연속 적하하여 고순도 에폭시 수지를 제조하는 방법이 게시되어 있으나, 이러한 제조방법 또한 탈염소화가 비교적 곤란한 부반응물의 생성이 많아 가수분해성 염소를 충분히 저감시키지 못하며, 겔화물의 발생으로 유화층이 많이 발생하여 부반응물의 제거가 힘들어 수율이 저하되며, 감압상태에서 연속적으로 물을 제거하기 위하여 많은 에너지가 필요하게 되어 가격의 상승을 초래하므로 바람직하지 못하다.Japanese Unexamined Patent Publication No. 60-31517 discloses a non-protic polar solvent, and Japanese Unexamined Patent Publication No. 60-31516 discloses a cyclic or linear ether compound and an aprotic polar solvent, and Japanese Unexamined Patent Publication No. 60-31516. Patent Publication No. 63-208583 discloses a method for producing a high purity epoxy resin by continuously dropping alkali metal hydroxides while continuously removing water in the presence of an aromatic hydrocarbon solvent and an aprotic polar solvent. Due to the large amount of side reactions which are relatively difficult to dechlorinate, hydrolyzable chlorine cannot be sufficiently reduced, and the formation of gelling leads to the formation of a large amount of emulsified layers, making it difficult to remove the side reactions. It requires a lot of energy in order to increase the price. Mothada.
일본 공개 특허 공보 평5-17463호에서는 직쇄상의 에테르 화합물과 비양성자성 극성용매를 병용하여, 80℃이하의 온도와 상압에서 계내 수분의 함량을 0.1∼4.0중량%로 제어하면서 고형 알카리금속 수산화물을 일괄 첨가하여 반응 후 정제반응을 실시하여 고순도의 에폭시수지를 제조하는 방법을 제안하였으나, 이 제조방법에서 비양성자성 극성용매와 에테르 화합물의 병용시 반응중에 에피클로로하이드린이 분해되는 등 부반응으로 인한 겔화물의 발생으로 제품의 수율이 저하되고, 고형 알카리금속 수산화물을 일괄 투입하므로써 반응시 발열이 심해 반응온도의 조절이 어려워 반응이 균일하게 이루어지지 않아 부반응의 생성이 많고 제품의 수율과 질이 떨어지는 문제점이 있다.Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-17463 uses a linear ether compound and an aprotic polar solvent in combination to provide a solid alkali metal hydroxide while controlling the water content in the system to 0.1 to 4.0 wt% at a temperature of 80 ° C. or lower and atmospheric pressure. After the reaction, a method of preparing a high-purity epoxy resin was proposed by carrying out a purification reaction after the reaction.However, in this preparation method, epichlorohydrin is decomposed during the reaction when the aprotic polar solvent and the ether compound are used together. Due to the occurrence of gelation, the yield of the product is lowered and the solid alkali metal hydroxide is collectively added, so that the heat generation is severe during the reaction, and the reaction temperature is difficult to control. There is a problem falling.
뿐만 아니라, 에폭시 수지의 제조시 수율을 향상시키고 가수분해성 염소분을 저감화시키기 위하여 공정에 대한 여러 가지 변화를 검토하였는데, 일본 공개 특허 공보 평2-150412호 및 평2-150413호에서는 여과 및 수세 후, 원심분리에 의해 생성염을 제거하고 정제하는 방법이 제안되었으나, 이 방법은 수율의 향상에는 다소 효과가 있으나, 원심분리시의 에너지의 소비가 많고 공정 시간이 길어져 원가의 상승을 가져오며 가수분해성 염소분의 감소에는 큰 영향을 주지 않아 공업적인 사용에는 좋지 않다. 일본 공개 특허 공보 소60-186522호에서는 유리 아민형 음이온 교환수지를 10∼50℃에서 5∼100시간 접융반응시키는 방법이 제안되었고, 일본 공개 특허 공보 소60-199019호에서는 OH형 감염기 음이온 교환수지와 접융시키는 방법이 제안되었는데, 이들 방법에서는 장시간의 접융시간이 필요하고, 음이온 교환수지의 교환에서오는 원가 상승의 문제점이 있으며, 염소분의 저감화 효과도 좋지 않다.In addition, in order to improve the yield in the production of epoxy resin and to reduce the hydrolyzable chlorine content, various changes to the process were examined. In Japanese Patent Laid-Open Nos. Hei 2-150412 and Hei 2-150413 after filtration and washing, Although the method of removing and purifying the produced salt by centrifugation has been proposed, this method is somewhat effective in improving the yield. However, the energy consumption during centrifugation and the process time are long, resulting in a cost increase and hydrolyzability. It does not affect the reduction of chlorine content and is not good for industrial use. In Japanese Laid-Open Patent Publication No. 60-186522, a method of fusion reaction of a free amine anion exchange resin at 10 to 50 ° C. for 5 to 100 hours has been proposed. In Japanese Laid-Open Patent Publication No. 60-199019, an OH-type infectious group anion exchange is proposed. A method of fusion with a resin has been proposed. These methods require a long fusion time, a problem of cost increase resulting from the exchange of anion exchange resin, and a reduction effect of chlorine.
상기의 에폭시 수지 제조방법에서 노볼락형 페놀계 수지에 미반응 페놀류나 촉매가 잔존할 경우, 미반응 원료에 의한 부반응의 진행 및 잔존 촉매에 의한 부반응의 촉진으로 인하여 수율의 저하를 가져오고, 탈염소화가 곤란한 부반응물의 생성으로 인하여 에폭시 수지에 가수분해성 염소분이 많이 함유되게 되어 보다 좋지 않은 결과를 나타내게 된다.When unreacted phenols or catalysts remain in the novolak-type phenolic resin in the above-mentioned epoxy resin production method, the yield decreases due to the progress of the side reactions by the unreacted raw materials and the promotion of the side reactions by the remaining catalysts, and desalination. Due to the indigestion of the side reactions that are difficult to digest, the epoxy resin contains a lot of hydrolyzable chlorine, which results in worse results.
이에 따라 고순도의 노볼락형 페놀계 수지의 제조에 대한 검토가 필요하게 되었고, 특히 종래의 노볼락형 페놀계 수지의 제조방법은 탈수 반응시 최고 온도가 140∼180℃정도이기 때문에 미반응 원료 및 촉매의 제거가 어려우며, 불순물의 함유량을 적게 하기 위하여 200℃이상의 고온에서 탈수 반응을 시키면 수지 자체의 산화반응으로 인한 이물질이 증가하기 때문에 불순물을 극소로 감소시키는 것이 곤란하다.Accordingly, it is necessary to examine the production of high-purity novolak-type phenolic resins, and in particular, the conventional method for producing a novolak-type phenolic resin has an unreacted raw material and It is difficult to remove the catalyst, and it is difficult to reduce the impurities to a minimum because dehydration reaction at a high temperature of 200 ° C. or higher in order to reduce the content of impurities increases the foreign substances due to the oxidation reaction of the resin itself.
페놀류로 부터 불순물이 제거된 노볼락형 페놀계 수지를 제조하는 여러 방법이 제안되어 있는데, 일본 공개 특허 공보 소60-262815호에서는 페놀류와 알데하이드류를 산성 촉매하에서 반응시켜 탈수 및 미반응물을 제거하기 위해 150℃이하로 가열하면서 불활성 기체를 불어 넣는 제조 방법을, 일본 공개 특허 공보 소61-34009호에서는 페놀류와 알데하이드류를 산성 촉매하에서 반응시켜 탈수시킨 후에 물 또는 물과 불활성 기체를 불어 넣어 증류시키는 제조방법이 개시되어 있지만, 이 제조방법으로는 미반응 원료와 잔존 촉매를 완전히 제거하기가 곤란하다. 이러한 노볼락형 페놀계 수지로 부터 에폭시 수지를 제조할 경우, 산성 촉매에 의한 에폭시 환의 개환, 미반응 원료에 의한 부반응의 진행 및 탈염소화가 곤란한 부반응물의 생성으로 인하여 노볼락형 에폭시 수지의 수율이 저하될 뿐만 아니라 에폭시 수지 중의 가수분해성 염소분의 함유량이 증가하게 된다.Various methods have been proposed for producing a novolak-type phenolic resin in which impurities are removed from phenols. In Japanese Laid-Open Patent Publication No. 60-262815, phenols and aldehydes are reacted under an acidic catalyst to remove dehydration and unreacted substances. Japanese Laid-Open Patent Publication No. 61-34009 discloses a method for blowing an inert gas while heating it to 150 ° C. or lower, and dehydrating by reacting phenols and aldehydes under an acidic catalyst, followed by distillation by blowing water or water and an inert gas. Although a manufacturing method is disclosed, it is difficult to completely remove an unreacted raw material and a residual catalyst by this manufacturing method. When the epoxy resin is prepared from such a novolak-type phenolic resin, the yield of the novolak-type epoxy resin is due to the ring opening of the epoxy ring by the acidic catalyst, the progress of the side reaction by the unreacted raw material, and the generation of the side reaction which is difficult to dechlorination. Not only is this lowered, but also the content of hydrolyzable chlorine in the epoxy resin is increased.
본 발명은 상술한 문제점을 해결할 수 있는 미반응 페놀류 및 촉매가 거의 함유되지 않은 고순도의 노볼락형 페놀계 수지를 제조하고, 이로부터 가수분해성 염소분의 함유량이 적은 고순도 노볼락형 에폭시 수지를 수율 좋게 제조하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention produces a high-purity novolak-type phenolic resin containing almost no unreacted phenols and catalysts that can solve the above problems, and yields a high-purity novolak-type epoxy resin having a low content of hydrolyzable chlorine therefrom. The purpose is to provide a good manufacturing method.
즉, 본 발명의 페놀류와 알데하이드류를 산 촉매하에서 반응시킨 다음, 소수성 유기용제를 첨가하여 노볼락형 페놀계 수지를 용해시킨후, 미반응 페놀류의 함량이 20ppm 이하, 잔존 촉매의 양이 0.2ppm 이하, 기타 미반응물의 함량이 1ppm이하, 전기전도도 5.0㎲/cm 이하가 되도록 수세, 여과하여 고순도 노볼락형 페놀계 수지를 제조한 다음, 이를 알카리금속 수산화물의 존재하에서 에피클로로하이드린과 반응시킨 후 숙성시켜 노볼락형 에폭시 수지를 제조하고 과잉의 에피클로로하이드린을 회수한 후, 소수성 유기용제로 노볼락형 에폭시 수지를 용해하여 알카리금속 수산화물의 수용액으로 2차 정제시켜서 고순도의 노볼락형 에폭시 수지를 제조한다.That is, the phenols of the present invention and the aldehydes are reacted under an acid catalyst, and then a hydrophobic organic solvent is added to dissolve the novolak-type phenolic resin, and the content of unreacted phenols is 20 ppm or less, and the amount of the remaining catalyst is 0.2 ppm. Hereinafter, water and filtration were prepared to produce a high-purity novolak-type phenolic resin in an amount of 1 ppm or less of other unreacted materials and an electric conductivity of 5.0 kV / cm or less, and then reacted with epichlorohydrin in the presence of an alkali metal hydroxide. After aging, a novolak-type epoxy resin was prepared, and excess epichlorohydrin was recovered. The novolak-type epoxy resin was dissolved in a hydrophobic organic solvent, and then secondaryly purified with an aqueous solution of an alkali metal hydroxide to obtain a high-purity novolak-type epoxy resin. Prepare a resin.
이하 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명은 페놀류와 알데하이드류를 산촉매하에서 반응시켜 노볼락형 페놀계 수지를 제조하는데, 이때 상기 페놀류와 알데하이드류를 물의 존재하에서 또는 탄소수 1∼5개의 알콜류나 케톤류를 페놀류 100중량부에 대하여 1∼30중량부 첨가하여 산 촉매하에서 반응시키고 반응이 완료되면 소수성 유기용제를 상기 수지 100중량부에 대하여 200∼300중량부 첨가하여 노볼락형 페놀계 수지를 완전히 용해시킨 후, 이를 정치하여 물증(하층)과 수지층(상부)으로 분리시켜 하층의 물을 제거한 후 상기 수지 100중량부에 대하여 이온수 또는 증류수를 30∼100중량부 넣어 미반응 페놀류의 함량이 20ppm이하, 잔존 촉매의 양이 0.2ppm이하, 기타 미반응물의 함량이 1ppm이하, 및 전기전도도 5.0㎲/cm 이하가 되도록 수세하고, 용제가 함유된 수지를 여과한 후, 소수성 유기용제를 회수하므로써 노볼락형 페놀계 수지를 제조하게 된다.The present invention produces a novolak-type phenolic resin by reacting phenols and aldehydes under an acid catalyst, wherein the phenols and aldehydes are present in the presence of water or 1 to 5 carbon atoms or ketones based on 100 parts by weight of phenols. 30 parts by weight is added to react under an acid catalyst, and when the reaction is completed, 200 to 300 parts by weight of a hydrophobic organic solvent is added to 100 parts by weight of the resin to completely dissolve the novolak-type phenolic resin, which is then left to stand for water vapor (lower layer). ) And the resin layer (upper part) to remove the lower layer of water, and then 30-100 parts by weight of deionized water or distilled water is added to 100 parts by weight of the resin, and the content of unreacted phenols is 20 ppm or less, and the amount of remaining catalyst is 0.2 ppm or less. Water and other unreacted substances to 1 ppm or less, and an electric conductivity of 5.0 kW / cm or less, and after filtering the resin containing the solvent, By collecting the thereby producing a novolak type phenolic resin.
이렇게 제조된 노볼락형 페놀계 수지를 알카리금속 수산화물의 존재하에서 에피클로로하이드린과 40∼110℃를 유지하면서 30∼240분간 상압 또는 감압하에서 반응시킨 후 30∼120분 동안 숙성을 행하여 노볼락형 에폭시 수지를 제조하고, 과잉의 에피클로로하이드린을 회수한후, 소수성 유기용제로 노볼락형 에폭시 수지를 용해하여 에폭시 수지의 가수분해성 염소분 1당량에 대하여 1∼10당량의 알카리금속 수산화물 10∼50중량부 수용액으로 50∼90℃를 유지하면서 30∼180분간 2차정제반응을 행하여 고순도의 노볼락형 에폭시 수지를 제조하게 된다.The novolak-type phenolic resin thus prepared is reacted with epichlorohydrin in the presence of alkali metal hydroxide at 40 to 110 ° C. under atmospheric pressure or reduced pressure for 30 to 120 minutes, and then aged for 30 to 120 minutes. An epoxy resin was prepared, and excess epichlorohydrin was recovered, and then a novolak-type epoxy resin was dissolved in a hydrophobic organic solvent, and 10 to 10 equivalents of alkali metal hydroxide was added to 1 equivalent to 1 equivalent of the hydrolyzable chlorine component of the epoxy resin. The secondary purification reaction is carried out for 30 to 180 minutes while maintaining the 50 to 90 ℃ in 50 parts by weight aqueous solution to produce a high purity novolak-type epoxy resin.
본 발명에서 이용된 페놀류는 페놀, o-크레졸, p-크레졸, m-크레졸, 레조시놀, 비스페놀 A 및 크실레놀 등의 페놀기 수산기를 갖는 1종 또는 2종 이상의 혼합물이다.The phenols used in the present invention are one kind or a mixture of two or more kinds having a phenol group hydroxyl group such as phenol, o-cresol, p-cresol, m-cresol, resorcinol, bisphenol A and xylenol.
상기 알데하이드류는 포르말린, 파라포름알데하이드, 아세트알데하이드 중에서 선택된 1종을 사용한다.The aldehydes use one selected from formalin, paraformaldehyde and acetaldehyde.
상기 산 촉매로는 황산, 염산, 질산, 인산, 옥살산, 초산, 말레인산, 벤젠설폰산, 파라톨루엔설폰산, 설파인산 등의 유기 혹은 무기한 등을 사용한다.As the acid catalyst, organic or indefinite such as sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid, oxalic acid, acetic acid, maleic acid, benzenesulfonic acid, paratoluenesulfonic acid, sulfaic acid and the like are used.
잔존하는 염의 제거 및 수지에서 물의 분리가 용이하도록 하기 위하여 사용하는 소수성 유기용제는 크실렌, 톨루엔, 벤젠 등의 방향족 탄화수소류나, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 등의 케톤류 중의 하나 또는 둘 이상의 혼합물이며, 사용량은 수지 100중량부에 대하여 200∼300중량부이다. 용제량이 300중량부를 초과하면 용제의 회수시 시간이 오래 걸리고, 용제량이 200중량부 이하이면 수지와 물층의 분리에 시간이 매우 오래 걸려 생산성이 저하된다.Hydrophobic organic solvents used for easy removal of remaining salts and separation of water from resins are aromatic hydrocarbons such as xylene, toluene and benzene, ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, or a mixture of two or more thereof. The usage-amount is 200-300 weight part with respect to 100 weight part of resin. When the amount of the solvent exceeds 300 parts by weight, it takes a long time for the recovery of the solvent. When the amount of the solvent is 200 parts by weight or less, the separation of the resin and the water layer takes a very long time and the productivity is lowered.
또한 물은 증류수 및 이온교환수지로 정제한 순수(純水)와 같이 불순물이 적은 물을 사용하고, 물의 온도는 60∼100℃ 정도가 양호하며, 특히 양호한 온도는 80∼100℃이다.In addition, water uses water with few impurities, such as pure water purified by distilled water and ion-exchange resin, and the water temperature is preferably about 60 to 100 ° C, particularly preferably 80 to 100 ° C.
이 온도이하에서는 물의 용존산소가 남아 있을 가능성이 있으므로 페놀의 변색이 이루어지고 수지의 엉김이 발생한다.Below this temperature, there is a possibility that dissolved oxygen of water remains, so discoloration of phenol occurs and resin entanglement occurs.
상기 에피클로로하이드린은 노볼락형 페놀계 수지의 페놀성 수산기 1당량에 대하여 1∼15당량으로 사용된다.The epichlorohydrin is used in the amount of 1 to 15 equivalents to 1 equivalent of the phenolic hydroxyl group of the novolac phenolic resin.
노볼락형 페놀계 수지의 에폭시화 반응에 있어서 필요에 따라, 알코올류, 케톤류, 직쇄상 또는 환상의 에테르 화합물 및 비양성자성 극성용매중 1종 또는 2종 이상의 혼합용매를 첨가하여 반응을 촉진시키거나 물과 에피클로로하이드린 층과의 상용성을 증가시킬 수 있으며, 그 사용량은 용매의 종류에 따라 다소의 차이가 있으나 사용한 에피클로로하이드린에 대하여 0.5∼100중량부이다.In the epoxidation reaction of a novolak-type phenolic resin, one or two or more mixed solvents of alcohols, ketones, linear or cyclic ether compounds, and aprotic polar solvents may be added to promote the reaction as necessary. Alternatively, the compatibility between water and the epichlorohydrin layer may be increased, and the amount of use thereof may vary depending on the type of solvent, but may be 0.5 to 100 parts by weight based on the epichlorohydrin used.
알카리금속 수산화물은 노볼락형 페놀계 수지의 페놀성 수산기 1당량에 대하여 0.95∼1.05당량의 그래뉼상, 입상, 판상 또는 분말상의 고형 또는 30∼50중량% 수용액의 수산화나트륨이나 수산화칼륨 등을 연속 또는 분할 투입할 수 있으며 반응은 감압 또는 상압에서 행하고 물과 공비에 의하여 회수되어지는 에피클로로하이드린은 응축, 분리하여 반응기로 환류시킨다.Alkali metal hydroxides are composed of 0.95 to 1.05 equivalents of granules, granules, plates or powders of solid or 30 to 50% by weight of sodium hydroxide or potassium hydroxide, or the like, based on 1 equivalent of phenolic hydroxyl groups of the novolac phenolic resin. The reaction can be carried out at a reduced pressure or normal pressure, and the epichlorohydrin recovered by azeotroping with water is condensed and separated to reflux to the reactor.
2차 정제 반응에 있어서도, 필요에 따라 알코올류, 비양성자성 극성 용매류 및 직쇄상 또는 환상의 에테르 화합물중 1종 또는 2종 이상의 혼합용매를 첨가하여 그 정제 효과를 높일 수 있다. 이때 이러한 용매류의 사용량은 노볼락형 페놀계 수지에 대하여 1∼15중량부 정도가 좋다.Also in the secondary purification reaction, one or two or more mixed solvents of alcohols, aprotic polar solvents and linear or cyclic ether compounds can be added as necessary to enhance the purification effect. In this case, the amount of the solvent is preferably about 1 to 15 parts by weight based on the novolac phenolic resin.
이하 실시예를 통하여 본 발명의 제조방법을 좀 더 구체적으로 설명하지만, 다음의 실시예가 본 발명의 범주를 한정하는 것은 아니다.Hereinafter, the manufacturing method of the present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the following examples do not limit the scope of the present invention.
[실시예, 비교예][Example, Comparative Example]
*노볼락형 페놀계 수지의 제조* Production of novolac type phenolic resin
[실시예 1]Example 1
환류냉각기, 온도계 및 교반기가 부착된 용기에 o-크레졸 1,000g, p-톨루엔 설폰산 10g을 첨가한 다음, 이를 교반하면서 100℃까지 승온시킨다. 승온이 완료되면 37% 수용액인 포름알데하이드 600g을 150분간 균일한 속도로 첨가하고 30분간 유지반응을 행하여 o-크레졸 노볼락형 페놀계 수지(1)를 함성한다.1,000 g of o-cresol and 10 g of p-toluene sulfonic acid are added to a vessel equipped with a reflux condenser, a thermometer, and a stirrer, and the temperature is raised to 100 ° C. while stirring. When the temperature increase is completed, formaldehyde 600g, a 37% aqueous solution, is added at a uniform rate for 150 minutes and a holding reaction is carried out for 30 minutes to synthesize o-cresol novolak-type phenolic resin (1).
여기에 메틸이소부틸케톤(MIBK) 2,000g을 첨가하여 노볼락형 페놀계 수지를 용해시킨다. 30분간 정치시켜 물층(하층)과 수지층(상층)으로 분리시켜 하층의 물을 제거한다. 다시 85℃의 물 600g을 첨가하여 수세하고 같은 방법으로 2회 더 수세한다. 수세가 끝나면 1차상압에서 MIBK를 회수하고 2차로 용액온도를 160℃, 감압도 5Torr 정도에서 30분간 회수를 행하여 고순도의 o-크레졸 노볼락형 페놀계 수지(2)를 제조한다.2,000 g of methyl isobutyl ketone (MIBK) is added here to dissolve a novolak-type phenolic resin. It is left to stand for 30 minutes, and it separates into a water layer (lower layer) and a resin layer (upper layer), and removes water of a lower layer. Again, 600 g of water at 85 ° C. was added, followed by washing with water. After washing with water, the MIBK is recovered at the first atmospheric pressure, and the solution temperature is secondarily recovered at 160 ° C. for 30 minutes at a reduced pressure of about 5 Torr to prepare a high-purity o-cresol novolak-type phenolic resin (2).
이렇게 제조된 노볼락형 페놀계 수지(o-크레졸 노볼락 페놀 수지)중에 함유된 불순물의 분석 결과는 다음과 같다.The analysis results of impurities contained in the novolak-type phenol-based resin (o-cresol novolak phenol resin) thus prepared are as follows.
미반응 페놀류 : 0.0%Unreacted Phenols: 0.0%
미반응 알데하이드류 : 1.0ppmUnreacted aldehydes: 1.0 ppm
잔존 촉매 : 0.1ppmRemaining catalyst: 0.1 ppm
*측정밥법* Measuring method
1. 미반응 페놀류 : 가스크로마토그래피법1. Unreacted Phenols: Gas Chromatography
2. 미반응 알데히드류 : 아세틸 아세톤법2. Unreacted aldehydes: Acetyl Acetone Method
3. 추출수 분석 : 수지 100g에 증류수 90g을 가하고 100℃에서 2시간 추출한 후 추출수를 분석3. Extraction Water Analysis: After distilled water 90g is added to 100g of resin and extracted at 100 ℃ for 2 hours, the extract water is analyzed.
(1) Na+: 원자 흡광 분석법(1) Na + : atomic absorption spectrometry
(2) Cl-: 전위차 적정법(2) Cl -: potentiometric titration method
(3) 잔존촉매 : 이온 크로마토그래피법(3) Residual Catalyst: Ion Chromatography
[비교예 1]Comparative Example 1
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 o-크레졸 노볼락 페놀 수지(1)를 합성한 후, 상압에서 용액온도를 170℃, 감압도는 50Torr로 유지하여 추출물이 제거될 때까지 탈수반응을 행하여 o-크레졸 노볼락 페놀수지(2')를 제조한다.After synthesizing o-cresol novolac phenolic resin (1) in the same manner as in Example 1, the solution temperature was maintained at 170 ° C. and the reduced pressure was 50 Torr at normal pressure, followed by dehydration until the extract was removed. Cresol novolac phenol resin (2 ') is prepared.
이렇게 제조된 노볼락형 페놀 수지(o-크레졸 노볼락 페놀 수지)중에 함유된 불순물의 분석 결과는 다음과 같다.The analysis results of impurities contained in the novolak-type phenol resin (o-cresol novolak phenol resin) thus prepared are as follows.
미반응 페놀류 : 2.0%Unreacted Phenols: 2.0%
미반응 알데하이드류 : 300.0ppmUnreacted aldehydes: 300.0 ppm
잔존 촉매 : 80.0ppmRemaining Catalyst: 80.0ppm
*노볼락형 에폭시 수지의 제조* Production of novolac type epoxy resin
[실시예 2]Example 2
환류 냉각기, 온도계 및 교반기가 부착된 용기에 상기 실시예 1에서 제조되어진 -크레졸 노볼락 페놀 수지(2) 120g을 에피클로로하이드린 648g에 용해시키고 용액의 온도를 60℃까지 승온시킨다. 용액의 온도를 60℃로 유지시키면서 감압도 150Torr에서 49.8중량% 수산화나트륨 수용액 80.34g을 2시간에 걸쳐 일정한 속도로 연속 적하하면서 반응을 진행시킨다. 이때, 물과의 공비에 의하여 회수되어지는 에피클로로하이드린은 응축 분리하여 반응기로 환류시키고 물층은 분리 제거한다. 수산화나트륨 수용액의 적하가 완료되면 동일한 조건에서 1시간 동안 숙성을 행한다. 숙성 완료후 온도가 150℃를 넘지 않는 범위에서 감압도 5Torr이하로 하여 에피클로로하이드린을 회수한다. 회수가 완료되면 메틸이소부틸케톤 348g을 투입하여 에폭시 수지를 완전히 용해시킨 후, 증류수 200g을 가하여 교반하고 30분간 정치하여 물층을 통상의 방법으로 제거한다. 이 수지용액에 메탄올 8.7g과 30%수산화나트륨 5.0g을 가하여 65℃를 유지하면서 상압하에서 100분간 정제반응을 행하고 수세하여 반응 부생물 및 생성염을 제거한 후, 여과하고 용제를 회수하여 o-크레졸 노볼락 에폭시 수지를 얻는다.120 g of -cresol novolac phenol resin (2) prepared in Example 1 was dissolved in 648 g of epichlorohydrin and the temperature of the solution was raised to 60 ° C. in a vessel equipped with a reflux cooler, a thermometer and a stirrer. While maintaining the temperature of the solution at 60 ℃, the reaction proceeds while continuously dropping 80.34g of 49.8% by weight aqueous sodium hydroxide solution at a constant rate over 2 hours at 150 Torr under reduced pressure. At this time, epichlorohydrin recovered by azeotropy with water is condensed and refluxed to a reactor and the water layer is separated and removed. When the dropwise addition of the aqueous sodium hydroxide solution is completed, aging is performed for 1 hour under the same conditions. After aging is completed, epichlorohydrin is recovered at a reduced pressure of 5 Torr or less in a temperature not exceeding 150 ° C. When the recovery is completed, 348 g of methyl isobutyl ketone is added to completely dissolve the epoxy resin, 200 g of distilled water is added thereto, stirred, and left to stand for 30 minutes to remove the water layer in a conventional manner. 8.7 g of methanol and 5.0 g of 30% sodium hydroxide were added to the resin solution, followed by purification for 100 minutes at atmospheric pressure while maintaining the temperature at 65 ° C., followed by washing with water to remove reaction by-products and salts, and then filtration and solvent recovery to recover o-cresol. Obtain a novolac epoxy resin.
[실시예 3]Example 3
환류 냉각기, 온도계 및 교반기가 부착된 용기에 상기 실시예 1에서 제조되어진 o-크레졸 노볼락 페놀 수지(2) 120g을 에피클로로하이드린 648g에 용해시키고 용액의 온도를 50℃까지 승온시킨다. 용액의 온도가 50℃에 도달하면 메탄올 32.4g을 첨가한 후, 용액의 온도를 50℃로 유지시키면서 감압도 170Torr에서 49.8중량% 수산화나트륨 수용액 80.34g을 2시간에 걸쳐 일정한 속도로 연속 적하하면서 반응을 진행한다. 이때, 물과의 공비에 의하여 회수되어지는 에피클로로하이드린은 응축분리하여 반응기로 환류시키고 물층은 분리 제거한다. 수산화나트륨 수용액의 적하가 완료되면 동일한 조건에서 1시간 동안 숙성을 행한다. 숙성 완료후 온도가 150℃를 넘지 않는 범위에서 감압도 5Torr이하로 하여 에피클로로하이드린을 회수한다. 회수가 완료되면 메틸이소부틸케톤 348g을 투입하여 에폭시 수지를 완전히 용해시킨 후, 증류수 200g을 가하여 교반하고 30분간 정치하여 물층을 통상의 방법으로 제거한다. 이 수지용액에 메탄올 8.7g과 30% 수산화나트륨 5.3g을 가하여 65℃를 유지하면서 상압하에서 100분간 정제 반응을 행하고 수세하므로써 반응 부생물 및 생성염을 제거한 후, 여과하고 용제를 회수하여 o-크레졸 노볼락 에폭시 수지를 얻는다.120 g of o-cresol novolac phenol resin (2) prepared in Example 1 was dissolved in 648 g of epichlorohydrin in a vessel equipped with a reflux cooler, a thermometer and a stirrer, and the temperature of the solution was raised to 50 ° C. When the temperature of the solution reaches 50 ° C., 32.4 g of methanol is added, and then, while maintaining the temperature of the solution at 50 ° C., 80.34 g of a 49.8 wt% sodium hydroxide aqueous solution is continuously added dropwise at a constant rate over 2 hours at a reduced pressure of 170 Torr. Proceed. At this time, epichlorohydrin recovered by azeotropy with water is condensed and refluxed to the reactor, and the water layer is separated and removed. When the dropwise addition of the aqueous sodium hydroxide solution is completed, aging is performed for 1 hour under the same conditions. After aging is completed, epichlorohydrin is recovered at a reduced pressure of 5 Torr or less in a temperature not exceeding 150 ° C. When the recovery is completed, 348 g of methyl isobutyl ketone is added to completely dissolve the epoxy resin, 200 g of distilled water is added thereto, stirred, and left to stand for 30 minutes to remove the water layer in a conventional manner. 8.7 g of methanol and 5.3 g of 30% sodium hydroxide were added to the resin solution, followed by purification for 100 minutes at atmospheric pressure while maintaining the temperature at 65 ° C. to remove reaction by-products and salts, followed by filtration and recovery of the solvent to recover o-cresol. Obtain a novolac epoxy resin.
[실시예 4]Example 4
환류 냉각기, 온도계 및 교반기가 부착된 용기에 상기 실시예 1에서 제조되어진 o-크레졸 노볼락 페놀 수지(2) 120g을 에피클로로하이드린 648g에 용해시키고 용액의 온도를 60℃까지 승온시킨다. 용액의 온도가 60℃에 도달하면 메탄올 32.4g을 첨가한 후, 용액의 온도를 60℃로 유지시키면서 상압하에서 98중량% 수산화나트륨 40.8g을 2시간에 걸쳐 일정한 속도로 연속 또는 분할 적하하면서 반응을 진행시킨다. 수산화나트륨 수용액의 적하가 완료되면 동일한 조건에서 1시간 동안 숙성을 행한다. 숙성 완료후 동일 온도에서 증류수 40g을 가하여 교반하고 30분동안 정치하여 물층을 분리 제거하므로써 반응 생성염을 제거하고 온도가 150℃를 넘지 않는 범위에서 감압도 5Torr이하로하여 에피클로로하이드린을 회수한다. 회수가 완료되면 메틸이소부틸케톤 348g을 투입하여 에폭시 수지를 완전히 용해한 후 이 수지용액에 메탄올 8.7g과 30% 수산화나트륨 5.3g을 가하여 65℃를 유지하면서 상압하에서 100분간 정제 반응을 행하고 수세하여 반응 부생물 및 생성염을 제거한 후, 여과하고 용제를 회수하여 o-크레졸 노볼락 에폭시 수지를 얻는다.120 g of o-cresol novolac phenol resin (2) prepared in Example 1 was dissolved in 648 g of epichlorohydrin and the temperature of the solution was raised to 60 ° C. in a vessel equipped with a reflux cooler, a thermometer and a stirrer. When the temperature of the solution reaches 60 ° C., 32.4 g of methanol is added, and then, while maintaining the temperature of the solution at 60 ° C., 40.8 g of 98% by weight sodium hydroxide is added dropwise at a constant rate or continuously at a constant rate for 2 hours under normal pressure. Proceed. When the dropwise addition of the aqueous sodium hydroxide solution is completed, aging is performed for 1 hour under the same conditions. After completion of aging, 40g of distilled water is added and stirred at the same temperature, and left standing for 30 minutes to remove the reaction product salt by separating and removing the water layer, and recovering epichlorohydrin under a reduced pressure of 5 Torr or less in a temperature not exceeding 150 ° C. . When the recovery was completed, 348 g of methyl isobutyl ketone was added to completely dissolve the epoxy resin. Then, 8.7 g of methanol and 5.3 g of 30% sodium hydroxide were added to the resin solution, followed by purification for 100 minutes at atmospheric pressure while maintaining the temperature at 65 ° C. After removal of by-products and salts, filtration and solvent recovery to obtain o-cresol novolac epoxy resin.
[실시예 5]Example 5
환류 냉각기, 온도계 및 교반기가 부착된 용기에 상기 실시예 1에서 제조되어진 o-크레졸 노볼락 수지(2) 120g을 에피클로로하이드린 648g에 용해시키고 용액의 온도를 60℃까지 승온시킨다. 용액의 온도가 60℃에 도달하면 테트라부틸암모늄브로마이드 0.12g을 첨가한 후, 용액의 온도를 60℃로 유지시키면서 상압하에서 1시간 동안 반응시켜 노볼락형 페놀 수지의 클로로글리시딜에테르를 형성시키고 여기에 98중량% 수산화나트륨 40.8g을 2시간에 걸쳐 일정한 속도로 연속 또는 분할 적하하면서 폐환 반응을 진핸시킨다. 수산화나트륨 수용액의 적하가 완료되면 동일한 조건에서 1시간동안 숙성을 행한다. 숙성 완료후 동일 온도에서 증류수 40g을 가하여 교반한 후 30분 동안 정치하여 물층을 분리제거하여 반응 생성염을 제거하고 온도가 150℃을 넘지않는 범위에서 감압도 5Torr이하로 하여 에피클로로하이드린을 회수한다. 회수가 완료되면 메틸이소부틸케톤 348g을 투입하여 에폭시 수지를 완전히 용해시킨 후 이 수지용액에 메탄올 8.7g과 30% 수산화나트륨 5.3g을 가하여 65℃를 유지시키면서 상압하에서 100분간 정제반응을 행하고 수세하여 반응 부생물 및 생성염을 제거한 후, 여과하고 용제를 회수하여 o-크레졸 노볼락 에폭시 수지를 얻는다.120 g of o-cresol novolac resin (2) prepared in Example 1 was dissolved in 648 g of epichlorohydrin in a vessel equipped with a reflux cooler, a thermometer and a stirrer, and the temperature of the solution was raised to 60 ° C. When the temperature of the solution reaches 60 ° C., 0.12 g of tetrabutylammonium bromide is added, followed by reaction under normal pressure for 1 hour while maintaining the temperature of the solution at 60 ° C. to form chloroglycidyl ether of the novolak type phenol resin. Here, 40.8 g of 98% by weight sodium hydroxide is added dropwise continuously at a constant rate or divided portions over 2 hours to enhance the ring closure reaction. When the dropwise addition of the aqueous sodium hydroxide solution is completed, aging is performed for 1 hour under the same conditions. After completion of aging, 40g of distilled water was added and stirred at the same temperature, and then left to stand for 30 minutes to separate and remove the water layer to remove the reaction product salt, and to recover epichlorohydrin under a reduced pressure of 5 Torr or less within a temperature not exceeding 150 ° C. do. When the recovery was completed, 348 g of methyl isobutyl ketone was added to completely dissolve the epoxy resin, and 8.7 g of methanol and 5.3 g of 30% sodium hydroxide were added to the resin solution, followed by purification for 100 minutes at atmospheric pressure while maintaining the temperature at 65 ° C., followed by washing with water. After the reaction by-products and salts are removed, the mixture is filtered and the solvent is recovered to obtain an o-cresol novolac epoxy resin.
[비교예 2]Comparative Example 2
상기 비교예 1에서 제조되어진 노볼락형 페놀계 수지(2')를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 2와 동일한 조건으로 노볼락형 에폭시 수지를 제조한다.A novolak-type epoxy resin was prepared under the same conditions as in Example 2, except that the novolak-type phenol-based resin (2 ') prepared in Comparative Example 1 was used.
[비교예 3]Comparative Example 3
상기 비교예 1에서 제조되어진 노볼락형 페놀계 수지(2')를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 동일한 조건으로 노볼락형 에폭시 수지를 제조한다.A novolak-type epoxy resin was prepared under the same conditions as in Example 3, except that the novolak-type phenol-based resin (2 ') prepared in Comparative Example 1 was used.
[비교예 4][Comparative Example 4]
상기 비교예 1에서 제조되어진 노볼락형 페놀계 수지(2')를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 4와 동일한 조건으로 노볼락형 에폭시 수지를 제조한다.A novolak-type epoxy resin was prepared under the same conditions as in Example 4 except for using the novolak-type phenolic resin (2 ') prepared in Comparative Example 1.
[비교예 5][Comparative Example 5]
상기 비교예 1에서 제조되어진 노볼락형 페놀계 수지(2')를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 5와 동일한 조건으로 노볼락형 에폭시 수지를 제조한다.A novolak-type epoxy resin was prepared under the same conditions as in Example 5 except for using the novolak-type phenol-based resin (2 ') prepared in Comparative Example 1.
상기 실시예 및 비교예의 결과를 하기 표 1에 기재하였다.The results of the Examples and Comparative Examples are shown in Table 1 below.
상기 표1로부터 알수 있듯이, 본 발명에 따르면 미반응 페놀류 및 촉매가 거의 함유되지 않은 고순도의 노볼락형 페놀 수지를 제조할 수 있고, 이로부터 가수분해성 염소붙의 함유량이 적은 고순도 노볼락형 에폭시 수지를 수율 좋게 제조할 수 있다.As can be seen from Table 1, according to the present invention, a highly pure novolak-type phenol resin containing little unreacted phenols and catalysts can be prepared, and from this, a high-purity novolak-type epoxy resin having a small content of hydrolyzable chlorine is obtained. It is possible to produce a good yield.
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