KR101267734B1 - Phenol-formaldehyde resin and method of manufacturing phenol-formaldehyde resin - Google Patents

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Abstract

경화 후 투명성을 가질 수 있는 페놀 수지 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 페놀 수지 제조 방법은 (a) 포름알데히드 수용액에 페놀을 용해시키는 단계; (b) 촉매 존재 하에, 상기 페놀과 포름알데히드를 부가 반응시켜 페놀 수지 중간체를 형성하는 단계; (c) 상기 (b) 단계의 결과물에 포함된 물을 제거하는 단계; (d) 페놀 수지 경화온도보다 낮은 온도에서, 페놀 수지 중간체를 축합반응시키켜 페놀 수지를 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 페놀 및 포름알데히드를 몰비로 1 : 1.4 ~ 1 : 1.8의 비율로 사용하는 것을 특징으로 한다.
The phenol resin which can have transparency after hardening, and its manufacturing method are disclosed.
Method for producing a phenol resin according to the present invention comprises the steps of (a) dissolving phenol in aqueous formaldehyde solution; (b) adding phenol and formaldehyde in the presence of a catalyst to form a phenol resin intermediate; (c) removing the water contained in the result of step (b); (d) condensing the phenol resin intermediate to form a phenol resin at a temperature lower than the phenol resin curing temperature, wherein the phenol and formaldehyde are used in a molar ratio of 1: 1.4 to 1: 1.8. Characterized in that.

Description

페놀 수지 및 그 제조 방법 {PHENOL-FORMALDEHYDE RESIN AND METHOD OF MANUFACTURING PHENOL-FORMALDEHYDE RESIN}Phenolic resin and its manufacturing method {PHENOL-FORMALDEHYDE RESIN AND METHOD OF MANUFACTURING PHENOL-FORMALDEHYDE RESIN}

본 발명은 페놀 수지(phenol-formaldehyde resin) 제조 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연마지의 탑 코팅 등의 용도로 활용될 수 있도록 변색을 억제할 수 있는 페놀 수지 제조 방법 및 그 제조 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a phenol resin (phenol-formaldehyde resin) manufacturing technology, and more particularly to a phenol resin manufacturing method and apparatus for producing a phenol resin that can be suppressed discoloration so that it can be used for the purpose of coating, such as top coating of abrasive paper. .

페놀 수지는 열경화성수지로서 기계적 강도가 높고 내열성이 우수하며 전기절연성, 내약품성 및 접착력이 대단히 좋다. 이러한 특성으로 인하여 페놀 수지는 성형재료, 접착제, 적층재료 등 여러 가지 용도에 이용되고 있다.Phenolic resin is a thermosetting resin with high mechanical strength, excellent heat resistance, and excellent electrical insulation, chemical resistance and adhesion. Due to these characteristics, phenol resins are used in various applications such as molding materials, adhesives, and laminate materials.

또한, 페놀 수지는 우수한 내열성과 내마모성 등의 특성으로 인하여 연마지의 코팅 물질로도 활용된다.
In addition, the phenol resin is also used as a coating material of abrasive paper due to its excellent heat resistance and wear resistance.

본 발명의 목적은 경화 과정에서 변색되는 것을 억제할 수 있는 페놀 수지 제조 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a method for producing a phenol resin that can suppress discoloration in the curing process.

본 발명의 다른 목적은 경화 후 투명성을 유지할 수 있는 연마지 탑 코팅층 형성용 페놀 수지를 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide a phenol resin for forming a polishing paper top coating layer capable of maintaining transparency after curing.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 페놀 수지 제조 방법은 (a) 포름알데히드 수용액에 페놀을 용해시키는 단계; (b) 촉매 존재 하에, 상기 페놀과 포름알데히드를 부가 반응시켜 페놀 수지 중간체를 형성하는 단계; (c) 상기 (b) 단계의 결과물에 포함된 물을 제거하는 단계; (d) 페놀 수지 경화온도보다 낮은 온도에서, 페놀 수지 중간체를 축합 반응시켜 페놀 수지를 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 페놀 및 포름알데히드를 몰비로 1 : 1.4 ~ 1 : 1.8의 비율로 사용하는 것을 특징으로 한다. Method for producing a phenol resin according to an embodiment of the present invention for achieving the above object (a) dissolving phenol in aqueous formaldehyde solution; (b) adding phenol and formaldehyde in the presence of a catalyst to form a phenol resin intermediate; (c) removing the water contained in the result of step (b); (d) condensation reaction of the phenol resin intermediate to form a phenol resin at a temperature lower than the phenol resin curing temperature, wherein the phenol and formaldehyde are used in a molar ratio of 1: 1.4 to 1: 1.8. It is characterized by.

이때, 상기 촉매는 상기 페놀 100 중량%에 대하여, 1.5 ~ 3.0 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. At this time, the catalyst is preferably added at 1.5 to 3.0% by weight based on 100% by weight of the phenol.

또한, 상기 (b) 단계는 85 ~ 90 ℃에서 실시되는 것이 바람직하다.
In addition, the step (b) is preferably carried out at 85 ~ 90 ℃.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 페놀 수지는 연마지의 탑 코팅층 형성용 페놀 수지로서, 잔류 페놀이 0.7 중량% 이하로 포함되어 있는 것을 특징으로 한다.
The phenol resin according to the embodiment of the present invention for achieving the above object is a phenol resin for forming a top coating layer of abrasive paper, characterized in that the residual phenol is contained in 0.7% by weight or less.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 페놀 수지 제조 방법을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 있어서, 페놀 용해 및 페놀 수지 중간체 형성 정에서 이용된 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 있어서, 페놀과 포름알데히드 사용량에 따른 페놀 수지 중간체층에 잔류하는 페놀과 포름알데히드의 함량을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 있어서, 촉매 첨가량에 따른 반응 시간을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 있어서, 반응 온도에 따른 반응 시간을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 페놀 수지의 FT-IR 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 페놀 수지로부터 탑 코팅층이 형성된 연마지를 나타낸 것이다.
Figure 1 schematically shows a method for producing a phenol resin according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 schematically shows the apparatus used in the embodiment of the present invention in phenol dissolution and phenol resin intermediate formation tablets.
Figure 3 shows the content of phenol and formaldehyde remaining in the phenol resin intermediate layer according to the amount of phenol and formaldehyde used in the embodiment of the present invention.
Figure 4 shows the reaction time according to the amount of catalyst in the embodiment of the present invention.
5 shows the reaction time according to the reaction temperature in the embodiment of the present invention.
Figure 6 shows the results of the FT-IR analysis of the phenol resin prepared according to the embodiment of the present invention.
Figure 7 shows the abrasive paper formed with the top coating layer from the phenol resin prepared according to the embodiment of the present invention.

본 발명의 특징과 이를 달성하기 위한 방법은 첨부되는 도면과, 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해진다. 그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시예에 한정되는 것은 아니며, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하기 위함이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의될 뿐이다.The features of the present invention and the method for achieving the same will be apparent from the accompanying drawings and the embodiments described below. However, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in various forms. The present embodiments are provided so that the disclosure of the present invention is complete and that those skilled in the art will fully understand the scope of the present invention. The invention is only defined by the description of the claims.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 페놀 수지 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
Hereinafter, a phenol resin and a method for manufacturing the same according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 페놀 수지 제조 방법을 개략적으로 나타낸 것이다. Figure 1 schematically shows a method for producing a phenol resin according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 페놀 수지 제조 방법은 페놀 용해 단계(S110), 부가 반응에 의한 페놀 수지 중간체 형성 단계(S120), 물 제거 단계(S130) 및 축합 반응에 의한 페놀 수지 형성 단계(S140)를 포함한다.
1, the phenol resin manufacturing method according to an embodiment of the present invention is a phenol dissolving step (S110), phenol resin intermediate formation step (S120) by the addition reaction, water removal step (S130) and phenol by the condensation reaction It includes a resin forming step (S140).

페놀 용해Phenolic Soluble

페놀 용해 단계(S110)에서는 포름알데히드 수용액에 페놀을 용해시킨다. In the phenol dissolving step (S110), phenol is dissolved in an aqueous solution of formaldehyde.

포름알데히드 수용액은 포르알데히드가 30 ~ 60 중량% 정도 포함된 것을 이용할 수 있으며, 널리 이용되는 바와 같이 포름알데히드가 37중량% 포함된 수용액인 포르말린(Formalin)을 이용할 수 있다. Formaldehyde aqueous solution may be used that contains about 30 to 60% by weight of formaldehyde, formaldehyde may be used as an aqueous solution containing 37% by weight of formaldehyde as widely used.

이때, 페놀과 포름알데히드의 사용량은, 페놀 : 포름알데히드 몰비로 1 : 1.4 ~ 1 : 1.8의 비율로 사용하는 것이 바람직하다. At this time, it is preferable to use the usage-amount of a phenol and formaldehyde in the ratio of 1: 1.4-1: 1.8 by phenol: formaldehyde molar ratio.

페놀 1몰당 포름알데히드의 사용량이 1.4몰 미만일 경우, 후술하는 페놀 수지 중간체 형성 단계에서 미반응된 페놀의 양이 증가한다. 이러한 미반응된 페놀의 양이 클 경우, 페놀 수지 경화 과정에서 변색의 요인으로 작용하여, 투명성을 확보할 수 없는 문제점이 있다. If the amount of formaldehyde per mole of phenol is less than 1.4 moles, the amount of unreacted phenol increases in the phenol resin intermediate forming step described later. If the amount of such unreacted phenol is large, there is a problem in that it acts as a factor of discoloration in the phenol resin curing process, it can not secure transparency.

반대로, 페놀 1몰당 포름알데히드의 사용량이 1.8몰을 초과하는 경우, 페놀 수지 중간체 형성 단계에서 미반응 페놀 감소 효과 증대없이, 미반응된 유독성의 포름알데히드의 양이 증가한다.
Conversely, when the amount of formaldehyde used per mole of phenol exceeds 1.8 moles, the amount of unreacted toxic formaldehyde increases without increasing the effect of reducing unreacted phenol in the phenol resin intermediate formation step.

페놀 수지 중간체 형성Phenolic Resin Intermediates Formation

다음으로, 페놀 수지 중간체 형성 단계(S120)에서는 페놀과 포름알데히드를 부가 반응시켜 페놀 수지 중간체를 형성한다. Next, in the phenol resin intermediate forming step (S120), the phenol and formaldehyde are added to form an phenol resin intermediate.

이때, 본 단계는 촉매 존재 하에서 이루어진다. 촉매로는 트리에틸아민(triethylamine)을 이용할 수 있다. 이러한, 트리에틸아민은 반응시간 단축에 기여한다. At this time, this step is carried out in the presence of a catalyst. Triethylamine may be used as the catalyst. Such triethylamine contributes to shortening of reaction time.

상기 촉매는 페놀 100 중량%에 대하여, 1.5 ~ 3.0 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 촉매의 사용량이 페놀 100 중량% 대비 1.5 중량% 미만일 경우, 반응시간 단축에 기여하지 못하였다. 반대로, 촉매의 사용량이 페놀 100 중량% 대비 3.0 중량%를 초과하는 경우, 더 이상의 반응시간 단축효과를 얻기 어려웠다.The catalyst is preferably added at 1.5 to 3.0% by weight based on 100% by weight of phenol. When the amount of the catalyst used is less than 1.5% by weight based on 100% by weight of phenol, it did not contribute to shortening the reaction time. On the contrary, when the amount of the catalyst exceeds 3.0% by weight based on 100% by weight of phenol, it was difficult to obtain a further reaction time shortening effect.

또한, 본 단계(S120)는 85 ~ 90 ℃의 반응 온도에서 실시되는 것이 바람직하다. 실험 결과, 반응 온도가 85℃ 미만에서는 반응 시간이 10시간 이상, 많게는 20시간 가까이 소요되었다. 한편, 반응 온도가 90℃를 초과하는 경우 용액안정성이 문제될 수 있다. In addition, this step (S120) is preferably carried out at a reaction temperature of 85 ~ 90 ℃. As a result of the experiment, when the reaction temperature was lower than 85 ° C., the reaction time took more than 10 hours and as much as 20 hours. On the other hand, when the reaction temperature exceeds 90 ℃ solution stability may be a problem.

반면, 반응 온도가 85 ~ 90℃인 경우, 반응 시간이 수 시간으로 단축되었으며 용액 안정성도 유지되었다. 특히 반응 온도가 90℃인 경우, 반응시간이 대략 4 ~ 5시간으로 단축되었다. On the other hand, when the reaction temperature is 85 ~ 90 ℃, the reaction time was shortened to several hours and solution stability was also maintained. In particular, when the reaction temperature is 90 ℃, the reaction time was shortened to approximately 4 to 5 hours.

본 단계(S120)는 페놀에 3개의 메틸기가 부가되는 부가반응에 해당되고, 부가 반응 결과 형성된 페놀 수지 중간체는 하기 화학식 1로 표시되는 트리메틸올페놀(Trimethylolphenol)이었다. This step (S120) corresponds to an addition reaction in which three methyl groups are added to phenol, and the phenol resin intermediate formed as a result of the addition reaction was trimethylolphenol represented by Chemical Formula 1 below.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112011022986823-pat00001
Figure 112011022986823-pat00001

본 단계(S120)의 결과물은 상기 페놀 수지 중간체인 트리메틸올페놀, 물, 미반응된 페놀과 포름알데히드를 포함한다.
The result of this step (S120) includes the phenol resin intermediate trimethylolphenol, water, unreacted phenol and formaldehyde.

물 제거Water removal

다음으로, 물 제거 단계(S130)에서는 전술한 페놀 수지 중간체 형성 단계(S120)의 결과물에 포함된 물을 제거한다. Next, in the water removal step (S130) to remove the water contained in the product of the above-described phenol resin intermediate forming step (S120).

보다 구체적으로, 물을 제거하기 위하여, 10 ~ 30℃ 정도의 상온에서 페놀 수지 중간체 형성 단계(S120)의 결과물을 하루정도 방치한다. 그 결과 페놀 수지 중간체와 물이 층분리되어, 하부에는 페놀 수지 중간체층이 형성되고, 상부에는 물층이 형성된다. 이렇게 층분리된 결과물에서 물을 제거한다. More specifically, in order to remove the water, the resultant of the phenol resin intermediate forming step (S120) at room temperature of about 10 ~ 30 ℃ is left for about one day. As a result, the phenol resin intermediate and water are separated into layers, a phenol resin intermediate layer is formed at the lower portion, and a water layer is formed at the upper portion. Water is removed from the resulting layered product.

이후, 페놀 수지 중간체층에 대하여, 미반응 페놀의 양을 측정한 결과, 중간체층 전체 중량의 7.5 ~ 8.5 중량%로 나타났다. 이는 본 발명에서 페놀과 포름알데히드의 사용량을 몰비로 1 : 1.4 ~ 1 : 1.8의 비율로 사용한 결과에 해당한다.
Then, with respect to the phenol resin intermediate layer, the amount of unreacted phenol was measured, it was found to be 7.5 to 8.5% by weight of the total weight of the intermediate layer. This corresponds to the result of using the amount of phenol and formaldehyde in a molar ratio of 1: 1.4 to 1: 1.8 in the present invention.

페놀 수지 형성Phenolic Resin Formation

다음으로, 페놀 수지 형성 단계(S140)에서는 페놀 수지 경화온도보다 낮은 온도에서, 페놀 수지 중간체를 축합반응시켜 페놀 수지를 형성한다. Next, in the phenol resin forming step (S140), at a temperature lower than the phenol resin curing temperature, the phenol resin intermediate is condensed to form a phenol resin.

본 단계에서는 화학식 2로 표시되는 페놀 수지가 형성된다 In this step, the phenol resin represented by the formula (2) is formed.

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112011022986823-pat00002
Figure 112011022986823-pat00002

아울러, 본 단계에서 잔류 페놀, 잔류 포름알데히드, 잔류 물 및 축합반응에 의해 생성되는 물이 증발 등에 의하여 제거된다. In addition, in this step, residual phenol, residual formaldehyde, residual water and water produced by the condensation reaction are removed by evaporation or the like.

이를 위하여, 본 단계(S140)는 100 ~ 120℃의 반응 온도에서 실시되는 것이 바람직하다. 본 단계의 반응 온도가 100℃ 미만일 경우, 잔류 물 등의 제거 효과가 낮다. 반대로, 본 단계의 반응 온도가 120℃를 초과하는 경우, 형성되는 페놀 수지가 경화가 진행될 수 있어 바람직하지 못하다.
To this end, this step (S140) is preferably carried out at a reaction temperature of 100 ~ 120 ℃. When the reaction temperature of this step is less than 100 degreeC, the removal effect, such as a residue, is low. On the contrary, when the reaction temperature of this step exceeds 120 ° C, the phenol resin to be formed is not preferable because curing can proceed.

상기 과정들을 통하여 제조된 페놀 수지는 잔류 페놀이 0.6 ~ 0.69 중량% 정도로서, 0.7 중량% 이하로 나타났다. The phenol resin produced through the above process was 0.6 ~ 0.69% by weight of the residual phenol, 0.7 wt% or less appeared.

제조된 페놀 수지를 경화시킨 후, 색상을 관찰한 결과 거의 투명에 가까운 색을 나타낼 수 있었다. After curing the prepared phenol resin, the color was observed, the color was almost transparent.

따라서, 본 발명에 따른 페놀 수지는 페놀 수지 자체의 내열성과 내마모성과 함께 경화시 투명성을 계속 유지할 수 있어, 연마지의 탑 코팅층 형성용 등의 용도로 활용할 수 있다.
Therefore, the phenol resin according to the present invention can maintain transparency during curing together with the heat resistance and abrasion resistance of the phenol resin itself, and can be utilized for applications such as forming a top coating layer of abrasive paper.

실시예Example

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다. Hereinafter, the configuration and operation of the present invention through the preferred embodiment of the present invention will be described in more detail. It is to be understood, however, that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed in a limiting sense.

여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
Details that are not described herein will be omitted since those skilled in the art can sufficiently infer technically.

1. 시약 및 실험 장치1. Reagent and Experiment Device

(1) 시약(1) reagent

시약으로는 다음의 것들을 사용하였다.As the reagents, the followings were used.

Phenol(99%; Samchun Pure Chemical Co.), Formaldehyde(37%; Kanto Chemical Co.)를 합성 주원료로 사용하였으며 촉매로는 Triethylamine(99% ; Daejung Chemical Co.)을 사용하였다. 페놀 수지의 첨가용제로 Methanol(99%; Duksan Pure Chemical Co.)을 사용하였다. 반응에 사용된 모든 시약은 더 이상의 정제 없이 사용하였다.
Phenol (99%; Samchun Pure Chemical Co.) and Formaldehyde (37%; Kanto Chemical Co.) were used as synthetic main raw materials and Triethylamine (99%; Daejung Chemical Co.) was used as a catalyst. Methanol (99%; Duksan Pure Chemical Co.) was used as an addition solvent of the phenol resin. All reagents used in the reaction were used without further purification.

(2) 장치(2) device

페놀 용해 및 페놀 수지 중간체 형성까지는 도 2에 도시된 예와 같이, 사구플라스크(210), 히터(220), 온도조절기(230), 온도센서(240), 교반기(250), 응축기(260)로 이루어진 장치를 이용하였다. 도 2에서 280은 냉각수를 의미하며, 장치는 진공 펌프에 연결되었다. 페놀 수지 형성과 잔류 페놀의 제거를 위하여, 진공오븐과 트랩을 사용하였다.To the phenol dissolution and phenol resin intermediate formation, as shown in FIG. 2, the sand dune flask 210, the heater 220, the temperature controller 230, the temperature sensor 240, the stirrer 250, and the condenser 260. A device was used. In FIG. 2 280 means coolant and the apparatus is connected to a vacuum pump. Vacuum ovens and traps were used for phenol resin formation and removal of residual phenol.

페놀 수지 중간체층과 페놀 수지에 포함된 각 성분의 함량은 GC(model:Shimadzu GC-14B, TCD DET/Porapak Q Column)로 분석하였다. 또한, 페놀 수지의 합성여부 확인을 위한 FT-IR분석은 FT-IR(Bio-Rad,FTS 165)을 사용하였다.
The content of each component contained in the phenol resin intermediate layer and phenol resin was analyzed by GC (model: Shimadzu GC-14B, TCD DET / Porapak Q Column). In addition, FT-IR analysis (Bio-Rad, FTS 165) was used to confirm the synthesis of phenol resin.

2. 페놀 수지의 제조2. Preparation of Phenolic Resin

페놀과 포름알데히드를 각각 정량한 후, 초기 반응 온도를 30℃에서 페놀을 충분히 용해하였다. 페놀 용해 후, 촉매를 투입하고 질소가스로 반응기 내부를 퍼지하였다. After quantifying phenol and formaldehyde, respectively, phenol was sufficiently dissolved at an initial reaction temperature of 30 ° C. After phenol dissolution, a catalyst was added and the inside of the reactor was purged with nitrogen gas.

페놀 수지 중간체 형성을 위하여, 촉매 투입 후 1시간에 걸쳐 서서히 온도를 올리고, 반응물들을 부가반응시켰다. 반응이 완료 된 반응물은 1L 비커(beaker)에 옮기고 상온에서 하루 동안 방치하여 층 분리시킨 후 상층의 물을 제거하였다. In order to form a phenolic resin intermediate, the temperature was gradually raised over 1 hour after the addition of the catalyst, and the reactions were further reacted. After the reaction was completed, the reactants were transferred to a 1L beaker and left at room temperature for one day to separate the layers, and the water of the upper layer was removed.

그리고 나머지를 진공오븐에 넣고 120℃의 온도에서 3시간 동안 축합반응을 실시하면서 잔류 페놀 등을 제거하였다.
The rest was put in a vacuum oven and condensation reaction was performed at 120 ° C. for 3 hours to remove residual phenol.

3. 실험 결과3. Experimental Results

도 3 및 표 1은 본 발명의 실시예에 있어서, 페놀과 포름알데히드 사용량에 따른 페놀 수지 중간체층에 잔류하는 페놀과 포름알데히드의 함량을 나타낸 것이다. 3 and Table 1, in the embodiment of the present invention, shows the content of phenol and formaldehyde remaining in the phenol resin intermediate layer according to the amount of phenol and formaldehyde used.

[표 1] (단위 : 중량%)[Table 1] (unit:% by weight)

Figure 112011022986823-pat00003
Figure 112011022986823-pat00003

평가를 위하여, 페놀(P)에 대한 포름알데히드(F)의 사용량을 몰 비(F/P)로 1.0, 1.25, 1.5, 1.8에서 각각 4시간동안 반응시킨 후, 페놀 수지 중간체층에 잔류하는 페놀과 포름알데히드의 함량을 측정하였다. 이 때 촉매는 패놀 100 중량% 대비 1.5중량%를 사용하였다. 반응온도는 90℃로 유지하였다. For evaluation, the amount of formaldehyde (F) to phenol (P) was reacted for 4 hours at 1.0, 1.25, 1.5, and 1.8 in molar ratios (F / P), respectively, and then phenol remaining in the phenol resin intermediate layer. And the content of formaldehyde was measured. At this time, the catalyst was used 1.5% by weight based on 100% by weight of phenol. The reaction temperature was maintained at 90 ° C.

분석결과, F/P 몰비가 증가함에 따라 잔류 페놀 농도가 9.19 중량%에서 7.58 중량%로 감소하는 경향을 나타내었다. 또한, 잔류 포름알데히드와 물은 각각 0 ~ 1.08 중량%과 15.5 ~ 16 중량%의 농도를 나타내었다. 또한 페놀과 포름알데히드의 잔류량은 서로 반대 경향을 나타내었으며, 페놀 수지의 색상에 큰 영향을 미치는 미반응 페놀의 양을 줄이기 위하여는 F/P 몰비가 1.4 ~ 1.8인 것이 바람직하였다. As a result, as the F / P molar ratio was increased, the residual phenol concentration tended to decrease from 9.19 wt% to 7.58 wt%. In addition, residual formaldehyde and water showed concentrations of 0 to 1.08 wt% and 15.5 to 16 wt%, respectively. In addition, the residual amounts of phenol and formaldehyde tended to be opposite to each other, and in order to reduce the amount of unreacted phenol having a great influence on the color of the phenol resin, the molar ratio of F / P was preferably 1.4 to 1.8.

표 2는 페놀과 포름알데히드 사용량에 따라서, 진공오븐에서 페놀 수지를 형성한 후 결과물의 함량을 나타낸 것이다. Table 2 shows the resultant content after forming the phenol resin in the vacuum oven according to the amount of phenol and formaldehyde used.

표 2를 참조하면, 페놀 수지 중간체층에서 보였던 잔류 페놀과 포름알데히드, 물이 제거되었다. 그리고 페놀 수지의 생성량은 약 98중량%였다. 이는 진공오븐에서, 페놀 수지 형성 중, 잔류 물질의 대부분이 증발하였기 때문인 것으로 보인다. Referring to Table 2, residual phenol, formaldehyde, and water which were seen in the phenol resin intermediate layer were removed. And the amount of phenol resins produced was about 98% by weight. This appears to be due to the fact that most of the residual material evaporated during the formation of the phenolic resin in the vacuum oven.

[표 2] (단위 : 중량%)[Table 2] (unit:% by weight)

Figure 112011022986823-pat00004

Figure 112011022986823-pat00004

도 4는 본 발명의 실시예에 있어서, 촉매 첨가량에 따른 반응 시간을 나타낸 것이다.Figure 4 shows the reaction time according to the amount of catalyst in the embodiment of the present invention.

평가를 위하여, 페놀에 대한 포름알데히드의 몰비(F/P)를 1.8로 하고, 반응온도를 90℃로 일정하게 유지한 상태에서 촉매농도 만을 변화시켜 실험하였다. For evaluation, the molar ratio (F / P) of formaldehyde to phenol was set to 1.8, and the experiment was carried out by changing only the catalyst concentration while maintaining the reaction temperature at 90 ° C.

실험결과, 촉매인 트리에틸아민의 농도가 높아질수록 반응시간이 크게 감소되는 경향을 나타내었다. 특히, 촉매의 첨가량이 페놀 수지 100 중량% 대비 0.8 중량%에서는 약 10시간의 반응시간이 소요되었지만, 촉매의 첨가량을 페놀 수지 1.5 ~ 3.0 중량%까지 증가시킬 경우 반응 시간은 3 ~ 5시간으로 크게 감소되는 경향을 보인다.
As a result, the reaction time tended to decrease as the concentration of the triethylamine catalyst increased. In particular, the reaction time of about 10 hours was required when the amount of the catalyst added was 0.8% by weight to 100% by weight of the phenol resin. It tends to decrease.

도 5는 본 발명의 실시예에 있어서, 반응 온도에 따른 반응 시간을 나타낸 것이다. 5 shows the reaction time according to the reaction temperature in the embodiment of the present invention.

평가를 위하여, 페놀에 대한 포름알데히드의 몰비(F/P)를 1.8로 고정하고, 촉매인 트리에틸아민(triethylamine)의 양을 페놀 100 중량% 대비 1.5 중량%로 일정하게 유지한 후 수행하였다. For evaluation, the molar ratio (F / P) of formaldehyde to phenol was fixed at 1.8, and the amount of triethylamine, which is a catalyst, was kept constant at 1.5% by weight relative to 100% by weight of phenol.

실험 결과, 반응시간은 일정한 반응몰비와 촉매농도에서 반응온도가 높아질수록 단축되는 경향을 나타내었다. 70℃에서 반응시간은 20 ~ 23시간이지만, 85~90℃에서는 반응시간이 수 시간으로 단축되었으며, 특히 90℃에서는 4 ~ 5시간으로 감소되는 것을 확인할 수 있었다.
As a result, the reaction time tends to be shortened as the reaction temperature increases at a constant reaction molar ratio and catalyst concentration. The reaction time at 70 ℃ is 20 ~ 23 hours, the reaction time was reduced to several hours at 85 ~ 90 ℃, in particular it was confirmed that reduced to 4 to 5 hours at 90 ℃.

도 6은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 페놀 수지의 FT-IR 분석 결과를 나타낸 것이다.Figure 6 shows the results of the FT-IR analysis of the phenol resin prepared according to the embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, F/P : 1.8, 부가반응 온도 : 90℃, 촉매 사용량 : 페놀 100 중량부 대비 1.5중량%, 축합반응 온도 : 120℃ 조건에서 제조된 페놀수지의 경우, 주 피크인 -OH 피크가 3500 ~ 3300 cm-1 파장대에서 잘 나타나고, 3000 ~ 2900 cm-1 범위의 파장대에서 -CH2- 피크가 나타났으며, 이는 시판 중인 페놀 수지인 베이클라이트(Bakelite)와 거의 동일하였다. 나머지 피크들 역시 베이클라이트와 유사였다.
Referring to Figure 6, F / P: 1.8, addition reaction temperature: 90 ℃, catalyst usage: 1.5% by weight relative to 100 parts by weight of phenol, condensation reaction temperature: 120 ℃ phenol resin prepared under conditions, the main peak- The OH peak appeared well in the wavelength range of 3500 to 3300 cm −1 and the -CH 2-peak appeared in the wavelength range of 3000 to 2900 cm −1, which was almost identical to that of commercial phenol resin Bakelite. The remaining peaks were similar to bakelite.

도 7은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 페놀 수지로부터 탑 코팅층이 형성된 연마지를 나타낸 것이다. Figure 7 shows the abrasive paper formed with the top coating layer from the phenol resin prepared according to the embodiment of the present invention.

통상 페놀 수지는 경화시 적갈색으로 변색되는 문제점이 있다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 페놀수지의 경우, 도 7에 도시된 예와 같이 경화 후 투명에 가까운 색을 유지할 수 있다. In general, phenolic resins have a problem of discoloration in reddish brown color upon curing. However, in the case of the phenol resin prepared according to the embodiment of the present invention, it is possible to maintain a color close to transparent after curing as shown in the example shown in FIG.

따라서, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 페놀수지는 높은 투명성에 따라 착색이 용이하고 색 유지에도 우수한 특성을 나타낼 수 있다. 이러한 우수한 특성은 본 발명에 따라 제조된 페놀 수지의 경우, 수지 내 잔류하는 페놀의 양이 0.7 중량% 이하인 것에 기인한다.
Therefore, the phenolic resin prepared according to the embodiment of the present invention may be easily colored according to high transparency and may exhibit excellent color retention. This excellent property is due to the amount of phenol remaining in the resin of 0.7% by weight or less in the case of the phenol resin produced according to the present invention.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
While the invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. Such changes and modifications are intended to fall within the scope of the present invention unless they depart from the scope of the present invention. Accordingly, the scope of the present invention should be determined by the following claims.

S110 : 페놀 용해 단계 S120 : 페놀 수지 중간체 형성 단계
S130 : 물 제거 단계 S140 : 페놀 수지 형성 단계
210 : 플라스크 220 : 히터
230 : 온도조절기 240 : 온도센서
250 : 교반기 260 : 응축기
280 : 냉각수
S110: phenol dissolution step S120: phenol resin intermediate formation step
S130: water removal step S140: phenol resin forming step
210: flask 220: heater
230: temperature controller 240: temperature sensor
250: stirrer 260: condenser
280: coolant

Claims (10)

(a) 포름알데히드 수용액에 페놀을 용해시키는 단계;
(b) 촉매인 트리에틸아민(triethylamine) 존재 하에, 상기 페놀과 포름알데히드를 부가 반응시켜 페놀 수지 중간체를 형성하는 단계;
(c) 상기 (b) 단계의 결과물에 포함된 물을 제거하는 단계;
(d) 페놀 수지 경화온도보다 낮은 온도에서, 페놀 수지 중간체를 축합반응시켜 페놀 수지를 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 페놀 및 포름알데히드를 몰비로 1 : 1.4 ~ 1 : 1.8의 비율로 사용하는 것을 특징으로 하는 페놀 수지 제조 방법.
(a) dissolving phenol in an aqueous formaldehyde solution;
(b) adding phenol and formaldehyde in the presence of triethylamine as a catalyst to form a phenol resin intermediate;
(c) removing the water contained in the result of step (b);
(d) condensing the phenol resin intermediate at a temperature lower than the phenol resin curing temperature to form a phenol resin;
Method for producing a phenol resin, characterized in that the phenol and formaldehyde in a molar ratio of 1: 1.4 to 1: 1.8.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 (b) 단계는
상기 페놀 수지 중간체로서, 하기 화학식 1로 표시되는 트리메틸올페놀을 형성하는 것을 특징으로 하는 페놀 수지 제조 방법.
[화학식 1]
Figure 112012099454413-pat00005

The method of claim 1,
The step (b)
As said phenol resin intermediate, trimethylol phenol represented by following formula (1) is formed, The phenol resin manufacturing method characterized by the above-mentioned.
[Formula 1]
Figure 112012099454413-pat00005

제1항에 있어서,
상기 촉매는
상기 페놀 100 중량%에 대하여, 1.5 ~ 3.0 중량%로 첨가되는 것을 특징으로 하는 페놀 수지 제조 방법.
The method of claim 1,
The catalyst is
The phenol resin production method, characterized in that added to 1.5 to 3.0% by weight based on 100% by weight of the phenol.
제1항에 있어서,
상기 (b) 단계는
85 ~ 90 ℃에서 실시되는 것을 특징으로 하는 페놀 수지 제조 방법.
The method of claim 1,
The step (b)
Method for producing a phenol resin, characterized in that carried out at 85 ~ 90 ℃.
제1항에 있어서,
상기 (c) 단계는
상기 (b) 단계의 결과물을 15 ~ 30℃의 온도로 유지하여 페놀 수지 중간체층과 물층으로 층 분리시킨 후, 상기 물층을 제거하는 것을 특징으로 하는 페놀 수지 제조 방법.
The method of claim 1,
The step (c)
Maintaining the resultant of the step (b) at a temperature of 15 ~ 30 ℃ to separate the phenol resin intermediate layer and the water layer, and then removing the water layer phenol resin production method.
제6항에 있어서,
상기 페놀 수지 중간체층에는
상기 (b) 단계에서 반응되지 않은 페놀이 7.5 ~ 8.5 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 페놀 수지 제조 방법.
The method according to claim 6,
The phenol resin intermediate layer
Method for producing a phenol resin, characterized in that the phenol unreacted in the step (b) comprises 7.5 to 8.5% by weight.
제1항에 있어서,
상기 (d) 단계는
100~120℃에서 실시되는 것을 특징으로 하는 페놀 수지 제조 방법.
The method of claim 1,
The step (d)
Method for producing a phenol resin, characterized in that carried out at 100 ~ 120 ℃.
제8항에 있어서,
상기 (d) 단계에서, 하기 화학식 2로 표시되는 페놀 수지가 형성되고, 잔류 페놀, 잔류 포름알데히드, 잔류 물 및 축합반응에 의해 생성되는 물이 제거되는 것을 특징으로 하는 페놀 수지 제조 방법.
[화학식 2]
Figure 112012099454413-pat00006
9. The method of claim 8,
In the step (d), a phenol resin represented by the following formula (2) is formed, residual phenol, residual formaldehyde, residual water and the phenol resin production method characterized in that the water produced by the condensation reaction is removed.
(2)
Figure 112012099454413-pat00006
삭제delete
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