KR930004793B1 - 글리시딜 화합물내의 가수분해 가능한 염소의 함량을 감소시키는 방법 - Google Patents

글리시딜 화합물내의 가수분해 가능한 염소의 함량을 감소시키는 방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

글리시딜 화합물내의 가수분해 가능한 염소의 함량을 감소시키는 방법
본 발명은 글리시딜 화합물을 과량의 알칼리 금속수산화물로 처리한 다음 습윤 셀룰로오스(Moist cellulose)로 처리하여 글리시딜 화합물내의 가수분해 가능한 염소의 함량을 감소시키는 방법에 관한 것이다.
공지되어 있는 바와같이, 에피클로로히드린을 사용하여 제조한 글리시딜 화합물, 특히 산업적으로 제조한 글리시딜 화합물은 염소 이온으로서 에폭시 수지내에 존재하거나 가수분해 가능한 염소(1,2-클로로히드린)와 가수분해 불가능한 염소(메틸 클로라이드)로서 글리시딜 화합물내에 존재하는 염소로 항상 오염되어 있다.
에폭시 수지, 특히 전기 및 전자성분의 제조시에 사용하는 에폭시 수지에 있어서, 잔류 염소 함량의 기질, 특히 접촉 금속에 대한 부식작용을 감소시키기 위하여 보다 고순도로 에폭시 수지를 제조하고자 하는 계속적인 노력이 있었다.
에폭시 수지로부터 잔류 염소 함량을 제거시키기 위한 여러 가지 방법들이 문헌에 기술되어 있지만, 이들 방법들은 또한 단점들이 있다[참조 : H. Lee와 K. Neville, “Handbook of Epoxy Resins”(1967), 4-30].
수산화나트륨 용액을 이용한 두가지 할로겐화 수소 제거반응으로 폴리글리시딜 에테르를 제조하는 특정방법들은 영국 특허 제1,278,737호와 독일연방공화국 공개특허공보 제2,523,696호에 기술되어 있다. 그러나, 이러한 방법으로 제조한 폴리글리시딜 에테르내의 총 염소함량은 비교적 높다. 일본국 공개특허공보 제 58-173116호에는 유기산의 은염(Siver salt)을 사용하여 에폭시 수지내의 잔류 염소 함량을 제거하는 방법이 제시되어 있다. 당해 방법은 비용이 많이 드는 방법이라는 점은 제외하고도 당해 방법에 의한 효과는 무시할만하다.
최근에, 본 발명자는 글리시딜 화합물을 유기용매내의 승온에서 과량의 알칼리 금속 수산화물로 처리하고 승온에서 습윤 셀룰로오스로 처리함으로써 글리시딜 화합물내의 가수분해 가능한 염소의 함량을 크게 감소시킬 수 있으며, 또한 염화수소 제거반응을 동안에 형성된 염소 이온도 에폭시 수지 조성물로부터 상당히 감소시킬 수 있다는 것을 알아냈다. 본 발명에 따르는 방법에 있어서, 알칼리 금속 수산화물로 처리한 후 반응 용액내에 있는 과량의 알칼리 금속 수산화물을 중화시키거나, 습윤 셀룰로오스로 추가의 처리를 하기전에 용액으로부터 상기 화합물을 제거할 필요는 없다.
따라서, 본 발명은 글리시딜 화합물을 알칼리 금속 수산화물로 후처리하여 글리시딜 화합물내의 가수분해 가능한 염소의 함량을 감소시키는 방법에 관한 것인데, 당해 방법은 할로겐-부재 유기용매에 용해된 글리시딜 화합물를 승온에서 과량의 알칼리 금속 수산화물 수용액(여기서, 과량이란 가수분해 가능한 염소의 완전한 염화수소 제거반응에 이론적으로 필요한 당량의 100 내지 200%를 의미한다)으로 처리하고, 유기용액으로부터 물을 제거한 다음, 유기용액을 사용한 알칼리 금속 수산화물의 양을 기준으로 하여 35중량% 이하의 물을 함유하는 습윤 셀룰로오스 5 내지 500배량으로 승온에서 처리하고, 여과한 다음 유기용액으로부터 글리시딜 화합물을 분리시킴을 특징으로 한다.
산소, 질소 또는 황원자에 직접적으로 결합되는 글리시딜 그룹을 함유하고 있는 글리시딜 화합물들은 본 발명에 따르는 방법에 사용할 수 있다. 이러한 수지의 예로는 분자당 2개 이상의 카복실산 그룹을 함유하는 화합물을 알칼리의 존재하에 에피클로로히드린, 글리세롤, 디클로로히드린 또는 β-메틸에피클로로히드린과 반응시켜 제조할 수 있는 폴리글리시딜 및 폴리(β-메틸-글리시딜)에테르류를 들 수 있다. 이러한 폴리글리시딜 에스테르류는 지방족 폴리카복실산(예 : 옥살산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 아젤라산, 세바크산 또는 이량체화 또는 삼량체화 리롤레산), 지환족 폴리카복실산(예 : 테트라하이드로프탈산, 4-메틸테트라하이드로프탈산, 헥사하이드로프탈산 및 4-메틸헥사하이프로프탈산) 또는 방향족 폴리카복실산(예 : 프탈산, 이소프탈산 또는 테레프탈산)으로부터 유도될 수 있다.
또다른 예로는 분자당 2개 이상의 유리 알코올성 및/또는 페놀성 하이드록실 그룹을 함유하는 화합물을 알칼리 조건하에서 상응하는 에피클로로히드린과 반응시키거나 산 촉매의 존재하에 알칼리로 연속적으로 처리하여 제조할 수 있는 폴리글리시딜 및 폴리(β-메틸글리시딜)에테르류가 있다. 이들 에테르류는, 예를 들면, 아사이클릭 알코올[예 : 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 고급 폴리(옥시에틸렌) 글리콜, 프로판-1, 2-디올, 폴리(옥시프로필렌) 글리콜, 프로판-1,3-디올, 폴리(옥시테트라메틸렌) 글리콜, 펜탄-1,5-디올, 헥산-2,4,6-트리올, 글리세롤, 1,1,1-트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨 및 소로비톨], 지환족 알코올[예 : 레조르시톨, 퀴니톨, 비스-(4-하이드록시사이클로헥실)-메탄, 2,2-비스-(4-하이드록시사이클로헥실)-프로판 및 1, 1-비스-(하이드록시메틸)-사이클로헥산], 또는 방향족 핵이 있는 알코올[예 : N, N-비스- (2-하이드록시에틸)-아닐린, p,p′-비스-(2-하이드록시에틸)-아닐린 및 p,p′-비스-(2-하이드록시에틸아미노)-디페닐메탄]로 언급되는 글리시딜화제를 사용하여 제조할 수 있다. 이들은 또한 단일핵 페놀(예 : 레조르시놀 및 하이드로퀴논)이나 다핵 페놀[예 : 비스-(4-하이드록시페놀)-메탄(비스페놀 F), 4,4′-디하이드로디페닐, 1,1,2,2-테트라키스-(4-하이드록시페닐)-메탄 및 2,2-비스-(4-하이드록시페닐)-프로판(비스페놀 A)] 또는 알데히드(예 : 포름알데히드, 아세트알데히드 및 벤즈알데히드)를 페놀이나 알킬-지환된 페놀(각각의 경우, 알킬 그룹은 9개 이하의 탄소원자를 함유할 수 있으며, 예로는 2-메틸페놀 및 4-3급 부틸페놀이 있다)과 반응시켜 제조한 노볼락으로부터 제조할 수 있다.
또한, 폴리(N-글리시딜) 화합물은 본 발명에 따르는 방법에 사용할 수 있으며, 그 예로는, 아민류[에 : 아닐린, n-부틸아민, 비스-(4-아미노페닐)-메탄 및 비스-(4-메틸아미노페닐)-메탄]의 N-글리시딜 유도체, 트리글리시딜 이소시아누레이트 및 사이클릭 알킬렌우레아(예 : 에틸렌우레아 또는 1,3-프로필렌우레아)와 히단토인(예 : 5,5-디메틸히단토인)의 N,N′-디글리시딜 유도체 등이 있다.
또한, 폴리-(S-글리시딜) 화합물, 예를 들면, 에탄-1,2-디티올 및 비스-(4-머캅토메틸페닐) 등의 디티올의 디-(S-글리시딜) 유도체를 사용할 수도 있지만, 바람직한 것은 아니다.
글리시딜 에테르, 특히 단일핵 페놀의 글리시딜 에테르를 본 발명에 따르는 방법에 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르는 방법에 사용할 수 있는 적절한 할로겐-부재 유기용매의 예는 지방족 탄화수소(예 : 펜탄, 헥산, 헵탄 및 옥탄), 지환족 탄화수소(예 : 사이클로헥산 및 사이클로펜탄), 방향족 탄화수소(예 : 벤젠, 톨루멘 및 크실렌), 지방족 또는 사이클릭에테르(예 : 디메틸 에테르, 디옥산 및 테트라하이드로푸란), 또는 케톤(예 : 메틸 에틸 케톤 및 메틸 이소부틸 케톤)이다.
수산화나트륨 용액은 글리시딜 화합물을 수성 알칼리 금속 수산화물로 처리하기 위하여 바람직하게 사용된다. 당해 처리는 알칼리 금속 수산화물 수용액을 유기용매에 용해시킨 글리시딜 화합물에 교반하면서 점차적으로 가하고 60 내지 130℃의 온도범위에서 수행하는 것이 바람직하다. 20 내지 90중량%의 알칼리 금속 수산화물 수용액이 일반적으로 사용되는데, 글리시딜 에테르의 처리시에는 이들을 이론적으로 필요한 당량의 100 내지 170%, 특히 120 내지 170%의 과량으로 첨가하는 것이 바람직하다.
N-글리시딜 화합물의 처리시에는 150 내지 200% 정도의 과량이 바람직하다.
사용하는 알칼리 금속 수산화물 용액의 농도와 사용하는 온도에 따라, 처리공정은 약 10분 내지 약 1시간 동안 지속된다. 예를 들면, 30중량%의 수산화나트륨 용액을 사용하고 약 80℃의 온도에서 처리할 경우, 처리시간은 약 30분 정도가 충분하다. 이러한 처리후, 바람직하게는 공비증류법을 수행하여 유기용액으로부터 물을 제거한다.
셀룰로오스의 건조 중량을 기준으로 하여 35중량% 이하의 물을 함유하는 습윤 셀룰로오스로 글리시딜 화합물을 함유하는 유기 용액을 처리하는 시간은 넓은 범위내에서 변할 수 있으며, 일반적으로 20분 이상, 바람직하게는 30분 내지 1시간 정도이다. 셀룰로오스로의 처리는 30° 내지 90℃, 특히 50° 내지 80℃의 온도 범위에서 바람직하게 수행하며, 유기용액을 계속 교반하는 것이 바람직하다.
사용하는 셀룰로오스는 약 5중량% 내지 30중량%, 특히 약 10중량% 이상의 물을 함유하는 것이 바람직하다.
사용하는 습윤 셀룰로오스는 통상적으로 구입할 수 있는 셀룰로오스를 상응하는 양의 물로 단순히 습윤시킴으로써 제조된다. 섬유상 셀룰로오스(예 : 미합중국의 Brown시 제품인 Solka Floc)또는 분말상 셀룰로오스(예 : 독일연방공과국 Retternmairer & S
Figure kpo00001
hne사 제품인 Arbocel
Figure kpo00002
)를 셀룰로오스로서 사용할 수 있다.ㅋ
셀룰로오스를 여과한 후, 유기용매를 제거시켜 글리시딜 화합물을 수득한다. 상기에서 언급한 바와같이, 본 발명의 방법으로 정제한 글리시딜 화합물은 특히 전자분야에서 사용하기에 적격하다.
다음의 실시예에서 언급하는 가수분해 가능한 염소와 염소 이온의 양은 다음에서 기술하는 방법에 따라 전위차계로 측정한 것이다 : 10g의 글리시딜 화합물을 100ml의 아세톤에 용해시킨다. 1ml의 0.001N NaCl수용액, 1ml의 아세트산 및 2ml의 탈이온수를 가한다. 염소 함량에 대한 전위차 측정은 아세트산내에서 0.001N의 질산은 용액을 사용하여 즉시 수행한다.
Cl 측정법은 글리시딜 화합물을 함유하지 않은 블랭크 실험으로 반복 수행한다. 실질적인 염소 함량은 상기 결과들의 차이로부터 측정할 수 있다.
[실시예 1]
수산화나트륨 용액의 존재하에 크레졸-노볼락과 에피클로로히드린으로부터 산업적으로 제조되며 에폭사이드의 함량이 4.62당량/kg이고 가수분해 가능한 염소의 함량은 0.095중량%이며 130℃에서의 점도가 2750mPa.s인 크레졸-노블락 에폭시 수지 400g을 실온에서 메틸 이소부틸 케톤(MIBK)에 완전히 용해시키고, 당해 용액을 85℃로 가열한다. 용액을 교반하면서 1.9g의 29.8중량% 수산화나트륨 수용액을 30분에 걸쳐 가한 다음, 113℃로 가열한다. 물의 함량이 0.1중량% 미만으로 될 때까지 공비증류시켜 용액으로부터 물을 제거한다. 60℃로 냉각시킨 후, 4.6g의 물을 첨가하고, 용액을 10분간 교반한다. 용액에 물의 함량이 30중량%인 습윤 셀룰로오스(Arbocel
Figure kpo00003
874) 35g을 가하고, 혼합물을 30분간 교반한다. 100마이크론의 필터를 사용하여 용액을 여과한다. 전공증류시켜 여액으로부터 용매를 제거하고, 진공압은 점차적으로 135℃/30mbar로 증가시킨다. 수지에서 물을 제거한 후, 연속적으로 질소 가스로 휘발성 유기성분들을 제거한다. 에폭사이드의 함량이 4.62당량/kg이고 가수분해 가능한 염소의 함량이 0.0028중량%이며 염소 이온의 함량이 0.0001중량% 미만이고 130℃에서의 정도가 3.06mPa.s인 크레졸-노볼락 에폭사이드 수지를 수득한다.
[실시예 2]
실시예 1에서 기술한 과정과 동일한 과정으로, 수산화나트륨 용액의 존재하에 테트라-(p-하이드록시페닐)에탄과 에피클로로히드린으로부터 산업적으로 제조되며 에폭사이드의 함량이 4.78당량/kg이고 가수분해 가능한 염소의 함량이 0.18중량%인 테트라-(p-글리시딜옥시페닐)-에탄 100g을 MIBK에 용해시키고, 1.0g의 30중량% 수산화나트륨 수용액과 30중량%의 물을 함유하는 16g의 습윤 셀룰로오스로 처리한다. 에폭사이드의 함량이 4.80당량/kg이고 가수분해 가능한 염소의 함량이 0.0063중량%이며 염소 이온의 함량이 0.0001중량% 미만인 테트라-(p-글리시딜옥시페닐)-에탄을 수득한다.
[실시예 3]
실시예 1에서 기술한 과정으로 수산화나트륨 용액의 존재하에 비스페놀 A와 에피클로로히드린으로부터 산업적으로 제조되며 에폭사이드의 함량이 5.24당량/kg이고 가수분해 가능한 염소의 함량이 0.30중량%이며 25℃에서의 점도가 13,400mPa.s인 비스페놀 A디글리시딜 에테르 100g을 MIBK에 용해시키고, 1.3g의 30중량% 수산화나트륨 수용액과 30중량%의 물을 함유하는 습윤 셀룰로오스 20g으로 처리한다. 당해 수지용액을 10마이크론 필터를 통과시켜 여과하고, 실시예 1에서와 기술한 바와같이 처리한다.
에폭사이드 함량이 5.28당량/kg이고 가수분해 가능한 염소의 함량이 0.0011중량%이며 염소 이온의 함량 0.0001중량% 미만인 비스페놀 A 디글리시딜 에테르를 수득한다.
[실시예 4]
실시예 1에서 사용한 400g의 크레졸-노볼락 에폭시 수지를 600g의 톨루엔에 용해시키고, 80℃로 가열한다. 이어서 격렬하게 교반하면서 2.41g의 30.24중량% 수산화나트륨 수용액을 15분에 걸쳐 가한다. 용액을 112℃로 가열하고, 물의 함량이 0.03중량% 미만으로 될 때까지 공비증류시켜 용액으로부터 물을 제거한다. 65℃로 냉각시킨 후, 5.84kg의 물을 가하고, 용액을 5분 동안 교반한다. 이어서, 1중량%의 물을 함유하는 습윤 셀룰로오스 34.7g을 용액에 가하고, 15분간 교반한다. 수득된 용액을 100마이크론의 필터를 사용하여 여과하고, 온도를 점차적으로 135℃로 증가시키고 진공압을 220mbar로 저하시키면서 진공증류시켜 용매를 제거한다. 그런 다음, 수지를 물로 스트립하여 모든 종류의 유기 휘발성 성분들을 제거한다. 마지막으로 질소 가스로 스트립하여, 에폭시의 함량이 4.65당량/kg이고 가수분해 가능한 염소의 함량이 0.0035중량%이며 염소 이온의 함량이 0.0001중량%이고 130℃에서의 점도가 3450mPa.s인 크레졸-노블락 에폭시 수지를 수득한다.

Claims (8)

  1. 할로겐-부재 유기용매에 용해된 글리시딜 화합물을 승온에서 과량의 알칼리 금속 수산화물 수용액(여기서, 과량이란 가수분해 가능한 염소의 완전한 염화수소 제거반응에 이론적으로 필요한 당량의 100 내지 200%를 의미한다)으로 처리하고, 유기 용액으로부터 물을 제거한 다음, 사용하는 알칼리 금속 수산화물의 양을 기준으로 하여 35중량% 이하의 물을 함유하는 습윤 셀룰로오스 5 내지 500배량으로 유기용액을 승온에서 처리하고, 여과한 다음, 유기용액으로부터 글리시딜 화합물을 분리시킴을 특징으로 하여, 글리시딜 화합물을 알칼리 금속 수산화물로 후처리하여 글리시딜 화합물내의 가수분해 가능한 염소의 함량을 감소시키는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 글리시딜 화합물로서 글리시딜 에테르가 사용되는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 글리시딜 화합물을 알칼리 금속 수산화물로 처리하는 단계가 60 내지 130℃의 온도 범위에서 수행되는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 과량의 알칼리 금속 수산화물이 이론적으로 필요한 당량의 100 내지 170%, 바람직하게는 120 내지 170%인 방법.
  5. 제1항에 있어서, 습윤 셀룰로오스가 셀룰로오스의 건조 중량을 기준으로 하여 30중량% 이하의 물을 함유하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 유기용액을 셀룰로오스로 처리하는 단계가 30 내지 90°의 온도범위에서 수행되는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 10 내지 100배량의 셀룰로오스가 사용되는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 분말상 셀룰로오스가 사용되는 방법.
KR1019850009619A 1984-12-21 1985-12-20 글리시딜 화합물내의 가수분해 가능한 염소의 함량을 감소시키는 방법 KR930004793B1 (ko)

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