JP2000219716A - アミノ変性フェノール・アラルキル樹脂の製造法 - Google Patents

アミノ変性フェノール・アラルキル樹脂の製造法

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JP2000219716A
JP2000219716A JP11020927A JP2092799A JP2000219716A JP 2000219716 A JP2000219716 A JP 2000219716A JP 11020927 A JP11020927 A JP 11020927A JP 2092799 A JP2092799 A JP 2092799A JP 2000219716 A JP2000219716 A JP 2000219716A
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JP
Japan
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amino
aralkyl resin
modified phenol
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JP11020927A
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Hiroshi Adachi
浩 安達
Yasushi Kojima
靖 小島
Yoshiki Inoue
芳樹 井上
Kenji Horie
賢治 堀江
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Showa Denko Materials Co Ltd
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Hitachi Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐熱性、耐水性、難燃性、強度等に優れたア
ミノ変性フェノール・アラルキル樹脂を生産性、歩留ま
りよく製造できるアミノ変性フェノール・アラルキル樹
脂の製造法を提供する。 【解決手段】 一般式(I) 【化1】 (式中、Ar1は、炭素数6〜14のアリール基を示
し、Ar2は、炭素数6〜14のアリール基又はビフェ
ニル基を示し、R1及びR2は、各々独立に炭素数1〜6
のアルキレン基を示し、Rは、水素原子又は炭素数1〜
10の有機基を示し、nは0〜8の整数である)で表さ
れる化合物とトリアジン誘導体とアルデヒドを反応させ
ることを特徴とするアミノ変性フェノール・アラルキル
樹脂の製造法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐熱性、強度、難
燃性等に優れる成形材料、摩擦材、塗料、コーティング
材、接着剤封止材、積層材、FRP及び炭素製品原料な
どに用いるアミノ変性フェノール・アラルキル樹脂の製
造法に関する。
【0002】
【従来の技術】フェノール樹脂やメラミン樹脂は、耐熱
性、耐薬品性、強度等に優れていることから、成形材、
摩擦材、積層板、FRP及び炭素製品のバインダーとし
て使用されている。また、加熱硬化型のフェノール樹
脂、メラミン樹脂は、エポキシ樹脂等の高価な硬化剤を
加えなくても樹脂単独で加熱硬化することから、成形材
の製造における、材料コストが安価になり、硬化剤の混
合工程を必要としない。加熱硬化型のフェノール樹脂は
メラミン樹脂に比べて耐熱性及び耐水性に優れているも
のの難燃性が劣っている。一方、加熱硬化型のメラミン
樹脂はフェノール樹脂に比べて難燃性に優れているもの
の耐水性に劣っている。そこで、耐熱性、耐水性、難燃
性に優れた樹脂を得る試みが、フェノール性水酸基を有
する化合物とトリアジン誘導体の混合物及びその反応物
についてなされているが(特開平8−31142号公
報、特開平8−183827号公報等)、必ずしも耐熱
性、耐水性を満足するものではなく、また成型物の強度
が十分ではないという問題があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】請求項1記載の発明
は、耐熱性、耐水性、難燃性、強度等に優れたアミノ変
性フェノール・アラルキル樹脂を生産性、歩留まりよく
製造できるアミノ変性フェノール・アラルキル樹脂の製
造法を提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、一般式(I)
【化2】 (式中、Ar1は、炭素数6〜14のアリール基を示
し、Ar2は、炭素数6〜14のアリール基又はビフェ
ニル基を示し、R1及びR2は、各々独立に炭素数1〜6
のアルキレン基を示し、Rは、水素原子又は炭素数1〜
10の有機基を示し、nは0〜8の整数である)で表さ
れる化合物とトリアジン誘導体とアルデヒドを反応させ
ることを特徴とするアミノ変性フェノール・アラルキル
樹脂の製造法に関する。
【0005】
【発明の実施の形態】上記一般式(I)中、Ar1の炭
素数6〜14のアリール基としては、例えば、フェニル
基、ナフチル基、アントリル基等が挙げられる。Ar2
の炭素数6〜14のアリール基としては、例えば、フェ
ニル基、ナフチル基、アントリル基等が挙げられ、これ
らは、炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアル
コキシ基、ハロゲン原子で置換されていてもよい。R1
及びR2の炭素数1〜6のアルキレン基としては、例え
ば、メチレン基、エチレン、プロピレン基、イソプロピ
レン基、ブチレン基、ペンチレン基、へキシレン基等が
挙げられる。Rの炭素数1〜10の炭化水素基として
は、例えば、炭素数1〜10の分岐又は直鎖のアルキル
基、炭素数6〜10のアリール基、
【化3】 等が挙げられる。
【0006】上記一般式(I)で表される化合物で、市
販のものとしては、三井化学(株)製のフェノール・アラ
ルキル樹脂ミレックスXLC−4L(一般式(I)中、
Ar1がフェニル基、Ar2がフェニル基、R1及びR2
メチレン基、Rが水素原子、nの平均が約3の化合物)
が挙げられる。
【0007】本発明におけるトリアジン誘導体は、分子
中にトリアジン核を有する化合物であり、例えば、メラ
ミン、ベンゾグアナミン、アセトグアナミン等のグアナ
ミン誘導体、シアヌル酸、メチルシアヌレート等のシア
ヌル酸誘導体などが挙げられ、これらは、単独で又は2
種以上を組み合わせて使用される。この中でも耐熱性等
の点から、メラミン、ベンゾグアナミン等のグアナミン
誘導体が好ましい。
【0008】本発明におけるアルデヒドとしては、例え
ば、ホルムアルデヒド、ホルマリン、パラホルムアルデ
ヒド等が挙げられる。
【0009】一般式(I)で表される化合物に対するト
リアジン誘導体の使用量は1〜20重量%にすることが
好ましく、2〜15重量%にすることがより好ましい。
1重量%未満では、得られるアミノ変性フェノール・ア
ラルキル樹脂の難燃性が不充分となる傾向があり、20
重量%を超えると得られるアミノ変性フェノール・アラ
ルキル樹脂の軟化点が高くなり過ぎる傾向がある。アル
デヒドの使用量は、トリアジン誘導体1モルに対して1
〜10モルが好ましく、1〜5モルがより好ましい。1
モル未満では、一般式(I)で表される化合物とトリア
ジン誘導体との反応が進行しにくくなる傾向があり、1
0を超えると、合成中ゲル化し易くなる傾向がある。
【0010】反応温度は、60℃〜250℃で行うのが
好ましい。60℃未満では、反応が不充分となり、分子
量が上がらず、耐熱性、耐水性、難燃性、強度等が劣る
傾向があり、250℃を越えると一般式(I)で表され
る化合物とトリアジン誘導体の反応が不充分となる傾向
がある。反応時間は、1〜20時間程度である。また、
反応のpHは1〜10が好ましい。pHが1未満では合成中
に樹脂がゲル化し易く、10を超えると、一般式(I)
で表される化合物とトリアジン誘導体との反応が進行し
にくくなる傾向がある。
【0011】また、必要に応じてトリメチルアミン、ト
リエチルアミン等のアミン系触媒、水酸化ナトリウム、
水酸化カリウム等のアルカリ触媒、リン酸、p−トルエ
ンスルホン酸、蓚酸等の酸触媒を、フェノール誘導体1
モルに対して、0.00001〜0.01モル程度使用
してもよい。
【0012】このようにして、一般式(I)で表される
化合物とアルデヒドとトリアジン誘導体を反応させた
後、未反応のアルデヒド、水等を加熱減圧下に除去する
ことができるが、その条件は、温度が80〜180℃、
圧力が100mmHg以下、望ましくは60mmHg以下、時間
が0.5〜10時間とすることが好ましい。
【0013】本発明のアミノ変性フェノール・アラルキ
ル樹脂は、原料として一般式(I)で表される化合物、
アルデヒド及びトリアジン誘導体を必須とし、これら各
原料を反応させることにより製造できる。
【0014】本発明のアミノ変性フェノール・アラルキ
ル樹脂の数平均分子量(Mn)(ゲルパーミエーション
クロマトグラフで測定し、標準ポリスチレン換算した
値、重量平均分子量も同じ)は、300〜2,000で
あることが好ましく、450〜15,00であることが
より好ましく、500〜1,200であることが特に好
ましい。300未満では得られる硬化物の強度が劣る傾
向があり、2,000を越えると、合成が困難となり、
また、取り扱い性が劣る傾向がある。本発明のアミノ変
性フェノール・アラルキル樹脂の重量平均分子量(M
w)は、1,000〜10,000であり、900〜
9,000であることが好ましく、800〜8,000
であることがより好ましい。1,000未満では得られ
る硬化物の強度が劣り、10,000を越えると、合成
が困難となり、また、取り扱い性が劣る。
【0015】本発明のアミノ変性フェノール・アラルキ
ル樹脂のMw/Mnは、1.6〜15であり、1.8〜
10であることがより好ましい。1.6未満では耐熱
性、耐水性、難燃性、強度等が劣り、15を越えると、
合成が困難となる傾向がある。
【0016】本発明のアミノ変性フェノール・アラルキ
ル樹脂は、耐熱性、耐水性、難燃性、強度等の点から、
標準ポリスチレンの分子量2,050に対応する点(ゲ
ルパーミエーションクロマトグラフで測定したグラフ
上)における強度aと分子量655に対応する点におけ
る強度bについての比a/bが、0.2〜1.2である
ことが好ましい。
【0017】本発明のアミノ変性フェノール・アラルキ
ル樹脂は、フェノール誘導体の2核体の含有量が10〜
40重量%であることが好ましい。10重量%未満で
は、軟化点が高くなる傾向があり、40重量%を越える
と難燃性が劣る傾向がある。
【0018】本発明のフェノール・アミノ縮合樹脂は軟
化点が40℃〜150℃であることが好ましく、60〜
120℃であることがより好ましい。40℃未満では得
られる硬化物の強度が劣る傾向があり、150℃を越え
ると、合成時において、作業性が劣る傾向がある。
【0019】本発明のアミノ変性フェノール・アラルキ
ル樹脂に含まれる未反応フェノール誘導体は3重量%以
下であることが安全衛生、臭気の点から好ましい。本発
明のアミノ変性フェノール・アラルキル樹脂の窒素含有
量は1〜20重量%であることが難燃性、易合成性等の
点から好ましい。
【0020】本発明のアミノ変性フェノール・アラルキ
ル樹脂は、エポキシ樹脂、無機充填剤、硬化促進剤等と
配合して、耐熱性、強度、難燃性等に優れる成形材料、
摩擦材、塗料、コーティング材、接着剤封止材、積層
材、FRP及び炭素製品原料などに用いる組成物とする
ことができる。
【0021】
【実施例】以下に、実施例により本発明をさらに具体的
に説明するが、本発明はこれによって制限されるもので
はない。例中、部とは重量部を、%とは重量%を意味す
る。
【0022】実施例1 撹拌機、還流冷却器及び温度計の付いたフラスコにフェ
ノール・アラルキル樹脂ミレックスXLC−4L100
g、メラミン6.3g(0.05モル)、37%ホルマ
リン水8.1g(0.1モル)を入れ、10%蓚酸を用
いpHを2に調整後、環流脱水させながら150℃まで2
時間で昇温させ、150℃で4時間反応させた。その
後、180℃にて減圧下で未反応アルデヒド及び水を除
去した。精製したアミノ変性フェノール・アラルキル樹
脂の量は110gであり、軟化点90℃であった。
【0023】実施例2 撹拌機、還流冷却器及び温度計の付いたフラスコにフェ
ノール・アラルキル樹脂ミレックスXLC−4L100
g、ベンゾグアナミン17.6g(0.1モル)、37
%ホルマリン水24.34g(0.3モル)を入れ、1
0%蓚酸を用いpHを2に調整後、環流脱水させながら1
50℃まで2時間で昇温させ、150℃で4時間反応さ
せた。その後、180℃にて減圧下で未反応アルデヒド
及び水を除去した。精製したアミノ変性フェノール・ア
ラルキル樹脂の量は125gであり、軟化点95℃であ
った。
【0024】比較例1 撹拌機、還流冷却器及び温度計の付いたフラスコにフェ
ノール94g(1モル)、37%ホルマリン水25.1
g(0.3モル)、メラミン4.34g(0.034モ
ル)をいれ、トリエチルアミンを用いpHを8に調整後、
環流脱水させながら140℃まで4時間で昇温させ、次
いで140℃で5時間反応させた。その後、140℃に
て60mmHgの減圧下で未反応フェノール及び水を除去し
た。精製した樹脂の量は40.8gであり、軟化点80
℃であった。
【0025】実施例1〜2及び比較例1から得られた樹
脂の数平均分子量、重量平均分子量、重量平均分子量/
数平均分子量、標準ポリスチレンの分子量2,050に
対応する点(保持時間=26min)における強度aと分
子量655に対応する点(保持時間=30min)におけ
る強度bについての比a/b、フェノール2核体含有
量、軟化点及び窒素含有率を結果を表2に示す。ここ
で、数平均分子量、重量平均分子量はゲルパーミネーシ
ョンクロマトグラフィーを用い、標準ポリスチレンを使
用した検量線により換算し算出した。また、重量平均分
子量/数平均分子量、フェノール2核体量及び未反応フ
ェノール量もゲルパーミネーションクロマトグラフィー
を用い、面積法で算出した。また、軟化点と元素分析法
から求めた窒素含有量の結果を表2に示す。
【0026】なお、ゲルパーミネーションクロマトグラ
フィーは、以下の条件で行った。 カラム:ゲルパック(日立化成工業(株)製)GL−R4
20 + GL−R430 + GL−R440 カラム温度:40℃ 検出器:RI 溶離液:テトラヒドロフラン 流量:1.6ml/min また、検量線は、表1に示す分子量の標準ポリスチレン
(商品名TSK standard、東ソー(株)製)を使用し、
横軸に保持時間(分)、縦軸に分子量の対数をとり作成
した。
【0027】
【表1】
【0028】
【表2】
【0029】応用例1 エポキシ当量220、軟化点78℃のクレゾールノボラ
ック型エポキシ樹脂100重量部、製造例1で合成した
メラミン変性フェノール・アラルキル樹脂50重量部、
ベンジルメチルアミン1.5重量部、カルナバワックス
2重量部、三酸化アンチモン8重量部、カーボンブラッ
ク1.5重量部、r−グリシドキシプロピルトリメトキ
シシラン3重量部、溶融シリカ360重量部を配合し、
10インチ径の加熱ロールを使用し、混練温度80〜9
0℃、混練時間7分の条件で混練した。その後、朋来式
粉砕機を用い粉砕し、エポキシ樹脂成形材を作製した。
その特性を表4に示す。
【0030】応用例2〜3及び、比較応用例1 応用例1と同様な方法で成形材料を作製した。その配合
量を表3に示す。また、これらの特性を表4に示す。
【0031】なお、塗膜の試験方法は次の通りである。 (1)ゲルタイム;今中製作所製JSR(株)製キュラス
トメタ−を用い、温度180℃で測定した。 (2)スパイラルフロ−;EMMI1−66に準じ、金
型温度180℃、移送圧70KGF/CM2で測定し
た。 (3)Tg;理学電気(株)製TMA装置を用い、温度−
熱膨張曲線の屈曲点の温度をTgとした。 (4)難燃性;UL−94に準じたVB法により評価し
た。(1/8インチ試験片) (5)アイゾット衝撃;ASTM−D256に準拠した
方法で行った。(Vノッチ、1/8インチ試験片)
【0032】
【表3】
【0033】
【表4】
【0034】
【発明の効果】請求項1記載のアミノ変性フェノール・
アラルキル樹脂の製造法は、耐熱性、耐水性、難燃性、
強度等に優れたアミノ変性フェノール・アラルキル樹脂
を生産性、歩留まりよく製造できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1で得られたアミノ変性フェノール・ア
ラルキル樹脂のGPCチャートである。
【図2】比較例1で得られた樹脂のGPCチャートであ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 芳樹 茨城県鹿島郡波崎町大字砂山五番壱 日立 化成工業株式会社鹿島工場内 (72)発明者 堀江 賢治 茨城県鹿島郡波崎町大字砂山五番壱 日立 化成工業株式会社鹿島工場内 Fターム(参考) 4J033 FA01 FA06 FA11 HA02 HA04 HA14 HB01 HB02 HB04 HB06 HB08 HB09

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式(I) 【化1】 (式中、Ar1は、炭素数6〜14のアリール基を示
    し、Ar2は、炭素数6〜14のアリール基又はビフェ
    ニル基を示し、R1及びR2は、各々独立に炭素数1〜6
    のアルキレン基を示し、Rは、水素原子又は炭素数1〜
    10の有機基を示し、nは0〜8の整数である)で表さ
    れる化合物とトリアジン誘導体とアルデヒドを反応させ
    ることを特徴とするアミノ変性フェノール・アラルキル
    樹脂の製造法。
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