JP2008248158A - Method for producing phenolic resin - Google Patents
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Abstract
【課題】 従来のフェノール樹脂より更に耐熱性、強度の高い優れた物性を持つフェノール樹脂が得られる製造方法を提供すること。
【解決手段】 アルデヒド類とフェノール類とを触媒下反応させる際に、酸化ケイ素類、金属酸化物類、金属水酸化物類、及び、金属炭酸化物類からなる群から選ばれる少なくとも一種の無機化合物(1)と、ポリアミド、ポリウレタン、及び、ポリ尿素から選ばれる少なくとも一種の有機ポリマー(2)と、から成る有機無機複合体(3)を、添加反応させることを特徴とするフェノール樹脂の製造方法。
【選択図】 なしPROBLEM TO BE SOLVED: To provide a production method for obtaining a phenol resin having excellent physical properties with higher heat resistance and strength than conventional phenol resins.
At least one inorganic compound selected from the group consisting of silicon oxides, metal oxides, metal hydroxides, and metal carbonates when an aldehyde and a phenol are reacted under a catalyst. A method for producing a phenol resin, comprising adding and reacting an organic-inorganic composite (3) comprising (1) and at least one organic polymer (2) selected from polyamide, polyurethane, and polyurea .
[Selection figure] None
Description
本発明は、高い強度の硬化物が得られるフェノール樹脂の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a phenol resin from which a high-strength cured product is obtained.
フェノール樹脂は、その優れた耐熱性、接着性、機械的特性、電気的特性、価格優位性等を利用し各種基材の成型材料や摩擦材用結合剤、研削材用結合剤、木材用接着剤、積層材用結合剤、鋳型用結合剤、コーティング剤、エポキシ樹脂硬化剤用等として幅広く使用されている。フェノール類とアルデヒド類とを反応させるフェノール樹脂としては、触媒としてアルカリ金属あるいはアルカリ土類金属の水酸化物を用いるアルカリレゾール樹脂、またアンモニアを用いるアンモニアレゾール樹脂、2価金属塩を用いるハイオルソ型樹脂、触媒として酸類を用いたノボラック樹脂が一般的に知られている。更に、これらの樹脂に各種の変性剤を反応あるいは添加させた変性フェノール樹脂も実用に供されている。近年、これら用途のフェノール樹脂は、各種の結合剤、例えば摩擦材料や研磨材、鋳型用結合など、として用いられる際、耐熱性の更なる向上や高い強度が求められてきている。この要求はレゾール型フェノール樹脂、ノボラック型フェノール樹脂を問わず共通のものであり、各種の用途分野でそれぞれの樹脂の使い分けがなされている、場合によってはレゾール型樹脂とノボラック型樹脂を併用して使用する場合もある(例えば、特許文献1参照。)。更にその使用形態は固形状や粉末状であったり、アルコールやケトン等の溶媒に溶解した溶剤溶液や水溶液であったりする。しかしながら、得られる硬化物の強度が不足する場合があった。 Phenol resin uses its excellent heat resistance, adhesiveness, mechanical properties, electrical properties, price advantage, etc., and molding materials for various base materials, binders for friction materials, binders for abrasives, adhesives for wood It is widely used as a bonding agent, a binder for laminated materials, a binder for molds, a coating agent, an epoxy resin curing agent, and the like. Examples of phenol resins for reacting phenols with aldehydes include alkali resole resins using alkali metal or alkaline earth metal hydroxides as catalysts, ammonia resole resins using ammonia, and high-ortho type resins using divalent metal salts. In addition, novolak resins using acids as catalysts are generally known. Furthermore, modified phenolic resins obtained by reacting or adding various modifiers to these resins are also in practical use. In recent years, phenol resins for these uses have been required to have further improved heat resistance and high strength when used as various binders such as friction materials, abrasives, and molds. This requirement is common to both resol-type phenolic resins and novolac-type phenolic resins, and each resin is used in various fields of use. In some cases, resole-type resins and novolak-type resins are used in combination. It may be used (for example, refer to Patent Document 1). Further, the form of use may be solid or powder, or a solvent solution or aqueous solution dissolved in a solvent such as alcohol or ketone. However, the strength of the cured product obtained may be insufficient.
本発明の目的は、従来のフェノール樹脂より更に耐熱性、強度の高い優れた物性を持つフェノール樹脂が得られる製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a production method capable of obtaining a phenol resin having excellent physical properties with higher heat resistance and strength than conventional phenol resins.
本発明者は、フェノール樹脂の製造にあたり、無機化合物と有機化合物の複合体の存在下でアルデヒド類とフェノール類とを反応させることによって強度が高く、成型性加工性や耐熱性の高いものが得られることを見いだし本発明を完成させるに至ったものである。 The present inventor has obtained a high strength, high moldability and heat resistance by reacting an aldehyde and a phenol in the presence of a complex of an inorganic compound and an organic compound in the production of a phenol resin. As a result, the present invention has been completed.
すなわち、本発明は、アルデヒド類とフェノール類とを触媒下反応させる際に、酸化ケイ素類、金属酸化物類、金属水酸化物類、及び、金属炭酸化物類からなる群から選ばれる少なくとも一種の無機化合物(1)と、ポリアミド、ポリウレタン、及び、ポリ尿素から選ばれる少なくとも一種の有機ポリマー(2)と、から成る有機無機複合体(3)を、添加反応させることを特徴とするフェノール樹脂の製造方法を提供する。 That is, the present invention provides at least one selected from the group consisting of silicon oxides, metal oxides, metal hydroxides, and metal carbonates when reacting aldehydes and phenols under a catalyst. A phenol resin characterized by adding and reacting an inorganic compound (1) with an organic-inorganic composite (3) comprising at least one organic polymer (2) selected from polyamide, polyurethane, and polyurea A manufacturing method is provided.
本発明のフェノール樹脂の製造方法は、触媒の存在下、フェノールモノマー類とアルデヒド類とを反応させる際に、無機化合物と有機化合物の複合体を添加し反応させるものである。 In the method for producing a phenol resin of the present invention, a complex of an inorganic compound and an organic compound is added and reacted when a phenol monomer and an aldehyde are reacted in the presence of a catalyst.
レゾール樹脂を製造する際には、触媒としてアルカリ金属やアルカリ土類金属またはアンモニア、二価金属塩等の触媒を単独或いは併用して用い、ノボラック樹脂を製造する際には各種の酸類や二価金属塩を単独あるいは併用して用いる。反応の工程は次の通りである。レゾール樹脂の場合はフェノール類、アルデヒド類、触媒として例えば水酸化ナトリウムを仕込み、50〜110℃で1〜10時間反応させ、不揮発分を高くしたい場合は例えば減圧蒸留を行い所定の不揮発分で終えれば良い。溶剤溶性の樹脂を製造する際には減圧脱水を行う前に溶剤を加えるか、減圧脱水を行い水分が適度に調整された時点で溶剤を加えても良い。無機化合物と有機化合物の複合体はフェノール類、ホルムアルデヒド類を仕込む際に同時に仕込んでも良く、途中で加えても良い。ノボラック樹脂を製造する際にはフェノール類、ホルムアルデヒド類触媒として例えば蓚酸を用い、100℃で1〜5時間反応後、常圧脱水、減圧脱水工程を経て所定の溶液粘度あるいは軟化点まで調整すれば良い。この際も無機化合物と有機化合物の複合体は原料モノマーを仕込むと同時に加えても良く、反応が終了し、減圧脱水を始める前に加えても良い。 When producing a resole resin, a catalyst such as an alkali metal, an alkaline earth metal, ammonia, or a divalent metal salt is used alone or in combination. When producing a novolac resin, various acids and divalents are used. Metal salts are used alone or in combination. The reaction process is as follows. In the case of a resole resin, phenols, aldehydes and a catalyst such as sodium hydroxide are added and reacted at 50 to 110 ° C. for 1 to 10 hours. Just do it. When a solvent-soluble resin is produced, a solvent may be added before dehydration under reduced pressure, or a solvent may be added at a time when moisture is appropriately adjusted by dehydration under reduced pressure. The complex of an inorganic compound and an organic compound may be added simultaneously with the addition of phenols and formaldehydes, or may be added midway. When producing novolak resin, for example, using oxalic acid as a catalyst for phenols and formaldehydes, reacting at 100 ° C. for 1 to 5 hours, and then adjusting to a predetermined solution viscosity or softening point through normal pressure dehydration and vacuum dehydration steps good. At this time, the composite of the inorganic compound and the organic compound may be added at the same time as the raw material monomer is charged, or may be added before the reaction is completed and dehydration under reduced pressure is started.
原料として使用するフェノール類としては、特に限定されるものではなく、たとえばフェノール、あるいはクレゾール、キシレノール、エチルフェノール、ブチルフェノール、オクチルフェノールなどのアルキルフェノール類、レゾルシン、カテコールなどの多価フェノール類、ハロゲン化フェノール、フェニルフェノール、アミノフェノールなどが挙げられる。またこれらのフェノール類は、その使用にあたって1種類のみに限定されるものではなく、2種以上の併用も可能である。水溶性のレゾール樹脂を得るためにはレゾルシン及び通常のフェノールモノマーが良いが安価な製品を得るためには、フェノールモノマーが好ましい。又分子量200〜500程度のノボラック樹脂そのものも原料とする事が出来る。 The phenols used as a raw material are not particularly limited. For example, phenols or alkylphenols such as cresol, xylenol, ethylphenol, butylphenol and octylphenol, polyhydric phenols such as resorcin and catechol, halogenated phenols, Examples include phenylphenol and aminophenol. In addition, these phenols are not limited to one type, and two or more types can be used in combination. In order to obtain a water-soluble resole resin, resorcin and a normal phenol monomer are preferable, but in order to obtain an inexpensive product, a phenol monomer is preferable. A novolak resin itself having a molecular weight of about 200 to 500 can also be used as a raw material.
本発明のアルデヒド類としてはフェノール樹脂製造の際に一般的に良く用いられるホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、トリオキサン等のホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等が有効であり、ウロトロピンも用いることが出来る。 As the aldehydes of the present invention, formaldehyde such as formaldehyde, paraformaldehyde, and trioxane, acetaldehyde, and the like that are commonly used in the production of phenol resins are effective, and urotropine can also be used.
本発明で触媒として用いる酸類としては、ノボラック樹脂の製造に当たって一般的に用いられる酸が使用可能であり、例えば、蓚酸、塩酸、燐酸、硫酸、パラトルエンスルホン酸、フェノールスルホン酸やハイオルソノボラック樹脂の触媒である酢酸亜鉛、オクチル酸亜鉛等が用いられる。 As the acids used as a catalyst in the present invention, acids generally used in the production of novolak resins can be used. For example, oxalic acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, sulfuric acid, paratoluenesulfonic acid, phenolsulfonic acid and high ortho novolak resin Zinc acetate, zinc octylate and the like, which are catalysts for the above, are used.
また本発明に使用されるレゾール樹脂の触媒としては一般に用いられる触媒例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化バリウム、水酸化カルシウム、アンモニア、トリエチルアミン等が用いられる。レゾール樹脂の形態としては固形で得られるものと溶液で得られるものとの両方がある。 As the catalyst for the resol resin used in the present invention, generally used catalysts such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, barium hydroxide, calcium hydroxide, ammonia, triethylamine and the like are used. As the form of the resole resin, there are both those obtained as a solid and those obtained as a solution.
本発明のレゾール樹脂の製造に於けるフェノール類/アルデヒド類の比率(モル比)はレゾール樹脂に於いては1.0〜4.0(モル比)が好ましい。モル比が1.0以下の場合は未反応フェノールモノマーが多く残留しまた、4.0以上の場合は未反応ホルムアルデヒドモノマーが多く残留する。ノボラック樹脂に於いては0.5〜0.9(モル比)が好ましい。0.5以下だと反応収率が低く経済的でなくまた、0.9以上の場合は、製造中に高分子量化しゲル化の危険性がある。 The ratio (molar ratio) of phenols / aldehydes in the production of the resole resin of the present invention is preferably 1.0 to 4.0 (molar ratio) in the resole resin. When the molar ratio is 1.0 or less, a large amount of unreacted phenol monomer remains, and when it is 4.0 or more, a large amount of unreacted formaldehyde monomer remains. In the novolak resin, 0.5 to 0.9 (molar ratio) is preferable. If it is 0.5 or less, the reaction yield is low and not economical, and if it is 0.9 or more, there is a risk of gelation due to high molecular weight during production.
また、本発明で用いる製造するフェノール樹脂は、無機化合物と有機化合物の複合体の他に樹脂の合成過程で例えばエポキシ樹脂、トリアジン類等を任意の割合で併用使用し変性フェノール樹脂とする事も出来る。 In addition, the phenolic resin produced in the present invention may be a modified phenolic resin by using, for example, an epoxy resin or a triazine in combination at any ratio in the resin synthesis process in addition to a composite of an inorganic compound and an organic compound. I can do it.
本発明の無機化合物と有機化合物の複合体を含有するフェノール樹脂に、シランカップリング剤を添加する事は樹脂自体の強度を向上させるのに有効である。
シランカップリング剤としては例えば、ビニルトリクロルシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、p−スチリルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−トリエトキシシリル−N−(1,3−ジメチル−ブチリデン)プロピルアミン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(ビニリルベンジル)−2−アミノエチル−3−アミノプロピルトリメトキシシランの塩酸塩、3−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン
等があげられる。この内、エポキシシランカップリング剤の3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、アミノシランカップリング剤の3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシランなどが好適に用いられる。
シランカップリング剤の添加量は特に限定されないがガラスとポリアミドの複合体を含んだフェノール樹脂固形分に対して0.1〜5重量%が好ましい。特に0.3%〜3%の範囲が好ましい。
Adding a silane coupling agent to the phenol resin containing the composite of the inorganic compound and the organic compound of the present invention is effective for improving the strength of the resin itself.
Examples of the silane coupling agent include vinyltrichlorosilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, and 3-glycol. Sidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldi Ethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) ) -3-aminopropyltrimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-triethoxysilyl- N- (1,3-dimethyl-butylidene) propylamine, N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, N- (vinylylbenzyl) -2-aminoethyl-3-aminopropyltrimethoxysilane hydrochloride, 3-ureidopropyltriethoxysilane, 3-chloropropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, bis (triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, 3-isocyanatopropyltriethoxysilane, etc. But can give. Among these, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane as an epoxy silane coupling agent, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane and 3-aminopropyltriethoxysilane as aminosilane coupling agents are preferably used.
Although the addition amount of a silane coupling agent is not specifically limited, 0.1 to 5 weight% is preferable with respect to the phenol resin solid content containing the composite_body | complex of glass and polyamide. The range of 0.3% to 3% is particularly preferable.
本発明の無機化合物と有機化合物の複合体のフェノール樹脂に対する添加量はフェノール樹脂合成時のフェノールモノマーの使用量に対し2〜50重量%が物性上良好である。更に好ましくは3〜30重量%の範囲が良い。添加量が2重量%以下であると、強度や、熱安定性の改善効果が顕著でなく、また、50重量%を越えると、合成時の粘性が大きくなり製造が困難になる場合が出てくる。 The added amount of the composite of the inorganic compound and the organic compound of the present invention to the phenol resin is 2 to 50% by weight based on the physical properties of the phenol monomer used in the synthesis of the phenol resin. The range of 3 to 30% by weight is more preferable. If the added amount is 2% by weight or less, the effect of improving the strength and the thermal stability is not remarkable, and if it exceeds 50% by weight, the viscosity at the time of synthesis increases and it may be difficult to produce. come.
本発明の無機化合物と有機化合物の複合体は、ポリアミドの例をとれば、次の様な工程を経て製造されるものである。水溶液相(A)中のジアミンモノマーと有機液相(B)のアシル化したジカルボン酸モノマーから界面にてモノマーの重縮合反応を行って得られるものである。この複合体は界面重縮合反応を行う際に、水溶液相(A)に水ガラスを共存させる事によりポリアミドの生成とガラスとの均一な複合体化を同時に行うものである。ポリアミドの原料としてのジアミンモノマーとしては1,6−ジアミノヘキサンが、またカルボン酸モノマーとしてはアジポイルジクロライドの組み合わせが好適に用いられる。また、水ガラスはアルカリ金属(M)と珪素と酸素を主な構成元素とし一般にM2O・nSiO2の組成式を有するガラスである。アルカリ金属(M)はナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属が好ましく、nは1.2≦n≦4であることが好ましい。例えばキシダ化学株式会社製、ケイ酸ナトリウム溶液(3号){組成式Na2O・3,1SiO2、水分=60重量%}がこれに当たる。 The composite of the inorganic compound and the organic compound of the present invention is produced through the following steps if an example of polyamide is taken. It is obtained by performing a polycondensation reaction of monomers at the interface from the diamine monomer in the aqueous phase (A) and the acylated dicarboxylic acid monomer in the organic liquid phase (B). When this interfacial polycondensation reaction is carried out, this composite simultaneously produces polyamide and forms a uniform composite with glass by allowing water glass to coexist in the aqueous phase (A). A combination of 1,6-diaminohexane as a diamine monomer as a raw material of polyamide and adipoyl dichloride as a carboxylic acid monomer are preferably used. Water glass is a glass having alkali metal (M), silicon and oxygen as main constituent elements and generally having a composition formula of M 2 O · nSiO 2 . The alkali metal (M) is preferably an alkali metal such as sodium or potassium, and n is preferably 1.2 ≦ n ≦ 4. For example, a sodium silicate solution (No. 3) manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd. {compositional formula Na 2 O.3,1SiO 2 , moisture = 60 wt%} corresponds to this.
水溶液相(A)と有機液相(B)とは別々に調製される。水溶液相(A)は水ガラス及びジアミンモノマーを水に添加して得られ、添加の順序は特に制限されなく、得られた水溶液相は均一透明で有る事が好ましい。有機溶液相に用いられる溶媒としては一般的に界面重縮合に用いられる溶剤トルエン、キシレン、クロロホルム、シクロヘキサンなどが用いられる。 The aqueous phase (A) and the organic liquid phase (B) are prepared separately. The aqueous solution phase (A) is obtained by adding water glass and a diamine monomer to water, and the order of addition is not particularly limited, and the obtained aqueous solution phase is preferably uniform and transparent. As the solvent used in the organic solution phase, solvents generally used for interfacial polycondensation such as toluene, xylene, chloroform and cyclohexane are used.
こうして得られた水溶液相と溶剤液相の接触で反応は行われる。この際、水溶液相と溶剤溶液相は同時に添加され均一に攪拌されれば良い。反応温度は−5℃〜40℃の範囲の温度で行う事が可能である。 The reaction is carried out by contacting the aqueous solution phase thus obtained with the solvent liquid phase. At this time, the aqueous solution phase and the solvent solution phase may be added simultaneously and stirred uniformly. The reaction temperature can be carried out at a temperature in the range of -5 ° C to 40 ° C.
この様にして得られたガラスとポリアミドとの複合体は生成した混合液から複合体以外の成分を除去して分離される。分離の方法としては濾別が一般的である。濾別後に未反応モノマーや副生成物を完全に除く為にアセトンの如き有機溶剤や水にて洗浄する事が好ましい。濾別、洗浄後室温以上の温度で乾燥し球状の固形状の複合体を得る。
この複合体はガラス含有率の増大に伴い密度が増大する場合が多く、特にガラスの含有率が40%以上の複合体に於いてその傾向が強い。
ここでいう複合体中のガラスの含有率の測定は、複合体を空気中で600℃以上の温度で焼成する事によりポリアミド成分を除去して灰分を測定する事により行える。焼成後の灰は焼成前と同一の形状を保ち、このことは無機成分であるガラスがポリアミドマトリックスに均一に分布している事を示す。
The composite of glass and polyamide thus obtained is separated by removing components other than the composite from the resulting mixture. Filtering is generally used as a separation method. In order to completely remove unreacted monomers and by-products after filtration, it is preferable to wash with an organic solvent such as acetone or water. Filtration and washing are followed by drying at room temperature or higher to obtain a spherical solid composite.
This composite often increases in density as the glass content increases, and this tendency is particularly strong in a composite having a glass content of 40% or more.
The measurement of the content rate of the glass in a composite here can be performed by removing a polyamide component by baking a composite at the temperature of 600 degreeC or more in air, and measuring an ash content. The ash after baking maintains the same shape as before baking, which indicates that the glass as an inorganic component is uniformly distributed in the polyamide matrix.
灰分の重量%は複合体合成時の水溶液相(A)のガラス濃度条件を設定する事により制御する事が可能であり、一般に高い水ガラス濃度は高い灰分を与え、例えば水溶液相(A)の水ガラス濃度を8g/L、15g/L、40g/Lとする事により複合体中の灰分をそれぞれ20重量%以上、40重量%以上、60重量%以上とする事が可能となる。
この複合体はガラス成分を10nm〜300nmの球状粒子として得る事が好ましい。球状でない場合はフェノール樹脂の製造の際にその添加量を上げると樹脂の粘度や軟化点が上昇し製造が困難になるからである。
The weight percentage of ash can be controlled by setting the glass concentration conditions of the aqueous solution phase (A) at the time of synthesizing the composite. Generally, a high water glass concentration gives a high ash content, for example, in the aqueous solution phase (A). By setting the water glass concentration to 8 g / L, 15 g / L, and 40 g / L, the ash content in the composite can be 20% by weight or more, 40% by weight or more, and 60% by weight or more, respectively.
This composite preferably obtains glass components as spherical particles of 10 nm to 300 nm. This is because if the amount is not spherical, increasing the amount of phenol resin produced increases the viscosity and softening point of the resin and makes it difficult to produce.
灰分の大小や形状によらず複合体中のガラスとポリアミドとの接着性は良好である。
この複合体は水分を含有したままの状態でフェノール樹脂を製造する際に用いても何ら反応上の問題点はない。
The adhesion between the glass and the polyamide in the composite is good regardless of the size and shape of the ash.
Even if this complex is used for producing a phenol resin while containing moisture, there is no problem in reaction.
なお、本発明において、ポリアミドの代わりにポリウレタン又はポリ尿素を用いる場合は、アシル化したジカルボン酸モノマーの代わりに、それぞれジクロロホーメート化合物類、ホスゲン系化合物を用いればよい。なお、反応条件は、前記のポリアミドの場合と同様である。 In the present invention, when polyurethane or polyurea is used instead of polyamide, dichloroformate compounds and phosgene compounds may be used instead of acylated dicarboxylic acid monomers. The reaction conditions are the same as in the case of the polyamide.
次に、実施例及び比較例によって本発明をさらに詳細に説明する。なお本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples and comparative examples. The present invention is not limited to these examples.
実施例に於いて評価に用いた測定方法は以下の通りであるなお、実施例中「部」「%」と表示しているものはそれぞれ重量部、重量%を表す。 The measurement methods used for evaluation in the examples are as follows. In the examples, “parts” and “%” indicate “parts by weight” and “% by weight”, respectively.
強度;得られた樹脂とガラス粉末(日本電気硝子(株)製、EPG70M−10A平均繊維長75μm、平均繊維径8.9μm)とを、樹脂/ガラス粉末=3/7(重量比)で混合し、金型温度が150℃で成型後の嵩密度が1.7になる様に10分間成型し、型から取りだした後、200℃の温度で3時間後硬化したものを厚み0.3mm、幅5.0、長さ60mmにスライスした試験片を、島津オートグラフを用いて、荷重スケール50N、試験速度30mm/分、支点間距離50mmで曲げ強度を測定した。測定温度は23℃と250℃で行った。又、1%NaOH溶液中で100℃×5時間煮沸した時の耐アルカリ強度も測定した。 Strength: The obtained resin and glass powder (manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd., EPG70M-10A average fiber length 75 μm, average fiber diameter 8.9 μm) are mixed in resin / glass powder = 3/7 (weight ratio) Then, after molding for 10 minutes so that the mold temperature is 150 ° C. and the bulk density after molding is 1.7, and after taking out from the mold, after curing for 3 hours at a temperature of 200 ° C., a thickness of 0.3 mm, Using a Shimadzu autograph, the test piece sliced into a width of 5.0 and a length of 60 mm was measured for bending strength at a load scale of 50 N, a test speed of 30 mm / min, and a distance between fulcrums of 50 mm. Measurement temperature was 23 degreeC and 250 degreeC. Moreover, the alkali-proof strength when boiled at 100 ° C. for 5 hours in a 1% NaOH solution was also measured.
熱挙動;上記曲げ強度と同様にして作成した試験片を厚み2.5mm、長さ55mm、幅5mmにスライスしたものを、Rheometoric社製個体粘弾性測定装置を用いて、周波数1ヘルツ、昇温速度3℃/分、Strain0.02%、温度範囲23℃〜350℃で弾性率の変化を測定した。 Thermal behavior: A test piece prepared in the same manner as the above bending strength was sliced into a thickness of 2.5 mm, a length of 55 mm, and a width of 5 mm, using a solid viscoelasticity measuring device manufactured by Rheometric, Inc., with a frequency of 1 Hertz. The change in elastic modulus was measured at a rate of 3 ° C / min, Strain 0.02%, and a temperature range of 23 ° C to 350 ° C.
製造例1
(A)無機化合物と有機化合物の複合体の製造
水ガラスの水溶液(キシダ化学株式会社製、ケイ酸ナトリウム溶液(3号){組成式Na2O・3,1SiO2、水分=60重量%}3.75gと1,6−ジアミノヘキサン4.64gとに、室温で蒸留水を加えながら攪拌し、均一透明な300mlの水溶液相を調製した。またアジポイルジクロライド7.32gに室温でトルエンを加えて攪拌し均一透明な300mlの有機液相を調製した。次いで1Lの容量のブレンダー瓶(Osterizer製)に水溶液を入れ、付属の攪拌羽根を毎分10000回転で攪拌しながら、25℃にて有機溶剤相を一度に加えた。混合溶液から直ちに白色の複合体が析出し、懸濁状態のまま2分間攪拌を続けた。得られた複合体をアセトンで洗浄した。次いで蒸留水で洗浄し固形分30wt%のガラスとポリアミドの含水状態の球状複合体を得た。〔複合体A〕
Production Example 1
(A) Manufacture of composite of inorganic compound and organic compound Water glass aqueous solution (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., sodium silicate solution (No. 3) {compositional formula Na 2 O.3,1SiO 2 , moisture = 60 wt%} Stirring while adding distilled water to 3.75 g and 1,64-diaminohexane 4.64 g at room temperature to prepare a uniform and transparent 300 ml aqueous phase.To adipoyl dichloride 7.32 g toluene at room temperature In addition, 300 ml of an organic liquid phase that was uniformly transparent was prepared by stirring, and then the aqueous solution was put into a 1 L blender bottle (manufactured by Osterizer), and the attached stirring blade was stirred at 10,000 rpm, at 25 ° C. The organic solvent phase was added all at once, and a white complex immediately precipitated from the mixed solution, and the suspension was kept in a suspended state for 2 minutes, and the resulting complex was washed with acetone and then with distilled water. Kiyoshi Mr obtain a spherical composite water-containing solids 30 wt% of glass and polyamide. [Complex A]
実施例1
ノボラック樹脂の製造
2リットルの4つ口フラスコに攪拌機、温度計をセットしフェノール941gと37.2%ホルマリン645.2g〔フェノール〕/〔ホルムアルデヒド〕=(10モル)/(0.8モル)、次いで複合体(A)を314g(フェノールに対して10wt%)を加えた。触媒として蓚酸2水和物4.705gを添加し、還流温度(100〜102℃)に昇温し3時間反応した後、蒸留を開始し190℃迄昇温した。50torr(6.65kPa)で減圧蒸留を1時間行った後、エポキシシランカップリング剤 KBM−403(信越化学製)1gを加えバットに取り出した。得られた有機・無機複合体が分散したノボラック樹脂はB&R法で測定した軟化点は120℃、未反応フェノール量は0.1%であった。得られたノボラック樹脂90部に対し、硬化剤としてヘキサメチレンテトラミン10部を混合し、ハンマー型ミルで微粉砕した。得られた粉末樹脂の温度125℃、傾き30度で測定した流動度は30mm、150℃の熱板上で測定したストロークキュア時間は112秒、毛管法融点は90℃であった。
Example 1
Manufacture of novolak resin A stirrer and thermometer were set in a 2 liter four-necked flask, and 941 g of phenol and 645.2 g of 37.2% formalin [phenol] / [formaldehyde] = (10 mol) / (0.8 mol), Subsequently, 314 g (10 wt% with respect to phenol) of the complex (A) was added. 4.705 g of oxalic acid dihydrate was added as a catalyst, the temperature was raised to the reflux temperature (100 to 102 ° C.), the reaction was performed for 3 hours, distillation was started, and the temperature was raised to 190 ° C. After performing vacuum distillation at 50 torr (6.65 kPa) for 1 hour, 1 g of epoxy silane coupling agent KBM-403 (manufactured by Shin-Etsu Chemical) was added and taken out into the vat. The obtained novolak resin in which the organic / inorganic composite was dispersed had a softening point of 120 ° C. and an unreacted phenol content of 0.1% as measured by the B & R method. 90 parts of the resulting novolak resin was mixed with 10 parts of hexamethylenetetramine as a curing agent and pulverized with a hammer-type mill. The obtained powdered resin had a temperature of 125 ° C., a flow rate measured at an inclination of 30 °, 30 mm, a stroke cure time measured on a hot plate of 150 ° C., and a capillary method melting point of 90 ° C.
実施例2
水溶性レゾール樹脂の製造
3リットルの4つ口フラスコに攪拌機、温度計をセットしフェノール941gと37.2%ホルマリン1290g〔フェノール〕/〔ホルムアルデヒド〕=(10モル)/(1.6モル)を加え、実施例1で得た複合体(A)を156.8g(フェノールに対して5wt%)を加えた。次いで48%水酸化カリウム56gを加え80℃に昇温して3時間反応した後、粘度が1100mPa・s/25℃になる迄減圧蒸留を行った後、室温まで冷却した。室温でアミノシラン(信越化学製KBE−903、3.0gを加え、有機・無機複合体を含有したレゾール樹脂水溶液を得た。
この樹脂の135℃に於ける不揮発分は75.1%、粘度は1110mPa・s/25℃、 150℃に於けるゲル化時間は99秒であった。
Example 2
Manufacture of water-soluble resole resin A stirrer and thermometer were set in a 3 liter four-necked flask, and 941 g of phenol and 1290 g of 37.2% formalin [phenol] / [formaldehyde] = (10 mol) / (1.6 mol). In addition, 156.8 g (5 wt% based on phenol) of the complex (A) obtained in Example 1 was added. Next, 56 g of 48% potassium hydroxide was added, the temperature was raised to 80 ° C., the reaction was performed for 3 hours, vacuum distillation was performed until the viscosity reached 1100 mPa · s / 25 ° C., and then cooled to room temperature. Aminosilane (KBE-903 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., 3.0 g) was added at room temperature to obtain a resol resin aqueous solution containing an organic / inorganic composite.
This resin had a non-volatile content at 135 ° C. of 75.1%, a viscosity of 1110 mPa · s / 25 ° C., and a gelation time at 150 ° C. of 99 seconds.
実施例3
溶剤型レゾール樹脂の製造
3リットルの4つ口フラスコに攪拌機、温度計をセットしフェノール941gと37.2%ホルマリン1048g〔フェノール〕/〔ホルムアルデヒド〕=(10モル)/(1.3モル)、実施例1で得られた複合体314g(フェノールに対して10wt%)を加え、25%アンモニア水47gを添加し、80℃迄昇温し3時間反応した。その後減圧蒸留を行いフラスコ内の温度が90℃になる迄減圧蒸留を続けた。次いでメタノール490gを徐々に加えフラスコ内の温度が80℃になる迄冷却した。その後室温迄冷却し、有機・無機複合体を含んだレゾール樹脂を得た。この樹脂の粘度は600mPa・s/25℃、150℃のゲル化時間は110秒、135℃×1時間乾燥後の不揮発分は68%であった。
Example 3
Manufacture of solvent-type resol resin
A three-liter four-necked flask was equipped with a stirrer and thermometer, and 941 g of phenol and 1048 g of 37.2% formalin [phenol] / [formaldehyde] = (10 mol) / (1.3 mol), obtained in Example 1. 314 g of the complex (10 wt% with respect to phenol) was added, 47 g of 25% aqueous ammonia was added, and the mixture was heated to 80 ° C. and reacted for 3 hours. Thereafter, vacuum distillation was performed, and vacuum distillation was continued until the temperature in the flask reached 90 ° C. Next, 490 g of methanol was gradually added and the flask was cooled until the temperature in the flask reached 80 ° C. Thereafter, the mixture was cooled to room temperature to obtain a resole resin containing an organic / inorganic composite. The viscosity of this resin was 600 mPa · s / 25 ° C., the gelation time at 150 ° C. was 110 seconds, and the non-volatile content after drying at 135 ° C. × 1 hour was 68%.
比較例1
2リットルの4つ口フラスコに攪拌機、温度計をセットしフェノール941g(10モル)と37.2%ホルマリン161g(2.0モル)を仕込み蓚酸2水和物6.6gを添加し、還流温度(100℃)に昇温し、更に37%ホルマリン527.0g(6.5モル)を1時間かけて滴下した。還流温度で3時間反応した後、蒸留を開始し180℃迄昇温した。その後50torr(6.65kPa)で減圧蒸留を1時間行いB&R法の軟化点108℃、未反応フェノールは0.5%のノボラック樹脂を得た。得られたノボラック樹脂90部に対し、硬化剤としてヘキサメチレンテトラミン10部を混合し、ハンマー型ミルで微粉砕した。得られた粉末樹脂の温度125℃、傾き30度で測定した流動度は26mm、150℃の熱板上で測定したストロークキュア時間は104秒、毛管法融点は92℃であった。
Comparative Example 1
A stirrer and thermometer were set in a 2 liter four-necked flask, 941 g (10 mol) of phenol and 161 g (2.0 mol) of 37.2% formalin were added, and 6.6 g of oxalic acid dihydrate was added, and the reflux temperature was increased. The temperature was raised to (100 ° C.), and 527.0 g (6.5 mol) of 37% formalin was further added dropwise over 1 hour. After reacting at reflux temperature for 3 hours, distillation was started and the temperature was raised to 180 ° C. Thereafter, distillation under reduced pressure at 50 torr (6.65 kPa) was performed for 1 hour to obtain a novolak resin having a softening point of 108 ° C. and 0.5% of unreacted phenol in the B & R method. 90 parts of the resulting novolak resin was mixed with 10 parts of hexamethylenetetramine as a curing agent and pulverized with a hammer-type mill. The obtained powder resin had a temperature of 125 ° C., a flow rate measured at an inclination of 30 °, 26 mm, a stroke cure time measured on a hot plate of 150 ° C., 104 seconds, and a capillary method melting point, 92 ° C.
比較例2
3リットル4つ口フラスコにフェノール941g(10モル)、37%ホルマリン1290g(16モル)を良く混合し、48%水酸化ナトリウム溶液56.46gを添加し80℃で3時間反応した後、減圧脱水にて25℃の粘度が650mPa・sになるように調整した後、25℃迄冷却しレゾール樹脂を得た。この樹脂の不揮発分は73%、150℃でのゲル化時間は85秒であった。
Comparative Example 2
After mixing 941 g (10 mol) of phenol and 1290 g (16 mol) of 37% formalin in a 3 liter four-necked flask, 56.46 g of 48% sodium hydroxide solution was added and reacted at 80 ° C. for 3 hours, followed by dehydration under reduced pressure. Was adjusted so that the viscosity at 25 ° C. was 650 mPa · s, and then cooled to 25 ° C. to obtain a resole resin. The non-volatile content of this resin was 73%, and the gelation time at 150 ° C. was 85 seconds.
物性評価例
次に上記の実施例と比較例で得られた樹脂の物性値として、前記に示した方法で作成した試料の曲げ強度と、熱物性(粘弾性)評価した結果は以下の通りであった。
Physical property evaluation example Next, as the physical property values of the resins obtained in the above examples and comparative examples, the bending strength and thermal physical property (viscoelasticity) evaluation results of the samples prepared by the method described above are as follows. there were.
1)曲げ強度の測定結果
最大点応力(単位:MPa)
23℃ 250℃ 耐アルカリ強度
実施例1 146 96 118
比較例1 117 66 76
本発明で得られたガラス・ポリアミド複合体を含有したフェノール樹脂は含有しない樹脂よりも、常態強度、耐熱強度、耐アルカリ強度に優れる事が判る。
1) Measurement results of bending strength Maximum point stress (unit: MPa)
23 ° C 250 ° C Alkali resistance
Example 1 146 96 118
Comparative Example 1 117 66 76
It can be seen that the phenol resin containing the glass-polyamide composite obtained in the present invention is superior in normal strength, heat resistance strength and alkali resistance strength than the resin not containing.
2)熱物性の測定結果
各温度に於ける貯蔵弾性率(単位:Pa×1010)の変化
50℃ 100℃ 200℃ 300℃
実施例1 1.46 1.40 1.32 1.28
比較例1 1.60 1.48 1.20 0.86
2) Measurement results of thermophysical properties Changes in storage elastic modulus (unit: Pa × 10 10 ) at each temperature
50 ° C 100 ° C 200 ° C 300 ° C
Example 1 1.46 1.40 1.32 1.28
Comparative Example 1 1.60 1.48 1.20 0.86
本発明の製造方法で得られたフェノール樹脂(ガラス・ポリアミド複合体を含有したフェノール樹脂)は温度変化に対する貯蔵弾性率の変化率が少なく熱安定性に優れる結果であった。 The phenol resin (phenol resin containing a glass / polyamide composite) obtained by the production method of the present invention had a low rate of change in storage elastic modulus with respect to temperature change, and was excellent in thermal stability.
本発明の製造方法で得られる有機・無機複合体を含有したフェノール樹脂は通常のフェノール樹脂に比較して強度や熱安定性に優れる性質を有する。本発明はこれらの性質を生かせる分野即ち、成型材料、摩擦材、研磨布紙、研削砥石、各種含浸化工、木材加工、耐火材、鋳物、断熱材、塗料、FRP成型用等フェノール樹脂の各種用途に応用可能である。 The phenol resin containing the organic / inorganic composite obtained by the production method of the present invention has properties that are superior in strength and thermal stability as compared with a normal phenol resin. The present invention makes use of these properties, ie, molding materials, friction materials, polishing cloths, grinding wheels, various impregnations, wood processing, refractory materials, castings, heat insulating materials, paints, various uses of phenolic resins such as for FRP molding. It can be applied to.
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2007092963A JP2008248158A (en) | 2007-03-30 | 2007-03-30 | Method for producing phenolic resin |
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2007
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