JPH0251513A - p−ビニルフエノールとフマル酸あるいはマレイン酸の共重合体の製造方法 - Google Patents

p−ビニルフエノールとフマル酸あるいはマレイン酸の共重合体の製造方法

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JPH0251513A
JPH0251513A JP20153788A JP20153788A JPH0251513A JP H0251513 A JPH0251513 A JP H0251513A JP 20153788 A JP20153788 A JP 20153788A JP 20153788 A JP20153788 A JP 20153788A JP H0251513 A JPH0251513 A JP H0251513A
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JP
Japan
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vinylphenol
copolymer
polymer
fumaric acid
acid
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Application number
JP20153788A
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English (en)
Inventor
Osamu Matsumoto
理 松本
Susumu Konishi
小西 進
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Maruzen Petrochemical Co Ltd
Original Assignee
Maruzen Petrochemical Co Ltd
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  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はp−ビニルフェノールとフマル酸あるいはマレ
イン酸の共重合体の新規な製造方法に関する。
(従来の技術および発明が解決しようとする課題) ポリp−ビニルフェノールはフェノール性水酸基を持つ
重合体として種々の反応性や高い耐熱性を有し、例えば
熱硬化性樹脂、感光材、表面処理剤等の分野において広
く使用されている。その製造法としては、例えばアゾビ
スイソブチロニトリルを開始剤とするラジカル重合法(
Journal of Orgaric Chemis
try、 24巻、 1345(1959))および三
フッ化ホウ素ジエチルエーテルを開始剤とするカチオン
重合法(Journal ofPolymer 5ci
ence、 A−1,7巻、2405 (1969) 
)が知られている。
また、上記の優れた性質を有するポリp−ビニルフェノ
ールにさらに他の性質を付与すべく種々の共重合体の合
成が試みられており、例えば、p−ビニルフェノールと
メタクリル酸メチルあるいはスチレンとの共重合体(J
ournal ofPolymer 5cience、
 A−1,7巻、 2175 (1969) )、p−
ビニルフェノールとN−ビニルイミダゾールとの共重合
体(Journal of AmertcanChem
icalSociety、 89巻、 8231(19
61)) 、p −ビニルフェノールと無水マレイン酸
との共重合体(特開昭48−22187号)などが報告
されている。しかしながら、まだp−ビニルフェノール
の特性を生かした満足すべき共重合体、特に水に可溶な
共重合体は得られていない。上記のp−ビニルフェノー
ルと無水マレイン酸の共重合体を加水分解すればジカル
ボン酸の構造単位を有するポリマーが得られるが、この
ものも水に部分溶解するにすぎない。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは、かかる現状に鑑み、種々に検討を行なっ
たところ、p−ビニルフェノールにフマル酸あるいはマ
レイン酸をラジカル共重合することにより、優れた特性
、特に共重合組成によっては、水にも可溶な性質を有す
る重合体を製造し得ることを見出し、本発明を完成した
。
すなわち、本発明は、p−ビニルフェノールとフマル酸
あるいはマレイン酸とをラジカル開始剤の存在下で共重
合させることを特徴とするp−ビニルフェノールとフマ
ル酸あるいはマレイン酸の共重合体の製造方法を提供す
るものである。
本発明に用いる原料であるp−ビニルフェノールは種々
の方法、例えば、フェノールからアセトキシフェニルメ
チルカルビノールを経由する方法、ヒドロキシ桂皮酸の
脱炭酸による方法、p−エチルフェノールの脱水素によ
る方法、ビスフェノールエタンの分解による方法等によ
って製造されたものを何れをも用いることができる。こ
れらのp−ビニルフェノールの製造方法によっては、そ
の反応生成物中に、未反応原料、希釈剤、副生物として
のフェノール、p−クレゾール、p−エチルフェノール
のごとき側鎖に不飽和結合を有しないフェノール類およ
び水等が混在するが、これらのフェノール類および水を
含有した粗p−ビニルフェノールを本発明の共重合反応
に供することもできるし、場合によっては、この側鎖に
不飽和結合を有しないフェノール類および水は目的共重
合体の分子量を調節し、反応の暴走を制御する役目を果
すことがある。ただし、水に対する溶解性が良好なマレ
イン酸との共重合体を得たい場合には、フェノール、p
−クレゾール、p−エチルフェノールのごとき側鎖に不
飽和結合を有しないフェノール類の含有量を5重量%以
下になるよう精製したp−ビニルフェノールを用いるこ
とが望ましい。
本発明の他方の原料であるフマル酸あるいはマレイン酸
もその製造法の如何にかかわらず何れのものも使用する
ことができる。
原料のp−ビニルフェノールとフマル酸あるいはマレイ
ン酸は任意の比率で共重合反応に供することができる。
しかしながら、p−ビニルフェノールとフマル酸は交互
共重合性が高いので、図1に示すように、共重合反応に
供する原料のp−ビニルフェノールの濃度を約20〜7
0モル%の範囲で変化させても、生成する共重合体の組
成は、そのp−ビニルフェノールユニットの含有率は約
55モル%とほぼ一定に保たれる。したがって、原料を
有効に利用するため、また原料の転化率を高くした場合
にも組成分布の狭い共重合体を得るために、原料中のp
−ビニルフェノールの濃度は50〜60モル%とするこ
とが好ましい。また、原料組成を上記範囲、すなわちp
−ビニルフェノール/フマル酸のモル比を約20/80
〜70/30の範囲、好ましくは50150〜60/4
0の範囲とすれば、水溶性の共重合体を効率よく得るこ
とができる。また非水溶性の共重合体を得たい場合には
、原料のp−ビニルフェノールの濃度を約70モル%以
上にすれば良い、また、逆に原料のp−ビニルフェノー
ルの濃度を約20モル%以下にすれば、フマル酸ユニッ
トを50モル%以上含む水溶性の共重合体が得られるが
、原料中のp−ビニルフェノールの濃度が低くなるにし
たがって、重合体の生成は困難となるため共重合体の収
率は低下する。ちなみに、p−ビニルフェノールを含ま
ないフマル酸のみの原料からは、本発明方法のラジカル
重合に上っては、重合体はほとんど得られない。
また、p−ビニルフェノールとマレイン酸との共重合反
応も、上記フマル酸との場合とほぼ同様であるが、交互
共重合性はさらに高く、原料中のp−ビニルフェノール
の濃度が約10〜80モル%(p−ビニルフェノール/
マレイン酸のモル比で示せば約10/90〜80/20
)のより広い範囲で共重合体中のp−ビニルフェノール
ユニットの割合は約55モル%とほぼ一定となり、前記
のようにp−ビニルフェノールとして精製されたものを
用いれば水に対する溶解性が良好な共重合体が得られる
。
ラジカル開始剤としては、過酸化ベンゾイル、過酸化ア
セチル、tert−ブチルヒドロパーオキサイド、ジベ
ンゾイルスルフィド、アゾビスイソブチロニトリル、p
−トルエンスルフィン酸、過酸化アンモニウム等が挙げ
られ、特にアゾビスイソブチロニトリルが好ましい。ラ
ジカル開始剤の使用量は、反応混合物に対して0.01
〜10重量%が適当であり、特に0.1〜5重量%が好
ましい。
ラジカル開始剤の反応系への添加は、−度に全量を反応
系に加えても良いし、反応の進行に伴って間けつ的ある
いは連続的に添加しても良い。
本発明の実施にあたり、必要に応じて溶媒あるいは希釈
剤を用いることができる。これらとしてはベンゼン、ト
ルエン、キシレン、アセトン、メチルエチルケトン、酢
酸エチル、メタノール、エタノール、プロパツール、テ
トラヒドロフラン、ジオキサン等が挙げられる。溶媒あ
るいは希釈剤の使用量は特に限定されるものではない。
反応温度は30〜150℃、特に50〜120℃の範囲
が好ましい。共重合反応は、通常常圧下で行なわれるが
、加圧下あるいは減圧下で行なうこともできる。また重
合操作は回分式でも連続式でも行ない得る。反応時間は
5分〜5時間、特に30分〜3時間の範囲が好ましい。
反応終了後、反応混合物から溶剤沈澱法、溶剤抽出法等
によって未反応子ツマー1原料に含まれるフェノール類
、水および溶媒等を分離すれば、目的とする共重合体を
得ることができる。
(作用および発明の効果〕 本発明によれば、水溶性、親水性、反応性、接着性、吸
着性、熱硬化性等の優れた諸性質を有し、接着剤、塗料
、金属表面処理剤、帯電防止剤、防曇剤、凝集側、キレ
ート剤、成形材、積層板、感光材等の多方面への利用が
可能なp−ビニルフェノールとフマル酸またはマレイン
酸を構成成分とする共重合体が得られる。
(実施例) 次に実施例を挙げて本発明の詳細な説明する。
実施例1゜ (共重合体の調製と構造) p−エチルフェノールを脱水素することによって得た粗
p−ビニルフェノール600g(p−ビニルフェノール
136g、p−エチルフェノール353g%p−クレゾ
ール18g1フェノール4gおよび水89gからなる)
およびフマル11127g(p−ビニルフェノール/フ
マル酸モル比?51/49)にエタノール450gを加
えて溶解したのち、アゾビスイソブチロニトリル10g
を加えて100℃で2時間加熱した。生成物をトルエン
とヘキサンの混合液に投入し、生成した沈澱をメタノー
ルに溶解したのち、トルエンとヘキサンの混合液に投入
した。さらにこの操作を繰り返したのち、沈澱を減圧乾
燥して251gの重合体を得た。
重合体の赤外吸収スペクトルを図2に示す。
3000〜3700cm−1にOHの吸収、1510c
m−’および1610cm−’に芳香族C=Cの吸収、
820 cm−’にp−置換ベンゼン環C)Iの吸収、
1710cm−’にC=Oの吸収がみられた。重合体の
”C−NMRスペクトルを図3に示す。図3には次式で
示す位置の吸収がみられた。
1  :157ppm     2:11Bppm3.
4:131 〜1 3 5 ppm5.6,7;42〜
56ppm(メタノールの吸収と重なる) 8:176〜177 ppm 重合体の水−エタノール溶液を0.1規定NaOHエタ
ノール溶液で滴定した結果を図4に示す。
図4にはp−ビニルフェノール単独重合体の滴定曲線も
示しているが、両者を比較すれば本実施例で得られた重
合体には酸性基が多く含まれることがわかる。
以上によって重合体はp−ビニルフェノールとフマル酸
の共重合体と同定された。
”C−NMRスペクトルの吸収強度比からm/n =5
5/45(モル比)と計算された。また、中和滴定曲線
からは、終点が明確でないが、m/nは約60740と
計算され、両者はかなり良く一致した。また、この重合
体の固有粘度は、(η) =0.082  (エタノー
ル中)であった。
(共重合体の性質) 共重合体は水、メタノールに可溶、テトラヒドロフラン
に部分可溶、アセトンに不溶であった。
共重合体のTBA(Torsional Brode 
Analysis)によればガラス転移点は277℃で
あり、また300℃近辺において自己硬化反応に基づく
と考えられる剛性率の増加がみられた。
(共重合体の応用例) (1)共重合体0.5gおよびヘキサメチレンテトラミ
ン0.05 gの水溶液を含浸させたブレードを200
℃で30分間加熱したのち、TBAによってガラス転移
点を測定したところ、290℃であった。また、上記水
溶液をガラス板に塗布し、100℃で1時間、ついで2
00℃で1時間加熱したところ、光沢のある強固な膜が
形成された。
(2)  0.3%NaOH水溶液で前処理を行なった
冷延鋼板を60℃にて0.2%リン酸亜鉛水溶液による
パーカライジング処理を施した後、本実施例の共重合体
の0.1%水溶液をスプレーし、150℃で10分間乾
燥し、ついで熱硬化性のアクリル塗装を行なった。
得られた塗装板をASTM−5117−81にしたがっ
て塩水噴露試験を行なったところ67−2時間以上のす
ぐれた耐食性を示した。
実施例2゜ p−エチルフェノールを脱水素することによって得た粗
p−ビニルフェノール120g(p−ビニルフェノール
27.2g、p−エチルフェノール70.6g、P−ク
レゾール3.6g、フェノール0.8gおよび水17.
8gからなる)およびフマル酸[i、4g(p−ビニル
フェノール/フマル酸モル比L980/20 )にエタ
ノール100gを加えて溶解したのち、アゾビスイソブ
チロニトリル2gを加えて100℃で2時間加熱した。
生成物をトルエンとヘキサンの混合液に没入し、生成し
た沈澱をメタノールに溶解したのち、トルエンとヘキサ
ンの混合液に投入した。
さらにこの操作を繰り返したのち、沈澱を減圧乾燥して
47gの重合体を得た。
重合体の分子量をゲルバーミュエーシミンクロマトグラ
フで測定したところ重量平均分子量(M胃)は3,00
0、数平均分子量(in)は2.100であり、またそ
の固有粘度は(η) =0.058(エタノール中)で
あった。重合体の赤外吸収スペクトルおよび13C−N
MRスペクトルから、重合体はp−ビニルフェノールと
フマル酸の共重合体であると同定された。”C−NMR
スペクトルの吸収強度比からm/n=74/26(モル
比)と計算された。重合体はメタノール、アセトン、テ
トラヒドロフランに可溶、水に部分可溶であった。重合
体のガラス転移点はTBAにより255℃と測定された
。
実施例3゜ 純度98重量%のp−ビニルフェノール24g1マレイ
ン酸11.5g(p−ビニルフェノール/マレイン酸モ
ル比4−66/34)をトルエン80gおよびエタノー
ル80gの混合溶媒に溶かしたのち、アゾビスイソブチ
ロニトリル3gを加えて、100℃で2時間加熱した。
生成物をトルエンとヘキサンの混合液に投入し、生成し
た沈澱をメタノールに溶解したのち、トルエンとヘキサ
ンの混合液に投入した。さらにこの操作を繰り返したの
ち、沈澱を減圧乾燥して213.4gの重合体を得た。
重合体の赤外吸収スペクトルを図5に示す。
図5には図2とほぼ同じ吸収がみられた。重合体の”C
−NMRスペクトルを図6に示す。図6には図3とほぼ
同様の吸収がみられた。したがフて、重合体はp−ビニ
ルフェノールとフマル酸の共重合体と同一構造を有する
P−ビニルフェノールとマレイン酸の共重合体と同定さ
れた。
”tlニーNMRスペクトルの吸収強度比からm/n 
=53/47(モル比)と計算された。!合体は水、メ
タノールに可溶、テトラヒドロフランに部分可溶、アセ
トンに不溶であった。
比較例1(p−ビニルフェノールと無水マレイン酸共重
合物の加水分解) p−エチルフェノールを脱水素することによって得た粗
p−ビニルフェノール396gをベンゼン3000 g
に溶解したのち、無水硫酸ナトリウム200gを加えて
2日装置いた。さらにモレキュラーシーブ13Xを34
5g加えて1日間放置した。硫酸ナトリウムおよびモレ
キュラーシーブを炉別して水分が960 ppmの粗p
−ビニルフェノールのベンゼン溶液を得た。このベンゼ
ン溶液2450g (p−ビニルフェノール325g%
 p−エチルフェノール1196g% p−クレゾール
61g1フエノール14gを含む)に無水マレイン酸z
asg (p−ビニルフェノール/無水マレイン酸モル
比″=50750)およびアゾビスイソブチロニトリル
1.5gを加えて80℃で1時間加熱した。生成した沈
澱を炉取してアセトンに溶解後ベンゼンに投入し、沈澱
を減圧乾燥して531gの重合体を得た。
この重合体の赤外吸収スペクトルおよび13C−NMR
スペクトルから重合体はp−ビニルフェノールと無水マ
レイン酸共重合体と同定され、共重合組成はp−ビニル
フェノール/無水マレイン酸−51/49(モル比)と
計算された。
この重合体12gに水100gを加えて、65℃で2時
間加熱したのち、減圧下に水を留去して乾燥物を得た。
このものの赤外吸収スペクトルには酸無水物のC=Oに
よる1780cm−’および1860cm−’の吸収が
消え、カルボン酸のC=Oの存在を示す1720cl’
の吸収が生じた。他の吸収も図2および図5のp−ビニ
ルフェノールとフマル酸あるいはマレイン酸の共重合体
とほぼ同様であったが、水には不溶でありた。
【図面の簡単な説明】
図1は、共重合反応に供する原料のp−ビニルフェノー
ルの濃度と生成する共重合体中のp−ビニルフェノール
ユニットの含有率との関係を示す図である。図2は実施
例1で得られた重合体の赤外吸収スペクトル、図3は実
施例1で得られた重合体の”G−NMRスペクトル、図
4は実施例1で得られた重合体およびp−ビニルフェノ
ール単独重合体の0.1規定Na0)lエタノール溶液
による滴定曲線である。図5は実施例3で得られた重合
体の赤外吸収スペクトル、図6は実施例3で得られた重
合体の”C−NMRスペクトルである。 以上 図1 原料中のp−ビニルフェノール(モル%)図4 0.1NN龜OH(罵l)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)p−ビニルフェノールとフマル酸あるいはマレイ
    ン酸とをラジカル開始剤の存在下で共重合させることを
    特徴とするp−ビニルフェノールとフマル酸あるいはマ
    レイン酸の共重合体の製造方法。
  2. (2)p−ビニルフェノールとフマル酸との共重合反応
    に供する比率を、p−ビニルフェノール/フマル酸モル
    比にて20/80〜70/30とする請求項1記載の製
    造方法。
  3. (3)p−ビニルフェノールとマレイン酸との共重合反
    応に供する比率を、p−ビニルフェノール/マレイン酸
    モル比にて10/90〜80/20とし、かつ側鎖に不
    飽和結合を有しないフェノール類の含有量が5重量%以
    下の高純度p−ビニルフェノールを用いる請求項1記載
    の製造方法。
JP20153788A 1988-08-12 1988-08-12 p−ビニルフエノールとフマル酸あるいはマレイン酸の共重合体の製造方法 Pending JPH0251513A (ja)

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