JPH0339066B2 - - Google Patents
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- JPH0339066B2 JPH0339066B2 JP4146082A JP4146082A JPH0339066B2 JP H0339066 B2 JPH0339066 B2 JP H0339066B2 JP 4146082 A JP4146082 A JP 4146082A JP 4146082 A JP4146082 A JP 4146082A JP H0339066 B2 JPH0339066 B2 JP H0339066B2
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Description
本発明はエポキシ樹脂の硬化剤、有機合成用中
間体などとして有用な新規なポリカルボン酸無水
物の製造方法に関するものである。
更に詳しくは特開昭55−133374号に開示される
ポリカルボン酸の製造方法の改良に関するもので
ある。
エポキシ樹脂は有機ポリアミン、有機酸無水物
等により硬化させることにより化学的、機械的お
よび電気的に優れた硬化物となる性質を有し、塗
料、接着剤、注型材、積層板形成材等に広く用い
られている。
硬化剤としての酸無水物はポリアミンに比べ毒
性が低く、またエポキシ樹脂を硬化させる際の発
熱量が少なく収縮率の小さな製品を与えることお
よび電気的性質が優れた硬化物を与えるので、酸
無水物を硬化剤とした液状エポキシ樹脂は電気部
品の絶縁含浸材、シーリング材として多量に用い
られている。
かかる酸無水物としてメチルテトラヒドロ無水
フタル酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、無水メチ
ルナジツク酸等の
The present invention relates to a method for producing a novel polycarboxylic acid anhydride useful as a curing agent for epoxy resins, an intermediate for organic synthesis, and the like. More specifically, the present invention relates to an improvement in the method for producing polycarboxylic acids disclosed in JP-A-55-133374. Epoxy resin has the property of becoming a cured product with excellent chemical, mechanical and electrical properties when cured with organic polyamines, organic acid anhydrides, etc., and can be used as paints, adhesives, casting materials, laminate forming materials, etc. Widely used. Acid anhydrides are used as curing agents because they are less toxic than polyamines, produce less heat when curing epoxy resins, provide products with low shrinkage, and provide cured products with excellent electrical properties. Liquid epoxy resins with hardening agents are widely used as insulation impregnating materials and sealing materials for electrical parts. Such acid anhydrides include methyltetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, methylnadic anhydride, etc.
【式】基を1つ有する酸
無水物が一般に使用されているが、これら酸無水
物を硬化剤として用いたエポキシ樹脂硬化物の熱
変形温度は60〜130℃であり、用途によつては150
℃以上の熱変形温度を要求される。この要求を満
たす硬化剤として無水ピロメリツト酸、無水ベン
ゾフエノンテトラカルボン酸、無水クロレンデイ
ツク酸が知られている。
しかしながら、前記2つのポリカルボン酸無水
物は、融点がそれぞれ228℃、286℃の固体であ
り、液状エポキシ樹脂と混合するに、前者は120
℃、後者は170℃以上と高温に加熱する必要があ
り、特に後者は可使時間が5〜10分であり実用的
でない。また、無水クロレンデイツク酸は難燃性
を硬化物に付与する利点を有するが、皮膚にふれ
るとかぶれを生じ、取扱いに注意を有する。
本発明者等はこれら従来の硬化剤の欠点を改良
するものとして先に下記の一般式〔〕で示され
るカルボン酸無水物と無水マレイン酸とを120〜
150℃で15〜20時間反応させることにより得られ
た融点が80〜90℃のポリカルボン酸無水物を提案
した(特開昭55−13337号公報参照)。
このポリカルボン酸無水物により硬化されたエ
ポキシ樹脂の熱変形温度は176℃で強靭な硬化物
である。
しかし、この特開昭55−133374号に開示する方
法では副生成物として下記()式で示される2
−カルボキシ−3,4−ジメチル−7−イソプロ
ピリデンビシクロ〔4.2.0〕−オクト−3−エン−
8−オンが約5〜10重量%の割合で生じ、ポリカ
ルボン酸より分離する必要がある。
この副生成物はp−トルエンスルホン酸、三弗
化ホウ素・エテラート、塩化アルミニウム等の酸
が存在すると、酸が存在しない場合よりも生じや
すい。
この()式で示される副生成物が5〜10重量
%の割合で含有されるポリカルボン酸無水物を硬
化剤として用いると得られるエポキシ樹脂硬化物
の耐熱性および引張強度、耐衝撃性等の機械的強
度が低くなるので、ポリカルボン酸無水物より副
生成物を分離する必要がある。
この副生成物は生成物のポリカルボン酸無水物
との相溶性に劣り、反応生成物中に析出するの
で、分離は無水マレイン酸の付加反応終了後、80
〜100℃で反応生成物を過することにより行わ
れる。
しかしながら、かかる副生成物の分離の工程の
付加は工業上不利であると共に、副生成物が5〜
10重量%と高いことも製品のコスト高につながり
好ましくない。
本発明者等はかかる副生成物の発生量を1重量
%以下とすることを目的にカルボン酸無水物と無
水マレイン酸との反応における触媒や反応温度条
件を種々検討したがいずれも満足すべき結果を得
ることができなかつた。
次に、かかる副生物の発生を抑制するためには
前式で示される異性化反応が行われないように原
料のカルボン酸無水物を異性化すれば可能でない
かという着想のもとに種々の異性化触媒を検討し
たところ、異性化触媒としてアルカリ金属ハライ
ドを用いて一般式()で示されるカルボン酸無
水物を液状化させたものは無水マレイン酸と反応
させても一般式()で示される副生物の発生量
が1重量%以下に抑制できることを見い出し、本
発明に到達した。
即ち、本発明は、一般式()
で示されるカルボン酸無水物をアルカリ金属ハラ
イドの存在下で加熱処理して得た液状物に、無水
マレイン酸を反応させてポリカルボン酸無水物を
製造する方法を提供するものである。
本発明の実施において、上記一般式()で示
されるカルボン酸無水物は、α−ピネンの熱異性
化反応によつて、またはイソプレンの二量化反応
によつて得られる(特公昭48−30603号、特公昭
50−7565号)アロオシメンと無水マレイン酸とを
70〜90℃の温度でデイールス・アルダー反応させ
ることにより得られる。なお、α−ピネンの熱異
性化反応によつて得られる次式()で示される
アロオシメンには、トランス−シス型と、トラン
ス−トランス型の2種類の異性体が存在し、一般
市販品は通常、トランス−シス体が50〜70%、ト
ランス−トランス体が30〜50%含有されている。
かかるアロオシメンにデイールス・アルダー反
応によつて無水マレイン酸を付加させることによ
り得られる一般式()で示される無水マレイン
化アロオシメンは、通常、下記の2種類の異性体
混合物であり、その融点が70℃以上、たとえば83
〜84℃であり、勿論常温で固体である。[Formula] Acid anhydrides having one group are generally used, but the heat distortion temperature of cured epoxy resins using these acid anhydrides as curing agents is 60 to 130°C, and depending on the application, 150
A heat distortion temperature of ℃ or higher is required. Pyromellitic anhydride, benzophenonetetracarboxylic anhydride, and chlorendic anhydride are known as curing agents that meet this requirement. However, the two polycarboxylic acid anhydrides are solids with melting points of 228°C and 286°C, respectively, and when mixed with liquid epoxy resin, the former has a melting point of 120°C.
The latter requires heating to a high temperature of 170°C or higher, and the latter in particular has a pot life of 5 to 10 minutes, making it impractical. Furthermore, although chlorendic acid anhydride has the advantage of imparting flame retardancy to the cured product, it causes a rash when it comes into contact with the skin, so care must be taken when handling it. In order to improve the shortcomings of these conventional curing agents, the present inventors first prepared a carboxylic acid anhydride represented by the following general formula [] and maleic anhydride from 120 to
A polycarboxylic acid anhydride having a melting point of 80 to 90°C obtained by reacting at 150°C for 15 to 20 hours was proposed (see Japanese Patent Application Laid-open No. 13337/1983). The heat deformation temperature of the epoxy resin cured with this polycarboxylic anhydride is 176°C, making it a tough cured product. However, in the method disclosed in JP-A No. 55-133374, the by-product is 2 shown by the following formula ().
-Carboxy-3,4-dimethyl-7-isopropylidenebicyclo[4.2.0]-oct-3-ene-
8-one occurs in a proportion of about 5-10% by weight and must be separated from the polycarboxylic acid. This by-product is more likely to be produced when an acid such as p-toluenesulfonic acid, boron trifluoride etherate, or aluminum chloride is present than when no acid is present. Heat resistance, tensile strength, impact resistance, etc. of a cured epoxy resin obtained by using a polycarboxylic acid anhydride containing 5 to 10% by weight of the by-product represented by formula () as a curing agent Since the mechanical strength of the polycarboxylic anhydride decreases, it is necessary to separate the by-product from the polycarboxylic anhydride. This by-product has poor compatibility with the product polycarboxylic acid anhydride and precipitates in the reaction product, so separation is carried out after 80 minutes after the completion of the addition reaction of maleic anhydride.
It is carried out by filtering the reaction product at ~100°C. However, the addition of such a step of separating by-products is industrially disadvantageous, and the by-products are
A high content of 10% by weight is also undesirable as it increases the cost of the product. The present inventors have investigated various catalysts and reaction temperature conditions for the reaction between carboxylic acid anhydride and maleic anhydride with the aim of reducing the amount of such by-products generated to 1% by weight or less, but all of them have been found to be satisfactory. I couldn't get any results. Next, in order to suppress the generation of such by-products, various efforts were made based on the idea that it would be possible to isomerize the raw material carboxylic acid anhydride so that the isomerization reaction shown in the previous equation does not occur. A study of isomerization catalysts revealed that carboxylic acid anhydride represented by the general formula () was liquefied using an alkali metal halide as an isomerization catalyst, and even when reacted with maleic anhydride, the carboxylic acid anhydride represented by the general formula () was It has been discovered that the amount of by-products produced can be suppressed to 1% by weight or less, and the present invention has been achieved. That is, the present invention provides general formula () The present invention provides a method for producing a polycarboxylic anhydride by reacting maleic anhydride with a liquid obtained by heating the carboxylic anhydride shown in the following in the presence of an alkali metal halide. In carrying out the present invention, the carboxylic acid anhydride represented by the above general formula () is obtained by thermal isomerization reaction of α-pinene or dimerization reaction of isoprene (Japanese Patent Publication No. 48-30603 , Tokko Akira
No. 50-7565) Alloocimene and maleic anhydride
Obtained by Diels-Alder reaction at a temperature of 70-90°C. In addition, alloocimene represented by the following formula () obtained by thermal isomerization reaction of α-pinene exists in two types of isomers: trans-cis type and trans-trans type, and the general commercial product is Usually, it contains 50-70% trans-cis isomer and 30-50% trans-trans isomer. The anhydrous maleated allooocimene represented by the general formula () obtained by adding maleic anhydride to such allooocimene by the Diels-Alder reaction is usually a mixture of the following two types of isomers, and its melting point is 70 ℃ or above, for example 83
~84°C, and of course is solid at room temperature.
【式】【formula】
【式】
この無水マレイン化アロオシメンを異性化する
には、無水マレイン化アロオシメンに対して0.01
〜5.0重量%、好ましくは0.5〜3重量%のアルカ
リ金属ハロゲンを配合し、これを100〜250℃、好
ましくは120〜220℃で10分〜10時間、好ましくは
0.5〜3時間加熱することにより行われる(特開
昭55−115880号参照)。
用いるアルカリ金属ハライドとしては、臭化リ
チウム、臭化ナトリウム、臭化カリウム、臭化ル
ビジウム及び臭化セシウム等の臭化アルカリ金属
塩、塩化リチウム、塩化ルビジウム等の塩化アル
カリ金属塩、沃化ナトリウム、沃化リチウム、沃
化カリウム等の沃化アルカリ金属塩およびフツ化
リチウムがあげられる。これらの中でも沃化ナト
リウム、臭化リチウムは入手が容易であり、また
異性化時間も短く済むので好ましい。
無水マレイン化アロオシメンの異性化触媒とし
てはアルカリ金属ハライドの他にアミノエタノー
ル、トリエチレンテトラミン等のアミン類、トリ
エチルホスフイン、メチルトリフエニルホスホニ
ウム塩化物等の有機リン化合物、チオシアン酸塩
(PCT/JP79/0049号参照)や塩化アルミニウ
ム、p−トルエンスルホン酸等の酸が挙げられ
る。しかしながらアミン類、有機リン化合物、チ
オシアン酸塩等を異性化触媒として用いた場合
は、副生成物の量は3〜5重量%に抑えることは
できるが、その抑制量では未だ経済的に十分とは
いえない。また、酸触媒を用いたときは一般式
()で示される副生成物が形成される機会が多
くなり好ましくない(特開昭56−39041号公報参
照)。
アルカリ金属ハライドの添加は、加熱溶融した
式()で示されるカルボン酸無水物(無水マレ
イン化アロオシメン)に直接固体のまま添加して
もよいし、アルカリ金属ハライドを水、アセトン
等の溶剤に溶解して添加してもよい。
この異性化反応の終了はカルボン酸無水物が常
温(20〜30℃)で液状を示すのを目途とする。式
()で示される副生成物の抑制のためには必ず
しも液状を示す迄行う必要はないと推定される
が、液状化しておいた方が次のポリカルボン酸を
製造する工程において原料の無水マレイン酸(融
点52.8℃)との混合が容易となる。
この異性化反応により次の式()、()の異
性体等が生成し、さらに二重結合の異性化反応も
起り、処理生成物中には数種の幾何異性体および
構造異性体が共存することになり、凝固点が低下
し、液状化するものと推測される。[Formula] To isomerize this anhydrous maleated alloocimene, 0.01
-5.0% by weight, preferably 0.5-3% by weight of alkali metal halogen is blended and heated at 100-250°C, preferably 120-220°C for 10 minutes to 10 hours, preferably
This is carried out by heating for 0.5 to 3 hours (see JP-A-55-115880). The alkali metal halides used include alkali metal bromide salts such as lithium bromide, sodium bromide, potassium bromide, rubidium bromide and cesium bromide, alkali metal chloride salts such as lithium chloride and rubidium chloride, sodium iodide, Examples include alkali metal iodide salts such as lithium iodide and potassium iodide, and lithium fluoride. Among these, sodium iodide and lithium bromide are preferred because they are easily available and require a short isomerization time. In addition to alkali metal halides, amines such as aminoethanol and triethylenetetramine, organic phosphorus compounds such as triethylphosphine and methyltriphenylphosphonium chloride, and thiocyanates (PCT/JP79) can be used as isomerization catalysts for anhydrous maleated allocimene. /0049), aluminum chloride, and acids such as p-toluenesulfonic acid. However, when amines, organic phosphorous compounds, thiocyanates, etc. are used as isomerization catalysts, the amount of byproducts can be suppressed to 3 to 5% by weight, but this suppression amount is still not economically sufficient. No, no. Furthermore, when an acid catalyst is used, there is an increased chance of formation of by-products represented by the general formula (), which is undesirable (see Japanese Patent Application Laid-open No. 39041/1983). The alkali metal halide may be added directly to the heated and melted carboxylic acid anhydride represented by the formula () (anhydrous maleated allocimene) as a solid, or the alkali metal halide may be dissolved in a solvent such as water or acetone. It may also be added. This isomerization reaction is completed when the carboxylic acid anhydride becomes liquid at room temperature (20 to 30°C). In order to suppress the by-products represented by formula (), it is presumed that it is not necessary to carry out the process until it becomes liquid. Easily mixes with maleic acid (melting point 52.8°C). This isomerization reaction produces isomers of the following formulas () and (), and further double bond isomerization reactions occur, and several types of geometric and structural isomers coexist in the processed product. It is assumed that this causes the freezing point to lower and liquefy.
【式】【formula】
【式】
なお、異性化反応は異性化触媒を軽石、活性
炭、けいそう土、シリカゲル、モレキユラーシー
ブ等の担体に担持させ、この担持触媒を充填した
塔内に無水マレイン化アロオシメンの蒸気を所定
の反応温度で通過させて、連続的に加熱処理をす
ることができるが、このような場合には、200〜
250℃の高温で10分〜30分と短時間の加熱処理を
させる。
このようにして液状化された生成物は蒸溜して
精製するか、又は活性炭処理、けいそう土等の
過助剤添加、さらには水分を除くための適当な脱
水剤処理等をしてから過し、蒸溜して精製して
次のポリカルボン酸無水物の製造原料として用い
る。しかしながら、通常はかかる精製をする必要
はなく、触媒が液状物に残存していてもポリカル
ボン酸無水物の製造に支障をもたらすものでな
い。従つてかかる精製工程を省いた方が経済的に
有利である。
この液状化物に無水マレイン酸を付加反応させ
てポリカルボン酸無水物を製造するには特開昭55
−133374号公報の記載に準じて行う。具体的には
両者を適当な溶媒の存在下、或いは無溶媒下で一
定時間以上加熱撹拌することにより容易にその目
的が達成される。
付加反応における加熱温度は低温にすぎると反
応がおそいし、あまり高温にすぎると副反応など
を起し、いずれも不適当である。通常、120〜250
℃、好ましくは140〜200℃の温度が有利に用いら
れる。
反応時間は特に制限をするものではないが、比
較的に長時間反応を行わせるのが望ましく、通常
3〜50時間、好ましくは5〜20時間程度が実用的
である。
反応溶媒は上述のように必ずしも必要でない
が、用いるときは原料のカルボン酸無水物および
無水マレイン酸に対して不活性な溶媒、例えばベ
ンゼン、トルエン、ジオキサン等を用いる。
液状化物1モルに対する無水マレイン酸の仕込
量は少なくとも当モル量、好ましくは1.05〜5モ
ル倍量である。
このポリカルボン酸無水物の製造には必ずしも
触媒を必要としないが、必要に応じては有機酸類
(たとえばp−トルエンスルホン酸)、塩化亜鉛、
有機パーオキシドなどの触媒を反応系に添加して
反応を行わせても差支えがない。
この付加反応においては、反応釜の内部を窒素
ガスなどの不活性気体で置換するのが望ましく、
また、反応系にフエノール系の酸化防止剤、たと
えば2,6−ジ−(t−ブチル)−p−クレゾール
などを添加して反応を行わせると、良好な生成物
を与えるので好ましい。
反応終了後は、反応混合物より溶媒及び未反応
物を除去すると、通常褐色に着色したポリカルボ
ン酸無水物が得られる。この生成物は洗浄、再沈
などの操作で脱色、精製を行うことも可能であ
る。
この付加反応により得られるポリカルボン酸無
水物は次の異性体を含む混合物であり、その融点
は50〜90℃のものである。
これらポリカルボン酸無水物の混合割合はその
反応条件により異なるものと思われるが、分離が
困難であるためにその成分比を確認することはで
きない。
この付加反応において、一般式()で示され
る副生成物が生じる割合は1重量%以下である。
このポリカルボン酸無水物は常温で固体であ
り、エポキシ樹脂の硬化剤としてすぐれたもので
あり、また、ポリカルボン酸のグリシジルエステ
ル製造用の原料などとしても利用することができ
る。
エポキシ樹脂100重量部に対するこのポリカル
ボン酸無水物の硬化剤としての配合量は50〜100
重量部、好ましくは70〜95重量部である。
次に、実施例及び参考例をあげて、本発明をさ
らに具体的に説明する。これらの例における部は
重量部を示す。
無水マレイン化アロオシメンの製造例
無水マレイン酸686g(7.0モル)を撹拌機、温
度計、コンデンサー、滴下ロート、窒素導入管を
付設した容量3の四つ口フラスコ内に入れ、さ
らにベンゼン100c.c.を加えた。室温で撹拌しなが
ら1000g(7.35モル)のアロオシメン(安原油脂
工業株式会社製品)を徐々に滴下した。反応熱の
ために温度が上昇するのでウオーターバスで冷却
して、反応温度を70〜80℃に保つた。
約1時間かかつてアロオシメンの滴下を終了し
た。さらに反応を完結させるために、70〜80℃で
約1時間撹拌した。反応液はアロオシメン滴下時
には赤色であり、反応が終了するにつれて淡褐色
に変化した。
反応終了後、過剰のアロオシメン、溶媒のベン
ゼンを100℃以下の温度でアスピレーター吸引し
て留去(減圧度20mmHg)した。
生成無水マレイン化アロオシメン()は融点
が75〜80℃であつた。
液状化処理例
例 1
上記製造例1において得られた無水マレイン化
アロオシメン()60gを撹拌機、温度計、コン
デンサー、窒素導入管を付設した四つ口フラスコ
内に入れ、約100℃に加熱して溶解した。
これによう化ナトリウム1.8gを加え、200℃で
2時間撹拌した。よう化ナトリウムは完全に溶解
せず、細かく分散していた。
反応終了後、メチルイソプチルケトン50c.c.を加
え、10%チオ硫酸ソーダ水溶液50c.c.で洗浄した。
水洗後水層を除き、油層に脱水剤の硫酸ソーダを
加えて脱水後、減圧度0.5mmHgで単蒸留した。
160〜185℃/0.5mmHgの留分として淡黄色の液状
無水マレイン化アロオシメン()56g(収率93
%)を得た。
例 2
上記製造例1において得られた無水マレイン化
アロオシメン()60gを撹拌機、温度計、コン
デンサー、窒素導入管を付設した四つ口フラスコ
内に入れ、約100℃に加熱して溶解した。
これに臭化リチウム・1水塩0.06gを加え、
200℃で2時間撹拌した。臭化ナトリウムは完全
に溶解せず、細かく分散していた。
反応終了後、減圧度0.9mmHgで単蒸留した。
150〜165℃/0.9mmHgの留分として淡黄色の液状
無水マレイン化アロオシメン()55g(収率92
%)を得た。
この液状無水マレイン化アロオシメンは、5℃
の冷蔵庫内、−20℃の冷凍庫内、及び25℃で2ケ
月以上放置したが、いずれも結晶化しなかつた。
その粘度(E型粘度計)は25℃で176cpsであつ
た。
実施例 1
上記製造例1で得た液状無水マレイン化アロオ
シメン()500部と無水マレイン酸314部(仕込
モル比=1:1.5)とを1の撹拌機、還流器及
び温度計のついた反応容器に仕込み、窒素ガスで
充分に容器内を置換しながら、180℃で6時間撹
拌した。反応後、減圧蒸留により未反応物を除去
したところ、収率95%(760部)で淡褐色の反応
生成物が得られた。
この反応生成物を液体クロマトグラフで分析し
たところ、2層に分離し、1層は副生成物である
2−カルボキシ−3,4−ジメチル−7−イソプ
ロピリデンビシクロ〔4.2.0〕−オクト−3−エン
−8オンであり(含量0.5%以下)、他層はポリカ
ルボン酸無水物であることを赤外線吸収スペクト
ル分析により確認した。
この生成物750部を100部の無水酢酸で洗浄して
副生成物を除去し、次いで減圧下に乾燥して次の
物性のポリカルボン酸無水物を得た。
融 点 80〜90℃
酸無水物当量 163g/酸無水物/モル
実施例 2
製造例2で得た液状無水マレイン化アロオシメ
ン()46.8部、無水マレイン酸58.8部(仕込モ
ル比=1:3)を用いるほかは実施例1と同様に
してポリカルボン酸を製造した。
得られた生成物96部(収率96%)は0.05%以下
の一般式()で示される副生成物を含有してい
た。
この生成物を無水酢酸で洗浄、減圧乾燥して得
たポリカルボン酸の物性は次の通りであつた。
融 点 75〜80℃
酸無水物当量 176g/酸無水物/モル
比較例 1
実施例1において、液状の無水マレイン化アロ
オシメン()の代りに、例1で得た固体の無水
マレイン化アロオシメン()を用いる他は同様
にしてポリカルボン酸無水物を701部(収率88%)
得た。この際、約7%の一般式()で示される
副生成物が別に析出した。
生成物を無水酢酸で洗浄し、減圧乾燥して得た
ポリカルボン酸無水物の物性は次のとおりであつ
た。
融 点 85〜95℃
酸無水物当量 177g/酸無水物1モル
実施例 3
実施例1において、p−トルエンスルホン酸25
部の存在下で、かつ、反応温度を120℃、反応時
間を4時間とする他は同様にして、融点80〜90
℃、酸無水物当量160g/酸無水物1モルのポリ
カルボン酸無水物760部(収率95%)を得た。
なお、この反応により副生した一般式()で
示される化合物の量は0.5%以下であつた。
比較例 2
実施例3において、液状の無水マレイン化アロ
オシメン()の代りに固体の無水マレイン化ア
ロオシメンを用いる他は同様に付加反応を行つて
ポリカルボン酸無水物を710部(収率89%)得た。
このとき副生した一般式()で示される化合
物の量は約49部(収率7%)であつた。
硬化物の製造例
応用例
ビスフエノールAのジグリシジルエーテル“エ
ピコート828”(油化シエルエポキシ化学製商品
名)40部、実施例1において得られたポリカルボ
ン酸無水物36部及び硬化促進剤としてのN,N−
ジメチルベンジルアミン0.5部の混合物を鋳型中
で120℃で2時間、次いで200℃で4時間加熱硬化
させたころ、褐色の硬化物が得られた。
この硬化物の物性を次に示す。
熱変形温度 210℃
引張強度 9.2Kg/mm2
引張伸度 1.8%
アイゾツト衝撃強度(ノツチ付) 0.8Kg・
cm/cm2
応用比較例
実施例1で得られたポリカルボン酸無水物の代
りに比較例1において得た副生成物を7%の割合
で含有するポリカルボン酸無水物を用いる他は上
記応用例と同様にして次の物性の硬化物を得た。
熱変形温度 180℃
引張強度 8.5Kg/mm2
引張伸度 1.5%
アイゾツト衝撃強度(ノツチ付) 0.6Kg・
cm/cm2 [Formula] In the isomerization reaction, the isomerization catalyst is supported on a carrier such as pumice, activated carbon, diatomaceous earth, silica gel, molecular sieve, etc., and the vapor of anhydrous maleated allocimene is introduced into a column packed with this supported catalyst. It is possible to carry out continuous heat treatment by passing at a predetermined reaction temperature, but in such a case,
Heat treatment is performed at a high temperature of 250°C for a short time of 10 to 30 minutes. The product liquefied in this way is purified by distillation, or treated with activated carbon, addition of superimposing agents such as diatomaceous earth, and further treated with an appropriate dehydrating agent to remove water. Then, it is purified by distillation and used as a raw material for the production of the next polycarboxylic acid anhydride. However, such purification is usually not necessary, and even if the catalyst remains in the liquid, it does not pose a problem in the production of polycarboxylic acid anhydride. Therefore, it is economically advantageous to omit such a purification step. To produce polycarboxylic acid anhydride by addition-reacting maleic anhydride to this liquefied product, JP-A-55
-Conducted according to the description in Publication No. 133374. Specifically, this purpose can be easily achieved by heating and stirring both in the presence of a suitable solvent or in the absence of a solvent for a certain period of time or longer. If the heating temperature in the addition reaction is too low, the reaction will be slow, and if it is too high, side reactions will occur, both of which are inappropriate. Usually 120-250
Temperatures of 140-200°C are advantageously used. Although the reaction time is not particularly limited, it is desirable to carry out the reaction for a relatively long time, and a practical time is usually about 3 to 50 hours, preferably about 5 to 20 hours. The reaction solvent is not necessarily required as described above, but when used, a solvent inert to the raw materials carboxylic anhydride and maleic anhydride, such as benzene, toluene, dioxane, etc., is used. The amount of maleic anhydride charged per mole of the liquefied product is at least an equimolar amount, preferably 1.05 to 5 times the molar amount. The production of this polycarboxylic acid anhydride does not necessarily require a catalyst, but organic acids (e.g. p-toluenesulfonic acid), zinc chloride,
There is no problem in carrying out the reaction by adding a catalyst such as an organic peroxide to the reaction system. In this addition reaction, it is desirable to replace the inside of the reaction vessel with an inert gas such as nitrogen gas.
It is also preferable to carry out the reaction by adding a phenolic antioxidant, such as 2,6-di-(t-butyl)-p-cresol, to the reaction system, since this yields a good product. After the reaction is completed, the solvent and unreacted substances are removed from the reaction mixture to obtain polycarboxylic acid anhydride, which is usually colored brown. This product can also be decolorized and purified by operations such as washing and reprecipitation. The polycarboxylic acid anhydride obtained by this addition reaction is a mixture containing the following isomers, and its melting point is 50 to 90°C. The mixing ratio of these polycarboxylic acid anhydrides is thought to vary depending on the reaction conditions, but the component ratio cannot be confirmed because separation is difficult. In this addition reaction, the proportion of by-products represented by the general formula () produced is 1% by weight or less. This polycarboxylic acid anhydride is solid at room temperature and is an excellent curing agent for epoxy resins, and can also be used as a raw material for producing glycidyl esters of polycarboxylic acids. The amount of polycarboxylic anhydride used as a hardening agent for 100 parts by weight of epoxy resin is 50 to 100 parts by weight.
parts by weight, preferably 70 to 95 parts by weight. Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples and Reference Examples. Parts in these examples indicate parts by weight. Example of manufacturing maleic anhydride alloocimene 686 g (7.0 mol) of maleic anhydride was placed in a 3-capacity four-necked flask equipped with a stirrer, thermometer, condenser, dropping funnel, and nitrogen introduction tube, and 100 c.c. of benzene was added. added. While stirring at room temperature, 1000 g (7.35 mol) of alloocymene (manufactured by Yasushi Oil Industries Co., Ltd.) was gradually added dropwise. Since the temperature rose due to the heat of reaction, the reaction temperature was maintained at 70-80°C by cooling with a water bath. After about an hour, I finished instilling the alloocimene. Further, in order to complete the reaction, the mixture was stirred at 70 to 80°C for about 1 hour. The reaction solution was red when alloocimene was added dropwise, and turned light brown as the reaction was completed. After the reaction was completed, excess alloocimene and the solvent benzene were removed by suction using an aspirator at a temperature below 100°C (degree of vacuum: 20 mmHg). The anhydrous maleated allocimene () produced had a melting point of 75-80°C. Liquefaction Treatment Example 1 60 g of anhydrous maleated allocimene () obtained in Production Example 1 above was placed in a four-necked flask equipped with a stirrer, thermometer, condenser, and nitrogen inlet tube, and heated to about 100°C. and dissolved. 1.8 g of sodium iodide was added to this, and the mixture was stirred at 200°C for 2 hours. Sodium iodide was not completely dissolved and was finely dispersed. After the reaction was completed, 50 c.c. of methyl isobutyl ketone was added, and the mixture was washed with 50 c.c. of 10% sodium thiosulfate aqueous solution.
After washing with water, the aqueous layer was removed, and the oil layer was dehydrated by adding sodium sulfate as a dehydrating agent, followed by simple distillation at a reduced pressure of 0.5 mmHg.
56 g of pale yellow liquid anhydrous maleated alloocimene (yield: 93
%) was obtained. Example 2 60 g of anhydrous maleated allocimene () obtained in Production Example 1 above was placed in a four-necked flask equipped with a stirrer, thermometer, condenser, and nitrogen inlet tube, and heated to about 100°C to dissolve it. Add 0.06g of lithium bromide monohydrate to this,
The mixture was stirred at 200°C for 2 hours. Sodium bromide was not completely dissolved and was finely dispersed. After the reaction was completed, simple distillation was carried out at a reduced pressure of 0.9 mmHg.
55 g of pale yellow liquid anhydrous maleated alloocimene (yield 92
%) was obtained. This liquid anhydrous maleated alloocimene was heated at 5°C.
It was left in a refrigerator at -20°C, in a freezer at -20°C, and at 25°C for more than 2 months, but it did not crystallize.
Its viscosity (E-type viscometer) was 176 cps at 25°C. Example 1 500 parts of the liquid anhydrous maleated allocimene () obtained in Production Example 1 above and 314 parts of maleic anhydride (charged molar ratio = 1:1.5) were reacted using a stirrer, a reflux device, and a thermometer. The mixture was charged into a container and stirred at 180° C. for 6 hours while sufficiently purging the inside of the container with nitrogen gas. After the reaction, unreacted substances were removed by vacuum distillation, and a light brown reaction product was obtained with a yield of 95% (760 parts). When this reaction product was analyzed by liquid chromatography, it was separated into two layers, one layer being the by-product 2-carboxy-3,4-dimethyl-7-isopropylidenebicyclo[4.2.0]-octo- It was confirmed by infrared absorption spectrum analysis that it was 3-en-8one (content 0.5% or less) and that the other layer was polycarboxylic anhydride. 750 parts of this product was washed with 100 parts of acetic anhydride to remove byproducts, and then dried under reduced pressure to obtain a polycarboxylic anhydride having the following physical properties. Melting point: 80-90°C Acid anhydride equivalent: 163 g/acid anhydride/mole Example 2 46.8 parts of liquid anhydrous maleated allocimene () obtained in Production Example 2, 58.8 parts of maleic anhydride (molar ratio of charging = 1:3) A polycarboxylic acid was produced in the same manner as in Example 1 except that the following was used. 96 parts of the obtained product (yield 96%) contained 0.05% or less of a by-product represented by the general formula (). The polycarboxylic acid obtained by washing this product with acetic anhydride and drying under reduced pressure was as follows. Melting point: 75-80°C Acid anhydride equivalent: 176 g/anhydride/mole Comparative Example 1 In Example 1, the solid anhydrous maleated allocimene () obtained in Example 1 was used instead of the liquid anhydrous maleated allocimene (). 701 parts of polycarboxylic anhydride (yield 88%) was prepared in the same manner except that
Obtained. At this time, about 7% of the by-product represented by the general formula () was separately precipitated. The polycarboxylic anhydride obtained by washing the product with acetic anhydride and drying under reduced pressure had the following properties. Melting point: 85-95°C Acid anhydride equivalent: 177 g/1 mole of acid anhydride Example 3 In Example 1, p-toluenesulfonic acid 25
The melting point was 80-90 in the same manner except that the reaction temperature was 120°C and the reaction time was 4 hours.
760 parts (yield 95%) of polycarboxylic acid anhydride having an acid anhydride equivalent of 160 g/1 mol of acid anhydride was obtained. The amount of the compound represented by the general formula () produced as a by-product in this reaction was 0.5% or less. Comparative Example 2 The addition reaction was carried out in the same manner as in Example 3, except that solid anhydrous maleated allocimene was used instead of the liquid maleated anhydride allocimene (2012) to obtain 710 parts of polycarboxylic anhydride (yield: 89%). Obtained. The amount of the compound represented by the general formula () produced as a by-product at this time was approximately 49 parts (yield: 7%). Production example of cured product Application example 40 parts of diglycidyl ether of bisphenol A "Epicote 828" (trade name manufactured by Yuka Ciel Epoxy Chemical Co., Ltd.), 36 parts of the polycarboxylic acid anhydride obtained in Example 1, and as a curing accelerator. N, N-
When a mixture containing 0.5 part of dimethylbenzylamine was heated and cured in a mold at 120°C for 2 hours and then at 200°C for 4 hours, a brown cured product was obtained. The physical properties of this cured product are shown below. Heat distortion temperature 210℃ Tensile strength 9.2Kg/mm 2 Tensile elongation 1.8% Izotsu impact strength (notched) 0.8Kg・
cm/cm 2 Applied Comparative Example The same application as above except that the polycarboxylic anhydride obtained in Comparative Example 1 containing 7% of the by-product was used instead of the polycarboxylic anhydride obtained in Example 1. A cured product having the following physical properties was obtained in the same manner as in the example. Heat distortion temperature 180℃ Tensile strength 8.5Kg/mm 2 Tensile elongation 1.5% Izotsu impact strength (notched) 0.6Kg・
cm/ cm2
Claims (1)
水物をアルカリ金属ハライドの存在下で加熱処理
して得た液状物に、無水マレイン酸を反応させて
ポリカルボン酸無水物を製造する方法。 2 アルカリ金属ハライドが沃化ナトリウムであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
方法。[Scope of Claims] 1 Polycarboxylic anhydride is obtained by reacting maleic anhydride with a liquid obtained by heat-treating a carboxylic anhydride represented by the following general formula () in the presence of an alkali metal halide. How to manufacture. 2. The method according to claim 1, wherein the alkali metal halide is sodium iodide.
Priority Applications (1)
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| JP4146082A JPS58157780A (en) | 1982-03-16 | 1982-03-16 | Preparation of polycarboxylic anhydride |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP4146082A JPS58157780A (en) | 1982-03-16 | 1982-03-16 | Preparation of polycarboxylic anhydride |
Publications (2)
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| JPS58157780A JPS58157780A (en) | 1983-09-19 |
| JPH0339066B2 true JPH0339066B2 (en) | 1991-06-12 |
Family
ID=12608980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4146082A Granted JPS58157780A (en) | 1982-03-16 | 1982-03-16 | Preparation of polycarboxylic anhydride |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPS58157780A (en) |
-
1982
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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