JPH04507110A - シアナト基含有フェノール樹脂、それから誘導されるフェノールトリアジン樹脂 - Google Patents
シアナト基含有フェノール樹脂、それから誘導されるフェノールトリアジン樹脂Info
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Classifications
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- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G8/00—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
-
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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】
シアナト基含有フェノール樹脂、それから誘導されるフェノールトリアジン樹脂
文]JJi
本発明は、米11iI−1!許出願第821658号<1986年1月23日付
、放棄された)の一部継続出願である。P CT/U 587100123(1
987年1月16日付)の優先権を主張して出願された米国特許出願第0410
18号(1987年3月23日付):および米国特許出願第104700号(1
987年10月5日付)の一部継続出願である。
化シュ11
1、光肌Ω分1
本発明は、フェノールシアネート樹脂としても知られるある種の新規なシアナト
基含有フェノール樹脂、およびそれらの製法に関する。より詳細には、本発明は
改良された諸性質を有するこの種の樹脂、並びにこの種の樹脂の製法に関する。
2、■9−挟丘
フェノール樹脂は数十年間以上にわたって量および用途の点で増え続けている合
成材料の一種である。最も大量に用いられるフェノール樹脂の構成単位はフェノ
ールとホルムアルデヒドである。他の重要なフェノール系出発物質はアルキルW
換フェノール類であり、クレゾール、キシレノール、p−t−ブチルフェノール
、p−フェニルフェノール、およびノニルフェノールが含まれる9ジフエノール
類、例えばレゾルシノール(1,3−ベンゼンジオール)およびビスフェノール
A〔ビス−Aまたは2゜2−ヒス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン〕、は特
別な性質を必要とする用途のために比較的少ない量で用いられる。ホルムアルデ
ヒドのほかに、アセトアルデヒドやフルフルアルデヒドも時々用いられるが、一
層少ない量で用いられる。原料、化学および製法を変えることによりもたらされ
る分子構造のより大きい寛容度は、合成の選択性により生ずる数々の物理的性質
の結果として、これらの製品の用途をきわめて広いものにしている。
フェノールとホルムアルデヒドとの反応の研究は、VonB aeyerらによ
ってフェノール系染料化学の延長として1870年代の初期に始められた。初期
実験は可溶性の非晶質生成物をもたらし、その性質はほとんど興味を引かなかっ
た。不溶性の架橋生成物も1880年代の後期に報告されたが、これらの生成物
も有用な物質として認められながった。1888年に、硬質ゴム代用品としての
使用を予定されたフェノール樹脂製品の最初の特許が認可された。最初の商品は
1900年代の初期にルイス・ブルナー・カンパニー(Louis Blune
r Company)がらシェラツク代用品として紹介された。方法の特許は、
オルト−およびバラ−メチロールフェノールに対して、それぞれ1894年およ
び1895年に公布された。
初期の中のフェノール樹脂製造における主な技術革新には、充填剤入り組成物と
しての望ましい物理的性質を達成するために、分子構造のコントロールおよび熱
圧の使用が含まれていた。
酸性または塩基性触媒の使用に関する研究およびホルムアルデヒド対フェノール
のモル比の変化に関する研究は、ベークライト(Bakelite)t!)f@
と呼ばれる2種属のポリマー材料の定義をもたらした。ホルムアルデヒド対フェ
ノールのモル比を1:1以上にして苛性アルカリ触媒で製造した製品は、制御さ
れた方法で不溶不融性の架橋組成物を作るために用いられる。ポル11アルデヒ
ド対フェノールのモル比を1:1より小さくすると、得られる生成物は可溶性の
ままである。さらに、酸触媒は永久に安定した組成物なもたらし、一方塩基触媒
の存在下で製造される物質は分子量および粘度を増加させることができる。しか
しながら、恐らく、初期の商業化にとって最も重要なことは、本質的にボイドの
ない成形材料を製造するために、熱と圧力の使用を実行させることであった。
レゾール樹脂はアルカリ触媒および過剰モル量のホルムアルデヒドを用いて作ら
れる。ノボラック(NovolakまたはNovolac)樹脂は酸触媒および
フェノール1モル当たりホルムアルデヒド1モル未満を用いて製造される。レゾ
ール化(Resolatecl)ノボラックの製造に関与する初期反応は、酸触
媒を使用しホルムアルデヒド対フェノールのモル比を1:1より小さくして行わ
れる。ノボラックの形成後、反応混き物が塩基性となるようpHを調節し、追加
のホルムアルデヒドを加える。レゾールおよびレゾール化ノボラ・ツクは本来!
!!、硬化性であり、架橋用の硬化剤を必要としない。対照的に、ノボラックは
熱可塑性であって、硬化剤(ヘキサメチレンテトラミンまたはレゾールが最も一
最的である)の添加を・g・要とする4分子量増加の段階は、ある種の有機溶媒
に可溶であって、しかも可融性の液体または固体のフェノール重き体;有機溶媒
に不溶であるが、有機溶媒によってIIj潤され、加熱により軟化するが、本質
的に流動性と示さない固体の樹脂;および溶媒によって膨潤されず、加熱によっ
て軟化もしない不溶不融の生成物(すなわち、この系は高度に架橋された状態で
ある);により特徴づけられる。
フェノール樹脂は多くの用途を有する。例えば、このような材料はブレーキライ
ニング、クラッチ面材、および伝動接合材のような摩擦材料の結合剤として用い
られる。例えば、米国特許第4268157号、同第4069108号、同第4
268657号、同第4218361号、同第4219452号、および同第3
986670号は結合剤としてフェノール樹脂を用いる種々の摩擦材料を開示し
ている。また、フェノール樹脂は成形材料として、さらに塗料や接着剤としても
使用される。難燃性および230℃での長期温度安定性について開発されたフェ
ノール樹脂は炭素繊維複合材料として研究されている。このような複合材料の使
用可能性は進歩をとげた航空機の分野に存在する。
今日のフェノール樹脂はいくつかの有益な性質を示すが、それらの利用を制限す
る欠点を数多くもっている。例えば、この種の材料は望ましい熱酸化安定度を示
さない。今日のフェノール樹脂技術における他の主要な問題点には、フェノール
樹脂を架橋するためのへキサメチレンテトラミンのような補助剤の必要性が含ま
れ、ヘキサメチレンテトラミンは架橋中にアンモニア(往々にして大量であって
、制御することができない)のような揮発性副生物の製造をしばしばもたらす。
これらの樹脂に不随する欠点のいくつかを収り除くために、フェノール樹脂に対
する種々の改良が提案された。例えば、エビクロロヒドリンをノボラック形成性
エポキシノボランクのヒドロキシル基と反応させた。さらに、n−クロロ−2−
プロペンをノボラックのヒドロキシル基と反応させて、対応するホルムメチロン
樹脂を形成させた。
特開昭59−149918号公報および同58−34822号公報はシアネート
基を含むフェノール樹脂の製法を開示している。この方法では、フェノールノボ
ラックのトリアルキルアンモニウム塩と過剰のハロゲン化シアンとを有機溶媒(
例えば塩化メチレン)中で反応させている。アンモニウム塩副生物は水で抽出す
ることにより反応混合物から分離される。これらの文献に記載の方法にはいくつ
かの欠点が存在する。この反応は水不混和性溶媒中で実施することに限られる。
その結果として、それは320Mn以下の低分子量ノボラック樹脂のシアノ化に
のみ適している。我々は、これらの文献に開示された方法が155℃またはそれ
以上での硬化の際に煙(揮発物)を放出するフェノールシアネート樹脂をもたら
すことを見出した。
米国特許第3448079号は、フェノール樹脂とハロゲン化シアンとの反応に
よって製造された芳香族シアン酸エステル〈フェノール−ホルムアルデヒド樹脂
のヒドロキシル基がシアン酸エステル基で置換される)、およびそれらの製造方
法を開示している。米国特許第3444137号はフェノール、ホルムアルデヒ
ド、およびシアン置換された第一または第二アミンを反応させることにより装造
された、シアノ基、アミン窒素原子、フェニル基および置換ヒドロキシル基を含
む分子により特徴づけられる硬化性フェノール−アルデヒド樹脂を開示している
。米国特許第4022755号は、シアナト基含有フェノール樹脂およびそれら
の製造方法3開示している。米国特許第4713442号は、1,3.5−トリ
アリールオキジトリアジンから成るポリトリアジンを開示している。ポリ芳香族
シアネート類は欧州特許第0147548号、国際特許出願第857・′037
13号、および英国特許第1218447号にも開示されている。
シアナト基含有フェノール樹脂はNASAルイス・リサーチ・センター、契約番
号N as 3−21368のために作成され、米国商務省、国立技術情報サー
ビスから入手しうるDelanoら、されたフェノール の−” S nthe
sisof Is rovedPhenolic Re5ins +Acure
x Corp/ Aerother請、AcurexV 1nyl Repor
t 79−25/ A S 、1979年9月4日に記載されている。
最近の文献であるC ritchleyら、 弧ポリマーHeatResist
ance Pol n+ers 、p、406′408.PlenuIIPre
ss、ニューヨーク、1986年は上記特許に記載されたものと本質的に同じ化
学構造を有する、フェノールノボラックまたは−−クレゾールノボラックから製
造されたフェノールトリアジン樹脂を開示している。
開示されたフェノールトリアジン樹脂は高い熱安定性をもつことが見出された9
しかしながら、それらは貯蔵寿命が短くしかも通常のプラスチック加工装置を用
いる加工においてはゲルCヒ時間が短すぎるために、商業的に製造されていない
。以下に示すように、当分野で開示されたフェノールシアオ・−トエステル樹脂
は不安定であり、種々の複き材料のための母材くマトリフクス〉、紙および不織
布の古漬用媒体、接着剤、塗料なとの商業用途に適していない。これらの不安定
な樹脂を架橋生成物(フェノールトリアジン樹脂)へ転化する場合、機械的性質
は貧弱であることが観察された。硬化樹脂が非常に脆いので、性質決定用の被験
サンプル分注々にして成形加工することができない。当分野での開示に従って製
造されたフェノールシアネートエステル樹脂を硬化刷ると、煙と揮発性化学物質
が発生することが判明した。
多種多様の新しいポリマーが提案された0例えば、R、K ubensらによる
Kunstoffe、 Bd、58.pp、827−832(1968)および
V、V。
K ovshakらによるDokl、and Akad、Nauk S SRV
ol、202.pp。
347−350(1972)は、アリールシアヌレートの“閉環三量体化°′並
びにそれらから誘導された架橋ポリマーの性質を開示している。
“閉環三量体化(Cyelotriwerization)”なる用語は、架橋
されたトリアジン環系を形成すべく、3個の芳香族シアヌレート基の鎖伸長重き
によりシアヌレート環系を形成することを意味する。同様に、米国特許第389
0272号、同第4118377号および同第3929713号はポリ(ビスマ
レイミド〉の形成およびこの種のポリマーの性質を開示している。
米国特許第4157360号は架橋ボリシアヌI/−トポリマー(ポリシアヌレ
ートはポリ閉環三量体化反応により製造される)および熱可塑性ポリマー念含有
する熱成形可能な組成′j@と開示している。
フェノールシアネート樹脂は、それらの構造によれば、ぼ著な熱酸「ヒ安定性お
よび高温(900〜1000°C)で加熱した際の非常に高い炭酸率(Char
yield)と示す架橋性生成物と形成する可能性を有している。しかしなが
ら、当分野での教示に従って製造された樹脂は、これらの機械的お、よび熟的性
質を示す生成物をもたらさなかった。フェノールシアナトポリマー<txt脂)
は硬化時に揮発物から煙を発することが見出された。揮発物にはジエチルシアナ
ミドのような有害刺激物質が含まれる。本発明は、この有用でありうる樹脂を広
範な商業用途から遠ざけていた緒欠点を克服するものである。
土咀二i扛
本発明は、式I:
式」−
〔式中、nは1以上の正の整数であり:qおよびrはそれぞれの場合に同一であ
るが又は異なって、0〜3の整数でありく但し、それぞれの場合にqと「の和は
3である):
Zは−CN、または水素および−CNであり;0およびpはそれぞれの場合に同
一であるか又は異なって、0〜4の整数であり(但し、それぞれの場合に0とp
の和は4である)。
−X−は2価の有機基であり:そして
R3はそれぞれのJ%きに同一であるか又は異なり、そのコポリマーを完全硬1
ヒさぜるのに・ピ・要な粂作下で非反応性の水素以外の置換基である〕
の改質フェノールシア本−ト樹脂に関する。
−OCN基と一部H基の合計モル数に基づいて、−〇CN基は5〜100、好ま
しくは10〜100、より好ましくは50〜ioo、最も好ましくは70〜10
0、特に80〜95モル%存在する。
本発明の樹脂は通常のプラスチック加工装置を用いて加工可能であり 長い貯蔵
寿命分有する。このことはゲル化時間が155℃において1分以上、好ましくは
2分以上、より好ましくは10分以上であることにより示される。そのゲル化時
間は155℃で20分以上でありうる。155℃でゲル化時間を測定している間
、実質的に煙の発生は見られない。本発明の改良されたフェノールシア木−ト樹
脂は、熱重量分析(’T”hermal Gravimetric Analy
sis;TGA)で測定したとき、少なくとも400°C(好ましくは少なくと
も450℃)の熱分解温度により示される熱安定性をもつことに特徴かあるフェ
ノールトリアジン樹脂を形成すべく反応させることができる。
本発明のシアナト基含有フェノール樹脂によって得られる改良された性質は、少
なくとも幾分かは、その樹脂のジアルキルシアナミド(一般的にジエチルシアナ
ミド)の残留量が低いことに由来すると考えられる。ジアルキルシアナミドは好
ましくは2重量06木満、より好ましくは1重量?6未満であり、実質的に皆無
であるのが最乙好ましい、1−リエチルアミンはハロゲン化シアンと反応してジ
エチルシアナミドを形成する。この副反応は反応剤の望ましくない消費である。
この副反応はシアナト基含有フェノール樹脂のき酸反応を一5℃〜−45℃で実
施することにより最小限度に抑えることができる。シアノ化反応中に生成された
@量のジアルキルシアナミドは精製により、一般には沈澱の間に、除去しうる。
ジアルキルシアナミドは揮発性の有害な刺激物質である。
本発明の別のW!!、櫟は、シアン酸フェニルの残留量が2重量%未満、好まし
くは1重量%未満、最も好ましくは0.5重量%未満であるものである。
本発明のシアナト基含有フェノール樹脂は好ましくは約320〜約1500、よ
り好ましくは約50(1−51000、最も好ましくは約600〜1000の数
平均分子量を有する。式Iに関して、好適な態様はnが6〜10、より好ましく
は6〜8であるものである。
弐丁の改質フェノール樹脂を含む予備硬化組成物がつくられ、また、硬化、部分
硬化、完全硬化および不完全硬化組成物は式■の改質フェノール樹脂のシアノ基
をいろいろな程度に“閉環三量体化”することにより形成され、この種の組成物
は式Iめジアノ基改質樹脂を適当なビスマレイミドといろいろな程度に反応させ
ることにより形成される。ここで用いる°“完全硬化゛改質フェノール樹脂とは
、赤外線分光光度定量法により測定して、もとのシアン基の約20モル%未満が
未反応のままである(すなわち、閉環三量体化されない)ものであり;“予備硬
化”改質フェノール樹脂は、赤外線分光光度定量法により測定して、もとのシア
ノ基の実質的に約100モル%が未反応である(すなわち、閉環三量体化されな
い)ものであり:“部分硬化”改質フェノール樹脂は、赤外線分光光度定量法に
より測定して、もとのシアノ基グ)約40〜約70モル05が未反応でt)ろく
すなわち、開環二量体1ヒされない)ものであり;そして“不完全硬1ビ゛改質
フェノール樹脂は、赤外線分光光度定量法で測定して、もとのシアノ基の約40
〜・約20モル?gが未反応である(すなわち、閉環三量体化されない)もので
ある。
本発明のさらに別の面は、前記フェノール樹脂を1種以上の他の材料(例えば、
ゲブラー(Kevlar)およびポリエチレンのような熱硬化性または熱可塑性
ポリマー、アスベスト、雲母、硼素、炭素のような粒状または繊維状無機充填材
)と混合してなる予備硬化、部分硬化、不完全硬化、および完全硬化組成物に関
する。
本発明の改質フェノール樹脂から誘導される硬化樹脂、および本発明の改質フェ
ノール樹脂は従来のフェノール樹脂と比べていくつかの利点を示す。例えば、こ
れらの材料のいくつかは自己架橋性であり、従って架橋用の補助剤を必要としな
い。さらに、架橋された(すなわち、硬化された)本発明樹脂は優れた酸化、機
械および熱安定性を有し、環境に有害な揮発性副生物を架橋中に発生しない。こ
のことは、155℃でゲル化時間を測定する間中、煙や揮発物が実質的に生成さ
れないことにより明らかである。さらに、請求された本発明の硬化フェノール樹
脂は高い炭(Char)形成特性を有する。
本発明は、式1のシアナト基含有フェノール樹脂を製造するための改良方法を包
合する。本発明方法の改良点は、ノボラ・・ツク樹脂と塩基(好ましくはトリア
ルキルアミン)とを環状エーテル溶媒中で初めに反応させて、ノボラ・ツクのト
リアルキルア〉′モニウム塩を形成させることによりシアナト基含有フェノール
樹脂が製造される点にある9この工程の後に、トリアルキルアンモニウム塩とハ
ロゲン化シアンとを環状エーテル中で反応させてシアナト基含有フェノール樹脂
を形成させる工程が続く。
反応生成物は好ましくはアルコールのような非溶剤ビヒクル(イソプロパツール
が好適である)を用いて沈澱させることにより分離される。こJ)反応は約−5
℃以下、好ましくは一5℃〜−45°C5より好ましくは一り℃〜−30’C1
最も好ましくは一15℃〜−30℃の温度で実施することが特に好適である。
本発明の特に好適な態様は、ノボラック樹脂と塩基およびハロゲン化シアンとの
反応生成物を非溶剤ビヒクル、好ましくはアルコール、最も好ましくはイソプロ
パツール、中で沈澱させることである。
゛た 2 の=日
本発明は、シアナト基含有フェノール樹脂;それから誘導されるフェノールトリ
アジン樹脂;および本発明のシアナト基含有フェノール樹脂の製造方法を提供す
る。本発明のシアナト基含有フェノール樹脂は改良されたゲル化時間および長い
貯蔵寿命を有する。それは低減した揮発物、優れた炭酸率および熱的性質を有す
る。
本発明の1つのタイプの部分硬化、完全硬化または不完全硬1ヒフエノール樹脂
は式■:
人工
OZ
(式中R,,n、q、r、a、o、pおよびXは先に定義した通りである)の改
質フェノール樹脂の閉環三量体化により製造される。“ポリ閉環三量体化”なる
用語は、式■:
に1
(式中、開放原子価はフェノール基・アネート樹脂のフェニル環に結きされる)
の基本反復単位を含む架橋トリアジン環系を形成すべく、3Mの芳番族シアネー
ト基の鎖伸長重合によりシアヌレート環系を形成することを意味する。シアヌレ
ート化き物のポリ閉環三量体化を実施する方法は当分野において周知であり、約
200℃以上で行われる熱アニールを伴う。例えば、この種の方法はR,、K
ubensらにょるKunststoffe、B D 、58.pp827−8
32(1968)およびV 、 V 、 K orshakらにょるPokl
AK ad NaukS S S R、vol 202.pp 347−350
(1972)Jtびに米国特許第4157360号に開示されており、これらの
文献は撃照によりここに引用される、例えば、上記式rの適当な改質フェノール
樹脂は、好ましくは溶媒を使用せずに、高温で適当な触媒の存在下または不在下
に架橋することができる。
式rで表される本発明のシアナト基含有フェノール樹脂は1分を越える、好まし
くは2分、より好ましくは10分を越えるゲル化時間な有する。ゲル化時間は1
55℃で2o分以上でありうる。
本発明の改良点を判定する別の方法は、フェノールトリアジン樹脂を形成しうる
樹脂が、熱重量分析(TGA)で測定して、少なくとも400℃、好ましくは少
なくと6450’Cの熱安定性を有することによるものである。本発明のフェノ
ールトリアジン樹脂は900℃において少なくとも50重量%、好ましくは50
〜70重量96、より好ましくは60〜70重量%の炭酸率を有する。
本発明樹脂の改良された性質は、その樹脂のジアルキルシアナミド(一般にはジ
エチルシアナミド)の残留量が2重量%未満、好ましくは1重量%未満、最も好
ましくは実質的に皆無であることによると考えられる。ジエチルシアナミドは硬
化の際に煙、揮発物を発生するので望ましくない。
好ましくは、シアナト基含有フェノール樹脂はシアン酸フェニルの残留量が2重
量%未満、好ましくは1重1%未満、最も好ましくは0.5重量%未満である。
このことは、シアン酸フェニルが樹脂の硬化の際に煙や揮発物の発生の一因とな
る揮発性物質であると判明しなので、望ましいことである。
本発明は上記のシアナト基含有フェノール樹脂の製造方法を包含する。これはノ
ボラ・・lり樹脂とトリアルキルアミンとを溶媒、好ましくは環状エーテル溶媒
、中で反応させてノボラックのト・リアルキルアンモニウム塩を形成させる工程
分含む。そのt麦に トリアルキルアンモニウム塩とハロゲン化シアンと環状エ
ーテル中で反応させてシアナト基含有フェノール樹脂念形成させる工程が続く。
この方法は一5℃以下、好ましくは一5℃〜−45℃、より好ましくは一5℃〜
−30℃、最も好ましくは一15℃〜−30°Cの温度範囲で実施される。
反応生成物は環状エーテル中に溶解している。この反応生成物はシアナト基含有
フェノール樹脂である。それは適当な分離方法によりその溶液から分離される。
好適な方法は非溶剤ビヒクル中での沈澱である。有用な非溶剤はアルコールであ
り、イソプロパツールが好適である。分離は好ましくは大気圧で行われる。温度
は、室温でも実施しうるが、通常0℃〜−45℃、好ましくは一5℃〜−25℃
である。沈澱は撹拌下に行うのが好適である。
本発明方法は、従来技術からは予期し得ない改良を有するシアナト基含有フェノ
ール樹脂をもたらす。これは、少なくとも幾分かは、反応剤の添加順序の結果と
して起こると考えられる。
従来技術は、ノボラック樹脂とハロゲン化シアンとの溶液にトリアルキルアミン
を添加することによりシアナト基含有フェノール樹脂を製造するものである。従
来技術は水またはアルコール混和性溶媒、好ましくは環状エーテル溶媒、中のハ
ロゲン化シアンを添加する前に、トリアルキルアミン中のノボラック樹脂を反応
させることの重要性を認識していない。従来技術の方法は臭化シアン中のノボラ
ック樹脂の温き物にトリアルキルアミンを加えると記載されている。これはジエ
チルシアナミドを形成する傾向があり、トリエチルアミンを消費する。それはま
た除去するのが困難な高沸点不純物および不安定物Mともたらず。
本発明のシアナト基含有フェノール樹脂は分子量にかかわらず満足のゆく硬化ト
リアジン材料をもたらす。好適な分子量範囲は320〜約1500、より好まし
くは約500〜1ooo、最も好ましくは約700〜100Oの数平均分子量で
ある。式fを考慮すると、シアナト基含有フェノール樹脂は好ましくは6〜10
、より好ましくは6〜8の1を有する。シアナト基含有フェノール樹脂の分子量
分布および数平均分子量は、溶媒としてテトラヒドロフランを用いてゲル透過ク
ロマトグラフィー(Gp c )により測定できる。
有用な不完全硬化ポリマーは、もとのフェノール樹脂のもとのフェノール基の合
計モル数に基づいて、フェノール樹脂がらのもとのフェノール基の約10〜約2
0モル%が反応してトリアジン部分を形成しており、フェノール樹脂からのもと
のフェノール基の約60〜約90モル%が一0CN基で置換されており、そして
フェノール基の約0〜約20モル%が−OH基のままである。
シアナト基含有フェノール樹脂は加熱下でおよび/または硬化剤の存在下でフェ
ノールトリアジン網状構造を形成する。限界重き温度は例えば時間、触媒の有無
、使用する堝きの触媒の種類のような多くの要因に応じて広範囲に変化しうる。
一般には、限界重き温度はもとのフェノール樹脂中の一部H基の一0CN基への
置換レベルに左右される。実質的に全部の−OH基が一0CNに転化され、そし
てゲル化時間が155℃で20分を越える場合、限界重き温度は約150℃に等
しいが又はそれより高く、一般には175℃に等しいが又はそれより高い。限界
重合温度はデュポンモデル9900示差捜査熱量計を用いて測定した。限界温度
は硬化発熱の開始によって示される。そのピークは最高重合温度を示す。本発明
の好適な態様において、重合または硬化温度は約り00℃〜約350℃、より好
ましくは約り00℃〜約300℃、最も好ましくは150〜280℃である。こ
れらの特に好適な実施態様の中でも、重き温度が約り00℃〜約250℃である
態様は最も好適である。有用な硬化圧力はサンプルの寸法に応じて5分間〜1時
間にわたり300〜500psiでありうる。加熱は当業者によく知られた通常
の方法により達成される。このような方法の例は油浴による加熱、真空、熱風ア
ニール、圧縮成形などである。
重合は触媒として有効な量の触媒の存在下で実施しうる。有用な触媒は広範囲に
わたっており、例えば塩化第一スズニ水和物、臭化第一銅、シアン化第−銅、フ
ェリシアン化第−銅、塩化亜鉛、臭化亜鉛、ヨウ化亜鉛、シアン化亜鉛、フェロ
シアン化亜鉛、酢酸亜鉛、オクタン酸亜鉛、塩化銀、塩化第一鉄、塩化ニッケル
、塩化第二鉄、シアン化第−コバルト、硫酸ニッケル、塩化第二スズ、炭酸ニッ
ケルのような無、水金属塩が含まれる。また、テトラヒドロピリジン、ヒドロキ
ノン、4.4−ビフェノールのようなプロトン供与性有機還元剤も触媒として有
用である。使用する場合の触媒の量は限定的でなく、反応を希望する程度に触媒
するのに十分な量であるという条部で広範囲に変化しうる。
反応圧力は限定的でなく、広範囲にわたって変化しうる9反応は減圧、大気圧ま
たは加圧下で実施することができる1、シかしながら、便宜上、反応は自然発生
圧力または大気圧で行われる。
本発明の他の硬化フェノール樹脂は、次式:のビスマレイミドを式I:
く式中−R−、Z、X−、o、p、q、r、nおよびR3は先に定義した通りで
ある)の本発明の改質フェノール樹脂と反応させることにより製造しうる。この
反応は昇温で適量の反応剤を反応させることにより実施される0反応温度および
圧力は限定的でなく、広範囲にわたって変化しうる0本発明の好適な実施態様に
おいて、この反応は約り00℃〜約200℃の温度で大気圧または自然発生圧力
下に行われる。2種の反応剤の比は限定的でなく、希望する架橋(すなわち、硬
化または閉環二量体化)の程度に依存するであろう。
上記ビスマレイミドの適当な−R−基には2価の芳香族および脂肪族基が含まれ
る。こめような基の例は脂肪族基としてエチレン、2.5−ジメチルヘキサンエ
チレン、・1,4−ジメチルへブタンエチレン、メチレン、2.2′−ジエチレ
ンスルホン、2.2′−ジエチレンスルフィド、3.3°−ジプロピレンスルホ
ン、3.3′−ジプロピレンエーテル、1.3−プロピレン、1.4−ブチレン
、1,8−オクタレン、1,3−ブチレン、1.6−ヘキシレン、1,7−へN
ブタレン、1,5−ベンチレン、1.10−デカレン、3−メチルへブタメチレ
ン、2.2−ジメチル−1,3−プロピレンなど;脂環式基として1.3−シク
ロペンチル、1.4−シクロヘキシル、1,4−ジメチレンシクロヘキシレンな
ど:アリーレン基として1.5−ナフタレン、1.4−フェニレン、1,3−フ
ェニレン、ビフェニレン、1.3−ベンゼン−ジメチレン、1,4−ベンゼンジ
メチレン、1.2−ベンゼン−ジメチレン、2.2−ビス(4−フェニレン)プ
ロパン、ビス(4−フェニレン)メタン、4.4゛−フェニレンプロパン、4.
4“−フェニレンスルフィド、4,4“−フェニレンエーテル、4,4“−フェ
ニルジスルホン、4,4°−ジフェニレンジメチレンなど;およびアルキレン末
端基付きポリジオルガノシロキサンとしてビス−(3−プロピレン)テI・ラメ
チルジシロキサン、ビス−(4−ブチレン)テトラメチルジシロキサンなどであ
る。
式Iの構造において、R1は不活性置換基である。適当なR3基の例はハロゲン
、トリへロメチル、アルキル、アルコキシ、フェニルのような不活性置換基であ
る。
適当な−X−基の例はメチレン、エチルメチレン、2−エチルベ〉チルメチレン
′、メチルメチレン′、イソプロピルメチレン′、イソブチルメチレン、ベンチ
ノしメチレン、およびフリルメチレンのようなアルキレン;1,3−ベンゼンジ
メチレン、フェニルメチレン、1,4−ベンゼンジメチレン、2,2−ビス−(
4−フェニレン)プロパン、4−メトキシフェニルメチレン、ビス−(4−7エ
ニレン)メタン、4.4−ジフェニレンジメチルエタンのようなアリーレン;お
よびシクロヘキシレン、シクロアルキレン、1.3−シクロヘキサンジメチレン
のようなシクロアルキレンである。
好適な弐■は次の態様である:すなわちZが−CN、または水素と−CNであり
、好ましくはZが水素と−CNである場合、Z基の約20〜約100モル%が−
CNであり;−X−が置換または非置換のメチレンもしくは1,4−フェニルジ
メチレンであり(但し、許容される置換基はアルキルまたはフリルである);
qおよびrがそれぞれの場合に同一であっても異なっていてもよく、0〜3の正
の整数であり(但し、qとrの和は3である);Rつがアルキルであり;
nが1〜約10の正の数であり;
0およびpがそれぞれの場合に同一であっても異なっていてもよく、0〜4の正
の整数である(但し、0とpの和は4である)。
好適な態様の中でも、特に好適なものは上記式Iの次の態様である:すなわち
Zが−CN、または水素と−CNであり(但し、2基の約30〜約80モル%が
−CNである);−X−がメチレン、炭素原子数的1〜10のアルキル、ハロゲ
ンまたはフルフリルで置換されたメチレン、もしくはキシレンであり;
R1がメチルまたはエチルであり;
0が0または1であり;
pがOまたは1であり;
nが6〜約10、より好ましくは6〜8であり:qが0または1であり;
「が1〜3であり;そして
pが1〜4である。
他の好適な態様は次のものである:すなわちnが1〜約5であり;
Zが−CNまたは水素であり(但し、2基の約40〜約45モル%がCNである
);
qが0であり;
0がOであり:
Xが次式の基:
(式中yは正の整数、好ましくは1である)であり:rが3であり、そして
pが4である。
本発明の別の態様は、部分、完全および不完全硬化樹脂がビスマレイミド化き物
との反応によって形成される場合である。
これらの態様において、ビスマレイミド化合物は次式:の化合物より成る群から
選ばれるのが好適である1式中、−R−は(a) 約6〜約20個の炭素原子を
有する2価の芳香族炭化水素基およびそのハロゲン化誘導体、(b) 約2〜約
20個の炭素原子を有する2価のアルキレン基およびシクロアルキレン基、(c
) 約2〜約8個の炭素原子を有するアルキレンが末端に付いた2価のポリジオ
ルガノシロキサン、および次式:
群から選ばれ、yは正の整数である)で表される2価の基より成る群から選ばれ
る2価の有機基であり:そしてn、Z 、q、o、p、r。
−X=およびR1は上記の好適な閉環三量体化の態様において定義した通りであ
る。本発明のこの面の特に好適な態様では、−R−は2価の芳香族炭化水素基ま
たは次式:の2価基であり、そしてn、Z、q、o、p、r、−X−およびR3
は特に好適な閉環三量体化態様において先に定義した通りである。
本発明の完全硬化、部分硬化および不完全硬化フェノールトリアジン/フェノー
ルシアネートコポリマーを含む強化材および/または充填材入り組成物、並びに
このような強化組成物の製造に用いられる組成物もここに開示した本発明の一部
である。
上記の完全硬化、予備硬化、部分硬化、および不完全硬化組成物は、構造物の強
度および一体性を保持しなければならない場合に使用される充填材、および当業
者に知られた他の目的のための充填材を含んでいてもよい。当分野で知られた適
当な充填材はどれも使用できる。この種の充填材は多種多様の有機および無機材
料、例えばポリマー、鉱物、金属、金属酸化物、珪貿材料および金属塩、から選
ばれる。有用な充填材の例はガラス繊維、鋼、石綿繊維、アラミド、硼素および
炭素繊維、板状、繊維状および粒状のアルミナ、黄銅粉、アルミニウム水和物、
酸化鉄、長石、酸化鉛、石綿、タルク、重晶石、炭酸カルシウム、粘土、カーボ
ンブラック、石英、ツバキュライ1〜および他の形状のシリカ、カオリナイト、
ゲイ酸アルミニウム、ベンI・ナイト、ガーネッ1〜、雲母、サボーナイト、パ
イドライド、酸化カルシウム、石英ガラス、および水酸化カルシウムである。
他の有用な充填材には熱可塑性ポリマー、例えばポリエステル、ポリイミド、ポ
リアミド、ポリスルホン、ポリアラミド、ポリエステルカーボネート、ポリエー
テル、ポリエーテルスルホン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネー
ト、ポリエーテルイミド、ポリスルフィド、ポリアクリレート、およびポリビニ
ルが含まれる。これらの充填材は単なる例示にすぎず、本発明で使用しうる充填
材の範囲を制限するものではない。強化材および/または充填材入り組成物の製
法には溶融ブレンド、押出および成形工程、当分野で知られた方法による適当な
媒体中での両材料の単純な混合および分散が含まれる。
式■で表される本発明のフェノールシアネート樹脂は核置換反応により製造され
る。この反応では、ハロゲン化シアン(好ましくは塩化シアンまたは臭化シアン
)を式■:訂
(式中R3,−X−、q、rおよびnは先に定義した通りであり、Mはアルカリ
金属塩、またはトリアルキルアンモニウムであり、そしてVはMまたは水素であ
る)のアルカリ金属フェノール塩またはI・リアルキルアンモニウム塩のような
塩基と、好ましくは非プロトン性溶媒中で窒素下に反応させる。
反応温度は広範囲にわたって変化しうる。好適な反応温度は撹拌下で約り℃〜約
120℃であり、より好ましくは約り℃〜約30℃である。
有用な溶媒は広く変化しうる。その溶媒は反応条件下で不活性である。この反応
を実施するのに有用な溶媒の例は水、N、N−ジメチルアセトアミド、N、N−
ジメチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドン、炭酸プロピル、シクロヘ
キサン、キシレン、四塩化炭素、ベンゼン、ジメチルスルホキシド、ジグリム(
diglyme)のようなエーテル類、および環状エーテルであり、環状エーテ
ルが好ましい。好適な環状エーテルにはテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサ
ンおよびフランが含まれる。
最適な溶媒はテトラヒドロフランである。環状エーテルは低分子量および比較的
高分子量、すなわち約600Mn以上(すなわちn〉6)、のフェノールシアネ
ート樹脂を製造することができるので好適である。
反応時間は大きく変化し、撹拌の程度、温度、反応剤の性質および割合のような
諸要因に左右されるであろう0反応生成物は通常の手段により回収できる。例え
ば、粗ポリマー生成物は反応混合物を非溶剤ビヒクル中に注ぐことによって沈殿
される。
非溶剤ビヒクルは、フェノールシアネート樹脂反応生成物が不溶であり且つ非反
応性である液状媒体であると定義される。好適な非溶剤ビヒクルにはアルコール
、より好ましくはプロパツール、ブタノール、メタノール、エタノール、グリコ
ール、ポリグリコールのような有機アルコール顕が含まれ、イソプロパツールが
最適である。生成物はその後24時間にわたって真空下で乾燥させる。
本発明のシアナト基含有フェノール樹脂は好ましくはフェノールノボラックから
誘導される。有用なフェノールノボラック樹脂は当分野で知られている。代表的
かつ有用なものは米国特許第4022755号、第211.27行以降に記載さ
れている。
特に有用なフェノール化合物にはフェノール、クレゾールおよびキシレノールが
含まれる。
本発明のシアナト基含有フェノール樹脂は、熱板ストロークキュア法(Hot
Plate 5troke Cure Method;実施例参照)で測定して
、155℃において1分を越える、好ましくは2分を越える、より好ましくは1
0分を越えるゲル化時間を有する。
ゲル化時間は155℃において20分以上でありうる。本発明のシアナト基含有
フェノール樹脂は、熱重量分析で測定して、少なくとも400℃、好ましくは少
なくとも450℃の熱安定性を有するトリアジン樹脂を形成すべきである。
本発明樹脂の安定性は幾分かは本発明の方法によりもたらされる。本発明方法は
、熱不安定性および短いゲル化時間の原因となり、それ故に短い貯蔵寿命をもた
らす残留不純物を最小限度に抑える。樹脂はジエチルシアナミドの残留量が2重
量%未満、好ましくは1%未満、より好ましくは皆無であるべきである。
有害な他の不純物はシアン酸フェニルである。これは硬化中に煙や揮発物を生じ
る揮発性物質である。樹脂はシアン酸フェニルの残留量が2重量?6未満、好ま
しくは0.5重量%未満であるべきである。
重合は熱により誘導される。限界重合温度は、例えば触媒の有無、使用する場合
の触媒の型、遊離水素基の存在などの多くの要因により広範囲にわたって変化し
うる。一般には、限界重合温度は先に定義した通りである。本発明の好適な実施
態様において、重合温度は約り00℃〜約350℃であり、特に好適な実施態様
では約100°C〜約300℃である。これらの特に好適な態様の中でも、重合
温度が約り20℃〜約250℃であるR様が最適である。
加熱は、当業者に知られた通常の方法により達成される。このような方法の例は
油浴による加熱、真空、熱風アニールおよび圧縮成形である。
重合は好ましくは触媒として効果的な量の触媒の存在下で行われる。有用な触媒
は広範囲にわたっており、塩化第一スズニ水和物、臭化第一銅、シアン化第−銅
、フェリシアン化第−銅、塩化亜鉛、臭化亜鉛、ヨウ化亜鉛、シアン化亜鉛、フ
ェロシアン化亜鉛、酢酸亜鉛、塩化銀、塩化第一鉄、塩化ニッケル、塩化第二鉄
、シアン化第−コバルト、硫酸ニッケル、塩化第二スズ、および炭酸ニッケルの
ような無水金属塩が含まれる。テトラヒドロフラン、ヒドロキノンおよび4.4
−ビフェノールのようなプロトン供与性有機還元剤も触媒として有用である。
触媒の使用量は限定的て′なく、その量が反応を所望の程度に触媒するのに十分
であるという粂件のもとて広範囲に変化しうる。
反応圧力は限定的でなく、広く変化しうる。反応は減圧、大気圧または加圧下で
行うことができる。しかしながら、便宜−E、反応は自然発生圧力下でまたは大
気圧下で行われる。
フェノール樹脂のエステル化の間に、我々は、−〇CN基の形成のほかに、−Q
CN−官能基と活性水素含有物質、例えばH,OおよびC2Hs OHlとが反
応してカルバメート基、それぞれ−〇(O)NH2または−C(OH)=NHお
よび−C(QC2H5)=NH1が形成されうろことを見出した。さらに、フェ
ノールシアネート樹脂の製造においてアミンを塩基触媒として用いる場き、以下
に詳述されるように、例えば(C2HS)2 N CNのようなジシアナミドが
フェノールシアネート樹脂中に形成され、その結果それは目的とするフェノール
シアネート/フェノールトリアジンコポリマー中の夾雑物となるであろう。我々
はまた、本発明のフェノールトリアジン/フェノールシアネートコポリマーの製
造に用いられるフェノールシアネート前駆体のフェニル基に置換されたカルバメ
ート官能基のモル%および/またはフェノールシアネート前駆体の製造中に形成
されたジシアナミドの量がコポリマーの加工性にとって極めて重要であることを
見出した。
一般に、カルバメート官能基で置換されたフェニル基のモル%は、フェノールシ
アネート樹脂に存在するフェニル基の全モル数に基づいて、約20モル%以下で
あり、そしてコポリマー中に存在するジシアナミドの重量%は、樹脂の全重量に
基づいて、約20重量%以下である。本発明の好適な態様では、カルバメート官
能基で置換されたフェニル基のモル%はフェニル基の全モル数に基づいて約10
モル%以下であり、そして樹脂中に存在するジシアナミドの重量%は樹脂の全重
量に基づいて約2重量%以下である。本発明の特に好適な態様では、カルバメ−
ト官能基で置換されたフェニル基のモル%はフェニル基の全モル数基準で約5モ
ル%以下であり、そして樹脂中に存在するジシアナミドの重量%は樹脂の全重量
基準で約2重量%以下である。本発明の最適なW3様では、カルバメート官能基
で置換されたフェニル基のモル%はフェニル基の全モル数基準で約2モル%以下
であり、そしてコポリマー中に存在するジシアナミドの量は樹脂の全重量基準で
約1重量%未満である;実質的に全てのフェニル基がカルバメート官能基で置換
されず、且つジシアナミドが樹脂中に実質上古まれない本発明態様が特別に選ば
れた態様である。
本発明は上記のシアナト基含有フェノール樹脂の製法を包含する。本発明の好適
な方法により製造された樹脂の改良された性質は、ノボラック樹脂とトリアルキ
ルアミンとを環状エーテル溶媒中で反応させてノボラック樹脂のトリアルキルア
ンモニウム塩を形成し、続いてトリアルキルアンモニウム塩をハロゲン化シアン
と環状エーテル中で反応させてシアナト基含有フェノール樹脂を製造することに
起因している。この反応は約−5℃以下、好ましくは一5°C〜−45℃、より
好ましくは一5℃〜−30℃、最も好ましくは一15℃〜−30℃で実施される
。
環状エーテル溶媒は、本発明のシアナト基含有フェノール樹脂を製造するための
重要な反応媒体であることが分がっな。環状エーテル溶媒は好ましくはテトラし
ドロフラン、1,4−ジオキサンおよびフランより成る群から選ばれる。トリア
ルキルアミンはトリエチルアミン、トリプロピルアミンおよびトリエチルシクロ
ヘキシルアミンから選択しうる。さらに、反応媒体はpHを調節して反応速度の
制御に役立つ他の塩基を含むことができる。
溶媒くすなわち、テトラヒドロフラン)、トリアルキルアミン、およびフェノー
ル樹脂の相対的な使用量は、シアナト基含有フェノール樹脂のゲル化時間を調整
するために制御すべきである。濃度はトリアルキルアミン、フェノール樹脂およ
び溶媒の重量に基づいて計算されるトリアルキルアンモニウム塩の重量%の関数
として測定される。好ましくは、トリアルキルアンモニウム塩の量は5〜35、
より好ましくは10〜25、最も好ましくは10〜20重量%である。その好適
な濃度は使用する特定の溶媒および反応剤に応じて変化しうる。
本発明のフェノールシアネートポリマーの製造において前駆体として用いられる
フェノールシアネート樹脂は、本発明方法の使用を介して核置換反応により製造
される。この反応では、ハロゲン化シアン(好ましくは塩化シアンまたは臭化シ
アン)が式■:
式1
く式中R3,−X−、o、p、q、rおよびnは先に定義した通りであり、■は
水素または有機もしくは無機塩基のカチオンであり、そのカチオンは対応する塩
基塩を生成するための上記の塩基とフェノール樹脂のプロトンとの間の反応によ
って形成され、カチオン対水素のモル比は目的のフェノールシアネート樹脂中に
所望モル?、マの一0CN基を形成するのに十分なものである)の塩基フェノー
ル塩と反応する。■は好ましくはトリアルキルアンモニウムである。この反応は
好ましくは塩とハロゲン化シアンとが溶解する非プロトン性溶媒中で、活性水素
含有物質の実質上不在下に窒素雰囲気において行われる。
我々は、反応温度がフェノールシアネート樹脂の製造中に形成されるカルバメー
トのモル%に重大な影響を及ばずことを見出した。反応温度は0℃より低いとい
う条件で広範囲に変化しうる。0℃より高い温度を用いると、ジエチルシアナミ
ドの望ましくない形成が起こると考えられる。好適な反応温度は約−5℃以下、
より好ましくは約−10℃以下である。本発明の最適な態様において、反応温度
は約−15℃以下である。
また、分離精製法も約0℃を越える温度の使用を避けるのが好ましい。本発明の
より好適な態様においては、約−5℃を越える温度が生成物の分離精製の際に回
避され、最適な態様では、約−10℃を越える温度が回避される0反応、処理お
よび分離工程中に上記の特定温度を越える温度を用いると、許容し得ないほど多
数のカルバメート官能基が存在するようになる。
有用な溶媒は広範囲にわたるが、環状エーテルが好適である。
溶媒は反応条件下で不活性であるべきであり、しかも反応剤はその溶媒に可溶性
である。この点に関して、本発明方法は特開昭59−149918号公報および
同58−34.822号公報の方法(この方法は比較的高分子量のノボラック塩
を溶解しない塩化メチレンのような溶媒中で行われる)と大いに異なる。
この反応の実施に有用な非プロトン性溶媒の例はアミド類、例えばN、N−ジメ
チルアセトアミド、N、N−ジメチルホルムアミド、およびN−メチル−2−ピ
ロリドン;ゲトン顕、例えばメチルエチルケトン、およびエチルプロピルケトン
;有機炭酸エステル預、例えば炭酸プロピル;エーテル票、ジグリム、テトラヒ
ドロビラン、3−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロフラン、およびグリ
ム;有機イオウ含有化合物、例えばジメチルスルホキシド、スルホン、およびス
ルホネート:並びに塩素化炭化水素、例えば塩化メチレン、四塩化炭素、および
クロロホルムである。好適な溶媒はエーテルであり、特に好適な溶媒はテトラヒ
ドロフラン、ジオキサンおよびフランのような環状エーテル、並びにグリムまた
はジグリムのようなジエーテルである。
反応時間は大いに変化し、撹拌の程度、温度、反応剤の性質および割合のような
諸要因に依存するであろう0反応時間は約4〜約6時闇でありうる。反応生成物
は実質上無水条件下で慣用手段により回収できる0通常、塩副生物はr過により
溶解している生成物から分離される。生成物は、それが純粋な状態で固体である
場合、非溶剤ビヒクルを用いる標準沈殿法により溶液から分離できる。純粋な状
態で液体である場合には、生成物は通常の蒸留法または溶剤蒸発法により有利に
分離精製される。
フェノールポリマーの塩基塩は塩基とフェノールポリマーとの反応により有利に
製造できる。先に述べたように、塩基塩の製造に用いられる塩基は広範囲にわた
っており、無機および有機塩基でありうる。適当な塩基の例は第三アミン、アル
カリ金属水酸化物、およびアルカリ金属炭酸塩である。
本発明生成物に対しては、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムのようなアル
カリ金属水酸化物、並びにトリエチルアミン、トリメチルアミンおよびピリジン
のような第三アミンが好適であり、トリエチルアミンが最も好ましい。
有用なフェノール樹脂にはフェノールホルムアルデヒド樹脂、置換フェノールホ
ルムアルデヒド樹脂、レゾール、リグニン改質フェノール樹脂、カシューナツツ
油フェノールホルムアルデヒド樹脂、フェノールフルフルアルデヒド樹脂、およ
びp−キシレンフェノール樹脂が含まれる。
本発明のフェノールシアネートポリマー、本発明の完全硬化、不完全硬化および
部分硬化組成物は多種多様の工業製品く既知成形法によって製造される成形品を
含む)をつくるのに有用である。本発明組成物のフェノールシアネートポリマー
は、完全硬化、不完全硬化および部分硬化製品をつくるべくその後硬化しうる物
品に成形(すなわち、造形)される。ポリマー組成物からつくられた成形品には
フロントガラスのような風防ガラス、構造部品、天蓋、ドア窓、ワイヤハウジン
グ(wire housing)などが含まれる。成形法は例えば射出成形、吹
込成形または押出成形のような当業者に知られたいずれの成形法であってもよい
。本発明の架橋ポリマーの別の用途は、例えば米国特許第3.966.670;
4.268,657.または4,281゜361号に記載されるように、摩擦
材料(例えばブレーキライニング、クラッチ面材および伝動接自材)の製造にお
ける結合剤である。本発明コポリマーのさらに別の用途は構造部品の製造に用い
られる成形材料、複合材料である。本発明のさらに他のコポリマーは接着剤とし
て有用である。
当業者が本発明をより良〈実施しうるように、以下の実施例を制限としてではな
く例示として示す。実施例において、全ての部は特に指定しない限り重量部であ
る。
X1鮭L
A、フェノ−lレジアネート の ゛告ノボラック(フェノールホルムアルデヒ
ド樹脂)(数平均分子量s13)181kgおよびトリエチルアミン1.79k
gの混合物を周囲温度でテトラヒドロフラン71中に溶解した。臭化シアン2.
04に9を窒素雰囲気下でテトラヒドロフラン61中に溶解した。
ノボラックのトリアルキルアンモニウム塩を含む溶液は臭化シアン溶液に3〜4
時間にわたって加えた。添加の間、反応混合物の温度を一20℃〜−15℃に維
持した。反応完了後、さらに16〜18時間室温で反応を続けた。生成物は濾過
してトリアルキルアミン塩を除くことにより分離した。P液は261の冷イソプ
ロパツール/ドライアイス混合物(〜15℃〜−20℃)中で沈殿させることに
より精製しく2回)、その後真空炉内で一晩乾燥させて灰白色のフェノールシア
ネート樹脂を得た。
元素分析1.1ZC=72.25. IH=3.42.オヨび$N=10.22
を示した。
IRスペクトルは−C−N (2250cm−’ )に強い吸収を示し、しがも
カルバメートおよびジシアナミド官能基の不存在を・示した。
B、フェシールドIJアジン、′フェノールシアネートコポリマーのb
工程A’)フェノールシアネート樹脂50gのサンプルを試験管内で100℃で
約20分間加熱し、黄色かがった白色の溶融可能なフェノールシアネート/フェ
ノールトリアジンコポリマーを形成した。IRスペクトルはシアネート官能基(
2250cm−’ )およびトリアジン官能基(1580cm−’および138
0cm−’ )の存在を示した。コポリマーはテトラヒドロフラン、塩化メチレ
ン、アセトン、およびメチルエチルケトンに可溶であった。元素分析は%C72
,25,$H3,42,$N 10.22テあった。■Rスペクトル4.1 ニ
ア ポリマー中のフェニル基の全モル数に基づいて約15〜約20モル%のトリ
アジンを示した。
X1涯2
A、フェノールシアネート の多
ノボラック(数平均分子量570)50gおよびトリエチルアミン510gの混
合物を周囲温度でテトラヒドロフラン160g中に溶解した。臭化シアン57.
7gも窒素雰囲気下でテトラヒドロフラン135g中に溶解した。ノボラックの
トリアルキルアンモニウム塩の溶液を臭化シアン溶液に1時間がけて加えた。溶
液の添加中、反応混合物の温度は約−10へm−15℃に維持した。添加完了後
、反応登室温でさらに1時間続けた。生成物は濾過により臭化トリアルキルアン
モニウム塩副生物から分離した。その生成物はイソプロパツール7、′ドライア
イス混合物(−1,5℃〜、−20℃)中で沈殿させることにより精製し、その
後真空炉内で一晩乾燥させて灰白色のフェノールシアネート樹脂を得た。
この生成物の構造はシアネート官能基(−C= N 、2200〜2300)の
存在およびカルバメート官能基(−NH−および= N H3300e1m−’
)の不存在を示すIRスペクトルにより確認した。
B、フェノールシアネート、′フェシールドtアジン′コボ?マーα艷遷
工程Aのフェノールシアオ・−ト樹脂10gのサンプルを試験管内で100℃で
約30分間加熱して、黄色がかったポリマーを形成した。IRスペクトルは60
〜65モル%のシアネート(2250c鴎−’)、15〜2oモル%のトリアジ
ン(1580cr ’および1380cm”” ) 、および約10モル?6の
フェノール性ヒドロキシル(3400c+*−’ )の存在を示した。
元素分析は$Cニア2.0. KH=4.61オヨヒ$N=9.55テアツた。
コ(7) ニアポリマーはテトラヒドロフラン、塩化メチレンおよびメチルエチ
ルケトンのような有機溶媒に可溶であった。
X五涯l
A、フェノールシアネート の1゛告
臭化シアン75.8gのサンプルをテトラヒドロフラン75g中に溶解した。数
平均分子量620の高オルト含量ノボラック61.2gのサンプルをテトラヒド
ロフラン100gj中に溶解し、トリエチルアミン66 、7gを徐々に加えて
ノボラックのトリアルキルアンモニウム塩を形成したツボラックのトリアルキル
アンモニウム塩め溶液を臭化シアン溶液に徐々に加え、添加の間反応混合物の温
度を約−20へm−10’Cに維持した。添加完了後、反応を室温で18時間続
けた。生成物は濾過により臭化トリアルキルアンモニウム塩副生物から分離した
。
分M後の溶液はインプロパツール7・′ドライアイス混会物(−15℃−一−2
0℃)に少しずつ加えた。白色沈殿物が形成された。この生成物をテトラヒドロ
フランに再溶解し、インプロパツール中で再沈殿させた。IRスペクトルは提案
された構造と一致し、カルバメート官能基の不存在を示した。
大流1±
A、フェノールシアネニΣN血曵11−臭化シアン315gのサンプルをテトラ
ヒドロフラン500g中に溶解した。ノボラック(数平均分子量320)28h
のサンプルをテトラヒドロフラン700gに溶解し、トリエチルアミン2862
を徐マに加えてノボラックのトリアルキルアンモニウム塩を形成した。
ノボランクのトリアルキルアンモニウム塩の溶液を臭化シアン溶液に徐々に加え
た。添加の間、反応混合物の温度は約−20〜−15°Cに維持した。添加完了
後、反応を室温で20時間続けた。生成物は濾過により臭化トリアルキルアンモ
ニウム塩副生物から分離した。
分離した溶液はイソプロパツールに少しずつ加え、白色のガムを形成させた。こ
のガムをテトラヒドロフランに再溶解し、イソプロパツール中で再沈殿させた。
生成したガムはテトラヒドロフランに再溶解し、このテトラヒドロフラン溶液を
回転蒸発器により!4縮した。淡黄色の粘着性液体が得られた。IRスペクトル
は提案された構造と一致し、カルバメート官能基の不へ艷り
工程Aの粘着性液体カフエノールシア木−ト樹脂ioogのサンプルは窒素下で
1′、72時間加熱して固体の生成物を形成させた。
IRスペクトルは約20モル%の線状1〜リアジン環の形成を示した。この生成
物はアセトン、メチルエチルゲトンおよびCH:(J、に可溶であった。
大流[i
実施例1の工程Aからのフェノールシアネート樹脂5gのサンプルを125°C
で5分間加熱して、フェノールシアネート/トリアジンコポリマーを形成さぜな
。IRスペクトルは約10モル%のトリアジンの形成を示す。このコポリマーは
有機溶媒に可溶である。
大流fiシー
L2ノール出−二上l−脂ΩI−造一
ノボラック(数平均分子量570)6.5yおよびトリエチルアミン3.3gの
混合物ご周囲温度でジグリム(diHIyme) 30社中に溶解した。臭化シ
アン3.59のサンプルを窒素雰囲気下でジグリム2Omf中に溶解しな。ノボ
ラックのトリアルキルアンモニウム塩を含む溶液は20分間にわたって臭化シア
ン溶液に加えた。
溶液の添加中、反応混合物の温度は約−10°Cに維持した。添加完了後、この
反応を室温でさらに1時間続けた。生成物は濾過によりトリアルキルアンモニウ
ム塩から分離し、イソプロパツール7′ドライアイス混会物中で沈殿させること
により精製し、そのj麦真空下で乾燥して白色生成物を得た。生成物の構造はI
Rスペクトルで確認した。
X施Mニ
フェノールシニまfflη医暖
ノボラック(数平均分子量570)50gおよびトリエチルアミン51.0gの
混合物を周囲温度でテトラヒドロフラン160y中に溶解した。臭化シアン57
.7gのサンプルを窒素雰囲気下でテトラヒドロフラン135g中に溶解した。
ノボラックのトリアルキルアンモニウム塩の溶液は臭化シアン溶液に1時間かけ
て加えた。溶液の添加中、反応混合物の温度を約−10〜−15℃に保った。
添加完了後、この反応を室温でさらに1時間続けた。生成物は一過により臭化ト
リアルキルアンモニウム塩副生物から分離し、室温でイソプロパツールから沈殿
させて精製し、白色のガムを形成させた。この白色ガムは固化しにくかった。G
Cによる分析は約2〜5%のカルバメートおよび約1〜2%のジシアナミドを示
した。
X施遭3−
A、フェノールシアネート の′
ノボラックく数平均分子量570) 50 gおよびトリエチルアミン51.0
.の混き物を周囲温度でテトラヒドロフラン1602中に溶解した。臭化シアン
57.77のサンプルを窒素雰囲気下でテトラヒドロフラン135g中に溶解し
た。ノボラックのトリアルキルアンモニウム塩の溶液は1時間かけて臭化シアン
溶液に加えた。溶液の添加中、反応混合物の温度を約20℃に保った。添加完了
後、この反応を室温でさらに1時間続けた。生成物は濾過により臭化トリアルキ
ルアンモニウム塩副生物から分離した、二の生成物はイソプロパツール/ドライ
アイス混合物(−15°C〜−20℃)中で沈殿させて精製し、その後真空炉内
で一晩乾燥して灰白色のフェノールシアネート樹脂を得た。
この生成物の構造はIRスペクトルで確かめ、IRスペクトルはシアネート官能
基(−C= N 、2200〜2300)の存在を示した。
約2〜3%めジシアナミドの存在がGCにより測定された。
X族皿l
A フェノールシアネート 1L11
ノボラツク(数平均分子量613)1.81kl?およびトリエチルアミン1.
91kgの混合物を周囲温度でテトラヒドロフラン71中に溶解した。臭化シア
ン2.16に、を窒素雰囲気下でテトラヒドロフラン61中に溶解した。ノボラ
ックのトリアルキルアンモニウム塩の溶液は3〜4時間にわたって臭化シアン溶
液に加えた。添加の間中、反応混合物の温度を一20℃〜−15℃に保った。
添加完了後、この反応を室温でさらに16〜18時間続けた。
この生成物は一過してトリアルキルアミン塩を除くことにより分離した。r液は
イソプロパツール/ドライアイス混合物(−20°C>261中で沈殿させて精
製しく2回)、その後真空炉内で一晩乾燥させて灰白色のフェノールシアネート
樹脂を得た。
元素分析Lt$C・72.25.1To3.42.オよび5N=10.22を示
した。IRスペクトルは−C= N (2250c+*−’ )に強い吸収を示
し、またカルバメート官能基およびジシアナミドの不在を示した。
B、スエノニソLドブ1」長−乙ムエl上」弓−二ま:」≦に焔丈ヱ:−@設直
工程Aのフェノールシアネート樹脂502のサンプルは試験管内で100℃にお
いて約20分間加熱し、黄色ががった白色の溶融可能なフェノールシアネート7
′フエノールトリアジンコポリマーを形成させた。TRスペクトルはシアネート
官能基(2250cn−’ )およびトリアジン官能基(1580c「’および
1380cm−’ )の存在を示した。、二のコポリマーはテトラヒドロフラン
、塩化メチレン、アセトン、およびメチルエチルゲトンに可溶であった。
元素分析ハ$C72−25,11(3,42,$N 10.22テあった。TR
スペクトルはコポリマー中のフェニル基の全モル数に基づいて約15〜約20モ
ルO/のトリアジンを示した。
L1匠N
(1) 、 P59−149918e″4’ の7z/−ルジ1ネート虹1α1
1
2リツトルのビーカーに、ノボラック(数平均分子量55o)384g、トリエ
チルアミン330.4gおよび塩化メチレン768gを加えた。ノボラックのト
リアルキルアンモニウム塩の高度に粘着性の溶液が得られた。臭化シアン417
.6gのサンプルは4リツトルのビーカー中の塩化メチレン976gに加え、こ
の溶液を0℃に冷却した。トリアルキルアンモニウム塩溶液は滴下漏斗を用いて
臭化シアン溶液に45分闇にわたって加え、その闇反応発熱の温度をドライアイ
ス/イソプロパツール浴で約0’Cに保った。
その後不均質な反応混合物をさらに30分開反応させ、次いでそれを撹拌しなが
ら脱イオン水30(kl中に注入した。塩fメチレン層を分離し、300mff
1の脱イオン水て2回洗った。回転蒸発器で濃縮して半固体生成物を得、これを
真空ポンプで乾燥させて固体生成物を得た。
ガスクロマトグラフによる半固体生成物の分析はジシアナミド副生物の存在を示
した。固体物質のTRスペクトルは1740cm−’と3300cm−’にカル
バメート官能基の存在(約10〜15%)フェノールトリアジン′コポリマーの
゛告実施例1の方法を用いて、工程(1)のフェノールシアネート樹脂を処理
してフェノールシアネート/フェノールトリアジンコポリマーを製造した。
TRスペクトルは約15〜20モル%のトリアジンの形成を示す。このポリマー
は有機溶剤に可溶である。
L艷鮭亀
2リツトルのビーカーにノボラック(数平均分子量380)100゜およびメチ
ルエチルゲトン500mNを加えた。10分後に黄色の溶液が観察された。この
溶液を0℃に冷却し、臭化シアン113gを加えた。ノボラック−臭化シアン溶
液にトリエチルアミン99.89のサンプルを加えた。添加速度は温度を5〜1
0℃とするように制御した。トリエチルアミン添加後、不均質の反応混合物が観
察された。臭化トリエチルアンモニウム塩副生物を反応混合物から沢去し、P液
は減圧下で回転蒸発器を用いて濃縮した。得られた生成物は有機溶剤に不溶であ
り、ゲルが観察された。TRスペクトルは1740cm−’と3300cm−’
にカルバメートの形成を示した。反応/F液めGC分析は約5〜7°5のジシア
ナミドの存在を示した。
工程〈1)のゲル生成物を約125℃で加熱してフェノールシアネート/フェノ
ールトリアジンコポリマーを形成させた。この生成物は160℃、300psi
で成形可能であった。
工A涯q
(1) ”!、・ 4022755′のフェノールシアネート樹脂逢
m−クレゾール108g(0,999モル)およびホルマリン(37%CH,O
)65fI(cH,Oとしテ0.801モル>(7)混合物ニ、蓚酸0.29(
0,0022モル)および塩Pi(35%)0.1g(HC1として0.001
0モル)を加えた。この混合物を99℃〜100℃で加熱してエマルジョンを形
成させた。このエマルジョンを4時間30分還流し、次に減圧下で脱水して固体
のタレゾールノボラックを得た。生成したタレゾールノボラックの融点は92°
〜・103℃であった。
アセトン210n+N中に輸−クレゾールノボラック72g<−OHとして0.
6モル)を溶解した。この冷却溶液に、臭化シアン70g(0,661モル)を
加え、続いてトリエチルアミン64 g(0,632モル)を滴下した。反応完
了?麦、トリエチルアミン臭化水素酸塩を除去した。この反応混合物を激しく撹
拌した水に加えた。半固体の生成物が得られ、これを真空炉内40°Cで18時
間乾燥させて、融点が72〜78℃の固体の粉末な得た。IRスペクトルはシア
ネート力形成(約80〜85°6)を示す2250cm−’での強い吸収を示し
た。スペクトルはまた5モル06のカルバメートの形成および10〜15モル0
6の未反応ヒドロキシル基を示す。
フェノールシアネート樹脂50gのサンプルは3“、〈3”型を用いて155℃
、300psiで10分間成形した。この材料は熱(Tg)および機械的性質測
定用の代表的サンプルを形成することなく、上記の型から流出する。
帥−クレゾールフェノールシアネート樹脂(融点72〜78℃)20gのサンプ
ルを80℃で20分間加熱して、有機溶剤に可溶性の溶融可能なフェノールシア
ネート/フェノールトリアジンコポリマーを形成した。TRスペクトル分析はこ
のコポリマーが約30モル%の線状トリアジン形成を含むことを示した。
上記コポリマーは3”×3”型を用いて155℃、300psiで10分間成形
して強靭なブランク(平板)を得た。成形の閉、流出による材料の損失はきわめ
てわずかであった。
t1匠以
(1) ゛ −3448079”のフェノールシアネートα艷遵
ノボラック(数平均分子量620;分子量106当たりOH基1個を含むHO6
yのサンプルをアセトン25kNに溶解した。この溶液を0°Cに冷却した後、
臭化シアン128gを加えた。次いで、この溶液にトリエチルアミン145m1
2を徐々に滴下した。蒸発による損失分補うために、臭化シアン〈5g)を反応
の進行中に反応混合物に加えた。この反応によって生成したトリエチルアミン臭
化水素酸塩分吸引濾過により除き、IP液は蒸発により濃縮して固体粉末を得た
。IRスペクトルはシア木−トの形成およびカルバメート官能基の存在を示した
。
(2)スエズ二斗」リアジン ′フエ4:ルジアネーーエーへ設皮
工程(1)のフェノールシアネート樹脂50yのサンプルを15分間100℃に
加熱して、5〜1〇七ル%のトリアジンを有するフエ、ノールトリアジン/′フ
ェノールシγネートコポリマーを形成させた。この材料を155℃で6分間成形
してブラックを得た。ブラックは約4時間にわたり後硬化させ、その後熱的およ
び機械的性質を測定した。
比y」1哩
実施例1. (A)、 1 (B)、2 (A)および4(A)に製法が記載さ
れる本発明のいくつかの態様の熱的特性を評価するために、また、それら登比較
例A<1)、B(1)、C(1)およびD(1)の材料の熱的特性並びに基本的
なフェノール樹脂の熱的特性と比較するために、一連の実験3行った。熱的特性
は、これらの材料の高温での使用に対して強い影響を及ぼすので、比較目的のた
めに選ばれた。これらの実験では、温度の間数としてのサンプルの損失重量およ
び1000℃での%炭を測定するために、熱重量分析(TGA)をアルゴン雰囲
気中で実施した。これらの実験は10℃7′分の加熱速度でデュポン−1090
熱重量計を用いて行った。
代表的な大きさのサンプルは30〜401であった。これらの実験の結果を以下
の表1に示す。
前二L
1 ノボラック 0 0 4 25 39 − 582、 実施例
1、(B) OOO1,,21424303、実施例
1(B) 0 0 0 0 12.525 324、 実施例
2(B) 3 3 3 6 1.3 24 325 実施例
4(B) OOO2,5162531
6、比較例
^(1) 13 14 15 20 28 34 407、 比較例
B(1) 15 1.6 17 18 24 35 388 比較例
C(1) 15 1.5.516 34 38 46 489、 比較例
D(1) 3.5 4.5 10 20 30 39 4610 比較例
D(2) 2.0 3.5 8 17 21. 35 4411、 9(^)
2.4 3 3 1520 29 3512、 9(B) 0 0 0 1..
2 10 22 25夫七佳い」
2、実施例
1(B) 32 33 66
3、実施例
1(B) 31 35 65.3
4、実施例
2(B) 34 35 65
5、実施例
4(B) 33 35 65
6、比較例
^(1)424355
7、比較例
B(1) 42 41 56
8、比較例
C(1) 51 53 46
9、比較例
D(1,> 48 47 53
10、比較例
D(2) 46.5 47 56
11、 9(^) 38 59,64
12、 9(B) 32 62.19
ルに匠り
実施例1 (A)、 1 <B)、3 (、A)および3(B)に製法が記載さ
れる本発明の硬化組成物のガラス転移温度(Tg)を評価するために、マた、ソ
?lj、 ヲ比12MB (1)、C(1)、C(2)、D (1)およびD(
2)に製法が示される組成物がら形成した硬化組成物カガラス転移温度と比較す
るために、一連の実験を行った。これらの実験では、成形品に対するガラス転移
温度を測定した。成形は155°Cで6分間行い、その陵22°Cで4時間にわ
たり後硬化!−な。ガラス転移温度は動的機械分析(dynamic mech
ar+1calanalysis: D M A )(但し、上限は300℃)
により4 cm、’、 10mブラックに対して測定した。試験の結果を以下の
表■に示す。
(1) 実施例1〈^) >280
り2) 実施例2(B) >300
(3) 実施例3(^) >aOO
(4) 実施例3(B) >300
〈5) 実施例9(B) >300
(6)1 比較例B(1) 68
(7) 比較例C(1) 250
(8) 比較例D(2) 280
(9) 比較例D(1) 225
(10) 比較例D(2) 250
8このサンプルは適度に硬化せずふくれ(bl 1ster)を形成した。
L艷鮭庄
比較例Fに記載した通りに製造した成形ブラックを用いて、実施例1(A〉およ
び1(B)に製法が記載される本発明組成物から形成した本発明硬化組成物の曲
げ弾性率および曲げ強さを評価するために、また、それらを比較例C(1)、C
(2)、D(1,)およびD(2)に製法が記載される組成物から形成した硬化
組成物の曲げ強さおよび引張強さと比較するために、一連の実験を実施した。こ
れらの実験において、曲げ強さおよび曲げ弾性率はインストラム・マシーン(I
nstrum Machi口e)を用いて標準試験法ASTM D790により
測定した。これらの実験の結果を以下の表■に示す。
表1
実験
[丈二二配−簸迂弦上ふUα 隨迂見ユ岸力■α1 実施例1(B)
2 実施例2(B) 9785(687,9kFI/c+*2) 、69×10
’(0,48”1O5ky/am2)
3 実施例9(B) 10,937(768,94,61×10’(0,42X
105ky/cm2) ky/cm2)
4 実施例3(B)
5 比較例C(2) 6275(441,1,kg/cff+”) 、67×1
0’(0,47X105kg/c翔2)
6 比較例D(1)
7 比較例D(2) 8200(576,5kl?/am2) 、68X106
(0,47X105ky/cm2)
ル帆匠比
実施例1,2および4に製法が記載される本発明組成物のそれぞれの貯蔵寿命を
評価するために、また、それらを比較例A、(1)、B(1)、C(1)および
D(1〉に製法が記載される組成物のそれぞれの貯蔵寿命と比較するために、一
連の実験3行った。
これらの実験において、組成物の貯蔵寿命は組成物を室温で貯蔵して、数種の有
機溶媒に不溶性の物質が形成されるのに要する日数を調べることにより測定した
。これらの実験の結果をL:J下の表■に示す。
宍」L
丈ン二つに
実験 実施例 実施例 実施例 実施例 実施 実施(2)塩化メチ 5(90
) 5(90) S(>90> S(>90) r Iレン
(3) メーf−tI、工5(90) 5(90) S(>90) S(>90
) 5(2) 5(3)チルケトン
(2) 塩化)C−y−1(10) I(0) 1(0) 1(0)レン
(3) メチルエチ 5(3) r(0) !(0) 5(1)ルケトン
表において、次の略号を用いる:
(a) “S”は可溶であり、そして
(b) I”は不溶である。
かっこ内の数字は不溶になる前の寿命日数である。
ノボラック(数平均分子量613)204gおよびトリエチルアミン212gの
混合物を周囲温度でテトラヒドロフラン11中に溶解して、ノボラックのトリエ
チルアンモニウム塩を形成させた。臭化シアン240gのサンプルを窒素雰囲気
下でテトラヒドロフラン11中に溶解した。ノボラックのトリエチルアンモニウ
ム塩を含む溶液は臭1ヒシアン溶液に平均添加速度7−8「nl!′分て加えた
。添加の間中、反応混き物の温度を−20〜−30℃に保った。反応完了後、反
応混き物をさらに1時間撹拌し、反応混き物の温度を+10℃に上昇させた。生
成物は濾過してトリエチルアンモニウム塩を除くことにより分離した。r液は冷
イソプロパツール、/ドライアイス混合物(−15°C〜−20°C)中で沈殿
させることにより精製しく2回)、その後真空下に一晩乾燥させて灰白色のフェ
ノールシアネート樹脂を得た。元素分析はCノwtl= 73.5<73wt$
) 、fiノwt$=4.0<3.82> 、および80wt140.6(10
,7)であった。かっこ内の数字はシアナト基含有フェノール樹脂(但しR=H
)のための実験式C,89NOに基づいた理論値である。IRスペクトルは−C
= N (22,50cn+−’ )での吸収およびカルバメートの不存在を示
した。ガスクロマトグラフ分析はジエチルシアナミドの不存在を示した。
え1鮭11゜
数平均分子量が980のノボラックを用いて実施例10を繰り返した。ノボラッ
クのトリエチルアンモニウム塩は臭化シアン溶液に7〜8m1/分の平均添加速
度で3時間にわたって加えた。
反応混合物は一30℃に維持した。その他の点で実施例11の条件は実施例10
と同じであった。
爽1涯1よ
実施例10を再度繰り返した。但し1.ノボラック(数平均分子量613)50
gおよびトリエチルアミ>51.%め混き物を周囲温度でテトラヒドロフラン1
60g中に溶解して、トリエチルアンモニラl、塩を形成させた。臭1ヒシアン
577Jを窒素雰囲気下てテトラヒドロフラン135g中に溶解した。ノボラッ
クのトリエチルアンモニウム塩を含む溶液は臭化シアン溶液に1時間かけて加え
た。添加の間、反応混き物の温度を−10〜−15℃に保った。その後実施例1
0の方法に従った。
L1鮭り
実施例12を繰り返した。但し、ノボラックく数平均分子量613) 50 g
およびトリエチルアミン51.0.の混き物を周囲温度でテトラヒドロフラン8
0g中に溶解して、トリエチルアンモニウム塩を形成させた。臭化シアン57.
7gを窒素雰囲気下でテトラヒドロフラン135g中に溶解した。その後実施f
IA12の方法に米国特許第3448079号の実施例1、並びに米国特許第4
022755号の実施例1,3および4を繰り返した。
丈λフυL区堰−
測定は本発明の実施例10〜12並びに比較例によって製造されたシアナト基含
有フェノール樹脂のゲル化時間を調べるために実施した。サンプルは次の方法を
用いてゲル化時間について試験した:
髭1
ストップウォッチ
0−250℃温度計
電気ホンドブし−) (155±1℃に調節し、風防ガラス内に配置したもの)
4“′スパチュラ(l\ら)
方立−
1,樹脂粉末のWjjき1時計皿上で10i9のサンプルを量る。
2、 完全なす〉゛プルをホットプレートの中央表面にすばやく落とし、同時に
ストップウォッチを開始させる。
3 4”スパチュラを用いて、樹脂をホットプレートの中央の2平方インチ面上
に広げ、その2平方インチ面の全体2約80ストローク7・パ分の速度でスパチ
ュラにより練合せる。樹脂が溶融するのにかかる時間ではないので、ストップウ
ォッチを止めない。
4 樹脂が糸を引く段階3通過し、突然硬化して艷づけしたように見え、そして
スパチュラでの練合せに対してほとんど又は全く抵抗しようとしなくなるまで、
スパチュラの平らな部分を樹脂の表面に接近させたままで、練きせを続ける。こ
の終点は、樹脂がそのゲル化点に゛到達しよう(lets go)”とするとき
の樹脂の゛感触(f−eel)”を得るための数多くの実習の後にのみ最良に測
定される。
5、 溶融時間の秒数およびゲル化時開く硬化時間〉の秒数を記録する。同一サ
ンプルに対するそのf&の試験は±5秒以内で一致すべきである。
fii力発生はゲル化時間の試験中に肉眼で観察した。ジエチルシアナミドのパ
ーセントはタル透過20マドグラフイー(Q(:)により測定し、た、これらの
結果を表Vに要約する;紅
実施例10 20−30 なし なし
実施例11 8−10 なし なし
実施例1.2 2−3 なし なし
米国特許実施例1 即時−明ら 煙 8(3,448,079> がな融点なし
米国特許実施例18分 大量の煙 5−7(4,022,755>
米国特許実施例3 5.5−6分 少量の煙 4.25(4,022,755>
米国特許実施例415分 大量の煙
(4,022,755)
ゲル化時間に対するトリエチルアンモニウム塩濃度の影響も調べた。トリエチル
アンモニウム塩の濃度はノボラック樹脂、トリエチルアミンおよびTHFの量に
基づいてJlされる6結果を表■に要約する。
表1
乞配肚啄量に片t−s籠l支ユ1t
K1匠−蜜直工1豆O−ヱ止北負」L里実施例10 15 20−30
実施例12 20 2−3
比較例I 40 生成物は反応器内て′ゲル化熱的性質は熱重量分析(TGA)
および動的機械分析(DMA>に従って測定した。TGAはサンプルの損失重量
を温度の関数として測定すべくアルゴン雰囲気中で実施した。約301のサンプ
ルと10°C′分で加熱して損失重量を測定した。サンプルはアルゴン下で90
0 ’Cまで加熱し、900℃で残存する残留物が混入物なしくclean)で
あるとみなされる。ガラス転移温度は4cmX 1cmX0.3cm厚味カブラ
ンクに対して動的機械分析により測定した。す〉・プルは3で7分の速度で加熱
し、周波数は1ヘルツであった。結果を表■に要約する。
表1
ポリマー分解温度 900℃での Tg及1匠−’C江請りm−二t−−l」μ
覧実施例10 450 67 >300
実施例11 470 69 >300
実施例12 450−400 65−67米国特許実施例1. 300−400
47(3,448,079)
米国特許実施例1 420−430’ 56(4,022,755>
米国特許実施例3 420−430’ 53(4,022,755>
°400℃以下で16重量?5失われたく低分子量の不純物のためであると考え
られる)
本発明の実施態様を説明してきたが、本発明の車力範囲は次の請求の範囲から定
めちれるものである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.次式: ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔式中、qおよびrは同一であるか又は異なって、0〜3の整数であり(但し、 qとrの和はそれぞれの場合に3である);Zは−CN、または水素および−C Nであり;oおよびpはそれぞれの場合に同一であるか又は異なって、0〜4の 正の整数であり(但し、oとpの和は4である);−X−は2価の有機基であり ; R3はそれぞれの場合に同一であるか又は異なり、シアヌレート部分を架橋する のに必要な条件下で非反応性の、水素以外の置換基であり;そして nは正の整数である〕 で表され、155℃でのゲル化時間測定中に煙を実質上発生しないフェノールシ アナト樹脂。 2.155℃で1分を越えるゲル化時間を有する、請求項1記載の樹脂。 3.ゲル化時間が2分を越える、請求項2記載の樹脂。 4.ゲル化時間が10分を越える、請求項3記載の樹脂。 5.請求項1記載のシアナト基含有フェノール樹脂から誘導されたフェノールト リアジン樹脂。 6.Zは水素および−CNであり、Zの約20〜約100モル%が−CNである 、請求項1記載の樹脂。 7.Zの約35〜約80モル%が−CNである、請求項2記載の樹脂。 8.Xは置換または非置換のメチレンまたは1,4−フェニルジメチレンであり 、許容しうる置換基は1〜約10個の炭素原子を有するアルキル基、ハロゲンお よびフリルである、請求項1記載の樹脂。 9.Xは次式: −CyHzy−,▲数式、化学式、表等があります▼,▲数式、化学式、表等が あります▼,−O−▲数式、化学式、表等があります▼,−S−,▲数式、化学 式、表等があります▼,▲数式、化学式、表等があります▼,−CF2−(式中 、yは正の整数である)の基である、請求項1記載の樹脂。 10.nは1〜約10である、請求項1記載の樹脂。 11.nは約6〜約10である、請求項10記載の樹脂。 12.nは約6〜約8である、請求項10記載の樹脂。 13.nは1〜約5である、請求項10記載の樹脂。 14.oは0または1であり;そしてpは2〜4である、請求項1記載の樹脂。 15.oは0であり;そしてpは4である、請求項14記載の樹脂。 16.qは0または1であり;そしてrは2〜3である、請求項1記載の樹脂。 17.qは0であり;そしてrは3である、請求項16記載の樹脂。 18.R3はアルキルである、請求項1記載の樹脂。 19.R3はメチルまたはエチルである、請求項18記載の樹脂。 20.oは0であり、qは0であり、そしてXはメチレンである、請求項1記載 の樹脂。 21.次式: ▲数式、化学式、表等があります▼ [式中、qおよびrは同一であるか又は異なって、0〜3の整数であり(但し、 qとrの和はそれぞれの場合に3である);Zは−CN、または水素および−C Nであり;Xは2価の有機基であり; oおよびpはそれぞれの場合に同一であるか又は異なって、0〜4の正の整数で あり(但し、oとpの和はそれぞれの場合に4である); R3はそれぞれの場合に同一であるか又は異なり、シアヌレート部分を架橋する のに必要な条件下で非反応性の、水素以外の置換基であり;そして nは正の整数である] で表され、カルバメート官能基を実質上含まないフェノール樹脂、および1種ま たはそれ以上の繊維状もしくは粒状の充填材を含有する予備硬化組成物。 22.請求項21記載の組成物の閉環三量体化により形成された完全硬化組成物 。 23.請求項21記載の組成物の閉環三量体化により形成された部分硬化組成物 。 24.請求項21記載の組成物の閉環三量体化により形成された不完全硬化組成 物。 25.請求項21記載の組成物の閉環三量体化により形成された完全硬化組成物 。 26.請求項21記載の組成物の閉環三量体化により形成された不完全硬化組成 物。 27.請求項21記載の組成物の閉環三量体化により形成された部分硬化組成物 。 28.1種以上の繊維状充填材を含む、請求項21記載の樹脂。 29.1種以上の粒状充填材を含む、請求項21記載の樹脂。 30.Xは置換または非置換のメチレンまたは1,4−フェニルジメチレンであ り、許容しうる置換基は1〜約10個の炭素原子を有するアルキル、ハロゲンお よびフリルである、請求項21記載の樹脂。 31.Xは次式: −CyHzy−,▲数式、化学式、表等があります▼,▲数式、化学式、表等が あります▼,−O−▲数式、化学式、表等があります▼,−S−,▲数式、化学 式、表等があります▼,▲数式、化学式、表等があります▼,−CF2−(式中 、yは正の整数である)の基である、請求項30記載の樹脂。 32.nは6〜約10である、請求項21記載の樹脂。 33.nは1〜5である、請求項21記載の樹脂。 34.R3はアルキルである、請求項21記載の樹脂。 35.R3はメチルまたはエチルである、請求項34記載の樹脂。 36.qおよびoは同一であるか又は異なって、0または1であり;pは約2〜 約4であり;そしてrは約2〜約3である、請求項21記載の樹脂。 37.qおよびoは0であり;pは4であり;そしてrは3である、請求項36 記載の樹脂。 38.次式: ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、−R−は2価の有機基である)のビスマレイミドを、次式: ▲数式、化学式、表等があります▼ [式中、−X−は2価の有機基であり;Zは−CN、または水素および−CNで あり;qおよびrは同一であるか又は異なって、0〜3の整数であり(但し、q とrの和はそれぞれの場合に3である);R3はそれぞれの場合に同一であるか 又は異なり、シアヌレート部分を架橋するのに必要な条件下で非反応性の、水素 以外の置換基であり; nは正の整数であり;そして oおよびpはそれぞれの場合に同一であるか又は異なって、0〜4の整数である (但し、oとpの和はそれぞれの場合に4である)]で表され、155℃のゲル 化時間測定中に煙を実質上発生しないフェノール樹脂と反応させることにより製 造された完全硬化、部分硬化または不完全硬化フェノール樹脂。 39.155℃で1分を越えるゲル化時間を有する、請求項38記載のフェノー ル樹脂。 40.ゲル化時間が2分を越える、請求項39記載のフェノール樹脂。 41.ゲル化時間が10分を越える、請求項40記載の樹脂。 42.請求項38記載のシアナト基含有フェノール樹脂から誘導されたフェノー ルトリアジン樹脂。 43.上記反応は1種以上の粒状または繊維状の充填材の存在下で実施する、請 求項38記載の樹脂。 44.−R−は約7〜約20個の炭素原子を有する2価の芳香族炭化水素基また は次式: ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、Qは−O−,▲数式、化学式、表等があります▼,▲数式、化学式、表 等があります▼,−S−,▲数式、化学式、表等があります▼および−CyH2 y−より成る群から選ばれ、yは正の整数である)の2価の基である、請求項3 8記載の樹脂。 45.次式: ▲数式、化学式、表等があります▼ [式中、qおよびrは同一であるか又は異なって、0〜3の整数であり(但し、 qとrの和はそれぞれの場合に3である);Zは−CN、または水素および−C Nであり;oおよびpはそれぞれの場合に同一であるか又は異なって、0〜4の 正の整数であり(但し、oとpの和は4である);−X−は2価の有機基であり ; R3はそれぞれの場合に同一であるか又は異なり、シアヌレート部分を架橋する のに必要な条件下で非反応性の、水素以外の置換基である] で表され、ジアルキルシアナミドの残留量が1重量%未満であるフェノール樹脂 。 46.請求項45記載のシアナト基含有フェノール樹脂から誘導されたフェノー ルトリアジン樹脂。 47.次式: ▲数式、化学式、表等があります▼ [式中、qおよびrは同一であるか又は異なって、0〜3の整数であり(但し、 qとrの和はそれぞれの場合に3である);Zは−CN、または水素および−C Nであり;oおよびpはそれぞれの場合に同一であるか又は異なって、0〜4の 正の整数であり(但し、oとpの和は4である);−X−は2価の有機基であり ; R3はそれぞれの場合に同一であるか又は異なり、シアヌレート部分を架橋する のに必要な条件下で非反応性の、水素以外の置換基であり;そして nは正の整数である] で表され、シアン酸フェニルの残留量が0.5重量%未満である改質フェノール 樹脂。 48.請求項47記載のシアナト基含有フェノール樹脂から誘導されたフェノー ルトリアジン樹脂。 49.次式: ▲数式、化学式、表等があります▼ [式中、qおよびrは同一であるか又は異なって、0〜3の整数であり(但し、 qとrの和はそれぞれの場合に3である);Zは−CN、または水素および−C Nであり;oおよびpはそれぞれの場合に同一であるか又は異なって、0〜4の 正の整数であり(但し、oとpの和は4である);−X−は2価の有機基であり ; R3はそれぞれの場合に同一であるか又は異なり、シアヌレート部分を架橋する のに必要な条件下で非反応性の、水素以外の置換基であり;そして nは正の整数である] で表され、155℃でのゲル化時間測定中に煙を実質上発生しないシアナト基含 有フェノール樹脂から誘導されたフェノールトリアジン樹脂であって、熱重量分 析で測定して少なくとも4000℃の熱安定性を有するフェノールトリアジン樹 脂。 50.900℃において少なくとも50重量%の炭収率を有する、請求項49記 載のフェノールトリアジン樹脂。 51.次式: ▲数式、化学式、表等があります▼ [式中、qおよびrは同一であるか又は異なって、0〜3の整数であり(但し、 qとrの和はそれぞれの場合に3である);Zは−CN、または水素および−C Nであり;oおよびpはそれぞれの場合に同一であるか又は異なって、0〜4の 正の整数であり(但し、oとpの和は4である);−X−は2価の有機基であり ; R3はそれぞれの場合に同一であるか又は異なって、シアヌレート部分を架橋す るのに必要な条件下で非反応性の、水素以外の置換基であり;そして nは正の整数である] で表され、155℃でのゲル化時間測定中に煙を実質上発生しないシアナト基含 有フェノール樹脂の製造方法であって:ノボラック樹脂とトリアルキルアミンを 反応させてノボラックのトリアルキルアンモニウム塩を形成させ、続いてそのト リアルキルアンモニウム塩をハロゲン化シアンと反応させてシアナト基含有フェ ノール樹脂を形成させ、そしてその反応生成物を非溶剤ビヒクル中で沈殿させる 、各工程から成る上記方法。 52.非溶剤ビヒクルはアルコールである、請求項51記載の方法。 53.アルコールはイソプロパノールである、請求項52記載の方法。 34.次式: ▲数式、化学式、表等があります▼ [式中、qおよびrは同一であるか又は異なって、0〜3の整数であり(但し、 qとrの和はそれぞれの場合に3である);Zは−CN、または水素および−C Nであり;oおよびpはそれぞれの場合に同一であるかまたは異なって、0〜4 の正の整数であり(但し、oとpの和は4である);−X−は2価の有機基であ り; R3はそれぞれの場合に同一であるか又は異なって、シアヌレート基を架橋する のに必要な条件下で非反応性の、水素以外の置換基であり;そして nは正の整数である] で表され、155℃でのゲル化時間測定中に煙を実質上発生しないシアナト基含 有フェノール樹脂の製造方法であって:ノボラック樹脂とトリアルキルアミンと を環状エーテル溶媒中で反応させてノボラックのトリアルキルアンモニウム塩を 形成させ、続いて そのトリアルキルアンモニウム塩をハロゲン化シアンと環状エーテル中で反応さ せてシアナト基含有フェノール樹脂を形成させる、 各工程から成る上記方法。 55.請求項54記載のシアナト基含有フェノール樹脂は155℃において1. 0分を越えるゲル化時間を有する、請求項51記載の方法。 56.0.5重量%未満のシアン酸フェニルを有する、請求項54記載のシアナ ト基含有樹脂。 57.320〜1500の数平均分子量を有する、請求項54記載のシアナト基 含有樹脂。 58.500〜1000の数平均分子量を有する、請求項54記載のシアナト基 含有樹脂。 59.トリアルキルアンモニウム塩をハロゲン化シアンと反応させる工程は約− 5℃以下で行う、請求項54記載の方法。 60.トリアルキルアンモニウム塩をハロゲン化シアンと反応させる工程は約− 5℃〜−45℃で行う、請求項59記載の方法。 61.トリアルキルアンモニウム塩をハロゲン化シアンと反応させる工程は約− 5℃〜−30℃で行う、請求項60記載の方法。 62.トリアルキルアンモニウム塩をハロゲン化シアンと反応させる工程は約− 15℃〜−30℃で行う、請求項61記載の方法。 63.環状エーテル溶媒はテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサンおよびフラ ンより成る群から選ばれる、請求項54記載の方法。 64.トリアルキルアンモニウム塩をハロゲン化シアンと反応させる工程は塩基 の存在下で行う、請求項54記載の方法。 65.ハロゲン化シアンは臭化シアンである、請求項54記載の方法。 66.トリアルキルアミンはトリエチルアミンである、請求項54記載の方法。 67.ノボラックトリアルキルアンモニウム塩の濃度は5〜35重量%である、 請求項66記載の方法。 68.その塩の濃度は10〜20重量%である、請求項54記載の方法。 69.反応生成物を非溶剤ビヒクル中で沈殿させる工程をさらに含む、請求項5 4記載の方法。 70.非溶剤ビヒクルはアルコールである、請求項69記載の方法。 71.アルコールはイソプロパノールである、請求項70記載の方法。 72.ノボラック樹脂を塩基およびハロゲン化シアンと反応させてシアナト基含 有フェノール樹脂を製造する改良方法であって、その改良点が反応生成物を非溶 剤ビヒクル中で沈殿させることからなる上記方法。 73.塩基はトリアルキルアミンである、請求項72記載の方法。 74.非溶剤ビヒクルはアルコールである、請求項72記載の方法。 75.アルコールはイソプロパノールである、請求項74記載の方法。
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