成果報告書詳細
管理番号20110000001538
タイトル平成21年度~平成22年度成果報告書 グリーン・サステイナブルケミカルプロセス基盤技術開発 化学品原料の転換・多様化を可能とする革新グリーン技術の開発 グリーンフェノール及びこれを原料としたグリーンフェノール樹脂製造に関わる基盤技術開発(1)
公開日2011/12/13
報告書年度2009 - 2010
委託先名国立大学法人東京工業大学
プロジェクト番号P09010
部署名電子・材料・ナノテクノロジー部
和文要約フェノール樹脂は100年の歴史を有する人類最初の人工プラスチックであり、安価で耐熱性・耐薬品性・機械的強度などの特性がバランスよく得られるため、現在も成形化工材料、耐熱材料、建築資材から電子材料に至るまで幅広く利用されている。しかしながら原料のフェノール類とホルムアルデヒドの反応性が極めて高く、得られる高分子が複雑な三次元網目構造になるため、ポリマーの精密構造設計やナノマテリアルへの展開が困難であり、高付加価値の用途への利用が難しいとされてきた。しかし発明から100年、高分子の物性理論やシミュレーションの急速な発達により、ネットワーク構造を精密化すればフェノール樹脂から高機能性材料を創製できる可能性が示されるに至った。また合成化学の視点から、従来にないアプローチにより高分子構造や分子量の精密制御が可能となりつつあり、フェノール樹脂の化学は、今、ルネッサンスである。本研究開発のグリーンフェノールは、増殖非依存型バイオプロセスにより生成したフェノールであり、精製後のグリーンフェノールも微量の副生成物を含有していることを前提にグリーンフェノールが高性能化部材に利用できることを明らかにした。具体的には、小西と住友ベークライトが共同開発した「潜在性フェノール樹脂」、および耐久性・疎水性に優れたフェノール樹脂であるフェノールアニソール共重合体について増殖非依存型バイオプロセスから得られるグリーンフェノールを想定した原料を用いて追試し、得られる樹脂が同一構造、同一特性であることを確認した。平成23年以降、製品のスペックを意識した用途開発に展開したい。
英文要約We successfully synthesized some functional novolac from “Green Phenol”. Our current interest of phenolic resin chemistry has been focused on designed phenol polymer. The new class of novolac derivatives are alkoxylated novolacs which are well-soluble in poor solvents for phenol novolac such as chloroform and toluene, and are more stable to heat, acid, and oxidation than that of the common novolac due to the effect of protecting of the phenolic hydroxyl group. Therefore, these are unique aromatic polymer materials.
In this study, our research projects are as follows:
(1) We report the direct synthesis of new functional novolacs having allyl ether in the side chain by the addition-condensation of allyl phenyl ether with formaldehyde. Allyl phenyl ether was synthesized from Green Phenol. The structure of these novolacs was confirmed by FT-IR, 1H NMR, and 13C NMR spectra. The number-average molecular weights (Mn) of the obtained polymers were found to be approximately 1000-3000. In the case of the polymerization of allyl phenyl ether with formaldehyde using hydrated sulfuric acid as a catalyst, Claisen condensation did not occur with the polymerization; therefore, pure allylated novolac without a phenol moiety was obtained. Thus, in this process, phenol-formaldehyde condensation proceeded under certain conditions such that the functional group was not affected. The allylated novolacs have considerable potential as reactive polymers in the field of materials science (a key reaction of a latent curing system: thermal stimuli-induced Claisen rearrangement of allylated novolac to generate phenolic hydroxyl groups).
(2) The microwave-assisted synthesis of phenolic resins by the self-condensation of hydroxybenzyl alcohol derivatives is described. Hydroxybenzyl alcohol was prepared from Green Phenol. The polymerization of 2-hydroxybenzyl alcohol in poly(ethylene glycol) using sulfuric acid as a catalyst under microwave irradiation was completed in 5 min. The microwave irradiation enhanced the reaction rate of the polymerization and controlled the structures of the obtained novolacs; however, it did not influence the molecular weights, and the molecular weight distributions of the polymers.
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