技术领域
本发明涉及再生树脂的生产工艺、再生树脂、树脂组合物的处理回收 物、再生树脂组合物和树脂组合物的再生方法。
背景技术
在塑料中,由于热固性树脂具有优异的电绝缘性能、耐热性和机械强 调,其被广泛用作电气和电子元件、汽车元件等的材料。热固性树脂一旦 固化,便不能软化、熔融或溶解在溶剂中,因此技术上难以从固化物中回 收有价值的化学原料。但是,近年来,由于一直在对环保和规化资源回收 型社会的必要性进行研究,因此对热固性树脂的回收也在进行各种研究。
为了克服问题,专利文献1公开了一种技术,其中酚醛树脂溶解在作 为树脂的构成单体的苯酚中,以分解成低分子化合物(例如苯酚),同时 回收有机填料。而且,专利文献2公开了一种技术,其中使超临界或亚临 界状态下的醇与酚醛树脂接触以分解成苯酚并将其回收,该文献进一步说 明这样的效果:回收的苯酚与甲醛反应可以形成酚醛树脂。
[专利文献1]日本专利申请号:特开2005-054138
[专利文献2]日本专利申请号:特开2001-055468
发明内容
目前,在专利文献1中,主要着重于回收有机填料,而没有提及用于 分解并回收热固性树脂(例如酚醛树脂)的最佳条件。
另一方面,在专利文献2中,虽然酚醛树脂分解成作为构成单体的苯 酚,但是由于超临界或亚临界状态下的醇与苯酚反应,实际上,常常回收 到的是取代的苯酚。结果,由回收的单体形成的酚醛树脂质量不稳定,因 此,其应用受到限制。
本发明的目的是提供一种再生树脂的生产工艺,其中,由含有使用过 的热固性树脂的树脂组合物可以有效得到可再利用的再生树脂;还在于提 供根据该工艺获得的再生树脂和再生树脂组合物的处理回收物;以及提供 用于回收再生树脂和树脂组合物的处理回收物的方法;和再生树脂组合 物。
发明人发现用构成待分解的热固性树脂的单体或其衍生物(后面在一 些情况下简称为″构成单体″)作为溶剂可以在特定条件下分解该热固性树 脂,在所得的第一回收物中的低聚物具有特定的分子量分布,且由第一回 收物中的低聚物得到的再生树脂具有稳定的质量,因而实现了本发明。
即,本发明提供了:
(1)再生树脂的生产工艺,其包括:
第一步,在超临界或亚临界溶剂中分解含有热固性树脂的树脂组合 物,所述溶剂具有作为独立组分的构成热固性树脂的单体或其衍生物;和 第二步,加入多官能化合物以进行处理,
(2)根据(1)的再生树脂的生产工艺,其中在第二步中,使第一步中的 第一回收物中包含的能够与多官能化合物反应的组分与多官能化合物反 应,
(3)根据(1)或(2)的再生树脂的生产工艺,其中所述单体或其衍生物为 酚类化合物,
(4)根据(1)~(3)中任一项所述的再生树脂的生产工艺,其中第一步在 碱性催化剂存在下进行,
(5)根据(1)~(4)中任一项所述的再生树脂的生产工艺,其中第一步在 100℃~500℃下进行,
(6)根据(1)~(5)中任一项所述的再生树脂的生产工艺,其中第一步在 1MPa~60MPa下进行,
(7)根据(1)~(6)中任一项所述的再生树脂的生产工艺,其中第二步在 小于等于第一步的温度下进行,
(8)根据(1)~(7)中任一项所述的再生树脂的生产工艺,其中第二步在 小于等于第一步的压力下进行,
(9)根据(1)~(8)中任一项所述的再生树脂的生产工艺,其中所述多官 能化合物选自甲醛、聚甲醛、三噁烷和六亚甲基四胺,
(10)根据(1)~(9)中任一项所述的再生树脂的生产工艺,相对于第一 步中获得的第一回收物中的100重量份低聚物,多官能化合物的加入量为 1~50重量份,
(11)根据(1)~(10)中任一项所述的再生树脂的生产工艺,其中热固性 树脂为选自酚醛树脂、环氧树脂、三聚氰胺树脂和脲醛树脂中的一种或多 种,
(12)根据(1)~(11)中任一项所述的再生树脂的生产工艺,其中所述热 固性树脂包括酚醛树脂,
(13)再生树脂,其由(1)~(12)中任一项所述的再生树脂的生产工艺制 得,
(14)根据(13)的再生树脂,其分子量分布(Mw/Mn)为2.0~15,
(15)根据(13)或(14)的再生树脂,重均分子量(Mw)为200~100,000 的树脂组分为主要组分,
(16)树脂组合物的处理回收物,其包括(1)~(12)中任一项所述的再生 树脂的生产工艺所莸得的树脂组分以外的残余物,
(17)根据(16)的树脂组合物的处理回收物,所述残余物为包括选自含 有热固性树脂的树脂组合物的未分解的树脂组分、树脂组合物的聚合和炭 化产物和树脂组合物中的填料中的一种或多种,
(18)再生树脂组合物,其以(13)~(15)中任一项所述的再生树脂和/或 (16)或(17)所述的树脂组合物的处理回收物作为原料而获得和
(19)树脂组合物的再生方法,其包括再利用(13)~(15)中任一项所述的 再生树脂和/或(16)或(17)所述的树脂组合物的处理回收物作为新的再生树 脂组合物的原料。
根据本发明,可以有效地从含有使用过的热固性树脂的树脂组合物获 得可再利用的再生树脂。而且,所得再生树脂和/或树脂组合物的处理回收 物可以回收作为再生树脂组合物的原料。再者,以再生树脂或树脂组合物 的处理回收物生产所得的再生树脂组合物作为原料而制成的成型产品与 常规再生方法得到的成型产品相比,具有更优异的固化性(curability)和机 械强度(例如弯曲强度、弯曲弹性模量)。
本发明的最佳实施方式
下面将说明本发明的再生树脂的生产工艺、再生树脂和树脂组合物的 处理回收物,以及用于回收再生树脂组合物的方法和树脂组合物的实施方 式。
实施方式中的再生树脂的生产工艺包括:在含有热固性树脂的树脂组 合物的处理过程中,第一步,在超临界或亚临界溶剂中分解含有热固性树 脂的树脂组合物,所述溶剂具有作为必要组分的构成热固性树脂的单体或 其衍生物;和第二步,加入多官能化合物以进行处理。根据该工艺,可有 效地从使用过的树脂组合物得到可再利用的再生树脂。而且,将由该再生 树脂的生产工艺获得的再生树脂和/或树脂组合物的处理回收物投入树脂 组合物的回收工艺中作为再生树脂组合物的原料被再次使用,且根据该回 收工艺,获得再生树脂组合物。实施方式中的树脂组合物的处理包括由引 起的化学分解处理和/或由物理溶解引起的处理。
实施方式中处理的含有热固性树脂的树脂组合物可包括固化的树脂、 未固化的树脂或半固化的树脂和含有树脂的清漆。而且,除了单纯的(single) 热固性树脂以外,还包括含有无机填料(例如硅石微粒(silica fine particle) 和玻璃纤维)或有机填料(例如木粉)的成型材料或成型品、层压板(例 如无机基材(例如玻璃纺布和玻璃无纺布)或有机基材(例如纸和布))、 通过粘合金属箔(例如铜箔)获得的金属镀层压板,和热固性树脂产品(例 如通过处理铜镀层压板得到的电路板)。
对于应用于该实施方式的热固性树脂没有别限制。应用酚醛树脂、环 氧树脂、三聚氰胺树脂和脲醛树脂特别有效。而且,更优选含有酚醛树脂 的热固性树脂。
这样的酚醛树脂的实例包括酚醛清漆树脂(例如苯酚酚醛清漆树脂、 甲酚酚醛清漆树脂和双酚A酚醛清漆树脂);和甲阶酚醛树脂(例如未改 性的甲阶酚醛树脂和被桐油、亚麻籽油、核桃油等改性的甲阶酚醛树脂)。
而且,当待处理的树脂组合物为固态时,对于其形状和大小没有特别 限制。可以根据粉碎的所需成本和分解速度,将固态树脂组合物粉碎成合 适的大小。通常,粒径为1000μm或以下,优选500μm或以下,且更优 选250μm或以下。
(再生树脂的生产工艺)
(1)分解含有热固性树脂的树脂组合物的步骤(第一步)
在第一步中,在加热加压的容器内在超临界或亚临界溶剂中将含有热 固性树脂的树脂组合物分解,得到第一回收物,所述溶剂具有作为必要组 分的构成热固性树脂的单体。
(a)溶剂
在实施方式中用作溶剂的构成热固性树脂的单体的实例,包括通常作 为酚醛树脂、环氧树脂、脲醛树脂或三聚氰胺树脂脲的单体或单体的衍生 物使用的酚类化合物、脲和三聚氰胺类化合物。
作为这样的构成单体,可以是作为单独溶剂或与其他溶剂的混合物的 超临界或亚临界溶剂的酚类化合物,其中该酚类化合物中结合到芳环上的 碳原子的至少一个氢原子被羟基取代,且该酚类化物能够分解和/或溶解树 脂组合物。其实例包括单核酚类化合物(例如苯酚、甲酚、二甲苯酚、间 苯二酚)和烷基取代的苯酚或萘酚化合物(例如1-萘酚和2-萘酚)。其中, 从成本和对分解反应的效果考虑,优选苯酚。
或者,作为构成单体,可以是三聚氰胺化合物。其优选的实例包括三 聚氰胺或例如乙酰胍胺(acetoguanamine)和苯并胍胺(benzoguanamine)的化 合物,其中三聚氰胺的氨基被其他官能团取代。
作为构成单体,可以使用其中的一种或其中的两种的组合。
而且,构成单体可以含有使用再生树脂实施方式的制造工艺分解树脂 组合物,然后通过分离和纯化而获得的单体。
当使用构成单体与其他溶剂的混合物作为溶剂时,而作为所述其他溶 剂时,可以使用常规化学反应中使用的所有溶剂,例如水、醇(如甲醇和 乙醇)、甘醇(如乙二醇和丙二醇)、酮、醚、酯、有机酸和酸酐。而且, 可以使用多种溶剂。在这些溶剂中,从对分解反应的影响和容易得到的角 度考虑,优选为水。而且,其他溶剂与构成单体的混合比,基于100重量 份构成单体而言,优选为1~500重量份,且更优选5~50重量份。
而且,具有热固性树脂的构成单体作为必要组分的溶剂的使用比,基 于100重量份树脂组合物而言,优选为50~1000重量份,且更优选为100~ 400重量份。当溶剂的使用比太小时,有些情况下,树脂组合物的分解反 应会变得难以顺利进行;相反,当溶剂的使用比太大时,加热溶剂所需的 热量会变大,即能量消耗变大。因此,当溶剂的使用比设定在上述范围内 时,分解反应的顺利程度与能量消耗的抑止之间会达到良好的平衡。
(b)工艺条件
本实施方式的分解工艺条件可以使具有构成单体作为必要组分的溶 剂很好地具有超临界或亚临界状态,这可以通过主要控制温度和压力来实 现。
温度通常优选为100~500℃,且更优选为200~450℃。当温度过低 时,在一些情况下,树脂组合物的分解速率会降低,导致难以短时间进行 处理。另一方面,当温度过高,会发生副反应(例如热解反应和脱水反应) 导致第一回收物的化学结构变化,使第一回收物难以作为化学原料再次使 用。即,当温度设定在上述范围内时,保持快速分解速率与副反应的抑止 之间会达到良好的平衡。
而且,压力通常优选为1~60MPa,且更优选为2~40MPa。当压力 过低时,溶剂不是超临界或亚临界状态而是蒸汽或气态,导致分解速率下 降,使第一步本身的处理难以进行。另一方面,当压力过高时,需要可以 在更严酷条件下操作的装置,且保持高压所需的能量提高,在一些情况下, 分解速率难以得到改善且不能得到显著的效果。当压力设在上述范围内 时,保持快速分解速率与能量消耗的抑止之间会达到良好的平衡。
而且,第一步一直持续到由分解树脂组合物产生所得的第一回收物中 的低聚物的分子量分布(Mw/Mn)达到定值为止。反应时间为1~60分钟且 优选为3~30分钟。
在第一步结束时的低聚物的分子量分布(Mw/Mn)优选为1.0~3.0,且 更优选为1.0~2.0。因此,在实施方式中,在第一步中得到具有特定分子 量分布的低聚物;因此,在使用了所得低聚物的第二步中所得的再生树脂 的质量变得稳定。
在第一步结束时的低聚物的分子量分布(Mw/Mn)优选使用凝胶渗透 色谱(GPC)测量。作为此时的测量装置和条件的具体实例,可以使用两个 TSKgel GMHXL和两个TSKgel G2000HXL(两个都是Tosoh Corporation 的产品的商品名)作为分离柱,并使用四氢呋喃作为洗脱液,校准曲线通过 聚苯乙烯换算得到,使用示差折射计作为检测器,将流速和温度分别设为 1ml/min和40℃。
从改善处理速率角度考虑,实施方式中的第一步优选在碱性催化剂存 在下进行。此时,对碱性催化剂没有特别的限制。其实例包括布朗斯特碱、 路易斯碱或天然无机和有机化合物、合成的无机和有机化合物、与金属氧 化物水合时具有等同效果的化合物,或其中的一种或其中的两种的组合。
(2)用多官能化合物处理(第二步)
在第二步中,根据环境,在加热和加压容器中,加入多官能化合物使 包含在在第一步中得到的第一回收物中的反应组分(其为与多官能化合物 的聚合点)与多官能化合物反应,使第一回收物中的低聚物具有较高分子 量。因此,在树脂组合物的常规再循环中,由于树脂组合物分解成单体, 当其作为树脂组合物而被再利用时,需要再次进行聚合反应。在此实施方 式中,由于高产率回收物为树脂,且分子量等可以通过对多官能化合物的 加入量和其他反应条件而控制,所以得到再利用简便且附加值高的再生树 脂。
(a)多官能化合物
本实施方式中使用的多官能化合物为与低聚物和/或构成热固性树脂 的构成单体反应的化合物,其包含在第一步所得的第一回收物中,使低聚 物具有较高的分子量。作为这样的多官能化合物,可以是醛类化合物,其 中优选使用甲醛类化合物。甲醛类化合物的优选实例除了甲醛、聚甲醛 (paraform)和三噁烷外,还包括例如六亚甲基四胺等的可以成为甲醛源及其 水溶液的化合物,这些化合物可以单独使用或两种组合使用。
在实施方式中,加入的多官能化合物的使用比,基于包含在第一步所 得的第一回收物中的100重量份低聚物而言,优选为1~50重量份,且更 优选为2~25重量份。当多官能化合物的使用比过低时,在一些情况下, 使低聚物具有较高分子量的反应不能进行;相反,当使用比过高时,使低 聚物具有较高分子量的反应所得的产物的凝胶化得到进行,导致再生树脂 的回收效率降低。当多官能化合物的使用比设在上述范围内时,使低聚物 具有较高分子量的反应可以在合适的范围内保留。也就是,所得再生树脂 的分子量会落在所需要的范围内。
(b)工艺条件
对于本实施方式中的多官能化合物的工艺条件可以主要通过温度和 压力来控制。
对于多官能化合物的工艺条件的温度通常优选为100℃或以上且在 第一步的温度以下,更优选在150℃~200℃。当处理温度过高时,实现 高分子量的反应速率变得过大,所以在一些情况下,导致再生树脂组分凝 胶化。相反,当温度过低时,在一些情况下,难以在短时间内使再生树脂 组分具有较高分子量。当反应温度设在上述范围内时,反应可以在使分子 量提高但不加速凝胶化的速率下进行。
而且,对于多官能化合物的工艺条件中的压力,通常,压力优选为大 于等于大气压且小于等于第一步的压力,且更优选大于等于大气压且小于 等于5MPa的压力。当处理压力过大时,实现高分子量的速率过大,使得 在一些情况下,树脂组分易于凝胶化。另一方面,当处理压力过小时,在 一些情况下,没有实现高分子量的显著效果。当压力设在上述范围内时, 在不引起凝胶化的范围内保持分解速率与抑止能量消耗之间会达到良好 的平衡。
而且,对于在第二步中的气氛,可以选择大气气氛以及如氮气等的惰 性气氛,可以使用开放或封闭体系,无需特别限制。第二步中的处理时间 控制在1~60min内,且通常优选设于3~30min。
(再生树脂和处理回收物)
作为本实施方式的再生树脂的生产工艺所得的再生树脂的化学结构 的具体实例,当原料热固性树脂为酚醛树脂时,再生树脂可以是酚骨架的 核形成亚甲基键的酚醛清漆树脂。当热固性树脂为三聚氰胺树脂时,再生 树脂可以是三聚氰胺骨架的核形成亚甲基键的三聚氰胺树脂。当热固性树 脂为脲醛树脂时,再生树脂可以是脲骨架的核形成亚甲基键的脲醛树脂。 当热固性树脂为环氧树脂时,再生树脂可以是结构中环氧树脂的主骨架的 核形成亚甲基键的化合物,例如双酚A、双酚F、苯酚酚醛清漆树脂或甲 酚酚醛清漆树脂。当进一步加入表氯醇,使其与从环氧树脂得到的再生树 脂反应时,再生树脂可以是结构中再生树脂被环氧化的化合物。而且,当 作为原料的热固性树脂含有酚醛树脂、三聚氰胺树脂、脲醛树脂或环氧树 脂时,可以是各个树脂与酚骨架、三聚氰胺骨架、脲骨架或环氧树脂的主 骨架的核通过亚甲基键共聚的结构。但是,化学结构仅是一个实例,所得 再生树脂的化学结构并没有特别的限制。
所得再生树脂通常的分子量为200~100,000,且分子量分布(Mw/Mn) 优选为2.0~15,且更优选为3.0~10。这里,再生树脂的主要组分的分子 量指重均分子量(Mw)。
分子量200~100,000基本与生产含有热固性树脂的树脂组合物所用 的化学原料(预聚物)相同,使得需要纯化时,可以作为预聚物再利用。短 语“分子量200~100,000的树脂组分是主要部分”指具有这样分子量的树 脂组分占50wt%或以上。但是除了具有主要部分的分子量的部分以外,还 可以含有分子量大于100,000的树脂组分。分子量在200~100,000范围内 的树脂组分在常用热固性树脂中,主要对应原料单体的2~1,000个核。而 且,主要具有分子量在200~100,000范围内的树脂组分的化合物不仅含有 从树脂组合物中的热固性树脂得到的组分,在一些情况下,还包括从树脂 组合物中的有机填料或基材得到的组分。
这里,再生树脂经过从第二步中处理的产品中分离出溶剂、残余物等 之后,可以作为再生树脂组合物的原料再次使用。作为分离方法,没有特 别限定,可以是通常在固液分离中使用的旋风分离(cyclone)、过滤、重力 沉降等方法。而且,主要由在第二步中处理得到的分子量为200~100,000 的树脂组分制成的再生树脂和含有下面说明的树脂组合物的处理回收物 的混合物可以在有机溶剂中稀释,然后应用固液分离操作(例如旋风分离、 过滤、重力沉降等方法)。
而且,在实施方式中,分离作为未反应溶剂的热固性树脂的构成单体, 且作为新溶剂在含有热固性树脂的树脂组合物的处理中再次使用。而且, 当主要由分子量为200~100,000的树脂组分制成的再生树脂被蒸馏或提 取分离,并且回收构成树脂的单体时,得到可被再次利用的溶剂。再次利 用时,按照需要,可以新加入树脂的构成单体或水。这里,对于分离未反 应溶剂的方法,没有特别的限定,可以使用闪蒸馏、减压蒸馏、溶剂萃取 等中的任何一种。
而且,在所得再生树脂中,除了分子量为200~100,000的树脂组分以 外,还可以含有少量未反应的溶剂(例如树脂的构成单体和水)。
本实施方式的树脂组合物的处理回收物对应除由本实施方式的方法 得到的再生树脂组分以外的残余物,并含有一种或以上的含有热固性树脂 的树脂组合物的未分解树脂组分、树脂组合物的聚合或炭化产物、树脂组 合物中的填料,且根据环境,还包括第一步中使用的碱性催化剂。特别是, 填料可以再用作再生树脂组合物的填料。这样的填料的实例包括无机填 料,例如氢氧化钙、碳酸钙、氧化镁、滑石、硅石(silica)和氧化铝。
(回收树脂组合物和再生树脂组合物的方法)
在树脂组合物实施方式中的再生方法中,根据再生树脂实施方式中的 生产工艺得到的再生树脂和/或热固性树脂的处理回收物可以单独或以混 合物形式作为新再生树脂组合物的原料再次利用。
对于再利用的方法,例如在作为热固性树脂成型材料的原料的情况 下,再生树脂和/或树脂组合物的处理回收物和其他原料可以根据已知方法 混合和再利用。此时,不用新再生树脂和树脂组合物的处理回收物的对应 原料,可以仅使用再生树脂等作为原料,或其他化学原料和/或填料可以组 合使用。再利用的再生树脂和/或再利用的树脂组合物的处理回收物的量没 有特别的限制,基于整个新热固性树脂成型材料而言,其量为2~80wt%, 且优选为5~60wt%。
当再生树脂作为热固性树脂成型材料的化学原料与其他化学原料组 合使用时,在组合中使用的化学原料没有特别限定。其实例包括树脂,例 如酚醛清漆树脂、甲阶酚醛树脂、环氧树脂、三聚氰胺树脂和脲醛树脂。
这里,例如使用酚醛清漆树脂作为再生树脂且酚醛清漆树脂还作为组 合使用中的其他化学原料的树脂时,通常使用六亚甲基四胺作为固化剂。 六亚甲基四胺的量与通常的热固性树脂成型材料相似,基于再生树脂和酚 醛清漆树脂合计为100重量份而言,优选为10~25重量份。再生树脂和 酚醛清漆树脂合计的量(包括使用六亚甲基四胺作为固化剂的情况)优选 占热固性树脂成型材料总量的20~80wt%,且更优选为30~60wt%。而且, 为了控制热固性树脂成型材料的固化速率,按照需要,可以使用氧化镁、 氢氧化钙等作为固化助剂。
而且,当树脂组合物的处理回收物用作热固性树脂成型材料的原料与 常规填料共同使用时,对于共同使用的填料没有特别限制,可以使用常规 热固性树脂成型材料中使用的无机基材和/或有机基材作为填料。无机基材 的实例包括玻璃纤维、碳酸钙、煅烧粘土、滑石、硅石、硅藻土(diatom earth)、 氧化铝和氧化镁。无机基材可以根据产品的应用需要而选择。而且,有机 基材的实例包括木粉、纸浆、胶合扳粉(plywood powder)、纸粉碎粉(paper pulverized powder)和布粉碎粉(cloth pulverized powder)。
(实施例)
下面将参考实施例详细说明本发明。但是本发明并不限于实施例。
[实施例1]
(1)酚醛树脂成型材料的固化物的处理
作为树脂组合物,使用通过粉碎酚醛树脂成型材料(含有酚醛树脂和填 料,商品名:PM-8200,Sumitomo Bakelite Co.,Ltd.出品)的固化物,然后 将其筛分出粒径250μm或以下而获得的物质。
然后,当混合58.3g由此得到的固化物和85.6g苯酚与21.3g水的混 合溶剂时,加入3.0g粉末状氢氧化钙(Kanto Kagaku出品)作为碱性催化 剂。将混合物装入高压釜(Nitto Koatu Co.,Ltd.出品,内部容积:200cm3), 然后以300rpm搅拌,加热到内部温度为300℃使反应器内部压力升到6.0 MPa,然后保持20min,从而进行了第一步的分解处理。
这里,从固化物开始溶解到苯酚中的时间点开始,测量所得第一回收 物中低聚物的分子量分布(Mw/Mn),当分子量分布恒定时,结束第一步。 在这个时间点。低聚物的分子量分布(Mw/Mn)为1.5。低聚物组分的分子 量分布通过凝胶渗透色谱(GPC)测量。此时,两个TSKgel GMHXL和两个 TSKgel G2000HXL(都是商品名,Tosoh Corporation出品)作为分离柱,用 四氢呋喃作为洗脱液,校准曲线通过聚苯乙烯换算得到,使用示差折射计 作为检测器,将流速和温度分别设为1ml/min和40℃。
而且,当根据GPC的分析定量测量低聚物时,第一步结束时低聚物 的回收量为81g。
而且,内部温度低至150℃使内部压力为0.1MPa时,加入4.6g福 尔马林(含有37%甲醛)(Wako Pure Chemical Industries Ltd.出品),然后保 持20min以通过第二步的多官能化合物而处理,然后通过空气冷却回到常 温常压。在常压下加热在第二步中所得的产品和未反应的溶剂的混合物, 并在减压条件下分离溶剂(苯酚、水),从而得到150g回收物。将回收 物溶解在四氢呋喃(THF)之后,用孔径1.0μm的过滤器过滤,得到THF可 溶的组分作为滤液。在100℃下将过滤后留在过滤器中的THF-不可溶的 残余物干燥12小时,并对其测量。
结果,确认几乎所有THF-不溶残余物都是固化物中的无机填料和作 为碱性催化剂添加的氢氧化钙,而其他的回收物没有凝胶化且百分之百溶 解在THF中。当用气相色谱(检测器FID:火焰离子化检测器:氢火焰电 离检测器)(GC-FID)分析从THF-可溶部分得到的产品时,除了作为溶剂加 入并由于未反应而保留的苯酚之外,几乎找不到例如二甲苯酚、三甲苯酚 和氧杂蒽(xanthenes)的副产物。
为了使用上述得到的回收物作为再生材料,需要评价分子量和固化 性。
用凝胶渗透色谱(GPC)测量从THF-溶解部分所得的产品的数均分子 量(Mn)和重均分子量(Mw)。此时,用两个TSKgel GMHXL和两个TSKgel G2000HXL(都是商品名,Tosoh Corporation出品)作为分离柱,用四氢呋 喃作为洗脱液,校准曲线通过聚苯乙烯换算得到,使用示差折射计作为检 测器,将流速和温度分别设为1ml/min和40℃。结果,确认得到的THF- 可溶部分的回收物为Mn:1,000且Mw:5,100的树脂组分,即,检测到再 生树脂。
而且,为了测量固化性,将100重量份由THF-可溶部分得到的产品(再 生树脂)粉碎,然后与15重量份六亚甲基四胺混合,然后测量其在150℃ 热板上开始凝胶化的时间,测得的时间为70sec。
(2)制备再生树脂组合物
由上述方法所得的再生树脂制备再生酚醛树脂成型材料(即,再生树 脂组合物),并评价弯曲强度和弯曲弹性模量。
使用炊事粉碎机(cooking mill)(商品名:纤维混合器,Matsushita Denki Sangyo Corporation出品)干式混合43重量份再生树脂、7重量份六亚甲基 四胺(Wako Pure chemical Industries,Ltd.,出品,特级)、40重量份木粉和10 重量份碳酸钙(Wako Pure Chemical Industries,Ltd.出品),由此得到酚醛树 脂成型材料。所得酚醛树脂成型材料通过压力成型机成型(温度:175℃, 压力:10MPa,成型时间:3min)以制备用于测量弯曲强度和弯曲弹性模 量的测试件。根据JIS-K6911″测量热固性树脂的一般测试方法″测量弯曲 强度和弯曲弹性模量。结果,得到弯曲强度:120MPa,且弯曲弹性模量: 8,000MPa。
[实施例2]酚醛树脂成型材料固化物的处理及再利用
根据与实施例1相似的操作进行处理,不同在于第二步中的处理温度 设为100℃,因而得到再生酚醛树脂成型材料。结果总结在表1中。
[实施例3]酚醛树脂成型材料的处理及再利用
根据与实施例1相似的操作进行处理,不同在于第二步中的处理温度 设为250℃,因而得到再生酚醛树脂成型材料。结果总结在表1中。
[实施例4]酚醛树脂成型材料的处理及再利用
根据与实施例1相似的操作进行处理,不同在于在第二步中加入的福 尔马林的量由4.6g改为2.3g,因而得到再生酚醛树脂成型材料。结果总结 在表1中。
[实施例5]酚醛树脂成型材料的处理及再利用
根据与实施例1相似的操作进行处理,不同在于第二步中加入的福尔 马林的量由4.6g改为57.5g,因而得到再生酚醛树脂成型材料。结果总结 在表1中。
[实施例6]酚醛树脂成型材料的处理及再利用
根据与实施例1相似的操作进行处理,不同在于在第二步中用1.7g聚 甲醛代替4.6g福尔马林,因而得到再生酚醛树脂成型材料。结果总结在表 1中。
[实施例7]酚醛树脂成型材料的处理及再利用
根据与实施例1相似的操作进行处理,不同在于在第二步中用1.7g三 噁烷代替4.6g福尔马林,因而得到再生酚醛树脂成型材料。结果总结在表 1中。
[实施例8]酚醛树脂成型材料的处理及再利用
根据与实施例1相似的操作进行处理,不同在于在第二步中用1.7g六 亚甲基四胺(HMTA)代替4.6g福尔马林,因而得到再生酚醛树脂成型材料。 结果总结在表1中。
[实施例9]酚醛树脂成型材料的处理及再利用
根据与实施例1相似的操作进行处理,不同在于通过用相似的操作从 处理回收物中分离固体残余物,然后在相似条件下处理得到再生树脂,因 而得到再生酚醛树脂成型材料。结果总结在表1中。
[实施例10]酚醛树脂成型材料的处理及再利用
根据与实施例1相似的操作进行处理,不同在于使用10g实施例1中 所得的回收物的固体残余物代替10g碳酸钙作为无机填料,因而得到再生 酚醛树脂成型材料。结果总结在表1中。
[实施例11]酚醛树脂成型材料的处理及再利用
根据与实施例1相似的操作进行处理,不同在于第二步中加入的福尔 马林的量由4.6g改为69g,因而得到再生酚醛树脂成型材料。结果总结在 表1中。
[实施例12]酚醛树脂成型材料的处理及再利用
根据与实施例1相似的操作进行处理,不同在于第一步中没有加入作 为碱性催化剂的氢氧化钙,因而得到再生酚醛树脂成型材料。结果总结在 表1中。
[实施例13]环氧树脂成型材料的处理及再利用和再生酚醛树脂成型材 料的制备
根据与实施例1相似的操作进行处理,不同在于使用58.3g用于密封 半导体的环氧树脂成型材料(商品名:EME-6300H,通过将邻甲酚酚醛清 漆环氧树脂与酚醛清漆树脂固化而得到,并含有硅石,Sumitomo Bakelite Co.,Ltd.出品)的固化物作为待处理的树脂组合物,得到120g树脂组合物。
[对比例1]酚醛树脂成型材料的处理及再利用
根据与实施例1相似的操作进行处理,不同在于没有进行第二步,因 而得到再生酚醛树脂成型材料。结果总结在表1中。
[对比例2]酚醛树脂成型材料的处理及再利用
如实施例1,在第一步中加入福尔马林,而不是在第二步中加入,,因 而得到再生酚醛树脂成型材料。结果总结在表1中。
*)由于树脂组合物中的有机填料组分与溶剂酚类化合物结合 (coupled),回收的树脂的量大于加入的热固性树脂的量。
表1(续)酚醛树脂成型材料的改性处理和再利用的结果
从表1的结果可以明显看出,没有加入多官能化合物时(对比例1), 回收的再生树脂分子量小。而且,当在在第一步中加入多官能化合物时(对 比例2),由于在所得回收物中树脂凝胶化,回收率低。
另一方面,当加入了多官能化合物的第二步按实施例1~13处理时, 发现可以没有凝胶化而有效地回收具有高分子量的再生树脂。
而且,还发现,进行第二步时。由原料是在第一步中所得的第一回收 物的再生树脂组合物制得的成型产品的固化性、弯曲强度和弯曲弹性模量 比以前有很大改善。