のらケミスト

大手化学メーカーから素材系ベンチャーに転職した人のブログ。技術的な話とか転職の体験談をご紹介。

【化学企業の現場】エポキシ樹脂の塩素不純物

こんにちは。台風直撃の日に傘忘れました。

今回は、エポキシ樹脂の塩素不純物についてです。
近年半導体の微細化が進みすぎちゃったせいか、電子材料向けの原料に対する純度の要求がえげつないです。
で、エポキシという超便利な硬化性樹脂にもその波はバンバンきているわけです。
最近キャッチーな話題の一つがは塩素フリー、つまり塩素不純物のないエポキシ樹脂です。

エポキシに含まれる塩素不純物とは?

無機塩素と有機塩素に大別されます。無機塩素のほうが嫌われます。

グリシジルエーテルの作り方

代表的な作り方は、フェノール系水酸基を持った化合物にエピクロロヒドリンを反応させて芳香環にグリシジル基を導入します。

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有機塩素の混入ルート

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エポキシ化では、塩基性条件でできたフェノキシドがエピクロロヒドリンと反応します。このとき、エピクロロヒドリンの塩素のついた炭素にアタックして塩素が抜けるのかと思いきや、エポキシ環の炭素にアタックして、エポキシ環が開環したクロロヒドリンがまず発生します。そして、分子内Williamsonエーテル化が起こりグリシジルエーテルとなります。
分子内エーテル化しなかったものや、アルコキシドが別のエピクロロヒドリンに反応してしまったものなどが有機塩素となります。
こんな反応なのでそりゃ不純物も混ざりますよね、という感じです。

エピクロロヒドリンの作り方

プロピレンから作る方法
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プロピレンに塩素を作用させてアリルクロライドにします。次に塩酸を作用させてジクロロヒドロキシプロパンにします。最後にアルカリを作用させてエピクロロヒドリンとなります。
これまた上述したのと同じで、閉環しなかったもの、二量体化した不純物の残りそうな反応ですね。。

有機塩素の洗浄方法

アルカリで一生懸命洗う方法。特開2007-277498
水酸化カリウム水溶液で有機塩素を分解→水洗→リン酸で中和→水洗
有機塩素200ppm以下まで下がる。

より低い塩素量を目指すには合成ルートから見直す必要ありですね。

エポキシ樹脂について調べるには

何はともあれCMCをまずはざっと読みました。概要と最新の動向をおさらいするには最適。

  

反応機構は有機化学の教科書が案外役に立ちました。私は学生時代にジョーンズ使っていたのですが、他のものでもOKでしょう。
  

    

ちょっと難易度高めの有機化学の教科書。初学者は先にマクマリーとか読んどくほうがいいけど、企業戦士が勉強しなおす目的ならこっちもいいかも。