本發(fā)明涉及一種新型化合物3,3’-二甲基(對雙胍基)二環(huán)己基甲烷在環(huán)氧樹脂體系的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

目前市場上環(huán)氧樹脂固化劑品種繁多，性能各異，雙氰胺是最常見的環(huán)氧樹脂潛伏性固化劑，穩(wěn)定性好，潛伏期長，與環(huán)氧樹脂混合后得到的單組份環(huán)氧樹脂體系儲存期超過半年，但雙氰胺于環(huán)氧樹脂相容性差，固化環(huán)氧樹脂的溫度過高，實際應(yīng)用超過了許多器件的承受范圍。因此，科研工作者們尋求新型胺類的環(huán)氧樹脂固化劑，使環(huán)氧樹脂固化物能夠滿足更高的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供一種新型化合物3,3’-二甲基(對雙胍基)二環(huán)己基甲烷在環(huán)氧樹脂體系的應(yīng)用，降低雙氰胺作為環(huán)氧樹脂固化劑的固化溫度，并同時保留其儲存穩(wěn)定性，應(yīng)用于環(huán)氧樹脂的固化中，增強環(huán)氧樹脂固化物的耐熱性和強度。

本發(fā)明為解決上述提出的問題所采用的技術(shù)方案為：

一種新型化合物3,3’-二甲基(對雙胍基)二環(huán)己基甲烷，它的分子式c19h38n10，結(jié)構(gòu)式為

上述新型化合物3,3’-二甲基(對雙胍基)二環(huán)己基甲烷作為新型固化劑在環(huán)氧樹脂體系的應(yīng)用。應(yīng)用時，根據(jù)實際需求，將適量的固化劑3,3’-二甲基(對雙胍基)二環(huán)己基甲烷加入到環(huán)氧樹脂體系中混合均勻，并經(jīng)成型、固化、后固化后，得到環(huán)氧樹脂體系的固化物。

上述新型固化劑3,3’-二甲基(對雙胍基)二環(huán)己基甲烷在環(huán)氧樹脂體系的應(yīng)用方法，其步驟如下：

(1)以環(huán)氧樹脂的質(zhì)量為基準(zhǔn)，按照3,3’-二甲基(對雙胍基)二環(huán)己基甲烷用量是環(huán)氧樹脂質(zhì)量的10～15％備料，加入3,3’-二甲基(對雙胍基)二環(huán)己基甲烷攪拌混合均勻，然后將盛有混合物的容器置于超聲波清洗器中震蕩，取出即混合均勻，成型后，加熱至80～100℃，固化2～4h；

(2)后固化：將步驟(1)所得產(chǎn)物于110～120℃固化2～4h，得到固化后的環(huán)氧樹脂體系。

上述新型固化劑3,3’-二甲基(對雙胍基)二環(huán)己基甲烷在環(huán)氧樹脂體系的另一種應(yīng)用方法，其步驟如下：

(1)以環(huán)氧樹脂的質(zhì)量為基準(zhǔn)，按照固化劑3,3’-二甲基(對雙胍基)二環(huán)己基甲烷的用量是環(huán)氧樹脂用量的50～60％備料；將環(huán)氧樹脂、固化劑中加入促進(jìn)劑和/或填料，混合均勻并成型后，室溫固化4～6h；

(2)后固化：將步驟(1)所得產(chǎn)物先于80～100℃固化1～2h，然后于100～120℃固化1～2h，得到固化后的環(huán)氧樹脂體系。

按上述方案，所述促進(jìn)劑為咪唑等，促進(jìn)劑的用量為環(huán)氧樹脂質(zhì)量的1～3％。

按上述方案，所述環(huán)氧樹脂包括e44、e51、cyd127、cyd128、e54、e20、e12等環(huán)氧樹脂。

按上述方案，所述填料為氣相二氧化硅、氫氧化鋁、輕質(zhì)碳酸鈣等，具體用量視實際情況而定，本發(fā)明填料的用量優(yōu)選為環(huán)氧樹脂質(zhì)量的4～6％。

按上述方案，所述成型為澆注成型、注射成型、模壓成型、手糊成型等中的任意一種。

本發(fā)明制備得到的3,3’-二甲基(對雙胍基)二環(huán)己基甲烷對環(huán)氧樹脂的固化機理如下：如下所示：

首先在第一階段3,3’-二甲基(對雙胍基)二環(huán)己基甲烷上的伯胺與環(huán)氧樹脂反應(yīng)生成終胺；在第二階段，生成的仲胺和環(huán)氧基反應(yīng)生成叔胺，并且生成的羥基亦能和環(huán)氧基反應(yīng)，具有加速反應(yīng)進(jìn)行的傾向。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果在于：

1、本發(fā)明所述新型固化劑3,3’-二甲基(對雙胍基)二環(huán)己基甲烷，用以降低雙氰胺作為環(huán)氧樹脂固化劑的固化溫度，并保持其良好的儲存穩(wěn)定性，將其用于環(huán)氧樹脂固化，能快速固化環(huán)氧樹脂，并使其具有良好的耐熱性。

2、本發(fā)明從分子設(shè)計入手，在固化劑中引入六元環(huán)結(jié)構(gòu)，同時又具有與芳香胺結(jié)構(gòu)類似的特點-環(huán)狀結(jié)構(gòu)的剛性與硬度，以改善環(huán)氧樹脂的韌性欠佳的弱點，應(yīng)用于環(huán)氧樹脂的固化中，使環(huán)氧樹脂體系具有良好的強度和耐熱性，并且跟傳統(tǒng)的固化劑比具有毒性低等優(yōu)點

附圖說明

圖1為3,3’-二甲基(對雙胍基)二環(huán)己基甲烷分子的紅外光譜圖。

圖2為3,3’-二甲基(對雙胍基)二環(huán)己基甲烷分子的核磁氫譜圖。

具體實施方式

為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明不僅僅局限于下面的實施例。

本發(fā)明所述新型固化劑3,3’-二甲基(對雙胍基)二環(huán)己基甲烷的制備方法，但不限于該合成方法。該合成方法為：在惰性氣氛下，雙氰胺和3,3’-二甲基-4,4’-二氨基二環(huán)己基甲烷(dmdc)按照摩爾比為2:(1～1.5)混合于溶劑中，并在酸催化下在100～120℃恒溫反應(yīng)6～8h，經(jīng)除雜后得到3,3’-二甲基(對雙胍基)二環(huán)己基甲烷。更為具體步驟如下：

(1)反應(yīng)前通入氬氣排除反應(yīng)體系中的空氣，將雙氰胺、dmdc、鹽酸(37％)按照摩爾比為2:1:3.5混合于溶劑水中，使反應(yīng)體系的ph值控制在3～4之間，保持通入氬氣的情況下，打開冷凝回流裝置，升溫到100℃下恒溫攪拌6h，所得混合液即為3,3’-二甲基(對雙胍基)二環(huán)己基甲烷粗產(chǎn)物；

(2)將粗產(chǎn)物用蒸餾水清洗三次，烘干，所得固體粉末即3,3’-二甲基(對雙胍基)二環(huán)己基甲烷。

上述合成過程所涉及的主要化學(xué)反應(yīng)方程式如下：

圖1為3,3’-二甲基(對雙胍基)二環(huán)己基甲烷分子的紅外光譜圖，如圖1和表1所示，通過對比雙氰胺標(biāo)準(zhǔn)ir圖和3,3’-二甲基(對雙胍基)二環(huán)己基甲烷ir圖，可知：雙氰胺在2214～2168cm^-1處有氰基(－c≡n)的特征吸收峰，而3,3’-二甲基(對雙胍基)二環(huán)己基甲烷在此波長范圍內(nèi)無任何吸收峰，但在1624～1511cm^-1處卻又明顯的吸收峰(-c＝n)，這說明3,3’-二甲基-4,4’-二氨基二環(huán)己基甲烷與雙氰胺反應(yīng)時，氰基被消耗且反應(yīng)完全，生成-c＝n，證實按照本發(fā)明所述方法得到的產(chǎn)物為3,3’-二甲基(對雙胍基)二環(huán)己基甲烷。

表1

圖2為3,3’-二甲基(對雙胍基)二環(huán)己基甲烷分子的核磁氫譜圖，溶劑采用氘代二甲基亞砜(dmso)分析如表2所示，吸收峰的積分面積比值與3,3’-二甲基(對雙胍基)二環(huán)己基甲烷分子結(jié)構(gòu)中相應(yīng)位置上h的數(shù)目吻合，證明所得物質(zhì)為3,3’-二甲基(對雙胍基)二環(huán)己基甲烷。

表2

實施例1

一種新型化合物3,3’-二甲基(對雙胍基)二環(huán)己基甲烷在環(huán)氧樹脂體系的應(yīng)用方法，其步驟如下：

(1)按質(zhì)量份數(shù)計，稱取e51環(huán)氧樹脂100份，3,3’-二甲基(對雙胍基)二環(huán)己基甲烷11份，攪勻，然后將盛有混合物的容器置于超聲波清洗器中震蕩，取出即混合均勻，澆注、排泡，加熱至80℃固化2h；

(2)后固化：將步驟(1)所得產(chǎn)物于110℃固化2h，得到固化后的環(huán)氧樹脂體系。固化后的環(huán)氧樹脂體系沖擊強度提高了30.4％，韌度提高了25.8％。

實施例2

一種新型3,3’-二甲基(對雙胍基)二環(huán)己基甲烷在環(huán)氧樹脂體系的應(yīng)用方法，其步驟如下：

(1)按質(zhì)量份數(shù)計，稱取e44環(huán)氧樹脂100份，3,3’-二甲基(對雙胍基)二環(huán)己基甲烷11份，咪唑促進(jìn)劑2份備料，將三者混合均勻后，手糊成型，室溫固化5h；

(2)后固化：將步驟(1)所得產(chǎn)物于90℃固化3h，得到固化后的環(huán)氧樹脂體系。固化后的環(huán)氧樹脂體系沖擊強度提高了32.5％，韌度提高了26.4％。

實施例3

一種新型3,3’-二甲基(對雙胍基)二環(huán)己基甲烷在環(huán)氧樹脂體系的應(yīng)用方法，其步驟如下：

(1)按質(zhì)量份數(shù)計，稱取e54環(huán)氧樹脂100份，3,3’-二甲基(對雙胍基)二環(huán)己基甲烷11份，輕質(zhì)碳酸鈣填料5份；將三者混合均勻，經(jīng)排泡后，用玻璃纖維浸膠層壓成型，室溫固化5h；

(2)后固化：將步驟(1)所得產(chǎn)物于90℃固化1h，得到固化后的環(huán)氧樹脂體系。固化后的環(huán)氧樹脂體系沖擊強度提高了29.2％，韌度提高了24.6％。

由上述實施例可知：本發(fā)明所述新型固化劑比較于雙氰胺固化環(huán)氧樹脂的固化溫度降低了40～50℃，而且此固化劑能使固化物具有優(yōu)良的耐熱性、耐沖擊性及高強度。當(dāng)然，在新型固化劑3,3’-二甲基(對雙胍基)二環(huán)己基甲烷應(yīng)用于環(huán)氧樹脂體系時，促進(jìn)劑和填料可以根據(jù)實際情況加入，加入量和后續(xù)的固化反應(yīng)的時間和溫度稍作調(diào)整即可。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變換，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。