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

背景技術：

目前市場上環氧樹脂固化劑品種繁多，性能各異，雙氰胺是最常見的環氧樹脂潛伏性固化劑，穩定性好，潛伏期長，與環氧樹脂混合后得到的單組份環氧樹脂體系儲存期超過半年，但雙氰胺于環氧樹脂相容性差，固化環氧樹脂的溫度過高，實際應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氧樹脂固化劑，使環氧樹脂固化物能夠滿足更高的要求。

技術實現要素：

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

本發明為解決上述提出的問題所采用的技術方案為：

一種新型化合物3,3’-二甲基(對雙胍基)二環己基甲烷，它的分子式c19h38n10，結構式為

上述新型化合物3,3’-二甲基(對雙胍基)二環己基甲烷作為新型固化劑在環氧樹脂體系的應用。應用時，根據實際需求，將適量的固化劑3,3’-二甲基(對雙胍基)二環己基甲烷加入到環氧樹脂體系中混合均勻，并經成型、固化、后固化后，得到環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)二環己基甲烷在環氧樹脂體系的應用方法，其步驟如下：

(1)以環氧樹脂的質量為基準，按照3,3’-二甲基(對雙胍基)二環己基甲烷用量是環氧樹脂質量的10～15％備料，加入3,3’-二甲基(對雙胍基)二環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)所得產物于110～120℃固化2～4h，得到固化后的環氧樹脂體系。

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

(1)以環氧樹脂的質量為基準，按照固化劑3,3’-二甲基(對雙胍基)二環己基甲烷的用量是環氧樹脂用量的50～60％備料；將環氧樹脂、固化劑中加入促進劑和/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，得到固化后的環氧樹脂體系。

按上述方案，所述促進劑為咪唑等，促進劑的用量為環氧樹脂質量的1～3％。

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

按上述方案，所述填料為氣相二氧化硅、氫氧化鋁、輕質碳酸鈣等，具體用量視實際情況而定，本發明填料的用量優選為環氧樹脂質量的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。

本發明制備得到的3,3’-二甲基(對雙胍基)二環己基甲烷對環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)二環己基甲烷上的伯胺與環氧樹脂反應生成終胺；在第二階段，生成的仲胺和環氧基反應生成叔胺，并且生成的羥基亦能和環氧基反應，具有加速反應進行的傾向。

與現有技術相比，本發明有益效果在于：

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

2、本發明從分子設計入手，在固化劑中引入六元環結構，同時又具有與芳香胺結構類似的特點-環狀結構的剛性與硬度，以改善環氧樹脂的韌性欠佳的弱點，應用于環氧樹脂的固化中，使環氧樹脂體系具有良好的強度和耐熱性，并且跟傳統的固化劑比具有毒性低等優點

附圖說明

圖1為3,3’-二甲基(對雙胍基)二環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明，下面結合實例進一步闡明本發明的內容，但本發明不僅僅局限于下面的實施例。

本發明所述新型固化劑3,3’-二甲基(對雙胍基)二環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6～8h，經除雜后得到3,3’-二甲基(對雙胍基)二環己基甲烷。更為具體步驟如下：

(1)反應前通入氬氣排除反應體系中的空氣，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)二環己基甲烷粗產物；

(2)將粗產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)二環己基甲烷。

上述合成過程所涉及的主要化學反應方程式如下：

圖1為3,3’-二甲基(對雙胍基)二環己基甲烷分子的紅外光譜圖，如圖1和表1所示，通過對比雙氰胺標準ir圖和3,3’-二甲基(對雙胍基)二環己基甲烷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)二環己基甲烷在此波長范圍內無任何吸收峰，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’-二氨基二環己基甲烷與雙氰胺反應時，氰基被消耗且反應完全，生成-c＝n，證實按照本發明所述方法得到的產物為3,3’-二甲基(對雙胍基)二環己基甲烷。

表1

圖2為3,3’-二甲基(對雙胍基)二環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)二環己基甲烷分子結構中相應位置上h的數目吻合，證明所得物質為3,3’-二甲基(對雙胍基)二環己基甲烷。

表2

實施例1

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

(1)按質量份數計，稱取e51環氧樹脂100份，3,3’-二甲基(對雙胍基)二環己基甲烷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)所得產物于110℃固化2h，得到固化后的環氧樹脂體系。固化后的環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)二環己基甲烷在環氧樹脂體系的應用方法，其步驟如下：

(1)按質量份數計，稱取e44環氧樹脂100份，3,3’-二甲基(對雙胍基)二環己基甲烷11份，咪唑促進劑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)所得產物于90℃固化3h，得到固化后的環氧樹脂體系。固化后的環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)二環己基甲烷在環氧樹脂體系的應用方法，其步驟如下：

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

(2)后固化：將步驟(1)所得產物于90℃固化1h，得到固化后的環氧樹脂體系。固化后的環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：本發明所述新型固化劑比較于雙氰胺固化環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良的耐熱性、耐沖擊性及高強度。當然，在新型固化劑3,3’-二甲基(對雙胍基)二環己基甲烷應用于環氧樹脂體系時，促進劑和填料可以根據實際情況加入，加入量和后續的固化反應的時間和溫度稍作調整即可。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明創造構思的前提下，還可以做出若干改進和變換，這些都屬于本發明的保護范圍。