CN106045886B - 一种化合物二﹣(双胍基对苯基)甲烷及其合成方法、应用 - Google Patents

一种化合物二﹣(双胍基对苯基)甲烷及其合成方法、应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种化合物二﹣(双胍基对苯基)甲烷，其分子结构式如下所示：

Description

一种化合物二﹣(双胍基对苯基)甲烷及其合成方法、应用
技术领域
本发明属于新型环氧树脂固化剂，尤其涉及一种化合物二﹣(双胍基对苯基)甲烷及其合成方法、应用。
背景技术
双氰胺是最早使用的热活性潜伏性固化剂，作为环氧树脂潜伏性固化剂的一种，双氰胺虽具有良好的潜伏性，但其固化温度高，与环氧树脂相容性差的缺点使其应用范围收到限制。双氰胺单独用作环氧树脂固化剂时固化温度很高，固化温度一般在160～180℃之间，在此温度下许多器件及材料由于不能承受这样的温度而不能使用，或因为生产工艺的要求而必须降低单组分环氧树脂的固化温度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种化合物二﹣(双胍基对苯基)甲烷及其合成方法，在双氰胺结构中引入带供电子的基团，并将其应用于环氧树脂体系的固化反应，降低固化温度的同时保持良好的潜伏性。
本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：
一种化合物二﹣(双胍基对苯基)甲烷，其分子结构式如下所示：
上述化合物二﹣(双胍基对苯基)甲烷的合成方法是：在惰性气氛下，双氰胺和二氨基二苯甲烷在酸、溶剂的存在条件下恒温反应得到二﹣(双胍基对苯基)甲烷。
按上述方案，所述二氨基二苯甲烷与双氰胺的摩尔比为1：(2～3)。
按上述方案，所述惰性气氛为氮气、氦气、氩气等。
按上述方案，所述酸为盐酸、磷酸等挥发性酸。当所述酸为盐酸时，盐酸与二氨基二苯甲烷的摩尔比为(2～3)：1。
按上述方案，所述酸的加入量使反应体系的pH值控制在3～4之间。
按上述方案，所述溶剂为水。
按上述方案，所述反应时间是3～5h，反应温度是120℃～140℃。
按上述方案，所述恒温反应完成后还包括除杂的步骤，除杂原理为：目标产物不溶于水而双氰胺溶于水。该除杂步骤依次为水洗纯化，烘干，得到更为纯净的二﹣(双胍基对苯基)甲烷。
本发明所述化合物二﹣(双胍基对苯基)甲烷可以作为环氧树脂体系的固化剂来应用，双氰胺分子结构中强吸电子的腈基使氨基的电子云密度降低，反应活性减弱，在双氰胺分子结构中引入带供电子的基团，适当提高氨基的活性，就可以在降低环氧树脂固化温度的同时保持良好的潜伏性。
本发明所涉及的主要化学反应方程式如下：
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中提供了一种新的化合物二﹣(双胍基对苯基)甲烷，产率超过80％，这种化合物具有12个活泼氢原子能够应用于环氧树脂的固化，产品利用率高，可以很大程度的降低成本。
2、本发明在合成方法上，所需的原料易于得到，反应条件温和，操作简便，后处理容易，易于工业化生产。
3、本发明所述化合物在应用于固化环氧树脂体系时，不仅能够中低温固化环氧树脂，还能保持其良好的潜伏性和储存稳定性。
附图说明
图1是实施例1中制备的二-(双胍基对苯基)甲烷的红外光谱图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
一种化合物二﹣(双胍基对苯基)甲烷，其分子结构式如下所示：
上述化合物二﹣(双胍基对苯基)甲烷的合成方法，具体步骤如下：
(1)反应前通入氩气排除反应体系中的空气，将双氰胺、二氨基二苯甲烷、盐酸(37％)按照摩尔比2：1：2.5混合于溶剂水中，使反应体系的pH值控制在3.5之间，保持通入氩气的情况下，打开回流冷凝装置，升温至120℃下搅拌并恒温反应3h，所得混合液即为二﹣(双胍基对苯基)甲烷粗产物；
(2)将二﹣(双胍基对苯基)甲烷粗产物用蒸馏水清洗3次，进行烘干，得到纯净的二﹣(双胍基对苯基)甲烷产物。
本实施例通过除杂处理得到淡黄色固体，即为二﹣(双胍基对苯基)甲烷，在真空干燥箱中干燥至恒重，产率为81.6％。
实施例2
化合物二﹣(双胍基对苯基)甲烷的合成方法，具体步骤如下：
(1)在氩气保护下，将双氰胺、二氨基二苯甲烷、磷酸(37％)按照摩尔比6：3：2混合于溶剂水中，使反应体系的pH值控制在3，保持通入氩气的情况下，升温至130℃下搅拌并恒温回流反应4h，所得混合液即为二﹣(双胍基对苯基)甲烷粗产物；
(2)将二﹣(双胍基对苯基)甲烷粗产物通过除杂处理得到淡黄色固体，即为纯净的二﹣(双胍基对苯基)甲烷产物，产率为80.8％。
实施例3
化合物二﹣(双胍基对苯基)甲烷的合成方法，具体步骤如下：
(1)在氩气保护下，将双氰胺、二氨基二苯甲烷、盐酸(37％)按照摩尔比2：1：2.5混合于溶剂水中，使反应体系的pH值控制在4，保持通入氩气的情况下，升温至130℃下搅拌并恒温回流反应4h，所得混合液即为二﹣(双胍基对苯基)甲烷粗产物；
(2)将二﹣(双胍基对苯基)甲烷粗产物通过除杂处理得到淡黄色固体，即为纯净的二﹣(双胍基对苯基)甲烷产物，产率为83.4％。
实施例4
化合物二﹣(双胍基对苯基)甲烷的合成方法，具体步骤如下：
(1)在氩气保护下，将双氰胺、二氨基二苯甲烷、磷酸(37％)按照摩尔比6：3：2混合于溶剂水中，使反应体系的pH值控制在3，保持通入氩气的情况下，升温至140℃下搅拌并恒温回流反应3h，所得混合液即为二﹣(双胍基对苯基)甲烷粗产物；
(2)将二﹣(双胍基对苯基)甲烷粗产物通过除杂处理得到淡黄色固体，即为纯净的二﹣(双胍基对苯基)甲烷产物，产率为82.7％。
如图1和表1所示，通过对比双氰胺标准IR图和二﹣(双胍基对苯基)甲烷IR图，可知：双氰胺在2214～2168cm-1处有氰基(-C＝N)的特征吸收峰，而二﹣(双胍基对苯基)甲烷在此波长范围内无任何吸收峰，但在1624～1511cm-1处却有明显的吸收峰(-C＝N)。这说明二氨基二苯甲烷与双氰胺反应时，氰基(-C＝N)被消耗且完全反应，生成-C＝N，二﹣(双胍基对苯基)甲烷分子中含C芳-N键，因此在1383cm-1处有其伸缩振动的吸收峰；同时，二﹣(双胍基对苯基)甲烷在809cm-1处出现苯环对二取代的特征吸收峰。由上述特征吸收峰可以看出反应产物即为二﹣(双胍基对苯基)甲烷。
表1
基团 苯环 伯胺基 仲胺基 亚甲基
吸收峰 1624cm-1，1511cm-1 3444cm-1，3415cm-1 3376cm-1 2885cm-1
应用例：
化合物二﹣(双胍基对苯基)甲烷在环氧树脂体系的应用方法，其步骤如下：
(1)按质量份数计，称取E44环氧树脂100份，二﹣(双胍基对苯基)甲烷13份，咪唑促进剂2份，将固化剂二﹣(双胍基对苯基)甲烷和环氧树脂E44用丙酮-邻苯二甲酸二丁酯混合溶剂(溶剂中丙酮与邻苯二甲酸二丁酯的体积比为1：1，溶剂总量占环氧树脂质量的50％)溶解后，加入促进剂咪唑混合均匀，经玻璃纤维浸胶模压成型后，室温固化5h；(2)后固化：先于90℃固化0.5h；接着于110℃固化1h，采用膨胀计跟踪测量反应体系的体积变化，测定环氧树脂在固化过程中的体积收缩率低于0.5％。。
很明显，本发明所述化合物-二﹣(双胍基对苯基)甲烷作为环氧树脂体系的固化剂，固化温度相较于双氰胺固化剂接近降低了50℃。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种化合物二﹣(双胍基对苯基)甲烷的合成方法，其特征在于在惰性气氛下，双氰胺和二氨基二苯甲烷按照摩尔比为（2~3）：1混合于水中，并在酸的催化下在120~140℃恒温反应3~5h，经除杂后得到二﹣(双胍基对苯基)甲烷；所述酸的加入量使反应体系的pH值控制在3~4；所述恒温反应完成后还包括除杂的步骤，所述除杂步骤依次为水洗、烘干。
2.根据权利要求1所述的一种化合物二﹣(双胍基对苯基)甲烷的合成方法，其特征在于所述惰性气氛为氮气、氦气、氩气中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种化合物二﹣(双胍基对苯基)甲烷的合成方法，其特征在于所述酸为盐酸或者磷酸。
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