化合物2‑硫脲基‑3,5‑二(甲硫基)‑4‑氨基甲苯及其合成方法与流程

本发明涉本发明属于环氧树脂材料技术领域，尤其涉及化合物2-硫脲基-3,5-二(甲硫基)-4-氨基甲苯及其合成方法、应用。

背景技术：

在种类繁多的环氧树脂固化剂中，芳香胺类固化剂在分子结构中都含有热稳定性好的苯环，其固化物的耐热性、耐药品性、机械强度都比较好。但未改性的芳香胺类固化剂在常温下大部分为固态，使用时必须对其加热，而且芳香胺的活性都比较低，与环氧树脂搭配使用时一般需要高温对其加热熔化，另外未改性的芳香胺毒性大。

为了实现中温固化得到具有较高耐热性的树脂体系这样一个目的，可以对芳香胺进行改性，这样不仅可以得到液化的、活性高的改性芳香胺，而且保留了其热稳定性，降低了毒性，从而达到室温固化环氧树脂的效果，且材料的耐热性能良好、力学性能较佳，在固化环氧树脂生产加工过程时具有省时、省力、节约资源、使用方便等一系列优点，不仅可以降低产品的成本，而且可以大幅度简化加工过程。

技术实现要素：

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化合物2-硫脲基-3,5-二(甲硫基)-4-氨基甲苯及其合成方法、应用，该化合物为高活性的芳香胺固化剂，含有五个活泼氢，将其应用于固化环氧树脂，在较低温度下便与环氧树脂有更好的相容性，还可以提高固化物的热变形温度，并使其具有良好的耐热性和力学性能。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

化合物2-硫脲基-3,5-二(甲硫基)-4-氨基甲苯，它的分子式为C₁₀N₃S₃H₁₅，结构式如下所示：

上述化合物2-硫脲基-3,5-二(甲硫基)-4-氨基甲苯的合成方法是：二甲硫基甲苯二胺和硫脲通过缩合反应，得到2-硫脲基-3,5-二(甲硫基)-4-氨基甲苯。

按上述方案，所述的二甲硫基甲苯二胺的结构式如下所述：

按上述方案，所述硫脲与二甲硫基甲苯二胺的摩尔比为1：5～6。

按上述方案，所述缩合反应的温度为125～135℃，反应时间为6～8h。

按上述方案，所述缩合反应的气氛为惰性气氛。惰性气氛可以通过通入氩气、氦气、氮气来实现，以排除反应装置内的空气，防止反应物二甲硫基甲苯二胺被氧化。

按上述方案，所述缩合反应后还包括萃取精制的步骤。其中，所述萃取剂选自笨、甲苯、二甲苯等有机溶剂；所述精致的目的在于除去反应中多余的反应物二甲硫基甲苯二胺和其他杂质，可以采用旋转蒸发等手段。

优选地，本发明所述化合物2-硫脲基-3,5-二(甲硫基)-4-氨基甲苯的合成方法，具体包括以下步骤：

(1)在惰性气体保护下，将二甲硫基甲苯二胺和硫脲按摩尔比1：5～6混合，然后升温至125～135℃，反应6～8h；

(2)步骤(1)所得产物降温出料后，经萃取、精制后，获得纯净的2-硫脲基-3,5-二(甲硫基)-4-氨基甲苯。

本发明所涉及的主要化学反应方程式如下：

本发明的基本反应机理为：本发明利用硫脲-多元胺缩合反应，使硫脲与二甲硫基甲苯二胺反应制备出化合物2-硫脲基-3,5-二(甲硫基)-4-氨基甲苯。该化合物为一种高活性的芳香胺固化剂，含有五个活泼氢，将其应用于固化环氧树脂，在较低温度下便与环氧树脂有更好的相容性，降低了能耗；另外，其还可以提高固化物的热变形温度，比普通胺类固化剂性能更好，应用于固化环氧树脂可以得到性能较好的固化物，并使其具有良好的耐热性和力学性能。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明所述化合物2-硫脲基-3,5-二(甲硫基)-4-氨基甲苯是由硫脲-多元胺缩合反应所制得，作为固化剂在室温下与环氧树脂有更好的相容性，在促进剂配合下可以室温固化环氧树脂；另外，还可以提高固化物的热变形温度，可达到130℃或以上，并使其具有良好的耐热性和力学性能。

2、本发明所述化合物2-硫脲基-3,5-二(甲硫基)-4-氨基甲苯作为新型液态固化剂，既克服了普通胺类固化剂易挥发毒性大的缺点，又解决了芳香胺固化剂固态和不能室温固化环氧树脂的问题。

附图说明

图1是2-硫脲基-3,5-二(甲硫基)-4-氨基甲苯的红外光谱图。

图2是2-硫脲基-3,5-二(甲硫基)-4-氨基甲苯的工艺制备流程图。

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。

本发明所使用的材料、试剂等如无特别说明，均可从商业途径得到。

实施例1

化合物2-硫脲基-3,5-二(甲硫基)-4-氨基甲苯，它的分子式为C₁₀N₃S₃H₁₅，结构式如下所示：

上述化合物合成方法，步骤如下：

(1)称取适量的硫脲与二甲硫基甲苯二胺投入带有温度计、搅拌装置和尾气处理装置的四口烧瓶中，其中硫脲：二甲硫基甲苯二胺＝1:5，通入氮气，在搅拌状态下于130℃下进行反应，反应6h后，降温出料；

(2)将步骤(1)所得产物用甲苯作为萃取剂进行萃取，振荡，待静置分层后，抽取上层液移于容器中，经旋转蒸发除去反应中剩余的反应物二甲硫基甲苯二胺和其他杂质后，获得黄色油状液体，即为2-硫脲基-3,5-二(甲硫基)-4-氨基甲苯。

实施例2

化合物2-硫脲基-3,5-二(甲硫基)-4-氨基甲苯的合成方法，具体步骤如下：

(1)称取适量的硫脲与二甲硫基甲苯二胺投入带有温度计、搅拌装置和尾气处理装置的四口烧瓶中，其中硫脲：二甲硫基甲苯二胺＝1:5.5，通入氩气，在搅拌状态下于135℃下进行反应，反应8h后，降温出料；

(2)将步骤(1)所得产物用甲苯作为萃取剂进行萃取，振荡，待静置分层后，抽取上层液移于容器中，经旋转蒸发后，获得黄色油状液体，即为2-硫脲基-3,5-二(甲硫基)-4-氨基甲苯。

实施例3

化合物2-硫脲基-3,5-二(甲硫基)-4-氨基甲苯的合成方法，具体步骤如下：

(1)称取适量的硫脲与二甲硫基甲苯二胺投入带有温度计、搅拌装置和尾气处理装置的四口烧瓶中，其中硫脲：二甲硫基甲苯二胺＝1:6，通入氮气，在搅拌状态下于130℃下进行反应，反应7h后，降温出料；

(2)将步骤(1)所得产物用二甲苯作为萃取剂进行萃取，振荡，待静置分层后，抽取上层液移于容器中，经旋转蒸发后，获得黄色油状液体，2-硫脲基-3,5-二(甲硫基)-4-氨基甲苯。

表1 2-硫脲基-3,5-二(甲硫基)-4-氨基甲苯红外特征峰

如图1和表1所示，上述实施例通过精制以后得到的产物，在3354cm^-1和3455cm^-1处的峰为伯胺与仲胺的N-H伸缩振动特征吸收峰，1602cm^-1处的吸收峰是苯环的C＝C键的特征吸收峰，1132cm^-1的吸收峰是C＝S的伸缩振动，由此证明：硫脲取代了二甲硫基甲苯二胺(DMTDA)上一个氨基的氢，发生缩合反应，所得产物为2-硫脲基-3,5-二(甲硫基)-4-氨基甲苯。

应用例

化合物2-硫脲基-3,5-二(甲硫基)-4-氨基甲苯在环氧树脂体系的应用方法，其步骤如下：

(1)按质量分数计，称取E-51环氧树脂100份，固化剂2-硫脲基-3,5-二(甲硫基)-4-氨基甲苯20份，DMP-30促进剂2份，备用；

(2)按上述配比，将固化剂2-硫脲基-3,5-二(甲硫基)-4-氨基甲苯和环氧树脂E-51混合，加入DMP-30，室温固化8h；

(3)后固化：室温固化后的产物先于110℃固化2h，再于130℃固化2h，得到环氧树脂固化物。该固化剂能够快速的环氧树脂，固化产物具有良好的力学性能和耐热性能。

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。