新型化合物3,3’‑二甲基（对双胍基）二环己基甲烷在环氧树脂体系的应用的制作方法

本发明涉及一种新型化合物3,3’-二甲基(对双胍基)二环己基甲烷在环氧树脂体系的应用。

背景技术：

目前市场上环氧树脂固化剂品种繁多，性能各异，双氰胺是最常见的环氧树脂潜伏性固化剂，稳定性好，潜伏期长，与环氧树脂混合后得到的单组份环氧树脂体系储存期超过半年，但双氰胺于环氧树脂相容性差，固化环氧树脂的温度过高，实际应用超过了许多器件的承受范围。因此，科研工作者们寻求新型胺类的环氧树脂固化剂，使环氧树脂固化物能够满足更高的要求。

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一种新型化合物3,3’-二甲基(对双胍基)二环己基甲烷在环氧树脂体系的应用，降低双氰胺作为环氧树脂固化剂的固化温度，并同时保留其储存稳定性，应用于环氧树脂的固化中，增强环氧树脂固化物的耐热性和强度。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种新型化合物3,3’-二甲基(对双胍基)二环己基甲烷，它的分子式c19h38n10，结构式为

上述新型化合物3,3’-二甲基(对双胍基)二环己基甲烷作为新型固化剂在环氧树脂体系的应用。应用时，根据实际需求，将适量的固化剂3,3’-二甲基(对双胍基)二环己基甲烷加入到环氧树脂体系中混合均匀，并经成型、固化、后固化后，得到环氧树脂体系的固化物。

上述新型固化剂3,3’-二甲基(对双胍基)二环己基甲烷在环氧树脂体系的应用方法，其步骤如下：

(1)以环氧树脂的质量为基准，按照3,3’-二甲基(对双胍基)二环己基甲烷用量是环氧树脂质量的10～15％备料，加入3,3’-二甲基(对双胍基)二环己基甲烷搅拌混合均匀，然后将盛有混合物的容器置于超声波清洗器中震荡，取出即混合均匀，成型后，加热至80～100℃，固化2～4h；

(2)后固化：将步骤(1)所得产物于110～120℃固化2～4h，得到固化后的环氧树脂体系。

上述新型固化剂3,3’-二甲基(对双胍基)二环己基甲烷在环氧树脂体系的另一种应用方法，其步骤如下：

(1)以环氧树脂的质量为基准，按照固化剂3,3’-二甲基(对双胍基)二环己基甲烷的用量是环氧树脂用量的50～60％备料；将环氧树脂、固化剂中加入促进剂和/或填料，混合均匀并成型后，室温固化4～6h；

(2)后固化：将步骤(1)所得产物先于80～100℃固化1～2h，然后于100～120℃固化1～2h，得到固化后的环氧树脂体系。

按上述方案，所述促进剂为咪唑等，促进剂的用量为环氧树脂质量的1～3％。

按上述方案，所述环氧树脂包括e44、e51、cyd127、cyd128、e54、e20、e12等环氧树脂。

按上述方案，所述填料为气相二氧化硅、氢氧化铝、轻质碳酸钙等，具体用量视实际情况而定，本发明填料的用量优选为环氧树脂质量的4～6％。

按上述方案，所述成型为浇注成型、注射成型、模压成型、手糊成型等中的任意一种。

本发明制备得到的3,3’-二甲基(对双胍基)二环己基甲烷对环氧树脂的固化机理如下：如下所示：

首先在第一阶段3,3’-二甲基(对双胍基)二环己基甲烷上的伯胺与环氧树脂反应生成终胺；在第二阶段，生成的仲胺和环氧基反应生成叔胺，并且生成的羟基亦能和环氧基反应，具有加速反应进行的倾向。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：

1、本发明所述新型固化剂3,3’-二甲基(对双胍基)二环己基甲烷，用以降低双氰胺作为环氧树脂固化剂的固化温度，并保持其良好的储存稳定性，将其用于环氧树脂固化，能快速固化环氧树脂，并使其具有良好的耐热性。

2、本发明从分子设计入手，在固化剂中引入六元环结构，同时又具有与芳香胺结构类似的特点-环状结构的刚性与硬度，以改善环氧树脂的韧性欠佳的弱点，应用于环氧树脂的固化中，使环氧树脂体系具有良好的强度和耐热性，并且跟传统的固化剂比具有毒性低等优点

附图说明

图1为3,3’-二甲基(对双胍基)二环己基甲烷分子的红外光谱图。

图2为3,3’-二甲基(对双胍基)二环己基甲烷分子的核磁氢谱图。

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。

本发明所述新型固化剂3,3’-二甲基(对双胍基)二环己基甲烷的制备方法，但不限于该合成方法。该合成方法为：在惰性气氛下，双氰胺和3,3’-二甲基-4,4’-二氨基二环己基甲烷(dmdc)按照摩尔比为2:(1～1.5)混合于溶剂中，并在酸催化下在100～120℃恒温反应6～8h，经除杂后得到3,3’-二甲基(对双胍基)二环己基甲烷。更为具体步骤如下：

(1)反应前通入氩气排除反应体系中的空气，将双氰胺、dmdc、盐酸(37％)按照摩尔比为2:1:3.5混合于溶剂水中，使反应体系的ph值控制在3～4之间，保持通入氩气的情况下，打开冷凝回流装置，升温到100℃下恒温搅拌6h，所得混合液即为3,3’-二甲基(对双胍基)二环己基甲烷粗产物；

(2)将粗产物用蒸馏水清洗三次，烘干，所得固体粉末即3,3’-二甲基(对双胍基)二环己基甲烷。

上述合成过程所涉及的主要化学反应方程式如下：

图1为3,3’-二甲基(对双胍基)二环己基甲烷分子的红外光谱图，如图1和表1所示，通过对比双氰胺标准ir图和3,3’-二甲基(对双胍基)二环己基甲烷ir图，可知：双氰胺在2214～2168cm^-1处有氰基(－c≡n)的特征吸收峰，而3,3’-二甲基(对双胍基)二环己基甲烷在此波长范围内无任何吸收峰，但在1624～1511cm^-1处却又明显的吸收峰(-c＝n)，这说明3,3’-二甲基-4,4’-二氨基二环己基甲烷与双氰胺反应时，氰基被消耗且反应完全，生成-c＝n，证实按照本发明所述方法得到的产物为3,3’-二甲基(对双胍基)二环己基甲烷。

表1

图2为3,3’-二甲基(对双胍基)二环己基甲烷分子的核磁氢谱图，溶剂采用氘代二甲基亚砜(dmso)分析如表2所示，吸收峰的积分面积比值与3,3’-二甲基(对双胍基)二环己基甲烷分子结构中相应位置上h的数目吻合，证明所得物质为3,3’-二甲基(对双胍基)二环己基甲烷。

表2

实施例1

一种新型化合物3,3’-二甲基(对双胍基)二环己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e51环氧树脂100份，3,3’-二甲基(对双胍基)二环己基甲烷11份，搅匀，然后将盛有混合物的容器置于超声波清洗器中震荡，取出即混合均匀，浇注、排泡，加热至80℃固化2h；

(2)后固化：将步骤(1)所得产物于110℃固化2h，得到固化后的环氧树脂体系。固化后的环氧树脂体系冲击强度提高了30.4％，韧度提高了25.8％。

实施例2

一种新型3,3’-二甲基(对双胍基)二环己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，3,3’-二甲基(对双胍基)二环己基甲烷11份，咪唑促进剂2份备料，将三者混合均匀后，手糊成型，室温固化5h；

(2)后固化：将步骤(1)所得产物于90℃固化3h，得到固化后的环氧树脂体系。固化后的环氧树脂体系冲击强度提高了32.5％，韧度提高了26.4％。

实施例3

一种新型3,3’-二甲基(对双胍基)二环己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e54环氧树脂100份，3,3’-二甲基(对双胍基)二环己基甲烷11份，轻质碳酸钙填料5份；将三者混合均匀，经排泡后，用玻璃纤维浸胶层压成型，室温固化5h；

(2)后固化：将步骤(1)所得产物于90℃固化1h，得到固化后的环氧树脂体系。固化后的环氧树脂体系冲击强度提高了29.2％，韧度提高了24.6％。

由上述实施例可知：本发明所述新型固化剂比较于双氰胺固化环氧树脂的固化温度降低了40～50℃，而且此固化剂能使固化物具有优良的耐热性、耐冲击性及高强度。当然，在新型固化剂3,3’-二甲基(对双胍基)二环己基甲烷应用于环氧树脂体系时，促进剂和填料可以根据实际情况加入，加入量和后续的固化反应的时间和温度稍作调整即可。

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。