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CN107840942B - 含三嗪三酮环结构的咪唑类潜伏性固化剂及其制备方法 - Google Patents

含三嗪三酮环结构的咪唑类潜伏性固化剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了含三嗪三酮环结构的咪唑类潜伏性固化剂,其分子结构式如下:

Description

含三嗪三酮环结构的咪唑类潜伏性固化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及环氧树脂潜伏性固化剂及其制备方法技术领域,具体涉及一种含三嗪三酮环结构的咪唑类环氧树脂潜伏性固化剂。
背景技术:
近年来,环氧树脂潜伏性固化剂是国内外环氧树脂固化剂领域的研究热点。与目前普遍采用的双组分环氧树脂体系相比,由潜伏性固化剂与环氧树脂配制而成的单组分体系具有生产操作工艺简便、降低环境污染、产品质量均一、便于工业化生产等优点。
咪唑类固化剂能引发环氧树脂阴离子链式聚合,具有用量少、固化效率高、固化物耐化学介质性能、力学性能和电绝缘性能好等特点,具有广阔的应用前景。然而,普通咪唑类固化剂与环氧树脂相容性差,常温适用期短,从而限制了其应用。
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类含三嗪三酮环结构的咪唑类潜伏性固化剂,其与环氧树脂相容性好,组成的单组分体系贮存期长,在中温条件下可快速固化环氧树脂。
本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为:
含三嗪三酮环结构的咪唑类潜伏性固化剂,其分子结构式如下:
其中,R1选自包括但并不限于氢、甲基、乙基、苯基或十一烷基等中的一种,R2选自包括但并不限于氢、甲基或苯基等中的一种。
本发明采用含活泼N-H键的咪唑类化合物与异氰尿酸三缩水甘油酯进行加成反应,获得含三嗪三酮环结构的咪唑类潜伏性固化剂,合成路线如下:
上述含三嗪三酮环结构的咪唑类潜伏性固化剂的制备方法如下:以异氰尿酸三缩水甘油酯(TGIC)和含活泼N-H键的咪唑类化合物为原料,首先将含活泼N-H键的咪唑类化合物和溶剂在反应瓶中混合均匀,然后在90-150℃、搅拌条件下向反应瓶中逐步加入TGIC;TGIC加入完毕后,在110-150℃条件下搅拌反应4-8h;反应结束后,旋蒸除去溶剂,得到含三嗪三酮环结构的咪唑类潜伏性固化剂。
按上述方案,所述制备方法中,所述含活泼N-H键的咪唑类化合物具有如下分子结构:
其中,R1选自包括但并不限于氢、甲基、乙基、苯基或十一烷基等中的一种,R2选自包括但并不限于氢、甲基或苯基等中的一种。
进一步优选地,所述含活泼N-H键的咪唑类化合物选自包括但并不限于咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基咪唑、2-苯基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、4-苯基咪唑或2-十一烷基咪唑等中的一种。
按上述方案,所述制备方法中,含活泼N-H键的咪唑类化合物与异氰尿酸三缩水甘油酯的摩尔比为2.9-3.1:1。
按上述方案,所述制备方法中,溶剂选自二甲苯、二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺等中的一种。
与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
本发明制备了咪唑类化合物与异氰尿酸三缩水甘油酯的加成产物,得到了含三嗪三酮环结构的咪唑类潜伏性固化剂,其与环氧树脂相容性好,组成的环氧树脂单组分体系贮存期长,在中温条件下可快速固化环氧树脂,克服了咪唑类固化剂适用期短的缺点。
第二,本发明采用含活泼N-H键的咪唑类化合物与异氰尿酸三缩水甘油酯进行加成反应,获得含三嗪三酮环结构的咪唑类潜伏性固化剂,合成工艺简单,产率高,原料易得,适合工业化生产。
附图说明
图1是固化剂A的核磁氢谱图;
图2是固化剂B的核磁氢谱图;
图3是固化剂C的核磁氢谱图;
图4是固化剂D的核磁氢谱图;
图5是固化剂E的核磁氢谱图;
图6是固化剂F的核磁氢谱图;
图7是固化剂G的核磁氢谱图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明,下面结合实施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
含三嗪三酮环结构的咪唑类潜伏性固化剂,其分子结构式如下:
其中,R1和R2均为氢。
上述含三嗪三酮环结构的咪唑类潜伏性固化剂的制备方法,具体步骤如下:
将20.4g咪唑与300mlN,N-二甲基甲酰胺在反应瓶中混合均匀,然后在90℃、搅拌条件下向反应瓶中逐步加入29.7g异氰尿酸三缩水甘油酯;异氰尿酸三缩水甘油酯加入完毕后,在110℃条件下搅拌反应4h;反应结束后,旋蒸除去溶剂,得到含三嗪三酮环结构的咪唑类潜伏性固化剂(编号:A)。
实施例2
含三嗪三酮环结构的咪唑类潜伏性固化剂,其分子结构式如下:
其中,R1为甲基和R2为氢。
上述含三嗪三酮环结构的咪唑类潜伏性固化剂的制备方法,具体步骤如下:将24.6g2- 甲基咪唑与300mlN,N-二甲基甲酰胺在反应瓶中混合均匀,然后在120℃、搅拌条件下向反应瓶中逐步加入29.7g异氰尿酸三缩水甘油酯;TGIC加入完毕后,在130℃条件下搅拌反应 5h;反应结束后,旋蒸除去溶剂,得到含三嗪三酮环结构的咪唑类潜伏性固化剂(编号: B)。
实施例3
含三嗪三酮环结构的咪唑类潜伏性固化剂,其分子结构式如下:
其中,R1为乙基和R2为氢。
上述含三嗪三酮环结构的咪唑类潜伏性固化剂的制备方法,具体步骤如下:将28.8g2- 乙基咪唑与300mlN,N-二甲基甲酰胺在反应瓶中混合均匀,然后在130℃、搅拌条件下向反应瓶中逐步加入29.7g异氰尿酸三缩水甘油酯;TGIC加入完毕后,在140℃条件下搅拌反应 5h;反应结束后,旋蒸除去溶剂,得到含三嗪三酮环结构的咪唑类潜伏性固化剂(编号: C)。
实施例4
含三嗪三酮环结构的咪唑类潜伏性固化剂,其分子结构式如下:
其中,R1为苯基和R2为氢。
上述含三嗪三酮环结构的咪唑类潜伏性固化剂的制备方法,具体步骤如下:将43.2g2- 苯基咪唑与400mlN,N-二甲基甲酰胺在反应瓶中混合均匀,然后在130℃、搅拌条件下向反应瓶中逐步加入29.7g异氰尿酸三缩水甘油酯;TGIC加入完毕后,在150℃条件下搅拌反应 6h;反应结束后,旋蒸除去溶剂,得到含三嗪三酮环结构的咪唑类潜伏性固化剂(编号: D)。
实施例5
含三嗪三酮环结构的咪唑类潜伏性固化剂,其分子结构式如下:
其中,R1为乙基和R2为甲基。
上述含三嗪三酮环结构的咪唑类潜伏性固化剂的制备方法,具体步骤如下:将33g2-乙基-4-甲基咪唑与300mlN,N-二甲基甲酰胺在反应瓶中混合均匀,然后在130℃、搅拌条件下向反应瓶中逐步加入29.7g异氰尿酸三缩水甘油酯;TGIC加入完毕后,在140℃条件下搅拌反应5h;反应结束后,旋蒸除去溶剂,得到含三嗪三酮环结构的咪唑类潜伏性固化剂(编号:E)。
实施例6
含三嗪三酮环结构的咪唑类潜伏性固化剂,其分子结构式如下:
其中,R1为氢和R2为苯基。
上述含三嗪三酮环结构的咪唑类潜伏性固化剂的制备方法,具体步骤如下:将43.2g4- 苯基咪唑与350mlN,N-二甲基甲酰胺在反应瓶中混合均匀,然后在135℃、搅拌条件下向反应瓶中逐步加入29.7g异氰尿酸三缩水甘油酯;TGIC加入完毕后,在145℃条件下搅拌反应 7h;反应结束后,旋蒸除去溶剂,得到含三嗪三酮环结构的咪唑类潜伏性固化剂(编号:F)。
实施例7
含三嗪三酮环结构的咪唑类潜伏性固化剂,其分子结构式如下:
其中,R1为十一烷基和R2为氢。
上述含三嗪三酮环结构的咪唑类潜伏性固化剂的制备方法,具体步骤如下:将66.6g2- 十一烷基咪唑与400mlN,N-二甲基甲酰胺在反应瓶中混合均匀,然后在140℃、搅拌条件下向反应瓶中逐步加入29.7g异氰尿酸三缩水甘油酯;TGIC加入完毕后,在150℃条件下搅拌反应8h;反应结束后,旋蒸除去溶剂,得到含三嗪三酮环结构的咪唑类潜伏性固化剂(编号:G)。
应用例
以实施例1-7制得的含三嗪三酮环结构的咪唑类潜伏性固化剂A-G分别和双酚A型环氧树脂(E-51环氧树脂,牌号CYD-128,岳阳巴陵华兴石化有限公司)按质量比5:100混合,采用差示扫描量热仪进行固化测试,升温速率为10℃/min。样品的贮存期参照GB/T7123.2-2002测定,将上述配制好的环氧树脂固化体系放入恒温控制箱中,保持温度在25℃,测定固化体系仍能保持其操作性能的最大存放时间。
表1咪唑类潜伏性固化剂的固化性能参数和适用期
对比例:将咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基咪唑、2-苯基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、4-苯基咪唑以及2-十一烷基咪唑分别和双酚A型环氧树脂(E-51环氧树脂,牌号CYD-128,岳阳巴陵华兴石化有限公司)按质量比5:100混合。样品的贮存期参照GB/T7123.2-2002测定,将上述配制好的环氧树脂固化体系放入恒温控制箱中,保持温度在25℃,测定固化体系仍能保持其操作性能的最大存放时间。
由表1可知,对比例的7种咪唑类固化剂与环氧树脂组成的单组份体系的储存期均小于 5天;而本发明制备的固化剂A-G与环氧树脂组成的单组份体系的储存期均在15天以上,储存期大幅延长,其易与环氧树脂混合均匀,并在中温条件下可快速固化环氧树脂。
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 (9)

1.含三嗪三酮环结构的咪唑类潜伏性固化剂,其特征在于它的分子结构式如下:
其中,R1选自氢、烷基、苯基中的一种,R2选自氢、烷基或苯基中的一种。
2.含三嗪三酮环结构的咪唑类潜伏性固化剂的制备方法,其特征在于它的主要步骤如下:含活泼N-H键的咪唑类化合物与异氰尿酸三缩水甘油酯进行加成反应,获得含三嗪三酮环结构的咪唑类潜伏性固化剂。
3.根据权利要求2所述的含三嗪三酮环结构的咪唑类潜伏性固化剂的制备方法,其特征在于首先将含活泼N-H键的咪唑类化合物和溶剂在反应瓶中混合均匀,然后在90-150℃、搅拌条件下向反应瓶中逐步加入异氰尿酸三缩水甘油酯;异氰尿酸三缩水甘油酯加入完毕后,在110-150℃条件下搅拌反应4-8h;反应结束后,除去溶剂,得到含三嗪三酮环结构的咪唑类潜伏性固化剂。
4.根据权利要求2或3所述的含三嗪三酮环结构的咪唑类潜伏性固化剂的制备方法,其特征在于所述含活泼N-H键的咪唑类化合物具有如下分子结构:
其中,R1选自氢、烷基、苯基中的一种,R2选自氢、烷基或苯基中的一种。
5.根据权利要求2或3所述的含三嗪三酮环结构的咪唑类潜伏性固化剂的制备方法,其特征在于所述含活泼N-H键的咪唑类化合物选自咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基咪唑、2-苯基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、4-苯基咪唑或2-十一烷基咪唑中的一种。
6.根据权利要求2或3所述的含三嗪三酮环结构的咪唑类潜伏性固化剂的制备方法,其特征在于所述含活泼N-H键的咪唑类化合物与异氰尿酸三缩水甘油酯的摩尔比为2.9-3.1:1。
7.根据权利要求3所述的含三嗪三酮环结构的咪唑类潜伏性固化剂的制备方法,其特征在于溶剂选自二甲苯、二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺中的一种。
8.权利要求1所述的含三嗪三酮环结构的咪唑类潜伏性固化剂在环氧树脂体系的应用。
9.权利要求1所述的含三嗪三酮环结构的咪唑类潜伏性固化剂在单组分环氧树脂体系的应用。
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