一种碳硼烷化合物及其制备方法和应用技术

技术编号:15626766 阅读:404 留言:0更新日期:2017-06-14 07:40
本发明专利技术公开一种碳硼烷化合物,具有如下化学结构式:

【技术实现步骤摘要】
一种碳硼烷化合物及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种碳硼烷化合物及其制备方法和应用,特别是作为环氧固化剂的应用。
技术介绍
“碳硼烷”于1962年由Williams首次进行了报导。由两个碳原子、十个硼原子构成,两个碳原子和十个硼原子都是六配位的,分子具有高度对称的骨架,为二十面体结构,这种正二十面体结构赋予这种分子及其衍生物许多独特的性质。环氧树脂作为20世纪的重要专利技术之一,因其本身环氧基的高反应活性,而拥有很多优良的性能,其中环氧胶黏剂就是其应用的重要领域。由于其具有粘接强度高、耐腐蚀、电绝缘性、粘接收缩率小等优点,被广泛的应用在土木建筑、固坝防水、电子电器、机械制造以及家居装饰等领域。固化剂是环氧树脂胶黏剂配方必不可少的组分,直接影响固化后材料的力学性能和应用性能,根据用途性能要求不同选择添加改性剂、填料等。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有的缺陷,提供了一种。为了解决上述技术问题,本专利技术提供了如下的技术方案:一种碳硼烷化合物,具有如下化学结构式:,其中,R为氢或C1-C20的烷基,Y为含2-4个氨基的多元胺基团。优选地,所述多元胺基团为C2-C20的脂肪族多元胺基团。更优选地,所述C2-C20的脂肪族多元胺为乙二胺基团、二亚乙基三胺基团、六亚甲基二胺基团、四亚甲基二胺基团或十二亚甲基二胺基团。上述碳硼烷化合物的制备方法,包括:(1)癸硼烷在乙腈溶剂中加热回流1~3小时后,冷却;(2)向步骤(1)的体系中加入炔基甲基卤,加热回流反应12~48小时,所述炔基甲基卤的结构式为R-C≡C-CH2X,其中,R代表氢或C1-C20的烷基,X为卤素;(3)将步骤(2)的反应产物与多元胺混合反应,得到所述的碳硼烷化合物。步骤(1)的目的是使癸硼烷和乙腈配位形成乙腈硼烷。优选地,所述多元胺为C2-C20的脂肪族多元胺。更优选地,所述C2-C20的脂肪族多元胺为乙二胺、二亚乙基三胺、六亚甲基二胺、四亚甲基二胺或十二亚甲基二胺。优选地,所述卤素为Cl、Br或I。优选地,癸硼烷、炔基甲基卤和多元胺的摩尔用量比为1:2~3:2~4,步骤(1)的加热回流温度为70~90℃,步骤(2)的加热回流温度为100~120℃。上述的碳硼烷化合物作为环氧树脂固化剂的应用。一种耐高温环氧树脂胶黏剂,按重量份数计,包括以下原料:环氧树脂50~100份;权利要求1所述的碳硼烷化合物5~30份;增韧剂0~15份;填充剂0~15份;消泡剂0~10份;流平剂0~10份稀释剂0~20份。所述增韧剂可选用邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、磷酸三甲酚酯、磷酸三丁酯、液体聚硫橡胶、液体丁腈橡胶、液体氯丁橡胶、液体聚醚中的一种或多种。所述消泡剂可选用乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、聚二甲基硅氧烷中一种或多种。所述流平剂可选用聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸乙酯与丙烯酸丁酯共聚物、有机硅改性丙烯酸酯中的一种或几种。所述填充剂根据所需性能可选用石棉纤维、玻璃纤维、石英粉、金刚砂、氧化铝、石棉粉、硅胶粉、铝粉、铜粉、石墨粉、滑石粉、云母粉中的一种或几种。所述的稀释剂可选用邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、丙酮、松节油、二甲苯、丁基缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚、苯乙烯氧化物、二缩水甘油醚、丙三醇三缩水甘油醚中的一种或几种。本专利技术的碳硼烷化合物可作为一种性能优良的环氧树脂固化剂使用,能够与环氧树脂发生固化反应,同时使固化产物获得优良的耐热性能。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术,并不构成对本专利技术的限制。在附图中:图1是1-溴甲基碳硼烷的1HNMR谱图;图2是碳硼烷化合物a的FTIR谱图;图3是实施例1耐高温环氧树脂的热重(TG)曲线;图4是对比例1环氧树脂的TG曲线;图5是实施例2耐高环氧树脂的TG曲线;图6是实施例3耐高环氧树脂的TG曲线。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术,并不用于限定本专利技术。实施例1将1g癸硼烷加入到反应容器中,加入30g乙腈溶解,在85℃下加热回流2h后冷却至室温,称取2.5g丙炔溴(CAS编号:106-96-7)加入到反应容器中后100℃下加热回流20h后,于旋转蒸发仪上蒸干,残渣用正己烷溶解、过滤,将所得液体蒸除溶剂后得到1-溴甲基碳硼烷。采用1HNMR对其结构进行分析,分析结果见图1,1-溴甲基碳硼烷结构式为:将1g1-溴甲基碳硼烷用乙腈溶解后,逐渐滴加至乙二胺的乙腈溶液中,常温搅拌4h后过硅胶柱,所得溶液在旋转蒸发仪上蒸出溶剂,得到淡黄色粘稠液体(碳硼烷化合物a),采用FTIR对其结构进行分析,分析结果见图2,产物的结构式如下:将碳硼烷化合物a作为环氧固化剂应用于环氧树脂固化反应:将碳硼烷化合物a25g,环氧树脂100g,增韧剂邻苯二甲酸二丁酯5g加入到反应容器中充分搅拌溶解,经过三次冷冻、抽真空、充氩气的循环过程除去反应体系中的氧气,在60℃的条件下固化4h,得到耐高温环氧树脂,产物的TG测量表征如图3所示。对比例1将固化剂乙二胺5g,环氧树脂100g,增韧剂邻苯二甲酸二丁酯5g加入到反应容器中充分搅拌溶解,经过三次冷冻、抽真空、充氩气的循环过程除去反应体系中的氧气,在60℃的条件下固化4h,得到环氧树脂,产物的TG测量表征如图4所示。由TG曲线可以看出,采用本专利技术的碳硼烷化合物作为固化剂,环氧树脂的热分解温度有明显的提高,显著提高了环氧树脂的耐热性能。实施例2将1g癸硼烷加入到反应容器中,加入30g乙腈溶解,在85℃下加热回流2h后冷却至室温,称取2.5g1-溴-2丁炔加入到反应容器中后100℃下加热回流20h后,将反应溶剂于旋转蒸发仪上蒸干后,残渣用正己烷溶解、过滤,将所得液体蒸除溶剂后得到1-溴甲基-2-甲基碳硼烷。将1g1-溴甲基-2-甲基碳硼烷用乙腈溶解,逐渐滴加至二亚乙基三胺的乙腈溶液中,常温搅拌4h后过硅胶柱,所得溶液在旋转蒸发仪上蒸出溶剂,得到淡黄色粘稠液体(碳硼烷化合物b)。将碳硼烷化合物b作为环氧固化剂应用于环氧树脂固化反应:将碳硼烷化合物b30g,环氧树脂100g,增韧剂磷酸三甲酚酯8g加入到反应容器中充分搅拌溶解,经过三次冷冻、抽真空、充氩气的循环过程除去反应体系中的氧气,在100℃的条件下固化6h,得到耐高温环氧树脂,产物的TG测量表征如图5所示。实施例3将1g癸硼烷加入到反应容器中,加入30g乙腈溶解,在85℃下加热回流2h后冷却至室温,称取3g1-溴-4-甲基-2-戊炔加入到反应容器中后100℃下加热回流20h后,将反应溶剂于旋转蒸发仪上蒸干后,残渣用正己烷溶解、过滤,将所得液体蒸除溶剂后得到1-溴甲基-2-异丙基碳硼烷。将1g1-溴甲基-2-异丙基碳硼烷用乙腈溶解,逐渐滴加至六亚甲基二胺的乙腈溶液中,常温搅拌4h后过硅胶柱,所得溶液在旋转蒸发仪上蒸出溶剂,得到淡黄色粘稠液体(碳硼烷化合物c)。将碳硼烷化合物c作为环氧固化剂应用于环氧树脂胶黏剂固化反应:将碳硼烷化合物c25g,环氧树脂100g,增韧剂邻苯二甲酸二丁酯5g,稀释剂本文档来自技高网...
一种碳硼烷化合物及其制备方法和应用

【技术保护点】
一种碳硼烷化合物,具有如下化学结构式:

【技术特征摘要】
1.一种碳硼烷化合物,具有如下化学结构式:,其中,R为氢或C1-C20的烷基,Y为含2-4个氨基的多元胺基团。2.根据权利要求1所述的碳硼烷化合物,其特征在于:所述多元胺基团为C2-C20的脂肪族多元胺基团。3.根据权利要求2所述的碳硼烷化合物,其特征在于:所述C2-C20的脂肪族多元胺为乙二胺基团、二亚乙基三胺基团、六亚甲基二胺基团、四亚甲基二胺基团或十二亚甲基二胺基团。4.权利要求1所述碳硼烷化合物的制备方法,包括:(1)癸硼烷在乙腈溶剂中加热回流1~3小时后,冷却;(2)向步骤(1)的体系中加入炔基甲基卤,加热回流反应12~48小时,所述炔基甲基卤的结构式为R-C≡C-CH2X,其中,R代表氢或C1-C20的烷基,X为卤素;(3)将步骤(2)的反应产物与多元胺混...

【专利技术属性】
技术研发人员:白永平曲德智李卫东李晶波席丹殷晓芬
申请(专利权)人:哈尔滨工业大学无锡新材料研究院无锡海特新材料研究院有限公司
类型:发明
国别省市:江苏,32

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