含三嗪环结构的咪唑类潜伏性固化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了含三嗪环结构的咪唑类潜伏性固化剂及其制备方法，其中含三嗪环结构的咪唑类潜伏性固化剂的分子结构为：

Imidazole latent curing agent containing three azine ring structure and preparation method thereof

The invention discloses an imidazole latent curing agent containing three azine ring structure and a preparation method, in which the molecular structure of the imidazole latent curing agent containing the three azine ring structure is as follows:

【技术实现步骤摘要】
含三嗪环结构的咪唑类潜伏性固化剂及其制备方法
本专利技术涉及环氧树脂潜伏性固化剂及其制备方法
，涉及一种含三嗪环结构的咪唑类环氧树脂潜伏性固化剂。
技术介绍
环氧树脂具有良好的力学性能、粘接性能、耐化学腐蚀性能、电学性能以及尺寸稳定性等优点，广泛应用于涂料、粘接剂、复合材料以及电子工业等领域。近年来，环氧树脂潜伏性固化剂是国内外环氧树脂固化剂研究的热点之一。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混合配制而成的单组分环氧树脂体系具有生产操作工艺简便、环境污染小、产品质量稳定、便于大规模工业化生产等优点。咪唑类固化剂能引发环氧树脂进行阴离子链式聚合，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，普通咪唑类固化剂在常温下的固化活性高，其与环氧树脂组成的单组分体系贮存期较短。
技术实现思路
本专利技术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环结构的咪唑类潜伏性固化剂，该类固化剂与环氧树脂组成的单组分体系贮存期大幅延长，且在中高温条件下可快速固化环氧树脂。本专利技术为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：含三嗪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。本专利技术采用含活泼N-H键的咪唑类化合物与三聚氯氰进行亲核取代反应，获得含三嗪环结构的咪唑类潜伏性固化剂，合成路线如下：上述含三嗪环结构的咪唑类潜伏性固化剂的制备方法如下：将含活泼N-H键的咪唑类化合物、缚酸剂以及反应溶剂在反应釜中混合均匀，并持续通入氮气；在0-70℃、氮气、搅拌条件下向反应釜中滴加三聚氯氰的有机溶液；滴加结束后，在65-120℃条件下搅拌反应2-8h；反应结束后，通过过滤、减压蒸馏、洗涤、干燥等提纯操作，得到含三嗪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、三聚氯氰、缚酸剂的摩尔比为3-3.2：1：3-3.2。按上述方案，所述制备方法中，反应溶剂选自四氢呋喃、丙酮，苯、甲苯、二甲苯、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺等中的一种。按上述方案，所述制备方法中，缚酸剂选自氢化钠、吡啶、三乙胺、氢氧化钠、氢氧化钾或碳酸钠等中的一种。按上述方案，所述制备方法中，三聚氯氰的有机溶液的浓度在0.5-1.0mol/L范围内，溶剂主要选自四氢呋喃、丙酮，苯、甲苯、二甲苯、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，本专利技术的有益效果如下：1、针对普通咪唑类固化剂在常温下的固化活性高，其与环氧树脂组成的单组分体系贮存期较短的技术难题，本专利技术采用化学改性方法，向咪唑环的1位氮原子活性位点引入三嗪环，通过三嗪环的吸电子效应和空间位阻效应，钝化咪唑类固化剂的常温固化活性，克服咪唑类固化剂适用期短的缺点，提高潜伏性，有效地提高环氧树脂单组分体系的储存期。2、本专利技术的改性咪唑类固化剂与环氧树脂组成的单组分体系储存期大幅延长，在中高温条件下可快速固化环氧树脂。3、本专利技术通过亲核取代反应制备含三嗪环结构的咪唑类环氧树脂潜伏性固化剂，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是咪唑和固化剂A对环氧树脂的固化曲线；图2是2-甲基咪唑和固化剂B对环氧树脂的固化曲线；图3是2-乙基咪唑和固化剂C对环氧树脂的固化曲线；图4是2-苯基咪唑和固化剂D对环氧树脂的固化曲线；图5是2-乙基-4-甲基咪唑和固化剂E对环氧树脂的固化曲线；图6是4-苯基咪唑和固化剂F对环氧树脂的固化曲线；图7是2-十一烷基咪唑和固化剂G对环氧树脂的固化曲线。图8为固化剂A的核磁氢谱图；图9为固化剂B的核磁氢谱图；图10为固化剂D的核磁氢谱图；图11为固化剂E的核磁氢谱图；图12为固化剂F的核磁氢谱图；图13为固化剂G的核磁氢谱图。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例进一步阐明本专利技术的内容，但本专利技术不仅仅局限于下面的实施例。实施例1含三嗪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。上述含三嗪环结构的咪唑类潜伏性固化剂的制备方法，具体步骤如下：1)将20.4g咪唑和30.3g三乙胺加入到盛有250ml四氢呋喃的三口烧瓶中，在室温下搅拌至反应物混合均匀，并持续通入氮气；将18.45g三聚氯氰溶解在100ml四氢呋喃中，在室温、氮气、搅拌条件下，通过恒压滴加漏斗将三聚氯氰/四氢呋喃溶液向上述三口瓶烧内滴加；2)三聚氯氰/四氢呋喃溶液滴加结束后，将上述三口瓶烧内温度升温至75℃搅拌反应3h；反应结束后，减压蒸馏除去四氢呋喃，冷却后，将所得固体产物加入到300ml蒸馏水中进行搅拌洗涤，然后过滤，将滤饼烘干后，即为含三嗪环结构的咪唑类潜伏性固化剂(编号：A)，淡黄色粉末，产率96％。实施例2含三嗪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。上述含三嗪环结构的咪唑类潜伏性固化剂的制备方法，具体步骤如下：1)将24.6g2-甲基咪唑和30.3g三乙胺加入到盛有200ml四氢呋喃的三口烧瓶中，在50℃下搅拌至反应物混合均匀，并持续通入氮气；将18.45g三聚氯氰溶解在100ml四氢呋喃中，在50℃、氮气、搅拌条件下，通过恒压滴加漏斗将三聚氯氰/四氢呋喃溶液向瓶内滴加；2)三聚氯氰/四氢呋喃溶液滴加结束后，将上述三口瓶烧内温度升温至75℃搅拌反应4h；反应结束后，减压蒸馏除去四氢呋喃，冷却后，将产物加入到300ml蒸馏水中进行搅拌洗涤，然后过滤，将滤饼烘干后得到含三嗪环结构的咪唑类潜伏性固化剂(编号：B)，黄色粉末，产率94％。实施例3含三嗪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。上述含三嗪环结构的咪唑类潜伏性固化剂的制备方法，具体步骤如下：1)将28.8g2-乙基咪唑和30.3g三乙胺加入到盛有300ml丙酮的三口烧瓶中，在35℃下搅拌至反应物混合均匀，并持续通入氮气；将18.45g三聚氯氰溶解在120ml丙酮中，在35℃、氮气、搅拌条件下，通过恒压滴加漏斗将三聚氯氰/丙酮溶液向瓶内滴加；2)三聚氯氰/四氢呋喃溶液滴加结束后，将上述三口瓶烧内温度升温至65℃搅拌反应6h；反应结束后，减压蒸馏除去丙酮，冷却后，将产物加入到300ml蒸馏水中进行搅拌洗涤，然后过滤，将滤饼烘干后得到含三嗪环结构的咪唑类潜伏性固化剂(编号：C)，淡黄色固体，产率92％。实施例4含三嗪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。上述含三嗪环结构的咪唑类潜伏性固化剂的制备方法，具体步骤如下：1)将43.2g2-苯基咪唑和30.3g三乙胺加入到盛有300m本文档来自技高网...

【技术保护点】
含三嗪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：

【技术特征摘要】
1.含三嗪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选自包括但并不限于氢、苯基或烷基中的一种，R2选自包括但并不限于氢、烷基或苯基中的一种。2.含三嗪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：将含活泼N-H键的咪唑类化合物、缚酸剂以及反应溶剂在反应釜中混合均匀，然后向反应釜中滴加三聚氯氰的有机溶液，通过亲核取代反应将咪唑基团和三嗪环构筑在一个分子中，即得到含三嗪环结构的咪唑类潜伏性固化剂。3.根据权利要求2所述的含三嗪环结构的咪唑类潜伏性固化剂的制备方法，其特征在于三聚氯氰的有机溶液的滴加添加条件为：惰性气氛或者氮气气氛，在0-70℃，边滴加边搅拌。4.根据权利要求2所述的含三嗪环结构的咪唑类潜伏性固化剂的制备方法，其特征在于所述亲核取代反应的条件为：惰性气氛或者氮气气氛，在65-120℃条件下搅拌反应2-8h。5.根据权利要求2所述的含三嗪环结构的咪唑类潜伏性固化剂的制备方法，其特征在于含活泼N-H键的咪唑类化合物、三聚氯氰、缚酸剂的摩尔...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨爽，章桥新，胡业发，丁国平，王钧，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42