本發(fā)明涉本發(fā)明屬于環(huán)氧樹脂材料技術(shù)領(lǐng)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、應(yīng)用。

背景技術(shù)：

在種類繁多的環(huán)氧樹脂固化劑中，芳香胺類固化劑在分子結(jié)構(gòu)中都含有熱穩(wěn)定性好的苯環(huán)，其固化物的耐熱性、耐藥品性、機械強度都比較好。但未改性的芳香胺類固化劑在常溫下大部分為固態(tài)，使用時必須對其加熱，而且芳香胺的活性都比較低，與環(huán)氧樹脂搭配使用時一般需要高溫對其加熱熔化，另外未改性的芳香胺毒性大。

為了實現(xiàn)中溫固化得到具有較高耐熱性的樹脂體系這樣一個目的，可以對芳香胺進行改性，這樣不僅可以得到液化的、活性高的改性芳香胺，而且保留了其熱穩(wěn)定性，降低了毒性，從而達到室溫固化環(huán)氧樹脂的效果，且材料的耐熱性能良好、力學(xué)性能較佳，在固化環(huán)氧樹脂生產(chǎn)加工過程時具有省時、省力、節(jié)約資源、使用方便等一系列優(yōu)點，不僅可以降低產(chǎn)品的成本，而且可以大幅度簡化加工過程。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)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、應(yīng)用，該化合物為高活性的芳香胺固化劑，含有五個活潑氫，將其應(yīng)用于固化環(huán)氧樹脂，在較低溫度下便與環(huán)氧樹脂有更好的相容性，還可以提高固化物的熱變形溫度，并使其具有良好的耐熱性和力學(xué)性能。

本發(fā)明為解決上述提出的問題所采用的技術(shù)方案為：

化合物2-硫脲基-3,5-二(甲硫基)-4-氨基甲苯，它的分子式為C₁₀N₃S₃H₁₅，結(jié)構(gòu)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過縮合反應(yīng)，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結(jié)構(gòu)式如下所述：

按上述方案，所述硫脲與二甲硫基甲苯二胺的摩爾比為1：5～6。

按上述方案，所述縮合反應(yīng)的溫度為125～135℃，反應(yīng)時間為6～8h。

按上述方案，所述縮合反應(yīng)的氣氛為惰性氣氛。惰性氣氛可以通過通入氬氣、氦氣、氮氣來實現(xiàn)，以排除反應(yīng)裝置內(nèi)的空氣，防止反應(yīng)物二甲硫基甲苯二胺被氧化。

按上述方案，所述縮合反應(yīng)后還包括萃取精制的步驟。其中，所述萃取劑選自笨、甲苯、二甲苯等有機溶劑；所述精致的目的在于除去反應(yīng)中多余的反應(yīng)物二甲硫基甲苯二胺和其他雜質(zhì)，可以采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)等手段。

優(yōu)選地，本發(fā)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，具體包括以下步驟：

(1)在惰性氣體保護下，將二甲硫基甲苯二胺和硫脲按摩爾比1：5～6混合，然后升溫至125～135℃，反應(yīng)6～8h；

(2)步驟(1)所得產(chǎn)物降溫出料后，經(jīng)萃取、精制后，獲得純凈的2-硫脲基-3,5-二(甲硫基)-4-氨基甲苯。

本發(fā)明所涉及的主要化學(xué)反應(yīng)方程式如下：

本發(fā)明的基本反應(yīng)機理為：本發(fā)明利用硫脲-多元胺縮合反應(yīng)，使硫脲與二甲硫基甲苯二胺反應(yīng)制備出化合物2-硫脲基-3,5-二(甲硫基)-4-氨基甲苯。該化合物為一種高活性的芳香胺固化劑，含有五個活潑氫，將其應(yīng)用于固化環(huán)氧樹脂，在較低溫度下便與環(huán)氧樹脂有更好的相容性，降低了能耗；另外，其還可以提高固化物的熱變形溫度，比普通胺類固化劑性能更好，應(yīng)用于固化環(huán)氧樹脂可以得到性能較好的固化物，并使其具有良好的耐熱性和力學(xué)性能。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)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-多元胺縮合反應(yīng)所制得，作為固化劑在室溫下與環(huán)氧樹脂有更好的相容性，在促進劑配合下可以室溫固化環(huán)氧樹脂；另外，還可以提高固化物的熱變形溫度，可達到130℃或以上，并使其具有良好的耐熱性和力學(xué)性能。

2、本發(fā)明所述化合物2-硫脲基-3,5-二(甲硫基)-4-氨基甲苯作為新型液態(tài)固化劑，既克服了普通胺類固化劑易揮發(fā)毒性大的缺點，又解決了芳香胺固化劑固態(tài)和不能室溫固化環(huán)氧樹脂的問題。

附圖說明

圖1是2-硫脲基-3,5-二(甲硫基)-4-氨基甲苯的紅外光譜圖。

圖2是2-硫脲基-3,5-二(甲硫基)-4-氨基甲苯的工藝制備流程圖。

具體實施方式

為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明不僅僅局限于下面的實施例。

本發(fā)明所使用的材料、試劑等如無特別說明，均可從商業(yè)途徑得到。

實施例1

化合物2-硫脲基-3,5-二(甲硫基)-4-氨基甲苯，它的分子式為C₁₀N₃S₃H₁₅，結(jié)構(gòu)式如下所示：

上述化合物合成方法，步驟如下：

(1)稱取適量的硫脲與二甲硫基甲苯二胺投入帶有溫度計、攪拌裝置和尾氣處理裝置的四口燒瓶中，其中硫脲：二甲硫基甲苯二胺＝1:5，通入氮氣，在攪拌狀態(tài)下于130℃下進行反應(yīng)，反應(yīng)6h后，降溫出料；

(2)將步驟(1)所得產(chǎn)物用甲苯作為萃取劑進行萃取，振蕩，待靜置分層后，抽取上層液移于容器中，經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去反應(yīng)中剩余的反應(yīng)物二甲硫基甲苯二胺和其他雜質(zhì)后，獲得黃色油狀液體，即為2-硫脲基-3,5-二(甲硫基)-4-氨基甲苯。

實施例2

化合物2-硫脲基-3,5-二(甲硫基)-4-氨基甲苯的合成方法，具體步驟如下：

(1)稱取適量的硫脲與二甲硫基甲苯二胺投入帶有溫度計、攪拌裝置和尾氣處理裝置的四口燒瓶中，其中硫脲：二甲硫基甲苯二胺＝1:5.5，通入氬氣，在攪拌狀態(tài)下于135℃下進行反應(yīng)，反應(yīng)8h后，降溫出料；

(2)將步驟(1)所得產(chǎn)物用甲苯作為萃取劑進行萃取，振蕩，待靜置分層后，抽取上層液移于容器中，經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后，獲得黃色油狀液體，即為2-硫脲基-3,5-二(甲硫基)-4-氨基甲苯。

實施例3

化合物2-硫脲基-3,5-二(甲硫基)-4-氨基甲苯的合成方法，具體步驟如下：

(1)稱取適量的硫脲與二甲硫基甲苯二胺投入帶有溫度計、攪拌裝置和尾氣處理裝置的四口燒瓶中，其中硫脲：二甲硫基甲苯二胺＝1:6，通入氮氣，在攪拌狀態(tài)下于130℃下進行反應(yīng)，反應(yīng)7h后，降溫出料；

(2)將步驟(1)所得產(chǎn)物用二甲苯作為萃取劑進行萃取，振蕩，待靜置分層后，抽取上層液移于容器中，經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后，獲得黃色油狀液體，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-氨基甲苯紅外特征峰

如圖1和表1所示，上述實施例通過精制以后得到的產(chǎn)物，在3354cm^-1和3455cm^-1處的峰為伯胺與仲胺的N-H伸縮振動特征吸收峰，1602cm^-1處的吸收峰是苯環(huán)的C＝C鍵的特征吸收峰，1132cm^-1的吸收峰是C＝S的伸縮振動，由此證明：硫脲取代了二甲硫基甲苯二胺(DMTDA)上一個氨基的氫，發(fā)生縮合反應(yīng)，所得產(chǎn)物為2-硫脲基-3,5-二(甲硫基)-4-氨基甲苯。

應(yīng)用例

化合物2-硫脲基-3,5-二(甲硫基)-4-氨基甲苯在環(huán)氧樹脂體系的應(yīng)用方法，其步驟如下：

(1)按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計，稱取E-51環(huán)氧樹脂100份，固化劑2-硫脲基-3,5-二(甲硫基)-4-氨基甲苯20份，DMP-30促進劑2份，備用；

(2)按上述配比，將固化劑2-硫脲基-3,5-二(甲硫基)-4-氨基甲苯和環(huán)氧樹脂E-51混合，加入DMP-30，室溫固化8h；

(3)后固化：室溫固化后的產(chǎn)物先于110℃固化2h，再于130℃固化2h，得到環(huán)氧樹脂固化物。該固化劑能夠快速的環(huán)氧樹脂，固化產(chǎn)物具有良好的力學(xué)性能和耐熱性能。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干改進和變換，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。