Біс-n,n-диметил-n-(2-гідрокси-3-бутоксипропіл) аміно-ізо-фталімід як латентний каталізатор отвердіння епоксидних композицій

Изобретение относится к области органической химии, конкретно к бис-N,N-диметил-N-(2-гидрокси-3бутоксипропил)амино-изо-фталимиду формулы I который может найти применение в качестве латентного катализатора для отверждения эпоксидных композиций и получения высокопрочных клеев на их основе. В литературе известен катализатор отверждения эпоксидных смол - VII-606/2 (2,4,6трис(диметиламинометил)фенол), который используется в эпоксиангидридных и эпоксиаминных композициях [1]. При отверждении получают полимерный материал с хорошими физико-механическими свойствами. Недостатком этого катализатора является малое время жизни эпоксидных композиций (при 25°С - 7 часов). Известны эпоксиангидридные композиции, состоящие из эпоксидиановой смолы (ЭД-20) и изометилтетрагидрофталевого ангидрида (изо-МТГФА, № 1), эпоксиаминные композиции (ЭД-30 - мфенилендиамин (МФДА, № 2), (ЭД-20 - 3,3-дихлор-4,4-диаминодифенилметан (Диамет "х", № 3), в которых используются в качестве латентного катализатора несимметричные мочевины, формулы II: где R = п-СІ, м-С3, м-СІ и т.д. имеющие время жизни при температуре 25°С от 1 до 3-х месяцев. Основным недостатком композиции в присутствии катализатора ф. II являются: - ограниченная совместимость катализатора ф. II с композицией, при стоянии выпадает осадок; - низкая скорость желатинизации (120 мин при 120°С); - низкие адгезионные характеристики эпоксидных композиций при повышенных температурах. Несимметричные мочевины близки по механизму каталитического действия к ваявляемому катализатору ф. Ι (при термораспаде образуется изоцианат и амин) и выбраны в качестве прототипа [1], Задача изобретения - создание катализатора латентного действия для отверждения эпоксиангидридных (№ 1) и эпоксиаминных (№ 2, № 3) композиций с высокой скоростью желатинизации при нагреве и высокой теплостойкостью, с удовлетворительным временем жизни композиции при температуре хранения. Техническая задача может быть решена получением и применением нового катализатора формулы I: Данное соединение получают выдерживанием 1,1-диметилгидразина(1,1-ДМГ),ди-метилового эфира изофталевой кислоты и бутилглицидилового эфира (БГЭ) в изопропиловом спирте (ИПС) при t° = 20-25°С в течение 3 суток. Состав и строение соединения 1 подтверждено данными ЯМР-1Η спектроскопии. Достоинством заявляемого катализатора является его устойчивость при хранении в составе композиции (время жизни эпоксиангидридной композиции № 1 с катализатором 1~20-25 дней). Молекула соединения 1 нейтральна, не обладает токсичностью, не летуча, хорошо совмещается с ингредиентами эпоксидной композиции и не выпадает в осадок при хранении. Заявляемый катализатор с высоким выходом получают в одну стадию. Применение катализатора ф. І в эпоксидных композициях по сравнению с аналогичными композициями в присутствии катализатора-прототипа (ф. II) увеличивает скорость желатинизации и теплостойкость при сохранении удовлетворительного времени жизни при 25°С. Причину положительного эффекта мы усматриваем в том, что при температуре термораспада идет образование диизоцианата и третичного амина Образующийся третичный амин является катализатором полимеризации эпоксидной смолы, катализатор отверждения эпоксиангидридной и эпоксиаминных композиций. В присутствии изоцианата, третичного амина и эпоксидной смолы идет также образование бис-2-оксазолидона. Образующийся третичный амин мало летуч. Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемый катализатор I является "новым", отвечает критерию "новизны". Методика получения катализатора ф. I. Смесь 0.2М БГЭ (26 г), 1,1-ДМГ (0.2М. 12 г) и диметилового эфира изо-фталевой кислоты (0,1М, 12.4 г) в 50-100 мл сухого ИПС при перемешивании выдерживают 3-е суток при температуре 20-25°С. За ходом реакции следили по спектрам ЯМР-1Н. После завершения реакции растворитель упаривали на роторном испарителе. Получен вязкий продукт с выходом 95-98%. Соединение ф. Ι идентифицировали по химиче + (растворитель- CDCI 3): dN (CH3)2 = 3,42 м.д.; d CH2CHCH2O = 3,2-3,6 м.д.; d Ar = 7,1-7,9 м.д.; d CH2(Вu) = 1,2-1,5 м д.; d CH3 = 0,84 м.д. Композиции № 1-3 готовили непосредственно перед применением простым механическим смешиванием компонентов в строгом соответствии с рецептурами (см. таблицу). Отверждение проводили по рецептам, общепринятым для отверждающихся смесей. Адгезионные характеристики (прочность при равномерном отрыве, spο и сдвиге, tсдв.) определяли по ГОСТу 14759-69,14760-69. Адгезионные характеристики клеевых композиций приведены в таблице. Время желатинизации определяли по методике, описанной в [Методика определения времени желатинизации композиций эпоксидная смола ЭД-22 - изо-МТГФА. УкрНИИпласт-масс, Донецк, 1987] и приведены в таблице. Из результатов, приведенных в таблице видно, что введение в состав эпоксиангидридных и эпоксиаминных композиций заявляемого катализатора (ф. I) приводит к значительному повышению теплостойкости (spο, tсдв при 125°С) в 1,6-4,3 раза по сравнению с композициями, включающими катализаторпрототип. Кроме того, заявляемый катализатор ф. Ι ускоряет отверждение эпоксидных композиций п9 сравнению с прототипом ф. II в 1,5-10 раз. Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемый катализатор ф. Ι отвечает критерию "существенные отличия". Таким образом, соединение ф. Ι является высокоэффективным катализатором латентного действия для отверждения эпоксидных композиций, существенно улучшающий адгезионные характеристики эпоксидных композиций.