1,3-双(氨基甲基)环己烷(1,3-BAC):性质与用途
1,3-双(氨基甲基)环己烷(1,3-BAC):性质与用途
1,3-Bis(aminomethyl)cyclohexane (1,3-BAC) 是一种脂环族二胺试剂,广泛用于材料科学和聚合物研究中的环氧固化剂、聚酰胺单体及化学交联剂。
- 化学名称
- 1,3-双(氨甲基)环己烷
- 常用缩写
- 1,3-BAC
- 官能团
- 环己烷环上两个伯胺基团(–CH₂NH₂)
- 货号
- B153044
- 分子式
- C₈H₁₈N₂
- 主要应用
- 环氧树脂固化、聚酰胺和聚脲合成、交联剂
- 胺的性质
- 脂肪族伯二胺;易与环氧化物、异氰酸酯及活化酯反应
化学结构与理化性质
1,3-双(氨甲基)环己烷(1,3-BAC;CAS号待核实)由一个环己烷环组成,在1位和3位各连接一个氨甲基(–CH₂NH₂)取代基。饱和脂环骨架使其有别于芳香族二胺,赋予其更好的紫外线稳定性以及相较于许多芳香族同类物更低的毒性。
两个伯胺基团对亲电试剂(包括环氧环、异氰酸酯、酰氯和活化酯)具有高度反应活性。环状几何结构限制了两个胺基团之间的空间关系,从而影响所得聚合物或交联材料的网络拓扑结构。顺式和反式异构体均存在;商业级产品通常以混合物形式供应,异构体比例会影响固化动力学和最终材料性能。
典型理化特性包括:室温下为液态,可与多种极性有机溶剂混溶,与较小的脂肪族胺相比蒸气压相对较低。沸点、密度、粘度和折射率的具体数值应以每批次随附的分析证书为准。
在环氧树脂固化中的应用
1,3-BAC最主要的工业和实验室用途之一是作为环氧树脂的固化剂(硬化剂)。两个活性–NH₂基团各自可通过开环加成与两个环氧基团反应,形成高度交联的热固性网络。1,3-BAC的脂环结构相较于纯脂肪族或芳香族胺固化剂具有若干优势:
- 紫外线及耐候性:不含芳香族发色团,可减少光致黄变,使1,3-BAC固化体系适用于透明涂层、胶黏剂和光学应用。
- 化学品耐受性:脂环网络通常对溶剂、酸和碱具有良好的耐受性。
- 力学性能均衡:刚性环状骨架相较于全柔性脂肪族体系能提高玻璃化转变温度(Tg),同时比芳香族胺固化体系保持更好的抗冲击性。
配方科学家通常优化胺氢当量与环氧当量的化学计量比(胺-环氧比),以最大化转化率并达到目标力学和热学性能。每种配方的适用期、固化温度和后固化方案应通过实验确定。
在聚合物与材料合成中的应用
除环氧固化外,1,3-BAC还可作为逐步增长聚合的多功能二胺单体。通过1,3-BAC可合成的主要聚合物类别包括:
- 聚酰胺(尼龙):与二酸或二酰氯缩聚可得到具有脂环骨架的聚酰胺,与全脂肪族尼龙相比具有更好的热稳定性和透明度。
- 聚脲:与二异氰酸酯反应生成聚脲;脂环族二异氰酸酯/二胺组合可制备耐光、柔性薄膜。
- 聚氨酯-脲:结合多元醇和异氰酸酯,1,3-BAC提供链延伸或交联链段。
- 用于涂层和胶黏剂的环氧-胺网络:如环氧章节所述,最终网络结构取决于胺官能度、交联点间分子量及固化方案。
研究人员还将1,3-BAC用于共价有机框架(COFs)和其他多孔材料的合成,其中刚性脂环间隔基控制孔道几何形状。制药和精细化学品应用中,1,3-BAC可作为手性或构象受限的构建单元用于多步合成,但读者应根据其具体应用确认立体化学要求。
安全操作、储存及法规注意事项
作为脂肪族伯二胺,1,3-BAC具有腐蚀性,接触皮肤和眼睛可能引起刺激或灼伤。应避免吸入蒸气或气雾。标准实验室防护措施包括:
- 使用耐化学品手套(如丁腈或氯丁橡胶手套)、护目镜以及实验室外套或耐化学品围裙。
- 处理开口容器时在通风橱或通风良好的区域操作。
- 皮肤或眼睛接触时立即用大量水冲洗,并酌情就医。
储存建议通常包括:在惰性气氛(氮气或氩气)下密封保存容器,以防止吸潮及与大气中CO₂反应(生成氨基甲酸酯),后者会降低胺的反应活性。建议在阴凉干燥处存放,远离强酸、氧化剂和异氰酸酯。有关完整危害信息、急救措施及符合当地法规的处置指南,请参阅Aladdin Scientific提供的安全数据表(SDS,货号B153044)。
在商业配方中使用前,应确认法规状态(如REACH、TSCA)。如需相关支持信息,可联系Aladdin Scientific文件团队。
常见问题
1,3-BAC与其他常见二胺固化剂(如IPDA或MXDA)有何区别?
1,3-BAC是一种脂环族二胺,两个胺基均通过亚甲基间隔基连接在环上;而IPDA(异佛尔酮二胺)含有一个伯胺和一个仲胺,立体位阻较大;MXDA则是含有芳香环的苄胺。与IPDA相比,1,3-BAC通常兼具反应活性、紫外稳定性和较低粘度,且不存在MXDA因芳香环引起的黄变风险。具体选择取决于目标固化速率、Tg、光学透明度和耐化学品性要求。
1,3-BAC(货号B153044)应如何储存以保持其反应活性?
将1,3-BAC在惰性气体(氮气或氩气)保护下密封储存于阴凉干燥处,远离水分、强酸和氧化剂。暴露于空气会导致吸收CO₂并形成氨基甲酸酯,从而降低有效胺含量。使用后应立即重新密封容器,并参阅SDS了解其他储存温度要求。
1,3-BAC能否用作聚氨酯体系中的扩链剂?
是的,1,3-BAC可通过其伯胺基团与异氰酸酯基团反应,在聚氨酯-脲体系中发挥扩链剂或交联剂的作用。脂环环赋予所得链段刚性和紫外稳定性。配方工程师应注意伯胺对异氰酸酯的高反应活性,可能需要使用慢反应异氰酸酯、封闭型异氰酸酯或受控混合条件,以获得足够的加工窗口。
用于表征1,3-BAC纯度的分析方法有哪些?
常用分析方法包括:气相色谱法(GC)用于纯度和异构体比例测定,电位滴定或返滴定法测定胺值(每克胺的毫当量),卡尔·费休滴定法测定水分含量,以及核磁共振波谱法(NMR)进行结构确认。Aladdin Scientific随每批货号B153044产品提供分析证书(CoA);客户应索取CoA以核实规格合规性。
参考文献
- Pappas, S. P. (Ed.). UV Curing: Science and Technology. Technology Marketing Corporation. General reference for amine curing chemistry and UV stability of cycloaliphatic systems.
- May, C. A. (Ed.). Epoxy Resins: Chemistry and Technology, 2nd ed. Marcel Dekker. Standard reference for epoxy curing agent chemistry including aliphatic and cycloaliphatic diamines.
- Odian, G. Principles of Polymerization, 4th ed. Wiley-Interscience, 2004. Foundational text covering step-growth polymerization of diamines with diacids and diisocyanates.
- Aladdin Scientific. Safety Data Sheet: 1,3-Bis(aminomethyl)cyclohexane, SKU B153044. Aladdin Scientific, current edition.
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