BR112012000091B1 - composição para formar um vedante e método para preparar uma composição vedante - Google Patents
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Abstract
composição para formar um vedante, veículo aeroespacial e método para preparar uma composição vedante provêm-se composições vedantes curáveis úmidas de uma parte e métodos para prepará-las. a composição inclui um politioéter terminado por silano componente e um catralisador. o politioéter terminado por silano componente e o catalisador são isolados de umidade para impedir a cura. a composição é estável contra cura em temperatura ambiente e em condições substancialmente livres de umidade. quando se aplica a composição num substrato e ela é exposta à umidade, a composição cura formando um vedante. um método para preparar uma composição vedante inclui reagir um politioéter terminado por mercapto com um composto tendo um grupo silano para formar um politioéter terminado por silano. depois, combina-se o politioéter terminado por silano com um catalisador e se isola da umidade para impedir a cura. finalmente, aplica-se a composição num substrato e se expõe à umidade que permite a cura da composição para formar um vedante.
Description
“COMPOSIÇÃO PARA FORMAR UM VEDANTE E MÉTODO PARA PREPARAR UMA COMPOSIÇÃO VEDANTE
Campo da invenção [0001] A invenção refere-se a vedantes para uso em aplicações aeroespaciais e outras aplicações. Mais particularmente, a invenção refere-se a vedantes curáveis por umidade de uma parte.
Histórico da invenção [0002] Vedantes úteis em aplicações aeroespaciais e outras aplicações podem ser classificados em composições congeladas pré-misturadas (PMF) e sistemas de duas partes. Em sistemas de duas partes, um primeiro componente contém um polímero principal, tal como um polímero de polissulfeto, juntamente com um número de materiais adicionais. O primeiro componente não contém um agente de cura, que ao invés disso está no segundo componente. Os dois componentes são fabricados, embalados separadamente, e misturados imediatamente antes de serem usados.
[0003] Diferentemente dos sistemas de dois componentes que requerem misturar a pasta de cura e a base antes de usa-los, PMFs podem ser curados por fatores externos, tal como temperatura. Por esta razão, PMFs devem ser congelados, por exemplo, a -40oF a -80oF a fim de interromper ou diminuir a velocidade da reação de cura. Quando, posteriormente, as PMFs são trazidas para temperatura ambiente, a taxa de cura aumenta significativamente. PMFs oferecem a conveniência de serem rápidos para uso sem misturação, e, portanto, são mais econômicos e rápidos que determinados sistemas de duas partes. Entretanto, as PMFs existentes têm vidas de prateleiras limitadas e requerem armazenamento em
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2/19 temperaturas muito baixas de -40oF a -80oF. Na verdade, PMFs existentes requerem misturar o componente-base e o ativador seguido pro congelamento imediato para diminuir a velocidade de reação. Além disso, a PMF deve ser armazenada na temperatura de congelamento antes de seu uso para diminuir a velocidade de cura. A necessidade de congelar aumenta consideravelmente o custo de fabricação pelo menos em mais trabalho e equipamento. Ademais, a composição deve ser transportada e armazenada na baixa temperatura de congelamento (isto é, -40oF a -80oF) , aumentando ainda mais o
| custo. Igualmente, uma | vez que o congelamento | diminui | |||
| meramente a velocidade | da | reação | de cura, a PMF | tem | uma vida |
| de prateleira limitada. | |||||
| Sumário da invenção | |||||
| [0004] De acordo | com | uma | incorporação | da | presente |
invenção, uma composição vedante curável por umidade de uma parte inclui um politioéter terminado por silano componente, uma carga, e um catalisador. O politioéter terminado por silano componente, carga, e catalisador são combinados e embalados num recipiente vedado à umidade para impedir substancialmente a cura. A composição é estável em condições substancialmente livres de umidade, e em temperaturas ambientes. Quando recipiente vedado à umidade é aberto, e a composição exposta à umidade, a umidade promove a cura da composição formando um vedante.
[0005] De acordo com uma incorporação da presente invenção, um método para preparar uma composição vedante curável por umidade de uma parte inclui reagir um politioéter terminado por mercapto com um composto tendo um grupo silano para formar um politioéter terminado por silano. Depois,
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3/19 combina-se o politioéter terminado por silano com uma carga e um catalisador e se isola da umidade para impedir a cura. Finalmente, a composição é aplicada num substrato e, após aplicação, expõe-se a composição à umidade o que permite sua cura para formar um vedante.
[0006] Incorporações da presente invenção têm as vantagens de não requererem congelamento e armazenamento em baixas temperaturas e de terem uma vida de prateleira ampliada. Descrição detalhada da invenção [0007] Numa incorporação exemplar da presente invenção, uma composição vedante curável por umidade de uma parte inclui um politioéter terminado por silano componente, uma carga, e um catalisador. O politioéter terminado por silano componente, carga, e catalisador são combinados e embalados num recipiente vedado à umidade para impedir substancialmente a cura. A composição é estável em condições substancialmente livres de umidade, e em temperaturas ambientes. Quando aqui usados, os termos “livre de umidade e “substancialmente livre de umidade significam que, embora a composição possa conter alguma umidade, a quantidade de umidade não é suficiente para efetuar cura substancial da composição. Quando recipiente vedado à umidade é aberto, e a composição exposta à umidade, a umidade promove a cura da composição formando um vedante útil em muitas aplicações, incluindo, mas não limitadas a aplicações aeroespaciais e aplicações semelhantes.
[0008] O politioéter terminado por silano componente pode ser qualquer politioéter terminado por silano terminado por grupos hidrolisáveis que também sejam capazes de condensar. O politioéter terminado por silano componente pode ser um único
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4/19 politioéter terminado por silano ou uma combinação de politioéteres terminados por silano. Os grupos terminais silano incluem grupos hidrolisáveis e condensáveis ligados ao átomo de Si. Exemplos não-limitativos de grupos hidrolisáveis apropriados para ligação com o átomo de Si do grupo silano incluem grupos alcoxi e similares.
[0009] De acordo com incorporações da presente invenção, politioéteres terminado por silano podem ser preparados reagindo um politioéter terminado por mercapto com um composto tendo um grupo silano. Pode-se usar qualquer politioéter terminado por mercapto apropriado. Quando aqui usado, o termo politioéter refere-se a um polímero tendo uma cadeia principal que inclui átomos de S, mas que não inclui ligações S-S, isto é, a cadeia principal de polímero tem ligações -C-S-C-. Exemplos não-limitativos de compostos apropriados tendo grupos silano incluem compostos de vinila terminados por silano, compostos isocianatos terminados por silano, e compostos epóxi terminados por silano.
[0010] Politioéteres terminados por mercapto úteis podem ser produzidos reagindo um divinil éter ou misturas de divinil éteres com um excesso de ditiol ou misturas de ditióis. Em algumas incorporações exemplares, o politioéter terminado por mercapto usado na reação para preparar o politioéter terminado por silano pode ser um politioéter terminado por mercapto representado pela Fórmula (1) abaixo. Politioéteres terminados por mercapto úteis na formação da presente invenção têm uma funcionalidade terminal mercapto de pelo menos 2.
H- [S-R1-S- (CH2)p-O- (-R2-O-)m- (CH2)q-] n-S-Ri-SH (1)
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5/19 [0011] Na Fórmula (1), R1 pode ser selecionado de grupos n-alquileno de C2 a C10, grupos alquileno ramificado de C2 a C6, grupos cicloalquileno de C6 a C8, grupos alquilcicloalquileno de C6 a C10, grupos heterocíclicos, grupos -[(CH2)p-X]q-(CH2)r, e grupos -[(-CH2)p-X]q-(CH2)r nos quais pelo menos uma unidade -CH2- é substituída por um grupo metila. R2 pode ser selecionado de grupos n-alquileno de C2 a C10, grupos alquileno ramificado de C2 a C6, grupos cicloalquileno de C6 a
| C8, grupos | alquil-cicloalquileno | de | C6 | a C10, grupos | |||
| heterocíclicos, e grupos | -[(-CH2) | p-X] | q | (CH2 | )r. X pode ser | ||
| selecionado | de átomos | de O, | átomos | de | S, | e | grupos -NR3-. R3 |
| pode ser | selecionado | de | átomos | de | H | e | grupos metila. |
| Igualmente, | na Fórmula | (1) , | m é um número | inteiro variando de |
a 50, n é um número inteiro variando de 1 a 60, p é um número inteiro variando de 2 a 6, q é um número inteiro variando de 1 a 5, e r é um número inteiro variando de 2 a
10. Numa incorporação, por exemplo, R1 é um grupo alquila de C2 a C6 e R2 é um grupo alquila de C2 a C6.
[0012] Numa incorporação exemplar, o politioéter terminado por mercapto componente pode ser representado por um politioéter terminado por mercapto de Fórmula (1), onde R1 é -[(-CH2)p-X]q-(CH2)r, p é 2, X é um átomo de O, q é 2, r é 2, R2 é um grupo etileno, m é 2, e n é 9. Numa incorporação alternativa do politioéter terminado por mercapto, m é 1, R2 é n-butileno, e R1 não é etileno ou n-propileno. Noutra incorporação do politioéter terminado por mercapto, m é 1, p é 2, q é 2, r é 2, R2 é etileno, e X não é um átomo de O.
[0013] Exemplos não-limitativos adicionais de politioéteres terminados por mercapto apropriados incluem aqueles divulgados na patente U.S. no 6.509.418 para Zook et
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6/19 al., cujo conteúdo inteiro aqui se incorpora por referência.
[0014] De acordo com incorporações da presente invenção, o politioéter terminado por mercapto reage com um composto tendo um grupo silano para criar um politioéter terminado por silano componente. Exemplos não-limitativos de compostos apropriados tendo um grupo silano incluem compostos de vinila terminados por silano, compostos isocianatos terminados por vinila, e compostos de epóxi terminados por vinila. O grupo silano inclui grupos hidrolisáveis ligados ao átomo de Si. Em particular, o grupo silano pode ser representado por Si (YaAb) , no qual Y é um grupo funcional que seja hidrolisável e condensável, e cada um de a e b varia de 1 a 3, e a+b é 3. Exemplos não-limitativos de grupos hidrolisáveis e condensáveis apropriados incluem grupos alcoxi e similares.
[0015] Exemplos não-limitativos de compostos apropriados tendo grupos silano incluem compostos representados pela fórmula ZR4Si(YaAb), na qual R4 pode ser qualquer cadeia orgânica apropriada, Z é um grupo funcional terminal capaz de reagir com mercaptana, A é um grupo hidrocarboneto de C1 a C4, a e b são cada um de 1 a 3, e a+b é 3. Por exemplo, R4 pode ser uma cadeia de hidrocarboneto de C1 a C3, e Z pode ser um grupo vinila, um grupo isocianato, um grupo epóxi, ou similares. Compostos exemplares não-limitativos tendo grupos silano incluem compostos de vinila terminados por silano, compostos isocianato terminados por silano, e compostos epóxi terminados por silano. Numa incorporação, por exemplo, um composto de vinila terminado por silano é representado por CH2=CH-R4-Si (YaAb) . Numa incorporação exemplar, um composto epóxi terminado por silano é representado por
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R5-C-C-R4—Si(YaAb)
Ο [0016] Nos compostos tendo grupos silano, Y pode ser qualquer grupo hidrolisável que também seja capaz de condensar, R4 é tal como descrito acima, e R5 pode ser hidrogênio ou qualquer cadeia orgânica apropriada. Por exemplo, R5 pode ser qualquer cadeia de hidrocarboneto ou similares. Exemplos não-limitativos de grupos hidrolisáveis para Y incluem grupos alcóxi e similares. Em algumas incorporações, por exemplo, usam-se grupos alcóxi menores tais como grupos metoxi ou etoxi.
[0017] Em incorporações exemplares da presente invenção, uma composição vedante compreende um polímero de politioéter terminado por silano, uma carga e um catalisador. Pode-se usar qualquer catalisador apropriado, por exemplo, o catalisador é um catalisador de estanho. Exemplos nãolimitativos de catalisadores de estanho apropriados incluem compostos orgânicos de estanho, tais como bis(acetil acetonato) de dibutil estanho e dilaurato de dibutil estanho (obteníveis como METACURE T-12 de Air Products and Chemicals, Inc., Allentown, Pensilvânia).
[0018] Em algumas incorporações, o politioéter terminado por silano componente está presente na composição vedante numa quantidade variando de cerca de 30% a 80% em peso. Numa incorporação, por exemplo, o politioéter terminado por silano componente está presente na composição vedante numa quantidade variando de cerca de 55% a 75% em peso. Noutra incorporação, o politioéter terminado por silano componente está presente na composição vedante numa quantidade variando de cerca de 66% a 67% em peso.
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8/19 [0019] Em algumas incorporações, o catalisador está presente numa quantidade variando de cerca de 0, 1% a 5% em peso. Noutra incorporação, o catalisador está presente numa quantidade variando de cerca de 0,1% a 2% em peso. Noutra incorporação, o catalisador está presente numa quantidade variando de cerca de 0,9% em peso.
[0020] Exemplos não-limitativos de cargas apropriadas incluem negro de fumo, carbonato de cálcio, sílica, e pós de polímeros. Em algumas incorporações, a carga está presente numa quantidade variando de cerca de 5% a 60% em peso. Noutra incorporação, a carga está presente numa quantidade variando de cerca de 28% a 29% em peso.
[0021] Em algumas incorporações, as composições da invenção incluem partículas de carga de peso leve. Quando aqui usado, o termo “peso leve quando usado com referência a tais partículas significa que a partícula tem uma densidade relativa menor ou igual a 0,7, em alguns casos menor ou igual a 0,25 ou menor ou igual a 0,1. Partículas de carga de peso leve apropriadas caem, freqüentemente, dentro de duas categorias - micro-esferas e partículas amorfas. A densidade relativa das micro-esferas varia, freqüentemente, de 0,1 a 0,7 e incluem, por exemplo, espuma de poliestireno, microesferas de poliacrilatos e poliolefinas, e micro-esferas de sílica tendo tamanhos de partículas variando de 5 a 100 microns e uma densidade relativa de 0,25 (ECCOSPHERES®, W. R. Grace & Co.). Outros exemplos incluem micro-esferas de alumina/sílica tendo tamanhos de partículas de 5 a 300 mícrons e uma densidade relativa de 0,7 (FILLITE®, PluessStauffer International), micro-esferas de silicato de alumínio tendo uma densidade relativa de cerca de 0,45 a
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9/19 cerca de 0,7 (Z-LIGHT®), e micro-esferas de copolímero de polivinilideno revestidas com carbonato de cálcio tendo uma densidade relativa de 0,13 (DUALITE 6001AE®, Pierce & Stevens Corp.). Em algumas incorporações, as composições da presente invenção incluem partículas de carga de pesos leves compreendendo uma superfície externa revestida com um revestimento de estanho, tais como aquelas descritas no pedido serial de patente U.S. no 12/190.826 do parágrafo [0016] ao parágrafo [0052], a porção citada do qual aqui se incorporando por referência.
[0022] Quando desejado, a composição pode incluir também qualquer número de aditivos. Exemplos não-limitativos de aditivos apropriados incluem plastificantes, pigmentos, tensoativos, promotores de aderência, agentes tixotrópicos, retardantes de chama, agentes de mascaramento, e misturas dos mesmos. Quando usados, os aditivos podem estar presentes numa quantidade variando de cerca de 0% a 60% em peso. Em algumas incorporações exemplares, os aditivos estão presentes na composição numa quantidade variando de cerca de 25% a 60% em peso.
[0023] Em algumas incorporações exemplares, a composição compreende pelo menos um plastificante. Um exemplo nãolimitativo de um plastificante apropriado é HB-40 (obtenível de Solutia, Inc., St. Louis, Missouri). HB-40 é uma mistura de fenilas quaternárias hidrogenadas e polifenilas superiores e fenila terciária. Entretanto, pode-se usar qualquer plastificante apropriado. Em algumas incorporações exemplares, o plastificante está presente na composição numa quantidade variando de cerca de 0,1% a 40% em peso. Numa incorporação exemplar, o plastificante está presente na
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10/19 composição numa quantidade variando de cerca de 0,1% a 8% em peso. Noutra incorporação, o plastificante está presente na composição numa quantidade variando de cerca de 3% a 4% em peso. Em incorporações nas quais se usa o plastificante, o plastificante e catalisador podem ser colocados numa solução antes de combinar o catalisador com o politioéter terminado por silano.
[0024] Uma vantagem das composições da presente invenção é que não é necessário um agente de cura separado, tais como poliolefinas, poliacrilatos, óxidos de metais, e poliepóxidos descritos na patente U.S. no 6.509.418 para Zook et al. (mencionada acima), a fim de prover uma composição curável. Como resultado, as composições da presente invenção são, em algumas incorporações, substancialmente ou, em alguns casos, completamente livres de quaisquer tais agentes de cura. Quando aqui usado, o termo substancialmente livre, significa que um material se estiver presente será apenas como uma impureza incidental. Em outras palavras, o material não afeta as propriedades da composição. Quando aqui usado, o termo completamente livre significa que um material não está presente em toda a composição.
[0025] Para armazenamento e transporte, a composição vedante incluindo o politioéter terminado por silano componente, carga e catalisador é fechada num recipiente impermeável à umidade. Enquanto a composição estiver fechada no recipiente e não tiver contato com a umidade, ela será estável e permanecerá substancialmente não-curada.
[0026] Para usar o vedante, abre-se o recipiente impermeável à umidade, aplica-se a composição num substrato, e a composição vedante é exposta à umidade. A umidade reage
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11/19 com o politioéter terminado por silano componente, substituindo os grupos hidrolisáveis e condensáveis do átomo de Si por grupos hidróxido tal como mostrado na reação nãoestequiométrica da Etapa 1, abaixo.Na presença do catalisador e da umidade, a composição cura de acordo com a reação nãoestequiométrica da Etapa 2, abaixo, formando assim um vedante útil em muitas aplicações.
ZOR ZOH —Si-OR + H2O —Si-OH + ROH XOR XOH
Etapa 1
[0027] Em algumas incorporações, um método para preparar um politioéter terminado por silano componente compreende reagir um politioéter terminado por mercapto com um composto tendo um grupo silano. O politioéter terminado por mercapto e o composto tendo um grupo silano são tais como se descreveu acima. Durante a reação, os grupos mercapto do politioéter terminado por mercapto reagem com os grupos funcionais terminais capazes de reagir com mercaptana do composto tendo um grupo silano para formar um politioéter terminado por silano componente representado por (YaAb) SiR4Z' -R' Z'R4Si(YaAb) . R' é uma cadeia de politioéter tendo pelo menos uma ligação -C-S-C- em sua cadeia principal e sendo que a cadeia principal é livre de ligações S-S, Y é um grupo
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12/19 funcional hidrolisável e condensável, A é selecionado do grupo consistindo de grupos funcionais hidrocarboneto de Ci a C4, e 7' é um grupo funcional resultante de uma reação entre mercaptana e o funcional Z (isto é, um grupo funcional capaz de reagir com mercaptana, tais como grupos isocianato, grupos epóxi e grupos vinila). Numa incorporação, o politioéter terminado por silano componente é representado pela fórmula (2), abaixo.
(YaAb) SiR4Z' - [-S-Ri-S- (CH2) p-0- (-R2-0-) m- (CH2) q] n-S-R2-S-Z' R4 (YaAb) (2) [0028] Na Fórmula (2), Z' é o produto de reação do grupo funcional Z com o grupo funcional mercaptana. Por exemplo, quando Z for um grupo vinila Z' será -CH2-CH2-, e o grupo funcional terminal resultante será -CH2-CH2R4SÍ (YaAb) . Quando
Z for um grupo isocianato, Z'será
O II —NCH e o grupo funcional terminal resultante será NHCO- Si(YaAb) .
Quando Z for um grupo epóxi, Z'será
Η H
I I —Rc-C---C-- 1 I
OH H ou
ΗH
II —r5-cc—
I
HOH e o grupo funcional terminal resultante será
Η Ηh
I 1I —R5-C---C—R4Si(YaAb)—R-c·
III
OH H ou H
H
Ç—R4Si(YaAb)
OH [0029] Depois, o politioéter terminado por silano
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13/19 componente resultante combina-se com uma carga e com um catalisador num ambiente substancialmente livre de umidade para formar uma mistura vedante não-curada. Os catalisadores apropriados estão descritos acima. De acordo com algumas incorporações, incluem-se aditivos na composição. Aditivos apropriados estão descritos acima e incluem plastificantes, pigmentos, tensoativos, promotores de aderência, agentes tixotrópicos, retardantes de chama, agentes de mascaramento, e misturas dos mesmos. O politioéter terminado por silano, catalisador e aditivos opcionais podem ser incluídos na composição nas quantidades descritas acima.
[0030] Isola-se a composição da umidade para impedir a cura. Em algumas incorporações, a composição é fechada num recipiente substancialmente livre de umidade. Durante a sua aplicação num substrato, a composição é exposta à umidade para curar e formar um vedante tal côo descrito acima.
[0031] Os exemplos a seguir têm apenas o propósito de ilustrar e não o de limitar a abrangência da presente invenção.
Exemplos
Exemplo 1: Síntese de politioéter terminado por silano [0032] Colocaram-se 707,69 g de PERMAPOL® P-3.1E (um politioéter terminado por mercapto obtenível de PRC-Desoto, Sylmar, Califórnia) num balão de fundo redondo. O balão continha entradas e saídas para gás nitrogênio. O polímero foi desgaseificado em cerca de 5 mmHg por 40 minutos. Depois, introduziu-se nitrogênio. Durante a agitação, adicionaram-se 109,88 g de 3-isocianato propil trietoxi silano. Aqueceu-se a mistura a 170-176oF por 24 horas. Neste ponto, o peso equivalente de mercaptana foi de 30.931. Adicionou-se mais
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7,0 g de 3-isocianato propil trietoxi silano e o aquecimento continuou por 15 horas. Depois, desgaseificou-se a mistura a 172-174oF e 10 mmHg para dar um polímero de cor âmbar. Neste ponto, o peso equivalente de mercaptana foi de 67.500. Sua viscosidade foi de 99P a 3.000 rpm, medida por um viscosímetro Brookfield CAP 2000.
Exemplo 2: Síntese de politioéter terminado por silano [0033] Colocaram-se 736,69 g de PERMAPOL® P-3.1E num balão de fundo redondo. O balão continha entradas e saídas para gás nitrogênio. O polímero foi desgaseificado a 170oF e cerca de 5 mmHg por 1 hora. Depois, introduziu-se nitrogênio. Durante a agitação, adicionaram-se 76,56 g de vinil trimetoxi silano. O aquecimento continuou por mais meia hora. Porções de 10,284 g de VAZO-67 (2,2'-azobis(2-metil butironitrila)) (obtenível de E. I. du Pont de Nemours & Company), um iniciador via radicais livres, foram adicionadas em intervalos de 2 horas, durante os quais manteve-se a temperatura em 168-172oF. Neste ponto, o peso equivalente de mercaptana foi de 25.670. Adicionou-se 5,0 g de vinil trimetoxi silano e porções de 4,343 g de VAZO-67 em intervalos de 2 horas. O aquecimento continuou a 168-172oC por 4 horas. Depois, desgaseificou-se a mistura a 172-174oF e 10 mmHg para dar um polímero de cor âmbar. Neste ponto, o peso equivalente de mercaptana foi de 32.644 e sua viscosidade foi de 44P a 3.000 rpm.
Exemplo 3: Síntese de politioéter terminado por silano [0034] Colocaram-se 715,70 g de PERMAPOL® P-3.1E num balão de fundo redondo. O balão continha entradas e saídas para gás nitrogênio. O polímero foi desgaseificado a 160-170oF e cerca de 5 mmHg por meia hora. Depois, introduziu-se nitrogênio. Durante a agitação, adicionaram-se 88,01 g de vinil trietoxi
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15/19 silano. O aquecimento continuou por mais 40 minutos. Porções de 10,299 g de VAZO-67 foram adicionadas em intervalos de 2 horas, durante os quais manteve-se a temperatura em 168172oF. Neste ponto, o peso equivalente de mercaptana foi de 24.178. Adicionaram-se mais 7,0 g de vinil trietoxi silano seguido por porções de 4,335 g de VAZO-67 em intervalos de 2 horas. O aquecimento continuou a 168-172oC por 3 horas. Depois, desgaseificou-se a mistura a 168-172oF e 10 mmHg para dar um polímero de cor âmbar. Neste ponto, o peso equivalente de mercaptana foi de 40.225, e sua viscosidade foi de 34P a 3.000 rpm.
Exemplo 4: Composição vedante [0035] Preparou-se um politioéter terminado por silano tal como no Exemplo 1, isto é, os grupos silano do politioéter terminado por silano foram grupos -Si(OCH2CH3)3. Colocaram-se 15 g de negro de fumo num forno a 300oF por cinco dias. Depois, misturaram-se 35 g do politioéter terminado por silano com negro de fumo até umedecer substancialmente o negro de fumo. Depois, combinaram-se 2,0 g de HB-40 e 0,5 g de METACURE T-12 com a mistura de politioéter terminado por silano/negro de fumo até misturar completamente todos os ingredientes. Depois, embalou-se a composição num recipiente impermeável à umidade.
Exemplo 5: Composição vedante [0036] Preparou-se um politioéter terminado por silano tal como no Exemplo 2, isto é, os grupos silano do politioéter terminado por silano foram grupos -Si(OCH3)3. Colocaram-se 15 g de negro de fumo num forno a 300oF por cinco dias. Depois, misturaram-se 35 g do politioéter terminado por silano com negro de fumo até umedecer substancialmente o negro de fumo.
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Depois, combinaram-se 2,0 g de HB-40 e 0,5 g de METACURE T-12 com a mistura de politioéter terminado por silano/negro de fumo até misturar completamente todos os ingredientes. Depois, embalou-se a composição num recipiente impermeável à umidade.
[0037] Permitiu-se que as composições dos Exemplos 4 e 5 permanecessem em recipientes impermeáveis à umidade por aproximadamente um mês em condições ambientes. Após um mês de armazenamento, abriram-se os recipiente e se permitiu que eles permanecessem em condições ambientes para que as composições pudessem curar. Periodicamente foram executadas medidas de dureza usando um durômetro Rex. Mediu-se a porcentagem em volume de intumescimento e perda porcentual de peso de uma amostra curada de acordo com SAE AS5127/1 seção 7.4. Os resultados estão mostrados nas Tabela 1-4 que informam tempo de cura, perda porcentual de peso e porcentagem em volume de intumescimento. Em particular, a Tabela 1 informa os dados de dureza para amostras da composição vedante preparada de acordo com o Exemplo 4, a Tabela 2 informa os dados de dureza para amostras da composição vedante preparada de acordo com o Exemplo 5, a Tabela 3 informa o intumescimento em volume e a perda de peso porcentual de amostras da composição vedante preparada de acordo com o Exemplo 4, e a Tabela 4 informa o intumescimento em volume e a perda de peso porcentual de amostras da composição vedante preparada de acordo com o Exemplo 5.
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Tabela 1 - Dureza
| Tempo | Exemplo 4 |
| 31 horas | Livre de pegajosidade |
| 48 horas | 2A |
| 3 dias | 3A |
| 4 dias | 10A |
| 7 dias | 2 5A |
| 9 dias | 32A |
| 11 dias | 37A |
| 13 dias | 4 5A |
| 17 dias | 51A |
| 72 dias | 77A |
Tabela 2 - Dureza
| Tempo | Exemplo 5 |
| 23 horas | Livre de pegajosidade |
| 48 horas | 6A |
| 3 dias | 18A |
| 4 dias | 18A |
| 7 dias | 50A |
| 9 dias | 60A |
| 11 dias | 63A |
| 13 dias | 65A |
| 17 dias | 68A |
| 72 dias | 7 8A |
Tabela 3
Intumescimento volumétrico e porcentagem de perda de peso do Exemplo 4
| Número da amostra | Intumescimento volumétrico médio | Porcentagem média de perda de peso |
| 1 | 9, 18% | 4,53% |
| 2 | 8,26% | 4,44% |
| 3 | 8, 94% | 3, 99% |
| 4 | 8, 54% | 4,49% |
| Média | 8, 73% | 4,36% |
Tabela 4 - Intumescimento volumétrico e porcentagem de perda de peso do Exemplo 5
| Número da amostra | Intumescimento volumétrico médio | Porcentagem média de perda de peso |
| 1 | 10,93% | 4,06% |
| 2 | 10,72% | 4,31% |
| 3 | 10,95% | 4,31% |
| 4 | 10,65% | 4,32% |
| Média | 10,81% | 4,25% |
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18/19 [0038] Os resultados mostrados nas Tabelas 1-4 demonstram que as composições vedantes preparadas de acordo com os Exemplos 4 e 5 não curam a um grau significativo contanto que as composições estejam isoladas da umidade. Surpreendentemente, as composições permanecem não-curadas quando livres de umidade, mesmo em condições ambientes, eliminando a necessidade de armazenamento e transporte a 40oF ou -80oF. Os resultados demonstram também que quando seladas contra a umidade, as composições têm vidas de prateleira inesperadamente longas. Além disso, os resultados de intumescimento volumétrico e de perda de peso mostram que as composições vedantes são apropriadas para uso como vedantes de tanques de combustível.
[0039] Descreve-se a presente invenção com referência a incorporações e aspectos exemplares, mas ela não se limita aos mesmos. Uma pessoa especializada na técnica compreenderá que outras modificações e aplicações podem ser feitas sem se afastar significativamente do espírito e da abrangência da invenção. Por exemplo, embora as composições sejam descritas como úteis como vedantes para tanques de combustíveis, elas também podem ser úteis em outras aplicações. Além disso, embora determinados politioéteres componentes e compostos tendo grupos silano exemplares estejam listados como apropriados para reações particulares, podem ser usados outros politioéteres e compostos tendo grupos silano apropriados. Portanto, a descrição anterior não deve ser lida como limitada às incorporações e aspectos precisos descritos, mas deve se lida como consistente com e como apoio para as reivindicações a seguir, que têm sua mais completa e mais clara abrangência.
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19/19 [0040] Em todo o texto, o uso da expressão “cerca de em relação a uma faixa de valores modifica tanto o maior valor como o menor valor mencionado, e reflete a penumbra de variação associada com mensuração, algarismos significativos, e a capacidade de permutação, tudo tel como entenderá uma pessoa com conhecimento usual na técnica à qual esta invenção pertence.
Claims (12)
- REIVINDICAÇÕES1. Composição para formar um vedante, caracterizada pelo fato de compreender:- um politioéter terminado por silano componente representado por (YaAb) SiR4Z'-R'-Z'R4Si (YaAb) na qual:R' é uma cadeia de politioéter tendo pelo menos uma ligação C-S-C- em sua cadeia principal e sendo que a cadeia principal é livre de ligações S-S, e livre de ligações de éster,Y é um grupo funcional hidrolisável e condensável,A é selecionado do grupo consistindo de grupos funcionais hidrocarboneto de C4 a C4, e Z' é o H HII I I--CN— —ch2—ch2—, --Ç—ç— e/ouH ’ II’R5 OH--C — C — H;I IH R5R4 é uma cadeia de hidrocarboneto de C4 a C3;Rs é hidrogênio ou uma cadeia de hidrocarboneto; e cada um de a e b é um número inteiro variando de 0 a 3, e a soma de a e b é 3;- um catalisador; e- uma carga.
- 2. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o politioéter terminado por silano componente compreender um produto de reação de um composto tendo um grupo silano e um politioéter terminado por mercapto.
- 3. Composição, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de o composto tendo um grupo silano ser selecionado do grupo consistindo de compostos de vinila terminados por silano, compostos isocianatos terminados por vinila, ePetição 870190097407, de 30/09/2019, pág. 26/302/4 compostos de epóxi terminados por vinila.
- 4. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o catalisador compreender um catalisador de estanho.
- 5. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de ser livre de qualquer poliolefina, poliacrilato, óxido de metal e agente de cura de poliepóxido.
- 6. Composição para formar um vedante, caracterizada pelo fato de compreender um composto representado pela fórmula (2):(YaAb) SiR4Z'-[-S-R1-S- (CH2) p-O-(-R2-O-) m- (CH2) q] n-S-R1-S-Z'R4 (YaAb) (2) na qual:R1 é selecionado do grupo consistindo de grupos n-alquileno de C2 a C10, grupos alquileno ramificado de C2 a C6, grupos cicloalquileno de C6 a C8, grupos alquil-cicloalquileno de C6 a C10, grupos heterocíclicos, grupos -[(-CH2)p-X]q-(CH2)r, e grupos -[(-CH2)p-X]q-(CH2)r nos quais pelo menos uma unidade CH2- é substituída por um grupo metila;R2 é selecionado do grupo consistindo de grupos n-alquileno de C2 a C10, grupos alquileno ramificado de C2 a C6, grupos cicloalquileno de C6 a C8, grupos alquil-cicloalquileno de C6 a C10, grupos heterocíclicos, e grupos -[(-CH2)p-X]q-(CH2)r;Y é um grupo funcional hidrolisável e condensável;A é selecionado do grupo consistindo de grupos funcionais hidrocarboneto de C1 a C4;X é selecionado do grupo consistindo de átomos de O, átomos de S, e grupos -NR3-, sendo que R3 é selecionado do grupo consistindo de átomos de H e grupos metila;Z' é um grupo funcional resultante de uma reação entre mercaptana e um grupo funcional selecionado do grupoPetição 870190097407, de 30/09/2019, pág. 27/303/4 consistindo de grupos isocianato, grupos epóxi e grupos vinila;
r4 é uma cadeia de hidrocarboneto de Ci a C2; m é um número inteiro variando de 1 a 50; n é um número inteiro variando de 1 a 60; P é um número inteiro variando de 2 a 6; q é um número inteiro variando de 1 a 5; r é um número inteiro variando de 2 a 10; e cada um de a e b é um número inteiro variando de 0 a 3, e a soma de a e b é 3;- um catalisador; e- uma carga. - 7. Composição, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de o composto representado pela fórmula 2 ser:
- 8. Composição, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de m ser 1, R2 ser n-butileno, e R4 não ser etileno ou n-propileno.
- 9. Composição, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de m ser 1, p ser 2, q ser 2, r ser 2, R2 ser etileno, e X não ser um átomo de 0.
- 10. Composição, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de Y ser um grupo alcóxi.
- 11. Composição, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de Y ser um grupo metoxi ou etoxi.
- 12. Método para preparar uma composição vedante conforme definida na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o método compreender:- reagir um politioéter terminado por mercapto com um composto tendo um grupo silano para formar um politioéterPetição 870190097407, de 30/09/2019, pág. 28/304/4 terminado por silano representado por (YaAb) SiR4Z'-R'Z'R4(YaAb) na qual:R'é uma cadeia de politioéter tendo pelo menos uma ligação C-S-C- em sua cadeia principal e sendo que a cadeia principal é livre de ligações S-S,Y é um grupo funcional hidrolisável e condensável,A é selecionado do grupo consistindo de grupos funcionais hidrocarboneto de Ci a C4, e Z' é o H H--CN CH2-CH2— ç—C e/ouH ’ II’ r5 ohOH--C—C—H;H R5R4 é uma cadeia de hidrocarboneto de C4 a C3;Rs é hidrogênio ou uma cadeia cada um de a e b é um número soma de a e b é 3;- combinar o politioéter de hidrocarboneto; e inteiro variando de 0 a 3, e a terminado por silano com um catalisador para formar uma composição; e- isolar a composição de umidade, sendo que a composição permanece não-curada em temperatura ambiente quando isolada de umidade.
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