BRPI0918504B1

BRPI0918504B1 - composições de cura para materiais de revestimento compósito

Info

Publication number: BRPI0918504B1
Application number: BRPI0918504A
Authority: BR
Inventors: Austermann Doris; Narjes Hendrik; Dornbusch Michael
Original assignee: Basf Coatings Gmbh
Priority date: 2008-09-15
Filing date: 2009-09-14
Publication date: 2018-12-04
Also published as: EP2334742B1; US20110268964A1; EP2334742A1; AR073590A1; BRPI0918504A2; WO2010028848A1; DE102008047359A1; ES2435270T3; CN102159655A; US8932720B2; CN104745056A

Description

(54) Título: COMPOSIÇÕES DE CURA PARA MATERIAIS DE REVESTIMENTO COMPÓSITO (73) Titular: BASF COATINGS GMBH, Sociedade Alemã. Endereço: Glasuritstr. 1, 48165 Münster, ALEMANHA(DE) (72) Inventor: MICHAEL DORNBUSCH; HENDRIK NARJES; DORIS AUSTERMANN.

Prazo de Validade: 20 (vinte) anos contados a partir de 14/09/2009, observadas as condições legais

Expedida em: 04/12/2018

Assinado digitalmente por:

Liane Elizabeth Caldeira Lage

Diretora de Patentes, Programas de Computador e Topografias de Circuitos Integrados

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para COMPOSIÇÕES DE CURA PARA MATERIAIS DE REVESTIMENTO COMPÓSITO.

A presente invenção refere-se ao uso de composições curáveis abaixo de 40 °C, a um método de revestimento de compósitos poliméricos/fibrosos, compósitos poliméricos/fibrosos revestidos, às composições curáveis e sua preparação, para sistemas de pintura de revestimento único ou múltiplo que compreendem estas composições, e também a um sistema modular para a preparação de ditas composições.

Um material compósito é um material de construção que compreende dois ou mais materiais integrados. O termo inclui os compósitos poliméricos/fibrosos (FPCs), também conhecidos como plástico compósito de fibra ou plástico reforçado com fibra, que são compostos de fibras de reforço e uma matriz polimérica. Exemplos de fibras de reforço que podem ser utilizadas são as fibras de vidro, de carbono ou de aramida. Os compósitos poliméricos/fibrosos são mencionados, portanto, como plástico reforçado com fibra de carbono (CRP), plástico reforçado com fibra de vidro (GRP), e plástico reforçado com fibra de aramida (ARP).

No setor aeroespacial, ligas metálicas, tais como alumínio, estão sendo mais e mais substituídas por tais compósitos poliméricos/fibrosos. A vantagem desses materiais está no seu peso, que é menor em relação à liga de metal e aço, e também em sua grande resistência e rigidez específicas.

As exigências impostas aos revestimentos de aeronaves são particularmente precisas. Assim, o requisito de segurança é muito mais rigoroso do que é, por exemplo, no segmento de automóveis. Além disso, os revestimentos são para proteger o substrato para um número de décadas, para superar as condições ambientais que implicam flutuações frequentes, tais como pressão e flutuações extremas de temperatura, por exemplo, e também elevada exposição UV, e para satisfazer as exigências estéticas, como o alto brilho e bom nivelamento. A pele exterior entra em contato com uma variedade de fluidos de serviço e equipamentos auxiliares, como querosene ou óleos, e também com produtos de degelo, e devem ser protegidos em conformidade com o sistema de pintura. Além disso, os revestimentos devem aderir bem ao substrato. Principalmente, no caso de compósitos poliméricos/fibrosos (FPCs) que têm uma alta resistência elétrica, além disso, são impostas exigências adicionais na superfície, a fim de atingir melhor dissipação do excesso de cargas elétricas, a fim de, por exemplo, distribuir a energia após um relâmpago. Portanto, um revestimento de aeronaves aplicado a FPC deveria ter pelo menos um revestimento que permita que a resistência da superfície a ser reduzida e dissipação eletrostática a ser alcançada. Esta função pode ser obtida, por exemplo, em virtude de um revestimento antiestático.

Em engenharia de aeronaves, existem normas nacionais e internacionais de limiares para os sistemas de pintura. A resistência de superfície, por exemplo, deveria normalmente ter um valor de cerca de 10⁶ ohm.

A resistência da superfície (também chamada de resistência de fugas) fornece informações sobre o estado de isolamento em vigor na superfície de um revestimento, ou a propensão do não condutivo para formar uma camada de superfície condutiva. A resistência de superfície pode ser alterada por influências externas, tais como umidade, ácidos, etc. Isto pode ser determinado, por exemplo, com o auxílio de um eletrodo Reed comb (Rõmpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag Stuttgart 1998, ISBN 13/03 -776.001-1, entry heading Oberflãchenwiderstand).

Na engenharia de aeronaves, um substrato de metal é normalmente pré-tratado, a fim de remover as impurezas por completo. Os FPCs, em contrapartida, geralmente não são pré-tratados. Em particular, não há pré-tratamento químico, por exemplo, solventes orgânicos, de modo a evitar o inchaço do material. Os únicos métodos adequados seriam métodos físicos, tais como descarga de corona, por exemplo. Em vez de os FPCs serem revestidos com um iniciador em molde, antes então sendo fornecido com um iniciador de superfície como um revestimento primário. Posteriormente, um revestimento de acabamento é aplicado. Este revestimento de acabamento compreende camada de base e verniz. Dependendo das necessidades e da condição de cliente, o iniciador em molde e peças do sistema de revestimento de acabamento podem ser omitidos. Em engenharia de aeronaves OEM, as partes individuais são, em muitos casos, já embainhadas individualmente. Após a montagem final, há, em primeiro lugar, voos de teste, antes de terminar a pintura final, normalmente um revestimento de acabamento, é aplicado. Devido às características do substrato, o sistema de pintura - tanto em engenharia de aeronaves OEM e em manutenção - não pode ser submetido a um tratamento térmico. A temperatura de fusão ou a temperatura de transição vítrea pode estar situada em faixas tão baixas como cerca de 70 °C. Além disso, tendo em conta as dimensões de uma aeronave totalmente montada ou de seus componentes, a cura termal não é possível.

A patente US 4.155.896 descreve uma composição de revestimento antiestético e não aquoso para aeronaves. A composição é adequada para revestimento de substratos de alumínio.

O W02008/085550 descreve eletricamente dissipação de composições de revestimento de aeronaves, que são aplicados a iniciadores de superfície, que impedem que as camadas de gelo se formem.

O pedido de patente DE19948821 descreve hidroiniciadores eletricamente condutivos para plásticos, incluindo plásticos reforçados com fibras. Esses plásticos, entretanto, não são aplicados em engenharia de aeronaves ou em viagens espaciais.

Agora, porém, o objetivo é mais e mais a redução da fração de solventes e o fornecimento de sistemas de revestimento à base de água.

Era um objetivo da presente invenção atender aos requisitos acima descritos que são impostos a um iniciador de superfície para o setor aeroespacial. A intenção era fornecer uma composição flutuante que, como um iniciador de superfície é capaz de atender às rigorosas exigências impostas a um sistema de pintura de aeronaves e, ao mesmo tempo pode ser empregada como um revestimento antiestático. A composição deveria curar a temperaturas inferiores a 40 °C, e deveria apresentar a efetiva adesão tanto para compósitos poliméricos/fibrosos diretamente e compósitos poliméricos/fibrosos revestidos com iniciadores em molde. Além disso, o iniciador de superfície deveria apresentar um bom nivelamento e deveria poder ser aplicado a uma alta espessura.

Surpreendentemente, foi encontrado o uso de composições de cura abaixo de 40 °C como iniciadores de superfície para o revestimento de materiais compósitos poliméricos/fibrosos (composições para uso inventivo). Encontrada de acordo tem sido a utilização de composições de cura abaixo de 40 °C como iniciadores de superfície para o revestimento de materiais compósitos poliméricos/fibrosos, as ditas composições compreendendo

a. de 1 a 50% em massa de pelo menos um aglutinante hidróxi funcional selecionado do grupo consistindo em poli(met)acrilatos, poliésteres e poliuretanos,

b.

i. de 0,01 a 25% em massa de pelo menos um pigmento condutivo selecionado do grupo que consiste em negros-de-fumo condutivos, grafeno, fulerenos, sulfato de bário condutivos, pigmentos perolizados lubrificantes e pigmentos metálicos, ou ii. de 0,001 a 5% em massa de pelo menos um pigmento condutivo selecionado a partir de nanopartículas e polímeros condutivos,

c. de 5 a 80% em massa de pelo menos um pigmento nãocondutivo,

d. de 0,001 a 25% em massa de pelo menos um composto selecionado do grupo consistindo em poliéteres, oligoéteres, polissiloxanos e etinóis alifáticos, como agente de controle de fluxo,

e. de 0,05 a 20% em massa de pelo menos um isocianato não bloqueado,

f. de 10 a 60% em massa de água, e

g. de 0 a 20% em massa de solventes orgânicos, a porcentagem de massa figura ser baseada na massa total da composição.

Particularmente, surpreendente neste contexto foi o fato de que deve haver pelo menos um pigmento condutivo e pelo menos um pigmento presente não condutivo.

Componentes de a a g são todos diferentes uns dos outros.

A composição para uso inventivo é um material de revestimento de dois componentes. Os materiais de revestimento de dois componentes são materiais de revestimento em que a reação química que leva à cura é iniciada através da mistura de dois componentes (moagem e agente de cura). Moagem são componentes em materiais de revestimento de dois componentes que compõem constituintes sem agentes de cura (Rõmpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag Stuttgart 1998, ISBN 3-13776001-1, entry heading Zweikomponenten-Lacke, Stapmlack).

As composições vantajosas para uso inventivo são aquelas que curam abaixo de 35 °C, preferencialmente abaixo de 30 °C, muito preferencialmente abaixo dos 25 °C, e mais particuiarmente de 18 a 23 °C. Estas composições também podem ser curadas com adição de radiação actínica. Por radiação actínica entende-se a radiação eletromagnética, tal como no infravermelho próximo (NIR), luz visível, radiação ultravioleta e raios X, mais especificamente a radiação UV, ou partículas de radiação, tais como feixes de elétrons.

A espessura de filme seco das composições para o uso inventivo é vantajosamente de 40 a 120 pm. Normalmente, a espessura de filme seco é de 40 a 80 pm, como, por exemplo, de 50 a 70 pm. As composições para uso inventivo podem, alternativamente, ser aplicadas com maior espessura de filme seco de até 100 ou 120 pm.

Preferencialmente, a composição utilizada é empregada simultaneamente como um revestimento antiestático do FPC.

A composição utilizada de acordo com a invenção preferencialmente, tem uma resistência de superfície 10²-10⁸ ohm, mais preferencialmente de 10⁴ a 10⁷ ohm, e muito preferencialmente de 10⁵ a 5 · 10⁶ ohm.

Para a medição da resistência da superfície, dois eletrodos são colocados sobre a superfície de um corpo sólido (amostra), e uma voltagem é aplicada a esses eletrodos. A resistência da superfície é calculada a partir da corrente que flui ao longo da superfície. A resistência de superfície pode ser medida utilizando, por exemplo, um aparelho de medição de alta voltagem HM 307D com cadeia Faraday e também anéis concêntricos de eletrodos Fetronic GmbH, Langenfeld, Alemanha.

Os FPCs revestidos com a composição utilizada de acordo com a presente invenção são utilizados preferencialmente em engenharia aeronaves e/ou de viagens espaciais. Os FPCs preferidos são de plástico reforçado com fibra de carbono (CRP), plástico reforçado com fibra de vidro (GRP), e plástico reforçado com fibra de aramida (ARP). Preferência particular será dada ao plástico reforçado com fibra de carbono. Vantajosamente as fibras de carbono reforçadas com plásticos são produzidas a partir de fibras de carbono e uma matriz compreendendo resinas epóxi.

A composição para uso inventivo contém de 1 a 50% em massa, baseado na massa total da composição, de pelo menos um aglutinante hidróxi funcional. Dito aglutinante é selecionado do grupo de poli(met)acrilatos, poliésteres e poliuretanos. Preferencialmente pelo menos um poli(met)acrilato hidróxi funcional e pelo menos um poliéster ou pelo menos um poliuretano é utilizado. Devido à funcionalidade hidróxi dos aglutinantes eles estão livres de grupos isocianato.

A composição para uso inventivo contém preferencialmente de 5 a 25% em massa, mais preferencialmente de 10 a 20% em massa de aglutinantes hidróxi funcionais.

Como poli(met)acrilatos, tanto poliacrilatos e polimetacrilatos são compreendidos.

Poli(met)acrilatos hidróxi funcionais adequados, poliésteres hidróxi funcionais e poliuretanos hidróxi funcionais para revestimentos que curam através de poli-isocianatos não bloqueados são conhecidos pelos versados na técnica. Eles são especificados, por exemplo, nos pedidos de patentes DE 196444615, W02005/110622, e DE 19948821.

Os aglutinantes podem conter componentes reticuláveis de radicais livres que permitem a cura actínica adicional. A título de exemplo, poderemos citar ligações duplas C = C como grupos funcionais nos aglutinantes. Preferencialmente, os aglutinantes hidróxi funcionais estão livres de grupos curáveis actinicamente.

Além disso, a composição para uso inventivo pode incluir aglutinantes adicionais. Estes aglutinantes podem ser hidróxi funcionais ou não hidróxi funcionais.

O aglutinante ou a mistura aglutinante vantajosamente tem no total um número OH determinado aritmeticamente de 0,1 a 50 mg KOH / g. Os números OH no intervalo 0,1 a 20 mg KOH / g são particularmente vantajosos, os do 0,4-10 mg KOH / g especialmente vantajosos. O número de OH aritmeticamente determinado do aglutinante ou dos aglutinantes é calculado a partir da composição de monômero.

Um constituinte essencial da composição para uso inventivo é pelo menos um pigmento eletricamente condutivo que é selecionado do grupo que consiste em negros-de-fumo condutivos, grafeno, fulerenos, sulfato de bário condutivos, pigmentos perolizados lubrificantes, pigmentos metálicos, nanopartículas e polímeros condutivos. É dada preferência a negros-defumo condutivos, sulfato de bário condutivo, pigmentos perolizados lubrificantes e pigmentos metálicos. É dada especial preferência a negros-defumo condutivos. Um exemplo adequado é Ketjenblack® da Akzo Nobel.

Os negros-de-fumo condutivos, sulfato de bário condutivos, pigmentos perolizados lubrificantes e pigmentos metálicos são descritos, por exemplo em Rõmpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag 1998 Stuttgart, ISBN 3-13-776001-1, entry heading Leitfãhige Pigmente, e também em patentes EP1600484, EP1647583 e DE A-19948821.

As nanopartículas adequadas são, por exemplo, os nanotubos de carbono, como descritos na patente EP1756668.

Exemplos de polímeros condutivos adequados incluem polipirróis, conforme descritos na patente JP2005154632, polianilinas da patente EP1756668 e polímeros catiônicos da patente US4011176.

O negro-de-fumo vantajosamente tem um tamanho de partícula, também chamado de grau de moagem, de 20 pm ou menos. Um tamanho de partícula especialmente vantajoso é um de 10 pm ou menos.

O tamanho das partículas é determinado por meio de um modelo grindometer Hegman 232 de Erichsen GmbH & Co. KG, Hemer, Alemanha. Nesta determinação, uma cunha de líquido da substância teste é produzida no aparelho. A substância teste utilizada é uma pasta que compreende o negro-de-fumo junto com pelo menos um aglutinante e água. Se as medições das partículas são maiores do que a espessura da cunha do local, isso é evidente a olho nu. A espessura da cunha associada, que corresponde ao tamanho das partículas, é lida na fronteira entre interrupções e superfícies lisas líquidas.

O procedimento para a medição é a introdução de uma quantidade suficiente de amostra, sem inclusões de ar, em pontos mais baixos dos sulcos no grindometer. Posteriormente, o material é retirado de forma constante em direção à extremidade rasa dentro de um a dois segundos. Neste procedimento é realizada uma régua perpendicularmente tanto para a superfície do valor do teste quanto para as ranhuras. A avaliação deve ser feita dentro de 3 segundos após a amostra ter sido retirada: para este objetivo, a superfície da amostra é inspecionada contra uma fonte de luz, a partir de um ângulo raso (20° a 30°), perpendicularmente aos sulcos. O ponto está localizado na qual as partículas acumuladas e/ou faixas de seu risco começam a ser visíveis. O tamanho das partículas é definido como a profundidade do sulco atribuído a este local.

A quantidade de pigmentos eletricamente condutivos pode variar muito amplamente e é de 0,01 a 25% em massa, baseado na massa total da composição, dos negros-de-fumo condutivos, grafeno, fulerenos, sulfato de bário condutivos, pigmentos perolizados lubrificantes e pigmentos metálicos. Preferencialmente, a fração é de 0,01 a 5% em massa.

A quantidade de nanopartículas e polímeros condutivos, com base na massa total da composição, é de 0,001 a 5% em massa. Preferencialmente, a quantidade é de 0,005 a 1% em massa.

Os pigmentos também podem ser incorporados à composição para uso inventivo através de pastas de pigmentos.

A composição para uso inventivo contém ainda de 5 a 80% em massa, baseado na massa total da composição, de pelo menos um pigmento não condutivo. Exemplos de pigmentos adequados são rutilo (dióxido de titânio), cal, dióxido de silício, talco e sílica. É vantajoso o uso de rutilo pigmento não condutivo. O rutilo preferencialmente tem um tamanho de partícula de menos de 40 pm, mais preferivelmente menos do que 35 pm, com particular preferência inferior a 30 pm. O tamanho das partículas é determinado por meio de uma tela de tecido. O pigmento não condutivo é aplicado a uma tela de tecido de tamanho definido. A fração de rastreio tem um tamanho de partícula, que é igual ao ou menor que o tamanho da malha da tela.

Além disso, os pigmentos não condutivos são, por exemplo, pigmentos orgânicos e inorgânicos, e também enchimentos tais como sulfato de cálcio, sulfato de bário não condutivo, silicatos, tais como bentonita ou caulim, talcoo, sílicas, óxidos, tais como o hidróxido de alumínio ou hidróxido de magnésio, enchimentos orgânicos, tais como fibras têxteis, fibras de celulose, fibras de polietileno ou de farinha de madeira, óxido de ferro, fosfato de zinco ou silicato de chumbo.

A composição para uso inventivo preferencialmente contém de 10 a 50% em massa de pigmentos não condutivos.

Em uma modalidade preferida da invenção o pigmento condutivo compreende pelo menos um negro-de-fumo e o pigmento não condutivo compreende pelo menos rutilo.

A composição para uso inventivo compreende ainda pelo menos um composto selecionado do grupo consistindo em poliéteres, oligoéteres, polissiloxanos e etinóis alifáticos, como agentes de controle de fluxo. Os agentes de controle de fluxo são substâncias que, ao reduzir a viscosidade e/ou a tensão superficial, auxiliam de materiais de revestimento úmido a formar filmes que fluem uniformemente (Rõmpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag Stuttgart 1998, ISBN 3-13-776001-1, entry heading Verlauf (hilfs) mittel). Os polissiloxanos são particularmente preferidos. A composição contém de 0,001 a 25% em massa de ditos agentes de controle de fluxo, com base na massa total da composição. Preferencialmente, há presente de 0,001 a 25% em massa, mais preferencialmente de 0,001% a 5% em massa.

Além disso, a composição para uso inventivo é de 0,05 a 20% em massa, baseado na massa total da composição, de pelo menos um poli10 isocianato não bloqueado. Estes poli-isocianatos não bloqueados funcionam como agentes de cura. Os agentes de cura são os componentes de um material de revestimento de dois componentes que, após ter sido misturado com a moagem, traz a reticulação química (Rõmpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag Stuttgart 1998, ISBN 3-13-776001-1, entry heading Hárter).

Os poli-isocianatos não bloqueados são os poli-isocianatos que contêm pelo menos dois grupos NCO livres. Os poli-isocianatos não bloqueados são preferencialmente livres de grupos NCO bloqueados.

Os poli-isocianatos não bloqueados incluem, em princípio todos os poli-isocianatos típicos e conhecidos, alifáticos, cicloalifáticos, alifáticocicloalifático, aromáticos, alifático-aromáticos e/ou cicloalifático-aromáticos e adutos poli-isocianato que são utilizados no campo dos revestimentos, e também são referidos como poli-isocianatos de pintura. Os poli-isocianatos especialmente adequados, em adição a di-isocianatos, incluem, em particular, oligômeros e/ou polímeros de di-isocianatos.

Oligômeros e polímeros que podem ser utilizados são poliisocianatos de maior funcionalidade, tendo uma funcionalidade de estatística média de 2,5 a 6, mais particularmente de 2,5 a 5.

Exemplos de poli-isocianatos adequados de maior funcionalidade são pré-polímeros de poliuretano que contém grupos isocianato, podem ser preparados por reação de polióis com um excesso de di-isocianatos, e são de baixa viscosidade, preferencialmente. Também é possível utilizar poli-isocianatos contendo isocianurato, biureto, alofanato, imínooxadiazinediona, uretano, uréia, carbodiimida e/ou grupos uretdiona. Os poli-isocianatos contendo grupos uretano, por exemplo, são obtidos pela reação de alguns dos grupos isocianato com polióis, tais como trimetilolpropano e glicerol, por exemplo. É dada preferência à utilização do di-isocianatos descritos em detalhes abaixo, ou seus oligômeros ou polímeros.

Muito especial preferência é dada ao uso de misturas de adutos de poli-isocianatos que contêm grupos urediona e/ou isocianurato e/ou alofanato e são baseadas em di-isocianato de hexametileno - como são forma11 dos por oligomerização catalítica do di-isocianato de hexametileno utilizando catalisadores adequados - e com base em di-isocianato de isoforona.

Exemplos de di-isocianatos adequados são di-isocianato de isoforona (IPDI; = 5-isocianato-1-isocianatometil-1,3,3-trimetilciclo-hexano), 5isocianato-1-(2-isocianatoet-1-il)-1,3,3-trimetilciclo-hexano, 5-isocianato-1-(3isocianatoprop-1-il)-1,3,3-trimetilciclo-hexano, 5-isocianato-(4-isocianatobut1 -il)-1,3,3-trimetilciclo-hexano, 1 -isocianato-2-(3-isocianatoprop-1 -il)ciclohexano, 1 -isocianato-2-(3-isocianatoet-1 -il)ciclo-hexano, 1 -isocianato-2-(4isocianatobut-1-il) ciclo-hexano, 1,2-di-isocianatociclobutano, 1,3-diisocianatociclobutano, 1,2 di-isocianatociclopentano, 1,3-diisocianatociclopentano, 1,2-di-isocianatociclo-hexano, 1,3,-di-isocianatociclohexano 1,4-di-isocianatociclo-hexano, 2,4'-di-isocianato de diciclohexilmetano, 4,4 '-di-isocianato de diciclo-hexilmetano, 4,4'-di-isocianato de diciclo-hexilmetano líquido com um teor de trans / trans de até 30% em massa, preferencialmente de 25% em massa, e em particular de 20% em massa, que é obtida por isômero misturas de bis(4-aminociclo-hexil)metano ou por cristalização fracionada de bis(4 isocianatociclo-hexil)metano comercial, de acordo com as patentes DE-A-4414032, GB-A-1220717, DE-A-1618795 ou DE-A-1793785; di-isocianato de trimetileno, di-isocianato de tetrametileno, di-isocianato de pentametileno, di-isocianato de hexametileno (HDI), diisocianato de etiletileno, di-isocianato de trimetilhexano, di-isocianato de heptametileno ou di-isocianatos derivados de ácidos graxos dímeros, como os vendidos pela Henkel, sob a marca DDI 1410 e descrito na patente WO 97/49745 e WO 97/49747, mais particularmente 2-heptil-3,4-bis(9isocianatononil)-1-pentilciclo-hexano, 1,2-, 1,4- ou 1,3 bis(isocianatometil)ciclo-hexano, 1,2-, 1,4- ou 1,3-bis(isocianatoet-1-il)ciclo-hexano, 1,3-bis(3isocianatoprop-1-il)ciclo-hexano ou 1,2-, 1,4- ou 1,3-bis(4-isocianatobut-1il)ciclo-hexano, di-isocianato de tetrametilxilileno (ou seja, 1,3-bis-(2isocianatoprop-2-il)benzeno) ou di-isocianato de tolileno.

Os di-isocianatos especialmente preferidos são di-isocianato de hexametileno e di-isocianato de isoforona.

Preferencialmente, as misturas de di-isocianatos e também seus oligômeros e polímeros funcionais como poli-isocianatos não bloqueados. Utiliza-se mais particularmente di-isocianato de hexametileno, di-isocianato de isoforona e seus oligômeros e polímeros como poli-isocianatos não bloqueados.

A relação quantitativa entre o componente aglutinante e o componente poli-isocianato é escolhido de forma que o número de grupos OH em relação ao número de grupos NCO reativos não bloqueados está em uma relação molar de 1:0.5 e 1:3, preferencialmente 1:1 a 1 : 2.

A composição para uso inventivo pode incluir agentes de cura adicionais que não poli-isocianatos não bloqueados. Os siloxanos oligoméricos também podem estar presentes como agentes de cura. Preferencialmente, no entanto, siloxanos oligoméricos não se apresentam como agentes de cura.

A composição para uso inventivo adicionalmente contém de 10 a 60% em massa de água, com base na massa total da composição. Preferencialmente, a composição para uso inventivo contém de 20 a 40% em massa, preferencialmente mais de 30 a 40% em massa.

Como um componente adicional, a composição para uso inventivo pode incluir pelo menos um solvente orgânico. Os solventes para os fins da presente invenção são líquidos orgânicos que são capazes de dissolver outras substâncias gasosas, líquidas ou sólidas. Estes solventes podem ser inertes em relação a outros componentes da composição para uso, ou pode funcionar como um solvente que se torna parte do aglutinante, por reação química, no curso de formação de filme (conhecido como diluentes reativos). É preferível o uso de solventes que são inertes em relação aos outros componentes da composição.

Exemplos de solventes orgânicos adequados são hidrocarbonetos aromáticos, alifáticos ou cicloalifáticos e também álcoois alifáticos, cetonas alifáticas e aminas alifáticas.

A composição para uso inventivo contém de 0 a 20% em massa de solventes orgânicos, com base na massa total da composição. Preferencialmente, a composição contém de 1 a 12%, em massa de solventes orgâ13 nicos, muito preferencialmente de 2 a 10% em massa.

Além disso, a composição para uso inventivo pode incluir aditivos diferentes dos componentes acima mencionados de a a g. Exemplos de aditivos adequados são:

-Dispersantes;

-catadores de radicais livres;

-Inibidores de corrosão orgânicos;

-Catalisadores de reticulação tais como sais orgânicos e inorgânicos e complexos de estanho, chumbo, antimônio, bismuto, ferro ou manganês, preferencialmente sais orgânicos e complexos de bismuto e de estanho, mais particularmente, lactato de bismuto, hexanoato de etila ou dimetilolpropionato, óxido de dibutilestanho ou dilaurato de dibutilestanho;

-Aditivos de derrapagem;

-Inibidores de pocalrização;

-Antiespumantes;

-Emulsificantes, especialmente os emulsificantes não iônicos como alcanóis e polióis alcoxilados, fenóis e emulsificantes alquilfenóis ou aniônicos, tais como sais de metais alcalinos ou sais de amônio de ácidos alcanecarboxílicos, ácidos alcanossulfônicos e ácidos sulfo de alcanóis e polióis alcoxilados, fenóis e alquilfenóis;

-Agentes umectantes;

-Assistentes de formação de filme, tais como derivados de celulose;

-Retardadores de chama;

-Agentes anticratera;

-Controle de aditivos reológicos.

Exemplos adicionais de aditivos de revestimento adequados estão descritos no livro Lackadditive [Aditivos para Revestimentos] por Johan Bieleman, Wiley-VCH, Weinheim, New York, 1998.

A composição para uso inventivo compreende preferivelmente dispersantes e auxiliares de formação de filme.

A composição para uso inventivo pode ser preparada a partir de um sistema modular que compreende

a. um módulo aglutinante compreendendo

i. todos os aglutinantes e ii. água e

b. um módulo de agente de cura compreendendo iii. todos os isocianatos não bloqueados, iv. quando apropriado, todos os agentes de cura adicionais, e

v. água e/ou solventes orgânicos.

Os componentes adicionais da composição para uso inventivo podem estar presentes no módulo de aglutinação, no módulo de agente de cura ou em ambos os módulos. Os componentes adicionais podem ser igualmente divididos por módulos adicionais. Os solventes orgânicos podem estar presentes em parte ou totalmente no módulo de aglutinação.

A invenção também fornece um método de revestimento de compósitos poliméricos/fibrosos como um substrato para engenharia de aeronaves ou de viagens espaciais. Este método é realizado pela aplicação ao substrato, nesta ordem

a. quando apropriado, um iniciador em molde,

b. pelo menos uma composição para uso inventivo, e

c. pelo menos, um revestimento de acabamento que é composto de

i. pelo menos uma camada de base e/ou ii. pelo menos um verniz, a composição para uso inventivo sendo totalmente curada e o acabamento em seguida, sendo aplicado e curado, ou o acabamento a sendo aplicado antes da cura completa da composição para uso inventivo, e filmes b e c sendo conjuntamente totalmente curados. Preferencialmente, a composição para uso inventivo é completamente curada antes de tudo.

O substrato não é, como é normalmente o caso com substratos de alumínio, pré-tratado quimicamente. Pode, no entanto, ser pré-tratado fisicamente. É possível, no entanto, para aplicar um iniciador em molde como uma primeira camada de substrato, e este é o preferido. Os iniciadores em molde servem como uma base de aderência para o resto do sistema de revestimento, e servem para nivelar a superfície geralmente áspera de um compósito de substrato. Os iniciadores em molde adequados podem ser preparados com base epóxi ou em uma base de poli(met)acrilato isocianatocurável.

A temperatura de cura para a composição para uso inventivo deve ser escolhida de forma que a estrutura e a construção do substrato não sejam alteradas e/ou não sejam danificados. Em vista das características das composições, uma temperatura de cura, mesmo inferior a 40 °C é suficiente.

A composição para uso inventivo é aplicada de modo a dar, preferencialmente, uma espessura de filme seco de 40 a 120 pm. Normalmente, a espessura de filme seco é de 40 a 80 pm, preferencialmente de 50 a 70 pm. Alternativamente, as composições para uso inventivo podem ser aplicadas com maior espessura de filme seco, de até 100 ou 120 pm.

O acabamento é composto por pelo menos uma camada de base, pelo menos, um verniz, ou pelo menos uma camada de base e pelo menos um verniz. Quando o acabamento é composto de camada de base e verniz, a camada de base é aplicada em primeiro lugar e depois o verniz. Várias aplicações da camada de base e/ou do verniz são possíveis. Preferencialmente, o acabamento é composto de camada de base e verniz ou apenas de verniz. Mais preferencialmente, o acabamento é composto de camada de base e verniz. Com preferência particular, uma camada de cada uma camada de base e verniz são aplicadas. Se, no entanto, a camada de base é elevada em sólidos, ou seja, se um teor de sólidos de 70% ou mais é atingido (conhecido como alto teor de sólidos), o verniz não é preferencialmente utilizado. O teor de sólidos é a fração de massa, que permanece como resíduo após evaporação a 120 °C por 60 minutos.

Como camada de base e verniz, é possível usar camada de base e vernizes típicos, a maioria reticula quimicamente. Os materiais de re16 vestimento preferidos curam abaixo de 40 °C, mais preferivelmente abaixo de 35 °C, mais preferencialmente abaixo dos 30 °C, e mais particularmente abaixo de 25 °C. Utiliza-se normalmente sistemas de poliuretano (isocianato agente de cura mais aglutinante contendo OH).

A espessura de filme seco do sistema de acabamento é preferencialmente de 60 a 100 pm.

Adicionalmente, fornecidos no âmbito da invenção são compósitos poliméricos/fibrosos revestidos que são obtidos pelo método de revestimento especificado acima.

Composições que curam abaixo de 40 °C são adicionalmente fornecidas (as composições inventivas). Estas composições compreendem os seguintes componentes:

a. de 1 a 50% em massa de uma mistura de aglutinante que compreende pelo menos um poli(met)acrilato hidróxi funcional e pelo menos um aglutinante hidróxi funcional selecionado a partir de poliésteres e poliuretanos,

b.

i. de 0,01 a 25% em massa de pelo menos um pigmento condutivo selecionado do grupo que consiste em negros-de-fumo condutivos, grafeno, fulerenos, pigmentos perolizados lubrificantes e pigmentos metálicos, ou ii. de 0,001 a 5% em massa de pelo menos um pigmento condutivo selecionado a partir de nanopartículas e polímeros condutivos,

c. de 5 a 80% em massa de pelo menos um pigmento nãocondutivo,

e. de 0,05 a 20% em massa de pelo menos um isocianato não bloqueado,

f. de 10 a 60% em massa de água, e

g. de 0 a 20% em massa de solventes orgânicos, a porcentagem em massa de dados baseando-se na massa total da composição.

Como aglutinantes, é possível utilizar os aglutinantes já descritos acima, nas quantidades especificadas acima.

As informações acima em relação à composição para uso inventivo podem ser transpostas por analogia para a composição inventiva. Por exemplo, informações em frações de massa e exemplos, especialmente as modalidades preferidas, sobre os pigmentos condutivos, os pigmentos não condutivos, os compostos que atuam como agentes de controle de fluxo e são selecionados do grupo consistindo em poliéteres, oligoéteres, polissiloxanos e etinóis alifáticos, os isocianatos não bloqueados e agentes de cura adicionais, a água e os solventes orgânicos, também se aplicam de forma análoga para as composições inventivas.

A composição inventiva pode também incluir os aditivos adicionais acima identificados.

A composição inventiva cura preferencialmente em temperaturas abaixo de 35 °C, mais preferivelmente abaixo de 30 °C, mais preferencialmente abaixo dos 25 °C, e mais particularmente a 18 a 23 °C.

A invenção também fornece um método de preparar a composição inventiva. Este método compreende

a. mistura e moagem pelo menos um aglutinante da composição inventiva, pelo menos, um pigmento condutivo, e água até formar uma pasta, e

b. mistura da pasta com pelo menos um pigmento não condutivo e pelo menos um composto como agente de controle de fluxo, selecionado do grupo consistindo em poliéteres, oligoéteres, polissiloxanos e etinóis alifáticos, para dar um componente I, e depois mistura do dito componente

c. com o(s) poli-isocianato(s) não bloqueado (s) como componente II.

A invenção adicionalmente fornece um sistema de pintura de revestimento único ou múltiplo que compreende ao menos um filme de pintura da composição inventiva. O sistema de pintura de revestimento múltiplo pode adicionalmente compreender ao menos um iniciador em molde descrito acima e/ou ao menos um revestimento de acabamento descrito acima. A sequência de aplicação e cura dos filmes é análoga àquela do método de revestimento para a composição para uso inventivo descrito acima. O filme de revestimento obtido a partir da composição inventiva é preferencialmente aplicado de forma a dar uma espessura de filme seco de 40 a 120 pm. Normalmente, a espessura de filme seco de é 40 a 80 pm, preferencialmente de 50 a 70 pm. As composições para uso inventivo, no entanto, podem ser aplicadas de tal forma que a maior espessura de filme seco de 100 a 120 pm seja obtida.

A invenção adicionalmente compreende compósitos poliméricos/fibrosos revestidos com a composição inventiva.

Uma parte adicional da invenção é um sistema modular para a preparação de composições inventivas. O sistema compreende:

a. um módulo aglutinante compreendendo i - todos os aglutinantes e ii - água e

b. um módulo de agente de cura compreendendo i - todos os poli-isocianatos não bloqueados ii - quando apropriado, todos os agentes de cura, e iii - água e/ou solventes orgânicos.

Os componentes adicionais da composição inventiva podem estar presente no módulo aglutinante, no módulo de agente de cura ou em ambos os módulos. Os componentes adicionais podem igualmente ser divididos em módulos adicionais. Os solventes orgânicos podem também estar presentes parcialmente ou completamente no módulo aglutinante.

Um sistema modular preferido para a preparação de composições inventivas compreende:

a. o módulo aglutinante compreendendo i - todos os aglutinantes, ii - ao menos um pigmento condutivo, iii - ao menos um pigmento não condutivo, iv - ao um agente de controle de fluxo, e v - água e

b. o módulo agente de cura compreendendo

i. todos os poli-isocianatos não bloqueados, ii. quando apropriado, todos os agentes de cura adicionais, e iii. solventes orgânicos.

No texto abaixo, a invenção é elucidada em mais detalhes com 10 referência aos exemplos.

Exemplos

1. Preparação de iniciadores de superfície 1a. pasta

Em um recipiente de agitação adequado, os componentes indi15 cados na tabela abaixo foram adicionados em sucessão com agitação, lentamente, a temperatura ambiente (21 °C) e homogeneizados (cerca de 1250 a 1500 rpm). O material foi sujeitado à ação de um dissolvente a 3000 rpm por cerca de 15 minutos. Subsequentemente, este material foi moído a um tamanho de partícula menor que 10 pm, utilizando um moinho de contas por cerca de 2 horas.

Partes (massa)	Substância
18,56	Aglutinante contendo hidroxila
0,17	Dispersante comercial para a área aquosa
0,65	Negro-de-fumo condutivo comercial
3,98	Água

1b. Conclusão

Em um recipiente de agitação adequado, as substâncias indicadas na tabela abaixo foram combinadas com agitação e homogeneizadas.

Partes (massa)	Função
23,36	Pasta 1a
66,90	Pasta de rutilo, dispersa com poliéster contendo hidroxila e poliuretano contendo hidroxila

Partes (massa)	Função
5,03	Solventes orgânicos
0,57	Dispersante com base poliéter comercial
0,25	Antiespumante com base polissiloxano comercial
0,98	Dispersante comercial com base siloxano modificado com poliéter
2,91	Água

A mistura 1b tem um número aritmeticamente determinado de

OH de 0,5mg KOH/g.

1c. Agente de cura

Em um recipiente de agitação adequado, os materiais brutos indentificados na tabela abaixo foram combinados com agitação e homogeneizados.

Partes (massa)	Material bruto
32,25	IPDI polímero
0,23	IPDI
0,1	HDI
32,4	HDI polímero
35	Solventes orgânicos

2. Aplicação

O material de revestimento do experimento 1b é adicionado em uma proporção de massa de 100:5 ao agente de cura 1c, dando uma pro10 porção de OH para grupos NCO de 1:1.46.

Utilizando uma pistola de pulverizar (Deviilbiss GFG gravity-feed spray gun), o iniciador de superfície foi aplicado com uma espessura de filme úmido de 60 pm a um plástico reforçado com fibra de carbono cuja matriz compreende resinas epóxi, resultando em uma espessura de filme seco de

55 pm. Após 4 horas a 25°C, a resistência da superfície, medida por meio de um aparelho de medição de alta voltagem, era de 10⁶ohm.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Uso de uma composição curada abaixo de 40 ²C caracterizado pelo fato de ser como iniciadores de superfície para revestimento de compósitos poliméricos/fibrosos, em que a composição compreende:

a. de 1 a 50% em massa de pelo menos um aglutinante hidróxi funcional selecionado a partir de um grupo consistindo em poli(met)acrilatos, poliésteres e poliuretanos,

b.

1. de 0,01 a 25% em massa de pelo menos um pigmento condutivo selecionado a partir do grupo consistindo em negro-de-fumo condutivos, grafeno, fulerenos, pigmentos perolizados lubrificantes e pigmentos metálicos, ou ii. de 0,0001 a 5% em massa de pelo menos um pigmento condutivo selecionado a partir de nanopartículas e polímeros condutivos,

c. de 5 a 80% em massa de pelo menos um pigmento não condutivo,

d. 0,001 a 25 % em massa de pelo menos composto selecionado a partir de um grupo consistindo em poliéteres, oligoéteres, polissiloxanos e etinóis alifáticos como agente de controle de fluxo,

e. de 0,05 a 20% em massa de pelo menos um poliisocianato não bloqueado,

f. de 10 a 60% em massa de água, e

g. de 0 a 20% em massa de solventes orgânicos, a porcentagem em massa figura ser baseada no total de massa da composição.
2. Uso de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os iniciadores de superfície são empregados para o revestimento antiestático dos compósitos.

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3. Uso de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o revestimento tem uma resistência de superfície de 102 a 108 ohm.
4. Uso de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que os compósitos poliméricos/fibrosos são utilizados em engenharia de aeronaves ou viagens espaciais.
5. Uso de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que aglutinantes adicionais estão presentes.
6. Uso de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o pigmento não condutivo é selecionado a partir do grupo consistindo em dióxido de titânio, cal, dióxido de silício, talco e sílicas.
7. Uso de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que pelo menos um negro-defumo está incluído como um pigmento eletricamente condutivo e pelo menos um dióxido de titânio está incluído como um pigmento eletricamente não condutivo.
8. Uso de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o negro-de-fumo tem um tamanho de partícula de 20 pm ou menos.
9. Uso de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o solvente orgânico é selecionado a partir do grupo consistindo em hidrocarbonetos aromáticos, hidrocarbonetos alifáticos, hidrocarbonetos cicloalifáticos, álcoois alifáticos, cetonas alifáticas e aminas alifáticas.
10. Uso de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a composição é preparada a partir de um sistema modular compreendendo:

a. Um módulo aglutinante compreendendo

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i. Todos os aglutinantes e ii. Água, e

b. Um módulo de agentes de cura compreendendo

i. Todos os poli-isocianatos não bloqueados, ii. Quando apropriado, todos os agentes de cura adicionais, e iii. Água e/ou solventes orgânicos.
11. Composição caracterizada pelo fato de compreende:

a. de 1 a 50% em massa de uma mistura aglutinante compreendendo ao menos um poli(met)acrilato hidróxi funcional e ao menos um aglutinante hidróxi funcional selecionado a partir de poliésteres e poliuretanos,

b.

i - de 0,01 a 25 % em massa de ao menos um pigmento condutivo selecionado a partir do grupo consistindo em negros-de-fumo condutivos, grafenos, fulerenos, pigmentos perolizados lubrificantes e pigmentos metálicos, ou ii - de 0,001 a 5% em massa de ao menos um pigmento condutivo selecionado a partir de nanopartículas e polímeros condutivos,

c. de 5 a 80 % em massa de ao menos um pigmento eletricamente não condutivo,

d. de 0,001 a 25% em massa de ao menos um composto selecionado a partir de um grupo consistindo em poliéteres, oligoéteres, polissiloxanos e etinóis alifáticos como agente de controle de fluxo.

e. de 0,05 a 20% em massa de ao menos um poliisocianato não bloqueado,

f. de 10 a 60% em massa de água,

g. e de 0 a 20% em massa de solventes orgânicos, a porcentagem em massa figura ser baseada no total de massa da

Petição 870180065185, de 27/07/2018, pág. 11/20 composição, e a composição curada abaixo de 40^0.
12. Composição de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de que o negro-de-fumo condutivo tem um tamanho de partícula de 10pm ou menos.
13. Método de revestimento de compósitos poliméricos e fibrosos para engenharia de aeronaves ou viagens espaciais, caracterizado pelo fato de que compreende nesta ordem:

a. Quando apropriado, aplicação de um iniciador em molde,

b. Aplicação de ao menos uma composição como definida na reivindicação 11 ou 12,

c. Ao menos um revestimento de acabamento que é composto de:

i. Ao menos uma camada de base e/ou ii. Ao menos um verniz, a composição sendo completamente curada e o revestimento de acabamento, então, sendo aplicado e curado ou o revestimento de acabamento sendo aplicado antes da composição ser completamente curada, e os filmes b e c sendo juntamente completamente curados.
14. Compósito polimérico/fibroso revestido caracterizado pelo fato de que pode ser obtido através do método de revestimento como definido na reivindicação 13.
15. Método para a preparação de uma composição como definida na reivindicação 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que compreende:

a. Misturar e triturar ao menos um aglutinante, ao menos um pigmento eletricamente condutivo e água a uma pasta, e

b. Misturar a pasta com ao menos um pigmento eletricamente não condutivo e ao menos um composto como agente de controle de fluxo, selecionado a partir do grupo

Petição 870180065185, de 27/07/2018, pág. 12/20 consistindo em poliéteres, oligoéteres, polissiloxanos e etanóis alifáticos, para fornecer um componente I e então misturá-lo

c. Com o(s) poli-isocianato(s) não bloqueado(s) como componente II.
16. Sistema de pintura de revestimento único ou múltiplo caracterizado pelo fato de que compreende ao menos um revestimento compreendendo uma composição como definida na reivindicação 11 ou 12.
17. Sistema de pintura de revestimento único ou múltiplo de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o revestimento compreendendo a composição tem uma espessura de filme seco de 40 a 120 pm.
18. Compósito polimérico/fibroso caracterizado pelo fato de ser revestido com a composição como definida na reivindicação 11 ou 12.
19. Sistema modular para preparação de uma composição como definida na reivindicação 11 ou 12, caracterizado pelo fato de compreender, ao menos:

a. Um módulo aglutinante compreendendo i - todos os aglutinantes e ii - água e

b. Um módulo de agente de cura compreendendo i - todos os poli-isocianatos não bloqueados, ii - onde apropriado, outros agentes de cura além de poli-isocianatos não bloqueados, e iii - água e/ou solventes orgânicos.
20. Sistema modular de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que

a. O módulo aglutinante compreende i - todos os aglutinantes, ii - ao menos um pigmento eletricamente condutivo,

Petição 870180065185, de 27/07/2018, pág. 13/20 iii - ao menos um pigmento eletricamente não condutivo, iv - ao menos um agente de fluxo e v - água e

b. O módulo de agente de cura compreende i - todos os poli-isocianatos não bloqueados, ii - onde apropriado, todos os agentes de cura adicionais, e iii - solventes orgânicos.

Petição 870180065185, de 27/07/2018, pág. 14/20