ES2219004T3 - Esteres de amidas secundarias del acido aspartico. - Google Patents
Esteres de amidas secundarias del acido aspartico.Info
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Abstract
Una amina secundaria de la **fórmula** en la que : a) X un grupo alquileno o arileno con una valencia de n; b) R1, R2, R4 y R5 se seleccionan cada uno independientemente del grupo que consta de un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo y un grupo arilo; c) R3 es un grupo alquilo o un grupo arilo; y d) n es un número entero mayor que uno.
Description
Ésteres de amidas secundarias del ácido
aspártico.
La invención se refiere generalmente a nuevas
aminas secundarias y a su uso en revestimientos, por ejemplo
revestimientos basados en poliureas y en una composición líquida
para señalizar calzadas.
Las aminas polifuncionales se usan en muchas
aplicaciones como correaccionantes con isocianatos polifuncionales.
Estas reacciones dan poliureas que son una clase altamente
considerada de polímeros, conocidos por su tenacidad, alta
resistencia y rendimiento dinámico mecánico y a alta temperatura.
Debido a la alta reactividad de las aminas y los isocianatos,
generalmente estas reacciones se llevan a cabo en equipos
especializados. Esto ha limitado su uso en aplicaciones
tradicionales de productos tipo adhesivos, revestimientos y
sellantes.
Las aminas primarias y secundarias típicas son
extremadamente reactivas con una variedad de electrófilos, lo cual
da lugar a tiempos de gelificación muy cortos con un tiempo de vida
útil de aplicación pequeño o nulo. La reacción de las aminas
primarias con los isocianatos es extremadamente exotérmica y
produce uniones dihidro-urea fuertemente enlazadas
por puentes de hidrógeno. Los grupos fuertemente enlazados por
puentes de hidrógeno pueden aumentar desventajosamente la viscosidad
de los productos e impedir la subsiguiente movilidad y reactividad
de los grupos funcionales unidos. Adicionalmente, en muchas
aplicaciones las velocidades de reacción incontrolables son
indeseables.
La utilidad de las aminas de la presente
invención se basa en la reacción de adición entre un componente
poliisocianato y un componente reactivo con los isocianatos, en
particular poliaminas que contienen grupos amino secundarios. En
principio, esta reacción se conoce por los documentos
DE-OS 2.158.945 (República Federal de Alemania,
1973) pero según las enseñanzas de esta publicación la reacción no
se usa para reticular composiciones de revestimientos de dos
componentes a temperaturas relativamente bajas sino más bien para la
preparación de productos intermedios que se convierten a elevadas
temperaturas en productos finales heterocíclicos.
Recientemente, Bayer Corp. ha introducido
poli(diésteres del ácido aspártico) con el nombre
DESMOPHEN™. Estas aminas secundarias reaccionan más
controlablemente con electrófilos de lo que lo hacen las
correspondientes aminas primarias. Sin embargo, los aductos de
estas aminas e isocianatos son capaces de una transformación
posterior para formar un estructura de anillo de hidantoína, dando
lugar al encogimiento del revestimiento y generando subproductos
alcohólicos no deseados.
El documento U.S. 5.126.170 describe aminas
secundarias, denominadas "derivados del poli(ácido
aspártico)", que se forman mediante la reacción tipo Michael de
poliaminas primarias con receptores de Michael tipo ésteres del
ácido maleico o ácido fumárico. Esta reacción se ilustra más
adelante como fórmula (I), en la que R_{1}, R_{2} y R_{3} son
como se definieron en la citada referencia.
Estos diésteres del ácido aspártico reaccionan
con isocianatos para formar uniones urea-diéster.
Esta reacción se ilustra más adelante como fórmula (II), en la que
R_{1}, R_{2}, R_{3} y R_{4} son como se definieron en la
citada referencia.
Sin embargo, se ha informado que las uniones
urea-diéster son inestables, ciclándose a la
hidantoína con la expulsión concomitante de alcohol. El alcohol
expulsado es problemático en algunos sistemas tales como
prepolímeros terminados en isocianato, ya que puede reaccionar
indeseablemente con grupos isocianato residuales. Los cambios
dimensionales del polímero tras la formación de la hidantoína son
también un problema potencial. Esta reacción se ilustra más
adelante como fórmula (III), en la que R_{1}, R_{2}, R_{3} y
R_{4} son como se definieron en la citada referencia.
Además de la patente de EE.UU. nº 5.126.170, en
las patentes de EE.UU. 5.236.741, 5.243.012, 5.412.056, 5.516.873 y
5.580.945 se ha descrito que los anteriores diésteres del ácido
aspártico son adecuados para la fabricación de revestimientos
basados en poliureas o poliuretanos de altas prestaciones para
aplicaciones de uso final específicas.
Existe una necesidad de revestimientos mejorados
basados poliureas y poliuretanos que tengan componentes amina que
resistan la formación de hidantoínas.
Hay una necesidad significativa de una
composición líquida para señalizar calzadas que proporcione una
durabilidad acrecentada y una reflectancia retenida una vez se
aplique a una superficie y se seque o se cure. Además, es ventajoso
aplicar señalizaciones en un intervalo de condiciones ambientales
más amplio de lo que es posible con las composiciones existentes.
También existe una necesidad de composiciones para señalizar con
perfiles de curado mejorados para asegurar tanto el empapado del
sustrato como un tiempo sin circulación rápido. Para obtener
composiciones que estén sustancialmente exentas de componentes
orgánicos volátiles se necesitan mejoras. Composiciones de este
tipo se usan típicamente en carreteras, autopistas, aparcamientos y
caminos recreativos para formar tiras, barras y señalizaciones para
la delineación de carriles, pasos de peatones, plazas de
aparcamiento, símbolos, y leyendas y semejantes. Típicamente, se
aplican revistiendo por pulverización (es decir, pintando) la
superficie de la calzada. Para señalizar calzadas o superficies que
soportan tráfico también se han usado cintas o láminas
señalizadoras de calzadas preformadas.
Las tiras señalizadoras de calzadas, o las
señalizaciones de calzadas de otras formas, pueden incluir
elementos ópticos reflectantes adheridos a la superficie de la
calzada mediante el uso de un agente ligante. Típicamente, para
aumentar la retrorreflexión, los sistemas actuales de pinturas de
tráfico usan microesferas de vidrio convencionales de 1,5n_{D}.
Típicamente, las microesferas se revisten por inundación sobre la
señalización húmeda inmediatamente después de revestir. Esto dota a
la pintura con una retrorreflectancia mejorada y también cubre a la
superficie superior del revestimiento sin curar o sin secar con una
capa protectora de microesferas. Esta capa protectora permite que
las señalizaciones se expongan al tráfico más pronto debido a la
capa de microesferas sobre la superficie, la cual impide la
transferencia del revestimiento a la superficie de los neumáticos de
los vehículos. Esto es importante para la rapidez de la aplicación
de la señalización. El tiempo entre la aplicación y el momento en
el que el material no se transferirá a los neumáticos de los
vehículos se define como tiempo "sin circulación". Los tiempos
sin circulación más cortos aumentan la eficiencia de la
señalización reduciendo o eliminado la necesidad de interrumpir el
tráfico, mediante tales como carriles cerrados o la colocación de
dispositivos para regular el tráfico, para proteger tales
señalizaciones.
La patente de EE.UU. nº 5.478.596 describe
composiciones líquidas para señalizar calzadas que resuelven muchos
de los problemas de las composiciones para señalizar calzadas
basadas en resinas alquídicas y epoxi. Tales composiciones para
señalizar calzadas se preparan a partir de un sistema de dos partes
formador de poliuretanos que consta de un primer componente que
tiene grupos reactivos con los isocianatos (un poliol) y un segundo
componente que tiene grupos isocianato. Se describe que tales
composiciones se secan más rápido, soportan mejor la intemperie, y
no se decoloran tan fácilmente como las composiciones basadas en
resinas alquídicas y epoxi. Sin embargo, las composiciones
ejemplificadas requieren isocianatos aromáticos en combinación con
los polioles y un catalizador. Se sugiere que cualquier
poliisocianato aromático incoloro o ligeramente coloreado aumenta
la reactividad y disminuye la viscosidad del componente isocianato
y proporciona un poliuretano más duro. Los isocianatos aromáticos
no son particularmente deseables porque los poliuretanos
resultantes están sujetos a degradación medioambiental y a
decoloración. Asimismo, muchos isocianatos aromáticos de menor peso
molecular que disminuirían la viscosidad y modificarían la
reactividad o las propiedades de la película pueden poseer
potencialmente un riesgo significativo de inhalación o de peligro
de toxicidad relacionados con su presión de vapor. Además, no es
deseable el uso de catalizadores porque también pueden catalizar la
degradación de los poliuretanos. Para superar las deficiencias de
los isocianatos aromáticos, se podrían usar isocianatos alifáticos
con polioles; sin embargo, para obtener suficientes velocidades de
curado esto requeriría el uso de un catalizador o de un isocianato
aromático junto con un isocianato alifático.
En Chemical abstracts, 1987, 107, resumen nº
175483q y ZH.ORG.KHIM., 1987, 23, 317-324 se
describe la reacción de N,N-dietilfumarato de etilo
con aminas secundarias cíclicas específicas y butilamina.
En G. Schröter et al., "Ubre das alpha
-Anilidobrenzweinestersäurenitril und seine Umwandlungsprodukte",
Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, 1902, 35,
2078-2080, se describe un éster etílico de la amida
del ácido anilidometilbutanodioico.
En J. Am. Chem. Soc., 1964, 86,
4162-4166, Rolf Paul et al. describen un
mecanismo para la deshidratación de asparagina y derivados del
ácido maleámico provocada por
N,N'-diciclohexilcarbodiimida.
Por tanto, aún existe una necesidad de
composiciones líquidas para señalizar calzadas que puedan
proporcionar simultáneamente todas estas características en un
único material: reducido impacto medioambiental a través de
formulaciones que tengan un bajo contenido de compuestos orgánicos
volátiles o que estén sustancialmente exentas de disolventes;
equilibrio mejorado de la reología del revestimiento durante la
aplicación y de la formación de la película para promover el
empapado del sustrato y el curado rápido de las películas sin
circulación; un intervalo más amplio de condiciones metereológicas
para la aplicación del revestimiento; y una eficacia mejorada de la
señalización a través del aumento de la durabilidad y del aumento
de la retención de la reflectancia. Son especialmente necesarias
las composiciones para señalizar calzadas que resisten el
encogimiento, evitando así las fisuras, las imperfecciones del
revestimiento y las roturas.
Los presentes inventores han descubierto nuevas
aminas secundarias que reaccionan con isocianatos para formar
uniones urea estables. Estas aminas se pueden producir limpiamente
vía una reacción tipo Michael de aminas primarias con derivados del
ácido maleico (amidas/ésteres) y del ácido fumárico
(amidas/ésteres) diversamente sustituidos.
Por consiguiente, la presente invención incluye
en su primer aspecto una nueva amina secundaria de la fórmula
mostrada en la presente memoria como fórmula (IV)
en la que X es un grupo alquileno o arileno con
una valencia de n; R_{1}, R_{2}, R_{4} y R_{5} son cada uno
independientemente un átomo de H, un grupo alquilo o un grupo
arilo; R_{3} es un grupo alquilo o un grupo arilo; y n es un
número entero mayor que 1; o en la
que
- a)
- X un grupo alquilo, alquileno, arilo o arileno con una valencia de n;
- b)
- R_{4} y R_{5} se seleccionan cada uno independientemente del grupo que consta de un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo y un grupo arilo;
- c)
- R_{3} es un grupo alquilo o un grupo arilo;
- d)
- n es un número entero mayor o igual que uno; y
- e)
- R_{1} es un átomo de hidrógeno, y R_{2} es un grupo alquilo de 1 a 5 átomos de carbono, o un grupo arilo.
Un segundo aspecto de la presente invención es
una composición de revestimiento basada en poliureas derivada de un
componente poliisocianato y de un componente reactivo con los
isocianatos que al menos incluye un compuesto que corresponde a las
aminas secundarias que se describen en la reivindicación 8.
Un tercer aspecto de la presente invención
incluye un procedimiento para preparar un revestimiento basado en
poliureas según la reivindicación 15. Este procedimiento consiste
en revestir un sustrato con un componente poliisocianato y un
componente reactivo con los isocianatos que al menos incluye un
compuesto correspondiente a las nuevas aminas secundarias de la
presente invención, y endurecer a continuación dicha composición a
una temperatura que varía de 10ºC a 80ºC.
La presente invención proporciona también una
composición líquida de dos partes para señalizar calzadas según la
reivindicación 16, que incluye un agente ligante que tiene grupos
poliurea, en la que el agente ligante se prepara a partir de una
composición de revestimiento de dos partes que contiene un
componente amina que incluye una o más aminas secundarias como se
definieron anteriormente y, opcionalmente, uno o más
correaccionantes con la funcionalidad amina, y un componente
isocianato que comprende uno o más poliisocianatos.
Preferiblemente, la señalización de calzadas incluye un agente
ligante que tiene grupos urea, en la que el agente ligante se
prepara a partir de una composición de revestimiento de dos partes
que contiene un componente amina que incluye una o más aminas
secundarias que se definieron anteriormente y, opcionalmente, uno o
más coarreaccionantes con la funcionalidad amina, y un isocianato
que tiene uno o más poliisocianatos, en la que la composición de
revestimiento tiene una temperatura mínima de aplicación de al
menos aproximadamente 10ºC y un tiempo sin circulación no mayor que
aproximadamente 5 minutos. También se proporciona una superficie
que soporta tráfico que tiene sobre la misma tal señalización de
calzadas, y una señalización de calzadas preformada en la que la
composición se reviste sobre un sustrato que se puede aplicar a una
superficie que soporta tráfico.
También se dan métodos para aplicar tales
composiciones. Por ejemplo, se da un método para señalizar una
superficie que soporta tráfico según la reivindicación 21. El
método incluye aplicar a la superficie que soporta tráfico una
composición de revestimiento de dos partes que contienen un
componente amina que incluye una o más aminas secundarias y,
opcionalmente, uno o más coarreaccionantes con la funcionalidad
amina, y un componente isocianato que tiene uno o más
poliisocianatos.
Las aminas secundarias de la invención son las de
fórmula (IV)
en la que X es un grupo alquileno o arileno con
una valencia de n; R_{1}, R_{2}, R_{4} y R_{5} son cada uno
independientemente un átomo de H, un grupo alquilo o un grupo
arilo; R_{3} es un grupo alquilo o un grupo arilo; y n es un
número entero mayor que 1; o en la
que:
- a)
- X un grupo alquilo, alquileno, arilo o arileno con una valencia de n;
- b)
- R_{4} y R_{5} se seleccionan cada uno independientemente del grupo que consta de un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo y un grupo arilo;
- c)
- R_{3} es un grupo alquilo o un grupo arilo;
- d)
- n es un número entero mayor o igual que uno; y
- e)
- R_{1} es un átomo de hidrógeno, y R_{2} es un grupo alquilo de 1 a 5 átomos de carbono, o un grupo arilo.
Un grupo alquilo es un grupo tipo hidrocarburo
parafínico que se deriva de un alcano eliminando un átomo de
hidrógeno de la fórmula. Cuando R_{1} y R_{2} se toman
conjuntamente con un átomo de nitrógeno el grupo hidrocarburo puede
ser lineal, ramificado o cíclico, teniendo de 1 a 20 átomos de
carbono. Preferiblemente, el hidrocarburo tiene de 1 a 5 átomos de
carbono. Ejemplos simples incluyen los grupos metilo (-CH_{3}) y
etilo (-CH_{2}CH_{3}).
Un grupo arilo es un grupo hidrocarburo
insaturado que tiene una estructura de anillo aromático
característica de benceno o naftaleno, es decir, el anillo de seis
átomos de carbono del benceno o los anillos condensados de seis
átomos de carbono de otros derivados aromáticos. El anillo aromático
puede estar sustituido o sin sustituir. Los posibles grupos
sustituyentes incluyen los grupos alquilo, amino, nitro, hidroxilo,
halógeno y metoxi. Un ejemplo simple de un grupo arilo (sin
sustituir) es un grupo fenilo (-C_{6}H_{5}).
Un grupo isocianato es un compuesto que contiene
el radical isocianato (-NCO). El término isocianato se refiere a un
poliisocianato, preferiblemente un diisocianato o un
triisocianato.
Un grupo arileno es un radical multivalente que
se forma eliminando un átomo de hidrógeno de al menos dos sitios
ocupados por átomos de carbono en un núcleo aromático.
Un grupo alquileno es un radical orgánico que se
forma eliminando un átomo de hidrógeno de al menos dos sitios
ocupados por átomos de carbono en un hidrocarburo alifático. Un
ejemplo simple es el radical etileno, -C_{2}H_{4}-.
Las nuevas aminas secundarias de la presente
invención se pueden producir vía reacción tipo Michael de aminas
primarias con varios amida-ésteres. Los receptores de Michael
útiles como precursores incluyen aductos de alcoholes con
isomaleimidas. Esta reacción se ilustra más adelante dando un
compuesto de fórmula (V).
El uso de una sal de organoestaño como
catalizador ha dado lugar a rendimientos acrecentados del producto
deseado. El procedimiento de la presente invención incluye hacer
reaccionar la isomaleimida anterior con un alcohol, R_{3}OH, en
presencia de un catalizador tipo organoestaño para dar un compuesto
de fórmula (V) en la que R_{2} es un grupo alquilo o un grupo
arilo, y R_{3}, R_{4} y R_{5} son como se definieron
anteriormente.
La reacción de la isomaleimida con un alcohol se
puede llevar a cabo de 0ºC a 100ºC, preferiblemente de temperatura
ambiente, 25ºC, a 70ºC. Ejemplos de sales de organoestaño
empleables como catalizadores son
dibutilestaño-dilaurato,
dibutilestaño-diacetato,
dimetilestaño-dilaurato, octoato estannoso, óxido de
bis(laurildibutilestaño),
dibutilestaño-dimercaptida, y
dibutilestaño-dimercaptida. Un catalizador preferido
es dibutilestaño-diacetato. La cantidad de
catalizador usada puede variar de 0,1 a 10% en moles, basada en la
cantidad de alcohol. Los materiales de partida tipo isomaleimida se
pueden preparar por métodos conocidos.
Un método alternativo de preparar precursores
amida-ésteres incluye hacer reaccionar un anhídrido maleico con una
amina seguido por conversión del grupo ácido carboxílico al éster
deseado. Esta reacción se ilustra más adelante.
en la que R_{1}, R_{2}, R_{3}, R_{4} y
R_{5} son como se definieron anteriormente, y Hal representa un
ion haluro, preferiblemente
yoduro.
La reacción de una amina primaria con un receptor
de Michael tipo amida-éster es con frecuencia espontánea, rápida, y
casi cuantitativa. Los aductos se pueden sintetizar simplemente
permitiendo que las mezclas de aminas primarias y receptores de
Michael permanezcan en reposo durante aproximadamente 96 horas a
aproximadamente 70ºC en ausencia de catalizador. Esta reacción se
ilustra más adelante.
en la que X, n y R_{1} a R_{5} son como se
definieron
anteriormente.
Las aminas útiles para preparar las aminas
secundarias de la presente invención incluyen, por ejemplo,
etilenodiamina, 1,2-diaminopropano,
2,5-diamino-2,5-dimetilhexano,
1,11-diaminoundecano,
1,12-diaminododecano, 2,4'
-diamino-diciclohexilmetano,
1-amino-3,5,5-trimetil-5-aminometilciclohexano,
2,4- o 2,6-diaminotolueno, 2,4'- o
4,4'-diaminodifenilmetano o sus mezclas. Las aminas
preferidas para preparar las nuevas aminas secundarias de la
presente invención incluyen 1,4-diaminobutano,
1,6-diaminohexano, 2,4,4-trimetil-,
1,6-diaminohexano,
1-amino-3,3,5-trimetil-5-aminometil-ciclohexano,
4,4'-diamino-diciclohexilmetano,
3,3-dimetil-4,4'-diamino-diciclohexilmetano
o sus mezclas. Las aminas especialmente preferidas incluyen
4,4'-metileno-bis (ciclohexilamina),
2-metil-1,5-pentanodiamina,
1,6-diaminohexano y sus mezclas.
Generalmente, la reacción transcurre hasta una
terminación del 80-99% antes de 96 horas. Puesto
que las reacciones son limpias, no es necesaria la purificación de
los productos de reacción.
Estas aminas secundarias estéricamente impedidas
reaccionan más controlablemente con electrófilos de lo que lo hacen
las correspondientes aminas primarias y en sus aductos se reduce o
elimina significativamente la formación de enlaces de hidrógeno.
Las nuevas aminas secundarias de la presente invención reaccionan
con isocianatos para formar uniones
urea-amida/éster. Esta reacción se ilustra más
adelante como fórmula (VII).
en la que X, R_{1}, R_{2} y R_{3} son como
se definieron anteriormente e Y es
X.
A diferencia de las uniones
urea-diéster, las uniones
urea-amida/éster son estables. El compuesto
amida-éster resiste la ciclación a hidantoína. Las hidantoínas
provocan encogimiento y, como se describió previamente, se forman
con uniones urea-diéster.
La presente invención se dirige además a una
composición de revestimiento basada en poliureas, que tiene un
componente poliisocianato y un componente reactivo con los
isocianatos, que al menos contiene un compuesto correspondiente a
las nuevas aminas secundarias de la presente invención o a las
aminas secundarias usadas en la presente invención que se
definieron anteriormente. La reticulación que se produce en el
procedimiento según la presente invención se basa en una reacción
de adición entre el componente poliisocianato y el componente
reactivo con los isocianatos, en particular las nuevas aminas
secundarias de la presente invención.
Los poliisocianatos incluyen compuestos que al
menos portan un grupo isocianato e incluyen poliisocianatos
conocidos de la química de los poliuretanos. Los poliisocianatos
adecuados de bajo peso molecular que tienen un peso molecular entre
168 y 5000 incluyen hexametileno-diisocianato,
2,2,4- y/o
2,4,4-trimetil-1,6-hexametileno-diisocianato,
dodecametileno-diisocianato,
1,4-diisocianatociclohexano,
1-isocianato-3,3,5-trimetil-5-isocianatometilciclohexano
(IPDI), 2,4'- y/o 4,4'-diisocianato
-diciclohexilmetano, 2,4'- y
4,4'-diisocianato-difenilmetano y
mezclas de estos isómeros con sus homólogos superiores que se
obtienen mediante la fosgenación de condensados de
anilina/formaldehído, 2,4- y/o
2,6-diisocianatotolueno y cualquiera de las mezclas
de estos compuestos.
Sin embargo, se prefiere usar derivados de estos
poliisocianatos monómeros. Estos derivados incluyen poliisocianatos
que contienen grupos biuret (carbamilurea) como, por ejemplo, se
describen en las patentes de EE.UU. nºs 3.124.605 y 3.201.372, y el
documento DE-OS 1.101.394; poliisocianatos que
contienen grupos isocianurato que, por ejemplo, se describen en la
patente de EE.UU. nº 3.001.973, y los documentos
DE-PS 1.022.789, 1.333.067 y 1.027.394 y
DE-OS 1.929.034 y 2.004.048; poliisocianatos que
contienen grupos uretano que, por ejemplo, se describen en los
documentos DE-OS 953.012, BE-PS
752.261, y las patentes de EE.UU. nºs 3.394.164 y 3.644.457;
poliisocianatos que contienen grupos carbodiimida que se describen
en los documentos DE-OP 1.092.007, la patente de
EE.UU. nº 3.152.162 y los documentos DE-OS
2.504.400, 2.537.685 y 2.552.350; y poliisocianatos que contienen
grupos alofanato que, por ejemplo, se describen en los documentos
GB-PS 994.890, BE-PS 761.626 y
NL-OS 7.102.524.
Son particularmente preferidos los
poliisocianatos modificados: N,N',N''
-tris-(6-isocianatohexil)-biuret y
sus mezclas con sus homólogos superiores y
N,N',N''-tris-(6-isocianatohexil)-isocianurato
y sus mezclas con sus homólogos superiores que contienen más de un
anillo isocianurato.
Para usar como componente poliisocianato también
son preferidos los prepolímeros y semiprepolímeros que contienen
grupos isocianato basados en los poliisocianatos monómeros simples
o modificados ejemplificados anteriormente y en compuestos
polihidroxílicos orgánicos. Generalmente, estos prepolímeros y
semiprepolímeros tienen un peso equivalente de
140-8400, preferiblemente un peso equivalente de
210-420, y se preparan de manera conocida mediante
la reacción de los materiales de partida anteriormente mencionados
en un relación equivalente NCO/OH de 1,05:1 a 10:1, preferiblemente
1,1:1 a 3:1, siendo esta reacción opcionalmente seguida por la
separación mediante destilación de cualquier poliisocianato de
partida volátil sin reaccionar que aún esté presente.
Los prepolímeros y semiprepolímeros se pueden
preparar a partir de compuestos polihidroxílicos de bajo peso
molecular que tengan un peso molecular de 62 a 299, tales como
etilenglicol, propilenglicol, trimetilolpropano,
1,6-dihidroxihexano; ésteres de bajo peso molecular
que contengan grupos hidroxilo de estos polioles con ácidos
dicarboxílicos del tipo ejemplificado posteriormente en la presente
memoria; productos de bajo peso molecular de etoxilación y/o
propoxilación de estos polioles; y mezclas de los alcoholes
polivalentes precedentes modificados o sin modificar.
Sin embargo, los prepolímeros y semiprepolímeros
se preparan preferiblemente a partir de los compuestos
polihidroxílicos conocidos de peso molecular relativamente alto de
la química de los poliuretanos que tienen un peso molecular de 300
a 8000, preferiblemente 1000 a 5000, que se determina mediante la
funcionalidad y el número OH. Estos compuestos polihidroxílicos al
menos tienen dos grupos hidroxilo por molécula y generalmente tienen
un contenido de grupos hidroxilo de 0,5 a 17% en peso.
Ejemplos de compuestos polihidroxílicos adecuados
de peso molecular relativamente alto que se pueden usar para la
preparación de los prepolímeros y semiprepolímeros incluyen los
poliéster-polioles basados en los alcoholes
monómeros de bajo peso molecular previamente descritos y ácidos
carboxílicos polibásicos tales como el ácido adípico, ácido
sebácido, ácido ftálico, ácido isoftálico, ácido tetrahidroftálico,
ácido hexahidroftálico, ácido maleico, los anhídridos de estos
ácidos y mezclas de estos ácidos y/o anhídridos de ácido. Para la
preparación de los prepolímeros y semiprepolímeros también son
adecuadas las polilactonas que contienen grupos hidroxilo,
especialmente las
poli-\varepsilon-caprolactonas.
Los poliéter-polioles, que se
obtienen de manera conocida mediante la alcoxilación de moléculas
de partida adecuadas, también son adecuados para la preparación de
los prepolímeros y semiprepolímeros que contienen grupos
isocianato. Ejemplos de moléculas de partida adecuadas para los
poliéter-polioles incluyen los polioles monómeros
previamente descritos, agua, poliaminas orgánicas que al menos
tienen dos enlaces NH y cualquiera de las mezclas de estas
moléculas de partida. El óxido de etileno y/o el óxido de propileno
son óxidos de alquileno particularmente adecuados para la reacción
de alcoxilación. Estos óxidos de alquileno se pueden introducir en
la reacción de alcoxilación en cualquier secuencia o como una
mezcla.
También son adecuados para la preparación de los
prepolímeros y semiprepolímeros los policarbonatos que contienen
grupos hidroxilo que se pueden preparar mediante la reacción de los
dioles monómeros previamente descritos con fosgeno y carbonatos de
diarilo tales como carbonato de difenilo.
Estos otros compuestos reactivos con los
isocianatos opcionalmente usados son preferiblemente compuestos
polihidroxílicos conocidos en la química de los poliuretanos e
incluyen tanto compuestos polihidroxílicos de bajo peso molecular
como los compuestos polihidroxílicos de peso molecular relativamente
alto previamente puestos de manifiesto para la preparación de los
prepolímeros y semiprepolímeros adecuados para usar como componente
poliisocianato.
Los compuestos reactivos con los isocianatos que
se pueden usar como una porción del componente poliisocianato son
los poliacrilatos hidroxi funcionales conocidos por su uso en
revestimientos basados en poliuretanos. Estos compuestos son
copolímeros de compuestos olefínicamente insaturados que contienen
grupos hidroxilo, que tienen un peso molecular promedio en número
(Mn) determinado por osmometría de membrana o de presión de vapor
de 800 a 50.000, preferiblemente 1000 a 20.000, y más
preferiblemente de 5000 a 10.000, y que tienen un contenido de
grupos hidroxilo de 0,11 a 12% en peso, preferiblemente de 1 a 10%
en peso, y más preferiblemente de 2 a 6% en peso. Los copolímeros
están basados en monómeros olefínicos que contienen grupos
hidroxilo y monómeros olefínicos que están exentos de grupos
hidroxilo. Ejemplos de monómeros adecuados incluyen monómeros
vinílicos y de vinilideno tales como estireno,
\alpha-metilestireno, o- y
p-cloroestireno, o-, m-, y
p-metilestireno,
p-terc-butilestireno; ácido
acrílico; (metil)acrilonitrilo; ésteres del ácido acrílico y
metacrílico de alcoholes que contienen de 1 a 8 átomos de carbono
tales como acrilato de etilo, acrilato de metilo, acrilato de
n-propilo y de isopropilo, acrilato de
n-butilo, acrilato de 2-etilhexilo,
metacrilato de 2-etilhexilo, acrilato de
iso-octilo, metacrilato de metilo, metacrilato de
etilo, metacrilato de butilo y metacrilato de
iso-octilo; diésteres del ácido fumárico, ácido
itacónico o ácido maleico que tienen de 4 a 8 átomos de carbono en
el componente alcohol; amida del ácido (metil)acrílico;
ésteres vinílicos de ácidos alcanomonocarboxílicos que tienen 2 a 5
átomos de carbono tales como acetato de vinilo o propionato de
vinilo; y ésteres de hidroxialquilo del ácido acrílico o metacrílico
que tienen 2 a 4 átomos de carbono en el grupo hidroxialquilo tales
como los acrilatos y metacrilatos de
2-hidroxietilo, 2-hidroxipropilo,
4-hidroxibutilo, y monoacrilato o monometacrilato
de trimetilolpropano o pentaeritritol. Para la preparación de los
poliacrilatos hidroxi funcionales también se pueden usar mezclas de
los monómeros anteriormente ejemplificados. Como una porción del
componente poliisocianato se pueden usar mezclas de los compuestos
polihidroxílicos previamente descritos.
En las composiciones de revestimiento a usar
mediante el procedimiento según la invención la relación en peso de
la cantidad total de componentes ligantes a la cantidad de
disolvente es 40:60 a 100:0, preferiblemente 60:40 a 100:0.
Las composiciones de revestimiento a usar
mediante el procedimiento según la invención también pueden
contener otros agentes auxiliares y aditivos convencionalmente
usados en revestimientos basados en poliuretanos, en particular
pigmentos, cargas, agentes niveladores, catalizadores, agentes
antisedimentación, agentes antioxidantes y agentes estabilizadores
frente a la radiación UV.
Las propiedades de los revestimientos obtenidos
mediante el procedimiento según la invención se pueden ajustar, en
particular mediante la selección adecuada de la naturaleza y de las
proporciones de los componentes de partida. Así, por ejemplo, la
presencia de compuestos polihidroxílicos lineales de peso molecular
relativamente alto en los prepolímeros o semiprepolímeros de cada
componente aumenta la elasticidad de los revestimientos; mientras
que la ausencia de tales componentes de partida aumenta la densidad
de reticulación y la dureza de los revestimientos resultantes.
Para llevar a cabo el procedimiento según la
invención las composiciones de revestimiento a usar según la
invención se aplican como una o más capas a sustratos mediante
métodos conocidos tales como pulverización, revestimiento mediante
brocha, inmersión o inundación o por medio de rodillos o aplicadores
tipo rascadores. El procedimiento según la invención es adecuado
para la formación de revestimientos sobre cualquier sustrato, por
ejemplo, metales, plásticos, madera o vidrio. Los sustratos a
revestir mediante el procedimiento según la invención se pueden
tratar con agentes de imprimación adecuados antes de que se lleve a
cabo el procedimiento según la invención.
Después de que se hayan revestido los sustratos
ejemplificados anteriormente, los revestimientos se curan mediante
el procedimiento según la invención a una temperatura de -20ºC a
100ºC. Preferiblemente, el curado se lleva a cabo a una temperatura
de 10ºC a 80ºC.
La presente invención proporciona una composición
líquida de dos partes para señalizar calzadas que contiene un
agente ligante que tiene grupos poliurea, en la que el agente
ligante se prepara a partir de una composición de revestimiento de
dos partes que tiene un componente amina que incluye una o más
aminas secundarias nuevas de la presente invención o aminas
secundarias usadas en la presente invención que se definieron
anteriormente y, opcionalmente, uno o más coarreaccionantes amina
funcionales, y un componente isocianato que tiene uno o más
poliisocianatos. Preferiblemente, la señalización de calzadas
contiene un agente ligante que tiene grupos urea, en la que el
agente ligante se prepara a partir de una composición de
revestimiento de dos partes que tiene un componente amina con una o
más aminas secundarias y, opcionalmente, uno o más coarreaccionantes
amina funcionales, y un componente isocianato que contiene uno o
más poliisocianatos, en la que la composición de revestimiento tiene
una temperatura mínima de aplicación de al menos 10ºC y un tiempo
sin circulación no mayor que 5 minutos.
En los agentes ligantes usados según la invención
hay una relación equivalente de grupos isocianato a grupos
reactivos con los isocianatos de 0,8:1 a 20:1, preferiblemente de
0,8:1 a 2:1, más preferiblemente de 0,8:1 a 1,2:1, y mucho más
preferiblemente 1:1. El compuesto polihidroxílico opcional está
presente en el componente amina en una cantidad tal que por cada
grupo amino secundario estén presentes hasta 20 grupos hidroxilo, y
preferiblemente la relación equivalente de grupos hidroxilo a
grupos amino secundarios es de 10:1 a 1:10.
Los agentes ligantes a usar según la invención se
preparan mezclando conjuntamente los componentes individuales. La
preparación de los agentes ligantes se lleva a cabo sin disolventes
o en presencia de los disolventes convencionalmente usados en los
revestimientos basados en poliuretanos. Una ventaja del
procedimiento según la invención es que la cantidad de disolvente
usado puede reducirse grandemente cuando se compara con la requerida
en los sistemas de dos componentes conocidos.
Ejemplos de disolventes adecuados incluyen
xileno, acetato de butilo, metilisobutilcetona, acetato de
metoxipropilo, N-metilpirrolidona, hidrocarburos
derivados del petróleo, isobutanol, butilglicol, butoxietanol,
clorobencenos y mezclas de tales disolventes. Se pueden usar los
disolventes alcohólicos previamente mencionados, siempre que no se
usen los compuestos polihidroxílicos opcionales.
Las composiciones para señalizar calzadas de la
presente invención contienen un agente ligante que tiene grupos
urea. Este agente ligante se prepara a partir de un sistema de dos
partes que incluye un compuesto tipo amina y un componente
isocianato. El componente tipo amina incluye la amina secundaria de
la presente invención. Preferiblemente, el componente tipo amina
incluye una o más aminas amida-éster, opcionalmente mezcladas con
uno o más coarreaccionantes amina funcionales diferentes de una
amina amida-éster. Preferiblemente, los coarreaccionantes amina
funcionales son poliaminas polímeras, y más preferiblemente,
sustancialmente diaminas polímeras. Estos coarreaccionantes amina
funcionales se seleccionan para equilibrar las propiedades del
revestimiento durante el proceso de curado y en su forma final.
Los componentes amina e isocianato se seleccionan
tal que la señalización de calzadas resultante sea generalmente
resistente y durable a las tensiones medioambientales y vehiculares
y tenga una buena visibilidad durante el día. Preferiblemente,
también tiene buena visibilidad durante la noche. La durabilidad se
puede poner en evidencia mediante una buena adhesión (por ejemplo,
anclándose) a una amplia variedad de superficies de sustratos, que
incluyen hormigón, asfalto y otras señalizaciones, sean
señalizaciones del mismo o diferente material. También se puede
poner en evidencia mediante una buena adhesión (por ejemplo,
anclándose) de los elementos reflectantes, si se usan, a la
señalización. Como se usa en la presente memoria, la
"durabilidad" se puede determinar aplicando la señalización de
calzadas a una superficie vial que estará expuesta a condiciones de
tráfico y monitorizando el comportamiento de la señalización en el
tiempo. La reflectancia y la blancura se pueden medir
instrumentalmente en campo y la resistencia de la señalización al
desgaste y la erosión se pueden evaluar subjetivamente. Las
señalizaciones durables tienen una continua presencia sobre el
sustrato, buena visibilidad, y, preferiblemente, buena reflectancia
durante un extendido período de tiempo.
Las señalizaciones de calzadas formadas a partir
de la composición de la presente invención duran preferiblemente
(es decir, tienen una vida útil) al menos dos años, más
preferiblemente al menos tres años, y mucho mas preferiblemente al
menos cuatro años. Si se usan elementos reflectantes, durante su
vida útil las señalizaciones de calzadas tienen una reflectancia
retenida de al menos 100 mcd/m^{2}/lux, y más preferiblemente al
menos 150 mcd/m^{2}/lux. Cuando se usa en la presente memoria,
"reflectancia retenida" se usa para describir la efectividad
del funcionamiento retrorreflectante mantenido de una señal de
calzadas durante su vida útil. Actualmente la retrorreflectancia se
mide típicamente en el laboratorio mediante un instrumento a
ángulos de entrada y de observación fijos, según la norma ASTM D
4061-94. Un trabajo reciente (Transportation
Research Record 1409, publicado en 1994 por The Transportation
Research Board) ha mostrado que el ángulo de entrada al cual incide
la luz y los ángulos de observación desde los que el conductor ve
realmente una señalización de calzadas, en la presente memoria
denominados como "geometrías aproximadas del conductor", son
apropiados para medir el funcionamiento retrorreflector de las
señalizaciones de calzadas.
Los componentes amina e isocianato se seleccionan
preferiblemente tal que la composición para señalizar calzadas:
- (1)
- Sea un líquido con un alto contenido de sólidos (preferiblemente al menos 75% en peso, y más preferiblemente al menos 90% en peso, basado en el peso total de la composición), que esté sustancialmente exento de disolventes (preferiblemente menos que 5% en peso de disolventes, basado en el peso total de la composición);
- (2)
- Tenga un rápido perfil de curado, con un tiempo sin circulación (es decir, un tiempo de secado en las condiciones ambientales de las redes viarias cuando se aplica el revestimiento) de preferiblemente no mayor que cinco minutos, más preferiblemente no mayor que cuatro minutos, y mucho más preferiblemente no mayor que tres minutos, y un tiempo abierto útil (es decir, el período de tiempo que la composición permanecerá fluyendo libremente después de la aplicación a una superficie para una adecuado empapado del sustrato y una adecuada empaquetadura/anclaje de las partículas o del elemento reflectante) de preferiblemente al menos 30 segundos, y más preferiblemente de al menos un minuto;
- (3)
- Tenga una amplia ventana de aplicaciones (es decir, sea capaz de aplicarse en un amplio intervalo de temperaturas, con énfasis en el uso a temperaturas inferiores), preferiblemente que tenga una temperatura mínima de aplicación de al menos 7ºC, más preferiblemente al menos 4ºC, incluso más preferiblemente al menos 2ºC, y mucho más preferiblemente al menos -4ºC;
- (4)
- Sea compatible con un mezclador estático de dos piezas o un equipo de aplicación mediante mezcla por choque a alta presión sin aire;
- (5)
- Incluya materias primas de bajo coste comercialmente disponibles; y
- (6)
- Generalmente sea estable durante el almacenamiento, teniendo preferiblemente una vida útil en el anaquel de al menos seis meses, más preferiblemente de al menos un año, y mucho más preferiblemente de al menos dos años.
Aunque las composiciones para señalizar calzadas
de la presente invención son referidas como sistemas de dos partes,
también se pueden incluir varios aditivos. Estos aditivos incluyen
aditivos contra la intemperie, agentes antioxidantes, compuestos
auxiliares de dispersión y de molienda, agentes humectantes,
agentes modificadores del impacto, agentes antiespumantes,
pigmentos, cargas, agentes de extensión, diluyentes, plastificantes,
agentes de nivelación y tensioactivos.
En la técnica de señalización de calzadas es bien
conocido que los pigmentos imparten las propiedades deseadas de
aspecto visual durante el día y contribuyen a las propiedades
reflectantes de la señalización durante la noche. Las cargas y los
agentes de extensión se pueden usar para modificar las propiedades
de flujo del revestimiento líquido y pueden contribuir al volumen
aparente del revestimiento final. Las cargas también se pueden usar
para conseguir una relación particular de volumen sin afectar
significativamente a la química reactiva. Los pigmentos, cargas y
agentes de extensión pueden tener un impacto significativo sobre la
formulación curada y la densidad de la película curada, el perfil
de curado de la película y el tiempo sin circulación, el módulo de
la película curada, la adhesión del revestimiento al sustrato, la
respuesta al ciclado térmico, la abrasión y la durabilidad del
revestimiento.
Se proporciona un método de señalizar una
superficie que soporta tráfico, que incluye aplicar a la superficie
que soporta tráfico una composición de revestimiento de dos partes
que contiene un componente amina que tiene una o más de las nuevas
aminas secundarias de la presente invención o de las aminas
secundarias usadas en la presente invención que se definieron
anteriormente y, opcionalmente, uno o más correaccionantes amina
funcionales, y un componente isocianato que contiene uno o más
poliisocianatos.
Típicamente, la composición de revestimiento de
dos partes se aplica usando técnicas de revestimiento por
pulverización. Típicamente, los dos componentes se aplican usando
un aparato de pulverización que permita el mezclado inmediatamente
antes de la salida del aparato. Por ejemplo, se pueden usar
sistemas de mezclado de dos componentes por choque, sin aire, a alta
presión.
Un ejemplo de un sistema de pulverización por
mezclado por choque, sin aire, a alta presión es el fabricado por
Gusmer. El sistema incluye los siguientes componentes: una sección
de alimentación que dosifica los componentes y aumenta la presión
por encima de 10,3 MPa; una sección de calentamiento para regular
la viscosidad de cada componente; y un cañón de pulverización por
choque que combina los dos componentes y permite el mezclado justo
antes de la atomización.
Otro sistema útil es similar a la unidad de
choque, excepto que para conseguir la mezcla los dos componentes
usa un tubo de mezclado estático. Este tubo de mezclado contiene
varias paletas diseñadas para mezclar los componentes antes de la
atomización.
Debe advertirse que las composiciones líquidas
para señalizar calzadas proporcionan revestimientos basados en
poliureas que tienen una visibilidad convencional de día. También
pueden funcionar como agentes ligantes para anclar los elementos
ópticos reflectantes. Cuando los elementos reflectantes son
microesferas de vidrio o cerámica, están típicamente en el intervalo
de 200 \mum a 600 \mum y se pueden incorporar al revestimiento,
o preferiblemente, se pueden gotear sobre el revestimiento
húmedo.
Los elementos aplicados tras la pulverización en
forma de microesferas de vidrio o cerámica también se pueden usar
como carga ligante además de proporcionar reflectancia de noche.
Pueden funcionar similarmente a los materiales minerales en
partículas sobre la superficie desgastada. Preferiblemente, las
tasas de cobertura típicas son mayores que 1,8 kg de bolas de
vidrio por 3,8 l de pintura, más preferiblemente mayores que 4,5 kg
por 3,8 l, incluso más preferiblemente mayores que 11,3 kg por 3,8
l, y mucho más preferiblemente mayores que 13,6 kg por 3,8 l.
\newpage
Ejemplos de
trabajo
Se añadieron 1072,6 gramos de anhídrido maleico
(10,9 moles) y 6062 gramos de acetonitrilo, en atmósfera de
nitrógeno, a un matraz de 12 l de fondo redondo y cuatro bocas
equipado con un agitador mecánico, un termómetro y un embudo de
adición. La mezcla se agitó para disolver los sólidos y se enfrió a
-7ºC. A ésta se añadieron lentamente 800 gramos de
t-butilamina (10,9 moles) a un caudal tal que la
temperatura permaneciera por debajo de 0ºC (aproximadamente 2,5
horas de adición). Tras la adición, la mezcla se agitó a -7ºC
durante una hora y durante toda la noche a temperatura ambiente. El
sólido se recogió por filtración, se lavó con 500 ml de
acetonitrilo y se secó para dar 1355 gramos de ácido
(Z)-4-(terc-butilamino)-4-oxo-2-butenoico
como un sólido blanco. 13-C RMN mostró que éste era
94,62% en peso de ácido
(Z)-4-(terc-butilamino)-4-oxo-2-butenoico
y 5,38% en peso de t-butilamina. Este material se
usó sin posterior purificación para la siguiente reacción.
Se añadieron 700 gramos (4,0 moles) de ácido
(Z)-4-(terc-butilamino)-4
-oxo-2-butenoico y 7757 gramos de
diclorometano, en atmósfera de nitrógeno, a un matraz de 12 l de
fondo redondo y cuatro bocas equipado con un agitador mecánico, un
termómetro, un embudo de adición y un condensador. La mezcla se
enfrió a -5ºC y se añadieron 438,6 gramos (4,0 moles)de
cloroformiato de etilo. La mezcla se enfrió a -10ºC y se añadieron
lentamente 408,9 gramos (4,0 moles) de trietilamina a un caudal tal
que la temperatura permaneciera por debajo de -7ºC. Se continuó la
agitación a -5ºC durante 2,5 horas tiempo durante el cual se
observó la evolución de dióxido de carbono. La mezcla se calentó a
11ºC y se añadió una premezcla de 272 gramos de bicarbonato de
sodio disueltos en 3640 gramos de agua destilada. La mezcla se
agitó durante 10 minutos, se separó en fases, y la fase acuosa se
separó. La fase orgánica se extrajo tres veces con 3 l cada vez de
agua destilada. La fase orgánica se secó con 275 gramos de sulfato
de sodio, se filtró y el disolvente se separó a vacío a 30ºC. El
residuo se purificó por destilación (50ºC, 0,05 mm de Hg) para dar
550 gramos de
5-(terc-butilamino)-2,5-dihidro-2-furanona.
De aquí en adelante, en la presente memoria este material se
denominará terc-butilisomaleimida.
13-C RMN mostró que era mayor que 99% puro.
Se combinaron 2,413 gramos (40,1 meq.) de
2-propanol anhidro (Aldrich, Milwaukee, WI) con
0,056 gramos (0,160 meq.) de diacetato de dibutilestaño (Air
Products, Allentown, PA) y se mezclaron durante aproximadamente 5
minutos. Se añadieron 6,405 gramos (40,1 meq.) de
terc-butilisomaleimida y se mezclaron durante
cuatro días en condiciones ambientales. El producto fue un líquido
transparente, de baja viscosidad, coloreado de amarillo.
^{1}H-RMN indicó un rendimiento de 97% del
producto maleimida(amida-éster).
Se pesaron en un vial 0,777 gramos (3,54 meq.)
del compuesto amida-éster nº 1. Se añadieron al compuesto
amida-éster 0,372 gramos (3,54 meq.) de
4,4'-metilenobis(ciclohexilamina)
(PACM-20, Air Products, Allentown, PA) y se
mezclaron durante 10 minutos. La mezcla de reacción se colocó en un
horno a 70ºC durante cuatro días. El producto fue un líquido
transparente, viscoso, coloreado de amarillo.
^{1}H-RMN indicó un rendimiento de 90% del
producto amina deseado.
Se pesaron en un vial 0,999 gramos (4,55 meq.)
del compuesto amida-éster nº 1. Se añadieron al compuesto
amida-éster 0,264 gramos (4,54 meq.) de
2-metil-1,5-pentanodiamina
(Dytek A, DuPont Chemicals, Wilmington, DE) y se mezclaron durante
10 minutos. La mezcla de reacción se colocó en un horno a 70ºC
durante cuatro días. El producto fue un líquido viscoso y
transparente, coloreado de amarillo. ^{1}H-RMN
indicó un rendimiento de 88% del producto amina deseado.
Se combinaron 193,50 gramos (3,22 eq.) de
2-propanol anhidro (Aldrich, Milwaukee, WI) con 4,34
gramos (12,4 meq.) de diacetato de dibutilestaño (Air Products,
Allentown, PA) y se mezclaron durante aproximadamente 5 minutos. Se
añadieron 480,00 gramos (3,13 eq.) de
terc-butilisomaleimida y se mezclaron durante un
día en condiciones ambientales, seguido por tres días a 70ºC. El
producto fue un líquido transparente, de baja viscosidad y coloreado
de amarillo. ^{1}H-RMN indicó un rendimiento de
98,6% del producto maleimida(amida-éster).
Se pesaron en un vial 4,927 gramos (23,10 meq.)
del compuesto amida-éster nº 2 (a 70ºC). Se añadieron al compuesto
amida-éster 1,342 gramos (23,10 meq.) de
1,6-diaminohexano (Aldrich, Milwaukee, WI) a 70ºC y
se mezclaron durante 10 minutos. La mezcla de reacción se colocó en
un horno a 70ºC durante 40 horas. El producto fue un líquido
transparente coloreado de amarillo. ^{1}H-RMN
indicó un rendimiento de 95,5% del producto amina deseado.
Se añadieron 50 gramos (0,51 moles) de anhídrido
maleico y 363,7 ml de acetonitrilo, en atmósfera de nitrógeno, a un
matraz de 500 ml de fondo redondo y tres bocas equipado con un
agitador mecánico, un termómetro y un embudo de adición. La mezcla
se agitó a temperatura ambiente hasta que el sólido se disolvió y a
continuación se enfrió en un baño de hielo. A la disolución se
añadieron 43,4 gramos (0,51 moles) de piperidina a un caudal tal que
la temperatura no subiera por encima de 20ºC. Se permitió que el
baño de refrigeración se fundiera lentamente y la mezcla se agitó
durante toda la noche a temperatura ambiente. El disolvente se
separó a vacío para dar 95,7 gramos de un sólido marrón.
13-C RMN mostró que este sólido era 88,8% en peso de
ácido
(Z)-4-oxo-4-piperidino-2-butenoico,
3,4% en peso de acetonitrilo, 2,2% en peso de anhídrido maleico,
4,4% en peso de ácido maleico y 1,2% en peso del correspondiente
ácido fumárico o amida del ácido fumárico. Este material se usó en
la siguiente etapa sin más purificación.
Se añadieron 40 gramos (0,22 moles) de ácido
(Z)-4-oxo-4-piperidino-2-butenoico
y 800 ml de acetonitrilo, en atmósfera de nitrógeno, a un matraz de
250 ml de fondo redondo y tres bocas. La mezcla se agitó a
temperatura ambiente para disolver el sólido. A ésta se añadieron
106,71 gramos (0,33 moles) de carbonato de cesio y a continuación
111,34 gramos (0,66 moles) de 2-yodopropano en un
período de tres minutos. La mezcla se calentó a 80ºC durante una
hora y se enfrió a temperatura ambiente. A la mezcla se añadieron
350 ml de agua y 250 ml de acetato de etilo. La mezcla se agitó, se
separó en fases y la fase orgánica se separó. La fase orgánica se
extrajo dos veces con 500 ml de agua. La fase orgánica se secó
sobre sulfato de magnesio, se filtró y el disolvente se separó a
vacío para dar 28 gramos de un líquido marrón. El líquido se destiló
en un equipo Kugelrohr (temperatura del aire 105ºC, 0,130 mTorr)
para dar 21,97 gramos de un líquido incoloro. 13-C
RMN mostró que era 94% en peso de
(Z)-4-oxo-4-piperidino-2-butenoato
de isopropilo, 3,5% en peso de
(E)-4-oxo-4-piperidino-2-butenoato
de isopropilo, y 2,5% en peso de impurezas no caracterizadas.
Se pesaron en un vial 0,335 gramos (5,766 meq.)
de 1,6-diaminohexano (a 70ºC, Aldrich, Milwaukee,
WI). Se añadieron a la amina 1,299 gramos (5,766 meq.) del
compuesto amida-éster nº 3 (a 70ºC) y se mezclaron durante 10
minutos. La mezcla de reacción se colocó en un horno a 70ºC durante
40 horas. El producto fue un líquido transparente coloreado de
amarillo. ^{1}H-RMN indicó un rendimiento de
90,2% del producto amina deseado.
Para preparar muestras de revestimiento se usaron
aproximadamente cantidades estequiométricas, basadas en los pesos
equivalentes de cada material, de 4 diisocianatos diferentes y de
la amina secundaria que se describió en el Ejemplo 3. Debido a la
rápida velocidad de curado, la amina secundaria fue pesada primero
en un vaso de precipitados. A continuación, se añadieron los
diisocianatos. A continuación, la mezcla se agitó vigorosamente
durante 15-30 segundos y se vertió rápidamente
sobre una superficie para que curara. Los resultados se muestran en
la siguiente tabla.
La memoria, los ejemplos y los datos anteriores
dan una completa descripción de la fabricación y uso de la
composición de la invención. La invención reside en las
reivindicaciones adjuntas posteriormente dadas en la presente
memoria.
Claims (24)
1. Una amina secundaria de la fórmula
en la
que
- a)
- X un grupo alquileno o arileno con una valencia de n;
- b)
- R_{1}, R_{2}, R_{4} y R_{5} se seleccionan cada uno independientemente del grupo que consta de un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo y un grupo arilo;
- c)
- R_{3} es un grupo alquilo o un grupo arilo; y
- d)
- n es un número entero mayor que uno.
2. La amina según la reivindicación 1, en la que
n es 2, o en la que R_{1} es un átomo de hidrógeno o un grupo
alquilo de 1 a 5 átomos de carbono, y R_{2} es un grupo alquilo
de 1 a 5 átomos de carbono o un grupo arilo; o en la que R_{4} y
R_{5} son átomos de hidrógeno.
3. La amina según la reivindicación 1, en la que
X es un grupo hidrocarburo divalente obtenido por la eliminación de
los grupos amino de etilenodiamina,
1,2-diaminopropano,
2,5-diamino-2,5-dimetilhexano,
1,11-diaminoundecano,
1,12-diaminododecano,
2,4'-diamino-diciclohexilmetano,
2,4- o 2,6-diaminotolueno, 2,4'- o
4,4'-diaminodifenilmetano,
1,4-diaminobutano,
1,6-diaminohexano,
2,4,4-trimetil-1,6-diaminohexano,
1-amino-3,3,5-trimetil-5-aminometil-ciclohexano,
4,4'-diamino-diciclohexilmetano o
3,3-dimetil-4,4'-diamino-diciclohexilmetano,
4,4-metileno-bis(ciclohexilamina),
o
2-metil-1,5-pentanodiamina.
4. La amina según la reivindicación 1, en la que
R_{1} es un átomo de hidrógeno, y R_{2} es un grupo alquilo de
1 a 5 átomos de carbono, o un grupo arilo.
5. La amina según la reivindicación 1, en la que
R_{1} y R_{2} son ambos un grupo alquilo de 1 a 5 átomos de
carbono.
6. La amina según la reivindicación 5, en la que
R_{2} es un grupo terc-butilo y R_{3} es un
grupo isopropilo.
7. La amina según la reivindicación 1, en la que
R_{1} y R_{2} tomados conjuntamente con el átomo de nitrógeno
forman un anillo de cinco o seis miembros.
8. Una composición de revestimiento basada en
poliureas, que comprende:
- a)
- un componente poliisocianato, y
- b)
- un componente reactivo con los isocianatos, que al menos comprende un compuesto de fórmula
en la
que
- i)
- X un grupo alquilo, alquileno o arileno con una valencia de n;
- ii)
- R_{1}, R_{2}, R_{4} y R_{5} se seleccionan cada uno independientemente de un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo de 1 a 20 átomos de carbono y un grupo arilo;
- iii)
- R_{3} es un grupo alquilo o un grupo arilo; y
- iv)
- n es un número entero mayor o igual que uno.
9. La composición de revestimiento según la
reivindicación 8, en la que n es 2 y X es un grupo hidrocarburo
divalente, un grupo alquileno o un grupo arileno.
10. La composición de revestimiento según la
reivindicación 9, en la que X es un grupo hidrocarburo divalente
obtenido por la eliminación de los grupos amino de
1,4-diaminobutano,
1,6-diaminohexano,
2,4,4-trimetil-1,6-diaminohexano,
1-amino-3,3,5-trimetil-5-aminometil-ciclohexano,
4,4'-diamino-diciclohexilmetano o
3,3-dimetil-4,4'-diamino-diciclohexilmetano,
4,4-metileno-bis(ciclohexilamina),
o
2-metil-1,5-pentanodiamina.
11. La composición de revestimiento según la
reivindicación 8, en la que R_{1}, R_{4} y R_{5} son átomos
de hidrógeno, y R_{2} es un grupo alquilo de 1 a 5 átomos de
carbono, o un grupo arilo.
12. La composición de revestimiento según la
reivindicación 8, en la que R_{1} y R_{2} son ambos un grupo
alquilo de 1 a 5 átomos de carbono.
13. La composición de revestimiento según la
reivindicación 12, en la que R_{2} es un grupo
terc-butilo y R_{3} es un grupo isopropilo.
14. La composición de revestimiento según la
reivindicación 8, en la que R_{1} y R_{2} tomados conjuntamente
con el átomo de nitrógeno forman un anillo de cinco o seis
miembros.
15. Un procedimiento para preparar un
revestimiento basado en poliureas, que comprende revestir un
sustrato con la composición de revestimiento según las
reivindicaciones 8 a 14, y endurecer dicha composición a una
temperatura de 10ºC a 80ºC.
16. Una composición líquida de dos partes para
señalizar calzadas, que comprende:
- a)
- un componente amina que comprende una o más aminas de la fórmula que se describió en la reivindicación 8, y
- b)
- uno o más poliisocianatos.
17. La composición según la reivindicación 16, en
la que n es 2 y X es un grupo alquileno o arileno.
18. La composición según la reivindicación 16, en
la que el componente amina comprende además uno o más reaccionantes
o coarreaccionantes amina funcionales.
19. La composición según la reivindicación 16, en
la que la composición líquida para señalizar calzadas comprende
además aditivos contra la intemperie, agentes antioxidantes,
compuestos auxiliares de dispersión y molienda, agentes humectantes,
agentes modificadores del impacto, agentes antiespumantes,
pigmentos, cargas, agentes de extensión, agentes diluyentes, agentes
plastificantes, agentes de nivelación y tensioactivos.
20. Una señalización líquida de calzadas, que
comprende un agente ligante que tiene grupos poliurea preparados a
partir de la composición de revestimiento de dos partes según las
reivindicaciones 16 a 19.
21. Un método para señalizar una superficie que
soporta tráfico, que comprende aplicar a la superficie que soporta
tráfico la composición de dos partes según las reivindicaciones 16
a 19.
22. El método según la reivindicación 21, en el
que la composición de dos partes se aplica usando un aparato de
pulverización en el que el componente amina y el componente
isocianato se combinan inmediatamente antes de la salida del
aparato.
23. El método según la reivindicación 21, que
además comprende un elemento reflectante aplicado después de la
pulverización.
24. Una amina secundaria de fórmula
en la
que
- a)
- X un grupo alquilo, alquileno, arilo o arileno con una valencia de n;
- b)
- R_{4} y R_{5} se seleccionan cada uno independientemente del grupo que consta de un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo y un grupo arilo;
- c)
- R_{3} es un grupo alquilo o un grupo arilo;
- d)
- n es un número entero mayor o igual que uno; y
- e)
- R_{1} es un átomo de hidrógeno, y R_{2} es un grupo alquilo de 1 a 5 átomos de carbono, o un grupo arilo.
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