ES2229706T3 - Endurecedor para rexina epoxi. - Google Patents
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Abstract
Un agente que vulcaniza para resinas epoxi que comprenden al menos uno seleccionado de 1-aminopirrolidina y su sal, como un componente eficaz.
Description
Endurecedor para resina epoxi.
La presente invención se refiere a un agente de
curado para resina epoxídica.
El agente de curado para resina epoxídica de la
invención puede curar una resina epoxídica en un tiempo de curado
relativamente corto a bajas temperaturas, en el intervalo de 10ºC y
por debajo, y especialmente a aproximadamente 0ºC. El agente de
curado es útil como, por ejemplo, agente de curado de adhesivo de
resina epoxídica para construcción para exteriores.
La resina epoxídica se utiliza ampliamente como
material de sellado, composición de recubrimiento, adhesivo, etc. en
diversidad de campos tales como electricidad, electrónica, e
ingeniería civil y construcción, ya que un producto curado de resina
epoxídica posee excelentes propiedades de aislamiento eléctrico,
impermeabilidad, resistencia al calor, resistencia a soldaduras,
resistencia a productos químicos, durabilidad, propiedades adhesivas
y resistencia mecánica.
Convencionalmente, el curado de resina epoxídica
se lleva a cabo por adición de un agente de curado a resina
epoxídica, seguido de calentamiento. Como ejemplos representativos
típicos de agente de curado están, por ejemplo, dietilentriamina,
trietilentetramina, isoforonadiamina,
diaminodifenil-metano, diaminodifenilsulfona,
poliamidas, diciandiamida, anhidrido hexahidroftálico, anhidrido
metiltetrahidroftálico, anhidrido metil nádico, resina fenólica tipo
novolaca, aminas terciarias, imidazoles y complejo de amina de
trifluoruro de boro.
De estos agentes de curado, los que pueden curar
las resinas epoxídicas a temperatura ambiente son los agentes de
curado amina tales como dietilentriamina, trietilentetramina,
poliamidas y aminas terciarias. Sin embargo, la dietilentriamina y
la trietilentetramina requieren cuatro días para el curado y las
poliamidas y aminas terciarias requieren siete días para el curado.
Es muy difícil para otros agentes de curado que éste tenga lugar a
temperatura ambiente. y se requiere con ellos por lo general una
temperatura de curado de 80 a 200ºC y tiempos de curado de 0,5 a 6
horas.
Por otra parte, un adhesivo de resina epoxídica
para construcción de exteriores se utiliza por lo general en el
campo de ingeniería civil y construcción. Con un agente de curado
convencional, sin embargo, es muy difícil curar la resina epoxídica
sin calentamiento, como se ha descrito previamente. Incluso aunque
haya un resina epoxídica capaz de curarse, este curado tarda un
largo período de tiempo, es decir, cuatro a siete días.
Especialmente, para ejecutar los trabajos en invierno en que es
frecuente una temperatura exterior de 10ºC y por debajo, es esencial
iniciar la reacción de curado por calentamiento.
Esta característica del adhesivo de resina
epoxídica prolonga el período de ejecución de los trabajos en
ingeniería civil y construcción, constituyendo una de las causas de
interferencia con el ahorro de trabajo.
La Patente estadounidense
US-A-3671473 describe composiciones
polímeras que comprenden un poliepóxido y una solución de
1,1-dimetilhidrazina/isopropanol como agente de
curado. Como otro agente de curado se menciona
1-aminopirrolidina.
Un objeto de la presente invención es
proporcionar un agente de curado para resinas epoxídicas que puede
curar rápidamente la resina epoxídica a baja temperatura, en el
intervalo de valores próximos a 0ºC, especialmente por debajo de
-5ºC.
La presente invención está dirigida a la
utilización de una solución acuosa de
1-aminopirrolidina o una sal de la misma como agente
de curado para resinas epoxídicas.
La presente invención proporciona también una
composición adhesiva para ingeniería civil y construcción que
comprende una resina epoxídica y una solución acuosa de
1-aminopirrolidina o una sal de la misma.
Además, la presente invención proporciona un
recubrimiento de resina epoxídica que contiene una solución acuosa
de 1-aminopirrolidina o una sal de la misma.
El agente de curado para resina epoxídica de la
invención es capaz de curar resinas epoxídicas a temperaturas bajas,
de 10ºC y por debajo, especialmente, cerca de 0ºC, y, en algunos
casos, a temperaturas extremadamente bajas en el intervalo de
valores próximos a -20ºC. Según esto, cuando se utiliza un adhesivo
de resina epoxídica para exteriores, por ejemplo en ingeniería civil
y construcción, el adhesivo se puede curar sin aplicar calor, por
adición de un agente de curado a la resina epoxídica de la
invención. Esto aporta una gran ventaja al proceso de trabajado.
Puede decirse que un agente de curado para resina
epoxídica de la invención sirve como agente de curado que tiene un
período de curado extraordinariamente corto a temperatura ordinaria
o más alta, mientras que requiere varias horas de curado a
temperaturas bajas, en el intervalo de 10ºC y más bajas,
especialmente a aproximadamente 0ºC, con lo que tienen una vida útil
de aplicación fácil moderada.
Un agente de curado para resinas epoxídicas de la
invención comprende una solución acuosa de
1-aminopirrolidina y/o su sal, como componente
eficaz. Tanto la 1-aminopirrolidina como su sal son
compuestos conocidos, y estos se utilizan como un intermediario para
preparar productos químicos o productos químicos agrícolas. Entre
los ejemplos de la sal de 1-aminopirrolidina están
hidrocloruro, sulfato y fosfato. De ellos, se puede emplear
adecuadamente la propia 1-aminopirrolidina.
La cantidad de 1-aminopirrolidina
y su sal para añadirse a la resina epoxídica no está específicamente
limitada. Se puede seleccionar adecuadamente en un amplio intervalo,
dependiendo de las diversas condiciones, tales como la clase de
resina epoxídica, la clase y la cantidad de otros aditivos, la
aplicación que se va a dar al producto curado de resina epoxídica
obtenido, así como las condiciones de curado (el tiempo y
temperatura de curado designados, la localización del curado, etc.).
Normalmente es de aproximadamente 0,4 a 0,6 moles, preferiblemente
de aproximadamente 0,45 a 0,55 moles de
1-aminopirrolidina o su sal, con respecto a grupo
epoxi individual de la resina epoxídica.
El agente de curado convencional y el acelerador
de curado se puede añadir, según se requiera, a un agente de curado
para resina epoxídica de la invención siempre que no se impida su
característica preferida. Como agente de curado, se pueden utilizar
los mismos que los agentes de curado convencionales mencionados,
siendo posible también utilizar compuesto dihidrazida, melamina,
metilolmelamina, compuesto tipo resol, etc. Como aceleradores de
curado están, por ejemplo, aminas terciarias tales como
tri-n-butilamina, bencilmetilamina y
2,4,6-tris-(dimetilaminometil)fenol; e
imidazoles tales como 2-metilimidazol,
2-etilimidazol,
2-etil-4-metilimidazol
y 2-fenilimidazol. Estos agentes de curado
convencionales y aceleradores de curado se pueden utilizar
individualmente o en combinación de al menos dos de ellos.
La resina epoxídica a la que es aplicable un
agente de curado para resina epoxídica de la invención no está
específicamente limitada, y puede ser una de las conocidas hasta
ahora. Entre los ejemplos de ellas están resina epoxídica tipo éter
glicidílico, resina epoxídica tipo glicidilamina, resina epoxídica
alifática cíclica, resina de éster glicidílico, resina epoxídica
heterocíclica, y resina epoxídica modificada con uretano.
Entre los ejemplos de resina epoxídica tipo éter
glicidílico están las resinas epoxídicas tipo bisfenol A, tipo
bisfenol F, tipo bisfenol A bromado, tipo bisfenol A hidrogenado,
tipo bisfenol S, tipo bisfenol AF, tipo bifenilo, tipo naftaleno,
tipo fluoreno, tipo novolaca fenol, tipo novolaca cresol tipo
novolaca DPP, tipo trifuncional, tipo
tris(hidroxifenil)metano, y tipo
tetrafeniloletano.
Entre los ejemplos de resinas epoxídicas tipo
glicidilamina están, las resinas epoxídicas de
tetraglicidildiaminodifenilmetano, isocianurato de triglicidilo,
tipo hidantoina,
1,3-bis(N,N-diglicidilaminometil)ciclohexano,
tipo aminofenol, tipo anilina, y tipo toluidina.
Entre los ejemplos de resinas epoxídicas tipo
éster glicidílico están las resinas epoxídicas tipo hexahidroftalato
y tipo ftalato.
A las resinas epoxídicas a las que se aplica un
agente de curado para resinas epoxídicas de la invención, se les
puede añadir una carga inorgánca y agente de refuerzo, si se
requiere, de los que se añaden convencionalmente a las resinas
epoxídicas. Como carga inorgánica, se puede utilizar cualquiera de
las conocidas, como son, por ejemplo, sílice, cuarzo fundido,
carbonato de calcio, carbonato de bario, sulfato de bario, hidrato
de aluminio, alúmina, hidrato de magnesia, zirconio, cordierita,
nitruro de silicio, nitruro de boro y nitruro de aluminio. Como
agente reforzante, se puede utilizar cualquiera de los conocidos,
entre los que están, por ejemplo, materiales inorgánicos tales como
virutas de vidrio, asbesto, talco y mica; y fibras inorgánicas tales
como fibra de vidrio, fibra de titanato de potasio, fibra de dióxido
de titanio, wollanstonita, xonotlita, y fibra de silicato de zinc.
Es conocido que la conductividad térmica, la resistencia al
agrietado, la propiedad eléctrica y la resistencia a trazados de un
producto curado obtenido se pueden ajustar cambiando adecuadamente
la clase, la pureza y la cantidad de un agente de carga y de
refuerzo. Normalmente, es adecuado añadir aproximadamente de 20 a
160 partes en peso de una carga o agente de refuerzo,
preferiblemente de aproximadamente 50 a 120 partes en peso, basado
en 100 partes en peso de resina epoxídica. La carga y el agente de
refuerzo se pueden utilizar solos o en combinación de al menos dos
de ellos.
Además, a la resina epoxídica a la que se aplica
un agente de curado para resinas epoxídicas de la presente
invención, se puede añadir cualquiera de los aditivos que se
utilizan convencionalmente como aditivo de resinas epoxídicas, según
se requiera. Entre los ejemplos de estos aditivos están: un pigmento
inorgánico (dióxido de titanio en partículas, negro de carbono,
óxido de hierro rojo, óxido de hierro amarillo, etc.), un pigmento
orgánico, un agente de ajuste de la viscosidad, un agente de
nivelación, un agente anti-formación de espuma, un
agente de acoplado, un plastificante, un diluyente, agente
anti-inflamación, y disolvente orgánico.
Una resina epoxídica que contiene un agente de
curado para resinas epoxídicas de la invención (que en adelante se
citará como "composición de resina epoxídica de la invención")
es aplicable a artículos de diversas formas que comprenden al menos
uno seleccionado entre una variedad de materiales tales como metal,
resina sintética, cemento, cerámica, fibras y papeles.
Específicamente, artículos de diversas formas se pueden sumergir en
la composición de resina epoxídica de la invención;
alternativamente, la composición de resina epoxídica de la invención
se puede aplicar o hacer que forme recubrimiento sobre la superficie
del artículo, dejando reposar tal como está, para que se cure.
Cuando éste se calienta, las condiciones de temperatura y similares
se pueden seleccionar adecuadamente dependiendo de diversos factores
tales como la clase de resina epoxídica, la cantidad de
1-aminopirrolidina y su sal, y, si se añade otro
aditivo, su clase y cantidad, y el uso del producto curado de resina
epoxídica que se obtiene. Normalmente, es preferible fijarlo en
aproximadamente 40 a 80ºC.
Además, a la composición de resina epoxídica de
la invención se le puede dar forma hasta obtener el producto
conformado de la forma deseada, de acuerdo con el método de moldeo
habitual, por ejemplo, moldeo por fundición, y el producto
conformado se puede unir a un artículo de forma diversa que
comprenda al menos uno o varios materiales, de acuerdo con el método
habitual, por ejemplo por unión o acoplado. Las condiciones de
curado en el moldeo pueden ser casi las mismas que en el caso de
aplicación o inmersión.
También es adecuado utilizar la composición de
resina epoxídica como adhesivo estructural, tal como un adhesivo
para unir entre sí piezas de hormigón curadas o unión a otro
material de la edificación, un adhesivo para unión de un plano de
hormigón envejecido a un plano de hormigón nuevo, y un adhesivo
para unir piezas de hormigón tipo placa o tipo panal que tienen
grietas o dientes.
Además, es adecuado también utilizar la
composición de resina epoxídica como carga estructural que se
inyecta en una abertura estrecha de una estructura para llenar la
abertura, un adhesivo para ingeniería civil y construcción, por
ejemplo, una carga estructural que se inyecta en una pieza con un
hueco ancho para llenar la parte del hueco, composición de
recubrimiento de propósito general, composición de recubrimiento
resistente a productos químicos, composición de recubrimiento para
dispositivos de procesado de alimentos, composición de recubrimiento
bajo el agua, etc.
Adicionalmente, la composición de resina formada
como composición de recubrimiento que contiene agregados preparados
por mezcla de una diversidad de agregados se puede extender sobre un
objeto tal como hormigón, asfalto, acero y madera, o,
alternativamente, aplicarse a productos perpendiculares de hormigón,
construcción de piedra y madera, así como a techos.
La presente invención se describirá con más
detalle con los siguientes ejemplos.
A 10 gramos de resina epoxídica tipo bisfenol A
(nombre comercial: Epikote828, equivalente de epoxi: 190, fabricada
por Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.) se añadieron 3,8 gramos de solución
acuosa al 60% en peso de 1-aminopirrolidina
(1-aminopirrolidina: 0,265 moles) y se mezcló para
preparar una composición de resina epoxídica de la invención.
La composición de resina epoxídica se dejó
reposar a 25ºC durante 30 minutos, para obtener un producto curado
incoloro y transparente.
Se pesaron aproximadamente 3 g de una composición
de resina epoxídica preparada de la misma manera que en el Ejemplo 1
con una cápsula de aluminio. Se colocó ésta en una estufa a
temperatura constante de 40ºC y se dejó reposar durante 30 minutos,
para obtener un producto curado incoloro y transparente.
En un vaso de precipitados introducido en baño de
hielo, se mezclaron juntos 10 gramos de resina epoxídica tipo
bisfenol A (Epikote828, equivalente epoxi: 190) y 3,8 gramos de 60%
en peso de solución acuosa de 1-aminopirrolidina
para preparar una composición de resina epoxídica opaca de la
invención. Se pesaron aproximadamente 3 gramos de la composición de
resina epoxídica obtenida con una cápsula de aluminio. Esta se dejó
reposar a 7ºC, a 0ºC y a
- 23ºC, para observar el estado del curado. En la Tabla 1 se recogen los resultados.
- 23ºC, para observar el estado del curado. En la Tabla 1 se recogen los resultados.
La Tabla 1 muestra que los agentes de curado
para la resina epoxídica de la invención son capaces de curar la
resina epoxídica a temperaturas extremadamente bajas en tiempos de
curados en la práctica relativamente más cortos que los que logra un
agente de curado convencional.
De acuerdo con la presente invención, es posible
obtener un agente de curado para resina epoxídica que puede curar
rápidamente incluso a bajas temperaturas, las del intervalo de cerca
de ºC, y especialmente temperaturas por debajo de -5ºC.
Además, el agente de curado para la resina
epoxídica de la invención sirve como un agente de curado que tiene
un tiempo de curado extraordinariamente corto a temperatura
ordinaria o más alta, mientras que requiere varias horas para el
curado a temperaturas bajas, en el intervalo de 10ºC y más bajas,
especialmente a aproximadamente 0ºC, lo que demuestra que tiene una
vida útil moderada fácil para el uso.
Claims (3)
1. La utilización de una solución acuosa de
1-aminopirrolidina o una sal de la misma como agente
de curado para resinas epoxídicas.
2. Una composición adhesiva para ingeniería civil
y construcción que comprende una resina epoxídica y una solución
acuosa de 1-aminopirrolidina o una sal de la
misma.
3. Una composición de recubrimiento de resina
epoxídica que contiene una solución acuosa de
1-aminopirrolidina o una sal de la misma.
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