ES2317331T3 - Imprimacion flexible resistente al impacto. - Google Patents

Abstract

Un componente epoxi, en el que el componente epoxi comprende un uretano extendido con funcionalidad epoxi que comprende el producto de reacción de: a) un poliepóxido resinoso curable que comprende un éter diglicidílico de un bisfenol F; b) un compuesto orgánico polihidroxilado; y luego c) un poliisocianato.

Description

Imprimación flexible resistente al impacto.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a una imprimación que contiene epoxi-amina mejorada.

Información de antecedentes

Los recubrimientos de epoxi-amina, particularmente aquellos que contienen cromato, se usan en la industria aeronáutica como imprimaciones para pinturas. La imprimación proporciona una capa intermedia que forma una fuerte unión con la superficie metálica, que normalmente es aluminio, y proporciona una superficie exterior a la que se unirán fuertemente las capas superiores. Además de la adhesión a la capa superior, la imprimación también sirve para resistir a la corrosión del metal subyacente. Esta resistencia a la corrosión incluye no sólo la capacidad de proteger la superficie del metal cubierta por la imprimación, sino también la capacidad de extender la protección más allá del borde del recubrimiento de imprimación y evitar que se corroan superficies sin recubrir adyacentes. Esto es particularmente relevante en vista de los diversos fluidos corrosivos usados en la industria tales como queroseno de aviación, líquido de frenos y similares. También se desea que tales imprimaciones tengan suficiente flexibilidad para aguantar el inclemente frío al que se exponen los aviones. También se desea resistencia al impacto y de nuevo es particularmente relevante en vista del ruido y la vibración a la que están sometidos los aviones.

Resumen de la invención

La presente invención se refiere a un uretano extendido con funcionalidad epoxi y a su uso en un sistema de imprimación de epoxi/amina de dos componentes. La imprimación formulada con el uretano extendido con funcionalidad epoxi ha mejorado la flexibilidad, resistencia al impacto y/o resistencia química en comparación con otras imprimaciones de epoxi-amina. Significativamente, una o más de estas propiedades mejoradas se observan con las presentes imprimaciones sin perjuicio a ninguna otra propiedad deseada. Por tanto, la formulación de uretano extendido con funcionalidad epoxi tiene un contenido de compuestos orgánicos volátiles relativamente bajo ("COV"), todavía tiene una viscosidad que permite aplicar mediante pulverización el producto. Esto es significativo porque otras imprimaciones de epoxi-amina requieren frecuentemente cantidades significativas y no deseables de disolventes para lograr la capacidad de pulverización.

Descripción detallada de la invención

La presente invención se refiere a un componente epoxi y a un sistema de imprimación de epoxi-amina de dos componentes, o "2C", que comprende un componente de amina y el componente epoxi. El componente epoxi comprende además un uretano extendido con funcionalidad epoxi.

Como se usa en este documento, el término "uretano extendido con funcionalidad epoxi" y términos similares se refiere a uretanos con funcionalidad epoxi formados a partir de la reacción de un poliepoxi que se ha sometido a extensión de cadena con un compuesto que comprende grupos hidroxilo; algunos de los grupos hidroxilo resultantes de la apertura del anillo epoxi se hacen reaccionar posteriormente con un poliisocianato, que sirve para unir las moléculas de poliepoxi extendidas de la cadena. En una realización de la invención, el uretano extendido con funcionalidad epoxi comprende el producto de reacción de un poliepóxido resinoso curable que comprende un éter diglicidílico de un bisfenol F, un compuesto orgánico polihidroxilado y luego un poliisocianato. Los grupos epoxi sin reaccionar del uretano extendido con funcionalidad epoxi pueden curarse mediante el componente de amina del sistema de imprimación.

Los poliepóxidos resinosos curables usados según una realización de la presente invención están normalmente en un vehículo líquido. Poliepóxidos resinosos adecuados que pueden usarse son éteres diglicidílicos de bisfenol F. El poliepóxido resinoso curable tiene normalmente un peso molecular de 250 a 1500, tal como 300 a 550. Tales poliepóxidos resinosos pueden prepararse mediante la reacción de epiclorhidrina con un compuesto orgánico polihidroxilado, o pueden comprarse, por ejemplo, de Resolution Products en su línea de productos EPON, o Ciba Specialty Chemicals en su línea de productos ARALDITE. El poliepóxido resinoso curable debe elegirse para dar al componente epoxi la viscosidad deseada sin la necesidad de altos niveles de COV y también cualquier otra propiedad deseada, tal como flexibilidad.

Entonces, las cadenas de los poliepóxidos resinosos se extienden con un compuesto orgánico polihidroxilado. El compuesto orgánico polihidroxilado es normalmente un polihidroxifenol, tal como bisfenol A, bisfenol F, trihidroxidifenoldimetilmetano, 4,4'-dihidroxibifenilo, etilenglicol, 2,3-butanodiol, eritritol, cresol y similares. El poliepóxido resinoso puede hacerse reaccionar con el compuesto orgánico polihidroxilado calentando el poliepóxido, añadiendo el compuesto orgánico polihidroxilado y un catalizador y manteniendo la mezcla a una temperatura elevada hasta que se efectúe la reacción, tal como durante varias horas. Puede usarse cualquier catalizador de yoduro de fosfonio, tal como yoduro de etiltrifenilfosfonio, o trifenilfosfina. Las condiciones de reacción deben ser de forma que los grupos hidroxilo de los compuestos orgánicos polihidroxilados reaccionen con los grupos epoxi en el poliepóxido resinoso de manera que se extiendan las cadenas del poliepóxido resinoso. La relación molar de poliepóxido respecto a compuesto orgánico polihidroxilado es normalmente 1,0:0,5, tal como 1,0:0,2. El producto intermedio resultante, un poliepóxido de cadena extendida que tiene grupos hidroxilo reactivos, tiene normalmente un peso molecular de 500 a 4000, tal como aproximadamente 980. Un peso molecular tal normalmente da la viscosidad deseada. De nuevo, el compuesto orgánico polihidroxilado puede seleccionarse conjuntamente con el poliepóxido resinoso para dar las propiedades deseadas tales como viscosidad y flexibilidad.

Después, el producto intermedio se hace reaccionar adicionalmente con un poliisocianato. Generalmente, esta reacción se lleva a cabo añadiendo un poliisocianato al producto intermedio enfriado preparado como se describe anteriormente y manteniéndolo hasta que se efectúe la reacción, tal como durante varias horas. Se apreciará que los grupos hidroxilo en el producto intermedio reaccionarán con el isocianato para formar enlaces uretano. Estos enlaces uretano confieren resistencia química al uretano extendido con funcionalidad epoxi. Puede usarse cualquier poliisocianato orgánico. Por ejemplo, pueden usarse diisocianatos alifáticos o aromáticos, incluyendo toluendiisocianato ("TDI"), MDI, IPDI, MXDI, TMXDI y similares. En una realización de la invención, el poliisocianato excluye específicamente un uretano terminado en isocianato. La relación molar del compuesto orgánico polihidroxilado usado en la formación del producto intermedio respecto a poliisocianato es normalmente 1,0 a 0,5, tal como 1,0 a 0,1. El producto resultante, un uretano extendido con funcionalidad epoxi, tiene normalmente un peso molecular de 1000 a 3000, tal como 1500 a 2200, o aproximadamente 2100. Se lograrán pesos moleculares mayores con la posterior extensión de cadena. Este compuesto modificado con isocianato se usa en el componente epoxi del presente sistema de imprimación de 2C. La relación molar de poliepóxido resinoso curable respecto a compuesto orgánico polihidroxilado respecto a poliisocianato puede ser 35-50:4-12:0,5-1,5, tal como aproximadamente 42:8:1.

El componente epoxi también comprende normalmente un vehículo líquido, tal como un disolvente orgánico; ejemplos adecuados incluyen acetato de butilo y alcohol isopropílico, OXSOL 100, xileno, butanol y similares. El componente epoxi puede comprender del 10 al 30 por ciento de uretano extendido con funcionalidad epoxi, tal como el 20 por ciento, y del 90 al 70 por ciento de disolvente y/u otros componentes como se describen más adelante. En una realización, el contenido de disolvente del componente epoxi es el 60 por ciento o menos.

El otro componente del sistema de imprimación de 2C de la presente invención es un componente de amina. El componente de amina debe contener una pluralidad de átomos de hidrógeno amino con el fin de efectuar el curado con el epoxi. Numerosas aminas son adecuadas para este fin, tales como aminas alifáticas y cicloalifáticas; ejemplos incluyen dietilentriamina y trietilentetraamina. Como amidoaminas o poliamidas también pueden usarse aminas aromáticas, tales como metilendianilina. El componente de amina también comprende normalmente un vehículo líquido, tal como un disolvente orgánico; ejemplos adecuados incluyen aquellos enumerados anteriormente. El componente de amina puede comprender del 10 al 50 por ciento de amina, y del 90 al 50 por ciento de disolvente y/u otros componentes como se describen más adelante.

Como entenderá un experto en la materia, el componente de amina y el componente epoxi deben mezclarse en o próximo al momento de uso. La mezcla tiene una vida útil de varias horas antes de que se vuelva demasiado viscosa para aplicarla. Normalmente, el sistema de imprimación de epoxi-amina de 2C de la presente invención comprenderá el componente de amina y el componente epoxi en una relación uno a uno, o en una relación de 0,8 a 1,5.

En una realización de la invención, cualquiera o ambos del componente de amina y el componente epoxi comprenden además un inhibidor de la corrosión. Un inhibidor de la corrosión particularmente adecuado es un pigmento inorgánico de cromato finamente dividido tal como cromato de calcio, cromato de estroncio, cromato rojo, cromato de cinc, cromato de magnesio y cromato de bario, solo o en combinación. Si se añade al componente de amina y/o componente epoxi, el inhibidor de la corrosión se presenta normalmente en una cantidad del 5 al 50 por ciento en peso de la imprimación.

En otra realización de la presente invención, cualquiera o ambos del componente de amina y el componente epoxi comprenden además uno o más materiales silíceos. El material silíceo puede incluir, por ejemplo, sílice, arcilla, talco y similares. El tamaño promedio de partícula del material silíceo varía dependiendo del material elegido, pero normalmente oscila de 0,01 a 20 \mu. Una arcilla particularmente adecuada es arcilla Bentone. En todavía otra realización de la invención se usan uno o más materiales silíceos, y uno o más de estos materiales se han pretratado con un polialcoxisilano o siloxano que tiene al menos un átomo de hidrógeno activo que es reactivo con el grupo epoxi del poliepóxido resinoso. Si se añade al componente epoxi, el (los) material(es) silíceo(s) está(n) normalmente presente(s) en una cantidad de aproximadamente el 2,0 al 20 por ciento en peso del componente epoxi; si se añade al componente de amina, el (los) material(es) silíceo(s) está(n) normalmente presente(s) en una cantidad de aproximadamente el 2,0 al 20 por ciento en peso del componente de amina.

Pueden incluirse otros aditivos en cualquiera o ambos del componente de amina y el componente epoxi, incluyendo pigmentos, aditivos reológicos, aditivos de fluencia y otros aditivos habituales en la técnica. Cuando se usan, estos aditivos comprenden normalmente del 10 al 50 por ciento en peso del componente epoxi y/o el componente de amina. El componente de amina puede comprender adicionalmente un catalizador tal como trisdimetilaminofenol; si se usa, el catalizador se necesita normalmente en cantidades del 1 por ciento en peso o menos. El componente epoxi puede comprender adicionalmente materiales epoxi "habituales" tales como aquellos disponibles de Resolutia en su línea de productos EPON; tal epoxi puede comprender del 10 al 50 por ciento en peso del componente epoxi.

La imprimación puede aplicarse a cualquier sustrato adecuado y es particularmente adecuada para aluminio.

La presente invención se refiere adicionalmente a un uretano extendido con funcionalidad epoxi como se describe anteriormente. Un epoxi tal encuentra utilidad no sólo en el sistema de imprimación de la presente invención, sino también en otros recubrimientos.

Ejemplos

Los siguientes ejemplos pretenden ilustrar la invención y no deben interpretarse de ningún modo como limitantes de la invención.

Ejemplo 1

Preparación de un uretano extendido con funcionalidad epoxi

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TABLA 1

1

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Se cargó ARALDITE GY 285 a una caldera de acero inoxidable y se calentó hasta 110ºC (230ºF) para eliminar el agua. Cuando el contenido de agua era inferior al 0,05 por ciento, como se midió por el método de Carl Fisher, el ARALDITE GY 285 se enfrió hasta 96ºC (205ºF). Se añadieron el bisfenol A y yoduro de etiltrifenilfosfonio. La mezcla se calentó hasta 149ºC (300ºF) y se mantuvo durante 4 horas, tiempo después del cual el reactor se enfrió hasta 80ºC (176ºF). Se cargó el acetato de butilo y se mezcló durante 30 minutos. Se cargó el toluendiisocianato y se mantuvo durante 4 horas a 80ºC (176ºF). Cuando el peso equivalente de epoxi (PEE) se midió entre 250 y 280, el reactor se enfrió hasta 38ºC (100ºF) y se vació.

Ejemplo 2

Preparación de imprimación inhibidora de la corrosión usando uretano extendido con funcionalidad epoxi Dispersión de cargas en el componente epoxi de la imprimación

Se suspendieron juntos usando alta cizalladura una mezcla de 162,4 kg (358 libras) de uretano extendido con funcionalidad epoxi preparada como se describe en el ejemplo 1, 33,1 kg (73 libras) de acetato de éter monoetílico de etilenglicol ("EE"), 1,8 kg (4 libras) de arcilla bentonita. La mezcla continuó durante 15 minutos. Se añadieron con agitación 195,5 kg (431 libras) de cromato de estroncio, 34,5 kg (76 libras) de dióxido de titanio, 11,3 kg (25 libras) de disolvente de EE de Amsco y 59,4 kg (131 libras) de resina de uretano extendido con funcionalidad epoxi. Toda la mezcla se pasó a través de un molino de perlas y se molió hasta que se obtuvo un molido de 7. Después de la molienda, la mezcla se alargó con 49,0 kg (108 libras) de resina de uretano extendido con funcionalidad epoxi, 22,7 kg (50 libras) de disolvente de EE de Amsco y 18,1 kg (40 libras) de ciclohexanona.

La solución de curado para ésta se preparó combinando 81,2 kg (179 libras) de poliamida EPICURE 3115, un agente de curado comercialmente disponible de Resolutia, 34,9 kg (77 libras) de tolueno, 110,2 kg (243 libras) de butanol y 83,5 kg (184 libras) de aminosilano. La relación de mezcla para los dos componentes descritos anteriormente es 1,5 partes de uretano extendido con funcionalidad epoxi respecto a una parte de disolución de curado de amina en volumen.

Los componentes se mezclaron mediante agitación en un bidón cerrado herméticamente y se aplicaron a paneles de prueba de aluminio mediante aplicación por pulverización usando un equipo de recipiente a presión convencional o equipo HVLP. El espesor de aplicación fue 15,24-22,86 \mum (0,6-0,9 milipulgadas). La flexibilidad de la imprimación se evaluó mediante aplicación por pulverización del material mezclado sobre 508 \mum (20 milipulgadas) de espesor a paneles de aluminio. Los paneles se secaron al aire durante 14 días o se curaron durante 24 horas a 66ºC (150ºF). El panel se colocó en un medidor de impacto GE. La imprimación descrita anteriormente presenta más del 20 por ciento de alargamiento cuando se prueba como anteriormente. Esta imprimación también presenta buena resistencia a aceites y combustible, no enrojece y presenta buena adhesión.

Dispersión de cargas en el componente de amina del producto

Se combinaron con agitación 83,9 kg (185 libras) de poliamida, 74,8 kg (165 libras) de butanol, 163,3 kg (360 libras) de cromato de estroncio, 8,2 kg (18 libras) de negro de carbón, 5,4 kg (12 libras) de polvo opacificante, 49,0 kg (108 libras) de xileno, 133,4 kg (294 libras) de sílice. Toda la mezcla se pasó a través de un molino de perlas hasta que se obtuvo un molido de 6+. El material se alargó con 31,8 kg (70 libras) adicionales de butanol.

El componente de activador se preparó combinando 187,8 kg (414 libras) de OXSOL 100, un disolvente comercialmente disponible de Isle Chem, 16,3 kg (36 libras) de EPON 828, un epoxi comercialmente disponible de Resolutia, 233,1 kg (514 libras) de resina de uretano extendido con funcionalidad epoxi preparada según el ejemplo 1 y 4,1 kg (9 libras) de epoxisilano comercialmente disponible de Witco como SILQUEST A-187. Toda la mezcla se agitó con una paleta de dispersión de alta velocidad mientras se mantenía la temperatura por debajo de 32ºC (90ºF).

El componente de activador puede combinarse con el componente de amina en una relación de 1:1 en volumen. El alargamiento de esta imprimación cuando se midió mediante el medidor de impacto GE era superior al 20 por ciento. A diferencia, cuando el activado sólo estaba constituido por Epon 828, la flexibilidad de la imprimación era inferior al 10 por ciento. Esta imprimación presenta buena resistencia a aceites y combustibles, no enrojece y presenta buena adhesión.

Claims (13)

1. Un componente epoxi, en el que el componente epoxi comprende un uretano extendido con funcionalidad epoxi que comprende el producto de reacción de:

a)

un poliepóxido resinoso curable que comprende un éter diglicidílico de un bisfenol F;

b)

un compuesto orgánico polihidroxilado; y luego

c)

un poliisocianato.

2. El componente epoxi de la reivindicación 1, en el que el peso molecular del poliepóxido resinoso es 360 a 550.

3. El componente epoxi de la reivindicación 1, en el que el peso molecular del uretano extendido con funcionalidad epoxi es 1500 a 2200.

4. El componente epoxi de la reivindicación 1, en el que el poliisocianato es toluendiisocianato.

5. El componente epoxi de la reivindicación 1, en el que la relación molar de a:b:c es 35-50:4-12:0,5-1,5.

6. El componente epoxi de la reivindicación 1, en el que el poliepóxido resinoso curable comprende el éter diglicidílico de bisfenol F, el compuesto orgánico polihidroxilado comprende bisfenol A y el poliisocianato comprende toluendiisocianato y la relación de a:b:c es 35-50:4-12:0,5-1,5.

7. Un sistema de imprimación de epoxi-amina de dos componentes que comprende:

un componente de amina; y

un componente epoxi como se especifica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.

8. El sistema de la reivindicación 7, en el que el componente de amina comprende una amina alifática.

9. El sistema de la reivindicación 7, en el que el componente de amina y/o un componente epoxi comprenden además uno o más inhibidores de la corrosión y/o uno o más materiales silíceos y/o mezclas de los mismos.

10. El sistema de la reivindicación 9, en el que el inhibidor de la corrosión comprende cromato.

11. El sistema de la reivindicación 10, en el que el cromato comprende cromato de estroncio.

12. El sistema de la reivindicación 9, en el que el material silíceo comprende una combinación de sílice y arcilla.

13. El sistema de la reivindicación 12, en el que la arcilla comprende arcilla Bentone.