ES2525247T3

ES2525247T3 - Uso de resinas polimerizables, de baja emisión de gases a vacío, para la fabricación de materiales compuestos para uso espacial

Info

Publication number: ES2525247T3
Application number: ES09809334.7T
Authority: ES
Inventors: Brigitte Defoort; Roman Mahias; Dominique Lacour; Xavier Coqueret; Marion Mille
Original assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS; Astrium SAS; Universite de Reims Champagne Ardenne URCA
Current assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS; Airbus Defence and Space SAS; Universite de Reims Champagne Ardenne URCA
Priority date: 2008-08-28
Filing date: 2009-08-26
Publication date: 2014-12-19
Anticipated expiration: 2029-08-26
Also published as: WO2010023217A1; US20110207378A1; FR2935388A1; EP2328958B1; EP2328958A1; RU2526973C2; FR2935388B1; RU2011111530A

Abstract

Uso de al menos una resina polimerizable R1 elegida del grupo constituido por las resinas de poli(butadienoepóxido), las resinas de poli(isopreno-epóxido), las resinas de poli(siloxano-epóxido), las resinas de triglicéridoepóxido y las resinas de poli(éter-epóxido) que presentan en el estado no polimerizado: - un valor de pérdida de peso total (TML) inferior al 10%, un valor de pérdida de peso relativa (RML) inferior al 10% y un valor de materia volátil condensable (CVCM) inferior al 1% tal como se determinan según la norma ECSS-Q-70- 02A; y - un peso equivalente de epóxido (EEW) de 100 a 600 g/mol; para la fabricación de un material compuesto para uso espacial

Description

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DESCRIPCIÓN

Uso de resinas polimerizables, de baja emisión de gases a vacío, para la fabricación de materiales compuestos para uso espacial 5

Campo técnico

La presente invención se refiere al uso de resinas polimerizables particulares para la fabricación de materiales compuestos para uso espacial y, más específicamente, de materiales compuestos destinados a participar en la constitución de estructuras de despliegue mediante hinchado, también conocidas con el nombre de “estructuras de tipo Gossamer”.

También se describen composiciones de resinas polimerizables, útiles para la fabricación de materiales compuestos para uso espacial, así como tales materiales compuestos.

15 Estado de la técnica anterior

El volumen limitado bajo las cofias de las lanzaderas espaciales condujo a diseñar estructuras que se lanzan replegadas y se despliegan una vez que llegan al espacio, lo que es concretamente el caso de las estructuras de tipo Gossamer.

Estas estructuras, que pueden ser concretamente paneles solares, reflectores, parasoles, antenas, espejos, velas solares o análogos, comprenden un conjunto de elementos huecos, generalmente tubulares, que están constituidos por membranas finas, plegadas de modo que se forma un fuelle y cuyo despliegue en el espacio resulta de su

25 relleno mediante un gas a presión que se almacena en un depósito contiguo.

Una vez desplegadas en el espacio, las estructuras de tipo Gossamer requieren rigidizarse para poder resistir choques eventuales con meteoritos.

Éste es el motivo por el que se ha propuesto realizar las membranas de las estructuras de tipo Gossamer a partir de materiales fibrosos, por ejemplo tejidos de fibras de carbono o de Kevlar, que se impregnan con una composición a base de una resina polimerizable, e inducir la polimerización de esta resina por la temperatura o la radiación ultravioleta tras el despliegue de dichas estructuras en el espacio.

35 Se conoce bien que, en el vacío, los materiales emiten gases o bien porque su superficie se ha contaminado o bien porque contienen o generan por degradación compuestos volátiles.

Ahora bien, estas emisiones de gases tienen consecuencias nefastas. En efecto, si los compuestos volátiles son constituyentes del material que emite gases o resultan de la degradación de constituyentes de este material, entonces este último puede perder sus propiedades al mismo tiempo que sus constituyentes. Además, una emisión de gases constituye de modo general una contaminación del medio. Así, por ejemplo, puede conducir en el caso de una sonda espacial a la formación de depósitos sobre los instrumentos ópticos que pueden, a su vez, conducir a la pérdida de funcionalidad de estos instrumentos.

45 Con respecto específicamente a la emisión de gases en el espacio de resinas polimerizables que participan en la constitución de las estructuras de tipo Gossamer, existen extremadamente pocos datos en la bibliografía.

De hecho, los datos existentes se limitan a un artículo a nombre de Cadogan y Scaborough, que se publicó en 2001 por el American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA Gossamer Spacecraft Forum, 16-19 de abril de 2001, Seattle, WA) y en el que estos autores minimizan la importancia de esta emisión de gases y, por consiguiente, de sus consecuencias. En efecto, Cadogan y Scaborough consideran que la emisión de gases será extremadamente limitada debido al hecho de que las capas de material fibroso impregnado con resina están intercaladas entre dos películas estancas a los gases.

55 En realidad, resulta que las películas de polímeros cuyo uso se propone para realizar las paredes de estructuras de tipo Gossamer no son realmente estancas a los gases. Además, la experiencia muestra que incluso es deseable que las paredes de estructuras de tipo Gossamer sean al menos parcialmente permeables a los gases (tal como se describe en la solicitud internacional PCT publicada con el n.º WO 2006/024805) para evitar mantener bolsas de aire entre las capas de material fibroso, susceptibles de provocar una deformación de estas estructuras y perturbar su despliegue en el espacio.

Por tanto, el problema de las consecuencias nefastas del a emisión de gases en el espacio de las resinas polimerizables presentes en las estructuras de tipo Gossamer es muy real.

65 Un determinado número de documentos de patente trata sobre la emisión de gases de resinas polimerizables. No obstante, conviene remarcar que no solamente estos documentos tienen como objetivo aplicaciones (embalajes,

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protección contra incendios, fotogliptografía para microprocesadores, microelectrónica,...) que no tienen nada que ver con el campo espacial, sino que, además, su objetivo es el de evitar una emisión de gases tras la polimerización de las resinas o durante la despolimerización de estas resinas mientras que, en el caso de las estructuras de tipo Gossamer, es sobre todo la emisión de gases que se produce antes de que se polimericen las resinas lo que es

5 problemático.

Los inventores se han fijado por tanto como objetivo encontrar resinas polimerizables que no emitan gases o sólo emitan pocos gases cuando se someten a condiciones de presión y de temperatura similares a las que predominan en un entorno espacial.

También se han fijado como objetivo que estas resinas presenten características fisicoquímicas compatibles con un uso en la fabricación de materiales compuestos para uso espacial, concretamente en lo que se refiere a la viabilidad de la impregnación de materiales fibrosos del tipo de los que se emplean de manera clásica en el campo espacial y las propiedades mecánicas de los materiales compuestos así obtenidos.

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Exposición de la invención

Estos y otros objetivos se logran por la presente invención que se refiere al uso de al menos una resina polimerizable R1 elegida del grupo constituido por las resinas de poli(butadieno-epóxido), las resinas de poli(isopreno-epóxido), las resinas de poli(siloxano-epóxido), las resinas de triglicérido-epóxido y las resinas de poli(éter-epóxido) que presentan en el estado no polimerizado:

-por un lado, un valor de pérdida de peso total (o TML de “Total Mass Loss”) inferior al 10%, un valor de pérdida de peso relativa (o RML de “Recovered Mass Loss”) inferior al 10% y un valor de materia volátil condensable (o CVCM

25 de “Collected Volatile Condensable Material”) inferior al 1%, determinándose estos valores según la norma ECSS-Q70-02A de la Agencia Espacial Europea; y

-por otro lado, un peso equivalente de epóxido (o EEW de “Epoxy Equivalent Weight”) de 100 a 600 g/mol;

para la fabricación de un material compuesto para uso espacial.

En lo anterior y a continuación, se entiende por resina polimerizable, una resina que puede ser tanto una resina que puede estar constituida sólo por monómeros, prepolímeros o una mezcla de monómeros y prepolímeros, como una resina que comprende, además de los monómeros y/o de los prepolímeros, uno o varios aditivos tales como, por

35 ejemplo, un iniciador, un acelerador o un inhibidor de polimerización, un antioxidante, un diluyente reactivo o no, tal como es con frecuencia el caso de las resinas polimerizables disponibles en el comercio.

Con respecto a las resinas de triglicérido-epóxido, el lector podrá remitirse a los artículos de Güner et al. (Prog. Polym. Sci. 2006, 31, 633-670) y de Sperling y Manson (JAOCS 1983, 60(11), 1887-1892). Tales resinas son, por ejemplo, las resinas Vikoflex® comercializadas por la sociedad Arkema.

Por otro lado, se entiende por polimerización, no sólo la formación de cadenas poliméricas por unión de monómeros

o prepolímeros entre sí, sino también la formación de una red tridimensional mediante el establecimiento de enlaces entre estas cadenas poliméricas, que se denomina comúnmente reticulación.

45 El ensayo de emisión de gases de la norma ECSS-Q-70-02A consiste en acondicionar muestras del material del que desea someterse a prueba la tendencia a la emisión de gases dejando las muestras durante 24 horas (t0 → t24) a una temperatura de (22 ± 3)ºC y a una humedad relativa del (55 ± 10)%, después en someter estas muestras a un análisis termogravimétrico que se realiza durante 24 horas (t24 → t48), a una temperatura de 125ºC y con un vacío de

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al menos Pa, y en acondicionar de nuevo las muestras dejándolas durante 24 horas (t48 → t72) a una temperatura de (22 ± 3)ºC y a una humedad relativa del (55 ± 10)%.

De este modo se determina:

55 -la TML, que corresponde a la pérdida de peso total presentada por las muestras durante el análisis termogravimétrico, es decir entre t24 y t48, y que se expresa en porcentaje del peso de las muestras a t24;

-la RML, que corresponde a la pérdida total de peso presentada por las muestras excepto la captación de agua de las muestras, es decir excepto el peso de vapor de agua reabsorbido por las muestras entre t48 y t72, y que se expresa en porcentaje del peso de las muestras a t24; y

-la CVCM, que corresponde a la cantidad de materia liberada mediante la emisión de gases de las muestras durante el análisis termogravimétrico y que se condensa sobre un colector, y que también se expresa en porcentaje del peso de las muestras a t24.

65 La tendencia a la emisión de gases de un material es tanto más baja cuanto menores son sus valores de TML, RML

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y CVCM.

En cuanto al peso equivalente de epóxido (EEW), corresponde al peso de resina, en gramos, que contiene 1 mol de función epóxido.

Según la invención, la resina R1 se elige preferiblemente de las resinas de poli(butadieno-epóxido) y, más especialmente, de las resinas que comprenden prepolímeros que comprenden unidades de repetición que responden a las siguientes fórmulas (I), (II) y (III):

imagen1

15 así como dos grupos terminales reactivos hidroxilo.

Son resinas polimerizables de este tipo, por ejemplo, las resinas de poli(butadieno-epóxido) con grupos terminales hidroxilo que se comercializan por la sociedad Sartomer con los nombres comerciales Poly bd® 600E y Poly bd® 20 605E.

Estas resinas, cuyos prepolímeros responden esquemáticamente a la siguiente fórmula (IV):

imagen2

25 en la que n corresponde al número de motivos de repetición presentes entre los corchetes, presentan normalmente las siguientes características fisicoquímicas:

-peso molecular de aproximadamente 1300;

30 -EEW de 400-500 g/mol para la resina Poly bd® 600E y de 260-330 g/mol para la resina Poly bd® 605E;

-viscosidad a 30ºC de 7 Pa.s para la resina Poly bd® 600E y de 22 Pa.s para la resina Poly bd® 605E;

35 -índice de hidroxilo de 1,70 meq/g para la resina Poly bd® 600E y de 1,74 meq/g para la resina Poly bd® 605E.

Las resinas polimerizables anteriormente mencionadas, y concretamente las resinas de naturaleza elastomérica tales como las resinas de poli(butadieno-epóxido) o poli(isopreno-epóxido), tienen normalmente una temperatura de transición vítrea (o Tg) inferior a la temperatura ambiente y conducen por ello, tras polimerización, a polímeros con

40 un módulo de Young relativamente bajo.

Además, en el marco de la invención se prefiere usar estas resinas junto con al menos otra resina polimerizable R2 que, como ellas, emite pocos gases pero que presenta una temperatura de transición vítrea significativamente superior a la temperatura ambiente.

45 Esta resina R2 se elige preferiblemente del grupo constituido por las resinas epoxídicas de tipo novolaca y las

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resinas epoxídicas de tipo diglicidil éter de bisfenol A (DGEBA) que presentan, en el estado no polimerizado, un valor de TML inferior al 10%, un valor de RML inferior al 10% y un valor de CVCM inferior al 1% tal como se determinan según la norma ECSS-Q-70-02A, así como un EEW de 100 a 600 g/mol.

5 Resinas que responden a estos criterios son concretamente las resinas epoxídicas de tipo novolaca EPON® Su-4 y EPON® Su-8 de la sociedad Hexion Specialty Chemicals y la resina Tactix® 742 de la sociedad Huntsmann.

Preferiblemente, la mezcla de resinas R1 y R2 presenta, en el estado no polimerizado, una viscosidad de 0,2 a 4 Pa.s a una temperatura de 40 a 60ºC.

También preferiblemente, la mezcla de resinas R1 y R2 presenta, en el estado no polimerizado, un valor de pérdida de peso total (TML) inferior al 5%, un valor de pérdida de peso relativa (RML) inferior al 5% y un valor de materia volátil condensable (CVCM) inferior al 1% tal como se determinan según la norma ECSS-Q-70-02A.

15 Según la invención, se prefiere que la mezcla de resinas R1 y R2 presente en el estado no polimerizado:

-por un lado, una viscosidad de 0,2 a 4 Pa.s, e incluso mejor de 0,8 a 1 Pa.s a la temperatura a la que se realiza la impregnación del material fibroso destinado a participar en la constitución del material compuesto, que va normalmente de 40 a 60ºC; y

-por otro lado, un valor de pérdida de peso total (TML) inferior al 5%, un valor de pérdida de peso relativa (RML) inferior al 5% y un valor de materia volátil condensable (CVCM) inferior al 1% tal como se determinan según la norma ECSS-Q-70-02A.

25 Por tanto, las resinas R1 y R2 y sus proporciones relativas en la mezcla se ajustan en consecuencia.

Por tanto, la mezcla de resinas R1 y R2 puede comprender concretamente una resina de poli(butadieno-epóxido) con grupos terminales hidroxilo y una resina epoxídica de tipo novolaca en una razón en peso que va de 1/3 a 3/1.

A modo de ejemplo, se obtuvo una mezcla de resinas que satisface las dos condiciones anteriores mezclando una resina de poli(butadieno-epóxido) con grupos terminales hidroxilo del tipo Poly bd® 605E con una resina epoxídica de tipo novolaca del tipo resina EPON® Su-8, en una razón en peso que va de 1/3 a 3/1.

Según la invención, la resina R1 o la mezcla de resinas R1 y R2 también pueden usarse junto con al menos un

35 aditivo elegido del grupo constituido por los iniciadores (o cebadores) de polimerización, los agentes reticulantes (o endurecedores), los agentes de compatibilización y las cargas. Todos estos aditivos se eligen, en la medida de lo posible, de los compuestos que emiten pocos gases, es decir, que satisfacen en la práctica los mismos criterios de emisión de gases que los definidos anteriormente para las resinas R1 y R2.

Como iniciador de polimerización, se usa preferiblemente:

-o bien un fotoiniciador que permite iniciar la polimerización, preferiblemente por vía catiónica, bajo el efecto de una radiación luminosa, si es posible, que se encuentra en la región visible, tal como una sal, por ejemplo un hexafluorofosfato, del complejo 1-metil-naftaleno-ciclopentadienil-hierro tal como se describe en la solicitud

45 internacional PCT publicada con el n.º WO 2006/043009;

-o bien un iniciador térmico que permite iniciar la polimerización, preferiblemente por vía catiónica, bajo el efecto de un aumento de la temperatura, tal como una sal (bromuro, cloruro,...) de n-butilpiridinio, de bencilpirazinio o una sal de onio.

En los dos casos, el iniciador de polimerización se usa preferiblemente a un nivel 0,5 al 5% en peso, e incluso mejor del 1 al 3% en peso del peso de resina R1 o de la mezcla de resinas R1 y R2.

En cuanto al agente reticulante, se usa preferiblemente un compuesto elegido de las aminas, los fenoles y los

55 anhídridos de ácido. Este agente reticulante se usa ventajosamente en proporciones estequiométricas con respecto a la resina R1 o a la mezcla de resinas R1 y R2.

En cuanto al agente de compatibilización, se usa preferiblemente un compuesto elegido de los copolímeros en bloque de estireno-butadieno o estireno-(butadieno-epóxido)-estireno. Este agente de compatibilización se usa preferiblemente a un nivel de algún porcentaje en peso.

En cuanto a las cargas, se usan preferiblemente cargas adecuadas para conferir al material compuesto propiedades particulares tales como, por ejemplo, propiedades de conductividad eléctrica que se obtienen mediante la adición de negro de carbono o de nanotubos de carbono.

65 Según la invención, el material compuesto se obtiene mediante impregnación de un material fibroso con la resina R1

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o la mezcla de resinas R1 y R2. Esta impregnación, que puede realizarse mediante todas las técnicas de fabricación de materiales preimpregnados conocidas por el experto en la técnica (véase, a este respecto, “TECHNIQUES DE L’INGENIEUR”, Plastiques et Composites, volumen AM5), se realiza preferiblemente a una temperatura que va de 40 a 60ºC.

5 El material fibroso puede ser de diferentes tipos. Así, puede tratarse de un material constituido por fibras de vidrio, por fibras de cuarzo, por fibras de carbono, por fibras de grafito, por fibras de sílice, por fibras metálicas como fibras de acero, fibras de aluminio o fibras de boro, por fibras orgánicas como las fibras de aramida, las fibras de polietileno, las fibras de poliéster o las fibras de poli(p-fenilen-benzobisoxazol), más conocidas con la sigla BPO, o incluso por fibras de carburo de silicio.

Este material fibroso puede presentarse, según la naturaleza de las fibras que lo constituyen, en forma de hilos cortados, de fibras molidas, de esteras de filamentos continuos, de esteras de filamentos cortados, de mechas (o “rovings” en inglés), de tejidos, de tejidos de punto, de fieltros..., o incluso en forma de complejos realizados

15 mediante la asociación de diferentes tipos de materiales planos.

Según una disposición particularmente preferida de la invención, el material compuesto para uso espacial es un material compuesto por una estructura de tipo Gossamer, en cuyo caso el material fibroso presente en este material compuesto es ventajosamente de fibras de vidrio.

No obstante, resulta evidente que el material compuesto también puede estar destinado a cualquier otro tipo de estructura para uso espacial tal como, por ejemplo, paredes de habitáculos hinchables rigidizados mediante polimerización de resinas o estructuras de cuerdas tales como las descritas en la solicitud de patente francesa publicada con el número 2887523.

25 También se describe una composición de resinas útil para la fabricación de un material compuesto para uso espacial, que comprende:

-al menos una resina polimerizable R1 elegida del grupo constituido por las resinas de poli(butadieno-epóxido), las resinas de poli(isopreno-epóxido), las resinas de poli(siloxano-epóxido), las resinas de triglicérido-epóxido y las resinas de poli(éter-epóxido), y

-al menos una resina polimerizable R2 elegida del grupo constituido por las resinas epoxídicas de tipo novolaca y las resinas epoxídicas de tipo diglicidil éter de bisfenol A,

35 presentando las resinas R1 y R2 en el estado no polimerizado un valor de pérdida de peso total (TML) inferior al 10%, un valor de pérdida de peso relativa (RML) inferior al 10% y un valor de materia volátil condensable (CVCM) inferior al 1% tal como se determinan según la norma ECSS-Q-70-02A, así como un peso equivalente de epóxido (EEW) de 100 a 600 g/mol.

En esta composición, las características preferidas de las resinas R1 y R2 son exactamente las mismas que las indicadas anteriormente para el uso de la resina polimerizable R1. La viscosidad de esta composición, sus propiedades de emisión de gases y los aditivos que es susceptible de contener también son estrictamente los mismos que los indicados anteriormente para el uso de la resina polimerizable R1.

45 También se describe un material compuesto para uso espacial y, en particular un material compuesto de una estructura de tipo Gossamer, que comprende un material fibroso impregnado con una composición de resinas tal como se describió anteriormente.

Este material fibroso se elige preferiblemente del grupo constituido por las fibras de vidrio, las fibras de cuarzo, las fibras de carbono, las fibras de grafito, las fibras metálicas, las fibras de poli(p-fenilen-benzobisoxazol), las fibras de aramida, las fibras de polietileno, las fibras de boro, las fibras de carburo de silicio y su mezcla, prefiriéndose muy particularmente los materiales de fibras de vidrio.

55 Otras características y ventajas de la invención se desprenderán a partir de la siguiente descripción complementaria y que se refiere a ejemplos de realización de composiciones de resinas según la invención y de demostración de sus propiedades.

Naturalmente, esta descripción complementaria sólo se facilita a modo de ilustración de la invención y no constituye en ningún caso una limitación.

Exposición de modos de realización particulares

1) Preparación de composiciones de resinas útiles según la invención:

65 Se preparan composiciones de resinas compuestas por:

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-del 25 al 75% en peso de la resina de poli(butadieno-epóxido) con terminaciones hidroxilo que se comercializa por la sociedad Sartomer con el nombre comercial Poly bd® 605E, denominada a continuación resina 1, y

5 -del 75 al 25% en peso de la resina epoxídica de tipo novolaca que se comercializa por la sociedad Hexion Specialty Chemicals con el nombre comercial EPON® SU-8, denominada a continuación resina 2.

Para ello, se calienta la resina 2 a 120ºC hasta que se vuelve fluida, después se le añade, a esta misma temperatura, la resina 1, a su vez previamente calentada a 70ºC. Se realiza manualmente el mezclado de las dos 10 resinas.

2) Módulo de Young de las composiciones de resinas útiles según la invención tras la polimerización:

Dado que las composiciones de resinas preparadas en el punto 1 anterior corresponden, en el estado no

15 polimerizado, a mezclas polifásicas en las que las fases ricas en resina 1 tienen una Tg muy diferente de la de las fases ricas en resina 2 (aproximadamente -20ºC frente a 70-120ºC), se decidió apreciar las propiedades mecánicas de estas composiciones midiendo su módulo de Young tras la polimerización.

Para ello, se cuelan las composiciones, tras la adición del 2% en peso de hexafluorofosfato del complejo 1-metil

20 naftaleno-ciclopentadienil-hierro, en moldes de silicona que miden 70 mm de longitud por 5 mm de anchura y 2 mm de grosor, y se recubren con una hoja de poli(tereftalato de etileno) destinada a evitar que se ensucien. Se iluminan durante 24 horas por medio de un panel flexible electroluminiscente Selectronic A6 (potencia luminosa: 1000 lux, color: blanco puro, dimensiones: 150 x 110 mm) para inducir la fotólisis del fotoiniciador y después se colocan los moldes en una estufa a 80ºC durante 2 horas.

25 Se realiza la medición de los módulos de Young mediante análisis mecánico dinámico usando una frecuencia de análisis de la viscosidad de 1 Hz.

La tabla I a continuación presenta los valores de módulo así obtenidos para tres composiciones diferentes. 30 TABLA I

Composición: Módulo de Young (GPa)

30% de resina 1 70% de resina 2: 0,9

40% de resina 1 60% de resina 2: 0,5

50% de resina 1 50% de resina 2: 0,4

3) Viabilidad de la impregnación de materiales fibrosos:

35 Se aplican las composiciones de resinas a una temperatura de aproximadamente 100ºC sobre muestras de tejido, a su vez previamente calentadas a 100ºC, con ayuda de un agitador de vidrio. Una vez impregnadas las muestras de tejido, se realiza un drenaje a vacío durante 2 horas a 120ºC.

40 Se aprecia la viabilidad de la impregnación basándose en tres criterios: la facilidad o no de impregnación, la tasa de impregnación y el estado del tejido impregnado. La tabla II a continuación presenta los resultados obtenidos para tres composiciones diferentes. 45 TABLA II

Composición: Impregnación Tasa de impregnación (%) Estado del tejido

25% de resina 1 75% de resina 2: Difícil 29 Seco

50% de resina 1 50% de resina 2: Fácil 31 Pegajosidad muy ligera

75% de resina 1 25% de resina 2: Fácil 29 Pegajosidad muy ligera

4) Emisión de gases de materiales compuestos preparados a partir de la resina 1 o de composiciones de resinas útiles según la invención:

50 Se preparan muestras que simulan una pared de estructura de tipo Gossamer, es decir que comprenden cada una dos capas de tejido de fibras de vidrio impregnado a una tasa del 30% o bien con una composición de resinas según

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la invención o bien con la resina 1, tomadas intercaladas entre dos películas de poliimida aromática de 50 µm de grosor del tipo de las comercializadas por la sociedad Dupont con el nombre comercial Kapton®.

Después, se aprecia la tendencia a la emisión de gases de estas muestras según la norma ECSS-Q-70-02A. Para

5 cada muestra, se realiza el análisis termogravimétrico a 125ºC tal como se prevé por esta norma pero también a 80ºC para situarse en condiciones de temperatura más próximas a las que son susceptibles de encontrarse las resinas entre la puesta en órbita de la estructura de tipo Gossamer y el momento en el que se produce la polimerización tras el despliegue de esta estructura.

10 La tabla 3 a continuación presenta los valores de TML, de RML y de CVCM obtenidos para muestras preparadas con tres composiciones diferentes en función de la temperatura a la que se realizó el análisis termogravimétrico: 125ºC o 80ºC. También presenta los valores de TML, de RML y de CVCM obtenidos a 125ºC para las muestras preparadas con la resina 1.

15 TABLA 3

Composición: Temperatura de ATG (ºC) TML (%) RML (%) CVCM (%)

25% de resina 1 75% de resina 2: 125ºC 2,62 2,39 1,09

50% de resina 1 50% de resina 2: 125ºC 1,95 1,72 0,75

75% de resina 1 25% de resina 2: 125ºC 1,21 0,98 0,59

100% de resina 1: 125ºC 0,55 0,19 0

25% de resina 1 75% de resina 2: 80ºC 0,39 0,18 0,08

50% de resina 1 50% de resina 2: 80ºC 0,42 0,19 0,06

75% de resina 1 25% de resina 2: 80ºC 0,40 0,18 0,04

Los resultados de las pruebas experimentales presentados anteriormente muestran que las composiciones de resinas útiles según la invención permiten obtener materiales compuestos cuyas propiedades, tanto en cuanto a la emisión de gases como a la resistencia mecánica, están perfectamente adaptadas para un uso espacial y,

20 concretamente, para un uso en estructuras de tipo Gossamer.

Referencias citadas

[1] D. P. Cadogan y S.E. Scaborough, 2001, American Institute of Aeronautics and Astronautics, AIAA Gossamer 25 Spacecraft Forum, 16-19 de abril de 2001, Seattle, WA

[2] Documento WO-A-2006/024805

[3] Güner et al., Prog. Polym. Sci. 2006, 31, 633-670 30

[4] Sperling y Manson, JAOCS 1983, 60(11), 1887-1892

[5] Documento WO-A-2006/043009 35 [6] “TECHNIQUES DE L’INGENIEUR”, Plastiques et Composites, volumen AM5

[7] Documento FR-A-2 887 523

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Uso de al menos una resina polimerizable R1 elegida del grupo constituido por las resinas de poli(butadieno

epóxido), las resinas de poli(isopreno-epóxido), las resinas de poli(siloxano-epóxido), las resinas de triglicérido5 epóxido y las resinas de poli(éter-epóxido) que presentan en el estado no polimerizado:

-un valor de pérdida de peso total (TML) inferior al 10%, un valor de pérdida de peso relativa (RML) inferior al 10% y un valor de materia volátil condensable (CVCM) inferior al 1% tal como se determinan según la norma ECSS-Q-7002A; y

-un peso equivalente de epóxido (EEW) de 100 a 600 g/mol;

para la fabricación de un material compuesto para uso espacial.

15 2. Uso según la reivindicación 1, en el que la resina R1 es una resina de poli(butadieno-epóxido).
3. Uso según la reivindicación 2, en el que la resina de poli(butadieno-epóxido) comprende prepolímeros que comprenden unidades de repetición que responden a las siguientes fórmulas (I), (II) y (III):

imagen1

25 así como dos grupos terminales hidroxilo.
4. Uso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la resina R1 se usa en mezcla con al menos otra resina polimerizable R2, elegida del grupo constituido por las resinas epoxídicas de tipo novolaca y las resinas epoxídicas de tipo diglicidil éter de bisfenol A que presentan en el estado no polimerizado:

-un valor de pérdida de peso total (TML) inferior al 10%, un valor de pérdida de peso relativa (RML) inferior al 10% y un valor de materia volátil condensable (CVCM) inferior al 1% tal como se determinan según la norma ECSS-Q-7002A; y

35 -un peso equivalente de epóxido (EEW) de 100 a 600 g/mol.
5.

Uso según la reivindicación 4, en el que la resina R2 es una resina epoxídica de tipo novolaca.
6.

Uso según la reivindicación 4 o la reivindicación 5, en el que la mezcla de resinas R1 y R2 presenta, en el estado no polimerizado, una viscosidad de 0,2 a 4 Pa.s a una temperatura de 40 a 60ºC.
7.

Uso según una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, en el que la mezcla de resinas R1 y R2 presenta, en el estado no polimerizado, un valor de pérdida de peso total (TML) inferior al 5%, un valor de pérdida de peso relativa

45 (RML) inferior al 5% y un valor de materia volátil condensable (CVCM) inferior al 1% tal como se determinan según la norma ECSS-Q-70-02A.
8.

Uso según una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 7, en el que la mezcla de resinas R1 y R2 comprende una resina de poli(butadieno-epóxido) con grupos terminales hidroxilo y una resina epoxídica de tipo novolaca en una razón en peso que va de 1/3 a 3/1.
9.

Uso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el material compuesto se fabrica mediante impregnación de un material fibroso con la resina R1 o la mezcla de resinas R1 y R2.

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E09809334

01-12-2014
10. Uso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el material compuesto para uso espacial es un material compuesto de una estructura de tipo Gossamer.

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