ES2637596T3 - Composiciones sellantes conductoras - Google Patents

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Abstract

Una composición sellante, que comprende: una composición de base que comprende un polímero que contiene azufre; una composición de agente de curación que comprende un agente de curación; y una carga conductora de electricidad en al menos una de la composición de base o la composición de agente de curación, comprendiendo la carga conductora de electricidad nanotubos de carbono y negro de carbón conductor.

Description

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DESCRIPCION
Composiciones sellantes conductoras Campo tecnico
La presente divulgacion se refiere a composiciones sellantes que presentan mejor conductividad, alargamiento por traccion y gravedad especlfica, y que son utiles en las aplicaciones de descarga electrica.
Antecedentes
Durante el vuelo, las aeronaves se enfrentan a una serie de fenomenos medioambientales que pueden causar condiciones peligrosas o incluso danos flsicos. Por ejemplo, las descargas electricas y las interferencias electromagneticas (EMI) son fenomenos medioambientales bastante comunes que pueden conducir a condiciones peligrosas durante el vuelo de las aeronaves. Las descargas electricas pueden causar danos flsicos a la aeronave mediante puncion de agujeros a traves de las partes de la aeronave, o pueden causar una corriente de sobretension peligrosa que puede entrar en contacto con el deposito de combustible y provocar una explosion. Las EMI pueden causar niveles de energla excesivos en el cableado y las sondas del sistema de combustible de la aeronave. Dado el potencial de danos graves o interferencias electricas causados por estos fenomenos medioambientales, los medios para prevenir o mitigar los efectos adversos de las descargas electricas y las EMI son importantes en el diseno y la fabrication de la aeronave.
Sumario
En las realizaciones de la presente invention, una composition sellante incluye una composition de base que incluye un pollmero que contiene azufre, una composicion de agente de curacion que incluye un agente de curacion, y una carga conductora de electricidad en al menos una de la composicion de base o la composicion de agente de curacion. La carga conductora de electricidad incluye nanotubos de carbono y negro de carbon conductor. El negro de carbon conductor puede ser carbono Ketjenblack o Black Pearls®. En algunas realizaciones, la composicion sellante esta sustancialmente libre de nlquel.
El negro de carbon conductor puede tener un diametro de partlcula promedio mayor que el diametro de partlcula promedio de los nanotubos de carbono, o los nanotubos de carbono pueden tener un diametro de partlcula promedio mayor que un diametro de partlcula promedio del negro de carbon conductor. En algunas realizaciones, por ejemplo, los nanotubos de carbono pueden tener una dimension de longitud de 5 pm a 30 pm, y una dimension de diametro de 10 nm a 30 nm, y el negro de carbon conductor puede tener un tamano de partlcula promedio de 10 pm a 40 pm. Adicionalmente, una relation de volumen de los nanotubos de carbono respecto al negro de carbon conductor puede ser de 1:5 a 1:10.
La composicion sellante puede incluir ademas al menos uno de un promotor de adhesion, un inhibidor de la corrosion o un plastificante en al menos una de la composicion de base o la composicion de agente de curacion.
El pollmero que contiene azufre en la composicion de base puede ser un polisulfuro o un politioeter.
En algunas realizaciones, una composicion sellante incluye una composicion de base sustancialmente libre de nlquel que incluye un pollmero que contiene azufre, una composicion de agente de curacion sustancialmente libre de nlquel que incluye un agente de curacion, y una carga conductora de electricidad sustancialmente libre de nlquel en al menos una de la composicion de base o la composicion de agente de curacion. La carga conductora de electricidad incluye nanotubos de carbono y negro de carbon conductor. El negro de carbon conductor puede ser carbono Ketjenblack o Black Pearls®. El negro de carbon conductor puede tener un diametro de partlcula promedio mayor que el diametro de partlcula promedio de los nanotubos de carbono, o los nanotubos de carbono pueden tener un diametro de partlcula promedio mayor que el diametro de partlcula promedio del negro de carbon conductor. En algunas realizaciones, por ejemplo, los nanotubos de carbono pueden tener una dimension de longitud de 5 pm a 30 pm, y una dimension de diametro de 10 nm a 30 nm, y el negro de carbon conductor puede tener un tamano de partlcula promedio de 10 pm a 40 pm. Adicionalmente, una relacion de volumen de los nanotubos de carbono respecto al negro de carbon conductor puede ser de 1:5 a 1:10.
Las composiciones sellantes segun la presente invencion estan sustancialmente libres de Ni, son particularmente utiles en las aplicaciones de descargas electricas, y presentan un alargamiento por traccion superior y una baja gravedad especlfica.
Descripcion detallada
En determinadas realizaciones de la presente divulgacion, una composicion sellante comprende al menos un pollmero que contiene azufre, y una carga conductora de electricidad que comprende nanotubos de carbono y negro de carbon conductor. Los terminos «sellante», «que sella» o «sello», tal como se usa en el presente documento, se
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refieren a composiciones que tienen la capacidad de resistir condiciones atmosfericas tales como humedad y temperatura y bloquear al menos parcialmente la transmision de materiales tales como agua, combustible, y otros llquidos y gases. A menudo, los sellantes tienen propiedades adhesivas, pero no son simplemente adhesivos que no tienen las propiedades de bloqueo de un sellante.
Las composiciones sellantes de la presente divulgacion pueden prepararse mediante la mezcla de una composicion de base conductora de electricidad, y una composicion de agente de curacion. Una composicion de base y una composicion de agente de curacion pueden prepararse independientemente, y despues se mezclan para formar una composicion sellante. Una composicion de base conductora puede comprender, por ejemplo, al menos un pollmero que contiene azufre, al menos un plastificante, al menos un promotor de adhesion, al menos un inhibidor de la corrosion, al menos una carga no conductora de electricidad, y una carga conductora de electricidad que comprende nanotubos de carbono y negro de carbon conductor. Sin embargo, se entiende que las composiciones de base no necesitan contener cada uno de estos componentes. Por ejemplo, muchos de estos componentes son opcionales, por ejemplo, el plastificante, el promotor de adhesion, el inhibidor de la corrosion, la carga no conductora de electricidad, y la carga conductora de electricidad. Por consiguiente, la composicion de base, en algunas realizaciones, puede contener solo el pollmero (que puede ser uno o ambos, un polisulfuro o un politioeter), y un disolvente. Sin embargo, tal como se discute mas adelante, al menos una de la composicion de base y/o la composicion de agente de curacion incluye una carga conductora que comprende nanotubos de carbono y negro de carbon conductor.
Una composicion de agente de curacion puede comprender, por ejemplo, al menos un agente de curacion, al menos un plastificante, al menos una carga no conductora de electricidad, y al menos un acelerador de curado. Sin embargo, al igual que la composicion de base, la composicion de agente de curacion no necesita contener cada uno de estos componentes. De hecho, muchos de estos componentes son opcionales, por ejemplo, el plastificante, la carga no conductora de electricidad y el acelerador de curado. Por consiguiente, la composicion de agente de curacion, en algunas realizaciones, puede contener solo el agente de curacion. Sin embargo, tal como se discute mas adelante, al menos una de la composicion de base y/o la composicion de agente de curacion incluye una carga conductora que comprende nanotubos de carbono y negro de carbon conductor.
En determinadas realizaciones, se mezclan de 5 a 20 partes en peso de una composicion de agente de curacion con 100 partes en peso de una composicion de base y, en determinadas realizaciones, se mezclan de 8 a 16 partes en peso de composicion de agente de curacion con 100 partes en peso de una composicion de base para formar una composicion sellante conductora de electricidad.
En determinadas realizaciones, se prefieren las composiciones curables de dos componentes sobre las composiciones curables de un componente porque las composiciones de dos componentes proporcionan la mejor reologla para la aplicacion y presentan propiedades qulmicas y flsicas deseables en la composicion curada resultante. Tal como se usa en el presente documento, los dos componentes se denominan composicion de base, y la composicion de agente de curacion. En determinadas realizaciones, la composicion de base puede comprender pollmeros de polisulfuro, pollmeros de politioeter, agentes de oxidacion, aditivos, cargas, plastificantes, disolventes organicos, promotores de adhesion, inhibidores de la corrosion, y combinaciones de los mismos. Sin embargo, se entiende que las composiciones de base no necesitan contener cada uno de estos componentes. Por ejemplo, muchos de estos componentes son opcionales, por ejemplo, los agentes de oxidacion, los aditivos, las cargas, los plastificantes, los promotores de adhesion, y los inhibidores de la corrosion. Por consiguiente, la composicion de base, en algunas realizaciones, puede contener solo el pollmero (que puede ser uno o ambos, un polisulfuro o un politioeter), y un disolvente. Sin embargo, tal como se discute mas adelante, al menos una de la composicion de base y/o la composicion de agente de curacion incluye una carga conductora que comprende nanotubos de carbono y negro de carbon conductor.
En determinadas realizaciones, la composicion de agente de curacion puede comprender agentes de curacion, aceleradores de curado, retardantes de curado, plastificantes, aditivos, cargas, y combinaciones de los mismos. Sin embargo, al igual que la composicion de base, la composicion de agente de curacion no necesita contener cada uno de estos componentes. De hecho, muchos de estos componentes son opcionales, por ejemplo, los aceleradores de curado, los retardantes de curado, los plastificantes, los aditivos, y las cargas. Por consiguiente, en algunas realizaciones, la composicion de agente de curacion puede contener solo el agente de curacion. Sin embargo, tal como se discute mas adelante, al menos una de la composicion de base y/o la composicion de agente de curacion incluye una carga conductora que comprende nanotubos de carbono y negro de carbon conductor.
Al menos una de la composicion de base y la composicion de curacion incluye una carga conductora que comprende nanotubos de carbono y negro de carbon conductor. En algunas realizaciones a modo de ejemplo, el negro de carbon conductor incluye carbono Black Pearls® o Ketjenblack. La carga conductora puede incluir ademas cualquier carga conductora adicional convencionalmente usada en composiciones sellantes. Sin embargo, en algunas realizaciones, la carga conductora adicional opcional esta sustancialmente libre de Ni con el fin de reducir la toxicidad y los problemas medioambientales adversos. En algunas realizaciones, por ejemplo, la carga conductora incluye grafito ademas de los nanotubos de carbono y el negro de carbon conductor. Tal como se usa en el presente documento, el termino «sustancialmente» se usa como termino de aproximacion, y no como termino de grado.
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Adicionalmente, la expresion «sustancialmente libre de nlquel» se usa como termino de aproximacion para denotar que la cantidad del nlquel en la carga conductora o composicion sellante es insuficiente, de manera que, si el nlquel esta presente en alguna de la carga conductora adicional o composicion sellante, esta como impureza incidental.
En determinadas realizaciones, los pollmeros que contienen azufre utiles en la practica de la presente divulgacion incluyen pollmeros de polisulfuro que contienen multiples grupos sulfuro, es decir, -S-, en la estructura polimerica y/o en la posicion terminal o pendiente sobre la cadena polimerica. Tales pollmeros se describen en la patente estadounidense n.° 2.466.963 en la que los pollmeros divulgados tienen multiples enlaces -S-S- en la estructura polimerica, cuyo contenido Integra se incorpora al presente documento por referencia. Otros pollmeros de polisulfuro utiles son aquellos en los que el enlace de polisulfuro esta reemplazado con un enlace de politioeter, es decir, -[- CH2-CH2-S-CH2-CH2-]n- en el que n puede ser un numero entero que varla de 8 a 200, tal como se describe en la patente estadounidense n.° 4.366.307. En algunas realizaciones, por ejemplo, los pollmeros de politioeter pueden ser aquellos que se describen en la patente estadounidense n.° 6.172.179. Por ejemplo, el pollmero de politioeter puede ser el politioeter preparado en el Ejemplo 1 de la patente estadounidense n.° 6.172.179. Los pollmeros de polisulfuro pueden estar terminados con grupos no reactivos tales como alquilo aunque, en determinadas realizaciones, los pollmeros de polisulfuro contienen grupos reactivos en las posiciones terminal o pendiente. Los grupos reactivos tlpicos son tiol, hidroxilo, amino y vinilo. Tales pollmeros de polisulfuro se describen en la patente estadounidense n.° 2.466.963, la patente estadounidense n.° 4.366.307 mencionadas anteriormente, y la patente estadounidense n.° 6.372.849. Tales pollmeros de polisulfuro pueden curarse con agentes de curacion que son reactivos con los grupos reactivos del pollmero de polisulfuro.
Los pollmeros que contienen azufre de la presente divulgacion pueden tener pesos moleculares promedios en numero que varlan de 500 a 8.000 gramos por mol y, en determinadas realizaciones, de 1.000 a 5.000 gramos por mol, determinados mediante cromatografla de permeacion en gel usando un poliestireno convencional. En el caso de los pollmeros que contienen azufre que contienen grupos funcionales reactivos, los pollmeros que contienen azufre pueden tener funcionalidades promedias que varlan de 2,05 a 3,0, y en determinadas realizaciones que varlan de 2,1 a 2,6. Puede lograrse una funcionalidad promedia especlfica mediante la selection adecuada de los componentes reactivos. Los ejemplos no limitantes de pollmeros que contienen azufre incluyen aquellos disponibles a traves de PRC-DeSoto International, Inc., con el nombre comercial PERMAPOL, especlficamente, PERMAPOL P3.1 o PERMAPOL P-3, y a traves de Akros Chemicals, tales como THIOPLAST G4.
Un pollmero que contiene azufre puede estar presente en la composicion de base en una cantidad que varla del 10 % al 80 % en peso del peso total de la composicion de base, y en determinadas realizaciones puede variar del 10 % al 40 %, y en otras realizaciones puede variar del 20 % al 30 % en peso. En determinadas realizaciones, el pollmero que contiene azufre comprende una combination de un pollmero de polisulfuro y un pollmero de politioeter, y las cantidades de pollmero de polisulfuro y de pollmero de politioeter pueden ser similares. Por ejemplo, en algunas realizaciones, la cantidad de pollmero de polisulfuro y la cantidad de pollmero de politioeter en una composicion de base puede variar cada uno de aproximadamente el 10 % en peso a aproximadamente el 15 % en peso del peso total de la composicion de base.
Las composiciones sellantes de la presente divulgacion comprenden al menos un agente de curacion para la curacion del al menos un pollmero que contiene azufre. La expresion «agente de curacion» se refiere a cualquier material que puede anadirse a un pollmero que contiene azufre para acelerar la curacion o la gelificacion del pollmero que contiene azufre. Los agentes de curacion tambien se conocen como aceleradores, catalizadores o pastas de curado. En determinadas realizaciones, el agente de curacion es reactivo a una temperatura que varla de 10 °C a 80 °C. El termino «reactivo» significa capaz de reaccionar qulmicamente e incluye cualquier nivel de reaction, desde reaction parcial a completa, de un reactivo. En determinadas realizaciones, un agente de curacion es reactivo cuando se proporciona para la reticulation o gelificacion de un pollmero que contiene azufre.
En determinadas realizaciones, las composiciones sellantes comprenden al menos un agente de curacion que contiene agentes de oxidation capaces de oxidar los grupos mercaptano terminales del pollmero que contiene azufre para formar enlaces disulfuro. Los agentes de oxidacion utiles incluyen, por ejemplo, dioxido de plomo, dioxido de manganeso, dioxido de calcio, monohidrato de perborato de sodio, peroxido de calcio, peroxido de cinc, y dicromato. La cantidad de agente de curacion en una composicion de agente de curacion puede variar del 25 % en peso al 75 % en peso del peso total de la composicion de agente de curacion. Los aditivos, tales como estearato de sodio, pueden incluirse para mejorar la estabilidad del acelerador. Por ejemplo, una composicion de agente de curacion puede comprender una cantidad de acelerador de curado que varla del 0,1 % al 1,5 % en peso basado en el peso total de la composicion de agente de curacion.
En determinadas realizaciones, las composiciones sellantes de la presente divulgacion pueden comprender al menos un agente de curacion que contiene al menos un grupo funcional reactivo que es reactivo con grupos funcionales unidos al pollmero que contiene azufre. Los agentes de curacion utiles que contienen al menos un grupo funcional reactivo que es reactivo con grupos funcionales unidos al pollmero que contiene azufre incluyen politioles, tales como politioeteres, para la curacion de pollmeros terminados con vinilo; poliisocianatos tales como diisocianato de isoforona, diisocianato de hexametileno, y mezclas y derivados de isocianurato de los mismos para la curacion de pollmeros terminados con tiol, hidroxilo y amino; y, poliepoxidos para la curacion de pollmeros terminados con amina
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y tiol. Los ejemplos no limitantes de poliepoxidos incluyen diepoxido de hidantolna, epoxidos de bisfenol A, epoxidos de bisfenol F, epoxidos de tipo novolaca, poliepoxidos alifaticos, y resinas insaturadas epoxidadas, y resinas fenolicas. El termino «poliepoxido» se refiere a un material que tiene un equivalente de 1,2-epoxi mayor de uno e incluye monomeros, oligomeros y pollmeros.
La composicion sellante puede comprender opcionalmente al menos un compuesto para modificar la velocidad de curado. Por ejemplo, los acelerantes de curado, tales como la mezcla de dipentametileno/tiuram/polisulfuro, pueden incluirse en la composition sellante para acelerar la velocidad de curado, y/o al menos un retardante de curado, tal como acido estearico, puede anadirse para retrasar la velocidad de curado y ampliar de este modo la vida util de una composicion sellante durante la aplicacion. En determinadas realizaciones, la composicion de agente de curacion puede comprender una cantidad de acelerante que varla del 1 % a aproximadamente el 7 % en peso, y/o una cantidad de retardante de curado que varla del 0,1 % al 1 % en peso, basado en el peso total de la composicion de agente de curacion. Para controlar las propiedades de curado de la composicion sellante, tambien puede ser util incluir al menos un material capaz de retirar al menos parcialmente la humedad de la composicion sellante tal como un polvo de tamiz molecular. En determinadas realizaciones, una composicion de agente de curacion puede comprender una cantidad de material capaz de retirar al menos parcialmente la humedad que varla del 0,1 % al 1,5 % en peso, basado en el peso total de la composicion de agente de curacion.
En determinadas realizaciones, las composiciones sellantes de la presente divulgation puede comprender cargas. Tal como se usa en el presente documento, «carga» se refiere a un componente no reactivo en la composicion que proporciona una propiedad deseada, tal como, por ejemplo, conductividad electrica, densidad, viscosidad, resistencia mecanica, eficacia de protection contra EmI/rFi, aplicabilidad a descargas electricas, alargamiento por traction, gravedad especlfica y similares.
Los ejemplos de cargas no conductoras de electricidad incluyen materiales tales como, pero sin limitation, carbonato de calcio, mica, poliamida, sllice pirogena, polvo de tamiz molecular, microesferas, dioxido de titanio, creta, negros alcalinos, celulosa, sulfuro de cinc, espato pesado, oxidos alcalinoterreos, hidroxidos alcalinoterreos, y similares. Las cargas a modo de ejemplo tambien pueden incluir materiales de alta banda prohibida tales como compuestos de bario inorganicos y sulfuro de cinc. En determinadas realizaciones, la composicion de base puede comprender una cantidad de carga no conductora de electricidad que varla del 2 % al 10 % en peso, basado en el peso total de la composicion de base, y, en determinadas realizaciones, puede variar del 3 % al 7 % en peso. En determinadas realizaciones, una composicion de agente de curacion puede comprender una cantidad de carga no conductora de electricidad que varla de menos del 6 % en peso, y en determinadas realizaciones que varla del 0,5 % al 4 % en peso, basado en el peso total de la composicion de agente de curacion.
Segun las realizaciones de la presente divulgacion, una o ambas de la composicion de base y/o la composicion de agente de curacion incluye una carga conductora que comprende nanotubos de carbono y negro de carbon conductor (por ejemplo, carbono Black Pearls® o Ketjenblack). En algunas realizaciones, por ejemplo, la composicion sellante incluye del 80 % al 90 % de la composicion de base y del 10 % al 20 % de la composicion de agente de curacion, y la carga conductora que incluye los nanotubos de carbono y el negro de carbon conductor se incluyen en la composicion de base. Estas cargas se usan para conferir conductividad electrica a las composiciones sellantes mientras que mantienen la aplicabilidad del sellante en las aplicaciones de descargas electricas. La combination de los nanotubos de carbono y negro de carbon conductor (por ejemplo, carbono Black Pearls® o Ketjenblack) forma una matriz conductora interactiva que confiere conductividad electrica de manera inesperada superior, alargamiento por traccion e inferior gravedad especlfica. Ademas, esta combinacion de nanotubos de carbono y carbono conductor elimina Ni, que se ha usado normalmente en cargas conductoras en composiciones sellantes convencionales. De hecho, segun las realizaciones de la presente invention, la carga conductora, as! como la composicion sellante, estan sustancialmente libres de Ni, eliminando de este modo sustancialmente la toxicidad y los problemas medioambientales atribuidos a la inclusion de Ni en composiciones sellantes convencionales. Tal como se ha discutido anteriormente, tal como se usa en el presente documento, el termino «sustancialmente» se usa como termino de aproximacion, y no como termino de grado. Adicionalmente, tal como se ha discutido anteriormente, la expresion «sustancialmente libre de nlquel» se usa como termino de aproximacion para denotar que la cantidad del nlquel en las composiciones sellantes es insuficiente, de manera que, si el nlquel esta presente en alguna, esta como impureza incidental.
El tamano de los nanotubos de carbono y negro de carbon conductor (por ejemplo, Black Pearls® o Ketjenblack) puede variar segun se desee para ajustar o modificar la conductividad electrica y/u otras propiedades de la composicion sellante. Sin embargo, en determinadas realizaciones, uno de los nanotubos de carbono o las partlculas de negro de carbon conductor tiene una dimension de partlcula promedia (es decir, nanotubo o partlcula) que es mayor que una dimension de partlcula promedia (es decir, nanotubo o partlcula) del otro de los nanotubos de carbono o negro de carbon conductor. Por ejemplo, en algunas realizaciones, los nanotubos de carbono pueden tener una dimension de longitud que varla de 5 a 30 pm, y una dimension de diametro que varla de 10 a 30 nm. Las partlculas de negro de carbon conductor pueden tener un tamano de partlcula promedio que varla de 10 a 40 pm. Ademas, una relation de volumen de los nanotubos de carbono respecto al negro de carbon conductor puede variar de 1:5 a 1:10. En una realization, por ejemplo, la relacion de volumen de los nanotubos de carbono respecto al negro de carbon conductor es 1:5.
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Las composiciones sellantes tambien pueden incluir opcionalmente uno o mas inhibidores de la corrosion. Los ejemplos no limitantes de inhibidores de la corrosion adecuados incluyen cromato de estroncio, cromato de calcio, cromato de magnesio, y combinaciones de los mismos. La patente estadounidense n.° 5.284.888 y la patente estadounidense n.° 5.270.364 divulgan el uso de triazoles aromaticos para inhibir la corrosion de superficies de aluminio y de acero. En determinadas realizaciones, un eliminador de oxlgeno sacrificatorio, tal como Zn, puede usarse como inhibidor de la corrosion. En determinadas realizaciones, el inhibidor de la corrosion puede comprender menos del 10 % en peso del peso total de la composicion sellante. En determinadas realizaciones, el inhibidor de la corrosion puede comprender una cantidad que varla del 2 % en peso al 8 % en peso del peso total de la composicion sellante.
En determinadas realizaciones, las composiciones sellantes pueden comprender ademas opcionalmente uno o mas plastificantes, cuyos ejemplos no limitantes incluyen esteres de ftalato, parafinas clorados, terfenilos hidrogenados, terfenilos parcialmente hidrogenados, y similares. El plastificante puede incluirse en una o ambas de la composicion de base y/o la composicion de agente de curacion. En algunas realizaciones, el plastificante se incluye en la composicion de base en una cantidad que varla del 0,1 % al 5 % en peso basado en el peso total de la composicion de base, y, en determinadas realizaciones, puede variar del 0,5 % al 3 % en peso. En algunas realizaciones, el plastificante se incluye en la composicion de agente de curacion en una cantidad que varla del 20 % al 60 % en peso del peso total de la composicion de agente de curacion, y, en determinadas realizaciones, puede variar del 30 % al 40 % en peso.
En determinadas realizaciones, las composiciones sellantes pueden comprender ademas opcionalmente un disolvente organico, tal como una cetona o un alcohol, por ejemplo, metil etil cetona, y alcohol isopropllico, o una combinacion de los mismos.
En determinadas realizaciones, las composiciones sellantes pueden comprender ademas opcionalmente uno o mas promotores de adhesion, cuyos ejemplos no limitantes incluyen resinas fenolicas, promotores de adhesion de silano, y combinaciones de los mismos. Los promotores de adhesion ayudan a facilitar la adhesion de los componentes polimericos de la composicion sellante a un sustrato, as! como a las cargas no conductoras de electricidad y conductoras de electricidad en la composicion sellante. El promotor de adhesion puede incluirse en una o ambas de la composicion de base y/o la composicion de agente de curacion. En determinadas realizaciones, el promotor de adhesion se incluye en la composicion de base en una cantidad que varla del 0,10 % al 3,0 % en peso (para promotores de adhesion fenolicos), del 0,05 % al 2,0 % en peso (para promotores de adhesion de mercapto-silano), o del 0,05 % al 2,0 % en peso (para promotores de adhesion de epoxi-silano). La cantidad total de promotor de adhesion en la composicion de base puede variar del 0,5 % al 7 % en peso, basado en el peso total de la composicion de base.
En determinadas realizaciones, la composicion de base puede prepararse mediante mezcla por lotes de al menos un pollmero que contiene azufre, aditivos y/o cargas en una mezcladora planetaria doble con vaclo. Otro equipo de mezcla adecuado incluye una extrusora de amasado, mezcladora sigma, o mezcladora de doble brazo «A». Por ejemplo, una composicion de base puede prepararse mediante mezcla de al menos un pollmero que contiene azufre, plastificante y promotor de adhesion fenolico. Despues de que la mezcla se mezcle completamente, los constituyentes adicionales pueden anadirse independientemente y mezclarse usando una cuchilla de trituracion de alto cizallamiento, tal como una cuchilla Cowless, hasta el corte. Los ejemplos de constituyentes adicionales que pueden anadirse a la composicion de base incluyen la carga conductora de nanotubo de carbono/negro de carbon conductor, inhibidores de la corrosion, cargas no conductoras y promotores de adhesion de silano. La mezcla puede mezclarse despues durante otros 15 a 20 minutos con un vaclo de 68,58 cm (27 pulgadas) de mercurio o mayor para reducir o retirar el aire y/o gases atrapados. La composicion de base puede extruirse despues desde la mezcladora usando un cilindro de piston de alta presion.
La composicion de agente de curacion puede prepararse mediante mezcla por lotes de un agente de curacion, aditivos y cargas. En determinadas realizaciones, el 75 % del plastificante total (tal como terfenilo parcialmente hidrogenado) y un acelerante (tal como una mezcla de dipentametileno/tiuram/polisulfuro) se mezclan en una mezcladora de ancla de un solo eje. El polvo de tamiz molecular se anade despues y se mezcla durante 2 a 3 minutos. El 50 % del dioxido de manganeso total se mezcla despues hasta el corte. El acido estearico, el estearato de sodio y el plastificante restante se mezclan despues hasta el corte seguido del 50 % restante del dioxido de manganeso que se mezcla hasta el corte. La sllice pirogena se mezcla despues hasta el corte. Si la mezcla es demasiado espesa, puede anadirse un tensioactivo para aumentar la humectacion. La composicion de agente de curacion se mezcla despues durante 2 a 3 minutos, se hace pasar sobre un molino de pintura de tres rodillos para lograr una trituracion, y se devuelve a la mezcladora de ancla de un unico eje y se mezcla durante otros 5 a 10 minutos. La composicion de agente de curacion puede retirarse despues de la mezcladora con un cilindro de piston y colocarse en recipientes de almacenamiento y madurarse durante al menos 5 dlas antes de combinarse con una composicion de base. La composicion de base y la composicion de agente de curacion se mezclan entre si para formar la composicion sellante, que puede aplicarse despues a un sustrato.
Se indica que, tal como se usa en la presente divulgacion, las formas singulares «un», «una» y «el», «la» incluyen referentes en plural a menos que se limiten expresa e inequlvocamente a un referente. Por tanto, por ejemplo, la
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referenda a «una carga» incluye una o mas cargas. Tambien se indica que, tal como se usa en el presente documento, el termino «pollmero» se refiere a pollmeros, oligomeros, homopollmeros y copollmeros.
Las realizaciones de la presente divulgacion pueden definirse ademas mediante la referencia al siguiente ejemplo, que describe en detalle la preparation de una composition a modo de ejemplo de la presente divulgacion.
Ejemplo: los componentes de la composicion de base se indican en la siguiente tabla. De manera especlfica, la composicion de base inclula 27,56 kg (60,75 lbs) de una dispersion nanotubo de carbono (CNT) (es decir, el 1 % de nanotubos de carbono dispersados en un pollmero de politioeter (Permapol P3.1e, disponible a traves de PRC- DeSoto)), 0,095 kg (0,21 lbs) de promotor de adhesion fenolico, 1,63 kg (3,59 lbs) de polisulfuro con promotor de adhesion fenolico, 0,70 kg (1,54 lbs) de promotor de adhesion de silano, 3,92 kg (8,65 lbs) de grafito conductor, 3,45 kg (7,60 lbs) de negro de carbon conductor y 8,00 kg (17,65 lbs) de disolvente.
Material Cantidad en kg (lbs)
1 % de CNT en P3.1e
CNT/pollmero 27,56 kg (60,75 lbs)
fenol
promotor de adhesion 0,095 kg (0,21 lbs)
polisulfuro con fenol
promotor de adhesion 1,63 kg (3,59 lbs)
silano
promotor de adhesion 0,70 kg (1,54 lbs)
grafito de Asbury
grafito conductor 3,92 kg (8,65 lbs)
negro de carbon conductor
negro de carbon conductor
3,45 kg (7,60 lbs)
acetato de etilo
disolvente 8,00 kg (17,65 lbs)
Al 1 % de nanotubos de carbono dispersados en un pollmero de politioeter, se anaden los promotores de adhesion y se mezclan en una mezcladora de velocidad de Hauschild. El grafito de Asbury se anade y se mezcla en la mezcladora de velocidad de Hauschild, y despues se anaden el acetato de etilo y el negro de carbon conductor y se mezclan en la mezcladora de velocidad.
Las composiciones se curaron usando una composicion de agente de curacion a base de manganeso para efectuar la curacion oxidativa. Por ejemplo, la composicion de agente de curacion puede incluir una composicion a base de oxido de manganeso que incluye un plastificante y/o un modificador de velocidad de curado (por ejemplo, un acelerante de curado o un retardante de curado). Un ejemplo de una composicion de agente de curacion adecuada es una composicion que incluye del 25 % al 75 % de dioxido de manganeso.
Los nanotubos de carbono dispersados en el pollmero aumentan de manera significativa la capacidad de lograr la conductividad y la resistencia electrica deseadas. La siguiente Tabla 1 enumera la resistencia electrica para los ejemplos preparados como en el caso anterior, pero con cantidades distintas de los nanotubos de carbono dispersados previamente en el pollmero.
Tabla 1
solo P3.1e 0,25 % de CNT 0,50 % de CNT 0,75 % de CNT 1 % de CNT 1 % de Ketjenblack EC600JD
Resistencia electrica (ohmios)
25-59 14-16 7-13 12-16 9-13 17-20
Aunque las composiciones de recubrimiento se describen como utiles para aplicaciones aeroespaciales, estas tambien pueden ser utiles para otras aplicaciones.

Claims (12)

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    REIVINDICACIONES
    1. Una composicion sellante, que comprende:
    una composicion de base que comprende un polimero que contiene azufre; una composicion de agente de curacion que comprende un agente de curacion; y
    una carga conductora de electricidad en al menos una de la composicion de base o la composicion de agente de curacion, comprendiendo la carga conductora de electricidad nanotubos de carbono y negro de carbon conductor.
  2. 2. La composicion sellante de la reivindicacion 1, en la que la carga conductora de electricidad esta en la composicion de base.
  3. 3. La composicion sellante de la reivindicacion 1, en la que la carga conductora de electricidad esta en la composicion de agente de curacion.
  4. 4. La composicion sellante de la reivindicacion 1, en la que la carga conductora de electricidad esta tanto en la composicion de agente de curacion como en la composicion de base.
  5. 5. La composicion sellante de la reivindicacion 1, en donde la composicion sellante esta sustancialmente libre de niquel.
  6. 6. La composicion sellante de cualquiera de las reivindicaciones 1 o 5, en la que el negro de carbon conductor tiene un diametro de particula promedio mayor que un diametro de particula promedio de los nanotubos de carbono.
  7. 7. La composicion sellante de cualquiera de las reivindicaciones 1 o 5, en la que los nanotubos de carbono tienen un diametro de particula promedio mayor que un diametro de particula promedio del negro de carbon conductor.
  8. 8. La composicion sellante de cualquiera de las reivindicaciones 1 o 5, en la que los nanotubos de carbono tienen una dimension de longitud de 5 pm a 30 pm, y una dimension de diametro de 10 nm a 30 nm.
  9. 9. La composicion sellante de cualquiera de las reivindicaciones 1 o 5, en la que el negro de carbon conductor tiene un tamano de particula promedio de 10 pm a 40 pm.
  10. 10. La composicion sellante de cualquiera de las reivindicaciones 1 o 5, en la que la relacion de volumen de los nanotubos de carbono respecto al negro de carbon conductor es de 1:5 a 1:10.
  11. 11. La composicion sellante de la reivindicacion 1, que comprende ademas al menos uno de un promotor de adhesion, un inhibidor de la corrosion o un plastificante en al menos una de la composicion de base o la composicion de agente de curacion.
  12. 12. La composicion sellante de la reivindicacion 1, en la que el polimero que contiene azufre es un polisulfuro o un politioeter.
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