ES2693038T3 - Preimpregnados y superficies sólidas curadas en situ preparadas a partir de los mismos - Google Patents
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Abstract
Un preimpregnado que comprende el producto de reacción de una composición apta para curado que comprende: A. un componente polimerizable que comprende un material reactivo y una sustancia química espesante orgánica químicamente reactiva que comprende un producto de reacción de adición de Michael; B. un componente de aditivo que comprende un catalizador para el espesante reactivo de adición de Michael y (i) un foto-iniciador; o (ii) un foto-iniciador y un peróxido; y C. una carga seleccionada entre el grupo que consiste en alúmina, alúmina monohidratada, trihidrato de aluminio, hidróxido de aluminio, óxido de aluminio, sulfato de aluminio, fosfato de aluminio, silicato de aluminio, borosilicato, sulfato cálcico, fosfato de calcio, carbonato de calcio, hidróxido de calcio, sulfato de magnesio, fosfato de magnesio, carbonato de magnesio, hidróxido de magnesio y sílice.
Description
prepolímero reactivo con un hidroxilo colgante o un hidroxilo activado con amina, amina o funcionalidad de tiol. Estas funcionalidades pueden tener ubicación sobre un polímero existente, o componentes monoméricas del prepolímero de preimpregnado. También se incluyen las reacciones entre isocianatos y carbaniones de metileno procedentes de metilenos activados con base que incluyen, pero sin limitarse a, ésteres acetoacéticos. Similarmente, se incluyen las
5 reacciones entre funcionalidades de isocianato y polímeros con funcionalidad epoxi que están catalizadas por bases de Mannich y otras bases. Las variaciones de estos sistemas incluyen poliisocianatos alifáticos, que tienen resistencia mejorada frente a la reactividad con agua, una reacción adversa que conduce a la generación de dióxido de carbono durante el proceso de maduración de pasta de preimpregnado. Las clases de reaccionantes que tienen importante son los productos formados por medio de reacción de oxazolidinas con aldehídos activados, y otros sistemas que tienen potencial de unión a isocianato. Los productos de oxazolidina se comportan como agentes de neutralización de agua en el sistema de pasta de resina-carga.
Las redes espesantes reactivas de poliuretano útiles para producir preimpregnados de CIPS implican prepolímeros basados en poliuretano que contienen funcionalidades de hidroxilo e isocianato. Los prepolímeros requeridos se
15 preparan usando una gama de composiciones y se proporcionan redes espesadas capaces de cumplir los objetivos de preimpregnado de CIPS comentados. Proporcionan la opción de funcionalización de olefina reactiva y aumento de tenacidad de las redes finales reticuladas de radicales libres para cumplir los requisitos mecánicos y de contracción en los productos finales de recubrimiento de superficie sólida.
Los poliisocianatos útiles en la presente divulgacilón incluyen: isocianatos alifáticos tales como: diisocianato de isoforona (IPDI), diisocianato de metilendianilina hidrogenado, diisocianato de hexametileno (HMDI), trímero de HMDI; isocianatos aromáticos tales como diisocianato de difenilmetano (MDI) y diisocianato de tolueno (TDI).
Se pueden preparar poliuretanos con protección terminal de poliisocianato con prolongación de cadena útiles en la
25 presente divulgacilón por medio de los siguientes métodos: Los dioles con protección terminal de poliisocianato procedentes de poli(dioles de éter): incluyendo en este grupo los dioles procedentes de: óxido de etileno, óxido de propileno, tetrahidrofurano, o ampliación de los monómeros de diol tales como etilen glicol; poli(dioles de éster), incluyendo los poli(dioles de caprolactona). Todos los dioles se pueden convertir a poliuretanos con protección terminal de isocianato por medio del control de la estequiometría de diisocianato y diol para producir poliuretanos con protección terminal de isocianato. Se incluyen combinaciones de los dioles anteriores para producir poliuretanos mixtos con protección terminal de isocianato.
Se pueden preparar poliuretanos con protección terminal de hidroxilo con prolongación de cadena útiles en la presente divulgacilón por medio de los siguientes métodos:
35 Los poliuretanos con protección terminal de hidroxilo se pueden producir a partir de la reacción de dioles (procedentes de poli(dioles de éter) procedentes de polimerizaciones con apertura de anillo de óxido de etileno, óxido de propileno, tetrahidrofurano, o sus análogos con dioles simples tales como etilen glicol; poliésteres; poliesterificaciones con apertura de anillo de dioles que usan lactonas tales como γ-caprolactona) con diisocianatos por medio del control de la estequiometría del reaccionante para producir la protección terminal de hidroxilo. Se incluyen combinaciones de los dioles anteriores para producir poliuretanos mixtos con protección terminal de hidroxilo.
Posteriormente, se usan las combinaciones de poliuretanos con protección terminal de hidroxilo y protección terminal de isocianato con prolongación de cadena en combinación con ésteres y poliésteres con funcionalidad de olefina
45 mono-y/o poli-activada (esta clase incluye funcionalidades de acrilato y metacrilato), cargas e iniciadores de polimerización para formar composiciones de pasta de preimpregnado de CIPS susceptibles de espesado para proporcionar maduración de pasta con catalizadores de uretano tales como dilaurato de dibutilestaño (DBTDL).
Se preparan poliuretanos con protección terminal de tiol con prolongación de cadena útiles en la presente divulgación usando los siguientes métodos: Se puede formar un poliisocianato con prolongación de cadena con protección terminal de funcionalidad de politiol a partir de la reacción de dioles de poliuretano con protección terminal de isocianato con monómeros que contienen tiol tales como tris(3-mercaptopropionato) de trimetilolpropano usando al estequiometria diseñada para producir poliuretanos con protección terminal de tiol.
55 Las reacciones de los poliuretanos con protección terminal anteriores con oligómeros con protección terminal de isocianato se pueden usar en las pastas de preimpregnados de CIPS para producir redes espesantes con prolongación de cadena, formando enlaces de tiocarbamato durante la maduración de la pasta de CIPS.
El espesado de tiocarbamato de pueden lograr bajo catálisis apropiada, tal como el uso de DBTDL. Se puede controlar la Adición de Michael con anión de tiolato competitiva a los componentes de pasta de olefina activados por medio de la elección apropiada de las combinaciones de acrilato/metacrilato. La tasa lenta de adición de anión de tiolato a la funcionalidad de metacrilato evita la reticulación excesiva en la etapa de maduración de pasta y conserva aquellos constituyentes de olefina reactivos para la etapa de curado por radicales libres de la instalación de recubrimiento de preimpregnado de CIPS unido a sustrato.
65 Las reacciones de poliisocianato u oligómeros con protección terminal de poliisocianato con poliamidas o poliaminas
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incluye las versiones glicidiladas de dioles tales como bisfenol A hidrogenado, 1,3-propanodiol, 2-metil-1,3propanodiol, 2,2´-dimetil-1,3-propanodiol y trioles tales como 1,1,1-trimetilolpropano.
Un catalizador efectivo para facilitar la reacción de isocianato-epoxi para formar enlaces de oxazolidona procede de
5 la Reacción de Mannich de una dialquilamina, formaldehído y fenol para producir una sustancia fenólica con funcionalidad de amina dialquilbencílica. Si fue necesario, estos catalizadores se pueden modificar por medio de acetilación o alcoxilación para proteger la funcionalidad fenólica con el fin de enmascarar la inhibición del proceso de radicales libres con el fin de que se pueden usar en la maduración de la pasta de CIPS sin que se produzca afección alguna al curado final por radicales libres del preimpregnado.
Los catalizadores de uretano incluyen catalizadores de bases de Lewis tales como aminas terciarias que incluyen 1,4-diazabiciclo[2.2.2]octano, 1,8-diazabiciclo[5,3,0] undec-7-eno (DBU), dimetilpiprazina, pentametildipropilentriamina y bis(dimetilaminoetil)éter; y catalizadores de ácido de Lewis tales como DBTDL, dibutilbis(lauriltio)estannato, dibutilestaño(isooctilmercapto acetato) y dibutilestañobis(isooctilmaleato).
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Otros Espesantes
Los compuestos de metileno reactivos difuncionales tales como diacetoacetato de bisfenol A pueden reaccionar con compuestos de poliepóxido para proporcionar prepolímeros que tienen reactividad de reticulación residual. Esta capacidad procede de los protones de metileno reactivos residuales susceptibles de abstracción catalítica para generar nucleófilos, que pueden reaccionar con olefinas residuales. Por lo tanto, los epóxidos y los compuestos de metileno reactivo pueden reaccionar para producir estructuras con prolongación de cadena. Estas estructuras pueden añadirse posteriormente al componente de olefina reactiva para inducir espesado por medio de un proceso de Adición de Michael. Los catalizadores útiles para favorecer la adición de metileno reactivo a epoxis incluyen
25 haluros de tetraalquilamonio y sus combinaciones con fosfinas de alquilo o arilo.
Espesado por Adición de Michael reivindicado en la invención
Otro tipo de espesante reactivo comprende el uso de la reacción entre ésteres funcionales de β-dicarbonilo y/o poliésteres como los basados en acetoacetatos con olefinas activadas tales como las basadas en poliésteres con funcionalidad acrílica. Los ésteres con funcionalidad de β-dicarbonilo de la presente divulgación contienen grupos de metileno reactivos que se pueden convertir en especies aniónicas reactivas por medio de los catalizadores seleccionados, y se denominan en lo sucesivo agentes espesantes de metileno reactivo. Las pastas que contienen estos agentes espesantes generan preimpregnados espesados de forma reactiva que pueden lograr baja aptitud de
35 deformación, flexibilidades deseadas y alta foto-reactividad (por medio de una estructura de polímero de pasta madura y la presencia de protones de metileno reactivos susceptibles de abstracción) que son objetivos clave de la presente divulgación.
Esta tecnología de espesante se basa en composiciones poliméricas que logran una rápida prolongación de cadena y desarrollo de reticulación en un tiempo de proceso continuo para crear una lámina de preimpregnado de recubrimiento de superficie sólida para revestir el laminado decorativo existente o conjuntos de tablero de aglomerado habituales para crear partes superiores de encimeras de superficie sólida que cumplen los objetivos comentados de rendimiento comercial. Esta química espesante está basada en variaciones de la reacción de Adición de Michael en la que una parte del monómero reactivo de pasta y los componentes poliméricos insaturados
45 reactivos se hacen reaccionar con el agente espesante de metileno reactivo.
Estos aductos son composiciones de prepolímero nuevas y únicas capaces de proporcionar la maduración de pasta de preimpregnado y el rendimiento de curado transversal. Esta tecnología puede proporcionar preimpregnados de pasta maduros en una base continua. Las funcionalidades espesantes de metileno reactivo pueden estar presentes en el oligómero espesante reactivo como parte de una cadena, o cadena lateral o grupos colgantes terminales. Sin pretender quedar vinculados a teoría alguna, se piensa que el espesante del prepolímero avanza hacia la formación de aductos que son inicialmente estructuras con forma de peine, estrella o con prolongación de cadena, dependiendo de la estructura de prepolímero espesante. El rendimiento de foto-curado y mecánico del preimpregnado final se puede ajustar variando los tipos y la relación de los componentes poliméricos espesantes.
55 En la presente divulgación la expresión reacción de adición de Michael hace referencia a la reacción entre una funcionalidad de metileno reactiva (Donante de Michael) y un doble enlace de olefina activado (Aceptor de Michael) que tiene como resultado la formación de un enlace sencillo entre los reaccionantes y la pérdida de un doble enlace del aceptor. Dichos enlaces son más reactivos ya que el segundo hidrógeno de metileno del metileno reactivo de formación de enlace también se puede retirar para crear un nuevo carbanión de Donante de Michael capaz de reaccionar con un segundo Aceptor de Michael. Por lo tanto, los metilenos son difuncionales con respecto a la capacidad de formación de carbanión de Donante de Michael. Existe una diferencia entre las velocidades de reacción del primer y segundo hidrógenos de metileno que han reaccionado. En general, la reacción del primer hidrógeno tiene lugar a una velocidad más elevada que la reacción del segundo hidrógeno debido al impedimento
65 estérico y otros factores. Esta propiedad permite la reacción de los acetoacetatos difuncionales con acrilatos difuncionales y de funcionalidad superior para crear prepolímeros con prolongación de cadena que son capaces de
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preparar con grupos de fumarato (ejemplo 1878-3 anterior). Estas resinas son auto-reactivas y exhiben velocidades de espesado rápidas.
Los polímeros espesantes de Donante de Michael de Tipo II están basados en poli(dioles de éster) o polioles que
5 presentan protección con funcionalidades de acetoacetato. A modo de ejemplo, los grupos terminales de acetoacetato del poliéster inicialmente reaccionan con el monómero de poliacrilato para crear grupos terminales colgantes de acrilato. A medida que transcurre el espesado, algunas funcionalidades de acrilato unido son atacadas por restos de acetoacetato unidos a otras cadenas que portan acetoacetato. Este proceso une dos cadenas juntas lo cual conduce a una prolongación de cadena que genera viscosidad. En un proceso paralelo, los hidrógenos reactivos intercatenarios restantes presentes en los enlaces del prepolímero con prolongación de cadena se activan y reaccionan con Aceptores de Michael accesibles para facilitar de manera adicional la reticulación o la unión de cadena lateral del monómero funcional de poliacrilato. Se piensa que los prepolímeros desarrollados de este modo tienen niveles elevados de prolongación de cadena y niveles elevados de funcionalidades de acrilato de grupo lateral que pueden proporcionar reticulación durante el curado del preimpregnado. Se piensa que este último proceso es la
15 clave para lograr la generación de módulo necesario para el desarrollo de dureza superficial elevada (Dureza de Barcol) en el material compuesto curado in situ resultante.
Los componentes de sistemas de Tipo I tienden a proporcionar la reticulación deseada para proporcionar preimpregnados maduros con estabilidad dimensional, incluyendo resistencia a la impresión y una capacidad de plegado en diámetro pequeña, mientras que los componentes de sistema de Tipo II proporcionan tenacidad debido a sus capacidades de prolongación de cadena.
Los oligómeros espesantes de Donante de Michael de Tipo II adicionales que tienen funcionalidades de βdicarbonilo mayor de dos incluyen: tris(acetoacetato) de propan-1,1,1-trimetilo (AATMP) de Lonza, Inc.
25 Los polímeros espesantes de Donante de Michael incluyen polímeros de adición por radicales libres que se piensa que tienen funcionalidad de β-dicarbonilo colgante de cadena latera. Dichos sistemas proporcionan tenacidad, flexibilidad y capacidad de interceptar las fisuras al preimpregnado de CIPS, lo que permite la unión de los recubrimientos del preimpregnado sobre curvaturas de radio pequeño. Un ejemplo de este tipo de acrilato funcionalizado es la resina experimental, 7401-172: Se produjo la resina por medio de polimerización de radicales libres de una mezcla de acrilato de 2-etilhexilo, metacrilato de 2-acetoacetoxietilo formulada con una relación de porcentaje en peso de 95/5. Se diluyó el polímero resultante por medio de adición de un 20 por ciento en peso de diacrilato de 1,6-hexanodiol. Esta resina de agente espesante se usó de la manera más eficaz cuando se sometió a prolongación de cadena por medio de reacción con otros aceptores y donantes de Michael flexibles antes de la
35 mezcla y reacción con el resto de la pasta de preimpregnado de CIPS.
Se han identificado subclase de agentes espesantes de Michael de Tipo II que generan las propiedades de preimpregnado de CIPS deseadas en cuanto a rendimiento. Estas incluyen: espesantes cristalinos de Tipo II: Esta clase se ejemplifica por medio de diacetoacetato de bisfenol A hidrogenado. Las reacciones espesantes de pasta que contiene este agente pueden producir preimpregnados que tienen la rigidez deseada para el procesado durante la instalación, pero suficiente flexibilidad para permitir el plegado conformacional sobre las curvaturas de sustrato. Los preimpregnados que contienen este agente también se pueden producir para instalaciones de elevada calidad superficial que requieren un acabado mínimo. Asimismo, los sistemas de preimpregnados que contienen este agente exhiben una contracción mínima durante el curado como resultado de la
45 microestructura de polímero de pasta madura y los curados rápidos a elevados valores de Dureza de Barcol. Estas ventajas de comportamiento parece que se deben a la estructura conformacional y la pureza del componente estructura de bisfenol A hidrogenado del presente espesante. En la pasta madura, los interacciones polares y no ligadas entre los constituyentes de bisfenol A hidrogenado proporcionan un módulo para proporcionar la rigidez, pero la debilidad de interacción permite rendimiento con mínima fuerza. Los efectos de tasa de curado y contracción deseables también tienen base en la microestructura casi final del preimpregnado. Otros dioles cristalinos útiles en el presente enfoque incluyen: 1,4-dimetilolbenceno, neopentil glicol y 1,4-ciclohexanodiol.
Una segunda clase de agentes espesantes de donante de Michael de Tipo II sirve como agentes de flexibilización para mejorar la aptitud de conformación de curvatura del preimpregnado y la tenacidad. Los ejemplos de esto
55 pueden basarse en poli(dioles de éster), poli(dioles de éter) y poli(dioles de uretano) y otros sistemas con prolongación de cadena. Los agentes de flexibilización de Tipo II incluyen: agentes espesantes de donante de Michael de Tipo II flexibles de poliéster: Esta clase se ejemplifica por medio de las siguientes composiciones de oligómero:
1,1848-10: La resina espesante de Michael se forma haciendo reaccionar 4 moles de dietilen glicol con 3 moles de anhídrido ftálico para producir un poli(diol de éster) que posteriormente se hace reaccionar con 2 moles de acetoacetato de etilo por medio de intercambio de éster. 2,1878-12: Se forma haciendo reaccionar 1,5 moles de diol de bisfenol A propoxilado de hidroxilo con 2 moles de acetoacetato de etilo por medio de intercambio de éster.
65 3,1878-14: Se formó haciendo reaccionar 4 moles de dietilen glicol con 3 moles de anhídrido maleico para producir un poli(diol de éster). Reacción del diol con ciclopentadieno para producir un poliéster nádico y reacción
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del poliéster con 2 moles de acetoacetato de etilo por medio de intercambio de éster. 4,7418-12: Se forma por medio de reacción de poli(diol de caprolactona) (PM 1000 Tone 2221 (Dow)) con dos moles de acetoacetato de t-butilo por medio de intercambio de éster.
5 Agentes espesantes de donante de Michael de Tipo II flexibles de poliéter: Esta clase se ejemplifica por medio de las siguientes composiciones de oligómero:
1.7418-1: Se forma por medio de reacción de polil(diol de éter de óxido de propileno) (PM 1000 Poly G 55-112 (Arch Chemicals)) con dos moles de acetoacetato de t-butilo. 2,7418-121: Se forma por medio de reacción de polil(diol de propilen glicol) (PM 425 Arcol Polyol PPG 425) con dos moles de acetoacetato de t-butilo.
Agentes espesantes de donante de Michael de Tipo II flexibles de poliuretano: Esta clase usa una gama diversa de poli(dioles de uretano) que se pueden preparar a partir de poliisocianatos y dioles disponibles. Se prefieren los poli(dioles de uretano) preparados a partir de diisocianatos alifáticos, tales como diisocianato de isoforona (IPDI) y
15 diisocianato de difenilmetano hidrogenado (HMDI). Los diisocianatos aromáticos son una opción para su uso para agentes espesantes flexibles de uretano para preimpregnados basados en cargas de color amarillo o carbón vegetal.
Los dioles útiles para la preparación de donantes de Tipo II incluyen: poli(dioles de éster) basados en condensaciones de diácido-diol así como también poli(dioles de éster) basados en prolongaciones de diol usando caprolactona, poli(dioles de éter) (poli(dioles de óxido de alquileno) basados en prolongaciones de diol usando óxido de propileno, óxido de etileno) y sus sistemas mixtos; poli(polioles de éter) basados en prolongaciones de diol usando polimerización con apertura de anillo de tetrahidrofurano; dioles cristalinos del tipo descrito con anterioridad. Los dioles de uretano descritos anteriormente se pueden hacer reaccionar con acetoacetato de t-butilo para producir los sistemas de donante de Michael de Tipo II deseados. Debe apreciarse que todos los grupos de isocianato libres
25 se deben extinguir antes del intercambio de éster de acetoacetato ya que el catalizador de dilaurato de dibutilestaño residual y los grupos isocianato tienen como resultado el espesado del producto y la formación de gel a través de la reacción de isocianato de Donante de Michael.
Aceptores de Michael Monofuncionales -Se incluyen en este grupo los acrilatos de alquilo que tienen grupos metilo, etilo, propilo, isopropilo, n-butilo, iso-butilo, t-butilo, etilhexilo, isobornilo y similares. Estos materiales se pueden añadir en cualquier momento en la formación de la pasta, o los períodos de maduración y como diluyentes reactivos para contribuir al procesado y como reaccionantes móviles para facilitar el proceso de maduración de la pasta de preimpregnado reactivo o la conversión final del preimpregnado por radicales libres hasta el recubrimiento de superficie sólida. Esta clase de Aceptor de Michael también modera los procesos de reticulación y prolongación de
35 cadena en el proceso espesante de la pasta actuando como agentes de protección.
Los ésteres de metacrilato mono-y poli-funcionales que tienen los mismos constituyentes que los acrilatos comentados de la presente divulgación experimentan Adición de Michael a velocidades más lentas y pueden tener una tasa más elevada de supervivencia en la etapa de espesado de la pasta, pero mantienen los beneficios comentados hasta la etapa final de curado.
Una segunda clase de Aceptor de Michael monomérico son los fumaratos de alquilo. Estos pueden ser ésteres de alquilo simple, o pueden se análogos disustituidos de ácidos carboxílicos insaturados, tales como ácido fumárico, usando malonato de dietilo o diacetoacetato.
45 Aceptores de Michael polifuncionales basados en acrilatos di-funcionales o con funcionalidad superior oligoméricos: Por supuesto, estos oligómeros y polímeros a comentar pueden servir como el material reactivo en el componente polimerizable. En esta clase se engloban: Acrilatos de alquilo difuncionales: Este grupo incluye derivados funcionales de acrilato basados en combinaciones de diol alifático C-1 a C-15 primario, secundario y terciario. Los miembros de esta incluyen: diacrilato de 1.6-hexanodiol, diacrilato de 2-metil-1,3-propanodiol, diacrilato de 2,2´-dimetil-1,3-propano y similares.
Diacrilatos cristalinos: Esta clase incluye diacrilatos procedentes de dioles cristalinos. Esta clase se ejemplifica por medio de diacrilato de bisfenol A hidrogenado. Las reacciones espesantes de pasta que contiene este agente
55 pueden producir preimpregnados que tienen la rigidez deseada para el procesado durante la instalación, pero suficiente flexibilidad para permitir el plegado conformacional sobre las curvaturas de sustrato. Los preimpregnados que contienen este agente también se pueden producir para instalaciones de elevada calidad superficial que requieren un acabado mínimo. Asimismo, los sistemas que contienen este agente exhiben una contracción mínima durante el curado como resultado de la microestructura de polímero de pasta madura y las tasas de curado rápidas hasta valores elevados de Dureza de Barcol. Estas ventajas de comportamiento parece que se deben a la estructura conformacional y la pureza del componente estructura de bisfenol A hidrogenado del presente espesante. En la pasta madura, las interacciones polares y no ligadas entre los constituyentes de bisfenol A proporcionan un módulo para proporcionar la rigidez, pero la debilidad de las interacciones intermoleculares permite un rendimiento con mínima fuerza. Los efectos de tasa de curado y contracción deseables también tienen base en la microestructura
65 casi final del preimpregnado. Otros dioles cristalinos útiles en el presente enfoque incluyen: prolongaciones de caprolactona de bisfenol A hidrogenado, derivados con funcionalidad de aralquilo hidrogenado de bisfenol A tales
15
- 1.
- un material reactivo típicamente en cantidades de aproximadamente 30 a aproximadamente 90, más típicamente de aproximadamente 40 a aproximadamente 85 por ciento; y
- 2.
- un agente espesante reactivo típicamente en cantidades de aproximadamente 10 a aproximadamente 70 por ciento, y más típicamente de aproximadamente 15 a aproximadamente 60 por ciento.
5 Por favor téngase en cuenta que en algunas realizaciones un componente, por ejemplo uno que contenga un componente de olefina activa, puede actuar por un lago como agente espesante que participa en la etapa de espesado y por otra, como agente de curado en la etapa final de curado por reticulación. Asimismo, por favor téngase presente que los termoplásticos tales como poli metilmetacrilato no participan en la etapa final de curado por
10 reticulación pero se pueden emplear en las composiciones.
Los intervalos más típicos de los componentes en el componentes polimerizables pueden diferir dependiendo del tipo particular de agente espesante reactivo. Por ejemplo, para un preimpregnado de CIPS que contiene un espesante de Michael reactivo y opcionalmente un
15 polímero termoplástico reactivo, el componente polimerizable A comprende los siguientes componentes y cantidades:
1. un componente de resina termoplástica reactiva opcional típicamente en cantidades de aproximadamente 0 a aproximadamente 70 por ciento, y más típicamente de 0 a aproximadamente 60 por ciento.
20 2. un material reactivo típicamente en cantidades de aproximadamente 20 a aproximadamente 90, más típicamente de aproximadamente 30 a aproximadamente 80 por ciento; y
3. un agente espesante reactivo típicamente en cantidades de aproximadamente 5 a aproximadamente 70 por ciento, y más típicamente de aproximadamente 5 a aproximadamente 60 por ciento.
25 Un ejemplo típico se muestra en la tabla siguiente:
- 7428-71-1
- n.º
- Componente g % Descripción
- 1
- 1878-4 2,00 4,47 Donante de Michael
- 2
- TMPTA 6,00 13,40 Aceptor de Michael
- 3
- NaOH 40 % 0,05 0,11 Catalizador de Michael
- 4
- GE 241 15,00 33,50 Carga
- 5
- SR610 2,00 4,47 Poliéter acrílico
- 6
- GE 241 16,00 35,47 Carga
- 7
- I-819 0,37 0,83 Foto-iniciador
- 8
- L-256 0,30 0,67 Peroxi éster
- 9
- NaOH 40 % 0,05 0,11 Catalizador de Michael
- 10
- 914 VE 3,00 6,70 Éster vinílico
- Total
- 44,77 100,00
Todos los componentes definidos anteriormente
30 El componente 1 es el agente espesante reactivo (15,4 % de la resina total).
El componente 2 es el material reactivo (46,1 % de la resina total).
Los componentes 5 y 10 son las resinas termoplásticas reactivas insaturadas (38 % de la resina total). SR 610 es
35 un poli(diacrilato de éter), 914 VE es un éster acrílico y vinílico formado a partir de diepoxi (E 828) y ácido acrílico.
Para un preimpregnado de CIPS que contiene un espesante de uretano reactivo y opcionalmente un polímero termoplástico reactivo, el componente polimerizable A comprende los siguientes componentes y cantidades:
40
1. un componente de resina termoplástica reactiva opcional típicamente en cantidades de 0 a aproximadamente 60 por ciento, y más típicamente de 0 a aproximadamente 30 por ciento.;
2. un material reactivo típicamente en cantidades de aproximadamente 20 a aproximadamente 90, más 45 típicamente de aproximadamente 30 a aproximadamente 80 por ciento; y
3. un agente espesante reactivo típicamente en cantidades de aproximadamente 5 a aproximadamente 70 por ciento, y más típicamente de aproximadamente 5 a aproximadamente 60 por ciento.
50 Un ejemplo típico se muestra en la tabla siguiente:
18
puede facilitar por medio del uso de vacío. A continuación, se forma una lámina de preimpregnado entre dos capas de película. Debido a que el oxígeno en muchos casos inhibe la reacción de reticulación del preimpregnado termoestable, una de las películas debería ser permeable al oxígeno para contribuir a aumentar la vida útil de la lámina de preimpregnado moldeable. Sin embargo, existen sistemas de preimpregnado de acuerdo con la presente
5 divulgación que exhiben un grado de comportamiento de barrera frente a oxígeno natural en la cara del preimpregnado formada sobre la lámina portante Mylar. Estos sistemas experimentan curado de forma rápida a la luz solar. Se piensa que la rigidez de la superficie del preimpregnado y sus composiciones son factores. El Ejemplo 7B (adjunto) es una clase de preimpregnado de CIPS rígido-flexible que experimenta curado fácilmente a la luz solar hasta un número de Barcol > 50 en un período de curado < 30 minutos sin la ventaja de una película de barrera frente a oxígeno.
Un ejemplo de aparato para la formación de la lámina de preimpregnado plástico entre dos capas de película se muestra en la Figura 1. En la Figura 1, se puede modificar el extrusor de husillo o el mezclador por lotes para permitir la aplicación de vacío durante la mezcla.
15 Otro método de preparación de un preimpregnado, el método de moldeo, implica el uso de una mezcla polimérica moldeable que contiene un monómero reactivo, de baja viscosidad. La adición de los componentes posteriores puede ser simultánea o secuencial. Un ejemplo de adición secuencial sería la siguiente. Se añade una carga, tal como ATH, a la mezcla de prepolímero con mezcla. Posteriormente, se añade un agente a la mezcla para contribuir a liberar el aire retenido. La liberación del aire retenido se facilita por medio del uso de vacío y vibración. Se pueden añadir foto-iniciadores, peróxidos, aditivos mejoradores de la reacción y otros aditivos en este momento con mezcla y se puede desgasificar la mezcla. A continuación, se añaden espesantes asociativos o prepolímeros de espesado/maduración, y posteriormente se desgasifica la mezcla.
25 La pasta desgasificada se puede mezclar posteriormente a temperatura ambiente, o a una temperatura ligeramente elevada (por ejemplo, 25-45 ºC) para permitir la maduración de la pasta hasta la etapa moldeable. Esta etapa es el punto del proceso de maduración de la pasta en el que la pasta, después del moldeo, avanza hasta el preimpregnado útil, estando definida esta característica por el tiempo requerido para que sea manipulable, así como también la flexibilidad mecánica del preimpregnado, y otros requisitos de comportamiento del preimpregnado. La etapa de maduración de la pasta puede facilitar la obtención de las propiedades deseables del preimpregnado. Por ejemplo, los ejemplos que se incluyen en la aplicación demuestran la pre-reacción de los aceptores y donantes de Michael susceptibles de prolongación de cadena, lo que conduce a una mayor flexibilidad, tenacidad y resistencia a la fisuración tendencial, todos ellos deseables desde el punto de vista de la instalación y el comportamiento final de los materiales compuestos de superficie sólida de recubrimiento de CIPS.
35 Posteriormente, se puede moldear la mezcla sobre una película usando métodos convencionales de cuchilla de doctor/cinta móvil, y se puede cubrir con una segunda película. Típicamente, la lámina de moldeo se forma para inhibir la reacción de reticulación del preimpregnado termoestable, una de las películas debería ser permeable al oxígeno para contribuir a aumentar la vida útil de la lámina de preimpregnado moldeable. Sin embargo, existen sistemas de preimpregnado de acuerdo con la presente divulgación que exhiben un grado de comportamiento de barrera frente a oxígeno natural en la cara del preimpregnado formada sobre la lámina de soporte Mylar. Estos sistemas experimentan curado de forma rápida a la luz solar. Se piensa que la rigidez de la superficie del preimpregnado y sus composiciones son factores. El Ejemplo 7B (adjunto) es una clase de preimpregnado de CIPS rígido-flexible que experimenta curado fácilmente a la luz solar hasta un número de Barcol > 50 en un período de
45 curado < 30 minutos sin la ventaja de una película de barrera frente a oxígeno.
Un ejemplo de aparato para la formación de la lámina de preimpregnado plástico entre dos capas de película se muestra en la Figura 1. En la Figura 1, se puede modificar el extrusor de husillo o el mezclador por lotes para permitir la aplicación de vacío durante la mezcla.
Otro método de preparación de un preimpregnado, el método de moldeo, implica el uso de una mezcla polimérica moldeable que contiene un monómero reactivo de baja viscosidad. La adición de los componentes posteriores puede ser simultánea o secuencial. Un ejemplo de adición secuencial sería la siguiente. Se añade una carga, tal como ATH, a la mezcla de prepolímero con mezcla. Posteriormente, se añade un agente a la mezcla para contribuir a
55 liberar el aire retenido. La liberación del aire retenido se facilita por medio del uso de vacío y vibración. Se pueden añadir foto-iniciadores, peróxidos, aditivos mejoradores de la reacción y otros aditivos en este momento con mezcla y se puede desgasificar la mezcla. A continuación, se añaden espesantes asociativos o prepolímeros de espesado/maduración, y posteriormente se desgasifica la mezcla.
La pasta desgasificada se puede mezclar posteriormente a temperatura ambiente, o a una temperatura ligeramente elevada (por ejemplo, 25-45 ºC) para permitir la maduración de la pasta hasta la etapa moldeable. Esta etapa es el punto del proceso de maduración de la pasta en el que la pasta, después del moldeo, avanza hasta el preimpregnado útil, estando definida esta característica por el tiempo requerido para que sea manipulable, así como también la flexibilidad mecánica del preimpregnado y otros requisitos de comportamiento del preimpregnado. La
65 etapa de maduración de la pasta puede facilitar la obtención de las propiedades deseables del preimpregnado. Por ejemplo, los ejemplos que se incluyen en la aplicación demuestran la pre-reacción de los aceptores y donantes de
21
- 7428-72
- n.º
- Componente g % Descripción
- Total
- 98,60 100,00
- Carga
- 56,00 56,80
Procedimiento de Ejemplo 6A:
1. Se pesa el componente 1 en un vaso de precipitados de vidrio de 50 ml y se calienta hasta fusión.
- 5 2. Se añade el componente 2 con calor y mezcla para lograr una masa fundida homogénea.
- 3.
- Se añade el componente 3 con mezcla y posteriormente se añade el componente 4 para lograr una pasta de preimpregnado de CIPS.
- 4.
- Se añade el componente 5 y se mezcla hasta alcanzar el espesado en una pasta de viscosidad elevada.
- 5.
- Se añaden los componentes 6, 7 y 8 consecutivamente y se mezclan hasta alcanzar la viscosidad de moldeo.
- 10 6. Se moldea la pasta entre dos láminas de Mylar® y se deja madurar hasta obtener un preimpregnado manipulable.
Ejemplo 12: Efecto de la Composición de Preimpregnado de CIPS y Aditivos sobre la Contracción en el Plano durante el Curado
15
Ejemplo 12A
El sistema de baja contracción se logró por medio de adición de aditivo y oligómero. La Tabla XVII muestra formulaciones de baja contracción que contienen E828 y que difieren en el tipo de aditivo de 20 oligómero usado:
Tabla XVII
- 7239-090
- Parte A
- 1 2
- n.º
- Componente g % g % Descripción
- 1
- 1848-10 1,80 1,92 1,80 1,91 Donante de Michael
- 2
- 1878-1 1,50 1,60 1,50 1,59 Donante de Michael
- 3
- 1878-4 1,50 1,60 1,50 1,59 Donante de Michael
- 4
- E828 2,00 2,13 2,00 2,12 Monómero epoxi
- 5
- SR415 1,00 1,07 1,00 1,06 Monómero acrílico
- 6
- HDDA 1,50 1,60 1,50 1,59 Monómero acrílico
- 7
- BMC 806 0,23 0,24 0,23 0,24 Desespumante/Agente Humectante
- 8
- I-819 0,37 0,39 0,37 0,39 Foto-iniciador
- 9
- L-256 0,30 0,32 0,30 0,32 Peroxi éster
- 10
- GE 241 28,00 29,82 28,00 29,73 Carga
- 11
- NaOH 50 % 0,08 0,09 0,08 0,08 Catalizador de Michael
- Parte B
- 12
- TMPTA 4,63 4,93 0,00 0,00 Aceptor de Michael
- 13
- CN968 8,75 9,32 0,00 0,00 Acrílico de uretano
- 14
- SR9035 0,00 0,00 13,68 14,52 Monómero acrílico
- 15
- BMC 806 0,23 0,24 0,23 0,24 Desespumante/Agente Humectante
- 16
- GE 241 42,00 44,73 42,00 44,59
- Total
- 93,89 100,00 94,19 100,00
40
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-
imagen1
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