ES2918251T3 - Componente endurecedor para masa de resina epoxídica multicomponente y masa de resina epoxídica multicomponente - Google Patents

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Abstract

La invención se relaciona con un componente de endurecedor (b) para un material de resina epoxi multi-componente, con un aducto de amina de benzoxazina como acelerador y una amina como endurecedor, en la que el aducto de amina de benzoxazina está presente en el componente del endurecedor (b) en una proporción de proporción de 8.5% en peso al 75% en peso. El material multi-componente con el aducto de amina de benzoxazina en el componente de endurecedor ya tiene un tiempo de endurecimiento rápido a temperatura ambiente y, por lo tanto, puede usarse ventajosamente para la fijación química de elementos estructurales. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Componente endurecedor para masa de resina epoxídica multicomponente y masa de resina epoxídica multicomponente
La invención se refiere a un componente endurecedor para una masa de resina epoxídica multicomponente para la fijación química de elementos de construcción y una masa de resina epoxídica multicomponente. Asimismo, la invención se refiere al uso de un aducto de benzoxazina-amina como acelerador en un componente endurecedor para una masa de resina epoxídica multicomponente.
Las masas de mortero multicomponente basados en resinas epoxídicas curables y endurecedores de aminas se conocen desde hace mucho tiempo y se utilizan como adhesivos, masillas para el relleno de grietas y tacos químicos para fijar elementos estructurales como barras de anclaje, varillas de armadura y tornillos en agujeros perforados en diversos sustratos. Para su uso en obras de construcción al aire libre, las masas de mortero deben ser fáciles de manejar incluso a bajas temperaturas, por un lado, y deben mostrar solo una baja fluencia a temperaturas elevadas, por otro lado. Al mismo tiempo, sin embargo, las masas de mortero deben tener un largo tiempo de procesamiento y curarse rápida y completamente en un amplio rango de temperaturas, en cuyo caso las masas de mortero curadas deben alcanzar altos valores de carga incluso en agujeros perforados húmedos y bajas temperaturas y tener una buena resistencia a la deformación térmica.
Estos perfiles de propiedades parcialmente contradictorios no pueden cumplirse fácilmente. Por ejemplo, en el caso de masas de mortero convencionales, es habitual proporcionar una alta proporción de componentes de baja viscosidad, un bajo contenido de relleno y rellenos gruesos para lograr una buena manejabilidad a bajas temperaturas, lo que, sin embargo, es una desventaja para un bajo comportamiento de fluencia bajo carga a temperaturas elevadas. Por otro lado, un largo tiempo de procesamiento se logra mediante una alta proporción de diluyentes no reactivos o no reticulantes y componentes poco reactivos, lo que obstaculiza un tiempo corto de curado. Las masas de mortero a base de epoxi-amina también tienen una cinética de curado lenta, una vida útil prolongada o un tiempo de gelificación prolongado y, por lo general, una baja resistencia térmica y estabilidad a la fluencia. Como resultado, solo son fáciles de manejar en un rango de temperatura estrecho y logran buenos valores de carga. El ajuste del tiempo de curado de masas de mortero a base de epoxi-amina se suele realizar seleccionando una amina correspondiente y/o añadiendo catalizadores como, por ejemplo, aminas terciarias, alcoholes y ácidos.
La publicación EP 014 99 89 A2 describe una dispersión acuosa de benzoxazina y amina protonada. Las dispersiones se pueden secar y endurecer para preparar recubrimientos superficiales e imprimaciones. La mezcla de benzoxazina y amina se endurece a 135°C.
La publicación WO 2013/063236 A1 describe un sistema multicomponente, especialmente para recubrimientos, que consiste en benzoxazina, amina y epoxi y que cura a temperaturas elevadas de aproximadamente 100°C. Los aductos benzoxazina-amina-epoxi y benzoxazina-amina se postulan como posibles intermediarios.
La publicación WO 2013/048851 A1 describe oligómeros y polímeros a partir de la reacción de benzoxazina y una mezcla de amina y tiol. Se revela una composición curable de benzoxazina, tiol y amina, en la que la temperatura de curado es de al menos 100°C. La publicación EP 2826796 A1 describe un endurecedor híbrido que contiene una mezcla de al menos una amina seleccionada de aminas alifáticas, alicíclicas y aromáticas, en la que la amina tiene por molécula en promedio al menos dos átomos de hidrógeno reactivos, unidos a un átomo de nitrógeno, como endurecedor y una resina de novolaca.
La desventaja de los sistemas epoxi conocidos por el estado de la técnica, en los que se utilizan benzoxazina, es su lento tiempo de curado a temperatura ambiente. Esta circunstancia hace que estos sistemas no sean adecuados para la fijación química, en particular para el anclaje de medios de sujeción en agujeros perforados en calidad de tacos químicos. Aumentar la temperatura a más de 80 °C no es práctico para aplicaciones, especialmente en exteriores. En particular, las mezclas conocidas por el estado de la técnica que consisten en un componente de benzoxazina, de amina y de epoxi son, por lo tanto, demasiado lentas en su curación para su uso en obras de construcción y, por lo tanto, inadecuadas.
Otras sustancias como las aminas terciarias, alcoholes, ácidos y resinas de novolaca, que pueden utilizarse como aceleradores, influyen en la formulación de la masa de resina epoxídica debido a la cantidad añadida y sus propiedades. Sin embargo, un cambio en las proporciones de los componentes en la masa del mortero generalmente resulta en cambios significativos de las propiedades finales de la masa del mortero curado. En particular, los cambios en los valores de carga del mortero curado a menudo se pueden observar aquí.
El objeto de la invención es, por lo tanto, proporcionar un componente endurecedor para sistemas epoxi con el que sea posible el curado de una masa epoxi multicomponente a bajas temperaturas en un marco de tiempo aceptable para el sector de la construcción. Al mismo tiempo, sin embargo, debe mantenerse un tiempo de procesamiento suficiente.
El objeto que sirve de base a la invención se logra mediante un componente endurecedor según la reivindicación 1. Las formas de realización preferidas del componente endurecedor según la invención se especifican en las reivindicaciones dependientes que opcionalmente pueden combinarse entre sí.
Es objeto de la invención, además, una masa de resina epoxídica multicomponente según la reivindicación 6. Las formas de realización preferidas de la masa de resina epoxídica según la invención se especifican en las reivindicaciones dependientes que opcionalmente pueden combinarse entre sí.
La invención comprende además el uso de una masa de resina epoxídica multicomponente para la fijación química de acuerdo con la reivindicación 10 más adelante y el uso de un aducto de benzoxazina-amina como acelerador en un componente endurecedor para la masa de resina epoxídica.
El componente endurecedor (B) para una masa de resina epoxídica multicomponente para la fijación química de elementos de construcción según la invención comprende un aducto de benzoxazina-amina, en el que el aducto de benzoxazina-amina se selecciona del grupo formado por sustancias según la fórmula Ia, sustancias según la fórmula Ib y mezclas de las mismas, con las siguientes estructuras:
Figure imgf000003_0001
donde R1, R2, R3, R4 y R5, cada uno seleccionado independientemente de H, fracciones de alquilo, cicloalquilo, heterocicloalquilo, arilo, heteroarilo, arilalquilo, heteroalquilo, alcoxi, hidroxilo, hidroxialquilo, carboxilo, halo, haloalquilo, amino, aminoalquilo, alquilcarboniloxi, arilcarboniloxi, alcoxicarbonilo, alquilcarbonilo, alquilsulfonilamino, aminosulfonilo, ácido sulfónico o alquilsulfonilo; también de combinaciones de dos o más de estas fracciones, y las fracciones pueden estar respectivamente sin sustituir u opcionalmente sustituidas;
donde R6 y R7 significan respectivamente de manera independiente H o una fracción de amino, diamino o poliamino que se seleccionan del grupo formado por fracciones de amina alifática, alicíclica, aromática y también combinaciones de dos o más de estas fracciones, y las fracciones pueden ser respectivamente no sustituidas u opcionalmente sustituidas;
donde Z se selecciona de un enlace directo C(O)-, -S-, -O-, -S(O)-, -S(O)2- , -C(R8)(R9)-, -[C(R8)(R9)]m-C(R8)(R9)-[C(Rl 0 )(RH)]n-, -[C(R8)(R9)]m-C(R8)(arilo)-[C(R . ^10 o)(R1 n1 „ [C(R8)(R9)]m- 11C(O)-[C(R1° )(Ri 1)]n-, -[C(R8)(R9)]m-S-[C(R10)(R11)]n-, -[C(R8)(R9)]m-O-[C(Rl 0 )(R11)]n-, -[C(R8)(Rs )lm-S(O)-[C(R10)(R")]n [C(R8)(R9)]m-S(O)2-[C(R10)(RT1)]n-, un heterociclo divalente y -[C(R8)(R9)]m-arileno-[C (R )(R )]n-, en donde m y n son respectivamente de manera independiente iguales a 0 hasta 10, preferiblemente iguales a 0 hasta 5, y donde R R9, R1'°0 y R 1111 tienen respectivamente de manera independiente el mismo significado que las fracciones R1 a R5.
Además, el componente endurecedor (B) comprende una amina que se selecciona del grupo formado por aminas alifáticas, alicíclicas, aromáticas y aralifáticas, y que tiene por molécula en promedio al menos dos átomos de hidrógeno reactivos unidos a un átomo de nitrógeno.
El componente endurecedor (B) se caracteriza porque el aducto de benzoxazina-amina está presente en una proporción de 8,5 % en peso a 75 % en peso en el componente endurecedor (B).
En el estado de la técnica se describen los aductos de benzoxazina-amina que están presentes en solución en equilibrio con el componente respectivo de benzoxazina y amina. Estas mezclas pueden ser polimerizadas por calentamiento. Si se agrega un componente epoxídico a una mezcla de benzoxazina y amina se forma una gran cantidad de aductos diferentes a partir de estos tres componentes que también se polimerizan cuando se calientan. Sorprendentemente, ahora se ha demostrado que los componentes endurecedores que contienen aductos de benzoxazina-amina en una concentración de al menos 8,5 % en peso tienen propiedades ventajosas sobre los componentes endurecedores sin estos aductos o con los aductos en menor concentración. Si estos componentes endurecedores se utilizan en masas de resina epoxídica multicomponente, el tiempo de curado de las masas a temperatura ambiente se reduce por la presencia de los aductos de benzoxazina-amina. Como resultado, es posible que el trabajo de seguimiento se pueda llevar a cabo antes, especialmente en el sector de la construcción, lo que conlleva un ahorro de tiempo.
Por lo tanto, también es objeto de la invención el uso de un aducto de benzoxazina-amina como acelerador en un componente endurecedor para una masa de resina epoxídica.
La invención permite el uso de compuestos de resina epoxídica que contienen aducto de benzoxazina-amina en calidad de los llamados "tacos químicos" a temperaturas que son comunes en una obra de construcción. Con esto se obtiene un taco químico que tiene propiedades de carga ventajosas incluso después de un corto tiempo de curado a temperatura ambiente.
A los efectos de la invención, se entenderá por "compuesto alifático" un compuesto de carbono acíclico o cíclico, saturado o insaturado, a excepción de los compuestos aromáticos; "compuesto alicíclico": un compuesto con una estructura de anillo carbocíclico, excluidos los derivados del benceno u otros sistemas aromáticos; "compuesto aromático": un compuesto que sigue la regla de Hückel (4n+2); y "compuesto aralifático" significa un compuesto alifático con una columna vertebral aromática, de modo que en el caso de un compuesto aralifático funcionalizado, un grupo funcional presente está unido a la parte alifática y no a la parte aromática del compuesto.
Por "amina" se entiende un compuesto derivado del amoníaco por intercambio de uno, dos o tres átomos de hidrógeno por grupos de hidrocarburos y que tiene la estructura general RNH2 (amina primaria), R2NH (amina secundaria) y R3N (amina terciaria) (IUpAC, Compendium of Chemical Terminology, 2a ed. (el " Gold Book"); compilado por A. D. McNaught y A. Wilkinson, Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997)).
"Sustituido" a los efectos de la invención significa que un átomo de hidrógeno en una fracción de hidrocarburo es reemplazado por otro átomo o grupo de átomos. R3 y R5 en el aducto de benzoxazina-amina según las estructuras la e Ib preferiblemente son, respectivamente, H.
Además, Z se selecciona preferiblemente entre un enlace directo, -C(R8)(R9)-, - C(R8)(arilo)-, -C(O)-, -S-, -O-, -S(O)-, -S(O)2-, un heterociclo divalente y -[C(R8)(R9)]m-arileno-[C(R10)(R11)]n-; m y n son de manera independiente iguales a 0 hasta 5. De manera particularmente preferible, Z se selecciona entre un enlace directo o -C(R8)(R9)-, en el que R8 y R9 se seleccionan de manera independiente entre H o las fracciones alquilo de C1 -C4, preferiblemente H o metilo, o juntos forman una fracción de lactona divalente.
En una forma de realización ventajosa, R3 y R5 en el aducto de benzoxazina-amina de acuerdo con las estructuras la e Ib son respectivamente H, y Z tiene el significado dado anteriormente.
En una forma de realización preferida, el aducto de benzoxazina-amina está presente en una proporción de 9 % en peso a 65 % en peso en el componente endurecedor (B), preferiblemente de 9,5 % en peso a 55 % en peso, más preferiblemente de 10 % en peso a 45 % en peso y de manera particularmente preferible de 10 % en peso a 35 % en peso.
El aducto de benzoxazina-amina se obtiene por la reacción de al menos un componente de benzoxazina que tenga al menos un componente de amina, preferiblemente una amina aromática o aralifática, un componente de diamina y/o poliamina. Las benzoxazinas adecuadas para la preparación del aducto de benzoxazina-amina, sin limitar el alcance de la invención, preferiblemente tienen la siguiente estructura:
Figure imgf000004_0001
o
Figure imgf000005_0001
donde R1 a R5 y Z tienen los significados dados anteriormente.
En formas de realización ventajosas del aducto de benzoxazina-amina, R3 y R5 significan respectivamente H, y Z se selecciona entre un enlace directo, -C(R8)(R9)-, -C(R8)(arilo)-, -C(O)-, -S-, -O-, -S(O)-, -S(O)2-, un heterociclo divalente y -[C(R8)(R9)]m-arileno-[C(R10)(R11)]n-, en donde m y n son respectivamente de manera independiente iguales a 0 hasta 5. De manera particularmente preferible, Z se selecciona entre un enlace directo o -C(R8)(R9)-, en donde R8 y R9 se seleccionan de manera independiente entre H o las fracciones alquilo de C1 -C4, preferiblemente H o metilo, o juntos forman una fracción de lactona divalente.
Preferiblemente, la benzoxazina se selecciona entre las siguientes estructuras:
Figure imgf000005_0002
y
Figure imgf000006_0001
Las aminas adecuadas para la preparación del aducto de benzoxazina-amina y/o para su uso como endurecedor en el componente endurecedor (B) se seleccionan, sin limitar el alcance de la invención, preferiblemente del grupo de alquildiaminas de C2 -C10 no ramificadas o ramificadas, las poliaminas-polialquileno de C2 -C10 y las aminas aromáticas y aralifáticas, que preferiblemente contienen un anillo de benceno sustituido o no sustituido.
La amina se puede utilizar sola o como una mezcla de dos o más de las aminas mencionadas. Una mezcla de aminas que está compuesta de dos o más aminas ha demostrado ser ventajosa.
Las alquildiaminas se seleccionan preferentemente entre 2,2,4 o 2,4,4-trimetil-1,6-diaminohexano y mezclas de las mismas (TMD), 1-amino-3-aminometil-3,5,5-trimetilciclohexano (IPDA), 1,3-bis(aminometilo)-ciclohexano (1,3-BAC), 1.4- bis(aminometilo)-ciclohexano (1,4-BAC), 2-metil-1,5-pentanodiamina (DYTEK A), (3(4),8(9)bis(aminometilo)diciclo[5.2.1.02,6]decano y mezclas isoméricas de los mismos (TCD-diamina), aminometiltriciclo[5.2.1.02,6]decano y mezclas isoméricas de los mismos (TCD-amina ) y 1,6-hexametilendiamina. Las poliaminas-polialquileno se seleccionan preferentemente entre dietilentriamina (DETA), trietilentetramina (TETA), tetraetilenpentamina (TEPA) y pentaetilenhexamina (PEHA).
Las aminas aromáticas se seleccionan preferentemente entre dietilmetilbencenodiamina y 4,4'-sulfonildianilinas y las poliaminas aralifáticas se seleccionan preferentemente entre 1,3-bencenodimetanamina (mXDA) y 1,4-bencenodimetanamina (pXDA) y N, N'-dimetil-1,3-bencenodimetanoamina.
Las aminas particularmente preferidas son 1-amino-3-aminometil-3,5,5-trimetilciclohexano (IPDA), 2-metil-1,5-pentanodiamina (DYTEK A), m-xilenodiamina (mXDA) y 1,3-bis(aminometilo)-ciclohexano (1,3-BAC) y mezclas de los mismos.
Más adecuadas son, por ejemplo, las siguientes aminas: 1,2-diaminoetano (etilendiamina), 1,2-propandiamina, 1,3-propandamina, 1,4-diaminobutano, 2,2-dimetil-1,3-propandamina (neopentanodiamina), dietilaminopropilamina (DEAPA), 1,3-diaminopentano, 1,2-bis(aminometilo)ciclohexano, 1,2- y 1,4-diaminociclohexano (1,2-DACH y 1,4-DACH), bis(4-aminohciclohexilo)metano, bis(4-amino-3-metilciclohexilo)metano, 4-azaheptan-1,7-diamina, 1,11-diamino-3,6,9-trioxiundecano, 1,8-diamino-3,6-dioxaoctano, 1,5-diamino-metil-3-azapentano, 1,10-diamino-4,7-dioxadecano, bis(3-aminopropilo)amina, 1,13-diamino-4,7,10-trioxatridecano, 4-aminometil-1,8-diaminooctano, 2-butil-2-etil-1,5-diaminopentano, N,N-bis(3-aminopropilo)metilamina, 5- (aminometilo) biciclo[[2.2.1]hept-2-il]metilamina (NBDA, norbornanodiamina), dimetildipropilentriamina, dimetilaminopropilaminopropilamina (DMAPAPA), diaminodiciclohexilmetano (PACM), aminas policíclicas mixtas (MPCA) (por ejemplo Ancamina 2168), dimetildiaminodiciclohexilmetano (Laromin C260), N-etilaminopiperazina (N-EAP), 1,14-diamino-4,11-dioxatetradecano, dipropilentriamina, N,N'-diciclohexil-1,6-hexanodiamina, N,N'-dimetil-1,3-diaminopropano, N,N'-dietil-1,3-diaminopropano, N,N-dimetil-1,3-diaminopropano, polioxipropilendi- y triaminas secundarias, 2,5-diamino-2.5- dimetilhexano, bis(amino-metilo)triciclopentadieno, 1,8-diamino-p-mentano, bis-(4-amino-3,5-dimetilciclohexilo)metano, dipentilamina, N-2-(aminoetilo)piperazina (N-AEP), N-3-(aminopropilo)piperazina y piperazina.
Como componente de benzoxazina y amina para la preparación de un aducto de benzoxazina-amina según la invención se tienen en cuenta todas las sustancias o mezclas mencionadas anteriormente. La persona experta conoce diversos procedimientos de preparación del aducto de benzoxazina-amina.
Para la preparación del aducto de benzoxazina-amina, uno de los componentes de benzoxazina mencionados anteriormente se disuelve preferiblemente en un disolvente a temperatura elevada reaccionando con el componente de amina. Preferiblemente, la amina se agrega en exceso. En lugar del disolvente, la benzoxazina también se puede disolver en un exceso de componente de amina.
El tiempo de reacción es preferiblemente de 30 h o menos, preferiblemente de 26 h o menos y, en particular, preferiblemente como máximo de unas 24 h.
La temperatura de reacción es preferiblemente de al menos 50°C y menor de 80°C, preferiblemente inferior a 75°C, más preferiblemente inferior a 70°C, incluso más preferiblemente inferior a 65°C y de manera particularmente preferible inferior a 60°C. El aducto de benzoxazina-amina obtenido se aísla o se obtiene como solución en el componente de amina.
Según otro procedimiento, el componente benzoxazina se disuelve en el componente amina. Se puede mezclar con otras sustancias, en particular con sustancias que se utilizan adicionalmente en un componente endurecedor (B). La mezcla se almacena durante al menos 5 días, preferiblemente al menos 6 días, más preferiblemente durante al menos una semana a temperatura ambiente (21°C) para obtener una mezcla con una proporción de aducto de benzoxazina-amina de al menos 8,5 % en peso. Si la mezcla no se almacena durante un tiempo suficientemente largo, no hay una concentración suficientemente alta de benzoxazina-amina-aducto.
El componente endurecedor (B) también incluye una amina como endurecedor. La amina utilizada como endurecedor es una diamina o poliamina seleccionada del grupo formado por aminas alifáticas, alicíclicas, aromáticas y aralifáticas, y tiene por molécula en promedio al menos dos átomos de hidrógeno reactivos unidos a un átomo de nitrógeno. La amina se puede seleccionar entre todas las aminas mencionadas anteriormente y las aminas comunes para los sistemas epoxi-amina y conocidas por las personas expertas.
La amina utilizada como endurecedor y la amina utilizada para preparar el aducto de benzoxazina-amina pueden ser iguales o diferentes. Preferiblemente, las mismas aminas se utilizan tanto como endurecedor como para la preparación del aducto de benzoxazina-amina.
Como sustituto de las aminas y/o como otra adición al componente endurecedor (B) también se pueden utilizar tioles, ditioles y/o politioles que se seleccionan preferentemente del grupo formado por tioles alifáticos, alicíclicos, aromáticos y aralifáticos y mezclas de los mismos.
En otra forma de realización ventajosa, el componente endurecedor (B) comprende al menos otro aditivo seleccionado del grupo de aceleradores, promotores de adhesión, espesantes y rellenos.
Novolacas, en particular las resinas de novolaca, y los fenoles de estireno se pueden utilizar como aceleradores. Otros aceleradores que se utilizan preferentemente junto con las novolacas y/o los fenoles de estireno son, por ejemplo, aminas terciarias, imidazoles o aminofenoles terciarios, organofosfinas, bases o ácidos de Lewis como ésteres de ácido fosfórico, o mezclas de dos o más de los mismos.
Los aceleradores están contenidos en el componente endurecedor (B) en una fracción de peso de 0,001 a 20 % en peso, preferiblemente de 0,001 a 5 % en peso, con respecto al peso total del componente endurecedor (B). Ejemplos de aceleradores adecuados son, en particular, tris-2,4,6-dimetilaminometilfenol, 2,4,6-tris (dimetilamino)fenol y bis[(dimetilamino)metil]fenol. Una mezcla aceleradora adecuada contiene 2,4,6-tris(dimetilaminometilo)fenol y bis(dimetilaminometilo)fenol. Tales mezclas están disponibles comercialmente, por ejemplo, como Ancamine® K54 (AirProducts, Bélgica).
Mediante el uso de un promotor de adhesión se mejora la reticulación de la pared del agujero perforado con la masa del mortero, de modo que aumenta la adhesión en el estado curado. Se seleccionan promotores de adhesión adecuados del grupo de los silanos que están funcionalizados con otros grupos orgánicos reactivos como, por ejemplo, 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano, 3-glicidoxipropiltrietoxisilano, 2-(3,4-epoxiciclohexilo)etiltrimetoxisilano, N-2-(aminoetilo)-3-aminopropilmetil-dietoxisilano, N-2-(aminoetilo)-3-aminopropiltrietoxisilano, 3-aminopropiltrimetoxisilano, 3-aminopropiltrietoxisilano, N-fenil-3-aminoetil-3-aminopropil-trimetoxisilano, 3-mercaptopropiltrimetoxisilano y 3-mercaptopropilmetildimetoxisilano. Como promotores de adhesión, en particular, se prefieren el 3-aminopropil-trietoxisilano y el 3-glicidiloxipropil-trimetoxisilano.
El promotor de adhesión puede estar contenido en una cantidad de hasta 10 % en peso, preferiblemente de 0,1 % en peso a 5 % en peso, con respecto al peso total del componente endurecedor (B).
Las sílices se utilizan preferentemente como espesantes. Un espesante puede estar contenido en una cantidad de hasta 10 % en peso, preferiblemente 0,1 % en peso a 5 % en peso, con respecto al peso total del componente endurecedor (B).
Como rellenos sirven preferentemente rellenos inorgánicos, en particular cementos como el cemento Portland o el cemento de arcilla y otras sustancias inorgánicas de fraguado hidráulico, cuarzo, vidrio, corindón, porcelana, gres, barita, barita de sulfato de calcio, yeso, talco y/o creta y mezclas de los mismos. Los rellenos inorgánicos se pueden añadir en forma de arenas, harinas o molduras, preferiblemente en forma de fibras o bolas. La proporción de rellenos es preferiblemente de 0 % en peso a 90 % en peso, preferiblemente 10 % en peso a 90 % en peso, más preferiblemente de 15 % en peso a 75 % en peso y aún más preferiblemente de 20 % en peso a 50 % en peso y aún más preferiblemente de 25 % en peso a 30 % en peso, con respecto al peso total del componente endurecedor (B). En una forma de realización ventajosa, el componente endurecedor (B) tiene un AHEW (Peso equivalente de hidrógeno de amina) de 20 a 1000 g/EQ, preferiblemente de 30 a 500 g/EQ, más preferiblemente de 40 a 350 g/EQ, más preferiblemente de 50 a 225 g/EQ y de manera particularmente preferible de 50 a 150 g/EQ. El valor de AHEW se determina a partir del peso molecular (Mw) de la amina dividido por el número de átomos de hidrógeno reactivos por molécula (H- Áq. = Mw/funcionalidad).
Experimentalmente, el valor de AHEW se puede obtener determinando la temperatura de transición vítrea (Tg) de una mezcla de resina epoxídica (con EEW conocido) y componente de amina. Se determinan las temperaturas de transición vitrea de las mezclas de resina epoxídica/amina con diferentes proporciones. La muestra se enfría de 21 a -70 °C a una velocidad de calentamiento de -20 K/min, se calienta a 250°C en una primera serie de calentamiento (velocidad de calentamiento de 10 K/min), luego se enfría de nuevo a -70°C (velocidad de calentamiento de -20 K/min) y se calienta a 200°C en el último paso (20 K/min). La mezcla con la temperatura de transición vítrea más alta en la segunda serie de calentamiento ("Tg2") tiene la proporción óptima de resina epoxídica y amina. El valor de AHEW se puede calcular a partir del EEW conocido y la relación óptima de resina epoxídica/amina.
Ejemplo: EEW = 158 g/mol
Mezcla de amina/resina epoxídica con Tg2 máximo: 1 g de amina con 4,65 g de resina epoxídica
AHEW (amina) = — 4 , 6 5 - = 34
La presente invención también se refiere a una masa de resina epoxídica multicomponente que tiene un componente de resina epoxídica (A) que contiene al menos una resina epoxídica curable y un componente endurecedor (B) como se describió anteriormente.
La masa de resina epoxídica multicomponente se utiliza preferentemente para fines de construcción. El término "con fines de construcción" significa el pegado en construcción de hormigón/hormigón, acero/hormigón o acero/acero o uno de los materiales mencionados en otros materiales minerales, el refuerzo estructural de componentes de hormigón, mampostería y otros materiales minerales, la aplicación de armadura con polímeros reforzados con fibras de objetos de construcción, la fijación química en superficies de hormigón, acero u otros materiales minerales, en particular la fijación química de elementos de construcción y agentes de anclaje como barras de anclaje, pernos de anclaje, varillas (roscadas), manguitos (roscados), hierros de hormigón, tornillos y similares en agujeros perforados en diversos sustratos, por ejemplo, en hormigón (acero), mampostería, otros materiales minerales, metales (por ejemplo, acero), cerámica, plásticos, vidrio y madera.
Las realizaciones anteriores del componente endurecedor (B) según la invención y su composición también se aplican a la masa de resina epoxídica multicomponente.
Como epóxido curable en el componente de resina epoxídica (A) se toma en consideración una gran cantidad de compuestos conocidos por la persona experta y disponibles comercialmente, que contienen en promedio más de un grupo epóxido, preferiblemente dos grupos epóxido, por molécula. Estas resinas epoxídicas pueden ser tanto saturadas como insaturadas, así como alifáticas, alicíclicas, aromáticas o heterocíclicas y también tienen grupos hidroxilo. Además, pueden contener tales sustituyentes que no causen ninguna reacción secundaria perturbadora en las condiciones de mezcla o reacción, por ejemplo, sustituyentes de alquilo o arilo, grupos éter y similares. En el contexto de la invención, los epóxidos triméricos y tetraméricos también son adecuados.
Preferiblemente, las resinas epoxídicas son éteres glicidílicos derivados de alcoholes polihídricos, en particular de fenoles polihídricos como, por ejemplo, bisfenoles y novolacas, en particular aquellos con una funcionalidad media del grupo glicidilo de 1,5 o superior, en particular de 2 o más, por ejemplo, de 2 a 10.
Ejemplos de fenoles polihídricos utilizados para la preparación de las resinas epoxídicas son resorcinol, hidroquinona, 2,2-bis(4-hidroxifenilo)propano (bisfenol A), mezclas de isómeros de dihidroxifenilmetano (bisfenol F), tetrabromobisfenol A, novolacas, 4,4'-dihidroxifenilciclohexano y 4,4'-dihidroxi-3,3'-dimetildifenilpropano.
Preferiblemente, la resina epoxídica es un éter de diglicidilo del bisfenol A o del bisfenol F o una mezcla de los mismos. De manera particularmente preferible se utilizan éteres de diglicidilo líquidos a base de bisfenol A y/o F con un peso equivalente de epoxi (EEW) de 150 a 300 g/EQ.
Otros ejemplos son el éter de hexanodioldiglicilo, el éter de trimetilolpropano-triglicidilo, las resinas de epiclorohidrina-bisfenol A y/o las resinas de epiclorohidrina-bisfenol F, por ejemplo, con un peso molecular medio de Mn < 2000 g/mol.
La proporción de resina epoxídica en el componente epoxídico (A) es de >0 % en peso a 100 % en peso, preferiblemente de 10 % en peso a 70 % en peso y, en particular, preferiblemente de 30 % en peso a 60 % en peso, con respecto al peso total del componente de resina (A).
Además de las resinas epoxídicas, el componente de resina epoxídica (A) puede contener opcionalmente al menos un diluyente reactivo. Como diluyentes reactivos se utilizan éteres glicidílicos de mono- o, en particular, polialcoholes alifáticos, alicíclicos o aromáticos, que tienen una viscosidad más baja que los epóxidos que contienen grupos aromáticos. Ejemplos de diluyentes reactivos son los éteres de monoglicidilo, por ejemplo, el éter de o-cresilglicidilo y el éter de glicidilo con tienen una funcionalidad epoxídica de al menos 2, como el éter de 1,4-butanodioldiglicidilo (BDDGE), el ciclohexanodimetanoldiglicidilo y el éter de hexanodioldiglicidilo, así como los éteres tri- o superiores de glicidilo, como el éter de glicerinatriglicidilo, el éter de pentaeritritoltetraglicidilo o el éter de trimetilolpropanotriglicidilo (TMPTGE). También se pueden utilizar mezclas de dos o más de estos diluyentes reactivos, preferiblemente mezclas que contengan éteres de triglicidilo, de manera particularmente preferible como una mezcla de éter de 1,4-butanodioldiglicidilo (BDDGE) y éter de trimetilolpropanotriglicidilo (TMPTGE).
Los diluyentes reactivos están presentes preferentemente en una cantidad de 0 % en peso a 60 % en peso, más preferiblemente de 1 % en peso a 20 % en peso, con respecto al peso total del componente de resina (A).
También se pueden encontrar resinas epoxídicas adecuadas y diluyentes reactivos en el trabajo estándar de Michael Dornbusch, Ulrich Christ y Rob Rasing, "Epoxidharze" ("Resinas epoxídicas"), Vincentz Network GmbH & Co KG (2015), ISBN 13: 9783866308770. Estos compuestos se incluyen aquí por referencia.
En otra forma de realización, el componente de resina epoxídica (A) puede contener un coacelador en la medida en que sea compatible con las resinas epoxídicas. Como coaceladores, por ejemplo, se pueden utilizar aminas terciarias, imidazoles o aminofenoles terciarios, organofosfinas, bases o ácidos de Lewis como ésteres de ácido fosfórico, o mezclas de dos o más de ellos. Estos coaceleradores también pueden estar presentes, como se mencionó anteriormente, en el componente endurecedor (B).
Ejemplos de coaceleradores adecuados son, en particular, tris-2,4,6-dimetilaminometilfenol, 2,4,6-tris (dimetilamino)fenol y bis[(dimetilamino)metil]fenol. Una mezcla co-aceleradora adecuada contiene 2,4,6-tris(dimetilaminometilo)fenoi y bis(dimetilaminometilo)fenol. Tales mezclas están disponibles comercialmente, por ejemplo, como Ancamine® K54 (AirProducts, Bélgica).
La proporción del componente epoxídico (A) en la masa total de la masa de resina epoxídica multicomponente es preferiblemente de 5 % en peso a 90 % en peso, preferiblemente de 20 % en peso a 80 % en peso, más preferiblemente de 30 % en peso a 80 % en peso o incluso más preferiblemente de 40 % en peso a 80 % en peso. Las resinas epoxídicas pueden tener un EEW de 120 a 2000 g/Eq, preferiblemente de 140 a 400 g/Eq, en particular de 150 a 300 g/Eq. También se pueden utilizar mezclas de varias resinas epoxídicas.
El componente endurecedor (B) puede incluir las composiciones y componentes indicados anteriormente.
La proporción del componente endurecedor (B) en la masa total de la masa de resina epoxídica multicomponente es preferiblemente de 10 % en peso a 95 % en peso, preferiblemente de 15 % en peso a 80 % en peso, más preferiblemente de 15 % en peso a 60 % en peso o de manera particularmente preferible de 20 % en peso a 40 % en peso.
En una forma de realización ventajosa, la masa de resina epoxídica multicomponente según la invención comprende otros aditivos seleccionados del grupo de aceleradores, promotores de adhesión, diluyentes reactivos, espesantes y rellenos. Estos aditivos pueden ser los mismos aditivos descritos anteriormente para el componente endurecedor (B).
El promotor de adhesión puede estar contenido en una cantidad de hasta 10 % en peso, preferiblemente de 0,1 % en peso a 5 % en peso, con respecto al peso total del componente de resina epoxídica (A).
Los rellenos inorgánicos descritos anteriormente sirven preferentemente como rellenos. Los rellenos pueden estar presentes en uno o todos los componentes de la masa de mortero multicomponente. La proporción de rellenos es preferiblemente de 0 % en peso a 90 % en peso, por ejemplo, 10 % en peso a 90 % en peso, preferiblemente 15 % en peso a 75 % en peso, más preferiblemente 20 % en peso a 50 % en peso, y más preferiblemente 25 % en peso a 40 % en peso, con respecto al peso total de la masa de mortero.
Otros aditivos concebibles para la masa de resina epoxídica multicomponente son además agentes tixotrópicos como, opcionalmente, sílice pirogénica pos-tratada orgánicamente, bentonitas, alquil- y metilcelulosas y derivados del aceite de ricino, plastificantes como ésteres de ácido Itálico o ácido sebácico, estabilizadores, agentes antiestáticos, espesantes, flexibilizadores, catalizadores de curado, auxiliares reológicos, agentes humectantes, aditivos colorantes como colorantes o pigmentos, por ejemplo para tinciones diferentes de los componentes para un mejor control de su mezcla, así como agentes humectantes, flematizantes, dispersantes y otros agentes de control de la velocidad de reacción, o mezclas de dos o más de los mismos.
También los diluyentes no reactivos (disolventes) pueden estar contenidos preferentemente en una cantidad de hasta 30 % en peso, con respecto al peso total del componente respectivo (componente de resina epoxídica y/o componente endurecedor), por ejemplo, de 1 % en peso a 20 % en peso. Ejemplos de disolventes adecuados son las cetonas de alquilo inferiores como la acetona, las alcanoilamidas inferiores de alquilo inferior como la dimetilacetamida, los alquilbencenos inferiores como xilenos o tolueno, ésteres de ácido ftálico o parafinas.
Estos otros aditivos podrán añadirse preferentemente en proporciones de peso de un total de 0 % en peso a 40 %, con respecto al peso total de la masa de mortero.
La masa de mortero multicomponente está presente preferentemente en cartuchos o bolsas de aluminio, que se caracterizan porque comprenden dos o más cámaras separadas entre sí en las que el componente de resina epoxídica (A) y el componente endurecedor (B) de la masa de mortero están dispuestos separados entre sí de forma que se inhiba la reacción.
Para la aplicación según su uso previsto, el componente de resina epoxídica (A) y el componente endurecedor (B) se vacían de las cámaras separadas y se mezclan en un dispositivo adecuado, por ejemplo, un mezclador estático o un disolvente. La mezcla del componente de resina epoxídica (A) y el componente endurecedor (B) se introduce después en el agujero perforado previamente limpiado por medio de un dispositivo de inyección conocido. A continuación, el componente a fijar se inserta en la masa de mortero y se ajusta. Los componentes reactivos del componente endurecedor (B) reaccionan con los epóxidos del componente de resina (A) con poliadición, de modo que la masa de mortero se cura en condiciones ambientales dentro del tiempo deseado, preferiblemente dentro de unas pocas horas.
Preferiblemente, la masa de resina epoxídica multicomponente se endurece a temperatura ambiente. La temperatura ambiente es la temperatura que prevalece en el lugar de uso, preferiblemente en una obra de construcción, por ejemplo, de 5 a 40°C.
Preferiblemente, el curado a temperatura ambiente (21°C) toma menos de 48 h, preferiblemente menos de 30 h, más preferiblemente menos de 24 h, más preferiblemente menos de 18 h e incluso más preferiblemente menos de 12 h y más preferiblemente menos de 9 h.
La masa de resina epoxídica multicomponente según la invención se utiliza preferentemente para la fijación química, en particular para el anclaje de elementos de fijación en agujeros perforados.
Otras ventajas de la invención resultan de la siguiente descripción de las formas de realización preferidas que, sin embargo, de ninguna manera deben entenderse como restrictivas. Todas las formas de realización de la invención pueden combinarse entre sí en el contexto de la invención.
Ejemplos de preparación
Componente de resina epoxídica (A)
Como resinas epoxídicas, en los ejemplos se utilizaron las resinas epoxídicas a base de bisfenol A o bisfenol F disponibles comercialmente bajo las denominaciones DER 330 y DER 354 (Dow Europe).
Como promotor de adhesión se utilizó 3-glicidiloxipropil-trimetoxisilano, disponible bajo el nombre Dynalsilan GLIMO™ (Evonik Industries).
Como diluyentes reactivos se utilizaron éter de 1,4-butanodioldiglicidilo y éter de trimetilolpropano-triglicidilo, disponibles comercialmente bajo las denominaciones Polypox™ R3 (Dow Europe) y AralditeTM DY-T (Huntsman) éter de 1,4-butanodioldiglicidilo y trimetilolpropanotriglicidilo.
Los componentes líquidos se premezclaron a mano. Posteriormente, se agregaron cuarzo (Millisil™ W12 de la empresa Quarzwerke Frechen), en calidad de relleno, y sílice (Cab-O-Sil™ TS- 720 de la empresa Cabot Rheinfelden), en calidad de espesante, y la mezcla se agitó en el disolvente (PC Laborsystem, Volumen 1L) durante 10 min al vacío a 3500 rpm.
La composición del componente de resina epoxídica (A) utilizado en los ejemplos se indica en la Tabla 1 a continuación.
Tabla 1: Composición del componente de resina epoxídica (A)
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Componente endurecedor (B)
Materias primas
La benzoxazina utilizada para preparar el componente endurecedor (B) se comercializa bajo las denominaciones comerciales Araldite MT 35600 CH (Benzoxazina A; Número cAs : 154505-70-1), Araldite MT 35700 CH (Benzoxazina F; Número CAS: 214476-06-9) y Araldite MT 35710 FST (benzoxazina FsT: mezcla de benzoxazina F y 3-fenil-3,4-dihidro-2H-benzo[e][1,3]oxazina) de Huntsman Advanced Materials, Basilea, Suiza. Como aminas se utilizaron 1,3-ciclohexanodimetanamina (1,3-BAC) y m-xililenodiamina (mXDA) de la empresa Itochu Alemania y 2-metilpentametiletilendiamina (Dytek A) de la empresa Invista, Países Bajos, para la preparación del componente endurecedor (B).
Además de los componentes endurecedores, en calidad de acelerador se agregó respectivamente una mezcla de 2,4,6-tris (dimetilaminometilo)fenol y bis[(dimetilamino)-metil]fenol, que está disponible bajo el nombre comercial Ancamine™ K45 de la compañía Air Products.
El 3-aminopropil-trietoxisilano, que está disponible bajo el nombre comercial Dynasilan AMEO de Evonik Degussa, se utilizó como promotor de adhesión.
El cuarzo (Millisil™ W12 de Cuarzowerke Frechen) se utilizó como relleno y sílice (Cab-O-Sil™ TS-720 de Cabot Rheinfelden) se utilizó como espesante.
Preparación del aducto de benzoxazina-amina
Variante A
La benzoxazina (1 eq) se disolvió en cloroformo. La amina (2,4 eq) se añadió gota a gota a temperatura ambiente (RT) bajo nitrógeno. Después, la solución se calentó a 55°C durante 24 horas. Después de este tiempo, el cloroformo se eliminó por destilación a presión reducida. Se obtuvo una sustancia amarilla, sólida a temperatura ambiente.
Según la variante A, se produjo el siguiente aducto de benzoxazina-amina:
A1: Benzoxazina F/Dytek A
Variante B
La benzoxazina se disolvió en exceso de amina, y la solución se calentó a 55°C durante 24 h mientras se agitaba. Se obtuvo una solución líquida espesa de color amarillo a color amarillo-marrón (aducto de benzoxazina/amina aproximadamente 60% en amina).
Según la variante B, se produjeron los siguientes aductos de benzoxazina-amina:
B1: Benzoxazina A/Dytek A, al 60% en Dytek A
B2: Benzoxazina F/1,3-BAC, al 60% en 1,3-BAC
B3: Benzoxazina F/mXDA, al 60% en mXDA
B4: Benzoxazina FST/1,3-BAC, al 60% en 1,3-BAC
B5: Benzoxazina F/IPDA, al 55% en IPDA
Variante C
La benzoxazina se disolvió en amina de acuerdo con una formulación para la preparación de un componente endurecedor (B). Posteriormente, los componentes restantes del componente endurecedor (B) se agregaron a esta solución de acuerdo con la formulación respectiva y se agitaron en el disolvente (PC Laborsystem, Volumen 1L) al vacío a 3500 rpm durante 10 min. El componente endurecedor (B) así preparado se almacenó durante al menos una semana antes de mezclarse con el componente de resina epoxídica (A) para garantizar la reacción de la benzoxazina con la amina para obtener el aducto de benzoxazina-amina.
Según la variante C, se preparó un componente endurecedor (B) con un aducto de benzoxazina/amina utilizando la siguiente benzoxazina:
C1: Benzoxazina F
C2: Benzoxazina FST
Ejemplos 1 a 12
Para la preparación del componente endurecedor (B) de los siguientes ejemplos 1 a 12, se utilizó el aducto de benzoxazina-amina respectivo o la benzoxazina se disolvió en los componentes líquidos o como solución en amina (variante B). Posteriormente, la harina de cuarzo y la sílice se agregaron y se agitaron en el disolvente (PC Laborsystem, volumen 1L) al vacío a 3500 rpm durante 10 min.
El componente endurecedor (B) preparado de acuerdo con la variante C anterior se almacenó a temperatura ambiente durante al menos 1 semana para garantizar la formación de una cantidad suficiente del aducto de benzoxazina/amina.
La composición de los componentes endurecedores (B) así preparados se indica en la tabla 2 siguiente.
Tabla 2: Composición del componente endurecedor (B)
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Ejemplos comparativos 1 a 9
Para la preparación del componente endurecedor (B) de acuerdo con los siguientes ejemplos comparativos 1 a 4 y 7 a 9, la amina se agregó a un componente de benzoxazina y se agitó durante menos de 24 h a temperatura ambiente. Posteriormente, se agregaron los componentes líquidos restantes. Luego se agregaron la harina de cuarzo y la sílice y se agitaron en el disolvente (PC Laborsystem, volumen 1L) durante 10 minutos al vacío a 3500 rpm. Para evitar la reacción de la benzoxazina con la amina y obtener el aducto de benzoxazina-amina, el componente endurecedor (B) así preparado se mezcló con el componente de resina epoxídica (A) a más tardar 48 h después de la adición de amina a la benzoxazina y el curado comenzó como un taco.
La preparación del componente endurecedor (B) para los ejemplos comparativos 5 y 6 se llevó a cabo con un aducto de benzoxazina/amina que fue preparado de acuerdo con la variante B descrita anteriormente.
La Tabla 3 muestra la composición de los componentes endurecedores (B) de los ejemplos comparativos 1 a 9.
Tabla 3: Composición del componente endurecedor (B)
Figure imgf000012_0002
Masas de mortero y pruebas de extracción
El componente de resina epoxídica (A) y el componente endurecedor (B) se mezclaron en un mezclador Speedmixer en una relación que dio como resultado una estequiometría equilibrada de acuerdo con los valores EEW y AHEW. La mezcla se llenó en un cartucho 1K lo más libre de burbujas posible e inmediatamente se inyectó en el agujero perforado preparado para las pruebas de extracción.
La resistencia de extracción de las masas de mortero obtenidas mediante la mezcla del componente de resina epoxídica (A) y el componente endurecedor (B) de acuerdo con los ejemplos dados anteriormente se determinó utilizando una varilla roscada de anclaje de alta resistencia M12 de acuerdo con ETAG 001 Parte 5, que se introdujo como taco en un agujero perforado amina preparada con martillo o diamante con un diámetro de 14 mm y una profundidad de agujero perforado de 72 mm con la masa de mortero respectiva en hormigón C20/25.
Para este propósito, dos tercios de los agujeros perforados se llenaron desde la base de perforación con la masa de mortero que se probará respectivamente. La varilla roscada se presionó a mano. El exceso de mortero se eliminó por medio de una espátula.
Los orificios de perforación ensayados se prepararon en las pruebas 1 a 6, 8 y 9 utilizando un taladro de martillo y en la prueba 7 utilizando un taladro de diamante.
En las pruebas 1 a 6, así como 8 y 9, el agujero perforado se limpió dos veces con aire comprimido (6 bar), se cepilló dos veces y luego se sopló dos veces de nuevo con aire comprimido (6 bar). En el experimento 7, el agujero perforado se enjuagó una vez, se cepilló una vez, se enjuagó nuevamente, se sopló durante 10 segundos, se cepilló nuevamente y se sopló nuevamente durante 10 segundos.
El tiempo de curado en el experimento 1 fue de 24 h a 23 °C. En las pruebas 2 a 6, el tiempo de curado fue de 6 h a 23 °C y en la prueba 7 de 48 h a 23 °C.
En el experimento 8, el agujero perforado se llenó de agua después de perforar y limpiar. El mortero se inyectó en el agujero perforado lleno de agua a través de una extensión de mezclador con tapones de retención. El tiempo de curado del mortero fue de 48h a 23°C.
En el experimento 9, el tiempo de curado en el agujero perforado húmedo fue de 24 h a 23 °C, seguido de un almacenamiento durante 48 h a 80 °C y tirando del anclaje a una temperatura de hormigón de 80 °C /- 2°C.
La carga de falla se determinó mediante la extracción céntrica de la varilla roscada de anclaje con soporte estrecho. Los valores de carga obtenidos con las masas de mortero utilizando un componente endurecedor (B) según los Ejemplos 1 a 11 y los ejemplos comparativos 1 a 9 se muestran en la siguiente Tabla 4.
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Tabla 4 (continuación)
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Las masas de mortero de los ejemplos comparativos 1, 3, 4, 7 y 8 contienen cada uno la misma cantidad de benzoxazina que las masas de los ejemplos 2, 6, 9, 10 y 11. Así, los ejemplos de la invención y el respectivo ejemplo comparativo (por ejemplo, ejemplo comparativo 7 y ejemplo 10) tienen composiciones comparables, en cuyo caso, sin embargo, en los ejemplos de la invención, la benzoxazina y la amina ya se han convertido en el aducto, mientras que en los ejemplos comparativos ambas especies todavía están presentes libremente.
Las pruebas de extracción después de 6 h muestran que las masas de mortero de los ejemplos de la invención tienen valores de carga más altos que las masas de los ejemplos comparativos en los que la benzoxazina y la amina todavía están presentes libremente.
Los valores de carga más bajos después de seis horas tienen las masas que contienen nula o muy poca benzoxazina (ejemplos comparativos 2, 5, 6 y 9). El aducto de benzoxazina-amina muestra en las pruebas de extracción después de solo seis horas un efecto significativamente acelerado en comparación con las masas sin benzoxazina e incluso en comparación con las masas en las que la benzoxazina y la amina están libres. La benzoxazina libremente presente ya muestra un efecto acelerado que, sin embargo, no es tan pronunciado como el efecto de aceleración del aducto de benzoxazina-amina.
Del experimento 9 se puede ver que el tipo de benzoxazina en contraste con la amina no tiene influencia en el tiempo de curación. Si un aducto de benzoxazina-amina está contenido en una concentración suficientemente alta, esto acelera el curado de la masa del mortero.
Determinación del tiempo de curado
Se preparó un componente de resina epoxídica (A) con la composición indicada en la Tabla 5 a continuación, Los componentes líquidos se mezclaron y se agitaron en el disolvente (PC Laborsystem, volumen 1L) al vacío durante 10 min a 3500 rpm.
Tabla 5: Componente de resina epoxídica (A)
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Se utilizaron las siguientes mezclas o compuestos como componentes endurecedores (B):
Ejemplo 13
Aducto de benzoxazina-amina a partir de benzoxazina FST y 1,3-BAC (60% en 1,3-BAC; (AHEW = 56 g/EQ), preparado según la variante B anterior.
Ejemplo comparativo 10
Solución de benzoxazina FST (Araldite MT 35710 FST) en 1,3-BAC (36,2 % de benzoxazina FST en 1,3-BAC; AHEW = 56 g/EQ). La solución se preparó 24 horas antes de la medición y se almacenó a temperatura ambiente. Ejemplo comparativo 11
Solo se utilizó amina 1,3-BAC (AHEW = 35,6 g/EQ).
El componente de resina epoxídica (A) se pesó y templó a 5 °C. Después de unos 30 min, se agregó el componente endurecedor (B) frío a 5 °C. El lote se mezcló durante 1 minuto en el mezclador Speedmixer a 1500 rpm, luego se transfirió a un crisol e inmediatamente se colocó en el horno después de apuntar el tamaño de la muestra.
El tiempo de curado de la mezcla se determinó mediante mediciones de DSC. El curado se siguió en el aparato DSC como una medición isotérmica a 21°C durante 24 h. Los resultados de las mediciones del DSC se indican en la tabla 6 a continuación.
Tabla 6: Mediciones de DSC
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Al igual que con la determinación de los valores de carga después de seis horas, la medición DSC también muestra que el curado se realiza más rápido cuando se utiliza el aducto de benzoxazina-amina como componente endurecedor (B). Si la benzoxazina y la amina no reaccionan en forma libre, la reacción se acelera en comparación con el ejemplo comparativo sin benzoxazina solo por unos 60 minutos.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Componente endurecedor (B) para una masa de resina epoxídica multicomponente para la fijación química de elementos de construcción, que comprende un aducto de benzoxazina-amina, que se selecciona del grupo formado por sustancias según la fórmula Ia, sustancias según la fórmula Ib o mezclas de las mismas, con las siguientes estructuras:
Figure imgf000017_0001
donde R1, R2, R3, R4 y R5, se selecciona respectivamente de manera independiente entre H, fracciones de alquilo, cicloalquilo, heterocicloalquilo, arilo, heteroarilo, arilalquilo, heteroalquilo, alcoxi, hidroxilo, hidroxialquilo, carboxilo, halo, haloalquilo, amino, aminoalquilo, alquilcarboniloxi, arilcarboniloxi, alcoxicarbonilo, alquilcarbonilo, alquilsulfonilamino, aminosulfonilo, ácido sulfónico o alquilsulfonilo, además de combinaciones de dos o más de estas fracciones, en cuyo caso las fracciones respectivamente pueden estar sin sustituir u opcionalmente sustituidos; donde R6 y R7 significan respectivamente de manera independiente H o una fracción amino, diamino o poliamino, que se seleccionan del grupo formado por fracciones alifáticas, alicíclicas, aromáticas o aralifáticas y además combinaciones de dos o más de estas fracciones, en cuyo caso las fracciones pueden ser respectivamente no sustituidas u opcionalmente sustituidas;
donde Z se selecciona entre un enlace directo, -C(O)-, -S-, -O-, -S(O)- -S(O)2-, -C(R8)(R9)-, -[C(R8)(R9)]m-C(R8)(R9)-[C(R10) (R > - , I C(R 8° )(R9)]m-C(R8)(arilo)-[C(R10)(R11Q)]n-, -[C(R8)(R9)]m;C(O)-[C(R10)(R11)]n- -[C(R8)(R9)L -S-[C(R10)(R11)]n-, -[C(R8 X R9)]m-O-[C(R )(R )]n-, -[C(R8 )(R9)]m-S(O)-[C(R10)(R11)]n-, -[C(R8)(R9)]m-S(O)2-[C(R10)(Rf 1 )]n-, un heterociclo divalente y -[C(R8)(R9)]m-arileno-[C (R )(R )]n-, donde m y n son respectivamente de manera independiente iguales a 0 hasta 10, preferiblemente iguales a 0 hasta 5, donde R8 , R9 , R10 y R11 respectivamente tienen de manera independiente el mismo significado que las fracciones R1 a R5 ; y
una amina seleccionada del grupo formado por aminas alifáticas, alicíclicas, aromáticas y aralifáticas, y que por molécula en promedio tiene al menos dos átomos de hidrógeno reactivos unidos a un átomo de nitrógeno; caracterizado porque
el aducto de benzoxazina-amina está presente en una proporción de 8,5 % en peso a 75 % en peso en el componente endurecedor (B).
2. Componente endurecedor (B) según la reivindicación 1, en el que R3 y R5 significan H cada uno.
3. Componente endurecedor según la reivindicación 1 o 2, en el que Z se selecciona entre un enlace directo, -C(R8)(R9)-, -C(R8)(arilo)-, -C(O)-, -S-, -O-, -S(O)-, -S(O)2-, un heterociclo divalente y -[C(R8)(R9)]m-arileno-[C(R10)(R11)]n-; m y n son respectivamente de manera independiente iguales a 0 hasta 5.
4. Componente endurecedor (B) según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que R3 y R5 significan H cada uno y en el que Z se selecciona entre un enlace directo y -C(R8)(R9), en el que R8 y R9 se seleccionan respectivamente de manera independiente entre H o fracciones de alquilo de Ci -C4, preferiblemente entre H y metilo, o juntos forman una fracción de lactona.
5. Componente endurecedor (B) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el aducto de benzoxazinaamina se puede obtener haciendo reaccionar una benzoxazina con una amina del grupo de las aminas alifáticas y/o aralifáticas, diaminas y/o poliaminas, en donde la benzoxazina tiene las siguientes estructuras:
Figure imgf000018_0001
Figure imgf000019_0001
6. Componente endurecedor según la reivindicación 5, caracterizado porque la amina se selecciona entre 2,2,4- o 2,4,4-trimetil-1,6-diaminohexano y mezclas de los mismos, 1-amino-3-aminometil-3,5,5-trimetilcidohexano (IPDA), 1,3-bis(aminometilo)-cidohexano (1,3-BAC), 1,4-bis(aminometilo)-ciclohexano (1,4-BAC), 2-metil-1,5-pentanodiamina (DYTEK A), (3(4), 8(9)bis(aminometilo)diciclo [5.2.1.02,6]decano y mezclas isoméricas de los mismos (TCD-diamina), aminometiltriciclo[5.2.1.02,6]decano y mezclas isoméricas de los mismos (TCD-amina), 1,6-hexametilendiamina, dietilentriamina (DETA), trietilentetramina (TETA), tetraetilenpentamina (TEPA), pentaetilenhexamina (PEHA), 1,3-bencenodimetanoamina (mXDA), 1,4-bencenodimetanoamina (pXDA) y N,N'-dimetil-1,3-bencenodimetanoamina, y mezclas de dos o más de ellas.
7. Componente endurecedor (B) según la reivindicación 5, caracterizado porque la amina se selecciona entre 1-amino-3-aminometil-3,5,5-trimetilciclohexano (IPDA), 2-metil-1,5-pentanodiamina (DYTEK A), m-xililendiamina (mXDA) y 1,3-bis(aminometilo)-ciclohexano (1,3-BAC) y mezclas de los mismos.
8. Componente endurecedor según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el aducto de benzoxazina-amina está presente en una proporción de 9 % en peso a 65 % en peso en el componente endurecedor (B), preferiblemente de 9,5 % en peso a 55 % en peso, más preferiblemente de 10 % en peso a 45 % en peso y de manera particularmente preferible de 10 % en peso a 35 % en peso.
9. Componente endurecedor según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el componente endurecedor (B) comprende al menos otro aditivo seleccionado del grupo de aceleradores, promotores de adhesión, espesantes y rellenos.
10. Compuesto de resina epoxídica multicomponente que comprende un componente de resina epoxídica (A) que contiene al menos una resina epoxídica curable y un componente endurecedor (B) según una de las reivindicaciones 1 a 9.
11. Masa de resina epoxídica multicomponente según la reivindicación 10, en la que la masa de resina epoxídica multicomponente comprende otros aditivos seleccionados del grupo de aceleradores, promotores de adhesión, diluyentes reactivos, espesantes, rellenos inorgánicos y rellenos orgánicos.
12. Masa de resina epoxídica multicomponente según la reivindicación 10 u 11, en la que la masa de resina epoxídica multicomponente se cura a una temperatura no superior a 40°C.
13. Masa de resina epoxídica multicomponente según una de las reivindicaciones 10 a 12, en la que la masa de resina epoxídica multicomponente se cura a una temperatura ambiente de 21°C dentro de las 48 h o menos.
14. Utilización de una masa de resina epoxídica multicomponente según una de las reivindicaciones 10 a 13 para la fijación química, en particular para el anclaje de elementos de fijación en agujeros perforados.
15. Uso de un aducto de benzoxazina-amina con una estructura según la fórmula la o Ib como acelerador en un componente endurecedor para una masa de resina epoxídica, preferiblemente una masa de resina epoxídica para la fijación química de elementos de construcción.
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