ES2925856T3 - Usos de selladores de politioéter curables por UV para alisar superficies - Google Patents

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Abstract

La presente invención proporciona un método para alisar un defecto superficial que comprende: aplicar una composición sellante al defecto superficial; alisar la composición sellante para rellenar el defecto de la superficie; exponer la composición sellante suavizada a radiación ultravioleta para curar la composición sellante suavizada, donde la composición sellante es curable por UV y comprende: (i) un politioéter terminado en tiol; y (ii) un compuesto terminado en alquenilo que comprende un éter polivinílico y/o un compuesto polialílico. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Usos de selladores de politioéter curables por UV para alisar superficies
La presente descripción se refiere a métodos mediante el uso de composiciones sellantes curables por UV adecuadas para su uso en aplicaciones de selladores aeroespaciales para rellenar y alisar depresiones y espacios vacíos en un sustrato.
Las aeronaves consisten de muchas partes que se ensamblan mediante el uso de sujetadores. Determinados sujetadores, tales como los que se encuentran dentro de los tanques de combustible, deben protegerse contra fugas de combustible. Para otros sujetadores, tales como los que se encuentran en la superficie exterior de una aeronave, es conveniente alisar las depresiones, tales como las que resultan de los avellanados y los espacios vacíos del panel, para mejorar el rendimiento aerodinámico y para proporcionar aislamiento eléctrico. Las composiciones usadas para sellar estos y otros sujetadores deben cumplir con los exigentes requisitos aeroespaciales. Además, debido al gran número de sujetadores y espacios vacíos entre paneles en una aeronave, que pueden ser varios miles, es conveniente que las composiciones sellantes usadas y los métodos de aplicación de la composición sellante sean aptos para un procesamiento eficiente de gran volumen.
Los documentos WO 2012/021781 A1 y WO 2012/021793 A1 describen composiciones curables por UV que contienen un politioéter con tiol terminal y un polieno, y películas poliméricas preparadas a partir de estas composiciones.
También existe la necesidad de alisar y aislar eléctricamente los defectos en las superficies aeroespaciales que se prestan a una producción de alto volumen.
Se describen selladores curables por UV que pueden usarse para alisar defectos superficiales y que abordan las deficiencias de los selladores y métodos anteriores.
Se proporcionan métodos de planarización de defectos superficiales que comprenden aplicar una composición sellante al defecto superficial; alisar la composición sellante para rellenar el defecto superficial; en donde el alisado comprende aplicar una placa transparente a los rayos UV sobre el sellador, y el defecto superficial es una depresión, abolladura, junta, o espacio vacío; exponer la composición sellante alisada a radiación ultravioleta para curar la composición sellante alisada, en donde la composición sellante es curable por UV y comprende:
(a) un politioéter con tiol terminal de Fórmula (II), un politioéter con tiol terminal de Fórmula (III) o su combinación:
HS-R1-[-S-(CH2)2-0-[-R-’- 0 - ] m-(CH2)2-S-R1-]„-SH (II)
B-(A-[R3],-SH), (III)
en donde
(1) A denota una estructura que tiene la fórmula:
Figure imgf000002_0001
(2 ) y es 0 o 1 ;
(3) R3 denota un enlace simple cuando y=0 y -S -(C H 2)2-[-O -R 2-]m -O - cuando y=1;
(4) z es un número entero de 3 a 6 ; y
(5) B denota un residuo z-valente de un agente polifuncionalizante.
(6 ) cada R1 denota independientemente un grupo n-alcanodiilo C2-10, un grupo alcanodiilo ramificado C2-6, un grupo cicloalcanodiilo C6-8, un grupo alcanocicloalcanodiilo C6-10, -[(-C H 2-)p-X -]q-(-C H 2- ) r - o -[(-C H 2-)p -X—]q—(—CH2—)r— en que al menos una unidad -CH2- está sustituida con un grupo metilo, en donde:
(i) cada X se selecciona independientemente de O, S, y -NR6-, en donde R6 es hidrógeno o metilo; (ii) p es un número entero que tiene un valor en el intervalo de 2 a 6 ;
(iii) q es un número entero que tiene un valor en el intervalo de 0 a 5; y
(iv) r es un número entero que tiene un valor en el intervalo de 2 a 1 0 ;
(7) cada R2 denota independientemente un grupo n-alcanodiilo C2-10, un grupo alcanodiilo ramificado C2-6, un grupo cicloalcanodiilo C6-8, un grupo alcanocicloalcanodiilo C6-10, o -[(-C H 2-)p -X -]q -(-C H 2-)r-, en donde: (i) cada X se selecciona independientemente de O, S, y -N R 6-, en donde R6 es hidrógeno o metilo; (ii) p es un número entero que tiene un valor en el intervalo de 2 a 6 ;
(iii) q es un número entero que tiene un valor en el intervalo de 0 a 5; y
(iv) r es un número entero que tiene un valor en el intervalo de 2 a 1 0 ;
(8 ) m es un número racional de 0 a 1 0 ; y
(9) n es un número entero que tiene un valor en el intervalo de 1 a 60; y
(b) un compuesto con alquenilo terminal que comprende un éter polivinílico y/o un compuesto polialílico.
Ahora se hace referencia a determinadas modalidades de las composiciones curables por UV usadas en los métodos de la presente descripción.
La Figura 1 es un gráfico que muestra la resistencia a la tracción y la elongación de un sellador curado proporcionado por la presente descripción o bien, en seco o después de la inmersión en JRF-I.
La Figura 2 es un gráfico que muestra la resistencia a la tracción y la elongación de un sellador curado proporcionado por la presente descripción antes y después de la inmersión en una solución acuosa de NaCl al 3 %.
La Figura 3 es un gráfico que muestra la resistencia al desgarramiento, la dureza, y el por ciento en peso de hinchamiento de un sellador curado proporcionado por la presente descripción o bien, en seco o después de la inmersión en JRF-I.
La Figura 4 es un gráfico que muestra la resistencia a la tracción, la dureza, y el por ciento en peso de hinchamiento de un sellador curado proporcionado por la presente descripción, o bien, seco o después de
La Figura 5 es un gráfico que muestra la dureza (Shore A) de un sellador curado proporcionado por la presente descripción en función del tiempo y la distancia de la fuente UV al sellador, y sin una lámina de sellador curado solapante.
La Figura 6 es un gráfico que muestra la dureza (Shore A) de un sellador curado proporcionado por la presente descripción en función del tiempo y la distancia de la fuente UV al sellador, y con una lámina curada de sellador sobre la muestra de 0,64 cm (1/4 pulgada) de grosor.
La Figura 7 es un gráfico que muestra la dureza (Shore A) de un sellador curado proporcionado por la presente descripción en función del tiempo y la distancia de la fuente UV al sellador, y con una lámina curada de sellador sobre la muestra de 1,27 cm (1/2 pulgada) de grosor.
Los valores numéricos establecidos en los ejemplos específicos se informan con la mayor precisión posible. Cualquier valor numérico, sin embargo, contiene necesariamente determinados errores inherentes como resultado de la desviación estándar encontrada en sus respectivas mediciones de prueba.
Además, debe entenderse que cualquier intervalo numérico enumerado en la presente descripción pretende incluir todos los subintervalos que se incluyen dentro del intervalo. Por ejemplo, un intervalo de “1 a 10” pretende incluirtodos los subintervalos entre (y que incluyen) el valor mínimo enumerado de aproximadamente 1 y el valor máximo enumerado de aproximadamente 10, es decir, tener un valor mínimo igual a o mayor que aproximadamente 1 y un valor máximo de igual a o menos de aproximadamente 10. También, en esta solicitud, el uso de “o” significa “y/o” a menos que se indique específicamente de cualquier otra manera, aunque “y/o” puede usarse explícitamente en determinados casos.
Un guion (“- ”) que no está entre dos letras o símbolos se usa para indicar un punto de unión para un sustituyente o entre dos átomos. Por ejemplo, -CONH2 se une a otra fracción química a través del átomo de carbono.
El término "alcanodiílo" se refiere a un dirradical de un grupo hidrocarburo acíclico saturado, de cadena lineal o ramificada, que tiene, por ejemplo, de 1 a 18 átomos de carbono (C-ms), de 1-14 átomos de carbono (C1-14), de 1-6 átomos de carbono (Ci-a), de 1 a 4 átomos de carbono (C1-4), o de un hidrocarburo de 1 a 3 átomos (C1-3). Se apreciará que alcanodiílo ramificado tiene un mínimo de tres átomos de carbono. En determinadas modalidades, el alcanodiilo es alcanodiílo C2-14, alcanodiílo C2-10, alcanodiílo C2-8, alcanodiílo C2-6, alcanodiílo C2-4, y en determinadas modalidades, alcanodiílo C2-3. Los ejemplos de grupos alcanodiílo incluyen metano-diílo ( - CH2-), etano-1,2-diílo ( -CH2CH2-), propano-1,3-diílo e iso-propano-1,2-diílo (por ejemplo,-CH2CH2CH2- y -C H (C H 3)CH2-), butano-1,4-diílo (-CH 2CH2CH2CH2-), pentano-1,5-diílo (-CH 2CH2CH2CH2CH2-), hexano-1,6-diílo (-CH 2CH2CH2CH2CH2CH2-), heptano-1,7-diílo, octano-1,8-diílo, nonano-1,9-diílo, decano-1,10-diílo, dodecano-1,12-diílo, y similares.
El término "alcanocicloalcano" se refiere a un grupo hidrocarburo saturado que tiene uno o más grupos cicloalquilo y/o grupos cicloalcanodiílo y uno o más grupos alquilo y/o alcanodiílo, donde cicloalquilo, cicloalcanodiílo, alquilo, y alcanodiílo se definen en la presente descripción. En determinadas modalidades, cada grupo cicloalquilo y/o cicloalcanodiílo es C3-6, C5-6, y en determinadas modalidades, ciclohexilo o ciclohexanodiílo. En determinadas modalidades, cada grupo alquilo y/o alcanodiílo es C1-6, C1-4, C1-3, y en determinadas modalidades, metilo, metanodiílo, etilo, o etano-1,2-diílo. En determinadas modalidades, el grupo alcanocicloalcano es alcanocicloalcano C4-18, alcanocicloalcano C4-16, alcanocicloalcano C4-12, alcanocicloalcano C4-8, alcanocicloalcano C6-12, alcanocicloalcano C6-10, y en determinadas modalidades, alcanocicloalcano C6-9. Los ejemplos de grupos alcanocicloalcano incluyen 1,1,3,3-tetrametilciclohexano y ciclohexilmetano.
El término "alcanocicloalcanodiílo" se refiere a un dirradical de un grupo alcanocicloalcano. En determinadas modalidades, el grupo alcanocicloalcanodiílo es alcanocicloalcanodiílo C4-18, alcanocicloalcanodiílo C4-16, alcanocicloalcanodiílo C4-12, alcanocicloalcanodiílo C4-8, alcanocicloalcanodiílo C6-12, alcanocicloalcanodiílo C6-10, y en determinadas modalidades, alcanocicloalcanodiílo C6-9. Los ejemplos de grupos alcanocicloalcanodiílo incluyen 1,1,3,3-tetrametilciclohexano-1,5-diílo y ciclohexilmetano-4,4'-diílo.
"Al menos parcialmente transmisivo a la radiación ultravioleta" significa que un material permite la transmisión de al menos parte del espectro ultravioleta. En determinadas modalidades, un material que es al menos parcialmente transmisivo a la radiación ultravioleta transmite suficiente radiación UV para iniciar el curado de la reacción tiol-eno por medio de un fotoiniciador. En determinadas modalidades, un material que es al menos parcialmente transmisor de UV permite parcialmente la transmisión de UV en longitudes de onda de aproximadamente 180 nanómetros a aproximadamente 400 nanómetros. Un material que es al menos parcialmente transmisivo a la radiación UV puede atenuar la transmisión en determinadas longitudes de onda UV y no en otras.
El término "alcanodiílo" se refiere a un dirradical de un grupo hidrocarburo acíclico saturado, de cadena lineal o ramificada, que tiene, por ejemplo, de 1 a 18 átomos de carbono (Ci -is), de 1-14 átomos de carbono (C1-14), de 1-6 átomos de carbono (C1-6), de 1 a 4 átomos de carbono (C1-4), o de un hidrocarburo de 1 a 3 átomos (C1-3). Se apreciará que alcanodiílo ramificado tiene un mínimo de tres átomos de carbono. En determinadas modalidades, el alcanodiilo es alcanodiílo C2-14, alcanodiílo C2-10, alcanodiílo C2-8, alcanodiílo C2-6, alcanodiílo C2-4, y en determinadas modalidades, alcanodiílo C2-3. Los ejemplos de grupos alcanodiílo incluyen metano-diílo ( - CH2-), etano-1,2-diílo ( -CH2CH2-), propano-1,3-diílo e iso-propano-1,2-diílo (por ejemplo, -C H 2CH2CH2- and -CH(CH3)CH2-),butano-1,4-diílo (-CH 2CH2CH2CH2-), pentano-1,5-diílo (-CH 2CH2CH2CH2CH2-), hexano-1,6-diílo (-CH 2CH2CH2CH2CH2CH2-), heptano-1,7-diílo, octano-1,8-diílo, nonano-1,9-diílo, decano-1,10-diílo, dodecano-1,12-diílo y similares.
El término "alcanocicloalcano" se refiere a un grupo hidrocarburo saturado que tiene uno o más grupos cicloalquilo y/o grupos cicloalcanodiílo y uno o más grupos alquilo y/o alcanodiílo, donde cicloalquilo, cicloalcanodiílo, alquilo, y alcanodiílo se definen en la presente descripción. En determinadas modalidades, cada grupo cicloalquilo y/o cicloalcanodiílo es C3-6, C5-6, y en determinadas modalidades, ciclohexilo o ciclohexanodiílo. En determinadas modalidades, cada grupo alquilo y/o alcanodiílo es C1-6, C1-4, C1-3, y en determinadas modalidades, metilo, metanodiílo, etilo, o etano-1,2-diílo. En determinadas modalidades, el grupo alcanocicloalcano es alcanocicloalcano C4-18, alcanocicloalcano C4-16, alcanocicloalcano C4-12, alcanocicloalcano C4-8, alcanocicloalcano C6-12, alcanocicloalcano C6-10, y en determinadas modalidades, alcanocicloalcano C6-9. Los ejemplos de grupos alcanocicloalcano incluyen 1,1,3,3-tetrametilciclohexano y ciclohexilmetano.
El término "alcanocicloalcanodiílo" se refiere a un dirradical de un grupo alcanocicloalcano. En determinadas modalidades, el grupo alcanocicloalcanodiílo es alcanocicloalcanodiílo C4-18, alcanocicloalcanodiílo C4-16, alcanocicloalcanodiílo C4-12, alcanocicloalcanodiílo C4-8, alcanocicloalcanodiílo C6-12, alcanocicloalcanodiílo C6-12, y en determinadas modalidades, alcanocicloalcanodiílo C6-9. Los ejemplos de grupos alcanocicloalcanodiílo incluyen 1,1,3,3-tetrametilciclohexano-1,5-diílo y ciclohexilmetano-4,4'-diílo.
El término "alquenilo" se refiere a un grupo -CH=CH2.
"Compuesto con alquenilo terminal" se refiere a un compuesto que tiene dos o más grupos alquenilo terminales. En determinadas modalidades, un compuesto con alquenilo terminal comprende un compuesto de fórmula (VI):
CH2=CH-Rin-CH=CH2 (VI)
en donde:
R10 se selecciona de alcanodiílo C2-6, cicloalcanodiílo C6-s, alcanocicloalcanodiílo C6-10, heterocicloalcanodiílo C5-S, y -[-(CHR4)s-X-]q-(CHR4)r-;
en donde:
cada R4 se selecciona independientemente de hidrógeno y metilo;
cada X se selecciona independientemente de -O -, -S -, y -N R - en donde
R se selecciona de hidrógeno y metilo;
s es un número entero de 2 a 6;
q es un número entero de 1 a 5; y
r es un número entero de 2 a 10.
Un compuesto con alquenilo terminal puede tener dos, tres, o cuatro grupos alquenilo terminales. En determinadas modalidades, un compuesto con alquenilo terminal puede comprender una mezcla de compuestos con alquenilo terminal. En determinadas modalidades, un compuesto con alquenilo terminal comprende éter polivinílico, un compuesto polialílico o una de sus combinaciones. En determinadas modalidades, un compuesto con alquenilo terminal comprende éter polivinílico, en determinadas modalidades, un divinil éter y, en determinadas modalidades, un divinil éter de Fórmula (IV). En determinadas modalidades, un compuesto con alquenilo terminal comprende un compuesto polialílico, en determinadas modalidades, un compuesto de trialilo y, en determinadas modalidades, cianurato de trialilo, isocianurato de trialilo, o una de sus combinaciones.
El término "cicloalcanodiílo" se refiere a un grupo hidrocarburo dirradical monocíclico o policíclico saturado. En determinadas modalidades, el grupo cicloalcanodiílo es cicloalcanodiílo C3-12, cicloalcanodiílo C3-8, cicloalcanodiílo C3-6, y en determinadas modalidades, cicloalcanodiílo C5-6. Los ejemplos de grupos cicloalcanodiílo incluyen ciclohexano-1,4-diílo, ciclohexano-1,3-diílo y ciclohexano-1,2-diílo.
"Completamente transmisivo a la radiación ultravioleta" significa que el material no atenúa la transmisión de al menos una parte del espectro ultravioleta. En determinadas modalidades, el material que es completamente transmisivo a la radiación UV no atenúa apreciablemente la radiación UV al menos en algunas longitudes de onda de aproximadamente 180 nanómetros a aproximadamente 400 nanómetros.
El término "completamente curado" significa que los reactivos en una composición han reaccionado completamente. En general, una composición completamente curada logra propiedades del material que no cambian apreciablemente durante la vida útil del producto.
El término "completamente sin curar" significa que los reactivos en una composición esencialmente no han reaccionado o han reaccionado mínimamente.
El término "heterocicloalcanodiílo" se refiere a un grupo cicloalcanodiílo en que uno o más de los átomos de carbono están reemplazados por un heteroátomo, tal como N, O, S, o P. En determinadas modalidades de un heterocicloalcanodiílo, el heteroátomos se selecciona de N y O.
El término "preformado" se refiere a un material que ha sido parcial o completamente curado en una forma particular.
El término "visualmente claro" se refiere a la capacidad de mirar a través de un material con suficiente claridad para observar las partes debajo del material.
Selladores curables por UV
Se requiere que los selladores usados en aplicaciones aeroespaciales exhiban varios requisitos de rendimiento exigentes que incluyen flexibilidad, resistencia al combustible, adherencia,
Las composiciones que comprenden polímeros de politioéter pueden, en general, cumplir estos requisitos. Determinados politioéteres son visualmente transparentes y los politioéteres pueden adaptar para su uso con una serie de productos químicos de curado, que incluyen la radiación ultravioleta (UV). Por ejemplo, los politioéteres con tiol terminal o combinaciones de politioéteres con tiol terminal pueden hacer reaccionar con un compuesto con alquenilo terminal o una mezcla de compuestos con alquenilo terminal en presencia de un catalizador de radicales libres iniciado por UV para proporcionar un polímero reticulado curado. Las composiciones sellantes de politioéter curables por radiación actínica tales como la radiación UV se describen en la publicación de Estados Unidos núm.
2012/0040104.
Mediante el uso de fuentes de luz Lámpara H UV o LED UV en una dosis, por ejemplo, de 500 mJ a aproximadamente 1500 mJ, tales composiciones que tienen un grosor de hasta varias pulgadas pueden curarse en menos de aproximadamente 2 minutos. En determinadas modalidades, un sellador puede incluir rellenos y/o pigmentos que mantienen una apariencia visualmente transparente o translúcida.
Las composiciones sellantes no curadas usadas en los métodos de la presente descripción comprenden un politioéter con tiol terminal. Como se usa en la presente descripción, el término "politioéter" se refiere a los compuestos que comprenden al menos dos enlaces tioéter, que son enlaces “-C -S -C - ”. Los politioéteres con tiol terminal y los métodos para su producción que son adecuados para su uso en la presente descripción incluyen, por ejemplo, los descritos en la patente de Estados Unidos núm. 4,366,307 en la col. 3, línea 7 a la col. 9, línea 51 y patente de Estados Unidos núm. 6,172,179 a la col. 5, línea 42 a la col. 12, línea 7.
En determinadas modalidades, el politioéter con tiol terminal comprende un politioéter que incluye una estructura que tiene la Fórmula (I):
Figure imgf000005_0001
en donde: (1) cada R1 denota independientemente un n-alcanodiílo C2-6 , alcanodiílo ramificado C2-6 , cicloalcanodiílo C6-8 o grupo alcanocicloalcanodiilo C6-10, -[(-C H 2-)p-X -]q-(-CH 2-)r-, o -[(-C H 2-)p-X -]q-(-C H 2- ) r - en que al menos una unidad -C H 2- está sustituida con un grupo metilo, en donde (i) cada X se selecciona independientemente de O, 5, y -N R 6-, en donde R6 denota hidrógeno o metilo; (ii) p es un número entero que tiene un valor en el intervalo de 2 y 6; (iii) q es un número entero que tiene un valor en el intervalo de 0 y 5; y (iv) r es un número entero que tiene un valor que oscila entre 2 y 10; (2) cada R2 denota independientemente un n-alcanodiilo C2-6 , alcanodiilo ramificado C2-6, grupo cicloalcanodiilo C6-8 o alcanocicloalcanodiilo C6-10, o -[(-C H 2-)p -X -]q - (-CH 2-)r-, en donde (i) cada X se selecciona independientemente de O, S, y -N R 6-, en donde R6 denota hidrógeno o metilo; (ii) p es un número entero que tiene un valor en el intervalo de 2 a 6 ; (iii) q es un número entero que tiene un valor en el intervalo de 0 ay 5; y (iv) r es un número entero que tiene un valor en el intervalo de 2 a 10; (3) m es un número racional de 0 a 10; y (4) n es un número entero que tiene un valor que oscila entre 1 y 60. Tales politioéteres y métodos para su producción se describen con más detalle en la patente de Estados Unidos núm. 6,172,179.
Más particularmente, en determinadas modalidades, el politioéter con tiol terminal tiene una estructura de acuerdo con la Fórmula (II):
HS-R1-[-S-(CH 2)2-0-[-R 2-0-]m-(CH2)2-S-R,-]„-SH (II) en que R1, R2, m y n son como se describió anteriormente con respecto a la Fórmula (I).
En determinadas modalidades, el politioéter con tiol terminal está polifuncionalizado. Como un resultado, en determinadas modalidades, el politioéter con tiol terminal tiene una estructura de acuerdo con la Fórmula (III):
Figure imgf000006_0001
en donde: (1) A indica una estructura de acuerdo con la Fórmula (I); (2) y es 0 o 1; (3) R3 denota un enlace simple cuando y=0 y -S -(C H 2)2-[-O -R 2-]m -O - cuando y=1; (4) z es un número entero de 3 a 6; y (5) B indica un residuo zvalente de un agente polifuncionalizante.
Los métodos adecuados para fabricar tales polímeros de politioéter polifuncionalizados se describen, por ejemplo, en la patente de Estados Unidos núm. 6,172,179 a la col. 7, línea 48 a la col. 12, línea 7.
Las composiciones usadas en los métodos de la presente descripción pueden incluir una combinación de politioéteres polifuncionales con tiol terminal, tal como una combinación de politioéteres con tiol terminal de Fórmula (II) y Fórmula (III).
Una composición sellante no curada usada en los métodos de la presente descripción comprende además un compuesto con alquenilo terminal, tal como un compuesto con alquenilo terminal, tal como un éter polivinílico y/o un compuesto polialílico. En determinadas modalidades, un compuesto con alquenilo terminal comprende un compuesto de fórmula (VI):
c h 2=c h - r '"-c h =c h 2 (VI)
en donde:
R10 se selecciona de alcanodiilo C2-6, cicloalcanodiilo C6-8, alcanocicloalcanodiilo C6-10, heterocicloalcanodiilo C5-8, y -H C H R 4)s-X -]q-(C H R V;
en donde:
cada R4 se selecciona independientemente de hidrógeno y metilo;
cada X se selecciona independientemente de -O -, -S -, y -N R - en donde
R se selecciona de hidrógeno y metilo;
s es un número entero de 2 a 6;
q es un número entero de 1 a 5; y
r es un número entero de 2 a 10.
En determinadas modalidades, de un compuesto con alquenilo terminal de Fórmula (VI), R10 es alcanodiílo C2-6, cicloalcanodiílo C6-8, alcanocicloalcanodiílo C6-10, y en determinadas modalidades, heterocicloalcanodiílo C5-8.
En determinadas modalidades, de un compuesto con alquenilo terminal de fórmula (VI), R10 es -[-(C H R 4)s-X-]q-(CHR4)r-.
En determinadas modalidades, de un compuesto con alquenilo terminal de Fórmula (VI), cada R4 es hidrógeno. En determinadas modalidades, de un compuesto con alquenilo terminal de fórmula (VI), cada X se selecciona de -O -and —S—. En determinadas modalidades, de un compuesto con alquenilo terminal de Fórmula (VI), cada X es -O - y en determinadas modalidades, cada X es -S -.
En determinadas modalidades, el compuesto polialílico presente en la composición sellante no curada un compuesto trialílico, que se refiere a los compuestos que comprenden tres grupos alilos (C=C-C) y que incluyen, por ejemplo, el cianurato de trialilo (TAC) y el isocianurato de trialilo (TAIC).
En determinadas modalidades, un compuesto con alquenilo terminal comprende un éter polivinílico. Los éteres polivinílicos adecuados incluyen, por ejemplo, los representados por la Fórmula (IV):
CH2=H -0-<-R 5- 0 - ) m-CH=CH2 (IV)
donde R5 en la Fórmula (IV) es un grupo n-alcanodiilo C2-6, un grupo alcanodiilo ramificado C2-6, un grupo cicloalcanodiilo C6-8, un grupo alcanocicloalcanodiilo C6-10, o -[(-C H 2-)p-O-]q-(-CH 2- ) r - donde p es un número entero con un valor en el intervalo de 2 a 6, q es un número entero con un valor en el intervalo de 1 a 5, y r es un número entero con un valor en el intervalo de 2 a 10.
Los materiales de la Fórmula (IV) son divinil éteres. Los divinil éteres adecuados incluyen los compuestos que tienen al menos un grupo oxialcanodiílo, tal como de 1 a 4 grupos oxialcanodiílo, es decir, los compuestos en que m en la Fórmula (IV) es un número entero de 1 a 4. En algunos casos, m en la Fórmula (IV) es un número entero de 2 a 4. También es posible emplear mezclas de divinil éter comercialmente disponibles para producir los polímeros de la presente descripción. Tales mezclas se caracterizan por un valor promedio no integral para el número de unidades de oxialcanodiílo por molécula. Por lo tanto, m en la Fórmula (IV) también puede tomar valores de números racionales entre 0 y 10,0, tal como entre 1,0 y 10,0, entre 1,0 y 4,0, o entre 2,0 y 4,0.
Los monómeros adecuados del divinil éter para su uso en la presente descripción incluyen, por ejemplo, divinil éter, etilenglicol divinil éter (EG-DVE) (R en la Fórmula (IV) es etileno y m es 1), butanodiol divinil éter (BD-DVE) (R en la Fórmula (IV) es butileno y m es 1), hexanodiol divinil éter (HD-OVE) (R en la Fórmula (IV) es hexileno y m es 1), dietilenglicol divinil éter (DEG-DVE) (R en la Fórmula (IV) es etileno y m es 2), trietilenglicol divinil éter (R en la Fórmula (IV) es etileno y m es 3), tetraetilenglicol divinil éter (R en la Fórmula (IV) es etileno y m es 4), ciclohexanodimetanol divinil éter, politetrahidrofurilo divinil éter y sus mezclas. En algunos casos, los monómeros de trivinil éter, tal como trimetilolpropano trivinil éter; monómeros de étertetrafuncionales, tal como pentaeritritoltetravinil éter; y pueden usarse mezclas de dos o más de tales monómeros de éter polivinílico. El material de éter polivinílico puede tener uno o más grupos colgantes seleccionados de grupos alquilo, grupos hidroxilo, grupos alcoxi y grupos amina.
Los divinil éteres útiles en que R en la Fórmula (IV) es un alquileno ramificado C2-6 pueden prepararse al hacer reaccionar un compuesto polihidroxi con el acetileno. Los compuestos ilustrativos de este tipo incluyen compuestos en que R en la Fórmula (IV) es un grupo metileno sustituido con alquilo tal como -CH(CH3)-(por ejemplo mezclas Pluriol® tales como Pluriol® E-200 divinil éter BASF Corp. de Parsippany, NJ), para el cual R en la Fórmula (IV) es etileno y m es 3,8) o un etileno sustituido con alquilo (por ejemplo - c H 2CH(CH3)-ta l como las mezclas poliméricas de DPE que incluyen DPE-2 y DPE-3 (International Specialty Products, Wayne, n J)).
Otros divinil éteres útiles incluyen compuestos en que R en la Fórmula (IV) es politetrahidrofurilo (poli-THF) o polioxialcanodiílo, tales como los que tienen un promedio de aproximadamente 3 unidades de monómeros.
Pueden usarse si se desea dos o más monómeros del divinil éter de la Fórmula (IV).
En determinadas modalidades, una composición sellante no curada usada en los métodos de la presente descripción comprende además un silano etilénicamente insaturado, tal como, por ejemplo, un silano etilénicamente insaturado que contiene azufre, que se ha demostrado que, al menos en algunos casos, mejora la adhesión de un sellador curado formado por los métodos de la presente descripción a un sustrato metálico (en un grado mayor que el alcanzado cuando se usa un promotor de adhesión convencional, tal como los descritos más abajo). Como se usa en la presente descripción, el término "silano etilénicamente insaturado que contiene azufre" se refiere a un compuesto molecular que comprende, dentro de la molécula, (i) al menos un átomo de azufre (S), (ii) al menos uno, en algunos casos al menos dos, enlaces carbono-carbono etilénicamente insaturados, tales como enlaces dobles carbono-carbono (C=C); y (iii) al menos un grupo silano -S i(R 1)3-x(-OR)x, en donde R y R1 cada uno representa independientemente un grupo orgánico y x es 1, 2, o 3).
En determinadas modalidades, el silano etilénicamente insaturado que contiene azufre, que es adecuado para su uso en las composiciones sellantes no curadas usadas en los métodos de la presente descripción, comprende por sí mismo el producto de la reacción de los reactivos que comprende: (i) un mercaptosilano, y (ii) un compuesto con alquenilo terminal. Como se usa en la presente descripción, el término "mercaptosilano" se refiere a un compuesto molecular que comprende, dentro de la molécula, (i) al menos un grupo mercapto (-SH), y (ii) al menos un grupo silano (definido anteriormente).
Los mercaptosilanos adecuados incluyen, por ejemplo, los que tienen una estructura de acuerdo con la Fórmula (V):
Figure imgf000007_0001
en donde (i) R es un grupo orgánico divalente; (ii) R' es hidrógeno o un grupo alquilo; (iii) R1 es hidrógeno o un grupo alquilo; y (iv) m es un número entero de 0 a 2.
Los ejemplos de mercaptosilanos adecuados para su uso en la preparación de los silanos etilénicamente insaturados que contienen azufre adecuados para su uso en la presente descripción, incluyen, y-mercaptopropiltrimetoxisilano, ymercaptopropiltrietoxisilano, y-mercaptopropilmetildimetoxisilano, y-mercaptopropilmetildietoxisilano, mercaptometiltrimetoxisilano, mercaptometiltrietoxisilano, y combinaciones de cualquiera de los anteriores.
En determinadas modalidades, un compuesto con alquenilo terminal usado para preparar un silano etilénicamente insaturado que contiene azufre adecuado para su uso en la presente descripción comprende un compuesto que tiene tres grupos alquenilo terminales, tal como es el caso con los compuestos trialílicos mencionados anteriormente.
Los ejemplos ilustran métodos adecuados para producir los silanos etilénicamente insaturados que contienen azufre adecuados para su uso en la presente descripción. En determinadas modalidades, un compuesto con alquenilo terminal comprende un compuesto que tiene tres grupos alquenilo terminales, tal como uno o más de los compuestos de trialilo anteriores, y el mercaptosilano y el compuesto que tiene tres grupos alquenilo terminales pueden hacerse reaccionar juntos en cantidades relativas de manera que el producto de reacción resultante teóricamente comprende un promedio de al menos dos grupos etilénicamente insaturados por molécula.
Las composiciones usadas en los métodos de la presente descripción pueden contener una cantidad esencialmente estequiométrica equivalente de grupos tiol a grupos alquenilo para obtener un sellador curado que tenga propiedades sellantes aceptables como se describió en la presente descripción tras la exposición de la composición a radiación actínica. Como se usa en la presente descripción, “equivalente esencialmente estequiométrico” significa que el número de grupos tiol y grupos alquenilo presentes en las composiciones difiere en no más de 10 % entre sí, en algunos casos, no más de 5 % o, en algunos casos, no más de 1 % o no más de 0,1 %. En algunos casos, el número de grupos tiol y grupos alquenilo presentes en la composición son iguales. Por otra parte, como se apreciará, la fuente de grupos alquenilo en las composiciones de la presente descripción puede incluir el propio silano etilénicamente insaturado (si se usa), así como también los otros compuestos con alquenilo terminal incluidos en la composición. En determinadas modalidades, el silano etilénicamente insaturado descrito en la presente descripción está presente en una cantidad de manera que 0,1 a 30, tal como 1 a 30, o, en algunos casos, 10 a 25 por ciento del número total de los grupos etilénicamente insaturados presentes en la composición son parte de una molécula de silano etilénicamente insaturada, basado en el número de grupos etilénicamente insaturados en la composición.
En determinadas modalidades, una composición sellante usadas en los métodos de la presente descripción comprende (a) un politioéter con tiol terminal; (b) un compuesto con alquenilo terminal, tal como un compuesto con alquenilo terminal que comprende un éter polivinílico y/o un compuesto polialílico, y en donde la composición comprende una cantidad equivalente esencialmente estequiométrica de grupos tiol a grupos alquenilo.
En determinadas modalidades de una composición sellante usada en los métodos de la presente descripción, un politioéter con tiol terminal comprende una estructura que tiene la fórmula:
Figure imgf000008_0001
en donde
(1) cada R1 denota independientemente un grupo n-alcanodiilo C2-10, un grupo alcanodiilo ramificado C2-6, un grupo cicloalcanodiilo C6-8, un grupo alcanocicloalcanodiilo C6-10, -[(-C H 2-)p -X -]q-(-C H 2- ) r - o -[(-C H 2-)p-X -]q-(-C H 2- )r -en que al menos una unidad -C H 2- está sustituida con un grupo metilo, en donde
(i) cada X se selecciona independientemente de O, S, y -N R 6-, en donde R6 es hidrógeno o metilo, (ii) p es un número entero que tiene un valor en el intervalo de 2 a 6;
(iii) q es un número entero que tiene un valor en el intervalo de 0 a 5; y
(iv) r es un número entero que tiene un valor en el intervalo de 2 a 10;
(2) cada R2 denota independientemente un grupo n-alcanodiilo C2-10, un grupo alcanodiilo ramificado C2-6, un grupo cicloalcanodiilo C6-8, un grupo alcanocicloalcanodiilo C6-10, o -[(-C H 2-)p -X -]q -(-C H 2-)r-, en donde
(i) cada X se selecciona independientemente de O, S, y -N R 6-, en donde R6 es hidrógeno o metilo, (ii) p es un número entero que tiene un valor en el intervalo de 2 a 6;
(iii) q es un número entero que tiene un valor en el intervalo de 0 a 5; y
(iv) r es un número entero que tiene un valor en el intervalo de 2 a 10;
(3) m es un número racional de 0 a 10; y
(4) n es un entero que tiene un valor en el intervalo de 1 a 60.
En determinadas modalidades de una composición sellante usada en los métodos de la presente descripción, un compuesto con alquenilo terminal comprende un éter polivinílico.
En determinadas modalidades de una composición sellante usadas en los métodos de la presente descripción, un éter polivinílico comprende un divinil éter.
En determinadas modalidades de una composición sellante usada en los métodos de la presente descripción, una composición sellante comprende además un silano etilénicamente insaturado que contiene azufre.
En determinadas modalidades, una composición sellante usada en los métodos de la presente descripción comprende (a) un politioéter con tiol terminal; (b) un compuesto con alquenilo terminal que comprende un éter polivinílico y/o un compuesto polialílico; y (c) un fotoiniciador.
En determinadas modalidades de una composición sellante usada en los métodos de la presente descripción, una composición comprende una cantidad equivalente esencialmente estequiométrica de grupos tiol a grupos eno.
En determinadas modalidades de una composición sellante usada en los métodos de la presente descripción, un politioéter con tiol terminal comprende una estructura que tiene la fórmula:
Figure imgf000009_0001
en donde
(1) cada R1 denota independientemente un grupo n-alcanodiilo C2-10, un grupo alcanodiilo ramificado C2-6, un grupo cicloalcanodiilo C6-8, un grupo alcanocicloalcanodiilo C6-10, -[(-C H 2-)p-X -]q-(-C H 2- ) r - o -[(-C H 2-)p-X -]q-(-C H 2- )r -en que al menos una unidad -C H 2- está sustituida con un grupo metilo, en donde
(i) cada X se selecciona independientemente de O, S, y -N R 6-, en donde R6 es hidrógeno o metilo, (ii) p es un número entero que tiene un valor en el intervalo de 2 a 6;
(iii) q es un número entero que tiene un valor en el intervalo de 0 a 5; y
(iv) r es un número entero que tiene un valor en el intervalo de 2 a 10;
(2) cada R2 denota independientemente un grupo n-alcanodiilo C2-10, un grupo alcanodiilo ramificado C2-6, un grupo cicloalcanodiilo C6-8, un grupo alcanocicloalcanodiilo C6-10, o -[(-C H 2-)p-X -]q-(-C H 2-)r-, en donde
(i) cada X se selecciona independientemente de O, S, y -N R 6-, en donde R6 es hidrógeno o metilo, (ii) p es un número entero que tiene un valor en el intervalo de 2 a 6;
(iii) q es un número entero que tiene un valor en el intervalo de 0 a 5; y
(iv) r es un número entero que tiene un valor en el intervalo de 2 a 10;
(3) m es un número racional de 0 a 10; y
(4) n es un entero que tiene un valor en el intervalo de 1 a 60.
En determinadas modalidades de una composición sellante usada en los métodos de la presente descripción, un compuesto con alquenilo terminal comprende un éter polivinílico.
En determinadas modalidades de una composición sellante usada en los métodos de la presente descripción, una composición sellante comprende además un silano etilénicamente insaturado que contiene azufre.
En determinadas modalidades, un polímero que contiene azufre tiene tiol terminal. Los ejemplos de politioéteres con funcionalidad tiol, se describen, por ejemplo, en la patente de Estados Unidos núm. 6,172,179. En determinadas modalidades, un politioéter con tiol terminal comprende Permapol® P3.1E, comercializado por PRC-DeSoto International Inc., Sylmar, CA. En determinadas modalidades, un polímero con tiol terminal comprende una mezcla de politioéteres con tiol terminal que tienen una funcionalidad promedio de aproximadamente 2 a aproximadamente 3, y en determinadas modalidades, de aproximadamente 2,2 a aproximadamente 2,8. En determinadas modalidades, el politioéter con tiol terminal comprende Permapol® 3. IE, comercializado por PRC-DeSoto International.
Como se describió anteriormente, los métodos de la presente descripción comprenden exponer la composición sellante no curada a radiación actínica para proporcionar un sellador curado. En determinadas modalidades, particularmente cuando el sellador curado se va a formar por exposición de una composición sellante no curada o parcialmente curada a radiación UV, una composición comprende además un fotoiniciador. Un fotoiniciador absorbe la radiación ultravioleta y se transforma en un radical que inicia la polimerización. Los fotoiniciadores se clasifican en dos grupos principales basado en el modo de acción, o bien, o cualquiera de los cuales puede usarse en las composiciones descritas en la presente descripción. Los fotoiniciadores de tipo de escisión incluyen acetofenonas, aaminoalquilfenonas, éteres de benzoína, oximas de benzoilo, óxidos de acilfosfina, óxidos de bisacilfosfina, y combinaciones de cualquiera de los anteriores. Los fotoiniciadores de tipo abstracción incluyen benzofenona, cetona de Michler, tioxantona, antraquinona, canforquinona, fluorona, cetocumarina y combinaciones de cualquiera de los anteriores.
Los ejemplos de fotoiniciadores que pueden usarse en la presente descripción incluyen, por ejemplo, bencilo, benzoína, benzoína metiléter, benzoína isobutiléter benzofenol, acetofenona, benzofenona, 4,4'-diclorobenzofenona, 4,4'-bis(N,N'-dimetilamino)benzofenona, dietoxiacetofenona, fluoronas, por ejemplo, la serie de iniciadores H-Nu comercializado por Spectra Group Ltd., 2-hidroxi-2-metil-1-fenilpropan-1-ona, 1-hidroxiciclohexil fenil cetona, 2-isopropiltilxantona, a-aminoalquilfenona, por ejemplo, 2-bencil-2-dimetilamino-1-(4-morfolinofenil)-1-butanona, óxidos de acilfosfina, por ejemplo, óxido de 2,6-dimetilbenzoildifenilfosfina, óxido de 2,4,6-trimetilbenzoildifenilfosfina, óxido de bis(2,4,6-trimetilbenzoil)fenilfosfina, óxido de 2,6-diclorobenzoildifenilfosfina, y óxido de 2,6-dimetoxibenzoildifenilfosfina, óxidos de bisacilfosfina, por ejemplo, óxido de bis(2,6-dimetoxibenzoil)-2,4,4-trimetilpentilfosfina, óxido de bis(2,6-dimetilbenzoil)-2,4,4-trimetilpentilfosfina, óxido de bis(2,4,6-trimetilbenzoil)-2,4,4-trimetilpentilfosfina, y óxido de bis(2,6-diclorobenzoil)-2,4,4-trimetilpentilfosfina, y combinaciones de cualquiera de los anteriores. En determinadas modalidades, un fotoiniciador comprende Irgacure® 2022, es decir, óxido de fenilbis(2,4,6-trimetilbenzoil)-fosfina.
En determinadas modalidades, las composiciones descritas en la presente descripción comprenden 0,01 hasta el 15 por ciento en peso del fotoiniciador o, en algunas modalidades, 0,01 hasta el 10 por ciento en peso, o, en aún otras modalidades, 0,01 hasta el 5 por ciento en peso del fotoiniciador basado en el peso total de la composición.
Los rellenos útiles en las determinadas modalidades de las composiciones usadas en los métodos de la presente descripción incluyen los usados comúnmente en la técnica, que incluye los rellenos inorgánicos convencionales, tales como el sílice humeante, carbonato de calcio (CaCO3), y negro de carbón, así como también los rellenos ligeros. Los rellenos que son sustancialmente transparentes a la radiación ultravioleta, tal como la sílice humeante, pueden ser particularmente útiles en algunas modalidades. Los rellenos ligeros adecuados incluyen, por ejemplo, los descritos en la patente de Estados Unidos núm. 6,525,168 en la col. 4, líneas 23-55 y los descritos en la publicación de solicitud de Estados Unidos núm. 2010/0041839 A1 en [0016] a [0052],
Otros rellenos útiles incluyen gel de sílice micronizado, talco y dióxido de titanio. Para solicitudes en las que es conveniente que el sellador curado sea claro la cantidad de relleno puede ser de aproximadamente 1 % en peso a aproximadamente 30 % en peso. Un mayor contenido de relleno puede ser útil en solicitudes tales como el alisado de superficies en las que es conveniente raspar o lijar el sellador curado. La elección del relleno se determina, al menos en parte, por el índice de refracción del relleno. Es conveniente que el relleno no bloquee la radiación UV y que el relleno transmita y/o disperse internamente la radiación UV reflejada.
En determinadas modalidades, un sellador usadas en los métodos de la presente descripción puede incluir una pequeña cantidad del diluyente reactivo, tal como divinil éter de hidroxibutilo u otro compuesto de baja viscosidad que tiene un grupo hidroxilo terminal, tal como un hidrocarburo lineal que tiene un grupo hidroxilo terminal. En determinadas modalidades, la cantidad del diluyente reactivo en una composición puede ser de aproximadamente 0 % en peso a aproximadamente 3 % en peso, de aproximadamente 0,25 % en peso a aproximadamente 2 % en peso, de aproximadamente 0,5 % en peso a aproximadamente 1 % en peso y en determinadas modalidades, aproximadamente 0,5 % en peso.
Las composiciones sellantes curables por UV usadas en los métodos de la presente descripción también pueden incluir agentes de reticulación tales como divinil éteres que incluyen, por ejemplo, divinil éter de trietilenglicol (DVE). En determinadas modalidades, un agente de reticulación puede comprender un compuesto difuncional, un compuesto trifuncional o una de sus combinaciones. Puede prepararse un agente de reticulación trifuncional haciendo reaccionar DVE con un agente de trifuncionalización tal como TAC. En determinadas modalidades, un agente de reticulación comprende una combinación de agentes de reticulación difuncionales y trifuncionales en una relación de 80/20 (% en peso/% en peso) o de 90/10 (% en peso/% en peso). En determinadas de tales modalidades, el agente de reticulación difuncional es DVE y el agente de reticulación trifuncional comprende el producto de reacción de DVE y TAC.
Las composiciones sellantes curables por UV usadas en los métodos de la presente descripción también pueden contener un promotor de adhesión tal como un promotor de adhesión que contiene azufre. Los promotores de adhesión útiles que contienen azufre se describen en la patente de Estados Unidos núm. 8,513,339. Tales promotores de adhesión comprenden el producto de reacción de un compuesto que contiene azufre tal como DMDO y un agente de trifuncionalización tal como TAC y que tiene al menos algunos grupos tiol terminales y algunos grupos mercaptosilano terminales.
Los selladores curables por UV usados en los métodos de la presente descripción también incluyen un fotoiniciador se corresponde con la fuente de radiación UV. En general, puede ser conveniente usar una fuente de radiación que tiene una longitud de onda más larga, tal como, por ejemplo, de 280 nm a 290 nm para obtener una mejor profundidad de curado. En general, puede ser conveniente curar un sellador en menos de aproximadamente 30 segundos.
En algunas modalidades, las composiciones usadas en los métodos de la presente descripción pueden incluir un relleno fotoactivo. Como se usa en la presente, el término “relleno fotoactivo” se refiere a un relleno que comprende un material que es fotoexcitable tras la exposición a, y absorción de la radiación ultravioleta y/o visible. Un material fotoactivo es un material que, cuando se expone a la luz que tiene una energía más alta que los espacios vacíos de energía entre la banda de conducción y la banda de valencia del cristal, provoca la excitación de los electrones en la banda de valencia para producir un electrón de conducción, de esta manera un agujero atrás en la banda de valencia particular. Los ejemplos de rellenos fotoactivos adecuados para su uso en determinadas composiciones descritas en la presente descripción incluyen óxidos metálicos, tales como, por ejemplo, óxido de zinc, óxido de estaño, óxido férrico, trióxido de dibismuto, trióxido de tungsteno, dióxido de titanio (que incluyen las formas cristalinas de brookita, anatasa y/o rutilo de dióxido de titanio), y sus mezclas.
En determinadas modalidades, las composiciones usadas en los métodos de la presente descripción incluyen 1 por ciento en peso a 60 por ciento en peso del relleno o combinación de rellenos, tal como 10 por ciento en peso a 50 por ciento en peso, basado en el peso total de la composición, siempre que la presencia de tales rellenos en tales cantidades no cause un efecto perjudicial significativo en el rendimiento de la composición.
En determinadas modalidades, una composición usada en los métodos de la presente descripción incluye una cantidad de relleno suficiente para permitir el raspado del sellador curado, tal como mediante lijado. Lijar el sellador curado puede ser útil en aplicaciones en las que el sellador se usa para alisar defectos superficiales tales como depresiones, abolladuras o espacios vacíos. Lijar el sellador curado puede ser útil para alisar el sellador curado para que se corresponda con el contorno de la superficie a la que se aplicó el sellador. Esto puede ser particularmente importante en aplicaciones en las que es conveniente tener una superficie aerodinámicamente lisa.
Además de los constituyentes anteriores, determinadas composiciones usadas en los métodos de la descripción pueden incluir opcionalmente uno o más de los siguientes: tixótropos, promotores de adhesión convencionales, retardantes, solventes y agentes de enmascaramiento, entre otros componentes. Sin embargo, al seleccionar los componentes, los componentes en combinación pueden seleccionarse para permitir la inspección visual a través del sellador curado y el curado UV a una profundidad adecuada, además de permitir que el sellador curado cumpla con los requisitos del sellador aeroespacial.
Los tixótropos, por ejemplo, sílice, se usan a menudo en una cantidad de 0,1 a 5 por ciento en peso, basado en el peso total de la composición.
Los retardantes, tal como el ácido esteárico, igualmente se usan a menudo en una cantidad de 0,1 a 5 por ciento en peso, basado en el peso total de la composición. Los promotores de adhesión convencionales, si se emplean, a menudo están presentes en una cantidad de 0,1 a 15 por ciento en peso, basado en el peso total de la composición. Tales promotores de adhesión adecuados incluyen los fenólicos, tales como resina fenólica Methylon® comercializado por Occidental Chemicals, y organosilanos, tales como silanos con funcionalidad epoxi, mercapto o amino, tales como Silquest® A-187, Silquest® A-1100 comercializado por Momentive Performance Materials. Los agentes de enmascaramiento, tal como la fragancia de pino u otros aromas, que son útiles para cubrir cualquier olor de bajo nivel de la composición, a menudo están presentes en una cantidad de 0,1 a 1 por ciento en peso, basado en el peso total de la composición.
En determinadas modalidades, las composiciones usadas en los métodos de la presente descripción comprenden un plastificante tal como un diluyente reactivo, que, al menos en algunos casos, puede permitir que la composición incluya polímeros que tienen una Tg más alta de lo que normalmente sería útil en un sellador aeroespacial. Es decir, el uso de un plastificante puede reducir efectivamente la Tg de la composición, y por lo tanto, aumentar la flexibilidad a baja temperatura de la composición curada más allá de lo que cabría esperar sobre la base de la Tg del polímero solo. Los plastificantes que son útiles en determinadas modalidades de las composiciones de la presente descripción incluyen, por ejemplo, un hidrocarburo lineal. El plastificante o combinación de plastificantes puede comprender de 1 a 40 por ciento en peso, tal como de 1 a 10 por ciento en peso de la composición. En determinadas modalidades, en dependencia de la naturaleza y la cantidad de plastificante(s) usados en la composición, pueden usarse los polímeros de la descripción que tienen valores de Tg de hasta -50 °C, tal como hasta -55 °C.
En determinadas modalidades, las composiciones usadas en los métodos de la presente descripción pueden comprender además uno o más solventes orgánicos, tales como el alcohol isopropílico, en una cantidad que varía de, por ejemplo, 0 a 15 por ciento en peso basado en el peso total de la composición, tal como menos de 15 por ciento en peso y, en algunos casos, menos de 10 por ciento en peso. Sin embargo, en determinadas modalidades las composiciones de la presente descripción están sustancialmente libres o, en algunos casos, completamente libres, de cualquier solvente, tal como un solvente orgánico o un solvente acuoso, es decir, agua. Dicho de otra manera, en determinadas modalidades, las composiciones de la presente descripción son sustancialmente 100 % sólidas.
En determinadas modalidades, las composiciones usadas en los métodos de la presente descripción pueden tener una Tg cuando se cura no mayor que -55 °C, tal como no mayor que -60 °C, o, en algunos casos, no mayor que -65 °C.
Como se describió anteriormente, los métodos de la presente descripción comprenden exponer la composición sellante no curada descrita anteriormente a radiación actínica para proporcionar un sellador curado. Los ejemplos en la presente descripción describen condiciones adecuadas para realizar esta etapa del método. En algunas modalidades de la presente descripción, la reacción tiol-eno, que forma el sellador curado, se efectúa irradiando una composición no curada que comprende: (a) un politioéter con tiol terminal (tal como cualquiera de los descritos anteriormente); y (b) un compuesto con alquenilo terminal, con radiación actínica. Como se usa en la presente descripción, "radiación actínica" abarca la radiación con haz de electrones (EB), radiación ultravioleta (UV), y luz visible. En muchos casos, la reacción tiol-eno se efectúa mediante irradiación de la composición con luz UV y, en tales casos, como se describe en la presente descripción, la composición a menudo comprende además un fotoiniciador, entre otros ingredientes opcionales. dosis en mJ (intensidad en watts)
La radiación ultravioleta de cualquier fuente adecuada que emite luz ultravioleta que tiene una longitud de onda en el intervalo, por ejemplo, de 180 nanómetros a 400 nanómetros, puede emplearse para iniciar la reacción tiol-eno descrita anteriormente y de esta manera formar el sellador curado. Las fuentes adecuadas de luz ultravioleta son generalmente conocidas e incluyen, por ejemplo, arcos de mercurio, arcos de carbono, lámparas de mercurio de baja presión, lámparas de mercurio de presión media, lámparas de mercurio de alta presión, arcos de plasma de flujo en remolino y diodos emisores de luz ultravioleta. Determinadas modalidades de las composiciones de la descripción pueden exhibir un excelente grado de curado en el aire a una exposición de energía relativamente baja a la luz ultravioleta.
En algunos casos, puede lograrse el curado con UV de las composiciones usadas en los métodos de la presente descripción a profundidades de hasta 5 cm (2 pulgadas) o más. Esto significa que los selladores curados que tienen un grosor de 5 cm (2 pulgadas) o más, y que tienen propiedades sellantes convenientes descritas en la presente descripción, pueden obtenerse mediante la exposición de las composiciones descritas en la presente descripción a radiación actínica, tal como la radiación ultravioleta, en el aire con una exposición a energía relativamente baja.
En determinadas modalidades, una fuente de luz UV puede tener un pico de emisión en el intervalo de 250 nm a 400 nm y en cualquier longitud de onda o combinación de longitudes de onda entre 250 nm y 400 nm. Por ejemplo, las fuentes UV útiles incluyen vapor de mercurio (250 nm a 400 nm; 600 mW/cm2) y Phoseon Firefly (ajuste de 395 nm; >1000 mW/cm2).
Como se usa en la presente descripción, el término "composición sellante" se refiere a una composición que es capaz de producir una película que tiene la capacidad de resistir las condiciones atmosféricas, tales como la humedad y la temperatura, y al menos bloquear parcialmente la transmisión de materiales, tal como agua, combustible y otros líquidos y gases. En determinadas modalidades, las composiciones sellantes usadas en los métodos de la presente descripción son útiles, por ejemplo, como selladores aeroespaciales y como recubrimiento para tanques de combustible.
En ciertas modalidades, los selladores producidos de acuerdo con los métodos descritos en la presente descripción son resistentes al combustible. Como se usa en la presente descripción, el término "resistente al combustible" significa que un sellador tiene un volumen porcentual de hinchamiento no mayor que 40 %, en algunos casos no mayor que 25 %, en algunos casos no mayor que 20 %, en aún otros casos no mayor que 10 %, después de la inmersión durante una semana a 140 °F (60 °C) y presión ambiente en el fluido de referencia para aeronaves (JRF) Tipo I de acuerdo con métodos similares a los descritos en las normas ASTM D792 o AMS 3269. El fluido de referencia para aeronaves JRF Tipo I, como se usa en la presente descripción para la determinación de la resistencia al combustible, tiene la siguiente composición (ver la norma AMS 2629, emitida el 1 de julio de 1989), § 3.1.1 y siguientes, comercializado por SAE (Society of Automotive Engineers, Warrendale, PA)
En determinadas modalidades, los selladores producidos como se describió en la presente descripción pueden tener una elongación de al menos 100 % y una resistencia a la tracción de al menos 1724 kPa (250 psi) cuando se mide de acuerdo con el procedimiento descrito en la norma AMS 3279, § 3.3.17.1, procedimiento de prueba AS5127/1, § 7.7.
En determinadas modalidades, los selladores producidos como se describió en la presente descripción tienen una resistencia al desgarramiento de al menos 43,8 N/cm (25 libras por pulgada lineal (ph)) o más cuando se mide de acuerdo con la norma ASTM D624 Troquel C.
Planarización del sustrato
En determinadas solicitudes, los selladores curables por UV proporcionados por la presente descripción pueden usarse para rellenar y planarizar defectos superficiales tales como depresiones, abolladuras, juntas, y espacios vacíos. La superficie de la aeronave puede contener miles de sujetadores y muchas juntas y espacios vacíos entre paneles. Por ejemplo, los sujetadores que sujetan los paneles exteriores de las aeronaves a menudo se avellanan y se adhieren a superficies internas conductoras. Es conveniente que las depresiones avellanadas estén planarizadas para mejorar la aerodinámica de la estructura y también estén aisladas eléctricamente. Además, puede haber uniones entre montajes y espacios vacíos entre paneles adyacentes que son convenientes para rellenar para mejorar la aerodinámica de la superficie y aislarla eléctricamente. Estos y otros objetivos pueden lograrse mediante el uso de los selladores curables por UV descritos en la presente descripción.
Las depresiones superficiales en un sustrato aeroespacial, que resultan, por ejemplo, de sujetadores avellanados o abolladuras, pueden rellenarse aplicando un sellador curable por UV proporcionado por la presente descripción y mediante la exposición del sellador aplicado a la radiación UV para curar el sellador. El sellador puede aplicarse a la depresión con un aplicadortal como una jeringa, cartucho, extrusora o espátula en una cantidad suficiente para rellenar la depresión y alisarla. El sellador aplicado puede alisarse, por ejemplo, al esparcir o aplicar una placa en la parte superior del sellador. En determinadas modalidades, la placa puede ser transparente a la radiación UV, tal como una placa de vidrio o una lámina de plástico como una lámina de polietileno, lo que permite aplicar presión al sellador durante el curado. El sellador aplicado puede exponerse a la radiación UV para curar el sellador. Si se usa, la placa de presión transmisora de UV puede eliminarse para proporcionar una superficie aerodinámicamente lisa. En determinados métodos, puede ser necesario eliminar el exceso de sellador o de cualquier otra manera alisar la interfaz entre el borde del sellador curado y el sustrato de la aeronave. En determinadas modalidades, esto puede lograrse, por ejemplo, mediante lijado de la superficie mediante el uso de, por ejemplo, un papel abrasivo, tal como papel de lija húmedo/seco de 400 granos.
Pueden usarse métodos similares para rellenar los espacios vacíos entre paneles u otros elementos superficiales.
Dichos métodos pueden usarse durante el montaje de la aeronave o durante las operaciones de reparación y reemplazo. En general, la superficie de la aeronave, que incluye el sellador curable por Uv curado, se pinta antes de su uso.
Ejemplo 1
Síntesis del polímero de politioéter
Se preparó una resina de la manera descrita en el Ejemplo 1 de la patente de Estados Unidos núm. 6,232,401. El polímero (funcionalidad teórica: 2,2) tenía un peso equivalente de mercaptano de 1640 y una viscosidad de 0,7 Pas (70 poise).
Ejemplo 2
Síntesis del polímero de politioéter
Se cargaron en un matraz de fondo redondo de 1 litro con 4 cuellos, cianurato de trialilo (TAC) (36,67 g, 0,15 moles) y dimercaptodioxaoctano (DMDO) (449,47 g, 2,47 moles). El matraz estaba equipado con un agitador, un adaptador de paso de gas y un termómetro. Se inició la agitación. El matraz se purgó con nitrógeno seco, se añadió una solución de hidróxido de potasio (0,012 g; concentración: 50 %) y la mezcla de reacción se calentó a 76 °C. Se introdujo una solución de iniciador de radicales Vazo®-67 (0,32 g) en dietilenglicol divinil éter (316,44 g, 2,00 moles) en la mezcla de reacción durante un período de 2 horas durante el cual se mantuvo una temperatura de 66-76 °C. Después de terminar la adición del divinil éter, la temperatura de la mezcla de reacción aumentó a 84 °C. La mezcla de reacción se enfrió a 74 °C y se añadieron nueve porciones de Vazo®-67 (aproximadamente 0,15 g cada una) en un intervalo de 1 hora mientras la temperatura se mantenía a 74-77 °C. La mezcla de reacción se calentó a 100 °C durante 2 horas, se enfrió a 80 °C y se evacuó a 68- 80 °C/5-7 mmHg durante 1,75 h. El polímero resultante (funcionalidad teórica: 2,8) tenía un peso equivalente de mercaptano de 1566, y una viscosidad de 14 Pa s (140 poise).
Ejemplo 3
Síntesis del polímero de politioéter
Se preparó una resina de una manera similar a la descrita en el Ejemplo 16 de la patente de Estados Unidos núm.
4,366,307, con la excepción de que se usó trimetilolpropano (TMP) para reemplazar HDT (1,5,13-trihidroxi-7-oxaditiatridecano) que se sintetizó en el Ejemplo 3 de la patente de Estados Unidos núm. 4,366,307. El polímero resultante (funcionalidad teórica: 2,75) tenía un peso equivalente de mercaptano de 1704, y una viscosidad de 40 Pa s (400 poise).
Ejemplo 4
Curado del Polímero Ejemplo 1 con DEG-DVE
La reacción de curado se realizó en un contenedor plástico de 100 g con tapa. Se añadieron al contenedor de 100 g el polímero descrito en el Ejemplo 1 (50,00 g, 0,03 moles equivalentes) y dietilenglicol divinil éter (DEG-DVE) (2,40 g, 0,03 moles equivalentes). El contenedor se colocó en un mezclador de alta velocidad (DAC 600 FVZ) y se mezcló durante 1 minuto a 2300 rpm. Se abrió el contenedor y se añadió Irgacure® 2022 (fotoiniciador A Bis Acil Fosfina/ahidroxicetona de BASF Corporation, 0,54 g, 1 % en peso), se cerró el contenedor y se colocó en el mezclador y se mezcló durante 30 segundos a 2300 rpm.
El polímero se vertió sobre una tapa metálica circular (12,7 cm (5 pulgadas) de diámetro) (pretratada con Valspar® Mold Release 225) y se colocó bajo luz UV durante 15 segundos, después de lo cual el polímero se había curado completamente. El curado se logró mediante el uso de una unidad de curado Super Six, comercializada por Fusion Systems Inc. La unidad de curado estaba equipada con una bombilla H de 300 W, que producía longitudes de onda UV que varían de 200 nm a 450 nm. Se aplicó una dosis total de 3,103 J de energía UV, medida mediante el uso de un disco de potencia UV, comercializado por EIT lnc. de Sterling, VA, a la composición polimérica. Se obtuvieron hasta 5 cm (2 pulgadas) de polímero curado. La dureza del polímero se midió con un durómetro y fue 20 Shore A. El polímero se cortó en seis huesos de perro de 1,27 cm (1/2 pulgada) con un medidor de resistencia a la tracción, y tres de los especímenes se usaron para medir seco ( sin inmersión en agua o combustible) resistencia a la tracción y elongación, mediante el uso de un Instron. Los resultados (un promedio de los tres) son los siguientes: 1724 kPa (250 psi) (resistencia a la tracción) y 1011 % (elongación). Uno de los huesos de perro de 1,27 cm (1/2 pulgada) se cortó por la mitad y se colocó en un vial de 20 ml con tapa y se colocó en un horno a 200 °F (93 °C). La muestra se mantuvo a 200 °F (93 °C) durante 2 días, después de lo cual se verificó que la dureza fue 10 Shore A. Los datos de resistencia a la tracción y elongación se obtuvieron de acuerdo con ASTM D 412 y los datos de dureza se obtuvieron de acuerdo con ASTM D 2240.
Ejemplo 5
Curado de una Mezcla de Polímero del Ejemplo 1 y polímero del Ejemplo 2 con DEG-DVE
La reacción de curado se realizó en un contenedor plástico de 300 g con tapa. El polímero descrito en el Ejemplo 1 (120,00 g, 0,07 moles equivalentes), el polímero descrito en el Ejemplo 2 (30,00 g, 0,02 moles equivalentes) y dietilenglicol divinil éter (DEG-DVE) (7,25 g, 0,09 moles equivalentes), se añadieron al contenedor de 300 g. El contenedor se colocó en un mezclador (DAC 600 FVZ) y se mezcló durante 1 minuto a 2300 rpm. El contenedor se abrió y se añadió Irgacure® 2022 (0,79 g, 0,5 % en peso), y el contenedor se cerró y se colocó en el mezclador y se mezcló durante 30 segundos a 2300 rpm. El polímero se distribuyó equitativamente entre 3 tapas metálicas circulares (112,7 cm (5 pulgadas) de diámetro) (pretratadas con Valspar® Mold Release 225) y se colocó bajo luz UV durante 15 segundos, después de lo cual el polímero se había curado completamente. El curado se logró mediante el uso de una unidad de curado Super Six, comercializada por Fusion Systems Inc. La unidad de curado estaba equipada con una bombilla H de 300 W, que producía longitudes de onda UV que varían de 200 nm a 450 nm. Se aplicó una dosis total de 3,103 J/cm2 de energía UV, medida mediante el uso de un disco de potencia UV, comercializado por EIT lnc. de Sterling, VA, a la composición polimérica. Se obtuvieron hasta 5 cm (2 pulgadas) de polímero curado. La dureza del polímero se midió con un durómetro y fue 22 Shore A.
El polímero se cortó en veintiún huesos de perro de 1,27 cm (1/2 pulgada) con un medidor de resistencia a la tracción. Se midieron la resistencia a la tracción en seco y la elongación para 3 de los especímenes mediante el uso de un Instron. Los resultados (un promedio de los tres) son los siguientes: 1779 kPa (258 psi) (resistencia a la tracción) y 625 % (elongación). Tres de los huesos de perro de 1,27 cm (1/2 pulgada) se colocaron en un frasco de vidrio, con tapa, y se cubrieron con combustible de referencia para aviones (JRF Tipo I) y se colocaron en un baño de agua a 140 °F (60 °C) durante 7 días. Los resultados (un promedio de los tres) son los siguientes: 1979 kPa (287 psi) (resistencia a la tracción) y 755 % (elongación). Se colocaron tres huesos de perro más en un frasco de vidrio con tapa, se cubrieron con agua del grifo, y se colocaron en un horno a 95 °F (35 °C). Las muestras se mantuvieron en el horno a 95 °F (35 °C) durante 41 días. Los resultados (un promedio de los tres) son los siguientes: 19 Shore A (dureza), 1317 kPa (191 psi) (resistencia a la tracción) y 713 % (elongación). Se tomaron tres muestras adicionales para usar en la prueba de inmersión en agua salada al 3 %. Las muestras se colocaron en frascos de vidrio con tapa, colocados en un horno a 140 °F (60 °C) durante 4,5 días. Los resultados (un promedio de los tres) son los siguientes: 20 A (dureza), 1544 kPa (224 psi) (resistencia a la tracción) y 765 % (elongación). Los datos de resistencia a la tracción y elongación se obtuvieron de acuerdo con la norma ASTM D 412 y los datos de dureza se obtuvieron de acuerdo con la norma ASTM D 2240.
Ejemplo 6
Curado de la Mezcla del Ejemplo 1 y el Ejemplo 2 con TEG-DVE
La reacción de curado se realizó en un contenedor plástico de 100 g con tapa. Se añadieron el polímero descrito en el Ejemplo 1 (40,80 g, 0,02 moles equivalentes), el polímero descrito en el Ejemplo 2 (10,20 g, 0,01 moles equivalentes) y trietilenglicol divinil éter (TEG-DVE) (3,15 g, 0,03 moles equivalentes) al contenedor de 100 g. El contenedor se colocó en un mezclador (DAC 600 FVZ) y se mezcló durante 1 minuto a 2300 rpm. El contenedor se abrió y se añadió Irgacure® 2022 (0,26 g, 0,5 % en peso), y el contenedor se colocó en el mezclador de velocidad y se mezcló durante 30 segundos a 2300 rpm.
El polímero se vertió sobre una tapa metálica circular (12,7 cm (5 pulgadas) de diámetro) (pretratada con Valspar® Mold Release 225) y se colocó bajo luz UV durante 15 segundos, después de lo cual el polímero se había curado completamente. El curado se logró mediante el uso de una unidad de curado Super Six, comercializada por Fusion Systems Inc. La unidad de curado estaba equipada con una bombilla H de 300 W, que producía longitudes de onda UV que varían de 200 nm a 450 nm. Se aplicó una dosis total de 3,103 J/cm2 de energía UV, medida mediante el uso de un disco de potencia UV, comercializado por EIT lnc. de Sterling, VA, a la composición polimérica. Se obtuvieron hasta 5 cm (2 pulgadas) de polímero curado. La dureza del polímero se midió con un durómetro para que fuera 22 Shore A. El polímero se cortó en seis huesos de perro de 1,27 cm (1/2 pulgada) con un medidor de resistencia a la tracción. Se midieron la resistencia a la tracción en seco y la elongación para tres de los especímenes mediante el uso de un Instron. Los resultados (un promedio de los tres) son los siguientes: 1255 kPa (182 psi) (resistencia a la tracción) y 660 % (elongación). Tres de los huesos de perro de 1,27 cm (1/2 pulgada) se colocaron en un frasco de vidrio, con tapa, y se cubrieron con combustible de referencia para aviones (JRF Tipo I) y se colocaron en un baño de agua a 140 °F (60 °C) durante 7 días. Los resultados (un promedio de los tres) son los siguientes: 1710 kPa (248 psi) (resistencia a la tracción), 658 % (elongación). Los datos de resistencia a la tracción y elongación se obtuvieron de acuerdo con la norma ASTM D 412 y los datos de dureza se obtuvieron de acuerdo con la norma ASTM D 2240.
Ejemplo 7
Curado del Polímero Ejemplo 3 con DEG-DVE
La reacción de curado se realizó en un contenedor plástico de 100 g con tapa. Se añadieron al contenedor de 100 g el polímero descrito en el Ejemplo 3 (50,00 g, 0,03 moles equivalentes) y dietilenglicol divinil éter (DEG-DVE) (2,32 g, 0,03 moles equivalentes). El contenedor se colocó en un mezclador (dAc 600 FVZ) y se mezcló durante 1 minuto a 2300 rpm. El contenedor se abrió y se añadió Irgacure® 2022 (0,52 g, 1 % en peso), y el contenedor se cerró y se colocó en el mezclador y se mezcló durante 30 segundos a 2300 rpm. El polímero se vertió sobre una tapa metálica circular (12,7 cm (5 pulgadas) de diámetro) (pretratada con Valspar® Mold Release 225) y se colocó bajo luz UV durante 15 segundos, después de lo cual el polímero se había curado completamente. El curado se logró mediante el uso de una unidad de curado Super Six, comercializada por Fusion Systems Inc. La unidad de curado estaba equipada con una bombilla H de 300 W, que producía longitudes de onda UV que varían de 200 nm a 450 nm. Se aplicó una dosis total de 3,103 J/cm2 de energía UV, medida mediante el uso de un disco de potencia UV, comercializado por EIT lnc. de Sterling, VA, a la composición polimérica. Se obtuvieron hasta 0,64 cm (1/4 pulgadas) de polímero curado. La dureza del polímero se midió con un durómetro para ser 18 Shore A. El polímero se cortó en seis huesos de perro de 1,27 cm (1/2 pulgada) con un medidor de resistencia a la tracción, y tres de los especímenes se usaron para medir en seco (sin inmersión en agua o combustible) resistencia a la tracción y elongación, mediante el uso de un Instron. Los resultados (un promedio de los tres) son los siguientes: 558 kPa (81 psi) (resistencia a la tracción), y 166 % (elongación). Los datos de resistencia a la tracción y elongación se obtuvieron de acuerdo con la norma ASTM D 412 y los datos de dureza se obtuvieron de acuerdo con la norma ASTM D 2240.
Ejemplo 8
Composición sellante mediante el uso del polímero del Ejemplo 1
Se preparó una composición sellante al mezclar el polímero descrito en el Ejemplo 1 con dietilenglicol divinil éter (DEG-DVE) y otros ingredientes descritos en la Tabla 1.
Tabla 1
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Todos los ingredientes descritos en la Tabla 1 se mezclaron íntimamente. Se vertió una porción de la composición sellante en una taza plástica de 5 cm (2 pulgadas) de diámetro y se curó durante 15 segundos mediante el uso de una unidad de curado Super Six, comercializado por Fusion Systems Inc. La unidad de curado estaba equipada con una bombilla H de 300 W, que produjo longitudes de onda UV que varían de 200 nm a 450 nm. Se aplicó una dosis total de 3,103 J/cm2 de energía UV, medida mediante el uso de un disco de potencia UV, comercializado por EIT lnc. de Sterling, VA, a la composición sellante. Se obtuvieron hasta 3,8 cm (1,5 pulgadas) de sellador curado.
Se vertió otra porción de la composición sellante entre dos láminas de polietileno, se prensó en una lámina de 0,32 cm (1/8 de pulgada) de grosor mediante el uso de una prensa hidráulica y se curó mediante el uso de la misma unidad de curado descrita anteriormente. Se obtuvo una lámina plana de 0,32 cm (1/8 de pulgada) de grosor de sellador curado para medir la resistencia a la tracción, la elongación, la resistencia al desgarramiento y la dureza. Estos datos se muestran en la Tabla 4.
Ejemplo 9
Composición sellante mediante el uso del polímero de los Ejemplos 1 y 2
Se preparó un sellador al mezclar el polímero descrito en el Ejemplo 1 y el Ejemplo 2 con trietilenglicol divinil éter (TEG-DVE) y otros ingredientes descritos en la Tabla 2.
Tabla 2
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Todos los ingredientes descritos en la Tabla 2 se mezclaron íntimamente. Se vertió una porción de la composición sellante en una taza de papel de 5 cm (2 pulgadas) de diámetro y se curó durante 15 segundos mediante el uso de una unidad de curado Super Six, comercializado por Fusión Systems Inc. La unidad de curado estaba equipada con una bombilla H de 300 W, que produjo longitudes de onda UV que varían de 200 nm a 450 nm. Se aplicó una dosis total de 3,103 J/cm2 de energía UV, medida mediante el uso de un disco de potencia UV, comercializado por EIT lnc. de Sterling, VA, a la composición sellante. Se obtuvieron hasta 3,8 cm (1,5 pulgadas) de sellador curado.
Se vertió otra porción de la composición sellante entre dos láminas de polietileno, se prensó en una lámina de 0,32 cm (1/8 de pulgada) de grosor mediante el uso de una prensa hidráulica y se curó mediante el uso de la misma unidad de curado descrita anteriormente. Se obtuvo una lámina plana de 0,32 cm (1/8 de pulgada) de grosor de sellador curado para medir la resistencia a la tracción, la elongación, la resistencia al desgarramiento y la dureza. Estos datos se muestran en la Tabla 4.
Ejemplo 10
Composición sellante mediante el uso del polímero del Ejemplo 3
Se preparó un sellador al mezclar el polímero descrito en el Ejemplo 3 con dietilenglicol divinil éter (DEG-DVE) y otros ingredientes descritos en la Tabla 3.
Tabla 3
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Todos los ingredientes descritos en la Tabla 3 se mezclaron íntimamente. Se vertió una porción de la composición sellante en una taza de papel de 5 cm (2 pulgadas) de diámetro y se curó durante 15 segundos mediante el uso de una unidad de curado Super Six, comercializado por Fusion Systems Inc. La unidad de curado estaba equipada con una bombilla H de 300 W, que produjo longitudes de onda UV que varían de 200 nm a 450 nm. Se aplicó una dosis total de 3,103 J/cm2 de energía UV, medida mediante el uso de un disco de potencia UV, comercializado por EIT lnc. de Sterling, VA, a la composición sellante. Se obtuvieron hasta 0,64 cm (1/4 pulgadas) de sellador curado.
Se vertió otra porción de la composición sellante entre dos láminas de polietileno, se prensó en una lámina de 0,32 cm (1/8 de pulgada de grosor) mediante el uso de una prensa hidráulica y se curó mediante el uso de la misma unidad de curado descrita anteriormente. Se obtuvo una lámina plana de 0,32 cm (1/8 de pulgada) de grosor de sellador curado para medir la resistencia a la tracción, la elongación, la resistencia al desgarramiento y la dureza. Estos datos se muestran en la Tabla 3.
Ejemplo 11
Ejemplo Comparativo
La reacción de curado se realizó en un contenedor plástico de 400 g con tapa. Se añadieron a los 400 g, el polímero descrito en el Ejemplo 1 (162,00 g, 0,10 moles equivalentes) y triacrilato de trimetilolpropano (10,00 g, 0,10 moles equivalentes). El contenedor se colocó en un mezclador (DAC 600 FVZ) y se mezcló durante 1 minuto a 2300 rpm. El contenedor se abrió y se añadió Irgacure® 2022 (1,72 g, 1 % en peso), y el contenedor se cerró y se colocó en el mezclador y se mezcló durante 30 segundos a 2300 rpm. La composición polimérica se colocó bajo luz UV durante 15 segundos para el curado. El curado se logró mediante el uso de una unidad de curado Super Six, comercializada por Fusion Systems Inc. La unidad de curado estaba equipada con una bombilla H de 300 W, que producía longitudes de onda UV que varían de 200 nm a 450 nm. Se aplicó una dosis total de 3,103 J/cm2 de energía UV, medida mediante el uso de un disco de potencia UV, comercializado por EIT lnc. de Sterling, VA, a la composición polimérica. Bajo tal condición de curado, la composición polimérica no formó un elastómero sólido, más bien gelificó. No se obtuvieron dureza, resistencia a la tracción ni elongación medibles.
Tabla 4
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Ejemplo 11
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* no medible porque no se formó un elastómero sólido.
Ejemplo 12
Síntesis del silano etilénicamente insaturado que contiene azufre
En un matraz de fondo redondo de 1 litro y 4 bocas provisto de agitador, entrada de nitrógeno y sonda térmica, se añadieron TAC (121,00 g, 0,49 mol) y y-mercaptopropiltrimetoxisilano (Silquest® 189, 95,25 g, 0,49 mol) a temperatura ambiente (25 °C, 77 °F). Tras la adición hubo una pequeña exotermia a 40 °C (104 °F). La reacción se calentó lentamente a 70 °C (158 °F). Una vez que la temperatura alcanzó 70 °C (158 °F), se añadió Vazo®-67 (0,026 g, 0,012 % en peso) y la reacción se monitoreó mediante la valoración de mercaptano (la valoración de mercaptano que indica un equivalente de mercaptano de mayor de 50000 marcó el final de la reacción). A un equivalente de mercaptano de 6100, se añadió Vazo®67 (0,042 g, 0,019 % en peso) y se dejó agitar la reacción a 70 °C (158 °F) mientras se monitorea. A un equivalente de mercaptano de 16335, se añadió Vazo®-67 (0,036 g, 1,7 %). Se añadió un equivalente de mercaptano de 39942 Vazo®-67 (0,016 g, 0,007 %). A un equivalente de mercaptano de 61 425, la reacción se consideró completa y se detuvo.
Ejemplo 13
Curado del polímero de politioéter con DEG-DVE/mezcla de aductos
La reacción de curado se realizó en un contenedor plástico de 300 g con tapa. El polímero del Ejemplo 1 (120,00 g, 0,07 moles equivalentes), DEG-DVE (4,28 g, 0,05 moles equivalentes) y el aducto descrito en el Ejemplo 12 (4,03 g, 0,02 moles equivalentes) se añadieron a un contenedor de 300 g. El contenedor se colocó en un mezclador (DAC 600 FVZ) y se mezcló durante 30 segundos a 2300 rpm. Se abrió el contenedor y se añadió Irgacure® 2022 (0,64 g, 0,5 % en peso), y se colocó el contenedor en el mezclador y se mezcló durante 1 minuto a 2300 rpm.
El polímero se vertió sobre una tapa metálica circular (12,7 cm (5 pulgadas) de diámetro) (pretratada con Valspar® Mold Release 225) y se colocó bajo luz UV durante 15 segundos, después de lo cual pareció que el polímero se había curado. El curado se logró mediante el uso de una unidad de curado Super Six, comercializada por Fusion Systems Inc. La unidad de curado estaba equipada con una bombilla H de 300 W, que producía longitudes de onda Uv que varían de 200 nm a 450 nm. Se aplicó una dosis total de 3,103 J/cm2 de energía UV, medida mediante el uso de un disco de potencia UV, comercializado por EIT lnc. de Sterling, VA, a la composición polimérica. Se obtuvieron hasta 5 cm (2 pulgadas) de polímero curado. El polímero se dejó a temperatura ambiente durante 4 días para asegurar que había curado completamente. La dureza del polímero, medida con un durómetro, fue de 31 Shore A. El polímero se cortó en siete huesos de perro de 1,27 cm (1/2 pulgada) con un medidor de resistencia a la tracción. Se midieron la resistencia a la tracción en seco y la elongación para tres de los especímenes. Los resultados (un promedio de los tres) son los siguientes: 1944 kPa (282 psi) (resistencia a la tracción) y 421 % (elongación). Dos de los huesos de perro de 1,27 cm (1/2 pulgada) se colocaron en un frasco de vidrio con tapa, y se cubrieron con combustible de referencia para aviones (JRF Tipo I) y se colocaron en un baño de agua a 140 °F (60 °C) durante 7 días. Los resultados (un promedio de los dos) fueron los siguientes: 972 kPa (141 psi) (resistencia a la tracción), 78 % (elongación). Dos de los huesos de perro de 1,27 cm (1/2 pulgada) se colocaron en un frasco de vidrio con tapa, se cubrieron con agua del grifo y se colocaron en un horno a 200 °F (93 °C) durante 2 días. Los resultados (un promedio de los dos) fueron los siguientes: 36 Shore A (dureza), 924 kPa (134 psi) (resistencia a la tracción) y 50 % (elongación). Los datos de resistencia a la tracción y elongación se obtuvieron de acuerdo con la norma ASTM D 412 y los datos de dureza se obtuvieron de acuerdo con la norma ASTM D 2240.
Una porción de la composición polimérica se extendió sobre un panel de aluminio recubierto con AMS-C-27725 de 7,6 cm x 15,2 cm (3 pulgadas x 6 pulgadas) y se curó de acuerdo con el método de curado descrito anteriormente. Se obtuvo una película de polímero curado de aproximadamente 0,32 cm (1/8 de pulgada) de grosor. La película se cortó adicionalmente en dos tiras de 2,5 cm (una pulgada) y las tiras se retiraron en ángulos de 180 grados con las manos. Se registró el por ciento de adhesión al sustrato y los resultados se muestran en la Tabla 7.
Ejemplo 14
Curado del polímero de politioéter con DEG-DVE/mezcla de aductos
La reacción de curado se realizó en un contenedor plástico de 300 g con tapa. Se añadieron al contenedor de 300 g el polímero descrito en el Ejemplo 1 (120,00 g, 0,073 moles equivalentes), DEG-DVE (5,20 g, 0,066 moles equivalentes) y el aducto descrito en el Ejemplo 12 (1,60 g, 0,007 moles equivalentes). El contenedor se colocó en un mezclador (dAc 600 FVZ) y se mezcló durante 30 segundos a 2300 rpm. Se abrió el contenedor y se añadió Irgacure® 2022 (0,63 g, 0,5 % en peso), y se colocó el contenedor en el mezclador y se mezcló durante 1 minuto a 2300 rpm.
El polímero se vertió sobre una tapa metálica circular (12,7 cm (5 pulgadas) de diámetro) (pretratada con Valspar® Mold Release 225) y se colocó bajo luz UV durante 15 segundos, después de lo cual pareció que el polímero se había curado. El curado se logró mediante el uso de una unidad de curado Super Six, comercializada por Fusion Systems Inc. La unidad de curado estaba equipada con una bombilla H de 300 W, que producía longitudes de onda Uv que varían de 200 nm a 450 nm. Se aplicó una dosis total de 3,103 J/cm2 de energía UV, medida mediante el uso de un disco de potencia UV, comercializado por EIT lnc. de Sterling, VA, a la composición polimérica. Se obtuvieron hasta 5 cm (2 pulgadas) de polímero curado. El polímero se dejó a temperatura ambiente durante 4 días para asegurar que había curado completamente. La dureza del polímero, medida con un durómetro, fue de 30 Shore A. El polímero se cortó en siete huesos de perro de 1,27 cm (1/2 pulgada) con un medidor de resistencia a la tracción. Se midieron la tracción en seco y la elongación para tres de los especímenes. Los resultados (un promedio de los tres) fueron los siguientes: 1731 kPa (251 psi) (resistencia a la tracción) y 559 % (elongación). Dos de los huesos de perro de 1,27 cm (1/2 pulgada) se colocaron en un frasco de vidrio con tapa, y se cubrieron con combustible de referencia para aviones (JRF Tipo I) y se colocaron en un baño de agua a 140 °F (60 °C) durante 7 días. Los resultados (un promedio de los dos) fueron los siguientes: 1393 kPa (202 psi) (resistencia a la tracción), 351 % (elongación). Dos de los huesos de perro de 1,27 cm (1/2 pulgada) se colocaron en un frasco de vidrio con tapa, se cubrieron con agua del grifo y se colocaron en un horno a 200 °F (93 °C) durante 2 días. Los resultados (un promedio de los dos) fueron los siguientes: 25 Shore A (dureza), 1407 kPa (204 psi) (resistencia a la tracción) y 274 % (elongación). Los datos de resistencia a la tracción y elongación se obtuvieron de acuerdo con la norma ASTm D 412 y los datos de dureza se obtuvieron de acuerdo con la norma ASTM D 2240.
Una porción de la composición polimérica se extendió sobre un panel de aluminio recubierto con AMS-C-27725 de 7,6 cm x 15,2 cm (3 pulgadas x 6 pulgadas) y se curó de acuerdo con el método descrito anteriormente. Se obtuvo una película de polímero curado de aproximadamente 0,32 cm (1/8 de pulgada) de grosor. La película se cortó adicionalmente en dos tiras de 2,5 cm (una pulgada) y las tiras se retiraron en ángulos de 180 grados con las manos. Se registró el por ciento de adhesión al sustrato y los resultados se muestran en la Tabla 7.
Ejemplo 15
Composición sellante
Se preparó una composición sellante al mezclar el polímero descrito en el Ejemplo 1 y el aducto preparado de acuerdo con el Ejemplo 12 con trietilenglicol divinil éter (TEG-DVE) y otros ingredientes descritos en la Tabla 5.
Tabla 5
Figure imgf000018_0001
Todos los ingredientes descritos en la Tabla 5 se mezclaron íntimamente. Se vertió una porción de la composición sellante en una taza de papel de 5 cm (2 pulgadas) de diámetro y se curó durante 15 segundos mediante el uso de una unidad de curado Super Six, comercializado por Fusion Systems Inc. La unidad de curado estaba equipada con una bombilla H de 300 W, que produjo longitudes de onda UV que varían de 200 nm a 450 nm. Se aplicó una dosis total de 3,103 J/cm2 de energía UV, medida mediante el uso de un disco de potencia UV, comercializado por EIT lnc. de Sterling, VA, a la composición sellante. Se obtuvieron hasta 3,8 cm (1,5 pulgadas) de sellador curado.
Una porción de la composición polimérica se extendió sobre un panel de aluminio recubierto con AMS-C-27725 de 7,6 cm x 15,2 cm (3 pulgadas x 6 pulgadas) y se curó de acuerdo con el método descrito anteriormente. Se obtuvo una película de polímero curado de aproximadamente 0,32 cm (1/8 de pulgada) de grosor. La película se cortó adicionalmente en dos tiras de 2,5 cm (una pulgada) y las tiras se retiraron en ángulos de 180 grados con las manos. Se registró el por ciento de adhesión al sustrato y los resultados se muestran en la Tabla 7.
Ejemplo 16
Curado de polímero de politioéter sin aducto
La reacción de curado se realizó en un contenedor plástico de 100 g con tapa. Se añadieron al contenedor de 100 g el polímero descrito en el Ejemplo 1 (50,00 g, 0,03 moles equivalentes) y dietilenglicol divinil éter (DEG-DVE) (2,0 g, 0,03 moles equivalentes). El contenedor se colocó en un mezclador de alta velocidad (DAC 600 FVZ) y se mezcló durante 1 minuto a 2300 rpm. El contenedor se abrió y se añadió Irgacure®2022 (0,54 g, 1 % en peso), y el contenedor se cerró y se colocó en el mezclador y se mezcló durante 30 segundos a 2300 rpm.
El polímero se vertió sobre una tapa metálica circular (12,7 cm (5 pulgadas) de diámetro) (pretratada con Valspar® Mold Release 225) y se colocó bajo luz UV durante 15 segundos, después de lo cual el polímero se había curado completamente. El curado se logró mediante el uso de una unidad de curado Super Six, comercializada por Fusion Systems Inc. La unidad de curado estaba equipada con una bombilla H de 300 W, que producía longitudes de onda UV que varían de 200 nm a 450 nm. Se aplicó una dosis total de 3,103 J/cm2 de energía UV, medida mediante el uso de un disco de potencia UV, comercializado por EIT lnc. de Sterling, VA, a la composición polimérica. Se obtuvieron hasta 5 cm (2 pulgadas) de polímero curado. La dureza del polímero se midió con un durómetro para ser 20 Shore A. El polímero se cortó en seis huesos de perro de 1,27 cm (1/2 pulgada) con un medidor de resistencia a la tracción, y 3 de los especímenes se usaron para medir en seco (sin inmersión en agua o combustible) resistencia a la tracción y elongación, mediante el uso de un Instron. Los resultados (un promedio de los tres) son los siguientes: 1724 kPa (250 psi) (resistencia a la tracción) y 1011 % (elongación). Uno de los huesos de perro de 1,27 cm (1/2 pulgada) se cortó por la mitad y se colocó en un vial de 20 ml con tapa y se colocó en un horno a 200 °F (93 °C). La muestra se mantuvo a 200 °F (93 °C) durante 2 días, después de lo cual se comprobó que la dureza fue 10 Shore A.
Una porción de la composición polimérica se extendió sobre un panel de aluminio recubierto con AMS-C-27725 de 7,6 cm x 15,2 cm (3 pulgadas x 6 pulgadas) y se curó de acuerdo con el método descrito anteriormente. Se obtuvo una película de polímero curado de aproximadamente 0,32 cm (1/8 de pulgada) de grosor. La película se cortó adicionalmente en dos tiras de 2,5 cm (una pulgada) y las tiras se retiraron en ángulos de 180 grados con las manos. Se registró el por ciento de adhesión al sustrato y los resultados se muestran en la Tabla 7.
Ejemplo 17
Se preparó un sellador al mezclar el polímero descrito en el Ejemplo 1 y el polímero descrito en el Ejemplo 2 con dietilenglicol divinil éter (DEG-DVE) y otros ingredientes descritos en la Tabla 6.
Tabla 6
Figure imgf000019_0003
* Comercializado por Momentive Performance Materials, Inc.
Se mezclaron todos los ingredientes descritos en la Tabla 6. Se vertió una porción de la composición sellante en una taza de papel de 5 cm (2 pulgadas) de diámetro y se curó durante 15 segundos mediante el uso de una unidad de curado Super Six, comercializado por Fusion Systems Inc. La unidad de curado estaba equipada con una bombilla H de 300 W, que produjo longitudes de onda UV que varían de 200 nm a 450 nm. Se aplicó una dosis total de 3,103 J/cm2 de energía UV, medida mediante el uso de un disco de potencia UV, comercializado por EIT lnc. de Sterling, VA, a la composición sellante. Se obtuvieron hasta 3,8 cm (1,5 pulgadas) de sellador curado.
Una porción de la composición polimérica se extendió sobre un panel de aluminio recubierto con AMS-C-27725 de 7,6 cm x 15,2 cm (3 pulgadas x 6 pulgadas) y se curó de acuerdo con el método descrito anteriormente. Se obtuvo una película de polímero curado de aproximadamente 0,32 cm (1/8 de pulgada) de grosor. La película se cortó adicionalmente en dos tiras de 2,5 cm (una pulgada) y las tiras se retiraron en ángulos de 180 grados con las manos. Se registró el por ciento de adhesión al sustrato y los resultados se muestran en la Tabla 7.
Tabla7. Adhesión de las composiciones poliméricas a aluminio recubierto con AMS-C-27725 aluminio.
Composi i n Adhesión
Ejemplo 13 100 % cohesión
Ejemplo 14 100 % cohesión
Ejemplo 15 >95 % cohesión
Ejemplo 16 0 % cohesión
Ejemplo 17
Figure imgf000019_0002
<50 % cohesión
Figure imgf000019_0001
Ejemplo 18
Se preparó una composición sellante que tiene los siguientes constituyentes:
Figure imgf000020_0002
Se prepararon tapones de dureza de 0,64 cm (un cuarto de pulgada) de grosor que tenían un diámetro de 3,8 cm (1,5 pulgadas) mediante el uso de la composición anterior y se curaron completamente.
Las muestras se sumergieron en JRF-I o en una solución acuosa de NaCl al 3 % a 60 °C (140 °F) durante un máximo de 6 meses.
La resistencia a la tracción y la elongación de las muestras en varios momentos se muestran en la Figura 1 (en JRF-I) y en la Figura 2 (en NaCl al 3%).
La resistencia al desgarramiento, la dureza y el % de hinchamiento de las muestras en varios momentos se muestran en la Figura 3 (en JRF-I) y en la Figura 4 (en NaCl al 3%).
Ejemplo 19
Las muestras preparadas de acuerdo con el Ejemplo 18 se expusieron a la radiación UV de una fuente Phoseon Firefly UV (395 nm, ajuste de >1000 mW/cm2) a varias distancias de la muestra. La dureza de la muestra en función del tiempo de curado a distancias de 2,5 cm (1 pulgada), 5 cm (2 pulgadas), y 10 cm (4 pulgadas) se muestra en la Figura 5.
Se realizaron mediciones similares con una lámina de 0,64 cm (1/4 pulgada) de grosor de una muestra curada que cubría la muestra sin curar preparada de acuerdo con el Ejemplo 18, y la dureza en función del tiempo y la distancia desde la fuente de luz se muestran en la Figura 6.
Se realizaron mediciones similares con una lámina de 1,27 cm (1/2 pulgada) de grosor de una muestra curada que cubría la muestra sin curar preparada de acuerdo con el Ejemplo 18, y la dureza en función del tiempo y la distancia desde la fuente de luz se muestran en la Figura 7.
Ejemplo 20
Las propiedades relevantes para las aplicaciones de selladores aeroespaciales de un sellador aeroespacial curado típico se comparan con las de un sellador curable por UV proporcionado por la presente descripción en la Tabla 8. Las propiedades se determinaron para un tapón de dureza (3,8 cm (1,5 pulgadas) de grosor; 0,64 cm (% pulgada) de diámetro) para un sellador aeroespacial típico y para el sellador curable por UV del Ejemplo 18.
Tabla 8.
Figure imgf000020_0001

Claims (9)

REIVINDICACIONES
1. Un método de planarización de un defecto superficial que comprende:
aplicar una composición sellante al defecto superficial;
alisar la composición sellante para rellenar el defecto superficial,
en donde el alisado comprende aplicar una placa transparente a UV sobre el sellador, y el defecto superficial es una depresión, abolladura, junta o espacio vacío;
exponer la composición sellante alisada a radiación ultravioleta para curar la composición sellante alisada en donde la composición sellante es curable por UV y comprende:
(a) un politioéter con tiol terminal de Fórmula (II), un politioéter con tiol terminal de Fórmula (III) o su combinación:
HS-R1-[-S-(CH2)2-0-[-R 2-0-]m-(CH2)2-S-R1-]n-SH (II)
B-(A-[R3]y-SH)z (III) en donde
(1) A denota una estructura que tiene la fórmula:
-R 1-[-S -(C H 2)2-O - [-R 2-O -]m -(CH2)2-S -R 1-]n -(2 ) y es 0 o 1 ;
(3) R3 denota un enlace simple cuando y=0 y -S -(C H 2)2-[-O -R 2-]m-O— cuando y=1;
(4) z es un número entero de 3 a 6 ; y
(5) B denota un residuo z-valente de un agente polifuncionalizante.
(6) cada R1 denota independientemente un grupo n-alcanodiilo C2-10, un grupo alcanodiilo ramificado C2-6 , un grupo cicloalcanodiilo C6-8, un grupo alcanocicloalcanodiilo C6-10, -[(—CH2—)p—X—]q—(—CH2—)r- o —[(— CH2—)p—X—]q—(—CH2—)r— en que al menos una unidad -C H 2- se sustituye con un grupo metilo, en donde: (i) cada X se selecciona independientemente de O, S, y —NR6—, en donde R6 es hidrógeno o metilo; (ii) p es un número entero que tiene un valor en el intervalo de 2 a 6 ;
(iii) q es un número entero que tiene un valor en el intervalo de 0 a 5; y
(iv) r es un número entero que tiene un valor en el intervalo de 2 a 1 0 ;
(7) cada R2 denota independientemente un grupo n-alcanodiílo C2-10, un grupo alcanodiilo ramificado C2-6 , un grupo cicloalcanodiilo C6-8, un grupo alcanocicloalcanodiilo a C6-10, o —[(—CH2—)p—X—]q— (-CH 2—)r-, en donde:
(i) (i) cada X se selecciona independientemente de O, S, y-NR6-, en donde R6es hidrógeno o metilo, (ii) p es un número entero que tiene un valor en el intervalo de 2 a 6 ;
(iii) q es un número entero que tiene un valor en el intervalo de 0 a 5; y
(iv) r es un número entero que tiene un valor en el intervalo de 2 a 1 0 ;
(8 ) m es un número racional de 0 a 1 0 ; y
(9) n es un número entero que tiene un valor en el intervalo de 1 a 60; y
(b) un compuesto con alquenilo terminal que comprende un éter polivinílico y/o un compuesto polialílico.
2. El método de la reivindicación 1, en donde el defecto comprende una depresión superficial.
3. El método de la reivindicación 1, en donde el defecto comprende un espacio vacío entre dos paneles adyacentes.
4. El método de la reivindicación 1, en donde el compuesto con alquenilo terminal comprende un divinil éter.
5. El método de la reivindicación 1, en donde el compuesto con alquenilo terminal comprende un éter polivinílico.
6. El método de la reivindicación 1, en donde el compuesto con alquenilo terminal comprende un compuesto polialílico.
7. El método de la reivindicación 1, en donde la composición sellante comprende además un relleno.
8. El método de la reivindicación 7, que comprende además, después de curar el sellador alisado, raspar o lijar el sellador curado.
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