ES2952455T3

ES2952455T3 - Revestimiento de poliuretano pulverizable

Info

Publication number: ES2952455T3
Application number: ES14902617T
Authority: ES
Inventors: Avery L Watkins; Mikhail Y Gelfer; Wei Li; Yi Zhang; Jiang Li
Original assignee: Dow Global Technologies LLC
Current assignee: Dow Global Technologies LLC
Priority date: 2014-09-22
Filing date: 2014-09-22
Publication date: 2023-10-31
Anticipated expiration: 2034-09-22
Also published as: JP2017535623A; CN107075300B; EP3197965A4; CN107075300A; EP3197965A1; WO2016044973A1; EP3197965B1; KR20170057299A; KR102255314B1; US20170233604A1; US10023763B2; JP6595585B2

Abstract

Se proporciona un recubrimiento de poliuretano pulverizable, que comprende el producto de reacción de un componente de isocianato y un componente reactivo con isocianato, en el que el componente de isocianato incluye un isocianato, y el componente reactivo con isocianato incluye un epoxi poliol modificado con cardanol. El epoxi poliol modificado con cardanol es un producto de reacción de un componente epoxi y un componente reactivo con epoxi en una relación de grupos epoxi a grupos reactivos con epoxi de 1:0,95 a 1:5, y el componente reactivo con epoxi incluye un componente cardanol. También se proporciona un sistema de reacción a base de poliuretano pulverizable que comprende el revestimiento de poliuretano pulverizable y un proceso para formar el revestimiento de poliuretano pulverizable. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Revestimiento de poliuretano pulverizable

Campo

Las realizaciones se refieren a un revestimiento de poliuretano pulverizable que se prepara utilizando un poliol modificado con cardanol (que contiene al menos dos grupos hidroxilo y al menos un resto derivado de cardanol), que es un poliol epoxi modificado con cardanol, y los métodos de fabricación de los mismos.

Introducción

Para revestimientos protectores, se han propuesto sistemas epoxi y sistemas de poliuretano. Sin embargo, los sistemas basados en poliuretano convencionales pueden formarse haciendo reaccionar un compuesto de isocianato con un compuesto de poliol, del cual el poliol utilizado puede tener al menos un elemento de construcción basado en petróleo (tal como óxido de etileno y/u óxido de propileno). Si bien dichos polioles de base petroquímica se utilizan ampliamente, se enfrentan a muchos problemas, como el agotamiento de los recursos naturales y las fluctuaciones de precio en función de las variaciones del precio del petróleo. En la técnica basada en epoxi de dispersiones y revestimientos acuosos, se ha sugerido que las resinas de base petroquímica pueden sustituirse con una resina a base de biomasa que es un producto de reacción de una resina epoxi y un compuesto derivado de biomasa tal como cardanol en una relación de grupos epoxi a grupos reactivos con epoxi de 1:0,2 a 1:0,8, p. ej., como se describió en la patente US-7.812.101. Sin embargo, dicha resina basada en biomasa parcialmente modificada puede no ser adecuada para su utilización en la técnica de poliuretano, tal como en el sistema basado en poliuretano pulverizable. Con respecto a las alternativas a los sistemas basados en poliuretano pulverizable, se han propuesto sistemas epoxi (no poliuretano). Sin embargo, con los sistemas epoxi puede haber una alta aparición de fallos, p. ej., en función de la pérdida de resistencia a la tracción en entornos muy ácidos y/o basándose en la fragilidad/agrietamiento debido a una baja flexibilidad en entornos altamente ácidos.

En vista de lo anterior, se han propuesto sistemas basados en poliuretano pulverizables que combinan las químicas de ambos sistemas de poliuretano y sistemas epoxi.

Resumen

Un revestimiento de poliuretano pulverizable comprende el producto de reacción de un componente de isocianato y un componente reactivo con isocianato. El componente de isocianato incluye un isocianato. El componente reactivo con isocianato incluye un poliol epoxi modificado con cardanol, el poliol epoxi modificado con cardanol es un producto de reacción de un componente epoxi y un componente reactivo con epoxi en una relación de grupos epoxi a grupos reactivos epoxi de 1:0,95 a 1:5, y el componente reactivo con epoxi que incluye un componente de cardanol, y el poliol epoxi modificado con cardanol que tiene un peso equivalente de epóxido de 30.000 g/eq a 100.000 g/eq.

Descripción detallada

Se ha propuesto un revestimiento de poliuretano pulverizable que combina productos químicos de epoxi y poliuretano. Por ejemplo, el revestimiento de poliuretano pulverizable presenta una sinergia de una combinación de propiedades tales como una alta resistencia mecánica, un alto rendimiento de temperatura y/o un alto rendimiento anticorrosión. Según las realizaciones, la composición de revestimiento utiliza química basada en epoxi para formar un poliol epoxi modificado con cardanol y utiliza química basada en poliuretano haciendo reaccionar el poliol epoxi modificado con cardanol con un poliisocianato. En particular, un revestimiento de poliuretano pulverizable incluye el producto de reacción de un componente de isocianato que incluye un isocianato (p. ej., se pueden incluir uno o más poliisocianatos y/o se pueden incluir uno o más prepolímeros terminados en isocianato) y un componente reactivo con isocianato que incluye un poliol epoxi modificado con cardanol (p. ej., se pueden incluir uno o más polioles epoxídicos modificados con cardanol y/o uno o más de otros polioles, tales como óxido de propileno, óxido de etileno y/o polioles basados en óxido de butileno, y/o polioles derivados de aceite natural diferentes).

El poliol epoxi modificado con cardanol es un producto de reacción de un componente epoxi y un componente reactivo con epoxi en una relación de grupos epoxi a grupos reactivos epoxi de 1:0,95 a 1:5, incluyendo el componente reactivo epoxi un componente de cardanol y el poliol epoxi modificado con cardanol que tiene un peso equivalente de epóxido de 30.000 g/eq a 100.000 g/eq. Con respecto al poliol epoxi modificado con cardanol, el componente de cardanol puede ser un componente en el líquido de cáscara de anacardo (CNSL), p. ej., de manera que en presencia de un poliol derivado de cardanol en el CNSL se forma un poliol modificado con cardanol. Por ejemplo, el poliol derivado de cardanol puede mejorar la compatibilidad entre el sustrato a revestir y el propio revestimiento. Las variaciones no se limitan a las mismas, p. ej., se puede utilizar un poliol modificado con cardanol. Por ejemplo, puede utilizarse un poliol no derivado de epoxi tal como el poliol Novolac derivado de cardanol, p. ej., como se describió en el n.° de publicación WO 2011/003446 (que puede alcoxilarse adicionalmente para formar un poliol hidroxilo). Otro ejemplo de un poliol modificado con cardanol se basa en una reacción de Mannich con formaldehído y una etanol amina para formar una base de Mannich que también es un poliol (que puede alcoxilarse adicionalmente para formar un poliol de hidroxilo).

El revestimiento de poliuretano pulverizable, según las realizaciones, puede exhibir al menos una de las siguientes características:

(1) Una composición pulverizable y curable, de manera que la viscosidad de la composición se reduce lo suficiente como para pulverizar mientras se sigue siendo curable para formar un revestimiento protector eficaz.

(2) El poliol epoxi modificado con cardanol derivado de epoxi puede impartir un buen rendimiento mecánico y resistencia térmica al producto curado, p. ej., formando una red reticulada. Por buen rendimiento mecánico se puede entender el revestimiento/capa de resultado, después de sumergirse durante una semana en una solución ácida, tiene una retención de resistencia a la tracción que es mayor que 100 % y una retención de porcentaje de alargamiento que es mayor que 5 % (p. ej., mayor que 90 % en realizaciones ilustrativas). En realizaciones ilustrativas, la retención en porcentaje de alargamiento puede ser baja, pero la resistencia a la tracción inicial (p. ej., mayor de 4000 psi) y la resistencia a la tracción después de la inmersión (p. ej., mayor de 5500 psi) puede ser lo suficientemente alta como para que el revestimiento aún proporcione ventajas significativas con respecto al buen rendimiento mecánico.

Revestimiento de poliuretano pulverizable

Con respecto a la formación del revestimiento de poliuretano pulverizable (p. ej., se pueden utilizar sistemas termoestables y/o termoplásticos), un sistema de poliuretano pulverizable incluye grupos de poliuretano formados por la reacción de un resto de isocianato (NCO) con un grupo reactivo de isocianato tal como un resto de hidroxilo (OH). Los sistemas de poliuretano incluyen una mezcla que tiene el componente de isocianato y el componente reactivo con isocianato y/o el producto de reacción del mismo en forma de un prepolímero terminado en isocianato. El sistema de poliuretano pulverizable puede ser un producto de reacción prefabricado incorporado en una composición para formar un revestimiento de manera que los componentes individuales que forman el sistema de poliuretano puedan incorporarse en una composición para formar el revestimiento justo antes de pulverizar los componentes, durante la pulverización de los componentes, después de pulverizar un componente y durante la pulverización de otro componente, y/o una combinación de los mismos.

Por ejemplo, el componente de isocianato puede hacerse reaccionar al menos parcialmente (o completamente) con el componente reactivo con isocianato para que esté en forma de un prepolímero terminado en isocianato, cuyo prepolímero se pulveriza sobre una superficie (tal como un contenedor grande) para formar un revestimiento protector para que tenga un sistema de un componente de un componente que se basa en el prepolímero para formar el revestimiento. Cuando se utiliza el prepolímero, se puede añadir directamente una cantidad adicional del poliol separado a la composición para formar el revestimiento para tener un sistema de dos componentes basado en prepolímero para formar el revestimiento. Cuando no se utiliza el prepolímero, el componente de isocianato y el componente reactivo con isocianato del sistema de resina de poliuretano pueden mezclarse directamente para formar el revestimiento como un producto de reacción del mismo para tener un sistema de dos componentes para formar el revestimiento. En realizaciones ilustrativas, se utiliza un sistema de dos componentes basado en prepolímero para formar un revestimiento protector pulverizable, en el que el componente de isocianato es un prepolímero terminado en isocianato prefabricado que luego se hace reaccionar con el componente reactivo con isocianato que incluye el poliol epoxi modificado con cardanol.

Con respecto a la formación del revestimiento de poliuretano pulverizable, el componente de isocianato incluye un poliisocianato (p. ej., al menos un poliisocianato) y/o un prepolímero terminado en isocianato derivado de al menos un poliisocianato (p. ej., al menos un prepolímero basado en poliuretano terminado en isocianato). Los poliisocianatos ilustrativos incluyen diisocianato de difenilmetano (MDI), diisocianato de tolueno (TDI), diisocianato de m-fenileno, diisocianato de p-fenileno (PPDI), diisocianato de naftaleno (NDI), diisocianato de isoforona (IPDI), diisocianato de hexametileno (HDI) y diversos isómeros y/o derivados de los mismos. Utilizando al menos uno de sus isómeros 2,4’-, 2,2’- y 4,4'-, MDI puede tener un polímero, un copolímero, una mezcla o una forma polimérica modificada. Los productos MDI ilustrativos son comercializados por The Dow Chemical Company con los nombres comerciales ISONATE, PAPI y VORANATE. Utilizando al menos uno de sus isómeros 2,4 y 2,6, t Di puede tener un polímero, un copolímero, una mezcla o una forma polimérica modificada. Los productos ilustrativos de TDI polimérico son comercializados por The Dow Chemical Company con la marca comercial de VORANATE. Según una realización ilustrativa, el al menos un isocianato tiene una funcionalidad promedio de 2,8 a 3,2 (p. ej., 2,2 a 2,9, etc.) y un contenido de grupo isocianato libre (es decir, contenido de NCO) de 25 % en peso a 35 % en peso (p. ej., 30 % en peso a 32 % en peso).

Con respecto a la formación del sistema de poliuretano pulverizable para formar un revestimiento, el componente reactivo con isocianato incluye al menos un poliol modificado con cardanol (que contiene al menos dos grupos hidroxilo y al menos un resto derivado de cardanol y/o CNSL), que según las realizaciones es un poliol epoxi modificado con cardanol (CME). El poliol CME puede formarse haciendo reaccionar un componente que contiene cardanol (tal como CNSL) con un componente epoxi. El poliol CME puede representar del 5 % en peso al 75 % en peso (p. ej., del 20 % en peso al 60 % en peso, del 30 % en peso al 55 % en peso, del 35 % en peso al 65 % en peso, del 35 % en peso al 50 % en peso, etc.) basado en el peso total de una composición para formar el revestimiento de poliuretano pulverizable. Por ejemplo, cuando el revestimiento se forma utilizando un sistema de un componente de un componente basado en prepolímero, el poliol CME puede representar del 5 % en peso al 75 % en peso (p. ej., del 30 % en peso al 75 % en peso, del 55 % en peso al 70 % en peso, del 60 % en peso al 65 % en peso, etc.) del peso total del sistema de un componente. Cuando el revestimiento se forma utilizando un sistema de dos componentes basado en prepolímero, el poliol CME puede representar del 5 % en peso al 75 % en peso (p. ej., del 20 % en peso al 65 % en peso, del 25 % en peso al 55 % en peso, del 35 % en peso al 50 % en peso, del 40 % en peso al 45 % en peso, etc.) del peso total del componente reactivo con isocianato del sistema de dos componentes. El poliol CME puede incluirse en un componente reactivo con isocianato para formar el prepolímero.

El componente reactivo con isocianato para formar el revestimiento de poliuretano pulverizable (o formar el prepolímero) puede incluir opcionalmente polioles adicionales (u opcionalmente una aminas), tales como un poliol de poliéter o poliéster. Por ejemplo, el poliol adicional puede ser un poliol de baja viscosidad para contrarrestar la viscosidad relativamente más alta del poliol CME. Si se incluye, al menos uno del poliol y/o amina adicional puede añadirse al mismo tiempo que el poliol CME o un tiempo diferente. Por ejemplo, cuando se utiliza un prepolímero en el sistema para formar el revestimiento de poliuretano pulverizable, el al menos un poliol adicional puede incluirse en el componente de poliol para formar el prepolímero (además del poliol CME) o añadido por separado a la composición pulverizable para formar el revestimiento. Cuando no se utiliza el prepolímero, el al menos un poliol adicional puede mezclarse con los componentes de la composición pulverizable al mismo tiempo que el poliol CME o la utilización de polioles adicionales puede evitarse. El al menos un otro poliol puede tener un elemento estructural basado en petróleo (p. ej., óxido de propileno, óxido de etileno y/u óxido de butileno) o un bloque de construcción derivado de aceite natural.

Según realizaciones ilustrativas, un poliol basado en óxido de propileno-glicerina, un poliol basado en poli (tetrametilen éter) glicol, un poliol a basado en polipropilenglicol y/o un poliol basado en polibutadieno se pueden utilizar en el componente reactivo con isocianato. Otro poliol ilustrativo tiene un contenido de polioxibutileno de al menos 50 % en peso (p. ej., un poliol de óxido de butileno-óxido de propileno). Por ejemplo, un poliéter basado en óxido de propileno (tal como uno comercializado con el nombre comercial VORANOL™ por The Dow Chemical Company), un poliol derivado de aceite natural (tal como aceite de ricino) y/o un poliol hidrófobo tal como uno con el nombre comercial VORAPEL™ comercializado por The Dow Chemical Company puede utilizarse en el componente reactivo con isocianato y/o en el componente de isocianato para formar un prepolímero.

Por ejemplo, cuando el poliol hidrófobo se utiliza para formar un prepolímero (como parte de un sistema de dos componentes), el poliol hidrófobo puede representar del 20 % en peso al 65 % en peso (p. ej., del 25 % en peso al 60 % en peso, del 30 % en peso al 55 % en peso, del 35 % en peso al 50 % en peso, del 40 % en peso al 45 % en peso, etc.) del peso total de la composición para formar el prepolímero. El poliol hidrófobo puede incluirse en el componente reactivo con isocianato (tal como mezclado con el poliol CME), en una cantidad del 1 % en peso al 45 % en peso (p. ej., del 5 % en peso al 40 % en peso, del 10 % en peso al 35 % en peso, del 20 % en peso al 35 % en peso, del 25 % en peso al 30 % en peso, etc.). El poliol hidrófobo puede tener un peso molecular promedio en número de 500 g/mol a 3000 g/mol (p. ej., 1000 g/mol a 2500 g/mol, 1500 g/mol a 2000 g/mol, etc.). El poliol hidrófobo puede tener una viscosidad que es inferior a 600 cP a 25 °C (p. ej., inferior a 550 cP a 25 0C y/o inferior a 500 cP a 25 0C). Por ejemplo, la viscosidad del poliol hidrófobo puede ser de 200 cP a 25 0C a 550 cP a 25 °C (por ejemplo, 300 cP a 25 °C a 500 cP a 25 °C, 400 cP a 25 °C a 500 cP a 25 0C, 450 cP a 25 °C a 500 cP a 25 0C, etc.). El poliol hidrófobo puede ser un diol o un triol.

En una realización ilustrativa que utiliza un sistema de dos componentes para formar un revestimiento, se utiliza un poliol hidrófobo de viscosidad relativamente inferior para formar un prepolímero terminado en isocianato en el primer componente y el poliol CME de viscosidad relativamente más alta se utiliza en el segundo componente (junto con otros aditivos tales como un agente de curado y/o catalizador). En una realización ilustrativa que utiliza un sistema de un componente para formar un revestimiento, tanto el poliol hidrófobo de viscosidad relativamente inferior como el poliol CME de viscosidad relativamente más alta pueden utilizarse para formar un prepolímero terminado en isocianato.

Para los sistemas de poliuretano pulverizables, el componente reactivo con isocianato y el componente de isocianato pueden añadirse a un valor de isocianato de 60 a 300 (p. ej., 60 a 120, 80 a 150, 90 a 120, 100 a 115, etc.). Esto puede ser el valor de isocianato utilizado para formar el prepolímero del componente de isocianato, para formar el producto de reacción del componente de isocianato y el componente reactivo con isocianato, y/o ambos. El valor de isocianato se mide como los equivalentes de isocianato en la mezcla de reacción para formar la resina de poliuretano, dividido entre los equivalentes totales de materiales que contienen hidrógeno reactivo con isocianato en la mezcla de reacción, multiplicado por 100. Considerado de otra manera, el valor de isocianato es la razón de los grupos isocianato con respecto a los átomos de hidrógeno reactivos con isocianato presentes en la mezcla de reacción, facilitado como porcentaje. Cuando se utiliza en forma de prepolímero, el producto de la reacción resultante puede tener un contenido de NCO (es decir, resto de isocianato) de 2 % en peso a 23 % en peso (p. ej., 3 % en peso a 15 % en peso, 4 % en peso a 8 % en peso, 4 % en peso a 6,5 % en peso, etc.). El valor de isocianato puede ser de 90 a 300 (p. ej., 150 a 250, 175 a 200, etc.)

El componente de isocianato y/o el componente reactivo con isocianato pueden incluir un componente aditivo, que incluye un aditivo tal como un agente curativo, un catalizador, un tensioactivo, un plastificante, una carga, un disolvente, un endurecedor, un extensor de cadena, un reticulante y/o aditivos conocidos en la técnica para su utilización en revestimientos de poliuretano pulverizable o epoxi.

Con respecto a la viscosidad del sistema de poliuretano pulverizable, se puede añadir un disolvente (p. ej., tolueno) como parte del componente aditivo. El disolvente puede ser un disolvente de baja presión de vapor que se evaporará en el proceso de curado y/o prácticamente no influirá o pueda mejorar las propiedades mecánicas de la composición de curado final. Por ejemplo, para los sistemas de viscosidad relativamente más bajos, no se añade disolvente en la composición. Según realizaciones ilustrativas, el revestimiento se fabrica utilizando un sistema de poliuretano pulverizable que incluye el poliol CME y excluye cualquier disolvente.

Los catalizadores ilustrativos incluyen catalizadores incluyen aminas terciarias, bases de Mannich formadas a partir de aminas secundarias, bases que contienen nitrógeno, hidróxidos de metales alcalinos, fenólicos alcalinos, alcoholatos de metales alcalinos, hexahidrotiazinas y compuestos organometálicos. El catalizador puede añadirse, en una cantidad de 0,001 % en peso a 10 % en peso, basado en el peso total del sistema de poliuretano pulverizable. El catalizador puede acelerar el tiempo de curado de los restos de isocianato (quizás en el componente de isocianato o en prepolímeros) e hidrógenos activos (quizás polioles y/o extensores de cadena) para ofrecer propiedades mecánicas. Los colorantes y/o pigmentos (tales como dióxido de titanio y/o negro de carbono) pueden incluirse en el componente de aditivo para impartir propiedades de color a los revestimientos de poliuretano. Los pigmentos pueden estar en forma de sólidos o una dispersión en un portador de resina. Pueden utilizarse refuerzos (p. ej., copos o vidrio molido y/o sílice de pirólisis) para impartir ciertas propiedades. Otros aditivos incluyen, p. ej., estabilizantes frente a UV, antioxidantes, agentes de liberación de aire y promotores de la adhesión, que pueden utilizarse independientemente dependiendo de las características deseadas del revestimiento de poliuretano.

El sistema de poliuretano pulverizable puede ser una composición curable que incluye agente de curado/componente de endurecedor además del sistema de poliuretano o como parte del sistema de poliuretano. La cantidad del componente de endurecedor utilizado puede variar dependiendo de si se utiliza el componente de endurecedor además de o como parte del sistema de poliuretano. En realizaciones ilustrativas, un endurecedor basado en amina (p. ej., uno que se conoce en la técnica para su utilización en sistemas epoxi de curado) puede excluirse porque los sistemas de poliuretano pulverizables dependen de la química de curado de uretano debido al contenido mínimo de epoxi residual.

Cuando se forma el revestimiento de poliuretano, se puede utilizar un proceso para curar la composición (p. ej., un proceso conocido en la técnica) para formar una composición termoestable o curada. Por ejemplo, la composición o formulación puede curarse en condiciones de procesamiento convencionales para formar una película, un revestimiento o un sólido. El curado de la composición curable puede llevarse a cabo en condiciones de reacción de curado que incluyen una temperatura predeterminada y durante un período de tiempo predeterminado suficiente para curar la composición. Las condiciones de curado pueden depender de los diversos componentes utilizados en la composición curable, tal como el endurecedor utilizado en la formulación. Las condiciones de reacción de curado incluyen, p. ej., llevar a cabo la reacción a una temperatura, generalmente en el intervalo de -5 0C a 60 0C (p. ej., de 00C a 50 °C, de 50C a 25 °C, etc.). Para aplicaciones pulverizables, el revestimiento puede aplicarse a sustratos, p. ej., mediante el utilización de pulverizadores sin aire y pulverizadores neumáticos asistidos por aire y similares. La composición aplicada puede curarse calentando la composición a las temperaturas de curado mencionadas anteriormente.

Formación del poliol CME

El poliol CME es un producto de reacción de una mezcla que incluye un componente epoxi y un componente reactivo con epoxi. El componente reactivo con epoxi incluye un componente de cardanol (y puede incluir un componente de fenol o derivado de fenol opcional). El componente reactivo con epoxi incluye fenoles con átomos de hidrógeno que son reactivos con grupos epoxi en el componente epoxi. El componente reactivo con epoxi puede incluir al menos 50 % en peso (p. ej., al menos 60 % en peso, al menos 70 % en peso, al menos 80 % en peso, al menos 90 % en peso y/o 100 % en peso) del componente de cardanol, basado en un peso total del componente reactivo con epoxi. Un resto del componente reactivo con epoxi puede ser el componente de fenol o derivado de fenol y/o el componente de aditivo. El componente epoxi y/o el componente reactivo con epoxi pueden incluir el componente aditivo (p. ej., que puede incluir un aditivo tal como un agente curativo, un catalizador, un tensioactivo, un plastificante, una carga, un disolvente, un extensor de cadena y/o un reticulante). Una relación de grupos epoxi en el componente epoxídico con respecto a los grupos epoxídicos reactivos en el componente reactivo con epoxi puede ser de 1:0,95 a 1:5 (p. ej., 1:0,95 a 1:4, 1:0,95 a 1:3, 1:0,95 a 1:2, 1:0,95 a 1:1,5, etc.). Según realizaciones ilustrativas, puede utilizarse un exceso del componente reactivo con epoxi, p. ej., la relación puede ser de 1:1,01 a 1:5, 1:1,05 a 1:3, 1:1,5 a 1:2,5, 1:2 a 1:3, etc.).

El componente epoxídico para formar el poliol IME incluye al menos una resina epoxídica. La al menos una resina epoxídica puede representar del 90 % en peso al 100 % en peso del componente epoxídico, siendo cualquier resto opcionalmente una parte o una totalidad del componente aditivo. La cantidad de resina epoxi puede estar en el intervalo de 0 % en peso a aproximadamente 95 % en peso basado en el peso total del sistema de poliuretano pulverizable (p. ej., de 10 % en peso a 75 % en peso, de 20 % en peso a 50 % en peso, etc.). Según las realizaciones, el sistema de poliuretano pulverizable incluye compuestos de resina epoxi que reaccionan con un resto de CNSL. Por ejemplo, dichos compuestos de resina epoxi pueden incluir una CNSL epoxidado, una CNSL modificada con resina epoxi, un producto de reacción de resina epoxi y CNSL, y mezclas de los mismos. Por ejemplo, el compuesto de resina epoxídica puede ser una resina epoxídica modificada con CNSL. Una resina epoxi modificada con CNSL incluye el producto de reacción de (i) una resina epoxi y (ii) CNSL tal como el componente de cardanol en CNSL. La resina epoxídica, el componente (i) utilizado para preparar la resina epoxídica modificada con CNSL puede ser, p. ej., una o más de las mismas resinas epoxídicas mencionadas anteriormente sin un resto líquido de cáscara de anacardo.

El componente epoxídico puede incluir una amplia variedad de compuestos epoxídicos. Puede utilizarse cualquier compuesto epoxi que mejore el rendimiento mecánico y térmico de la composición. Por ejemplo, los compuestos epoxídicos o poliepóxidos pueden ser alifáticos, cicloalifáticos, aromáticos, heterocíclicos y mezclas de los mismos. Las resinas epoxídicas útiles en las realizaciones descritas en la presente memoria pueden incluir, p. ej., resinas epoxídicas monofuncionales, resinas epoxídicas multifuncionales o polifuncionales, y combinaciones de las mismas. Las resinas epoxídicas ilustrativas para el componente epoxídico incluyen poliepóxidos que tienen al menos dos restos epóxido por molécula (p. ej., la resina epoxídica puede tener una funcionalidad epóxido de 2 a 10, una funcionalidad epóxido de 2 a 6, una funcionalidad epóxido de 2 a 4, etc.). La cadena principal de resina epoxídica puede ser saturada o insaturada, alifática, cicloalifática, aromática o heterocíclica y puede estar sustituida (p. ej., contener al menos un sustituyente tal como halógeno, hidroxilo y/o grupos éter). La resina epoxídica puede ser monomérica o polimérica. La resina epoxídica puede tener un peso epoxídico equivalente (EEW) de 20 g/eq a 1000 g/eq (p. ej., 30 g/eq a 800 g/eq, 50 g/eq a 600 g/eq, 100 g/eq a 500 g/eq, etc.), donde EEW es la medida del número de gramos de resina para un equivalente químico de un grupo epoxi.

Según realizaciones ilustrativas, se puede utilizar una resina epoxi líquida de materia prima que es del 60 % en peso al 95 % en peso (p. ej., del 70 % en peso al 90 % en peso, etc.) basado en el peso total de la resina epoxi, de un diglicidiléter de bisfenol, tal como bisfenol A y bisfenol F. El peso equivalente epoxi (EEW) de la resina epoxi líquida de materia prima puede ser de 150-250 (p. ej., 160-220, 170-200, etc.). Como se utiliza en la presente memoria, el término “resina epoxídica líquida” se refiere a la resina en un estado líquido sin añadir ningún disolvente. Las resinas epoxídicas ilustrativas incluyen bisfenol A diglicidil éter, bisfenol F diglicidil éter, resorcinol diglicidil éter, y triglicidil éteres de para-aminofenoles. El compuesto de resina epoxi que contiene un resto de CNSL puede ser, p. ej., un éter glicidílico de CNSL. El compuesto de éter glicidílico de CNSL puede ser uno o más de los compuestos preparados y descritos en Kanehashi, S., et al., Preparation and Characterization of Cardanol-based Epoxy Resin for Coating at Room Temperature Curing, Journal of Applied Polymer Science, 2013. 130(4): p. 2468-2478. Algunos de los compuestos de éter glicidílico de CNSL descritos en la referencia anterior incluyen, p. ej., monoglicidil éter de cardanol, diglicidil éter de cardol o mezclas de los mismos.

Una resina epoxídica líquida de material en bruto tiene la Fórmula (I) a continuación,

en donde n es 0 o 1 (en una realización ilustrativa n es 0). El valor de n promedio de la resina epoxi líquida (I) es de 0 a 1 (p. ej., de 0 a 0,5, de 0 a 0,3, etc.). R es independientemente H o -CH³.

El componente de resina epoxídica puede incluir una resina epoxídica que comercializada, p. ej. por The Dow Chemical Company con los nombres comerciales D.E.R. y D.E.N. Los ejemplos de resina epoxídica incluyen, aunque no de forma limitativa, D.E.R.™ 331, que es un producto comercial de The Dow Chemical Company, D.E.R. ™ 354 de The Dow Chemical Company, D.E.R. ™ 332 de The Dow Chemical Company, D.E.R. ™ 330 de The Dow Chemical Company y D.E.R. ™ 383 de The Dow Chemical Company. Las resinas epoxi ilustrativas comercializadas que pueden utilizarse incluyen DER™ 331, DER™ 383, DER™ 671, DER™ 736, DER™ 852, y DEN™ 438, que son comercializadas por The Dow Chemical Company. La viscosidad y el coste del poliol CME resultante pueden controlarse mediante la elección de la resina epoxídica utilizada en el componente epoxídico.

El componente de cardanol en el componente reactivo con epoxi para formar el poliol CME incluye un componente de cardanol (p. ej., CNSL) que puede ser un subproducto de procesamiento de anacardo (p. ej., puede extraerse de una capa entre un anacardo y una cáscara de anacardo). El cardanol es un monohidroxilo fenol que tiene una cadena de hidrocarburo larga en la posición meta. El cardanol útil en las realizaciones es un componente de CNSL, un aceite aislado de la cáscara de anacardo.

La concentración de cardanol en el CNSL puede basarse en el peso total del CNSL, aproximadamente el 10 % en peso, aproximadamente el 50 % en peso o aproximadamente el 90 % en peso; y al mismo tiempo, aproximadamente 99 % en peso o menos, aproximadamente 97 % en peso o menos, o aproximadamente 95 % en peso o menos. Por ejemplo, el componente de cardanol tiene un contenido de cardanol de al menos 50 % en peso (p. ej., de 60 % en peso a 100 % en peso, de 85 % en peso a 100 % en peso, etc.), basado en un peso total del segundo componente de cardanol. Una estructura ilustrativa de cardanol es un fenol que contiene un grupo hidroxilo y una cadena lateral alifática R¹en la posición meta, como se muestra en la Fórmula (II) a continuación,

en donde, Ri es -C¹⁵H²⁵, -C¹⁵H²⁷, o -C¹⁵H²⁹.

El componente de cardanol incluye cardanol como componente primario y puede incluir adicionalmente cardol, metilcardol y/o ácido anacárdico como componentes secundarios. El componente de cardanol puede someterse a un proceso de calentamiento (p. ej., en el momento de la extracción de la cáscara de anacardo), un proceso de descarboxilación y/o un proceso de destilación. El cardol puede ilustrarse, por ejemplo, mediante la siguiente fórmula química general:

La concentración de cardol en el CNSL puede basarse en el peso total del CNSL, aproximadamente el 0,1 % en peso o más, aproximadamente el 1 % en peso o más, o aproximadamente el 5 % en peso; y al mismo tiempo, aproximadamente 90 % en peso o menos, aproximadamente 50 % en peso o menos, o aproximadamente 10 % en peso o menos. Además, el CNSL puede incluir concentraciones menores de otros materiales tales como ácido anacárdico, oligómeros de cardanol, oligómeros de cardol y mezclas de los mismos. La concentración total de los otros materiales presentes en el CNSL puede ser inferior a aproximadamente el 10 % en peso.

Según realizaciones ilustrativas, el componente de cardanol puede incluir de 20 % en peso a 50 % en peso (p. ej., de 20 % en peso a 45 % en peso, de 20 % en peso a 40 % en peso, 30 % en peso a 40 % en peso, etc.) de cardol, con un resto basado en un total de 100 % en peso del componente de cardanol que es metilcardol y/o ácido anacárdico. El líquido de cáscara de anacardo del componente de cardanol es comercializado, p. ej., por HDSG Beijing Technology con el nombre comercial de serie F-120 o F-180. Sin pretender estar limitado por esta teoría, el primer componente de cardanol puede aumentar la hidrofobicidad, reducir la viscosidad, aumentar el tiempo de gelificación del sistema de poliuretano y/o proporcionar resistencia a la tracción. Con respecto al tiempo de gelificación, se puede lograr un equilibrio entre la necesidad de un tiempo de curado rápido para formar el revestimiento, la necesidad de una fluidez adecuada de los componentes durante el proceso de pulverización de los componentes que forman el revestimiento, y la necesidad de reducir y/o evitar un flujo excesivo de los componentes. El tiempo de gel (es decir, el tiempo de gel de cadena) se determina como el intervalo entre el momento en que los componentes reactivos se mezclan primero para formar una mezcla líquida de reacción hasta que la mezcla líquida de reacción se vuelve viscosa (es decir, el material ha construido un peso molecular suficiente para pasar de un líquido a un sólido). En particular, la determinación de la escozor puede incluir tocar repetidamente la mezcla de reacción con una barra y tirar de la barra lejos del líquido y se produce la unión cuando el material en la mezcla de reacción se ha polimerizado hasta el punto en que un único o múltiples filamentos permanecen en el extremo de la barra.

El componente reactivo con epoxi puede incluir al menos el 50 % en peso (p. ej., al menos el 60 % en peso, al menos el 70 % en peso, al menos el 80 % en peso, al menos el 90 % en peso y/o el 100 % en peso) del líquido de cáscara de anacardo, basado en un peso total del componente reactivo con epoxi. Un resto del componente reactivo con epoxi puede ser un componente de fenol o derivado de fenol opcional y/o el componente de aditivo (p. ej., que incluye al menos un catalizador y/o al menos un disolvente).

El componente de fenol o derivado de fenol opcional incluye al menos un fenol y/o al menos un derivado de fenol. La mezcla de reacción puede incluir el componente de fenol o derivado de fenol opcional en una relación molar de 0,5:1,5 a 1,5:0,5 (p. ej., 0,8: 1,2 a 1,2:0,8, 0,9:1, 1 a 1,1:0,9, etc.) para los moles del fenol o derivado de fenol a los moles del componente de cardanol en la mezcla de reacción. Por ejemplo, la cantidad molar del componente de cardanol utilizado puede reducirse basado en la cantidad molar del fenol o derivado de fenol utilizado. Los derivados de fenol ilustrativos incluyen un compuesto basado en naftol, un compuesto basado en fenilfenol y un compuesto basado en hexaclorofeno.

Por ejemplo, el componente reactivo con epoxi puede incluir de 0,1 % en peso a 20 % en peso (0,1 % en peso a 15 % en peso), basado en el peso total del componente reactivo con epoxi, de otro compuesto basado en fenol tal como un fenol dihídrico. El término fenol dihídrico se refiere a un compuesto fenólico que contiene 2 grupos hidroxilo. Según realizaciones ilustrativas, el fenol dihídrico se refiere a cualquiera de (a) un fenol con dos grupos hidroxilo en un anillo de benceno en la Fórmula (III), en donde R²es H o un C¹-C¹⁵cadena alifática; o (B) una composición que contiene dos anillos de benceno cada uno con un grupo hidroxilo en la Fórmula (IV), en donde R es H o -CH³; y R³a R¹⁰es H o una cadena alifática. C¹-C⁶.

Otro ejemplo de un fenol que contiene dos grupos hidroxilo es resorcinol.

Los catalizadores ilustrativos para formar el poliol CME incluyen aminas terciarias, bases de Mannich formadas a partir de aminas secundarias, bases que contienen nitrógeno, hidróxidos de metales alcalinos, alcóxidos metálicos, fenólicos alcalinos, alcoholatos de metales alcalinos, hexahidrotiazinas, compuestos organometálicos, compuestos de amonio cuaternario, compuestos de fosfonio y compuestos de sulfonio. Por ejemplo, el componente catalizador puede incluir NaOH, KOH, acetato de etil trifenil fosfonio, imidazol y/o trietilamina. El componente catalizador puede estar presente en una cantidad de 0,01 % en peso a 3 % en peso (p. ej., 0,03 % en peso a 1,5 % en peso, 0,05 % en peso a 1,5 % en peso, etc.) basado en el peso total de la mezcla de reacción para formar el poliol CME. La reacción entre el componente epoxídico y el componente reactivo con epoxi puede llevarse a cabo puro o en presencia de un disolvente orgánico inerte. Los disolventes ilustrativos incluyen cetona (tal como metil isobutil cetona y/o metil amil cetona), tolueno, xileno y éteres de glicol (tales como el dimetil éter de dietilenglicol). Se pueden incluir rellenos tales como cargas inorgánicas y/u orgánicas, agentes colorantes, agentes de unión al agua, sustancias tensioactivas, agentes de protección de plantas, extensores y/o plastificantes en el componente aditivo. La reacción para formar el poliol CME puede realizarse a una temperatura de 120 qC a 180 qC, p. ej., durante 1 hora a 48 horas.

El poliol CME incluye una cadena principal derivada de epoxi y al menos dos grupos reactivos con isocianato secundarios, es decir, grupos hidroxilo secundarios, para la reacción con grupos isocianato en el componente de isocianato. El poliol CME puede permitir el ajuste del tiempo de curado, p. ej., basado en la reactividad más lenta de los grupos reactivos con isocianato secundarios se refiere a grupos reactivos con isocianato primarios. La cadena principal epoxídica puede actuar como un bloque de construcción y determinar el número de funcionalidad y la estructura química del poliol CME resultante. La síntesis del poliol CME incluye una reacción entre cardanol en el segundo componente de cardanol y una resina epoxi abierta producida a partir de una reacción de apertura de anillo de la resina epoxi en el componente epoxi. Por ejemplo, el poliol CME incluye un enlace cardanol con la resina epoxi abierta al anillo, lo que da como resultado un enlace éter entre la resina epoxi abierta y el cardanol. El tiempo requerido para completar la reacción de modificación depende de los factores tales como la temperatura empleada, la estructura química del compuesto que tiene más de un átomo de hidrógeno reactivo por molécula empleado, y la estructura química de la resina epoxi empleada.

Según realizaciones ilustrativas, el poliol CME puede incluir un compuesto que tiene la siguiente Fórmula V cuando la síntesis se lleva a cabo utilizando una resina epoxídica, que tiene dos restos epóxido y una cadena principal de resina, y el segundo componente cardanol, que tiene en el mismo al menos un cardanol monoinsaturado:

En la Fórmula 1 anterior, los grupos R son independientemente iguales a C15H31-n (en la que n= 0, 2, 4 o 6) o C¹⁷H³³-n (en la que n = 0, 2, o 4). En particular, el grupo R es independientemente una cadena de alquilo lineal saturada o insaturada que incluye quince o diecisiete átomos de carbono, y el poliol CME puede derivarse de una mezcla de cardanol que incluye de manera diversa cardanoles que tienen diferentes grupos R. El epoxi en la Fórmula V es la cadena principal derivada de resina epoxi.

Según una realización ilustrativa, la síntesis de un poliol CME utilizando una resina de diepóxido basada en bisfenol A y el segundo componente de cardanol que tiene en el mismo al menos cardanol monoinsaturado, incluye la siguiente etapa de reacción:

Según otra realización ilustrativa, la síntesis de un poliol CME utilizando una resina epoxi de diepóxido alifática y el segundo componente de cardanol que tiene en el mismo al menos cardanol monoinsaturado, incluye la siguiente etapa de reacción:

Otras estructuras ilustrativas de poliol CME que se sintetizan utilizando diversas resinas epoxídicas aromáticas y el segundo componente de cardanol incluyen las siguientes:

El Primer poliol CME, anteriormente, se sintetiza utilizando una resina basada en poliepóxido aromático y cardanol monoinsaturado. El Segundo poliol CME, anteriormente, se sintetiza utilizando una resina de fenil diepóxido y cardanol monoinsaturado. El Tercer poliol IME, arriba, se sintetiza utilizando una resina basada en poliepóxido alifática y cardanol monoinsaturado. El Cuarto poliol CME, anteriormente, se sintetiza utilizando una resina de diepóxido basada en bisfenol A, fenol y cardanol monoinsaturado.

Sin pretender estar limitado por esta teoría, el cardanol en el poliol CME puede introducir hidrofobicidad en la resina de poliuretano resultante. El aumento de la hidrofobicidad puede expresarse como una baja absorbancia del agua en condiciones húmedas, p. ej., una baja absorción de agua. Además, la hidrólisis y el burbujeo (p. ej., el efecto de las burbujas que se generan mediante la liberación de dióxido de carbono de una reacción entre agua y un componente de isocianato en la mezcla de reacción) pueden reducirse y/o evitarse. La cadena principal derivada de resina epoxi del poliol CME puede proporcionar mejoras de propiedad tales como rendimiento mecánico y compatibilidad de material a la resina de poliuretano. El rendimiento mecánico y/u otras propiedades deseadas del poliol CME pueden ajustarse en vista del resto de la cadena de alquilo sobre el cardanol en el componente de cardanol. Los derivados de fenol o fenol añadidos en la mezcla de reacción para formar el poliol CME pueden inicializar la reacción de apertura de anillo del grupo epoxi, mientras que el componente de cardanol puede ofrecer características de hidrofobicidad y rendimiento antihidrólisis.

En la mezcla de reacción para formar el poliol CME, la relación de grupos epoxi en el componente epoxi con respecto a los grupos reactivos epoxídicos en el componente reactivo con epoxi es de 1:0,95 a 1:5 (p. ej., 1:0,98 a 1:4, 1:0,99 a 1:3, 1:1 a 1:2,5, 1:1 a 1:1,1, etc.). Por ejemplo, el exceso de grupos reactivos epoxi proporcionados a partir del componente de cardanol puede permitir una conversión suficiente de la resina epoxi al poliol CME y/o proporcionar una viscosidad baja a la mezcla de reacción (la cual baja viscosidad también permite una conversión suficiente). Un residuo epoxi que queda en el producto de reacción resultante de la mezcla de reacción para formar el poliol CME puede ser inferior al 0,2 % en peso, basado en un peso total del producto de reacción resultante. Por ejemplo, un peso equivalente de epóxido del producto de reacción resultante puede ser de 30.000 gramos/equivalente a 100.000 g/eq, medido según ASTM D1652. Un valor de hidroxilo de la mezcla de reacción resultante puede ser de al menos 40 mg de KOH/g (p. ej., de 40 mg de KOH/g a 300 mg de KOH/g, 60 mg de KOH/g a 200 mg de KOH/g, 80 mg de KOH/g a 100 mg de KOH/g, etc.), medido según ASTM D4274. El valor de hidroxilo puede tener en cuenta el poliol CME y los grupos hidroxilo sin reaccionar en el componente reactivo con epoxi.

Según una realización ilustrativa, puede realizarse la conversión completa (es decir, una tasa de conversión de al menos 93 %) de los grupos epoxi en la mezcla de reacción para formar el poliol CME a grupos hidroxilo. Según realizaciones ilustrativas, la mezcla de reacción que forma el poliol CME puede tener una tasa de conversión del 95 % de los grupos epoxi en grupos hidroxilo y un EEW de al menos 9000 g/eq o una tasa de conversión de 98,5 % de los grupos epoxi a grupos hidroxilo y un EEW de al menos 30.000 g/eq. Por ejemplo, la conversión completa puede demostrarse mediante caracterización de espectros de cromatografía de permeación en gel (GPC), que puede indicar que el componente epoxi de menor peso molecular ha reaccionado esencialmente dando como resultado una conversión completa en el poliol CME de mayor peso molecular. La conversión completa puede demostrarse mediante espectrometría infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), que puede indicar que el patrón infrarrojo correspondiente al componente epoxi no está esencialmente presente o está presente en una cantidad insignificante en el patrón infrarrojo correspondiente al poliol CME. La conversión completa puede demostrarse mediante espectrometría de resonancia magnética nuclear, que puede indicar que el patrón de propiedades magnéticas correspondiente al componente epoxi no está esencialmente presente o está presente en una cantidad insignificante en el patrón de propiedades magnéticas correspondiente al poliol CME.

Revestimientos protectores para contenedores industriales grandes

El revestimiento de poliuretano pulverizable puede utilizarse como revestimientos protectores para contenedores industriales grandes (p. ej., contenedores industriales con capacidad para más de 10.000 galones), que frecuentemente se utilizan para contener materiales abrasivos y/o corrosivos, ya que dichos contenedores están revestidos con un revestimiento protector. Por ejemplo, los contenedores industriales grandes, tales como los tanques de fracturación, se utilizan en la industria del petróleo y gas para almacenar y transportar fluidos de fracturación hidráulicos hacia y desde sitios de pozo. Dado que el fluido de fracturación hidráulica puede incluir materiales corrosivos tales como ácido clorhídrico y disolventes tóxicos tales como tolueno y xileno, para reducir y/o minimizar la posibilidad de fugas, el tanque de fracturación (p. ej., el interior) está revestido con el revestimiento protector. Debido a la gran superficie de los contenedores, se buscan revestimientos protectores que sean pulverizables sobre grandes superficies y que ofrezcan resistencia química para su utilización en las superficies de los contenedores industriales grandes.

El ácido clorhídrico se utiliza comúnmente en aplicaciones tales como minería, refinado, limpieza de productos metálicos, galvanoplastia y recuperación de petróleo y gas. Sin embargo, debido a su naturaleza corrosiva, el almacenamiento y transporte de HCl presenta un desafío significativo para los usuarios finales. Cuando se utilizan tanques y contenedores de acero (tales como vagones ferroviarios) para almacenar HCl, típicamente se recubren con un revestimiento de goma elastomérico para proteger contra la corrosión. Sin embargo, estos revestimientos de caucho son caros y requieren la presencia constante de ácido para evitar que el caucho se seque y se vuelva quebradizo. Además, las resinas epoxídicas aplicadas por pulverización se pueden utilizar para proteger contra la corrosión, pero este revestimiento puede ser difícil de aplicar a superficies frías y formar revestimientos quebradizos propensos a grietas cuando se cura. Los revestimientos de poliuretano y poliurea, a diferencia de los revestimientos epoxídicos, se pueden aplicar a temperaturas extremadamente bajas y formar revestimientos resistentes y flexibles, pero los revestimientos basados en poliuretano pueden no producir resistencia a concentraciones de HCL que superan el 28 % basado en el volumen.

El revestimiento protector se forma mediante un equipo de pulverización y presenta resistencia química en ambientes abrasivos y/o corrosivos. El revestimiento protector puede aplicarse mediante máquinas de pulverización a alta presión de varios componentes sobre una superficie de un contenedor industrial grande, tal como un tanque de fracturación. El equipo multicomponente puede combinar y/o mezclar el componente de isocianato y el componente reactivo con isocianato, p. ej., a alta presión, tal como 1000 psi a 3000 psi. Los componentes también pueden calentarse, p. ej., dentro del equipo de pulverización, a una temperatura de aplicación dentro del intervalo de 60 0C y 80 0C. Cada componente que se pulveriza desde el equipo de pulverización puede tener una viscosidad inferior a 1500 cP a 25 0C (p. ej., sin añadir disolventes y/o diluyentes).

Todos los porcentajes son en peso, salvo que se indique lo contrario. Todos los valores para el peso molecular se basan en el peso molecular promedio en número, salvo que se indique lo contrario.

Ejemplos

Formación del poliol CME

Se usan los siguientes materiales:

El poliol ACME se prepara mezclando D.E.R. ™ 383 and CNSL A. En particular, aproximadamente 182 gramos de D.E.R. ™ 383 y aproximadamente 330 gramos de CNSL se añaden a un matraz de fondo redondo de 4 cuellos (equipado con un termómetro, un agitador mecánico y una conexión de nitrógeno) para formar una mezcla de reacción para formar el poliol CME. En la mezcla de reacción, una relación de grupos epoxi en la D.E.R™ 383 a grupos hidroxilo reactivos con epoxi en el CNSL A es aproximadamente 1:1,05. A continuación, el matraz se purga minuciosamente y se protege con nitrógeno durante 10 minutos. A continuación, la agitación de la mezcla de reacción dentro del matraz se inicia a temperatura ambiente (es decir, dentro del intervalo de 20 0C A 23,5 0C) y se añaden aproximadamente 0,26 gramos del Catalizador A en la mezcla de reacción, durante el cual se continúa la agitación del período de tiempo y se aplica calor a la mezcla de reacción. Una vez que se alcanza una temperatura de 160 0C, esa temperatura se mantiene durante cuatro horas. Después de eso, se continúa la protección de nitrógeno hasta que la mezcla de reacción para formar el CME se ha enfriado hasta 40 0C. El poliol CME resultante tiene un peso equivalente de aproximadamente 490 g/mol equivalente y un valor de hidroxilo de aproximadamente 123 mg de KOH/g.

Además, el poliol CME resultante incluye un componente que tiene la siguiente Estructura 1 molecular:

Formación de prepolímero utilizando poliol CME (Ejemplo de trabajo 1)

Se usan los siguientes materiales:

Se prepara un prepolímero utilizando el poliol CME descrito anteriormente, según las formulaciones mostradas en la Tabla 1, a continuación. Para formar el prepolímero, el poliol CME se hace reaccionar con un isocianato (ISONATE™ 143L) para sintetizar prepolímeros basado en poliuretano, que se derivan de química epoxi, que tienen un contenido de NCO objetivo de 4 % en peso a 5 % en peso (es decir, contenido de grupo isocianato basado en el peso total del componente de prepolímero. El valor de isocianato para la formación del prepolímero es de aproximadamente 1,05.

Tabla 1

El prepolímero se prepara añadiendo la cantidad apropiada de isocianato a en un matraz de cuatro cuellos de 1000 mL equipado con condensador, termómetro, agitador mecánico y embudo de goteo. El matraz se purga minuciosamente y se protege con nitrógeno. La agitación se inicia a temperatura ambiente (aproximadamente 25 0C). El poliol CME y el diol se mezclan para formar una mezcla polimérica antes de mezclarlos con el isocianato (la mezcla de poliol se seca con reflujo de tolueno mediante el equipo DEAN STARK antes de su utilización). A continuación, la mezcla de poliol se añade gota a gota al isocianato, junto con la temperatura que aumenta lentamente hacia 60 0C. Después de que la temperatura total del sistema sea estable, la temperatura se eleva a 70 0C durante 2 horas. A continuación, el prepolímero resultante se filtra para comprobar el contenido de NCO. El prepolímero puede utilizarse en un sistema de un componente o un sistema de dos componentes.

Formación de un sistema de dos componentes utilizando el poliol CME (Ejemplo de trabajo 2)

Se usan los siguientes materiales:

Se prepara una formulación de dos componentes utilizando un primer componente y un segundo componente como se muestra en la Tabla 2, a continuación. Los porcentajes en peso en la Tabla 2 se basan en el peso total del primer componente o segundo componente correspondiente.

Tabla 2

El Primer componente se prepara utilizando un matraz de fondo redondo de tres bocas al que se añade el isocianato B seguido de 1 gota de cloruro de benzαlo mientras se realiza la purga con nitrógeno seco. A continuación, el poliol A se añade al matraz de fondo redondo de tres bocas y la mezcla reactiva se agita utilizando un agitador superior a 300 rpm. La mezcla se calienta lentamente a una temperatura de 80 °C en el transcurso de 30 minutos y se mantiene a esa temperatura durante 3 horas. El Primer componente es un prepolímero que tiene un contenido en NCO de 15 % en peso.

El Segundo componente se prepara mezclando el poliol CME, el poliol A, el agente de curado y los catalizadores B y C. Estos componentes se mezclan durante 1 minuto en un FlackTek SpeedMixer™ para buscar la homogeneidad.

Preparación y examen de placas

Las placas se preparan utilizando los Ejemplos de trabajo 1 y 2 descritos anteriormente, y utilizando las Formulaciones comparativas A y B descritas a continuación.

Se usan los siguientes materiales:

El Ejemplo de trabajo 1 es un sistema de un componente que utiliza el prepolímero. El Ejemplo de trabajo 2 es un sistema de dos componentes, en el que se añade el Segundo componente premezclado al Primer componente. A continuación, el Primer y Segundo componentes se mezclan rápidamente (durante 10 segundos) utilizando el FlackTek SpeedMixer™. Para ambos Ejemplos de trabajo 1 y 2, se preparan láminas de elastómero utilizando una isoterma PM (u otro equipo de pulverización de alta presión adecuado para componentes plurales). Los materiales se dispensan a una presión estática de 2000 psi mediante la utilización de una pistola de fusión Graco (o se puede utilizar una pistola pulverizadora de poliurea Probler AP-2). Las muestras se pulverizan sobre una superficie de polietileno de baja energía y las láminas se pueden desprender en 20-30 minutos de pulverización.

Para la Formulación comparativa A, VORASTAR® 6490 se añade al VORASTAR® 6582. A continuación, los componentes se mezclan rápidamente (durante 10 segundos) utilizando el FlackTek SpeedMixer™. Para la Formulación comparativa B, VORASTAR® 6320 se añade al VORASTAR® 6651. A continuación, los componentes se mezclan rápidamente (durante 10 segundos) utilizando el FlackTek SpeedMixer™. Para ambas Formulaciones comparativas A y B, se preparan láminas de elastómero utilizando una Isoterma PM (u otro equipo de pulverización de alta presión adecuado para componentes plurales). Los materiales se dispensan a una presión estática de 2000 psi mediante la utilización de una pistola de fusión Graco (o se puede utilizar una pistola pulverizadora de poliurea Probler AP-2). Las muestras se pulverizan sobre una superficie de polietileno de baja energía y las láminas se pueden desprender en 20-30 minutos de pulverización.

A continuación, se realizan pruebas de exposición química al tener las placas para cada uno de los Ejemplos de trabajo 1 y 2 y los Ejemplos comparativos A y B sumergidos en una solución basada en agua que incluye el 37 % en peso de HCl. La solución se mantiene a una temperatura de 25 °C durante un período de siete días, con las placas sumergidas dentro de la solución. En particular, las pruebas de exposición química se realizan sumergiendo cupones de 5,08 x 5,08 cm (2 x 2 pulgadas) de cada material en el medio indicado durante un período de siete días. A continuación del período de exposición, las muestras sumergidas se enjuagan con agua DI, se secan con una toalla de papel y se almacenan en bolsas Ziploc para pruebas adicionales. Para las pruebas, se cortan “huesos de perro” replicados a partir de cada muestra cuadrada. La resistencia a la tracción y el porcentaje de alargamiento a la rotura se determinan según ASTM D-1708.

Tabla 3

Con respecto a la Tabla 3, anteriormente, la tracción y el porcentaje de alargamiento son medidos según ASTM D-1708. La retención de resistencia a la tracción y el porcentaje de alargamiento se calculan en función de las siguientes ecuaciones para el cambio porcentual en la resistencia a la tracción:

Ecuación (A): Cambio porcentual de la resistencia al tacto = 100-[(Resistencia a la tracción inicial - Resistencia a la tracción final)/(Resistencia a la tracción inicial)]*100

mientras que la resistencia inicial a la tracción menos la resistencia a la tracción final es un valor absoluto.

Ecuación (B): Cambio porcentual en el alargamiento = 100-[(Alargamiento inicial - Alargamiento Final)/(Alargamiento inicial)]*100

mientras que el alargamiento inicial menos el alargamiento final es un valor absoluto.

La retención se calcula como 100 cambio porcentual (de resistencia a la tracción o alargamiento), cuando se observa un aumento. Además, la retención se calcula como 100 - cambio porcentual (de resistencia a la tracción o alargamiento), cuando se observa una disminución.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una composición de revestimiento de poliuretano pulverizable, que comprende el producto de reacción de un componente de isocianato y un componente reactivo con isocianato, en donde:

el componente de isocianato incluye un isocianato, y

el componente reactivo con isocianato incluye un poliol epoxi modificado con cardanol, siendo el poliol epoxi modificado con cardanol un producto de reacción de un componente epoxi y un componente reactivo con epoxi en una relación de grupos epoxi a grupos reactivos epoxi de 1:0,95 a 1:5, incluyendo el componente reactivo epoxi un componente de cardanol, y teniendo el poliol epoxi modificado con cardanol un peso equivalente de epóxido de 30.000 g/eq a 100.000 g/eq.

2. La composición de revestimiento de poliuretano pulverizable según la reivindicación 1, en donde el componente de cardanol tiene un contenido de cardanol de al menos 50 % en peso, basado en un peso total del componente de cardanol.

3. La composición de revestimiento de poliuretano pulverizable según la reivindicación 2, en donde el componente de cardanol es líquido de cáscara de anacardo.

4. La composición de revestimiento de poliuretano pulverizable según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el producto de reacción del componente de isocianato y el componente reactivo con isocianato es un prepolímero terminado en isocianato que tiene un contenido en resto de isocianato de 2 % en peso a 23 % en peso.

5. La composición de revestimiento de poliuretano pulverizable según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el componente de isocianato incluye un prepolímero terminado en isocianato que es el producto de reacción de al menos un poliisocianato y al menos un poliol hidrófobo.

6. Un sistema de reacción basado en poliuretano pulverizable para formar un revestimiento protector en contenedores industriales que comprende la composición de revestimiento de poliuretano pulverizable según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.

7. Un proceso para formar un revestimiento de poliuretano pulverizable, que comprende:

proporcionar un poliol epoxi modificado con cardanol que es un producto de reacción de un componente epoxi y un componente reactivo con epoxi en una relación de grupos epoxi a grupos reactivos con epoxi de 1:0,95 a 1:5, incluyendo el componente reactivo con epoxi un componente de cardanol, teniendo el poliol epoxi modificado con cardanol un peso equivalente de epóxido de 30.000 g/eq a 100.000 g/eq,

preparar un sistema de resina de poliuretano haciendo reaccionar un componente de isocianato que incluye un poliisocianato y un componente reactivo con isocianato que incluye el poliol epoxi modificado con cardanol,

pulverizar el sistema de resina de poliuretano como un revestimiento sobre una superficie.

8. Un proceso para preparar la composición de revestimiento de poliuretano pulverizable según la reivindicación 1, que comprende:

(A) preparar una composición basada en poliuretano, mediante

proporcionar un poliol epoxi modificado con cardanol que es un producto de reacción de un componente epoxi y un componente reactivo con epoxi en una relación de grupos epoxi a grupos reactivos con epoxi de 1:0,95 a 1:5, incluyendo el componente reactivo epoxi un componente de cardanol, teniendo el poliol epoxi modificado con cardanol un peso equivalente de epóxido de 30.000 g/eq a 100.000 g/eq,

preparar un sistema de resina de poliuretano mezclando un componente de isocianato que incluye un poliisocianato y un componente reactivo con isocianato que incluye el poliol epoxi modificado con cardanol, y

(B) curar el sistema de resina de poliuretano.

9. La composición de revestimiento de poliuretano pulverizable según la reivindicación 1, en donde el componente de isocianato y el componente reactivo con isocianato se pulverizan sobre una superficie para formar el revestimiento de poliuretano pulverizable.

10. La composición de revestimiento de poliuretano pulverizable según la reivindicación 9, en donde la superficie es un contenedor industrial grande.