FR3123653A1 - Compositions polyaspartiques - Google Patents

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Abstract

L’invention se rapporte à des compositions de préparations de revêtement comprenant au moins un composé ester polyaspartique, au moins un composé isocyanate et optionnellement au moins un additif.

Description

Compositions polyaspartiques
L’invention se rapporte à une composition de préparation de revêtement comprenant un ester polyaspartique et un composé isocyanate.
L’invention concerne aussi un procédé de préparation de telles compositions ainsi que l’utilisation de telles compositions en tant que revêtement de protection.
L’invention concerne aussi un revêtement de protection comprenant les compositions polyaspartiques.
En particulier, l'invention concerne une composition pour la préparation d'un revêtement dont la flexibilité est améliorée, ainsi que la durée de vie en pot d'une formulation pour peinture ou pour vernis et dont la viscosité est diminuée.
Etat de la technique
Les revêtements comprenant des esters polyaspartiques sont majoritairement utilisés pour leur propriété de réticulation rapide, de résistance à l’abrasion, à la corrosion et/ou leur utilisation dans des formulations à haut taux d’extrait sec.
À titre d’exemple de ces compositions comprenant des esters polyaspartiques, on peut citer le brevet EP0573860 qui décrit une composition comprenant un polyisocyanate, un ester polyaspartique et un catalyseur. La demande de brevet WO202016292 décrit un autre type de composition comprenant au moins un ester polyaspartique, au moins un prépolymère isocyanate et un catalyseur.
De manière générale, les compositions comprenant des esters polyaspartiques ont des temps de vie en pot très courts et sont très peu flexibles (élongation à la rupture < 50 %). De plus, certaines de ces compositions polyaspartiques comprennent des solvants ou des catalyseurs, ce qui peut entrainer d’autres problèmes.
Les temps de vie en pot sont généralement améliorés par :
l’utilisation de solvant dans des compositions comprenant des esters polyaspartiques qui permet de réduire la viscosité de la composition et sa vitesse de réticulation,
l’utilisation de diluants réactifs de faible viscosité généralement en faible quantité (< 30 wt%).
L’utilisation de solvants ou de diluants réactifs en faible quantité permet de résoudre les problèmes de temps de vie en pot trop courts, mais ne permet pas d’améliorer la flexibilité d’une composition comprenant des esters polyaspartiques.
Pour résoudre ce problème particulier de flexibilité, il est souvent ajouté aux compositions polyaspartiques des composés prépolymères isocyanates élastomères. Ces prépolymères isocyanates ont généralement un faible titre NCO (< 13 %) et une haute viscosité (> 1500 mPa.s), ce qui limite leurs possibilités d’applications.
De ce fait, ces compositions polyaspartiques comprennent généralement d'importantes quantités de solvant afin d'abaisser ou de maîtriser leur viscosité et/ou d’améliorer la durée de vie en pot. Ces solvants sont habituellement des composés organiques volatils (COV) ou bien des sources de tels COV.
De plus, l’ajout de catalyseurs s’avère problématique au vu de la toxicité qu’ils induisent que ce soit pour la santé des manipulateurs ou pour l’environnement.
Il existe donc un besoin de trouver de nouvelles compositions polyaspartiques à base d'isocyanate sans solvant ni catalyseurs, flexibles (élongation à la rupture > 50 %) et dont la viscosité de la partie isocyanate est faible (< 1500 mPa.s).
Ainsi, la présente invention fournit une composition de préparation d'un revêtement particulièrement avantageuse dans le domaine du recouvrement de sol ou de l’éolien.
L'invention permet d'apporter une solution aux différents problèmes liés aux compositions de préparation de revêtement de l'état de la technique, en particulier les problèmes liés à la difficulté d’application lorsque la composition est trop visqueuse, mais également les problèmes liés à la ductilité des revêtements lorsqu’ils ne sont pas assez flexibles.
L’invention est liée à des compositions de préparation de revêtement ayant une élongation améliorée et dont la partie isocyanate a un titre NCO supérieur à 13% et une viscosité acceptable, c’est-à-dire inférieure à 1500 mPa.s à 25 °C. Par propriété d’élongation améliorée, on entend une élongation à la rupture supérieure à 50 %.
En particulier, l'invention concerne une composition de préparation de revêtement comprenant :
au moins un composé ester polyaspartique (a), au moins un composé isocyanate (b),
optionnellement au moins un additif (c).
L'invention concerne plus spécifiquement une composition pour la préparation d'un revêtement dans laquelle le composé isocyanate (b) est un mélange d’isocyanates comprenant :au moins un allophanate (b1) et au moins un isocyanate polyfonctionnel (b2) et dans lequel le rapport massique (b1)/(b2) se situe entre 50/50 et 99/1.
Préférentiellement, le rapport massique (b1)/(b2) se situe entre 55/45 et 95/5. Encore plus préférentiellement, le rapport massique (b1)/(b2) se situe entre 60/40 et 95/5.
Le ratio molaire entre les mélanges (a) et (b) défini par le nombre de fonctions NH pour (a) et le nombre de fonctions NCO pour (b) est compris entre 0,7 et 1,3, préférentiellement 0,8 à 1,2, plus préférentiellement 0,9 à 1,1 ou encore plus préférentiellement est égal à 1. Le nombre de fonctions NCO du composé (b) est égal à la somme du nombre des fonctions NCO du composé (b1) et du composé (b2).
L'ester polyaspartique (a) a de préférence une teneur en groupement NH comprise entre 2 et 8 % en masse, plus préférentiellement comprise entre 3 et 7 %.
L'ester polyaspartique (a) a de préférence une viscosité allant de 500 à 4000 mPa.s.
L’ester polyaspartique (a) selon l’invention est obtenu par la réaction de Michael d’un système comprenant une polyamine et un ester. Cet ester est préférablement un maléate ou un fumarate ou un mélange de ceux-ci.
Selon l’invention, le terme « polyamine » fait référence aux composés comprenant au moins deux groupements amines libres primaires et/ou secondaires. Le terme « polyamine » inclut également les polymères comprenant au moins deux groupements aminés pendants et/ou terminaux.
La réaction pour préparer l’ester polyaspartique (a) peut être réalisée sans solvant ou en présence d’un solvant adapté. Ce solvant est préférablement un ou plusieurs alcools, éthers, acétates, cétones ou un mélange de ceux-ci.
Le ou les alcools utilisés comme solvants peuvent être par exemple le méthanol, éthanol, butylglycol et propanol. L'acétate utilisé comme solvant est de préférence l'acétate de n-butyle.
La cétone utilisée comme solvant est de préférence le méthyle éthyle cétone dialkane.
L’ester polyaspartique (a) est de préférence un ester polyaspartique selon la formule générale (I) :
dans laquelle X représente une chaine aliphatique ou une chaine polyéther, R1et R2sont, indépendamment l’un de l’autre, un groupe organique qui est inerte vis-à-vis d'un groupement isocyanate à pression atmosphérique normale (environ 100 Pa) et à 100 °C ou moins, n représente un nombre entier supérieur ou égal à 2.
De préférence, R1et R2sont indépendamment l’un de l’autre, un résidu alkyle ayant 1 à 10 atomes de carbone, plus préférentiellement R1et R2sont indépendamment l’un de l’autre, choisis parmi les groupements méthyles, éthyles ou butyles.
n est de préférence un nombre entier compris entre 2 et 4, plus préférablement 2.
De préférence, dans la formule générale (I), X est composé d’un ou plusieurs des résidus suivants : un résidu polyéther, un résidu alkyle linéaire, un résidu alkyle ramifié et un résidu cycloalkyle.
Dans la formule générale (I), si n = 2, l’ester polyaspartique (a) est préparé par réaction d’une polyamine de formule (I.a) et d’un maléate et/ou d’un fumarate de formule (I.b).
La polyamine de formule (I.a) est de préférence choisie parmi l’éthylènediamine, 1,2-diaminopropane, 1,4-diaminobutane, 1,3-diaminopentane, 1,6-diaminohexane, 2,5-diamino-2,5-diméthylhexane, 1,6-diaminohexane, 2,2,4-triméthyl-1,6-diaminohexane, 2,4,4-triméthyl-1,6-diaminohexane, 1,11-diaminoundécane, 1,12-diaminododécane, 1,3-cyclohexanediamine et 1,4-cyclohexanediamine, amino-3,3,5-triméthyl-5-aminométhylcyclohexane, 2,4-hexahydrotoluènediamine, 2,6-hexahydrotoluènediamine, 2,4'-diamino-dicyclohexylméthane, 4,4'-diamino-dicyclohexylméthane, 3,3'-dialkyl-4,4'-diaminodicyclohexylméthane, 2,4,4'-triamino-5-méthyldicyclohexylméthane, 2-méthyl-1,5-pentanediamine, 1,3-xylènediamine et 1,4-xylènediamine; et plus préférablement choisie parmi 1,4-aminobutane, 1,6-diaminohexane, 2,2,4-triméthyl-1,6-diaminohexane, 2,4,4-triméthyl-1,6-diaminohexane, amino-3,3,5-triméthyl-5-aminométhylcyclohexane, 4,4’-diamino-dicyclohexylméthane, 3,3'-dialkyl-4,4'-diaminodicyclohexylméthane, 2-méthyl-1,5-pentanediamine; encore plus préférablement choisie parmi 2-méthyl-1,5-pentanediamine, amino-3,3,5-triméthyl-5-aminométhylcyclohexane, 2,4'-diamino-dicyclohexylméthane, 4,4’-diamino-dicyclohexylméthane et 3,3'-dialkyl-4,4'-diaminodicyclohexylméthane, polyétherpolyamine de fonctionnalité 2 et de masse molaire moyenne en nombre (Mn) inférieure à 1000 g/mol.
Le maléate et/ou le fumarate de formule (I.b) sont de préférence choisis parmi le maléate de diméthyle, maléate de diéthyle, maléate de dibutyle, fumarate de diméthyle, fumarate de diéthyle et fumarate de dibutyle.
Le rapport molaire entre le maléate et/ou le fumarate (I.b) et la polyamine (I.a) est de préférence de 2:1.
Le rapport molaire entre les doubles liaisons oléfiniques du maléate et/ou du fumarate (I.b) et les groupes amino primaires de la polyamine (I.a) est de préférence de 1:1.
Le produit obtenu à partir de la réaction entre (I.a) et (I.b) est de préférence purifié par distillation afin d’obtenir l'ester polyaspartique (a).
Les composants de la réaction (I.a) et (I.b) peuvent comprendre ou non un solvant, et comprennent de préférence un solvant.
Le solvant est de préférence un ou plusieurs des solvants suivants : méthanol, éthanol, propanol et/ou dioxane.
Le ou les esters polyaspartiques (a) de formule générale (I) sont un ou des esters polyaspartiques ou un mélange d'esters polyaspartiques :
de formule générale (Il) et/ou,
de formule générale (III) et/ou
de formule générale (IV) et/ou
de formule générale (V) et/ou
dans lesquelles les groupements R1et R2sont indépendamment l’un de l’autre un groupement alkyle en C1-C10et u est un nombre entier compris entre 1 et 10.
Préférentiellement, u est un nombre entier compris entre 2 et 6, encore plus préférentiellement, u est un nombre entier compris entre 2 et 4.
De préférence, dans les formules générales (II), (III), (IV) et (V), les groupements R1et R2sont, indépendamment l’un de l’autre, un ou plusieurs méthyles, éthyles ou butyles, de préférence, R1et R2sont des groupements éthyles.
L’ester polyaspartique (a) est plus préférablement choisi parmi les composés réagissant avec les isocyanates décris dans les brevets US512617, US523674, US5489704, US5243012, US5736604, US6458293, US6833424, US7169876 ou US2006/0247371.
L’ester polyaspartique (a) est encore plus préférablement choisi parmi la N, N'-(méthylènedicyclohexane-4,1-diyl)bis-DL-aspartate de tétraéthyle, N, N'-( méthylènebis(2-méthyl-cyclohexane-4,1-diyl)bis-DL-aspartate de tétraéthyle ou N, N'-(2-méthylpentane)bis-DL-aspartate de tétraéthyle
Selon l’invention, l’allophanate (b1) est de fonctionnalité NCO égale à 2,1± 0,3 ou préférentiellement, 2,1 ± 0,2 ou préférentiellement 2,1 ± 0,1 et est de formule générale (VI)
dans laquelle R3et R4, pouvant être identiques ou différents, représentent un groupe hydrocarboné, choisi parmi une fonction isocyanate, carbamate, urée, biuret uretinedione, acylurée, isocyanurate, isocyanate bloquée, allophanate,
R5représente le reste d’une molécule comprenant une fonction OH après réaction de cet OH avec une fonction isocyanate et dont la molécule avec le groupement OH peut comprendre également une fonction éther ou polyéther et choisi parmi un silanol, un monoalcool aliphatique à chaîne linéaire en C12-C20, un monoalcool aliphatique à chaîne ramifiée en C12-C20, un diol à chaîne linéaire en C2-C40ou un diol à chaîne ramifiée en C3-C40dont au moins un des groupements hydroxyles est substitué et qui est de formule générale (VII) :
dans laquelle T1représente un groupe alkyle linéaire en C1-C20, un groupe alkyle ramifié en C1-C20, un groupement de formule T3-CO-CH3dans laquelle T3représente un groupe alkyle linéaire en C1-C20ou un groupe alkyle ramifié en C1-C20; T2représente un hydrogène ou un groupe alkyle, de préférence un groupe alkyle en C1-C8ou un groupement éther de formule -CH2OT4dans laquelle T4représente une chaîne hydrocarbonée, notamment une chaîne polyalkylène ou une chaîne polyoxyalkylène ou une chaîne polyoxyéthylène; m représente un nombre entier allant de 1 à 50.
Par fonction isocyanate bloquée, on entend toute fonction isocyanate ayant réagi avec un agent de blocage de fonction isocyanate. Les différentes réactions de blocage sont réversibles et les conditions de déblocage sont connues de l’homme du métier.
De préférence, T4représente une chaîne polyalkylène ou une chaîne polyoxyalkylène ou une chaîne polyoxyéthylène.
De préférence, l‘allophanate (b1) est un composé de formule générale (VI) dans laquelle R3et R4, pouvant être identiques ou différents, représentent un groupe comprenant au moins une fonction choisie parmi une fonction isocyanate, carbamate, urée, biuret uretinedione, acylurée, isocyanurate, isocyanate bloquée, allophanate et choisi parmi un groupe hydrocarboné aliphatique, cycloaliphatique, hétérocyclique ou aromatique, de préférence un groupe hydrocarboné aliphatique comprenant au moins une fonction choisie parmi une fonction isocyanate, carbamate, urée, biuret uretinedione, acylurée, isocyanurate, isocyanate bloquée, allophanate.
Par fonction isocyanate bloquée, on entend toute fonction isocyanate ayant réagi avec un agent de blocage de fonction isocyanate. Les différentes réactions de blocage sont réversibles et les conditions de déblocage sont connues de l’homme du métier.
Selon l'invention, l'allophanate (b1) peut être un homo-allophanate, R3et R4étant identiques, ou bien l'allophanate (b1) peut être un allophanate mixte, R3et R4étant différents.
Selon l'invention, la composition de revêtement peut comprendre un mélange de différents allophanates (b1) de formule générale (VI).
Le mélange d'allophanates (b1) peut comprendre au moins 25% en masse, avantageusement au moins 33% en masse, de préférence au moins 50% en masse d'au moins un monoallophanate.
Le mélange d'allophanates (b1) peut également comprendre au moins un allophanate choisi parmi un bis-allophanate, un tris-allophanate, un ou plusieurs oligomères d’allophanates, ainsi que de manière minoritaire, du carbamate d'isocyanate issu de la réaction des composés de formule R4NCO et d'alcool de formule R5OH ou du carbamate d'isocyanate issu de la réaction des composés de formule R3NCO et d'alcool de formule R5OH ou du mélange de carbamates d'isocyanates issu de la réaction des composés de formule R4NCO et de formule R3NCO et d'alcool de formule R5OH.
Selon l’invention, le composé (b2) est un isocyanate polyfonctionnel, de préférence un isocyanate polyfonctionnel de formule générale (VIII):
dans laquelle
R6, R7et R8représentent indépendamment les uns des autres un groupement hydrocarboné ou un groupement hétérocarboné aliphatique, cycloaliphatique, hétérocyclique ou aromatique, comprenant au moins une fonction choisie parmi une fonction isocyanate, carbamate, urée, biuret, uretinedione, acylurée, isocyanurate, isocyanate bloquée, allophanate,
p représente un nombre entier choisi parmi 0, 1 ou 2 ;
Y représente un groupement choisi parmi un groupe isocyanurate de formule (Y1), un groupe imino oxadiazine dione de formule (Y2), un groupe oxadiazine trione de formule (Y3), un groupement biuret de formule (Y4) ou un groupement de formule (Y5):
dans lesquelles
R9représente indépendamment un atome d'hydrogène, un groupe hydrocarboné, un groupe hydrocarboné en C1-C20, un groupe hétérocarboné comprenant au moins un hétéroatome choisi parmi O, N, S, Si, un groupe hétérocarboné en C1-C20comprenant au moins un hétéroatome choisi parmi O, N, S, Si;
q représente un nombre entier choisi parmi 3 ou 4 ;
R10représente un groupement choisi parmi un groupe hydrocarboné, un groupement alcoyle, un groupement hétérocarboné, un groupement hétérocarboné aliphatique, cycloaliphatique, hétérocyclique ou aromatique, comprenant une fonction choisie parmi une fonction isocyanate, carbamate, urée, biuret, uretinedione, acylurée, isocyanurate, isocyanate bloquée, allophanate, un groupement dérivé du pentaérythritol, un groupement dérivé du triméthylolpropane.
Préférentiellement Y dans la formule générale (VIII) est un groupe isocyanurate (Y1) ou biuret (Y4).
En particulier, l'isocyanate polyfonctionnel (b2) peut être :
un polyisocyanate isocyanurate (Y1) issu d'une réaction de tricondensation ou
un polyisocyanate (Y4) comprenant entre 1 et 99 % en poids de biuret, préférentiellement entre 2 et 75 % en poids de biuret ou
un polyisocyanate isocyanurate (Y1) issu d'une réaction de tricondensation et un polyisocyanate (Y4) comprenant entre 1 et 99 % en poids de biuret ou préférentiellement entre 2 et 75 % en poids de biuret.
Plus préférentiellement, l'isocyanate polyfonctionnel (b2) un groupement contenant un motif isocyanurate ou un motif biuret ou un mélange de ces motifs dans lesquels les motifs sont obtenus à partir de l’oligomérisation des composés suivants : hexaméthylène diisocyanate (HDI), isophorone diisocyanate (IPDI), bis(4,4'-isocyanatocyclohexyl)méthane, 1,4-cyclohexylène diisocyanate, 1,3-bis(isocyanatométhyl)benzène (XDI), 1,3bis(2-isocyanatoprop-2-yl)-benzène, 1,4bis(2-isocyanatoprop-2-yl)-benzène (TMXDI), norbornane diisocyanate (NBDI), hydro-xylylène diisocyanate (H6XDI), 1,4-cyclohexyl diisocyanate (H6PPDI), 1,5-pentane diisocyanate (PDI) et/ou dicyclohexylméthane diisocyanate.
L’additif (c) est préférablement choisi parmi : un agent mouillant, un dispersant, un agent matifiant, un agent anti-moussant, un épaississant, un tamis moléculaire, un élastomère, un pigment, un agent de surfaçage et un agent de coalescence.
La quantité d’additifs (c) ajoutée peut varier dans des proportions connues de l’homme du métier.
L’invention concerne aussi un procédé de préparation d’une composition comprenant les étapes suivantes :
préparation d’au moins un ester polyaspartique (a),
préparation d’au moins un composé isocyanate (b),
optionnellement la préparation d’au moins un additif (c),
mélange des préparations obtenues aux étapes 1 et 2 et optionnellement 3.
En particulier, le procédé de préparation d’une composition comprenant les étapes suivantes :
préparation d’au moins un ester polyaspartique (a),
préparation d’au moins un composé isocyanate (b1) et d’au moins un composé isocyanate (b2),
optionnellement préparation d’au moins un additif (c),
mélange des préparations obtenues aux étapes 1 et 2 et optionnellement 3.
Préférentiellement, les composés (b1) et (b2) sont préalablement mélangés entre eux avant d’être mélangés avec les autres composés (a) et optionnellement les composés (c).
Préférentiellement, la préparation du composé (a) est mélangée préalablement avec la préparation du ou des additifs (c) avant d’être mélangée avec les composés isocyanates (b1) et (b2).
Les différentes préparations des composés (a), (b) et optionnellement (c) ou (a), (b1), (b2) et optionnellement (c) peuvent être réalisées dans n’importe quel ordre.
Un autre objet de l’invention est l’utilisation d’une composition en tant que revêtement adhésif ou en tant que revêtement de protection d’un substrat ou d’un substrat revêtu.
Un autre objet de l’invention est un revêtement adhésif ou un revêtement de protection de substrat ou de substrat revêtu comprenant une composition.
Préférentiellement, le substrat ou le substrat revêtu selon l’invention est un sol, un toit, une membrane d’étanchéité, un mat d’éolienne, une aile d'aéronef, une pale de rotor, une pale d'hélice ou une aube de turbine.
Exemples :
Matériels :
Le produit Feiyang F420 est une résine de type ester d’acide polyaspartique, constituée de cycles aliphatiques substitués par des amines secondaires. Cette résine est similaire aux résines Desmophen NH-1420 et au Teraspartic 277.
Caractéristiques Feiyang F420:
Equivalent amine (g/mol) : 277
Viscosité dynamique à 25 °C : 1000-1500 mPa.s
Densité : 1.06
Le produit Feiyang F520 est une résine de type ester d’acide polyaspartique, constituée de cycles aliphatiques substitués par des amines secondaires. Cette résine est similaire aux résines Desmophen NH-1520 et au Teraspartic 292.
Caractéristiques Feiyang F520 :
Equivalent amine (g/mol) : 290
Viscosité dynamique à 25 °C : 1200-1500 mPa.s
Densité : 1.06
Le Tolonate HDT est un polyisocyanate de type isocyanurate préparé à partir d'hexaméthylènediisocyanate.
Caractéristiques Tolonate HDT :
Fonctionnalité NCO : 21,5 – 22,5 %,
Viscosité dynamique (à 25 °C) : 2000 - 2800 mPa.s,
Densité (à 25 °C) : 1,16
Le Tolonate HDT-LV est un polyisocyanate de type isocyanurate préparé à partir d'hexaméthylènediisocyanate.
Caractéristiques Tolonate HDT-LV :
Fonctionnalité NCO : 22 - 24 %,
Viscosité dynamique (à 25 °C) : 900 - 1500 mPa.s,
Densité (à 25 °C) : 1,16
Tolonate HDB est un polyisocyanate de type biuret préparé à partir d'hexaméthylènediisocyanate.
Caractéristiques Tolonate HDB :
Fonctionnalité NCO : 21 - 23 %,
Viscosité dynamique (à 25 °C) : 7000 - 11000 mPa.s,
Densité (à 25 °C) : 1,12
Tolonate HDB-LV est un polyisocyanate de type biuret préparé à partir d'hexaméthylènediisocyanate.
Caractéristiques Tolonate HDB-LV :
Fonctionnalité NCO : 22,5 – 24,5 %,
Viscosité dynamique (à 25 °C) : 1500 - 2500 mPa.s,
Densité (à 25 °C) : 1,12
Tolonate X-FLO 100 est un polyisocyanate de type allophanate et préparé à partir d'hexaméthylènediisocyanate.
Caractéristiques Tolonate X-FLO 100 :
Fonctionnalité NCO : 11,3 – 13.3 %,
Viscosité dynamique (à 25 °C) : 60-220 mPa.s,
Densité (à 25 °C) : 1,04
Silosiv A3 est un additif servant de tamis moléculaire.
Tego Airex 944 est un additif servant d’agent anti-mousse.
BYK 378 est un additif servant d’agent de surface.
Tous les additifs, polyisocyanates et résines utilisés dans les exemples sont des produits commercialement disponibles.
Exemple 1 : Préparation compositions (A)
Afin de préparer les compositions (A), les différents produits sont pesés selon les proportions indiquées dans le Tableau 1 puis mélangés à l’aide d’un Speedmixer jusqu’à homogénéisation du mélange.
Le tableau 1 décrit les proportions de chaque résine polyaspartique et additif en fonction de chaque composition A.
Compositions (A) A1 (% massique) A2 (% massique)
Feiyang F420 95,6 66,9
Feiyang F520 0 28,7
Silosiv A3 1,9 1,9
Tego Airex 944 1,8 1,8
BYK 378 0,7 0,7
Exemple 2 : Préparation compositions de polyisocyanates (B)
Afin de réaliser les compositions (B), les mélanges sont préparés selon les proportions décrites dans le Tableau 2. Les mélanges polyisocyanates (B) sont ensuite homogénéisés durant au moins une nuit sur un roule-pot.
Le titre NCO est mesuré par titration des fonctions -NCO de chaque composé à l’aide d’un dosage en retour de la dibutylamine par une solution d’acide chlorhydrique.
La viscosité est mesurée à 25 °C à l’aide d’un viscosimètre Anto-Paar à géométrie cône-plan ayant un angle de 2°. Le taux de cisaillement lors de la mesure varie de 0,1 à 100 s-1avec une montée et une descente du taux de cisaillement.
Une viscosité faible sera définie par une viscosité inférieure à 1500 mPa.s et un titre NCO suffisant est défini par une valeur supérieure à 13 %.
Le Tableau 2 présente les proportions de polyisocyanates, la viscosité et le titre NCO en fonction de chaque composition B.
Compositions (B) HDT (%) HDT-LV (%) HDB (%) HDB-LV (%) X Flo 100 (%) Viscosité à 25 °C (mPa.s) Titre NCO (%)
B1 15 85 170 13,8
B2 40 60 365 16,2
B3 (comp.) 100 0 2400 22,0
B4 15 85 234 13,9
B5 40 60 323 16,6
B6 (comp.) 100 0 1200 23,0
B7 15 85 190 13,8
B8 25 75 260 14,7
B9 40 60 460 16,2
B10 (comp.) 100 0 9000 22,0
B11 15 85 221 13,9
B12 40 60 393 16,6
B13 (comp.) 100 0 2000 23,0
Comme précisé dans le Tableau 2, les compositions B3, B6, B10 et B13 comprennent 100% de chaque isocyanates. Ce sont des exemples comparatifs.
Les résultats montrent une diminution de la viscosité avec la croissance de la quantité de Tolonate X-FLO 100 dans la composition (B) utilisée. L’utilisation d’une proportion de Tolonate X-FLO 100 supérieure ou égale à 60 % permet d’obtenir des compositions (B) dont la viscosité est inférieure à 1500 mPa.s à 25 °C et avec un titre NCO supérieur à 13 %.
Les exemples comparatifs, bien qu’ayant un titre NCO supérieure à 13 %, ont quant à eux une viscosité supérieure à 1500 mPa.s à part l’exemple B6.
Exemple 3 : Élongation des compositions
L’élongation est mesurée sur des revêtements issus du mélange entre les compositions (A) et les polyisocyanates (B) décrits dans les exemples 1 et 2. Ce mélange est réalisé à l’aide d’un Speedmixer afin d’assurer une bonne homogénéité, les formulations ainsi obtenues sont ensuite réticulées durant 7 jours dans une enceinte régulée à 23 °C et 50 % d’humidité. Le rapport de mélange entre les compositions (A) et (B) est défini par un rapport NH/NCO qui est équimolaire, soit constant et égal à 1. Les fonctionnalités NH étant présentes dans les compositions (A) et les fonctionnalités NCO étant présentes dans les polyisocyanates (B).
Les mesures d’élongations sont réalisées à l’aide d’une machine de traction (MTS) sur des éprouvettes de format standardisé (spécimen type 5A de la norme ISO 527-2) dont l’épaisseur se situe entre 1 et 2 mm. La vitesse de traction est fixée à 10 mm/min.
L’élongation à la rupture correspond à la valeur d’élongation atteinte lors de la rupture de l’éprouvette. On considère que l’échantillon possède des propriétés de flexibilité améliorée à partir d’une élongation à la rupture supérieure à 50 %.
Le Tableau 3 présente les résultats d’élongation à la rupture pour les différentes compositions A et B.
Compositions (A) Compositions (B) Élongation (%)
A1
 B1 145
B2 110
B3 (comp.) < 20
B4 389
B5 55
B6 (comp.) < 20
B7 401
B8 230
B9 81
B10 (comp.) -
B11 470
B12 69
B13 (comp.) < 20
A2 B1 642
B2 219
B3 (comp.) < 20
B4 777
B5 188
B6 (comp.) < 20
B7 600
B8 405
B9 230
B10 (comp.) -
B11 647
B12 162
B13 (comp.) < 20
Comme précisé dans le Tableau 3 les compositions comprenant les mélanges polyisocyanates B3, B6, B10 et B13 sont des exemples comparatifs. Ces exemples comparatifs se démarquent par leur faible flexibilité (élongation à la rupture largement inférieure à 50 %). L’exemple B6 qui avait pourtant une viscosité faible ne permet cependant pas d’obtenir une élongation à la rupture suffisante (> 50 %). Les mesures d’élongations dans les mélanges contenant la composition B10 n’ont pas pu être réalisées due à la viscosité du mélange trop élevée pour être appliquée convenablement.
À partir d’une proportion massique de Tolonate X-FLO 100 dans la composition (B) supérieure ou égale à 60 %, la composition a une flexibilité améliorée. L’effet est d’autant plus marqué avec l’utilisation de mélange contenant la composition (A2).

Claims (14)

  1. Composition de préparation de revêtement comprenant :
    au moins un composé ester polyaspartique (a),
    au moins un composé isocyanate (b),
    optionnellement au moins un additif (c).
  2. Composition selon la revendication 1 dans laquelle le composé isocyanate (b) est un mélange d’isocyanates comprenant :
    au moins un allophanate (b1) et
    au moins un isocyanate polyfonctionnel (b2) et dans lequel le rapport massique (b1)/(b2) se situe entre 50/50 et 99/1.
  3. Composition selon la revendication 1 ou 2 dans laquelle l’ester polyaspartique (a) est un ester polyaspartique selon la formule générale (I) :

    dans laquelle
    X représente une chaine aliphatique ou une chaine polyéther,
    R1et R2sont, indépendamment l’un de l’autre, un groupe organique qui est inerte vis-à-vis d'un groupement isocyanate à pression atmosphérique normale et à 100 °C ou moins,
    n représente un nombre entier supérieur ou égal à 2.
  4. Composition selon la revendication 3 dans laquelle le résidu aliphatique X est composé d’un ou plusieurs des résidus suivants : un résidu polyéther, un résidu alkyle linéaire, un résidu alkyle ramifié et un résidu cycloalkyle.
  5. Composition selon la revendication 3 ou 4 dans laquelle le ou les esters polyaspartiques (a) de formule générale (I) sont un ou des esters polyaspartiques ou un mélange d'esters polyaspartiques :
    de formule générale (Il) et/ou

    de formule générale (III) et/ou

    de formule générale (IV)

    de formule générale (V)

    dans lesquelles les groupements R1et R2sont, indépendamment l’un de l’autre, un groupement alkyle en C1-C10et u est un nombre entier compris entre 1 et 10.
  6. Composition selon l’une quelconque des revendications 2 à 5 dans laquelle l’allophanate (b1) est de fonctionnalité NCO égale à 2,1 ± 0,3 et de formule générale (VI) :

    dans laquelle
    R3et R4, pouvant être identiques ou différents, représentent un groupe hydrocarboné choisi parmi une fonction isocyanate, carbamate, urée, biuret uretinedione, acylurée, isocyanurate, isocyanate bloquée, allophanate,
    R5représente le reste d’une molécule comprenant une fonction OH après réaction de cet OH avec une fonction isocyanate et dont la molécule avec le groupement OH peut comprendre également une fonction éther ou polyéther et choisi parmi un silanol, un monoalcool aliphatique à chaîne linéaire en C12-C20, un monoalcool aliphatique à chaîne ramifiée en C12-C20, un diol à chaîne linéaire en C2-C40ou un diol à chaîne ramifiée en C3-C40dont au moins un des groupements hydroxyles est substitué et qui est de formule générale (VII) :

    dans laquelle T1représente un groupe alkyle linéaire en C1-C20, un groupe alkyle ramifié en C1-C20, un groupement de formule T3-CO-CH3dans laquelle T3représente un groupe alkyle linéaire en C1-C20ou un groupe alkyle ramifié en C1-C20; T2représente un hydrogène ou un groupe alkyle ou un groupement éther de formule -CH2OT4dans laquelle T4représente une chaîne hydrocarbonée et m représente un nombre entier allant de 1 à 50.
  7. Composition selon l’une quelconque des revendications 2 à 6 dans laquelle le composé (b2) est un isocyanate polyfonctionnel de formule générale (VIII) :

    dans laquelle
    R6, R7et R8représentent, indépendamment les uns des autres, un groupement hydrocarboné ou un groupement hétérocarboné aliphatique, cycloaliphatique, hétérocyclique ou aromatique, comprenant au moins une fonction choisie parmi une fonction isocyanate, carbamate, urée, biuret uretinedione, acylurée, isocyanurate, isocyanate bloquée, allophanate,
    p représente un nombre entier choisi parmi 0, 1 ou 2 ;
    Y représente un groupement choisi parmi un groupe isocyanurate de formule (Y1), un groupe imino oxadiazine dione de formule (Y2), un groupe oxadiazine trione de formule (Y3), un groupement biuret de formule (Y4) ou un groupement de formule (Y5):

    dans lesquelles
    R9représente indépendamment un atome d'hydrogène, un groupe hydrocarboné, un groupe hydrocarboné en C1-C20, un groupe hétérocarboné comprenant au moins un hétéroatome choisi parmi O, N, S, Si, un groupe hétérocarboné en C1-C20comprenant au moins un hétéroatome choisi parmi O, N, S, Si;
    q représente un nombre entier choisi parmi 3 ou 4 ;
    R10représente un groupement choisi parmi un groupe hydrocarboné, un groupement alcoyle, un groupement hétérocarboné, un groupement hétérocarboné aliphatique, cycloaliphatique, hétérocyclique ou aromatique, comprenant une fonction choisie parmi une fonction isocyanate, carbamate, urée, biuret, uretinedione, acylurée, isocyanurate, isocyanate bloquée, allophanate, un groupement dérivé du pentaérythritol, un groupement dérivé du triméthylolpropane.
  8. Composition selon la revendication 7, dans laquelle le groupement Y est un groupe isocyanurate (Y1) ou biuret (Y4).
  9. Composition selon l’une quelconque des revendications 1 à 8 dans laquelle l’additif (c) est choisi parmi : un agent mouillant, un dispersant, un agent matifiant, un agent anti-moussant, un épaississant, un tamis moléculaire, un élastomère, un pigment, un agent de surfaçage et un agent de coalescence.
  10. Composition selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dont le ratio molaire entre les mélanges (a) et (b) défini par le nombre de fonction NH pour (a) et le nombre de fonction NCO pour (b) est compris entre 0,7 et 1,3.
  11. Procédé de préparation d’une composition selon l’une quelconque des revendications 1 à 10 comprenant les étapes suivantes :
    préparation d’au moins un ester polyaspartique (a),
    préparation d’au moins un composé isocyanate (b),
    optionnellement la préparation d’au moins un additif (c),
    mélange des préparations obtenues aux étapes 1 et 2 et optionnellement 3.
  12. Utilisation d’une composition selon l’une quelconque des revendications 1 à 10 en tant que revêtement adhésif ou en tant que revêtement de protection d’un substrat ou d’un substrat revêtu.
  13. Revêtement adhésif ou un revêtement de protection de substrat ou de substrat revêtu comprenant une composition selon l’une quelconque des revendications 1 à 10.
  14. Revêtement selon la revendication 13, dans laquelle le substrat ou le substrat revêtu selon l’invention est un sol, un toit, une membrane d’étanchéité, un mat d’éolienne, une aile d'aéronef, une pale de rotor, une pale d'hélice ou une aube de turbine.
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