MX2015003495A - Composicione de resina epoxica curable. - Google Patents

Abstract

Una composición de agente de curación para un compuesto de epóxido que incluye (a) por lo menos una fenalcamina, y (b) por lo menos un isocianato; una composición curable que incluye (I) por lo menos un compuesto de epóxido, (II) por lo menos una fenalcamina, y (III) por lo menos un isocianato; y un producto termofraguado preparado a partir de la composición curable anterior.

Description

COMPOSICIÓN DE RESINA EPÓXICA CURABLE CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a una composición de agente de curación para resinas epóxicas que incluye una combinación de por lo menos un endurecedor de líquido de la cáscara de nuez del anacardo modificado o la fenalcamina y un isocianato; a una composición o formulación de resina epóxica curable que incluye la composición de agente de curación; y a un producto termofraguado preparado a partir de la composición o formulación curable.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los compuestos de epóxido son conocidos para usarse con un agente de curación y otros aditivos para formar una formulación o composición curable que subsiguientemente se puede curar para formar un producto curado o producto termofraguado. El producto termofraguado, a su vez, se puede usar en varias aplicaciones. Por ejemplo, las industrias de mantenimiento industrial e ingeniería civil requieren sistemas de resina epóxica con buena flexibilidad, buena adhesión, rápida curación y buena resistencia química.

El endurecedor líquido de la cáscara de nuez del anacardo modificado o una fenalcamina es el producto de condensación del líquido de la cáscara de nuez del anacardo (CNSL), formaldehído y poliaminas. El CNSL es extraído de la estructura de panal de la cáscara de nuez del anacardo; el CNSL contiene típicamente 70% de ácido anacárdico, 18% de cardol y 5% de cardanol. Tratando termicamente el CNSL por descarboxilación seguida por destilación, el ácido anacárdico es convertido en cardanol.

Las fenalcaminas se han usado ampliamente en revestimientos marinos y protectores como agente de curación en sistemas epóxicos. Por ejemplo, la patente de Canadá No. 1082229 describe una composición y procedimiento para preparar fenalcaminas y el uso de las fenalcaminas como agente de curación para resinas epóxicas. Como agentes de curación para resinas epóxicas, las fenalcaminas son insensibles a la humedad y permiten la curación incluso debajo del agua. La funcionalidad fenólica sirve para que los aceleradores fenólicos permitan una curación rápida. Sin embargo, como se sabe en la industria, una fenalcamina usada sola como agente de curación introducirá fragilidad en los sistemas de resina epóxica; CA 1082229 no resuelve la fragilidad.

Las fenalcaminas proveen varios beneficios que incluyen, por ejemplo, (i) curación rápida durante la vida útil trabajable, que es comparable a la de muchas aminas alifáticas, (ii) buena resistencia química, tal como por ejemplo pasando una prueba de atomización de sal de 4,000 horas; (iii) capacidad de curación a temperatura baja, tal como curación a temperaturas tan bajas como -5°C; y (iv) aumento de la hidrofobicidad debido a su cadena lateral larga de alquilo. Sin embargo, la curabilidad rápida de los sistemas habilitados por fenalcamina tienen un impacto sobre las redes entrelazadas dando como resultado pérdida de flexibilidad y adhesión; y revelando un intercambio común entre flexibilidad y velocidad de curación. El mezclado de agentes de curación como las poliamidoaminas o polieteraminas puede incrementar la flexibilidad de los sistemas epóxicos, pero estos agentes de curación conocidos reducen significativamente la velocidad de curación a más de 12 horas. La adición de aceleradores a una composición de agente de curación aumenta la densidad de entrelazamiento en una resina epóxica, acompañada de un aumento de dureza y resistencia química. Sin embargo, la adición de aceleradores resultará en un producto termofraguado con fragilidad.

Otro intercambio en una composición de resina epóxica es por ejemplo entre flexibilidad y resistencia química. Un agente de flexibilización de tipo éter de polidiglicidilo usado en una composición de resina epóxica provee segmentos de cadena con mayor rotación libre en el esqueleto. Sin embargo, el agente de flexibilización de tipo éter de polidiglicidilo exhibe algunas desventajas tales como resistencia química reducida y resistencia al agua reducida. Similarmente, los sistemas flexibles usados en una composición de resina epóxica que incluyen poliamidoaminas o polieteraminas, no proveen un producto termofraguado con resistencia química satisfactoria.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención provee a la industria epóxica de un sistema de resina epóxica o composición curable epóxica que se puede usar para preparar productos de resina termofraguados que tienen una serie de propiedades equilibradas, como las propiedades de rendimiento en función de flexibilidad y adhesión, curación rápida durante una vida útil trabajable y resistencia química; y en donde los productos de resina termofraguada se pueden usar en una amplia gama de diversas aplicaciones y usos finales.

La presente invención está dirigida a una composición de agente de curación que incluye una combinación sinérgica de una fenalcamina y un isocianato que provee la combinación de buena flexibilidad y adhesión, buena resistencia química y rápida curación. La presente invención se puede usar en revestimientos protectores, ingeniería civil e industrias de infraestructura acuática.

Además, la presente invención se refiere a una combinación sinérgica novedosa de isocianato y fenalcamina, y al uso de estas composiciones para mejorar las propiedades físicas de las resinas epóxicas curadas. En la presente invención, la combinación novedosa de fenalcamina e isocianato cubre los requerimientos para equilibrar las propiedades de una resina epóxica curada. Por ejemplo, en la presente invención se usa una combinación de fenalcamina y un isocianato para flexibilizar una resina epóxica. En la presente invención, el isocianato se usa para endurecer la resina epóxica habilitada por fenalcaminas.

Por ejemplo, una modalidad de la presente invención está dirigida a una composición de agente de curación novedosa para resinas epóxicas, en donde la composición de agente de curación incluye (a) por lo menos una fenalcamina, y (b) por lo menos un ¡socianato.

Otra modalidad de la presente invención está dirigida a una composición de resina epóxica curable que incluye (I) por lo menos un compuesto de epóxido; y (II) por lo menos una fenalcamina; y (III) por lo menos un isocianato.

Otra modalidad de la presente invención está dirigida a un producto termofraguado preparado de la composición curable anterior.

Algunas de las ventajas provistas por la presente invención incluyen un rendimiento general bueno de los sistemas epóxicos en función de la velocidad de curación, flexibilidad, adhesión y resistencia química. Los intercambios de fragilidad contra secado rápido, y flexibilidad contra resistencia química, son susceptibles de ser equilibrados por la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA “Curación rápida” significa aquí que el sistema de resina puede formar una red entrelazada y alcanzar las propiedades finales a temperatura ambiente y temperatura elevada, respectivamente, dentro de un periodo relativamente corto.

“Una vida útil trabajable” significa aquí que el sistema de resina epóxica tiene una estabilidad en almacenamiento a temperatura ambiente y a temperatura elevada, respectivamente, que permite la aplicación manual o mecánica.

“Resistencia a química” significa aquí la resistencia del sistema de resina al efecto de líquidos diferentes del agua.

“Flexibilidad” significa aquí la capacidad de un sistema de resina epóxica para deformarse sin falla y la resistencia al impacto.

“Adhesión” significa aquí la capacidad de un sistema de resina epóxica para adherirse a una superficie aplicada.

Cuando no se indica una fecha con el número del metodo de prueba, los métodos de prueba indicados en la presente se refieren al método de prueba más reciente a la fecha de prioridad de este documento. Las referencias a los métodos de prueba contienen tanto una referencia a la sociedad de análisis como al número de método de prueba. Por ejemplo, en la presente se aplican las siguientes abreviaturas e identificadores de métodos de prueba: ASTM se refiere a ASTM International.

“Y/o” significa “y, o como una alternativa”. Todas las escalas incluyen puntos finales a menos que se indique de otra manera.

Una modalidad de la presente invención está dirigida a proveer una formulación o composición de agente de curación que incluye (a) por lo menos una fenalcamina; y (b) por lo menos un isocianato para formar una composición de agente de curación que entonces se puede usar para curar una resina epóxica. Otros aditivos opcionales conocidos para el experto pueden ser incluidos en la composición de agente de curación, tales como por ejemplo un acelerador o un catalizador y otros aditivos para diversas aplicaciones de uso final.

La preparación del endurecedor líquido de la cáscara de nuez del anacardo (CNSL) modificado utiliza esencialmente líquido de la cáscara de nuez del anacardo destilado (que está disponible comercialmente, por ejemplo, de Huada Saigao [Yantai] Science & Technology Company Limited), formalina o paraformaldehído; y un precursor de poliamina alifática, un precursor de polioxialquileno, un precursor de poliamina cicloalifática, un precursor de poliamina aromática, o una mezcla de los mismos. Los ejemplos del precursor de poliamina alifática pueden incluir etilendiamina (EDA), dietilentriamina (DETA), trietilentetramina (TETA), tetraetilenpentamina (TEPA), pentaetilenhexamina (PEHA), N-aminoetilpiperazina (N-AEP), y mezclas de los mismos. El precursor de polioxialquileno puede incluir por ejemplo Jeffamine® D-230 y Jeffamine® D-400, que están disponibles comercialmente de Huntsman Corporation. Los ejemplos del precursor de poliamina cicloalifática pueden incluir isoforona diamina (IPDA), 1 ,3-ciclohexanobis(metilamina) (1 ,3-BAC), 4,4’-metilenbis(ciclohexilamina) (PAC ), y mezclas de los mismos. El precursor de poliamina aromática puede incluir por ejemplo m-xililenodiamina (MXDA).

Opcionalmente se puede usar benceno o xileno en el procedimiento de la presente invención, que actúa como disolvente, para eliminar el agua producida durante la reacción en el punto de destilación azeotrópica.

La proporción molar inicial para la síntesis del endurecedor líquido de la cáscara de nuez del anacardo modificado puede variar en la escala de CNSL:aldehído:poliamina, por ejemplo, de 1.0:1.0-3.0: 1.0-3.0, en una modalidad; y 1.0:2.0-2.4:2.0-2.2, en otra modalidad.

Una modalidad preferida de la presente invención incluye por ejemplo un compuesto de fenalcamina definido por la estructura (I) siguiente: Estructura (I) El endurecedor líquido de la cáscara de nuez del anacardo (CNSL) modificado, o fenalcamina, tiene la estructura general anteriormente descrita con respecto a la estructura (I). El CNSL usado en la síntesis de fenalcamina puede ser de cualquier grado de destilación (esto es, el residuo de ácido anacárdico o la proporción de cardanol no necesariamente está especificada) dependiendo de la necesidad del grado de resistencia a la corrosión del artículo curado. Para utilidad industrial, el ácido anacárdico residual en el CNSL destilado usado para producir la fenalcamina es en general menor de (<) 20%, preferiblemente <10%, y más preferiblemente <5%, para lograr una mejor acción de resistencia a la corrosión. En la estructura (I), R0 y Rcr pueden ser, cada uno, un alquilo recto con 15 carbonos y de 0 a 3 enlaces C=C, tal como por ejemplo -C15H3 , -CI 5H29, -C15H27 o -C15H25, o un alquilo recto con 17 carbonos y de 1 a 3 enlaces C=C, tal como por ejemplo -CI 7H33, -C 7H31 , o -C17H29; Ri y R2 pueden ser, cada uno, hidrógeno (-H) o hidroxilo (-OH); Rc puede ser hidrógeno (-H) o carboxilo (-COOH); a puede ser de 0 a 2; b puede ser 0 o un número natural menor o igual que (<) 20; c puede ser 0 o 1 ; en donde a+b+c ¹ 0; X2 y X3 pueden ser, cada uno, un grupo bivalente o multivalente que tiene una estructura de etileno alifático (-(CH2)n-), aminoetileno (-(NH(CH2)m)n-), polioxíalquileno, una estructura cicloalifática aromática policíclica y similares.

Los alquilfenoles, por ejemplo nonilfenol y octilfenol son difíciles de biodegradar y ahora están controlados estrictamente debido al riesgo de fuga al medio ambiente. El CNSL, un recurso natural y renovable extraído de la cáscara de nuez del anacardo, es fácilmente biodegradable (por ejemplo, 96% después de 28 días cuando se prueba usando el método OECD 302D, como se hace referencia en un informe encontrado en el siguiente sitio web: www.epa.gov/hpy/pubs/summaries/casntliq/c13793tp.pdf de la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos); y puede beneficiar las aplicaciones de resina epóxica que son expuestas al medio ambiente.

El isocianato puede ser un prepolímero de uretano terminado en isocianato y prepolímero de uretano terminado en isocianato bloqueado.

Para los propósitos de la presente invención, los compuestos hidroxi que se pueden usar para producir un prepolímero de uretano terminado en grupo isocianato pueden incluir polieterpolioles di- o polivalentes, poliesterpolioles, derivados de aceite de ricino, derivados del aceite residual de las papeleras, y mezclas de los mismos. Preferiblemente se pueden usar polioles que tienen un peso molecular entre aproximadamente 500 y aproximadamente 8,000. Los diisocianatos o poliisocianatos adecuados útiles para preparar el prepolímero incluyen diisocianatos y poliisocianatos orgánicos alifáticos, aromáticos o heterocíclicos, que tienen por lo menos dos grupos isocianato, y mezclas de los mismos. Un prepolímero de uretano terminado en grupo isocianato se puede preparar, para los propósitos de la presente invención, combinando uno o más de los compuestos hidroxi anteriormente mencionados y un compuesto de isocianato.

El compuesto de isocianato bloqueado útil como componente para preparar una composición de agente de curación de la presente invención puede comprender, por ejemplo, cualquier compuesto de isocianato bloqueado conocido. Preferiblemente, por ejemplo, los compuestos de isocianato bloqueados se pueden seleccionar de compuestos que tienen grupos de áster de arilo de ácido carbámico que pueden ser lineales o ramificados, obtenidos preferiblemente haciendo reaccionar productos de polimerización o policondensación que contienen grupos isocianato (prepolímeros de isocianato) con fenol o derivados de fenol o resina de hidrocarburo que contiene un grupo fenólico, o cualquier combinación de los mismos. El compuesto de isocianato se puede seleccionar de tolueno-diisocianato, metilendifenilo, diisocianato, hexano-diisocianato, isoforona-diisocianato, y mezclas de los mismos. En una modalidad preferida, se puede usar preferiblemente tolueno-diisocianato e isoforona-diisocianato. Los agentes de bloqueo de los grupos NCO incluyen compuestos que contienen grupos hidroxilo, por ejemplo, fenol, fenoles sustituidos, resinas de hidrocarburo que contienen un grupo OH fenólico. Los isocianatos bloqueados adecuados útiles en la presente invención incluyen, por ejemplo, los isocianatos bloqueados descritos en GB1399257 y la patente de EE. UU. No. 6,060,574.

Preferiblemente, el compuesto de isocianato bloqueado útil en la presente invención se puede seleccionar de los productos disponibles comercialmente, tales como por ejemplo Desmocap 11 y Desmocap 12, disponibles comercialmente de Bayer; y BI7770, o BI7771 , BI7774 y BI7779, disponibles comercialmente de Baxenden.

En general, la proporción de isocianato a resina epóxica puede variar de aproximadamente 3:97 a aproximadamente 90: 10, en una modalidad; de aproximadamente 5:95 a aproximadamente 50:50 en otra modalidad; y de aproximadamente 7.5:92.5 a aproximadamente 30:70 en otra modalidad más.

La composición de agente de curación de la presente invención puede incluir aditivos opcionales conocidos para el experto, que no son nocivos para la composición de agente de curación. Por ejemplo, la composición de agente de curación puede incluir un acelerador o un catalizador u otros aditivos requeridos para varias aplicaciones de uso final.

La concentración de cualquiera de los componentes opcionales anteriormente descritos cuando se usan en la composición de agente de curación de la presente invención puede variar en general de aproximadamente 0 por ciento en peso (% p.) a aproximadamente 60% p. , en una modalidad; de aproximadamente 0.1 % p. a aproximadamente 40% p. en otra modalidad; de aproximadamente 0.15% p. a aproximadamente 20% p. en otra modalidad; y de aproximadamente 0.5% p. a aproximadamente 10% p. en otra modalidad más, basada en el peso de la composición curable.

El procedimiento para preparar la composición de agente de curación de la presente invención incluye mezclar (a) por lo menos un compuesto de fenalcamina; y (b) por lo menos un compuesto de isocianato para formar una composición de agente de curación que entonces puede ser usada para curar una resina epóxica. Opcionalmente se agregan otros ingredientes opcionales a la mezcla de la composición de agente de curación conforme sea necesario. Por ejemplo, la preparación de la formulación de agente de curación de la presente invención se obtiene mezclando, en el equipo de mezclado conocido, el compuesto de fenalcamina, el compuesto de isocianato, y opcionalmente cualquier otro aditivo deseado. Cualquiera de los aditivos opcionales arriba mencionados se puede agregar a la composición durante el mezclado o antes del mezclado para formar la composición de agente de curación.

Todos los compuestos de la composición de agente de curación típicamente se mezclan y dispersan a una temperatura que permite la preparación de una composición de agente de curación eficaz, que tiene el equilibrio deseado de propiedades para una aplicación particular. Por ejemplo, la temperatura durante el mezclado de todos los componentes puede ser en general de aproximadamente 5°C a aproximadamente 200°C en una modalidad; y de aproximadamente 10°C a aproximadamente 50°C en otra modalidad.

La preparación de la composición de agente de curación de la presente invención, y/o cualquiera de los pasos de la misma, puede ser un proceso por lotes o continuo. El equipo de mezclado usado en el proceso puede ser cualquier recipiente y equipo auxiliar conocido para los expertos en la materia.

Otra modalidad de la presente invención está dirigida a la provisión de una formulación o composición de resina curable que incluye (I) por lo menos un compuesto epóxido; y (II) por lo menos una composición de agente de curación de amina como se describe arriba. Otros aditivos conocidos para el experto se pueden incluir en la composición curable, tales como por ejemplo un catalizador de curación y otros aditivos para varias aplicaciones de uso final.

Los compuestos de epóxido, componente (I), útiles en la presente invención, incluyen una amplia variedad de compuestos de epóxido. Por ejemplo, la composición curable de la presente invención puede incluir por lo menos un compuesto de resina epóxica tal como un componente de resina epóxica líquida (LER) (I) para transformar la matriz epóxica en un producto termofraguado final hecho de la formulación curable. Por ejemplo, el compuesto de epóxido útil como componente (I) para preparar una composición curable de la presente invención puede comprender un compuesto de resina epóxica líquida de viscosidad baja. Por ejemplo, el compuesto de resina epóxica de viscosidad baja útil en la presente invención puede incluir los compuestos de epóxido de dióxido de divinilareno descritos en la publicación de la solicitud de patente de EE. UU. No. 2011/0245434, que se incorpora en la presente como referencia.

Los poliepóxidos, como el compuesto de resina epóxica útil en la presente invención, pueden ser alifáticos, cicloalifáticos, aromáticos, heterocíclicos o mezclas de los mismos. Convenientemente, los compuestos de epóxido contienen en promedio uno o más grupos de oxirano reactivos. Las resinas epóxicas útiles en las modalidades pueden incluir resinas epóxicas monofuncionales, resinas epóxicas multi- o polifuncionales, y combinaciones de las mismas.

Una modalidad del compuesto de epóxido usado en la composición curable de la presente invención puede ser, por ejemplo, un solo compuesto de epóxido usado solo; o una combinación de dos o más compuestos de epóxido conocidos, tales como cualquiera de los compuestos de epóxido descritos en Lee, H. y Neville, K., “Handbook of Epoxy Resins”, McGraw-Hill Book Company, Nueva York, 1967, capítulo 2, páginas 2-1 a 2-27, que se incorpora en la presente como referencia. La preparación de las resinas epóxicas útiles en la presente invención también se describe, por ejemplo, en la referencia arriba indicada, Lee, H. y Neville, K., “Handbook of Epoxy Resins”.

En una modalidad preferida, el compuesto de epóxido puede incluir por ejemplo resinas epóxicas basadas en productos de reacción de alcoholes polifuncionales, fenoles, ácidos carboxílicos cicloalifáticos, aminas aromáticas o aminofenoles con epiclorhidrina. Unas pocas modalidades no limitativas del compuesto de epóxido incluyen, por ejemplo, éter de diglicidilo de bisfenol A, éter de diglicidilo de bisfenol F, éter de diglicidilo de resorcinol, éteres de triglicidilo de para-aminofenoles, y mezclas de los mismos. Otras resinas epóxicas adecuadas conocidas incluyen, por ejemplo, los productos de reacción de epiclorhidrina con o-cresol novolacs, hidrocarburo novolacs, fenol novolacs, y mezclas de los mismos. El compuesto de epóxido también se puede seleccionar de productos de resina epóxica disponibles comercialmente, tales como por ejemplo las resinas epóxicas D.E.R. 331®, D.E. R.332, D.E.R. 354, D.E.R. 580, D.E.R. 671 , D.E.R. 852, D.E.N.® 425, D.E.N. 431 , D.E.N. 438, D.E.R. 736, o D.E.R. 732, disponibles de The Dow Chemical Company, o mezclas de las mismas.

En general, la cantidad del otro compuesto de epóxido usado en la composición curable de la presente invención puede estar, en una modalidad, en la escala de aproximadamente 10% p. a aproximadamente 95% p. en la composición final que contiene resina epóxica, isocianato y fenalcamina; en otra modalidad, de aproximadamente 20% p. a aproximadamente 90% p.; y en otra modalidad más de aproximadamente 30% p. a aproximadamente 85% p.

En general, el endurecedor de fenalcamina se puede incorporar en una cantidad para proveer de aproximadamente 0.5 a aproximadamente 1.5 equivalentes de átomos de hidrógeno de amina activos por equivalente de los componentes for adores de resina, en una modalidad; y de preferencia de aproximadamente 0.9 a aproximadamente 1.1 equivalentes de átomos de hidrógeno de amina activos por equivalente de los componentes formadores de resina.

Los compuestos de fenalcamina, componente (II), útiles en la presente invención, incluyen cualquiera de uno o más de los compuestos de fenalcamina arriba descritos. Por ejemplo, en una modalidad, el compuesto de fenalcamina usado en la composición curable de la presente invención incluye un compuesto de fenalcamina definido por la estructura (I) siguiente: Estructura (I) El endurecedor CNSL modificado, o fenalcamina, tiene la estructura general anteriormente descrita con respecto a la estructura (I). El CNSL usado en la síntesis de fenalcamina puede ser de cualquier grado de destilación (esto es, el residuo de ácido anacárdico o la proporción de cardanol no necesariamente está especificada) dependiendo de la necesidad del grado de resistencia a la corrosión del artículo curado. Para utilidad industrial, el ácido anacárdico residual en el CNSL destilado usado para producir la fenalcamina es en general aproximadamente <20%, de preferencia aproximadamente <10%, y muy de preferencia aproximadamente <5%, para lograr una mejor acción de resistencia a la corrosión. En la estructura (I), R0 y Ro puede ser, cada uno, un alquilo recto con 15 carbonos y de 0 a 3 enlaces C=C, tal como por ejemplo -C15H31 , -C15H29, -C15H27 o -C15H25, o un alquilo recto con 17 carbonos y de 1 a 3 enlaces C=C, tal como por ejemplo -C17H33, -C17H31, o -C17H29; RI y R2 pueden ser, cada uno, hidrógeno (-H) o hidroxilo (-OH); Rc puede ser hidrógeno (-H) o carboxilo (-COOH); a puede ser de 0 a 2; b puede ser 0 o un número natural <20; c puede ser 0 o 1 ; en donde a+b+c ¹ 0; X2 y X3 pueden ser, cada uno, un grupo bivalente o multivalente que tiene una estructura de etileno alifático (-(CH2)n-), aminoetileno (-(NH(CH2)m)n-), polioxialquileno, una estructura cicloalifática aromática policíclica y similares.

El compuesto de isocianato útil como componente (III) para preparar una composición curable de la presente invención puede comprender, por ejemplo, cualquiera de uno o más de los compuestos de isocianato arriba descritos. Por ejemplo, en una modalidad, el compuesto de isocianato usado en la composición de resina curable de la presente invención incluye un compuesto de isocianato bloqueado que se puede seleccionar de los compuestos que tienen grupos de ester de arilo de ácido carbámico, que pueden ser lineales o ramificados, obtenidos preferiblemente haciendo reaccionar productos de polimerización o policondensación que contienen grupos isocianato (prepolímeros de isocianato) con fenol o derivados de fenol o resina de hidrocarburo que contiene un grupo fenólico, como se describe arriba.

Otros compuestos opcionales que se pueden añadir a la composición de resina curable de la presente invención pueden incluir los compuestos que se usan normalmente en las composiciones de resina, conocidos por los expertos en la materia para preparar composiciones y productos termofraguados curables. Otros componentes opcionales que se pueden añadir a la composición curable pueden comprender compuestos que se pueden añadir a la composición para mejorar las propiedades de aplicación (por ejemplo, modificadores de la tensión superficial o auxiliares de flujo), las propiedades de fiabilidad (por ejemplo, promotores de adhesión), la velocidad de reacción, la selectividad de la reacción, y/o la duración del catalizador.

Otros compuestos opcionales que se pueden añadir a la composición curable de la presente invención pueden incluir, por ejemplo, un disolvente para reducir adicionalmente la viscosidad de la formulación, otras resinas tales como una resina fenólica que se puede mezclar con la resina epóxica de la formulación, otras resinas epóxicas diferentes del compuesto de epóxido de la presente invención (por ejemplo, éteres de glicidilo aromáticos y alifáticos; resinas epóxicas cicloalifáticas; y dióxidos de divinilareno tales como dióxido de divinilbenceno), otros agentes de curación, catalizadores de curación, rellenos, pigmentos, agentes de endurecimiento, auxiliares de nivelación, modificadores de flujo, agentes tixotrópicos, promotores de adhesión, diluentes, estabilizadores, plastificantes, desactivadores de catalizador, retardadores de llama, y mezclas de los mismos. Por ejemplo, el disolvente que se puede añadir a la composición curable se puede seleccionar de cetonas, éteres, hidrocarburos aromáticos, éteres de glicol, ciclohexanona, y combinaciones de los mismos.

En general, la cantidad de los otros componentes opcionales, cuando se usan en la presente invención, puede ser por ejemplo de 0% p. a aproximadamente 90% p., en una modalidad; de aproximadamente 0.01 % p. a aproximadamente 70% p. en otra modalidad; de aproximadamente 0.1 % p. a aproximadamente 50% p. en otra modalidad más.

El procedimiento para preparar la composición curable de la presente invención incluye mezclar (I) por lo menos un compuesto de epóxido; y (II) por lo menos un compuesto de fenalcamina; y (III) por lo menos un ¡socianato. Opcionalmente se agregan otros ingredientes opcionales a la mezcla de composición curable según sea necesario. Por ejemplo, la formulación curable de la presente invención se prepara mezclando, en el equipo de mezclado conocido, el compuesto de epóxido, la composición de agente de curación y opcionalmente cualquier otro aditivo deseado. Cualquiera de los aditivos opcionales arriba mencionados se puede agregar a la composición curable durante el mezclado o antes del mezclado para formar la composición curable que se va a curar.

En una modalidad preferida de la presente invención, la composición curable se puede producir mezclando una “parte A” con una “parte B”; en donde la parte A puede contener el compuesto de epóxido mezclado con el isocianato u otros aditivos opcionales; y en donde la parte B generalmente puede contener el endurecedor de fenalcamina.

En otra modalidad, la parte B, además del endurecedor de fenalcamina, puede contener un isocianato u otros aditivos opcionales.

Típicamente, todos los compuestos de la formulación curable se mezclan y se dispersan a una temperatura que permite la preparación de una composición de resina epóxica curable eficaz que tiene el equilibrio deseado de propiedades para una aplicación particular. Por ejemplo, la temperatura durante el mezclado de todos los componentes puede ser en general de aproximadamente 5 °C a aproximadamente 200 °C, en una modalidad; y de aproximadamente 10 °C a aproximadamente 50 °C, en otra modalidad. Se pueden usar temperaturas de mezclado más bajas para ayudar a minimizar la reacción del epóxido y el endurecedor en la composición y para maximizar la vida útil trabajable de la composición.

La preparación de la formulación curable de la presente invención, y/o cualquiera de los pasos de la misma, puede ser un proceso por lotes o continuo. El equipo de mezclado usado en el proceso puede ser cualquier recipiente y equipo auxiliar conocido para los expertos en la materia.

El procedimiento de la presente invención incluye curar la composición de resina curable para formar un producto termofraguado o curado.

El procedimiento de curación de la composición curable se puede efectuar a una temperatura predeterminada y durante un tiempo predeterminado suficiente para curar la composición, y la curación puede depender de los endurecedores usados en la formulación. Por ejemplo, la temperatura de curación de la formulación puede ser en general de aproximadamente 5°C a aproximadamente 200°C.

En general, el tiempo de curación de la composición curable se puede elegir entre aproximadamente 1 minuto y aproximadamente 4 horas, en una modalidad; entre aproximadamente 5 minutos y aproximadamente 2 horas en otra modalidad; y entre aproximadamente 10 minutos y aproximadamente 1.5 horas en otra modalidad más. Un tiempo menor de aproximadamente 1 minuto puede ser demasiado corto para asegurar una reacción suficiente bajo las condiciones de procesamiento convencionales; y un tiempo mayor de 4 horas aproximadamente puede ser demasiado largo para ser práctico o económico.

La presente invención revela una combinación sinergica novedosa de isocianato y fenalcamina y el uso de esta combinación como composición de agente de curación para mejorar las propiedades físicas de las resinas epóxicas curadas; y para obtener una resina epóxica curada que tiene el beneficio de un equilibrio de propiedades. El producto curado (esto es, el producto entrelazado hecho de la composición curable) de la presente invención muestra varias propiedades mejoradas sobre las resinas epóxicas curadas convencionales.

En otra modalidad de la presente invención, la composición de agente de curación que comprende una combinación de isocianato y fenalcamina se puede usar para flexibilizar el producto curado de la presente invención. Por ejemplo, el producto curado de la presente invención exhibe una elongación de hasta aproximadamente 200%, en una modalidad; de aproximadamente 5% a aproximadamente 200% en otra modalidad; de aproximadamente 10% a aproximadamente 100% en otra modalidad; y de aproximadamente 20% a aproximadamente 50% en otra modalidad más. La flexibilidad del producto curado se puede medir mediante el método descrito en ASTM D522.

En otra modalidad más de la presente invención, la composición de agente de curación que tiene el compuesto de isocianato se puede usar para endurecer la resina epóxica habilitada por la fenalcamina. Por ejemplo, el producto curado de la presente invención exhibe una resistencia al impacto de aproximadamente 9 envkg a aproximadamente 181 cnvkg, en una modalidad; de aproximadamente 12 cnvkg a aproximadamente 120 cnvkg en otra modalidad; y de 18 cnvkg a aproximadamente 81 cnvkg en otra modalidad más. La dureza del producto curado se puede medir mediante el método descrito en ASTM G14.

La composición curable de la presente invención se puede usar para fabricar un producto termofraguado curado. Por ejemplo, la composición curable se puede usar en aplicaciones que incluyen revestimiento protector, ingeniería civil, industrias de infraestructura acuática, y similares.

EJEMPLOS Los siguientes ejemplos y ejemplos comparativos ilustran adicionalmente la presente invención en detalle, pero se considera que no limitan el alcance de la misma.

A continuación se explican varios términos, designaciones y materiales usados en los siguientes ejemplos: DER 671X75 es una resina epóxica sólida disuelta en xileno y disponible comercialmente de The Dow Chemical Company.

Desmocap-1 1 es un agente de flexibilización reactivo de isocianato bloqueado, disponible comercialmente de Bayer.

D.E.H™ 641 es un endurecedor de especialidad de fenalcamina que tiene un AHEW de 125 g/equivalente, disponible comercialmente de The Dow Chemical Company.

DMP30 es un acelerador de curación disponible comercialmente de Air Products.

Xileno y n-butanol son disolventes, ambos productos disponibles comercialmente de SCRC.

Dowanol PM es un disolvente disponible comercialmente de The Dow Chemical Company.

Ejemplos 1 a 3 v Ejemplo comparativo A Las composiciones de los sistemas epóxicos usados en estos ejemplos se describen en la tabla I, que incluye cuatro sistemas con varias concentraciones de isocianato bloqueado para DER671 p/p en el sistema epóxico curado de fenalcamina indicado en la tabla I.

Tabla I Se prepararon paneles de los cuatro sistemas de revestimiento descritos en la tabla I. Se evaluó su funcionamiento en aplicabilidad, propiedades físicas, resistencia química y resistencia anticorrosiva usando los métodos de prueba descritos en la tabla II.

Tabla II Los resultados descritos en la tabla III muestran que agregando isocianato bloqueado se puede obtener un equilibrio entre fragilidad y secado rápido. Al aumentar la concentración de isocianato bloqueado, la elongación, resistencia al impacto y adhesión de la pintura mejoran continuamente. Cuando el contenido de isocianato bloqueado aumenta a 10% se obtienen excelentes efectos. Más aún, la prueba de atomización de sal sobre un revestimiento transparente con una rayadura de 200 horas muestra que el isocianato bloqueado no tiene un impacto negativo sobre la resistencia química.

Tabla III

Claims (19)

REIVINDICACIONES

1 - Una composición de agente de curación para un compuesto de epóxido, que comprende: (a) por lo menos un endurecedor de líquido de la cáscara de nuez del anacardo modificado o la fenalcamina; y (b) por lo menos un isocianato.

2.- La composición de agente de curación de la reivindicación 1 , en donde el compuesto de fenalcamina comprende un producto preparado mediante una reacción de Mannich del líquido de la cáscara de nuez del anacardo con un aldehido y una poliamina.

3 - La composición de agente de curación de la reivindicación 1 , en donde la fenalcamina tiene una viscosidad de aproximadamente 10 mPa*s a aproximadamente 5,000 mPa*s.

4.- La composición de agente de curación de la reivindicación 1 , en donde el compuesto de fenalcamina comprende un compuesto definido por la estructura (I) siguiente: Estructura (D el ácido anacárdico residual del líquido de la cáscara de nuez del anacardo destilado usado para producir fenalcamina es menor de aproximadamente 5 por ciento, en donde Rc es hidrógeno en aproximadamente 95 por ciento de las moleculas de fenalcamina de la estructura (I).

5.- La composición de agente de curación de la reivindicación 4, en donde R0 y Ro· pueden ser, cada uno, un alquilo recto con 15 carbonos y de 0 a 3 enlaces C=C, seleccionado del grupo que consiste en -C15H31 , -C15H29, -C15H27 y -C15H25, o un alquilo recto con 17 carbonos y de 1 a 3 enlaces C=C, seleccionado del grupo que consiste en -C17H33, -C17H31 y— Ci7H2g.

6 - La composición de agente de curación de la reivindicación 4, en donde X, , X2 y X3 pueden ser, cada uno, un grupo bivalente o multivalente seleccionado del grupo que consiste en un etileno alifático, un aminoetileno, un polioxialquileno, un compuesto acicloalifático, un compuesto aromático y un compuesto con estructura policíclica.

7.- La composición de agente de curación de la reivindicación 1 , en donde el isocianato comprende un isocianato no bloqueado.

8.- La composición de agente de curación de la reivindicación 1 , en donde el isocianato comprende un isocianato bloqueado.

9.- La composición de agente de curación de la reivindicación 8, en donde el isocianato bloqueado comprende un compuesto producido haciendo reaccionar isocianato, un poliol y un agente de bloqueo.

10.- Una composición curable que comprende: (I) por lo menos un compuesto de epóxido; (II) por lo menos una fenalcamina; y (III) por lo menos un isocianato.

11.- La composición curable de la reivindicación 10, en donde el compuesto de epóxido y el isocianato se mezclan para formar una primera parte de la composición curable; y en donde la fenalcamina comprende una segunda parte de la composición curable.

12.- La composición curable de la reivindicación 10, en donde el compuesto de epóxido comprende un éter de diglicidilo de bisfenol A.

13.- La composición curable de la reivindicación 10, caracterizada además porque incluye un catalizador de curación, un segundo agente de curación separado y diferente del compuesto (II) y el compuesto (III), un relleno, un diluente reactivo, un agente de flexibilización, un auxiliar de procesamiento, un agente de endurecimiento, o una mezcla de los mismos.

14.- Un procedimiento para preparar una composición de agente de curación, que comprende mezclar: (a) por lo menos una fenalcamina, y (b) por lo menos un isocianato, para formar una composición de agente de curación para un compuesto de epóxido.

15.- Un procedimiento para preparar una composición curable, que comprende mezclar: (I) por lo menos un compuesto de epóxido; y (II) por lo menos una fenalcamina; y (III) por lo menos un isocianato.

16.- Un procedimiento para preparar un producto termofraguado, que comprende: (i) proveer una mezcla de: (I) por lo menos un compuesto de epóxido, (II) por lo menos una fenalcamina, y (III) por lo menos un isocianato, para formar una composición curable; y (ii) curar la composición curable del paso (i).

17.- El procedimiento de la reivindicación 16, en donde el paso de curación (ii) se efectúa a una temperatura de aproximadamente 5 °C a aproximadamente 200 °C.

18.- Un artículo termofraguado curado, preparado mediante el procedimiento de la reivindicación 16.

19.- El artículo termofraguado curado de la reivindicación 18, caracterizado además porque comprende un revestimiento.