MXPA00004264A - Dispersiones de poliuretano acuosas y recubrimientos preparados a partir de las mismas - Google Patents

Abstract

La presente invención esta dirigida a una composición de poliuretano acuosa de dos y tres componentes la cual esta curada a temperatura ambiente y tiene excelente resistencia química sin reducción en resistencia a la abrasión y flexibilidad;el sistema de dos componentes comprende un primer componente de una dispersión de poliuretano acuosa hidroxi funcional y resina fenoxi mezclados juntos, y un segundo componente de poliisocianato;el sistema de tres componentes comprenden un primer componente de una dispersión de poliuretano acuosa hidroxi funcional, un segundo componente de resina epoxi;y un tercer componente de poliisocianato;en general, la masa en las resinas epoxi o fenoxi es 1 a 50%de la masa de los sólidos de poliuretano en la dispersión y la masa del poliisocianato es de 50 a 200%de la masa de los sólidos de poliuretano en la dispersión;la composición de poliuretano en la dispersión;la composición de poliuretano de dos o tres componentes tiene una fracción de masa de sólidos de preferiblemente 10-50%.

Description

DISPERSIONES DE POLIURETANO ACUOSAS Y RECUBRIMIENTOS PREPARADOS A PARTIR DE LAS MISMAS ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN 1.- CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a dispersiones de poliuretano acuosas de dos y tres componentes las cuales son curadas a temperatura ambiente y a los recubrimientos preparados a partir de las mismas los cuales tienen excelente resistencia térmica sin reducción en resistencia a la abrasión y flexibilidad. Más en particular, la presente invención se refiere a una composición de recubrimiento que comprende una dispersión de poliuretano alifático h id roxif uncional en agua combinada con un poliéter aromático y entrelazada con un compuesto de poliisocianato alifático o aromático. Más específicamente el poliéter aromático puede ser una resina epoxi o una resina fenoxi. 2.- DESCRIPCIÓN DE LA TÉCNICA ANTERIOR Las dispersiones de poliuretano acuosas y su uso para la producción de recubrimientos son conocidas. Las dispersiones pueden ser curadas a temperatura ambiente mediante evaporación de agua y coalescencia de las partículas de poliuretano individuales. Esos productos basados en agua han sido desarrollados en un esfuerzo para reducir la cantidad de solventes orgánicos que están presentes en composiciones de recubrimiento correspondientes basadas en solventes. Aunque las dispersiones de la técnica anterior poseen muchas propiedades valiosas, no ha sido posible obtener recubrimientos que posean todas las propiedades de recubrimientos obtenidas a partir de composiciones de recubrimiento basadas en solvente, especialmente en relación a dureza y resistencia de solvente. Las dispersiones de poliuretano acuosas conocidas no poseen la cantidad de entrelazamiento que se requiere para obtener esas propiedades. Un método para incrementar la cantidad de entrelazamiento es mezclar la dispersión de poliuretano con un poliisocianato bloqueado, dispersible en agua, como se describe en la patente de E.U.A. No. 4,098,933. En el documento EP-A 0 324 370, se describe una composición acuosa que comprende un isocianato bloqueado dispersible en agua con grupos hidrofílicos aniónicos, un prepolímero de poliuretano terminado en hidroxilo dispersable en agua con grupos hidrofílicos aniónicos, y una resina epoxi. La patente de E.U.A. No. 4,608,413 describe el uso de poliisocianatos bloqueados, dispersibles en agua en combinación con poliuretanos los cuales contienen grupos hidroxilo como sitios de entrelazamiento. Aunque los sistemas descritos en esas patentes hacen posible obtener durezas y entrelazamientos mejorados, sufren de la desventaja de que las composiciones de recubrimiento deben ser calentadas a altas temperaturas con el fin de liberar el agente bloqueador e iniciar el entrelazamiento. Obviamente, esas composiciones de recubrimiento no son adecuadas para aplicación a substratos los cuales no pueden soportar la temperatura de desbloqueo del poliisocianato. De acuerdo con esto, es un objeto de la presente invención proveer dispersiones de poliuretano acuosas que pueden ser curadas a temperatura ambiente para proveer recubrimientos con dureza, flexibilidad, resistencia a solvente y aspecto de superficie excelentes.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a una dispersión de poliuretano acuosa de dos o tres componentes útil como un composición de recubrimiento la cual es curada a temperatura ambiente y que contiene: i) una dispersión en agua de poliuretano alifático hidroxifuncional; ii) un entrelazador seleccionado del grupo consistente de compuestos de poliisocianato alifático o aromático; iii) un poliéter aromático seleccionado del grupo consiste de resinas epoxi y resinas fenoxi o mezclas de las mismas. De manera más específica, el poliuretano del componente i) es un grupo hidroxilo que contiene poliuretano obtenible mediante reacción de dos pasos de un poliisiocianato A que tiene al menos dos grupos isocianato, un poliol B que tiene un Mn de al menos 400 g/mol seleccionado del grupo consistente de polioles de poliéster, polioles de poliéter, polioles de poliuretano, y polioles de poliacrilato, con un número hidroxilo de desde 30 a 28 mg/g, un compuesto C que tiene al menos un grupo capaz de formar aniones, y al menos dos grupos que son reactivos hacia los grupos isocianato, y opcionalmente, un poliol D de masa molar baja con Mn de desde 60 a 400 g/mol. para formar un intermediario terminado en isocianato, el cual es después hecho reaccionar con al menos uno de un poliol E de masa molar baja que no lleva otro grupo reactivo a isocianato, un compuesto F el cual es ya sea monofuncional hacia NCO o contiene hidrógeno activo de reactividad diferente un compuesto G seleccionado del grupo consistente de agua, hidrazina y aminas diprimarias alifáticas como etilendiamina, diamino propano y diamino hexano, con un número OH de desde 30 a 200 mg/g y Mn de desde 1600 a 50,000 g/mol. Cuando se utiliza una resina epoxi como el poliéter aromático, las composiciones de recubrimiento de la presente invención son generalmente sistemas de tres componentes como se expone en i)-iii) anteriormente. Cuando el poliéter aromático es una resina fenoxi, la resina fenoxi está mezclada generalmente con la dispersión de poliuretano, de manera que resulta un sistema de dos componentes (el componente de poliuretano/fenoxi y el componente de entrelazador de poliisocianato). La presente invención también se refiere a un recubrimiento curado que comprende la película seca (residuo seco) de una composición mezclada y hecha reaccionar de manera uniforme que comprende: i) una dispersión de poliuretano alifático hidroxifuncional como se describe supra; ii) un poliisocianato alifático o aromático; y iii) ya sea una resina epoxi o una resina fenoxi. La invención descrita es una mejora sobre los poliuretanos basados en agua convencionales los cuales están estrelazados con poliisocianato en que la resistencia química se mejora enormemente mediante la adición del compuesto de poliéter aromático pero no se observa reducción en flexibilidad. El incremento de la resistencia química es debido al poliéter de la invención y fue descubierto que el mantenimiento de la misma flexibilidad y resistencia a la abrasión como un sistema de poliéter no aromático fue inesperado y único. La composición de recubrimiento puede comprender adicionalmente solventes, en una fracción de masa de desde 1 a 20 por ciento de las masas sumadas de los componentes i), ii) y iii). Las aplicaciones para esta invención son en recubrimientos para pisos, recubrimientos antigrafiti, recubrimientos de metal en general y recubrimientos de aeroespacio, pero esos usos no son exhaustivos.

DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Las dispersiones de poliuretano alifático hidroxifuncionales adecuadas i) son obtenibles mediante la reacción de dos pasos de: un poliisiocianato A que tiene al menos dos grupos isocianato, un poliol B que tiene un Mn de al menos 400 g/mol seleccionado del grupo consistente de polioles de poliéster, polioles de poliéter, polioles de poliuretano, y polioles de poliacrilato, con un número hidroxilo de desde 30 a 280 mg/g, un compuesto C que tiene al menos un grupo capaz de formar aniones, y al menos dos grupos que son reactivos hacia los grupos ¡socianato, y opcionalmente, un poliol D de masa molar baja con Mn de desde 60 a 400 g/mol. para formar un intermediario terminado en isocianato, el cual es después hecho reaccionar con al menos uno de un poliol E de masa molar baja que no lleva otro grupo reactivo a isocianato, un compuesto F el cual es ya sea monofuncional hacia NCO o contiene hidrógeno activo de reactividad diferente un compuesto G seleccionado del grupo consistente de agua, hidrazina y aminas diprimarias alifáticas como etilendiamina, diamino propano y diamino hexano, con un número OH de desde 30 a 200 mg/g y Mn de desde 1600 a 50000 g/mol.

Los poliisocianatos A adecuados (lo cual significa compuestos que tienen una pluralidad de grupos isocianato) para preparar el poliuretano hidroxifuncional incluyen cualquier poliisocianato orgánico, preferiblemente diisocinatos monómericos. Especialmente preferidos son poliisocianatos, especialmente diisocianatos, que tienen grupos isocianato alifáticamente- y/o cicloalifáticamente unidos, aunque los poliisocianatos que tienen grupos isocianato aromáticamente unidos no están excluidos y también pueden ser utilizados. Ejemplos de poliisociantos adecuados que pueden ser utilizados incluyen diisocianto de etileno, diisocianato de 1 ,4-tetrametileno, diisocianato de 1 ,6-hexametileno, diisocianato de 2,4-4-trimetil-1 ,6-hexametileno, diisocianato de 1 ,12-dodecano, ciclobutano-1 ,3- diisocianato, ciclohexano-1 ,3-y/o 1 ,4-diisocianato, 1-isocianato-2-isocianatometil ciclopentano, 1 -isocianato-3,3,5-trimetil-5-isocianatometil ciclohexano (diisocianato de isoforona o IPDI), 2,4- y/o 2,6-hexahidrotoluilen diisocianato, 2,4'- y/o 4,4'-diciclohexilmetano diisocianato, a, a, a\ a-tetrametil-1 ,3- y/o -1 ,4-xililen diisocianato, 1 ,3- y 1 ,4-xililen diisocianato, 1-isocianato-1-metil-4(3)-isocianatometil-ciclohexano, 1 ,3-y 1 ,4-fenilen diisocianato, 2,4- y/o 2,6-toluilen diisocianato, difenil metano-2,4'-y/o -4,4'-di¡socianato, naftalen-1 ,5-düsocianato, trifenilmetano-4,4',4"-triisocianato, polifenilpolimetilen poliisocianatos del tipo obtenido mediante la condensación de anilina con formaldehído seguido por fosgenación, y mezclas de los poliisocianatos mencionados anteriormente. Los poliisocianatos A son preferiblemente los así llamados "poliisocianatos de pintura" los cuales son no bloqueados y tienen baja presión de vapor, y pueden por lo tanto ser utilizados en aplicaciones de pintura; ejemplos de esos poliisocianatos de pintura incluyen dímeros de poliisocianatos (uretdionas), trímeros (isocianuratos), o productos de reacción con glicoles o polioles, aminas o fenoles. Esos "poliisocianatos de pintura" también son utilizados preferiblemente como componente ii) de la composición de recubrimiento. Preferiblemente, los poliisocianatos utilizados como componente ii) no están en ninguna manera modificados de manera hidrofílica, como puede ser efectuado mediante la incorporación de segmentos de polietilenglicol, o grupos aniónicos o potencialmente aniónicos mediante procedimientos conocidos en la técnica. La masa del poliisocianato ii) utilizado en la presente invención es de 50 a 200% de la masa de los sólidos de poliuretano, pero preferiblemente de 90 a 160% de esa masa. Cualquier solvente adecuado que no reacciona con grupos isociamato puede ser añadido al poliisocianato para reducir su viscosidad. Son especialmente preferidos los éteres de etileno o propilenglicol y acetatos de éter, como acetato de éter etilenglicolmonometílico, o acetato de éter de propilenglicolmetílico. Dichos éteres de glicol y éteres de acetato están disponibles comercialmente bajo el nombre comercial de "Dowanol ®". Los polioles B preferiblemente tienen una masa molar de número promedio Mn de desde 400 a 5000 g/mol. Su número hidroxilo, como se define infra, es en general de 30 a aproximadamente 300 mg/g. Ejemplos de polioles adecuados incluyen polioles de poliéter como polioxietilenglicol, polioxipropilenglicol, o polímeros mezclados de dichas unidades, polioles de poliéster obtenibles mediante policondensación de dioles o polioles con ácidos dicarboxílicos o policarboxílicos, dichos polioles de poliéster incluyen adipato de polietileno, poliésteres mezclados derivados a partir de etilenglicol, hexanodiol, trimetilolpropano, ácido adípico y tereftálico. Otros bloques de construcción que pueden constituir, o ser incluidos en, dichos polioles de poliéster son ácidos hidroxicarboxílicos como ácido hidroxibutírico o hidroxicapróico o sus lactonas. Los polioles C de masa molar baja con una masa molar de preferiblemente desde 60 a 400 g/mol, incluyen etilenglicol, dietilenglicol, 1 ,4-butandiol, y ciclohexanediol. Los compuestos D incluyen polioles, particularmente dioles, y poliaminas, particularmente diaminas, o hidroxiaminas, que llevan también de 1 a 3 grupos carboxilo o de ácido sulfónico por molécula. La fracción de masa de los compuestos D en la suma de masas de todos los monómeros del poliuretano está en la escala de 2 a 20%. Los compuestos E que son utilizados en un exceso estequiométrico del número de grupos funcionales a número de grupos isocianato en el prepolímero son polioles que tienen al menos tres grupos hidroxilo (el exceso elegido de manera que un grupo hidroxilo reacciona con el isocianato, dejando al menos dos grupos hidroxilo de E sin reaccionar). Los compuestos F se seleccionan preferiblemente a partir de aminas monosecuendarias y monoalcoholes, los cuales pueden contener adicionalmente grupos aminoterciarios, los ejemplos siendo dietilamina, dipropilamina, morfolina, N-metilpiperidina, y dimetilaminoetanolamina, y a partir de compuestos con hidrógeno activo de reactividad diferente, dietanolamina siendo especialmente preferida. Los compuestos G, los así llamados extendedores de cadena, son preferiblemente difuncionales, e incluyen agua, aminas diprimarias como etilendiamina, diaminopropano y diaminohexano, e hidrazina. Las dispersiones de poliuretano adecuadas tienen números hidroxilo de 20 a 100 mg/g, y preferiblemente de 40 a 70 mg/g. El número hidroxilo o número OH se define de acuerdo a DIN 53 240 como la relación de la masa de hidróxido de potasio A?KOH que tiene el mismo número de grupos hidroxilo como la muestra, y la masa mB de esa muestra (masa de sólidos en la muestra para soluciones o dispersiones); la unidad habitual es "mg/g". Los solventes adecuados son esteres, cetonas, hidrocarburos halogenados, alcanos y árenos, o mezclas de dos o más de esos. Preferiblemente el solvente de la presente invención es mezclable en agua, y es un éter glicólico o un acetato de éter glicólico, se prefiere especialmente acetato de éter propilenglicolmetílico. Los poliéteres iii) aromáticos adecuados son resinas epoxi o resinas fenoxi, o mezclas de las mismas. Las resinas epoxi son bien conocidas en la técnica. Se pueden preparar mediante la así llamada reacción de avance, la cual es reacción de éteres bis-glicidílicos con difenoles, o el así llamado procedimiento Taffy en donde los difenoles son hechos reaccionar directamente con epiclorohidrina. Se caracterizan por su contenido de grupos epoxi libres, los cuales pueden ser utilizados en una gran variedad de reacciones curativas. Las resinas fenoxi son esencialmente poliéteres aromáticos-alifáticos lineales mezclados, que comprenden unidades de repetición derivadas a partir de alcohol glicidílico, y unidades de repetición derivadas a partir de dihidroxi aromáticos. Tienen grupos hidroxilo terminales, y también grupos hidroxilo secundarios en las unidades de repetición derivadas a partir del alcohol glicidílico. En la mayoría de los casos, el bisfenol A es utilizado como compuesto aromático dihidroxi. La masa de poliéter aromático utilizado en la presente invención es de 1 a 50% de la masa de los sólidos de poliuretano, pero preferiblemente de 10 a 30% de esa masa. Esos poliéteres tienen una masa molar (peso promedio) Mn de 200 a 40,000 g/mol; pero preferiblemente de 1 ,000 a 30,000 g/mol. El poliisocianato ii) no debe ser mezclado con la mezcla de poliéter de poliuretano hidroxifuncional hasta que es momento de aplicar la composición de recubrimiento a un sustrato adecuado. Como con las composiciones de recubrimiento basadas en solvente, de dos componentes, la mezcla de los correactivos tiene una vida en el recipiente útil limitada, la cual depende de la reactividad de los correactivos, las relaciones de correactivos y catalizadores presentes en el sistema. Cuando se desea mezclar los dos componentes, el poliisocianato puede simplemente ser añadido al poliuretano hidroxifuncional dispersable en agua o viceversa con agitación vigorosa. Los métodos para mezclar los dos componentes son conocidos en la técnica. Después de que los componentes han sido mezclados, la composición de recubrimiento debe tener una fracción de masa de sólidos en la composición de aproximadamente 2 a 80%, preferiblemente de 10 a 50%.

Una fracción de masa wB de un componente B en una mezcla es la relación de la masa ms del componente B y la masa m de la mezcla. Las composiciones de recubrimiento acuosas de acuerdo con la presente invención pueden ser aplicadas a sustratos utilizando cualquiera de las varias técnicas conocidas en la técnica. Además, las composiciones acuosas se pueden mezclar con otros tipos de resinas que contienen opcionalmente grupos que reaccionan a isocianato o con condensados de amina- o fenol-formaldehído conocidos en la técnica. También pueden contener pigmentos, agentes niveladores, catalizadores, y otros auxiliares conocidos en la técnica. Ejemplos de las técnicas de aplicación, resinas y auxiliares se exponen en la patente de E.U.A. No. 4,408,008.

Descripción general de los ejemplos Se fabrican varias dispersiones, con y sin las resinas epoxi o fenoxi, y son recubiertas como se describe enseguida. Cada dispersión es recubierta sobre sustratos de panel de acero, curadas (secadas) durante siete (7) días y se prueban para brillo, dureza resistencia al impacto y una variedad de químicos para evaluar la resistencia a los químicos. Todas las pruebas son estándares ASTM y se exponen en los siguientes ejemplos. El poliisocianato, un hexametilendiisocianato, utilizado fue/está disponible comercialmente de Bayer Chemical Co. bajo el nombre Desmodur N-3300 que contiene 100% de sólidos. El poliisocianato se mezcló con varios niveles de un solvente, disponible comercialmente de Dow Chemical Co. bajo el nombre ®Dowanol PM Acétate Solvent. Varios tipos diferentes de poliuretano fueron utilizados en los ejemplos. Cada tipo tuvo una fracción de masa de sólidos y fue fácilmente mezclable con agua. Los dos tipos de poliuretano utilizados fueron ®Daotan VTW 1225 y ®Daotan VTW 1270 disponibles comercialmente de Vianova Resins, Alemania. Esos poliuretanos se fabrican a partir de poliésterpoliol, isocianato aromático, y ácido dimetiloilpropiónico en el primer paso, el prepolímero funcional de isocianato es después hecho reaccionar con aminoalcohol o poliol, respectivamente, para introducir grupos hidroxilo terminales, y después es neutralizado con amina y dispersado en agua. La cantidad de agua añadida a las diferentes dispersiones fue para mantener el nivel de sólidos constante para todas las dispersiones como para no influir las diferentes pruebas realizadas sobre los recubrimientos. Las resinas epoxi utilizados en los ejemplos son todas dispersiones de resinas epoxi sólidas en agua, que estuvieron disponibles comercialmente de Vianova Resins en Mainz-Kasterl, Alemania bajo los nombres: ©Beckopox EP 384w que tiene un contenido de sólidos de 53% (fracción de masa) EP 385w 56% VEM 2132w 55% VEM 2137w/55 55% La resina fenoxi utilizada en los ejemplos estuvo disponible comercialmente de Phenoxy Associates ubicada en Rock Hill, S.C. bajo el nombre PKHW-34 que tiene 34% de sólidos. Esta es una resina que comprende porciones derivadas de bisfenol A y de glicerol. En las pruebas mecánicas, la resistencia al impacto se mide en "in» lbs" como se expone en ASTM G 14-88. Para convertir a la unidad S1 "J" (Joule), multiplicar por 0.11303. "Gms" son iniciales para "gramos".

EJEMPLOS EJEMPLO COMPARATIVO 1 A un recipiente de un litro se añade lo siguiente bajo agitación suave. 473.0 gramos de poliuretano acuoso Daotan VTW 1225 73.5 gramos de agua 34.7 gramos de ©Dowanol PM Acétate Solvent (Dow Chemical Company) Esta mezcla se coloca aparte y se marca como componente A.

A otro recipiente agitado de un litro se añade lo siguiente: 237.4 gramos de ©Desmodur N-3300 (poliisocianato alifático, Bayer Chemical Co.) 70.3 gramos de PM Acétate Solvent (Dow Chemical Company) Esta mezcla se coloca aparte y se marca como componente B Los componentes anteriores se permitieron asentar durante la noche para equilibración y fueron después combinados añadiendo el componente A al componente B bajo mezcla de alta velocidad conocida para aquellos expertos en la técnica. Los componentes anteriores mezclados se permitieron asentar durante 30 minutos para liberar cualquier aire atrapado y fueron después extendidos con una barra de extensión de 127 µm (5 mil) sobre paneles de acero para pruebas (Q Panel Corporation). Paneles de abrasión Taber de 10.16 cm x 10.16 cm fueron también recubiertos con una brocha de pintura para la prueba de resistencia a la abrasión. Los paneles recubiertos se permitieron curar durante 7 días a temperatura ambiente y fueron después probados para varias propiedades. Los resultados obtenidos mediante este ejemplo se muestran en el siguiente cuadro: 1 mil=25,4 µm EJEMPLO COMPARATIVO 2 La misma técnica utilizada para preparar el ejemplo 1 fue utilizada pero en lugar de Daotan VTW 1225 se realizó una sustitución de Daotan VTW 1270 los componentes de esta formulación también se mezclaron de acuerdo con el método utilizado en el ejemplo 1 y las películas fueron fundidas de la misma manera. Los datos para este ejemplo son como sigue.

EJEMPLO 3 Este ejemplo fue para demostrar cómo la sustitución parcial (10%) de resina epoxi para algunos de los componentes uretano incrementó la resistencia química de la formulación. A un recipiente de un litro se añadió lo siguiente bajo agitación suave. 424.75 gramos de Daotan VTW 1225 85.03 gramos de agua 34.7 gramos de PM Acétate Solvent (Dow Chemical Company) Esta mezcla se colocó aparte y se marcó como componente A. Una muestra de 35.53 gramos de dispersión epoxi Beckopox EP 384w/53% fue puesta en un contenedor separado y marcada como componente B. A otro recipiente de 1 litro agitado se añadió lo siguiente: 237.4 gramos de Desmodur N-3300 (poliisocianato alifático, Bayer Chemical Co.) 70.3 gramos de PM Acétate Solvent (Dow Chemical Company) Esta mezcla fue colocada aparte y se marcó como componente C. Los componentes anteriores se permitieron asentar durante la noche para equilibrio y después fueron combinados añadiendo el componente A al componente B bajo mezcla de alta velocidad, después de 5 minutos el componente C fue añadido y mezclado durante 5 minutos adicionales. Los componentes mezclados anteriores se dejaron asentar durante 30 minutos para liberar cualquier aire atrapado y después fueron extendidos con una barra de extensión de 127 µm (5 mil) sobre paneles de acero para prueba (Q Panel Corporation). Paneles de abrasión Taber de 10.16 cm x 10.16 cm fueron también recubiertos con una brocha de pintura para la prueba de resistencia a la abrasión. Los paneles recubiertos se permitieron curar durante 7 días a temperatura ambiente y después fueron probados para varias propiedades. Los resultados obtenidos mediante este ejemplo se muestran en el siguiente cuadro.

Como se puede ver a partir de los datos la resistencia química del ejemplo se mejoró de manera significativa mediante la sustitución de 10% de sólidos de epoxi por 10% de sólidos de poliuretano en el ejemplo 1 sin ningún otro sacrificio en flexibilidad o resistencia a la abrasión.

EJEMPLO 4 Este ejemplo fue para demostrar nuevamente cómo la sustitución parcial (20%) de resina epoxi por algo del componente de uretano incrementó la resistencia química de la formulación. A un recipiente de 1 litro se añadió lo siguiente bajo agitación suave. 377.19 gramos de Daotan VTW 1225 96.49 gramos de agua 34.7 gramos de PM Acétate Solvent (Dow Chemical Company) Esta mezcla se colocó aparte y se marcó como componente A. Una muestra de 71.37 gramos de dispersión epoxi de Beckopox EP 384w/53% fue puesta en un contenedor separado y marcada como componente B. A otro recipiente de 1 litro agitado se añadió lo siguiente: 237.4 gramos de Desmodur N-3300 (poliisocianato alifático, Bayer Chemical Co.) 70.3 gramos de PM Acétate Solvent (Dow Chemical Company). Esta mezcla se colocó aparte y se marcó como componente C. Los componentes anteriores se permitieron asentar durante la noche para equilibrio y después se combinaron añadiendo el componente A al componente B bajo mezcla de alta velocidad, después de 5 minutos el componente C fue añadido y mezclado durante 5 minutos adicionales. Los componentes mezclados anteriores se permitieron asentar durante 30 minutos para liberar cualquier aire atrapado y después fueron extendidos con una barra de extensión de 5 mil sobre paneles de acero para pruebas (Q Panel Corporation). Paneles de abrasión Taber de 10.16 cm x 10.16 cm fueron también recubiertos con una brocha de pintura para la prueba de resistencia a la abrasión. Los paneles recubiertos se permitieron curar durante 7 días a temperatura ambiente y después fueron probados para varias propiedades. Los resultados obtenidos mediante este ejemplo se muestran en el siguiente cuadro: Como se puede ver a partir de los datos la resistencia química del ejemplo fue mejorada de manera significativa mediante la sustitución de % de sólidos de epoxi por 20% de sólidos de uretano en el ejemplo 1 con ningún otro sacrificio de las propiedades en flexibilidad o resistencia a la abrasión.

EJEMPLO 5 Este ejemplo fue para demostrar nuevamente cómo la sustitución parcial (20%) de resina epoxi por algo del componente de uretano incrementa la resistencia química de la formulación. A un recipiente de 1 litro se añadió lo siguiente bajo agitación suave. 377.19 gramos de Daotan VTW 1270 96.49 gramos de agua 34.7 gramos de PM Acétate Solvent (Dow Chemical Company) Esta mezcla se colocó aparte y se marcó como componente A. Una muestra de 71.37 gramos de dispersión epoxi de Beckopox EP 384w/53% fue puesta en un contenedor separado y marcada como componente B. A otro recipiente de 1 litro agitado se añadió lo siguiente: 237.4 gramos de Desmodur N-3300 (poliisocianato alifático, Bayer Chemical Co.) 70.3 gramos de PM Acétate Solvent (Dow Chemical Company). Esta mezcla se colocó aparte y se marcó como componente C. Los componentes anteriores se permitieron asentar durante la noche para equilibrio y después se combinaron añadiendo el componente A al componente B bajo mezcla de alta velocidad, después de 5 minutos el componente C fue añadido y mezclado durante 5 minutos adicionales. Los componentes mezclados anteriores se permitieron asentar durante 30 minutos para liberar cualquier aire atrapado y después fueron extendidos con una barra de extensión de 127 µm (5 mil) sobre paneles de acero para prueba (Q Panel Corporation). Paneles de abrasión Taber de 10.16 cm x 10.16 cm 5 mil fueron también recubiertos con una pintura de brocha para la prueba de resistencia a la abrasión. Los paneles recubiertos se permitieron curar durante 7 días a temperatura ambiente y después fueron probados para varias propiedades. Los resultados obtenidos mediante este ejemplo en el siguiente cuadro: Como se puede ver a partir de los datos la resistencia química del ejemplo fue mejorada de manera significativa mediante la sustitución de 20% de sólidos epoxi por 20% de sólidos de uretano en el ejemplo 2 con ningún otro sacrificio de las propiedades en flexibilidad o resistencia a la abrasión.

EJEMPLO 6 La misma técnica utilizada para preparar el ejemplo 4 fue utilizada pero en lugar de Beckopox EP 384w/53% se hizo una sustitución de Beckopox EP 385w. Los componentes de esta formulación también fueron mezclados de acuerdo con el método de uso en el ejemplo 4 y las películas fueron fundidas de la misma manera. Los datos para este ejemplo son como siguen: Como se puede ver a partir de los datos el Beckopox EP 385 funcionó de manera comparable al Beckopox EP 384w utilizado en el ejemplo 4, pero la dureza es mejor.

EJEMPLO 7 La misma técnica utilizada para preparar el ejemplo 4 fue utilizada pero en lugar de Beckopox EP 384w/53% se hizo una sustitución de Beckopox VEM 2132w. Los componentes de esta formulación también fueron mezclados de acuerdo con el método de uso en el ejemplo 4 y las películas fueron fundidas de la misma manera. Los datos para este ejemplo son como siguen: Como se puede ver a partir de los datos el Beckopox VEM 2132 funcionó de manera comparable al Beckopox EP 384w utilizado en el ejemplo 4.

EJEMPLO 8 La misma técnica utilizada para preparar el ejemplo 4 fue utilizada pero en lugar de Beckopox EP 384w/53% se hizo una sustitución de Beckopox VEM 2137w. Los componentes de esta formulación también fueron mezclados de acuerdo con el método de uso en el ejemplo 4 y las películas fueron fundidas de la misma manera. Los datos para este ejemplo son como siguen: Como se puede ver a partir de los datos el Beckopox VEM 2137 funcionó de manera comparable al Beckopox EP 384w utilizado en el ejemplo 4.

EJEMPLO 9 La misma técnica utilizada para preparar el ejemplo 5 fue utilizada pero en lugar de Beckopox EP 384w/53% se hizo una sustitución de Beckopox EP 385w. Los componentes de esta formulación también fueron mezclados de acuerdo con el método de uso en el ejemplo 5 y las películas fueron fundidas de la misma manera.

Como se puede ver a partir de los datos el Beckopox EP 385 funcionó de manera comparable al Beckopox EP 384w utilizado en el ejemplo 5.

EJEMPL0 10 La misma técnica utilizada para preparar el ejemplo 5 fue utilizada pero en lugar de Beckopox EP 384w/53% se hizo una sustitución de Beckopox VEM 2132w. Los componentes de esta formulación también fueron mezclados de acuerdo con el método de uso en el ejemplo 5 y las películas fueron fundidas de la misma manera. Los datos para este ejemplo son como sigue: Como se puede ver a partir de los datos el Beckopox VEM 2132 funcionó de manera comparable al Beckopox EP 384w utilizado en el ejemplo 5.

EJEMPLO 11 La misma técnica utilizada para preparar el ejemplo 5 fue utilizada aquí pero en lugar de Beckopox EP 384w/53% se hizo una sustitución de Beckopox VEM 2137w. Los componentes de esta formulación también fueron mezclados de acuerdo con el método de uso en el ejemplo 5 y las películas fueron fundidas de la misma manera. Los datos para este ejemplo son como sigue: Como se puede ver a partir de los datos el Beckopox VEM 2137 funcionó de manera comparable al Beckopox EP 384w utilizado en el ejemplo 5.

EJEMPLO 12 Este ejemplo fue para demostrar nuevamente cómo la sustitución parcial (20%) de resina fenoxi (éter aromático de peso molecular ultra alto sin grupos epoxi activos dejados) por algo del componente de uretano incrementó la resistencia química de la formulación. A un recipiente de 1 litro se añadió lo siguiente bajo agitación suave. 377.19 gramos de Daotan VTW 1225 56.6 gramos de agua 34.7 gramos de PM Acétate Solvent (Dow Chemical Company) 111.3 gramos de PKHW-34 (Phenoxy Associates) Esta mezcla se colocó aparte y se marcó como componente A. A otro recipiente de 1 litro agitado se añadió lo siguiente: 237.4 gramos de Desmodur N-3300 (poliisocianato alifático, Bayer Chemical Co.) 70.3 gramos de PM Acétate Solvent (Dow Chemical Company). Esta mezcla se colocó aparte y se marcó como componente B. Los componentes anteriores se permitieron asentar durante la noche para equilibrio y después se combinaron añadiendo el componente A al componente B bajo mezcla de alta velocidad, después de 5 minutos el componente C fue añadido y mezclado durante 5 minutos adicionales. Los componentes mezclados anteriores se permitieron asentar durante 30 minutos para liberar cualquier aire atrapado y después fueron extendidos con una barra de extensión de 127 µm (5 mil) sobre paneles de acero para prueba (Q Panel Corporation). Paneles de abrasión Taber de 10.16 cm x 10.16 cm 5 mil fueron también recubiertos con una pintura de brocha para la prueba de resistencia a la abrasión. Los paneles recubiertos se permitieron curar durante 7 días a temperatura ambiente y después fueron probados para varias propiedades. Los resultados obtenidos mediante este ejemplo en el siguiente cuadro: Como se puede ver a partir de los datos la resistencia química del ejemplo fue mejorada de manera significativa mediante la sustitución de 20% de sólidos fenoxi por 20% de sólidos de uretano en el ejemplo 1 con ningún otro sacrificio de propiedades. De hecho, este ejemplo demuestra la ventaja de resistencia a la abrasión incrementada debido al peso molecular de la resina fenoxi. Este ejemplo también demuestra que no necesitan estar presentes grupos epoxi activos para que el sistema funcione como está diseñado.

EJEMPL0 13 Este ejemplo fue para demostrar cómo el nivel de poliisocianato alifático afecta el rendimiento del recubrimiento. A un recipiente de 1 litro se añadió lo siguiente bajo agitación suave. 377.19 gramos de Daotan VTW 1225 96.49 gramos de agua 34.7 gramos de PM Acétate Solvent (Dow Chemical Company) Esta mezcla se colocó aparte y se marcó como componente A. Una muestra de 71.37 gramos de dispersión epoxi de Beckopox EP 384w/53% fue puesta en un contenedor separado y marcada como componente B. A otro recipiente de 1 litro agitado se añadió lo siguiente: 189.7 gramos de Desmodur N-3300 (poliisocianato alifático, Bayer Chemical Co.) 109.3 gramos de PM Acétate Solvent (Dow Chemical Company). Esta mezcla se colocó aparte y se marcó como componente C. Los componentes anteriores se permitieron asentar durante la noche para equilibrio y después se combinaron añadiendo el componente A al componente B bajo mezcla de alta velocidad, después de 5 minutos el componente C fue añadido y mezclado durante 5 minutos adicionales. Los componentes mezclados anteriores se permitieron asentar durante 30 minutos para liberar cualquier aire atrapado y después fueron extendidos con una barra de extensión de 127µm (5 mil) sobre paneles de acero para pruebas (Q Panel Corporation). Paneles de abrasión Taber de 10.16 cm x 10.16 cm fueron también recubiertos con una brocha de pintura para la prueba de resistencia a la abrasión. Los paneles recubiertos se permitieron curar durante 7 días a temperatura ambiente y después fueron probados para varias propiedades. Los resultados obtenidos mediante este ejemplo se muestran en el siguiente cuadro: Como se puede ver a partir de los datos la reducción en el poliisocianato tuvo poco efecto sobre el rendimiento de los recubrimientos.

EJEMPLO 14 Este ejemplo fue para demostrar cómo el nivel de poliisocianato alifático afecta el rendimiento del recubrimiento.

A un recipiente de 1 litro se añadió lo siguiente bajo agitación suave. 377.19 gramos de Daotan VTW 1225 96.49 gramos de agua 34.7 gramos de PM Acétate Solvent (Dow Chemical Company) Esta mezcla se colocó aparte y se marcó como componente A. Una muestra de 71.37 gramos de dispersión epoxi de Beckopox EP 384w/53% fue puesta en un contenedor separado y marcada como componente B. A otro recipiente de 1 litro agitado se añadió lo siguiente: 142.3 gramos de Desmodur N-3300 (poliisocianato alifático, Bayer Chemical Co.) 148.6 gramos de PM Acétate Solvent (Dow Chemical Company). Esta mezcla se colocó aparte y se marcó como componente C. Los componentes anteriores se permitieron asentar durante la noche para equilibrio y después se combinaron añadiendo el componente A al componente B bajo mezcla de alta velocidad, después de 5 minutos el componente C fue añadido y mezclado durante 5 minutos adicionales. Los componentes mezclados anteriores se permitieron asentar durante 30 minutos para liberar cualquier aire atrapado y después fueron extendidos con una barra de extensión de 127 µm (5 mil) sobre paneles de acero para prueba (Q Panel Corporation). Paneles de abrasión Taber de 10.16 cm x 10.16 cm fueron también recubiertos con una pintura de brocha para la prueba de resistencia a la abrasión. Los paneles recubiertos se permitieron curar durante 7 días a temperatura ambiente y después fueron probados para varias propiedades. Los resultados obtenidos mediante este ejemplo en el siguiente cuadro: Como se puede ver a partir de los datos la reducción en el poliisocianato tuvo poco efecto sobre el rendimiento de los recubrimientos.

EJEMPLO 15 Este ejemplo fue para demostrar cómo el nivel de poliisocianato alifático afecta el rendimiento del recubrimiento. A un recipiente de 1 litro se añadió lo siguiente bajo agitación suave. 377.19 gramos de Daotan VTW 1225 96.49 gramos de agua 34.7 gramos de PM Acétate Solvent (Dow Chemical Company) Esta mezcla se colocó aparte y se marcó como componente A. Una muestra de 71.37 gramos de dispersión epoxi de Beckopox EP 384w/53% fue puesta en un contenedor separado y marcada como componente B. A otro recipiente de 1 litro agitado se añadió lo siguiente: 94.9 gramos de Desmodur N-3300 (poliisocianato alifático, Bayer Chemical Co.) 187.9 gramos de PM Acétate Solvent (Dow Chemical Company). Esta mezcla se colocó aparte y se marcó como componente C. Los componentes anteriores se permitieron asentar durante la noche para equilibrio y después se combinaron añadiendo el componente A al componente B bajo mezcla de alta velocidad, después de 5 minutos el componente C fue añadido y mezclado durante 5 minutos adicionales. Los componentes mezclados anteriores se permitieron asentar durante 30 minutos para liberar cualquier aire atrapado y después fueron extendidos con una barra de extensión de 127 µm (5 mil) sobre paneles de acero para prueba (Q Panel Corporation). Paneles de abrasión Taber de 10.16 cm x 10.16 cm fueron también recubiertos con una pintura de brocha para la prueba de resistencia a la abrasión. Los paneles recubiertos se permitieron curar durante 7 días a temperatura ambiente y después fueron probados para varias propiedades. Los resultados obtenidos mediante este ejemplo en el siguiente cuadro: Como se puede ver a partir de los datos la reducción en el poliisocianato tuvo poco efecto sobre el rendimiento de los recubrimientos.

Claims (13)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Una composición de recubrimiento de poliuretano acuosa que comprende: i) un grupo hidroxilo que contiene poliuretano, disperso en agua, obtenible mediante la reacción de dos pasos de: un poliisocianato A que tiene al menos dos grupos isocianato, un poliol B que tiene un Mn de al menos 400 g/mol seleccionado del grupo consistente de polioles de poliéster, polioles de poliéter, polioles de poliuretano, y polioles de poliacrilato, con un número hidroxilo de 30 a 280 mg/g, un compuesto C que tiene al menos un grupo capaz de formar aniones, y al menos dos grupos que son reactivos hacia los grupos ¡socianato, y opcionalmente, un poliol D de masa molar baja con Mn de 60 a 400 g/mol, para formar un intermediario terminado en isocianato, el cual es después hecho reaccionar con al menos uno de un poliol E de masa molar baja que no lleva otro grupo reactivo a isocianato, un compuesto F el cual es ya sea monofuncional hacia NCO o contiene hidrógeno activo de reactividad diferente, un compuesto G seleccionado del grupo consistente de agua, hidrazina y aminas diprimarias alifáticas, con un número OH de 30 a 200 mg/g y Mn de 1600 a 50000 g/mol disperso en agua, ii) un entreenlazador seleccionado del grupo consistente de compuestos de poliisocianato alifáticos y aromáticos; y iii) un poliéter aromático, seleccionado del grupo consistente de resinas epoxi, resinas fenoxi y mezclas de las mismas.

2.- La composición de recubrimiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque dicha composición de recubrimiento también incluye un solvente mezclable en agua.

3.- La composición de recubrimiento de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada además porque dicho recubrimiento tiene una fracción de masa de sólidos de 2 a 80%.

4.- La composición de recubrimiento de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada además porque dicho solvente mezclable en agua se selecciona de la clase de esteres, cetonas, éteres, o mezclas de dos o más de esos.

5.- La composición de recubrimiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque dichos poliéteres tienen una masa molar de desde 200 a 40,000 g/mol.

6.- La composición de recubrimiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la masa de dicho poliisocianato ¡i) es de 50 a 200% de la masa de los sólidos de poliuretano.

7.- La composición de recubrimiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la masa de dicho poliéter es de 1 a 50% de la masa de los sólidos de poliuretano.

8.- La composición de recubrimiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque dicho poliuretano i) tiene un número hidroxilo de 20 a 100 mg/g.

9.- Un recubrimiento de poliuretano curado a temperatura ambiente que comprende el residuo seco de una composición mezclada y hecha reaccionar de manera uniforme de conformidad con la reivindicación 1.

10.- Una composición de recubrimiento de poliuretano de tres componentes que comprende: a) un grupo hidroxilo que contiene poliuretano, disperso en agua, obtenible mediante la reacción de dos pasos de un poliisocianato A que tiene al menos dos grupos isocianato, un poliol B que tiene un Mn de al menos 400 g/mol seleccionado del grupo consistente de polioles de poliéster, polioles de poliéter, polioles de poliuretano, y polioles de poliacrilato, con un número hidroxilo de 30 a 280 mg/g, un compuesto C que tiene al menos un grupo capaz de formar aniones, y al menos dos grupos que son reactivos hacia grupos isocianato, y opcionalmente, un poliol D de masa molar baja con Mn de 60 a 400 g/mol, para formar un intermediario terminado en isocianato, el cual es después hecho reaccionar con al menos uno de un poliol E de masa molar baja que no lleva otro grupo reactivo a ¡socianato, un compuesto F el cual es ya sea monofuncional hacia NCO o contiene hidrógeno activo de reactividad diferente, un compuesto G seleccionado del grupo consistente de agua, hidrazina y aminas diprimarias alifáticas, con un número OH de 30 a 200 mg/g y Mn de 1600 a 50000 g/mol disperso en agua, b) una dispersión de resina epoxi acuosa; y c) un poliisocianato alifático la cual está mezclada uniformemente inmediatamente antes de la aplicación.

11.- La composición de recubrimiento de conformidad con la reivindicación 10, caracterizada además porque la masa de resina epoxi es de 1 a 50% de la masa de sólidos de poliuretano del componente (a); y la masa de poliisocianato es de 50 a 200% de la masa de sólidos de poliuretano en el componente (a).

12.- Una composición de recubrimiento de poliuretano de dos componentes que comprende: a) un grupo hidroxilo que contiene poliuretano, disperso en agua, obtenible mediante la reacción de dos pasos de un poliisocianato A que tiene al menos dos grupos ¡socianato, un poliol B que tiene un Mn de al menos 400 g/mol seleccionado del grupo consistente de polioles de poliéster, polioles de poliéter, polioles de poliuretano, y polioles de poliacrilato, con un número hidroxilo de 30 a 280 mg/g, un compuesto C que tiene al menos un grupo capaz de formar aniones, y al menos dos grupos que son reactivos hacia grupos isocianato, y opcionalmente, un poliol D de masa molar baja con Mn de 60 a 400 g/mol, para formar un intermediario terminado en ¡socianato, el cual es después hecho reaccionar con al menos uno de un poliol E de masa molar baja que no lleva otro grupo reactivo a isocianato, un compuesto F el cual es ya sea monofuncional hacia NCO o contiene hidrógeno activo de reactividad diferente, un compuesto G seleccionado del grupo consistente de agua, hidrazina y aminas diprimarias alifáticas, con un número OH de 30 a 200 mg/g y Mn de 1600 a 50000 g/mol disperso en agua, y una resina fenoxi; y b) un poliisocianato alifático, la cual está mezclada uniformemente inmediatamente antes de la aplicación.

13.- La composición de recubrimiento de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada además porque la masa de dicha resina fenoxi es de 1 a 50% de la masa de sólidos de poliuretano, y la masa de dicho poliisocianato es de 50 a 200% de la masa de sólidos de poliuretano.