MXPA96005169A - Composiciones polimerizables - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a una composición caracterizada porque comprende:(a) una cantidad mayor de metacrilato de hidroxipropilo;(b) una cantidad mayor deéster alquílico de C8 a C10 deácido acrílico oácido metacrílico;(c) un agente reticulante que se selecciona del grupo que consiste de resina de polialilglicidiléter y etoximetacrilato de diciclopentilo;(d) un promotor que comprende un ión metálico de cobalto;y (e) un iniciador de radicales libres para polimerizar los componentes (a), (b) y (c).

Description

COMPOSICIONES POLIMERIZABLES Campo de la invención Esta invención se refiere a composiciones de polímeros .

Antecedentes de la invención Se describen composiciones de polímeros para concreto, las cuales comprenden acrilato o metacrilato de diclopentenilo y un acrilato o metacrilato de alquilo, y composiciones que comprenden un acrilato o metacrilato de dicloropenteniloxialquilo y metacrilato de hidroxi-alquilo, en las Patentes Norteamericanas Nos. 4,197,225 y 4,400,413, respectivamente. Se describen composiciones de impregnación que comprenden acrilato o metacrilato de diclopentenilo y un acrilato o metacrilato de alquilo, en la Patente Norteamericana No. 4,910,080.

Breve descripción de la invención La presente invención proporciona una nueva composición de alto punto de inflamación, de baja REF: 23369 viscosidad, de escaso olor, que comprende: (a) una mayor cantidad de un éster de ácido acrilico o metacrilico que tiene un Tg mayor de aproximadamente 50°C; (b) una mayor cantidad de un éster de alquilo de 8 a 18 átomos de carbono de ácido acrilico o metacrilico; y (c) un iniciador de radicales libres para polimerizar los componentes (a) y (b) ; en donde la composición cuando se envejece durante 14 dias a 55°C exhiben un valor de deformación en la ruptura de al menos aproximadamente 20 % (en forma preferente al menos aproximadamente 100 %), un valor de esfuerzo en la ruptura de menos de aproximadamente 4200 kps (en forma preferente menos de aproximadamente 2700 kps y en la forma más preferente aproximadamente de 700 a 2400 kps), y un valor del módulo de tensión de menos de aproximadamente 100,000 kps (en forma preferente menos de aproximadamente 35,000 kps, en la forma más preferente aproximadamente de 7,000 a 17,500) cuando se prueba de acuerdo con ASTM D638, i) operando a una velocidad de deformación de 0.635 cm por minuto, ii) usando las dimensiones del molde tipo I para la fabricación de las pesas de tensión, y iii) la composición que se prueba de acuerdo con ASTM D638 que está libre de cualquier agente de relleno que se puede adicionar o contener finalmente en la composición cuando se usa. Las composiciones de la invención son útiles en la protección de superficies de concreto y en la reparación de concreto. Dependiendo del uso propuesto de la composición de la invención, las composiciones pueden incluir adicionalmente un agente de relleno tal como un polvo o agregado granular tal como en el caso donde la composición se va a usar para reparar grietas más grandes de concreto, etc. Las composiciones preferidas de la invención antes de la inclusión de cualquier agente de relleno y la subsecuente curación, exhiben una viscosidad de menos de 100 cps, en forma preferente menos de 50 cps, y en la forma más preferente menos de 20 cps cuando se mide de acuerdo con el Ejemplo 1 posterior. Los métodos para usar las composiciones de la invención, para preparar o reparar una superficie de concreto también se describen, en donde el valor del esfuerzo en la ruptura de la composición una vez envejecida (y libre de cualquier agente de relleno que se puede emplear realmente en la misma) es menos de aquel del concreto endurecido.

Descripción detallada Los ejemplos de monómeros adecuados para el uso como el componente (a) de las composiciones de la invención tienen un Tg mayor de aproximadamente 50°C y no tienen sitios polimerizables de insaturación diferentes de la porción de acrilato o metacrilato individual. Los ejemplos específicos de monómeros adecuados son metacrilato de hidroxipropilo, metacrilato de hidroxietilo, metacrilato de isobornilo, y metacrilato de metilo, metacrilato de butilo y metacrilato de glicidilo. Los ejemplos de esteres de ácido acrilico o metacrilico, adecuados, para el uso como el componente (b) de la composición, incluyen los esteres de ácido acrilico o metacrilico con alcoholes de 8 a 18 átomos de carbono. Los esteres adecuados que satisfacen la definición anterior son metacrilato de estearilo y metacrilato de laurilo. Los ejemplos específicos de esteres preferidos son esteres de alquilo de 8 a 10 átomos de carbono tal como acrilato de iso-obtilo y metacrilato de iso-decilo. Las composiciones de la invención pueden comprender adicionalmente como el componente (d) un un agente de reticulación que en forma preferente es polialílico o tiene una porción de acrilato o metacrilato y un sitio de vinilo (diferente del sitio de a, ß-insaturación contenido en la porción de acrilato o metacrilato) . Un agente de reticulación facilita la curación rápida de la composición hasta un estado libre de pegajosidad que se obtiene preferentemente en menos de aproximadamente 12 horas a 20°C. Los ejemplos de agentes de reticulación preferidos se seleccionan a partir del grupo que consiste de una resina de éter glicidílico de polialilo, metacrilato de diclopentil-etoxi, metacrilato de alilo, acrilato de diciclopentilo y metacrilato de diciclopentilo. Los componentes (a) y (b) de monómero estarán en forma preferente presentes en cantidades de aproximadamente 20 a 80 y aproximadamente de 80 a 20 partes en peso, respectivamente, en base a 100 partes en peso de la cantidad total de los componentes de los monómeros polimerizables (es decir, componentes (a) , (b) y cualquier otro componente polimerizable tal como (d) que pueda estar presente) . El componente (d) si está presente estará presente de manera preferentemente en una cantidad de aproximadamente 5 a 30 partes en peso por 100 partes en peso de la cantidad total en peso de los componentes de los monómeros polimerizables, es decir, los componentes (a), (b) y cualquier otro componente polimerizable tal como (d) que pueda estar presente. El iniciador de radicales libres que se puede usar en la composición de esta invención como el componente (c) es cualquier agente de polimerización que proporcionará radicales libres bajo condiciones de polimerización. El iniciador se usa en una cantidad efectiva para producir la polimerización substancialmente completa de los componentes polimerizables (es decir, los componentes (a) , (b) y cualquier otro componente polimerizable tal como el componente (d) que pueda estar presente) , a temperatura ambiente dentro de menos de aproximadamente 24 horas. En forma preferente, el iniciador de radicales libres está presente en una cantidad que es aproximadamente 0.05 a 5 partes en peso por 100 partes en peso de la cantidad total de los componentes polimerizables. Los iniciadores particularmente preferidos son compuestos de peroxi orgánicos tal como peróxido de benzoilo e hidroperóxido de eumeno. El iniciador de radicales libres puede ser un fotoiniciador, que es un agente que es sensible a la luz ultravioleta como se proporcionará en la luz del sol o en lámparas de UV. Los ejemplos de este fotoiniciador son acetofenonas, tal como 2,2-dimetoxi-2-fenilacetofenona (comercialmente disponible como Irgacure 651 de Ciba-Geigy Corp., Ha thorne, NY) y dietoxiacetofenona; bencilo, y éteres de benzoina. La composición de la invención puede contener mezclas de dos o más iniciadores de radicales libre, diferentes. Por ejemplo tanto un compuesto de peroxi orgánico como un fotoiniciador se puede utilizar para proporcionar una curación rápida con la curación particularmente rápida de la capa más exterior del revestimiento a partir de la exposición a la luz. Un promotor como el componente (e) se incorpora preferentemente en la composición en el caso donde se emplea el componente (d) . El promotor cataliza la reacción oxidativa del sitio de insaturación de vinilo en el componente (d) . Un promotor preferido es un promotor de sal metálica. El componente (e) , si se emplea, debe estar presente en una cantidad efectiva para mejorar la velocidad y plenitud de la curación de la composición. De esta manera, cuando se utiliza solo un iniciador de radicales libres, fotoiniciado, es particularmente deseable la incorporación del promotor de sal metálica para asegurar la curación completa de la composición a todo lo largo del concreto impregnado. Cuando el iniciador de radicales libres es un peróxido orgánico, es deseable el uso adicional del promotor metálico para proporcionar una curación más rápida del polímero de lo que sería posible en la presencia del promotor metálico. Típicamente, el promotor metálico está presente en la composición en cantidades tal que el metal está presente en aproximadamente 0.0005 a 2 partes en peso por 100 partes en peso de la cantidad total de los componentes polimerizables. Los promotores metálicos que se pueden emplear como el componente (e) comprenden preferentemente ion metálico de cobalto. Si se desea, el ion metálico de cobalto se puede emplear conjuntamente con una sal de aluminio de un ácido inorgánico o ácido alifático o un óxido del cobalto y/o aluminio. Los ejemplos de estas sales incluyen el cloruro, nitrato, borato, sulfato, acetato, acetilacetonato, propionato, butirato, pentanoato, octoato, hexoato y naftenato. Adicionalmente, el promotor metálico puede incluir la sal de estos ácidos complejos como ácido resínico, ácidos grasos de resina líquida, (subproducto obtenido en las fábricas de papel) , ácidos grasos del aceite de linaza, ácidos láuricos, ácido palmítico, ácido mirístico, ácido esteárico, ácido oleico, ácido linoleico, ácido linolénico, ácido beheníco, ácido cerótico, ácido montánico y ácido abiético. Cuando la composición de la invención se almacena en la presencia de un promotor, las composiciones también pueden contener un inhibidor de reacción volátil para prevenir la polimerización prematura de los componentes polimerizables antes de la aplicación al substrato deseado. Debido a que estos inhibidores son volátiles, se disipan en el aire en la aplicación de la composición al substrato y no inhiben por más tiempo la reacción de polimerización. Los inhibidores preferidos incluyen oximas volátiles tal como metiletil-cetona-oxima, metilbutil-cetona-oxima, 5-metil-3-heptanona-oxima, ciclohexanona-oxima y butíraldehído-oxima. Los inhibidores de reacción, volátiles están presentes en una cantidad efectiva, en forma preferente en cantidades de aproximadamente 0.01 a 2 partes en peso por 100 partes en peso de la cantidad total de los componentes polimerizables. El agente de relleno que se puede emplear en las composiciones de la presente invención es bien conocido por aquellos expertos en la técnica e incluye materiales convencionales que varían desde polvos hasta agregados granulares. Los ejemplos de agentes de relleno, adecuados, son guijarro, arena u otros agregados grandes y pequeños usados en la preparación de concreto. Se pueden emplear otros materiales silíceos inorgánicos, en general de alto módulo. Aún además, los ejemplos de agentes de relleno adecuados son burbujas o cuentas de vidrio, cuarzo de color, negro de carbono, pigmentos y sílice ahumada. En forma preferente, el agente de relleno tendrá un volumen hueco de menos de aproximadamente 25 %. Además, en forma preferente, el agente de relleno comprende una mezcla de un agente de relleno grande, pequeño y fino para proporcionar resistencias a la compresión, superiores, que las obtenidas ordinariamente si se emplea solo un agente de relleno de un tamaño. Típicamente, el agente de relleno está presente en una cantidad de aproximadamente 300 a 2000 partes en peso, y en forma preferente estará presente en una cantidad de aproximadamente 550 a 900 partes en peso por 100 partes en peso de la cantidad total de los componentes polimerizables. En forma preferente, la composición de la invención también incluye una cera para facilitar la curación superficial. La composición de la presente invención puede comprender adicionalmente aditivos adicionales, tal como agentes colorantes, estabilizadores, espesantes, modificadores reológicos, conservadores o agentes anticorrosivos . La composición de la presente invención se proporciona típicamente como una mezcla de tres partes que comprende los componentes (a) , (b) y (d) , si está presente, en las relaciones indicadas en un recipiente, el promotor metálico (e), si se emplea, en un segundo recipiente, y el iniciador de radicales libres (c) en un tercer recipiente. Cualquier agente de relleno empleado estaría contenido en un cuarto recipiente. El iniciador de radicales libres no debe estar contenido con la combinación del secador metálico sin los componentes (a), (b) y (c) presentes debido a que sobrevendría la reacción violenta. Alternativamente, esta composición se puede proporcionar como un sistema de dos partes. En este sistema, los componentes (a), (b) y (d) , si se emplea, se proporcionan en un recipiente, opcionalmente junto con. el promotor metálico (e) y un estabilizador. El iniciador de la reacción de radicales libres (c) se proporciona en un segundo recipiente y se mezcla conjuntamente con los componentes (a) , (b) y (d) , de monómeros, si se emplea, en el sitio de aplicación junto con cualquier agente de relleno que se pueda emplear. Las composiciones de la invención son útiles en el tratamiento superficial o la penetración del concreto. En esta aplicación, se puede emplear un revestimiento de arena por tracción que se aplica a la superficie del revestimiento después de que se ha esparcido. Las composiciones de la invención también son útiles en la reparación del concreto tal como grietas de relleno, etc. En estas últimas aplicaciones, puede ser deseable la inclusión del agente de relleno, particularmente en el caso de la reparación de grietas mayores, hoyos o desconchados. En los siguientes ejemplos, todas las composiciones están reportadas en partes en peso.

EJEMPLO 1 Se prepararon mezclas de resina-monómero de tres componentes a partir de metacrilato de hidroxipropilo, HPMA, (RocrylMR 410, Rohm & Haas, Filadelfia, PA) metacrilato de isodecilo, IDMA, (RocrylMR 310, Rohm & Haas, Filadelfia, PA) y resina de éter glicidílico de polialilo, PAGE, (SantolinkMR XI-100, Monsanto Co . , San Luis, MO) . Las proporciones que se combinaron y mezclaron se muestran en la Tabla 1 posterior. Para cada mezcla de resina-monómero, se fundió una cera parafínica (EskarMR 25, Amoco Chemicals, Chicago, IL) en la mezcla a 60°C a los dos niveles especificados en la Tabla 1. Se adicionaron un promotor de cobalto (CopacMR, Huís América, Inc., Piscataway, NJ) y un promotor de aluminio (ADCMR 1020, OMG, Cleveland, OH) y se mezclaron en la mezcla de solución. Para empezar la curación, se adicionaron 3 partes de hidroperóxido de eumeno (83 %; Elf Atochem, Filadelfia, PA) por 100 partes de la mezcla de pro otor/monómero/resina/cera . Los resultados de evaluación de las composiciones de bajo módulo del ejemplo se registraron en la Tabla 2. Las viscosidades de la solución se determinaron a 20°C con un Viscosímetro BrookfieldMR usando el equipo adaptador de viscosidad ultrabaja y operado a 100 rpm. Los puntos de inflamabilidad mostrados fueron los valores en copa cerrada en grados centígrados (°C(°F)). Los resultados de la curación se determinaron al vertir las composiciones mezcladas en una bandeja de aluminio de 20 x 30 cm, de modo que el revestimiento resultante fue de aproximadamente 2 mm de espesor. El tiempo en horas registrado fur aquel que se requirió para alcanzar un acabado superficial no pegajoso a 20°C. Se determinaron las resistencias de tensión y la propiedad de estabilidad al moldear pesas de tensión y probar por ASTM D638, incorporada en la presente por referencia. La composición se vertió en las dimensiones del molde tipo I y se probó a una velocidad de deformación de 0.635 cm por minuto. Los especímenes de las pesas se envejecieron a 20°C durante una semana para obtener las resistencias de tensión iniciales y se envejecieron a 55°C durante dos semanas en un horno seco para determinar la estabilidad en la tensión con el tiempo. Los esfuerzos en la ruptura, inicial y envejecido, la deformación en la ruptura y el módulo de tensión observados se registran en la Tabla 2.

TABLA 1 TABLA 2 Las composiciones de bajo módulo preferidas de la invención exhiben una deformación en la ruptura después del envejecimiento (como se envejeció y probó anteriormente) de al menos aproximadamente 20 %, y en forma más preferente al menos aproximadamente 100 %.

EJEMPLO 2 Se preparó en general, de acuerdo con los procedimientos indicados en el Ejemplo 1, anterior, una composición de acuerdo con la invención, usando los ingredientes definidos en el Ejemplo 1 en las cantidades señaladas en la Tabla 3 a continuación.

TABLA 3 La composición de esta invención se desempeñó de manera adecuada como una composición de bajo módulo y exhibió resistencias a la tracción, envejecida, (2 semanas a 55°C) como sigue. El esfuerzo en la ruptura fue de 1,276 kps. La deformación en la ruptura fue de 111 %. El módulo de tensión fue de 13,862 kps.

EJEMPLOS 3-5 Se prepararon composiciones de la invención que comprenden los ingredientes en las cantidades señaladas como por cientos en peso indicadas en la Tabla 4 posterior. Se determinaron las resistencias a la tracción, envejecida (2 semanas a 55°C) siguiendo los procedimientos del Ejemplo 1.

TABLA 4 Metacrilato de isobornilo Metacrilato de estearilo Metacrilato de alilo Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica, la presente invención, es el que resulta claro a partir de la presente descripción de la invención. Habiéndose descrito la invención como antecede se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes :

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Una composición, caracterizada porque comprende : (a) una mayor cantidad de un éster de ácido acrílico o metacrílico que tiene un Tg mayor de aproximadamente 50°C; (b) una mayor cantidad de un éster de alquilo de 8 a 18 átomos de carbono de ácido acrílico o metacrílico; y (c) un iniciador de radicales libres para la polimerización de los componentes (a) y (b) ; en donde la composición cuando se envejece durante 14 días a 55°C exhiben un valor de deformación en la ruptura de al menos aproximadamente 20 %, un valor de esfuerzo en la ruptura de menos de aproximadamente 4200 kps, y un valor del módulo de tensión de menos de aproximadamente 100,000 kps, cuando se prueba de acuerdo con ASTM D638, i) operando a una velocidad de deformación de 0.635 cm por minuto, ii) usando las dimensiones del molde tipo I para la fabricación de las pesas de tensión, y iii) la composición que se prueba de acuerdo con ASTM D-638 que está libre de cualquier agente de relleno que se puede adicionar a la composición.

2. Una composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el monómero (a) se selecciona a partir del grupo que consiste de metacrilato de hidroxipropilo, metacrilato de hidroxietilo, metacrilato de isobornilo y metacrilato de metilo.

3. Una composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el monómero (b) se selecciona a partir del grupo que consiste de acrilato de iso-octilo, metacrilato de iso-decilo, metacrilato de estearilo y metacrilato de laurilo.

4. Una composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque además comprende un agente de reticulación (c) polimerizable con los componentes (a) y (b) .

5. Una composición de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada porque el agente de reticulación es polialílico o contiene una porción de acrilato o metacrilato y un sitio de insaturación de vinilo.

6. Una composición de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada porque la composición comprende además un promotor para facilitar la reacción del sitio de insaturación de vinilo.

7. Una composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque además comprende un agente de relleno que tiene un volumen hueco de menos de aproximadamente 25 %.

8. Una composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el valor de deformación en la ruptura es al menos aproximadamente 100 %, el valor de esfuerzo en la ruptura está entre aproximadamente 700 y 2400 kps y el valor del módulo de resistencia a la tracción es menor de aproximadamente 2460 Kg/cm2 (35,000 lb/pulg2) .

9. Un artículo endurecido, caracterizado porque se fabrica a partir de una composición de acuerdo con la reivindicación 1.

10. Un método para preparar o reparar una superficie de concreto, caracterizado porque comprende aplicar una composición polimerizable a la superficie y permitir que la composición endurezca, la composición que comprende: (a) una mayor cantidad de un éster de ácido acrílico o metacrílico que tiene un Tg mayor que aproximadamente 50°C; (b) una mayor cantidad de un éster de alquilo de 8 a 18 átomos de carbono de ácido acrílico o ácido metacrílico; y (c) un iniciador de radicales libres para polimerizar los componentes (a) y (b) ; en donde la composición cuando se envejece durante 14 días a 55°C exhibe un valor de deformación en la ruptura de al menos aproximadamente 20 %, un valor de esfuerzo en la ruptura de menos de aproximadamente el esfuerzo en la ruptura de la superficie de concreto, y un valor del módulo de tensión de menos de aproximadamente 100,000 kps, cuando se prueba de acuerdo con ASTM D638, i) operando a una velocidad de deformación de 0.635 cm por minuto, ii) usando las dimensiones del molde tipo I para la fabricación de las pesas de tensión, y iii) la composición que se prueba de acuerdo con ASTM D638, que está libre de cualquier agente de relleno que se puede adicionar a la composición cuando se usa.