PT89410A

PT89410A - Processo para a producao de uma composicao de revestimento a base de resina epoxi para barras reforcadoras metalicas e de barras reforcadoras metalicas revestidas com ela

Info

Publication number: PT89410A
Application number: PT89410A
Authority: PT
Inventors: Robert D Lampton; Manuel C Tyler Jr
Original assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1988-01-19
Filing date: 1989-01-09
Publication date: 1990-02-08
Also published as: DK23589A; ATE120216T1; NO890218D0; DE68921772D1; DK23589D0; FI890261A0; NZ227578A; BR8900076A; PT89410B; JPH028264A; DE68921772T2; KR890011966A; EP0325146A2; ES2069549T3; FI890261A; NO890218L; KR0127902B1; EP0325146A3; EP0325146B1; AU2685988A

Description

DESCRIÇÃO DA PATENTE DE INVENÇÃON 0 n· 89 410

REQUERENTE: THE DOW CHEMICAL COMPANY, norte-americana , com sede em 2030 Dow Center, Abbott Road , Midland,Michigan 48640, EStados Unidos da América do Norte. EPÍGRAFE: " PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE UMA COMPOSI - ÇAO DE REVESTIMENTO A BASE DE RESINA EPOXI PARA BARRAS REFORÇADORAS METÁLICAS E DE BARRAS REFORÇADORAS METALICAS REVESTIDAS COM ELA INVENTORES: Robert D.Lampton, JR. e Manuel C.Tyler, JR.

Reivindicação do direito de prioridade ao abrigo do artigo 4.° da Convenção de Paris de 20 de Março de 1883. Estados Unidos da América do Norte,em 19 de Janeiro de 1988, sob o ne . 145,350. INPI MOO 113 RF 16732

MEMÓRIA DESCRITIVA

Resumo 0 presente invento diz respeito a um processo para a produção de uma composição de revestimento em pó para barras reforçadoras metalicas que consie te em se incluir na referida composição (a) uma resina epoxi avançada resultante da reaccão (l) uma mistura de (a) uma resina epoxi de base aromática e (b) uma resina epoxi de base alifática com (2) um fenol di-hidrico;

THE DOW CHEMICAL COMPANY "PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE UMA. COMPOSIÇÃO DE REVESTIMENTO À BASE DE RESINA EPOXI PARA BARRAS REFORÇADORAS METÁLICAS E DE BARRAS REFORÇADORAS METALICAS REVESTIDAS COM ELA" -2-

(b) uru agente de cura para o componente (a); (C ) um acelerador para o componente (b) e (d) um ou mais agentes de enchimento, pigmentos ou corantes. É também referido o processo para a produção de uma barra reforçadora metálica revestida com uma composição em pó de revestimento. -3-

0 presente invento diz respeito a uma composição revestimento em pó a base de resina epo-xi para barras reforçadoras metálicas.

As barras reforçadoras metálicas são revestidas de modo a evitar a corrosão numa atmosfera de serviço normal, particularmente em estruturas exteriores tal como auto-estradas e pontes. As composições vulgares envolvem um agente de cura baseado em dianilina metileno o qual se vem tornando mais fortemente regulado por agências federais. A industria de revestimento anda portanto à procura de composições alternativas de revestimento para barras reforçadoras as quais não contem dianilina metileno. A formulação de substituição deve obedecer a certos critérios de propriedades tal como felxibilidade excelente a baixa temperatura e resistência ao impacto, preferivelmente com cargas de enchimento elevadas. O presente invento diz respeito a composições de revestimento em pó para barras reforçadoras, cujo revestimento consiste essencialmente de (a) uma resina epoxi sólida preparada por reacção de (l) numa mistura formada essencialmente de (a) pelo menos um diepóxido aromático tendo um EEW de 170 a 210 calculado na base de que os anéis aromáticos são não substituídos mesmo se eles são de facto substituídos e (b) pelo menos um diepóxido alifático, em que os componentes (a) e (b) são empregados numa quantidade tal que de 70 a 95 por cento dos grupos epóxido são formados pelo componente (a) e de 5 a 30 por cento dos grupos epóxido são formados pelo componente (b); com -4- •Ν ’ι

(2) um composto tendo dois grupos hidroxil aromáticos por molécula numa quantidade que fornece uma relação de grupos hidroxil aromáticos do componente A-2 por grupo epoxi contido no componente A-l de desde 0,41:1 a 0,51:1; (b) como um agente de cura para o componente (a), numa quantidade de cura de um composto tendo uma média de mais do que um grupo fenólico por molécula; (C) como um acelerador para o componente (b), uma quantidade acelerante de uma amina terciária ou um aducto de amina de uma amina secundária com um éter diglicidil de um composto tendo dois grupos hidroxil fenélicos por molécula ; (d) um ou mais agentes de enchimento; pigmentos ou corantes ; e (E) um ou mais modificadores de caudal.

Outro aspecto do presente invento diz respeito a barras reforçadoras metálicas revestidas com o revestimento em pé acima mencionado.

Diepéxidos aromáticos apropriados incluem os descritos por P.H. Martin na U.S.3391109. Diepéxidos aromáticos particularmente apropriados incluem os éteres diglicidil de resorcinol, catechol, hidroquino-na, bisfenol A, bisfenol F, bisfenol K, e bisfenol S. Podemos também empregar misturas de diepéxidos aromáticos se o desejarmos.

Diepéxidos alifáticos apropriados que podem ser aqui empregados incluem os descritos por Hickner et al na U. S. 4608313. Diepéxidos alifáticos par- -5-

ticularmente apropriados incluem os éteres diglicidil de propileno glicol, dipropileno glicol, tripropileno glicol e polioxipropileno dióis tendo um EEV até *»00. Podemos também empregar misturas de diepoxidos alifáticos se o desejarmos .

Os diepoxidos aromáticos e os diepoxidos alifáticos são empregados em quantidades tais que na sua mistura apropriadamente de 70 a 95, mais apropriadamente de 75 a 95» e mais apropriadamente de 80 a 95 por cento dos grupos epéxido são formados por diepóxido aromático e apropriadamente de 30 a 5, mais apropriadamente de 25 e 5t e mais apropriadamente de 20 a 5, por cento dos grupos epéxido são formados por diepóxido alifático.

Compostos apropriados contendo dois grupos hidroxil aromático por molécula os quais podem ser aqui empregados incluem os descritos pelo acima mencionado Ilickner et al na U.S. *»608313· Os compostos particularmente apropriados contendo dois grupos hidroxil aromático por molécula incluem, por exemplo, catechol, hidroqui-nona, bisfenol A, bisfenol F, bisfenol K e bisfenol S. Podemos também usar misturas destes compostos contendo hidroxil aromáticos.

Os compostos contendo dois grupos hidroxil aromático por molécula são empregados em quantidades que fornecem a resina epoxi avançada resultante com um peso epéxido equivalente (EEW) apropriadamente de 1000 a 2*»00 , mais apropriadamente de 1200 a 2*»00, e mais apropriadamente de l600 a 2000. A fim de conseguirmos estes pesos equivalentes epéxido, a relação dos grupos hidróxido fenélico contidos no componente A-2 por grupo epéxido contido no componente A-l é apropriadamente de O,*»1:1 a 0,51:1, mais apropriadamente de 0,*»*»:1 a 0,51:1 e mais apropriadamente de 0,*»7:1 a 0,*»9;1. -6-

Os agentes de cura resina epoxi sólida apropriada que podem ser aqui empregados incluem, por exemplo fenois polihidricos tal como os descritos na Patente U.S. ^322^56. Agentes de cura particularmente apropriados, incluem por exemplo, os preparados por reacção de um excesso de bisfenol A com um éter diglicidil de bis-fenol A. O produto resultante termina nos grupos hidroxil fenólico. 0 agente de cura é empregado numa quantidade funcionalmente equivalente, a qual é a quanti dade que e suficiente para curar a resina epoxi nas condições de cura empregadas. Quantidades particularmente apropriadas do agente de cura são apropriadamente de 5 a 25, mais apropriadamente de 5 a 20, e mais apropriadamente de 7 a 1^ por cento em peso em relação ao peso da resina epoxi .

Aceleradores apropriados para os agentes de cura que podem ser aqui empregados incluem, por exemplo, aminas terciárias e aductos de aminas secundárias e éteres diglicidil de compostos tendo dois grupos hidroxil fenólicos por molécula. Aminas secundárias apropriadas incluem, por exemplo, imidazol, 2-metilimidazo1, 2-metil-imidazolina, 2-etilimidazol, 2-etilimidazolina e suas combinações. Éteres diglicidil apropriados de compostos tendo dois grupos hidroxil fenólicos por molécula incluem os éteres diglicidil de resorcinol, catechol, hidroquinona, bisfenol A, bisfenol F, bisfenol K, dihidroxi bifenil, e suas combinações. Aceleradores particularmente apropriados incluem, por exemplo, um aducto de uma amina secundária e uma resina epoxi comercialmente disponível a partir da Shell Chemical Company como EPON P-101. 0 acelerador é empregado numa quantidade funcionalmente equivalente a qual é a quantidade

“Λ que e suficiente para acelerar a cura de resina epoxi nas condições de cura empregadas. Quantidades de acelerador particularmente apropriadas são de 1 a 20, mais apropriadamente de 1 a 8 por cento em peso em relação ao peso da resina epoxi.

Agentes de enchimento apropriados que podem ser aqui empregados inclume, por exemplo, óxidos metálicos, sulfatos metálicos, carbonatos metálicos, silica tos metálicos, e silica. Agentes de enchimento particularmente apropriados incluem, por exemplo, sulfato de bário, carbonato de cálcio, dioxido de titânio, metasilicato de cálcio, oxido de ferro, mica e qualquer sua combinação.

Corantes ou pigmentos apropriados que podem ser aqui empregados incluem, por exemplo, óxi dos metálicos, compostos organo metálicos e qualquer dos descritos no National Paint and Coatings Association's Raw Materials Index for Pigments. Corantes ou pigmentos particularmente apropriados incluem, por exemplo, óxido de crómio, dióxido de titânio, óxido de ferro, ftalociani-na verde e azul, e qualquer combinação sua. A quantidade conjunta de agentes de enchimento, pigmentos ou corantes que pode ser aqui empregada é apropriadamente de 0,5 a 30, mais apropriada-mente de 0,5 a 25 e mais apropriadamente de 0,5 a 20 por cento em peso, em relação ao peso total da formulação de revestimento em pó.

As composições de revestimento em pó do presente invento podem ser aplicadas às barras reforçadoras por quaisquer meios convencionais tal como atomização do pó de revestimento sobre o metal pré-aqueci-do, ou passagem da barra reforçadora pré-aquecida através -8- -8-

*\ de um leito fluidizado do pó de revestimento.

Os revestimentos são curados pelo calor residual da barra reforçadora a temperaturas apropria damente de 130°C a 300°C, mais apropriadamente de 180°C a 250°C, e mais apropriadamente ainda de 220°C a 250°C durante um tempo suficiente para curar o revestimento, apropriadamente de 5 a 6o, mais apropriadamente de 5 a 30, e mais apropriadamente ainda de 5 a 15 segundos.

Os materiais apropriados da barra reforçadora incluam o aço. 0 presente invento será ainda adicionalmente descrito em referência aos exemplos seguintes.

Os materiais seguintes foram empregados nos Exemplos

Resina Epoxi Aromática A É um éter diglicidil de bisfenol A tendo um EEW de 1022 -9-

Resina Booxi Aromática B E a resina epoxi resultante da reacção de 788,9 S (**»173 equiv. epóxido) de uma mistura contendo 10 por cento em peso de um éter diglicidil de po-Hpr°pileno glicol tendo um EEV de 315 e 90 por cento em peso de um éter diglicidil de bisfenol A tendo um EEV de 181 com **0Ó,9 g (3,569 equiv. de hidroxil aromático) de bisfenol A. A resina epoxi avançada resultante tem um EEV de 1792.

Resina Epoxj Aromática C É a resina epoxi resultante da reacção de 893,9 g (**,518 equiv, epóxido) de uma mistura contendo 20 por cento em peso de um éter diglicidil de polipropileno glicol tendo um EEV de 315 e 80 por cento em peso de um éter diglicidil de bisfenol A tendo um EEV de 181 com ^38,2 g (3,8**** equiv. de hidroxil aromático) de bisfenol A. A resina epoxi aiençada resultante tem um EEW de 1827. -10-

Resina Epoxi Aromática D É a resina epoxi resultante da reacção de 934,1 g (4,612 equiv. epóxido) de uma mistura contendo 25 por cento em peso de um éter diglicidil de po-lipropileno glicol tendo um EEW de 315 e 75 por cento em peso de um éter diglicidil de bisfenol A tendo um EEW de 181 com 446 g (3,912 equiv, de hidroxil aromático) de bisfenol A. A resina epoxi avançada resultante tem um EEW de 1947.

Resina Epoxi Aromática E É uma mistura de 25 por cento em peso de um éter diglicidil epoxi novolac modificado de resina epoxi bisfenol A tendo um EEW de 804 e 75 por cento em peso de resina Epoxi Aromática A. A mistura tem um EEW de 1384.

Preparação de Formulações de Revestimento

As formulações de revestimento foram preparadas por mistura a seco de todos os componentes seguida por mistura em fusão num extrusor Buss Condux PKL-46 a uma temperatura de 90°C e uma velocidade do parafuso de 120 rpm originando um tempo de residência no extrusor de cerca de 20 segundos. 0 extrudido foi moido e peneirado através de um peneiro de 80 mesh tendo aberturas de 0,0070 polegadas (0,1778 mm). -11- X.

Preparação de Barras Revestidas A formulação revestimento em pó foi aplicada a barras de aço temperado de 1 polegar x 8 poleg.x 1/8 polegada (25,^ mm x 25,^ mm x 3» 175 mm) contendo um acabamento de 2 mil NACE quase branco. As barras forara — aquecidas a 232SC. , durante 30 minutos, imersas em lei — fluidizado Armstrong Model B contendo o pó oara obtermos 6-8 mil de espessura de revestimento, a seguir aquecida a 232-C durante 5 minutos, e subsequentemente arrefecida por água.

Os testes seguintes foram efectua-dos sobre as composições revestimento ou barras revestidas.

Durações do Gel O tempo de cadencia de gel de cura indica a reactividade relativa de uma formulação de revestimento em pó a uma temperatura especifica e é normalmente expresso como o número de segundos para atingir a congelação. As determinações foram feitas usando um prato quente de Thermo-Cura (Thermo Electric Co.). Os pontos de gel foram indicados quando uma espátula já não fornecia um fio de po-limero.

IMPACTO

As barras revestidas com uma espessura de "*/8 polegada (3 »175 mm) foram intrometidas ao impacto, à temperatura ambiente, com um Testador de Impacto Gardner e verificado para a rotura nas margens dos entalb.es Os valores assinalados foram os de impactos mais elevado aos quais os revestimentos não continham fissuras. A leitura máxima do testador, atingida foi l6o polegadas-libras (18,08 J).

FLEXIBILIDADE

Tres barras para cada formulação foram arrefecidas e estabilizadas à temperatura desejada. As barras foram removidas da caixa fria, uma de cada vez, colocadas num torno, e os mandibulos do torno apertados em redor dos seus extremos superior e inferior. As barras foram dobradas num ângulo de 180 graus em 30 segundos por aperto do torno.

Os especimenes dobrados foram visualmente verificados em relação às fissuras. A menos que de outro modo notado, as fissuras eram pequenas (menos que 1/8 polegada; 3,175 mm) de comprimento e o substracto não podia ser visto através do revestimento.

As formulações de revestimento são dadas na Tabela I e os resultados do teste são apresentados na Tabela II»

Tabela I

Designação da Formulação A* B c 0 E* Resina, Tipo pbw1 A 69,2 B 69,2 c 69,2 □ 69,2 E 66,5 Endurecedorpbwl 4,9 4/9 4,9 4,9 6,25 Acelerador^ .. pbw V 4;9 4,9 V 6,25 Modificador de FTnvr.3_ Λ;0 1,0 1r° Sulfajo de bário, pbw 10,0 10,0 10,0 10,0 O o Carbonato de cálcio pbwl 7>0 7,0 7,0 7;° 7,° Dióxido de titânio pbwl 3f0 3,0 3,0 3,0 3,0 * Não um exemplo do invento ^pbw e parte em peso 2 O endurecedor é o bisfenol A aducto terminado de bisfenol A e um éter diglicidil de bisfenol A. 3 , ΊΜ 0 acelerador é EPON P-101 comercialmente disponivel a partir da Shell Chemical 0 modificador do Fluxo e Acrylon MFP disponivel a partir de Synthron. 2*

Tabela II

Designação da Formulação A* B c D E· Tempo de 9 gel 232°C.seg 9 8 11 11 7 Impacto.Poleg 60 100 160 160 80 -Lbs j 6,78 11,3 18,08 18,08 9 ; 04 FiexiDiliaade No.de fissura; 0 -18°C, 3® 1 0 0 4b 0 -30°C, 5a 1 0 0 6b Não um exemplo do invento

Largura da fissura completa da barra ‘ Várias das fissuras recortam-se ate ao ponto onde o substracto pode ser visto

Claims

-15- \

REIVINDICAÇÕES: 1-. - Processo para a produção de utna composição revestimento em pó para barras reforça-doras caracterizado por se incluir na referida composição, essencialmente: (a) uma resina epoxi sólida preparada por reacção de: (l) uma mistura formada essencialmente por (a) pelo menos um diepoxido aromático tendo um peso de equivalentes epóxido (EEW) de 170 a 210 calculado com base dos anéis aromáticos serem não substituídos mesmo que sejam de facto substituídos; e (b) pelo menos um diepoxido alifático, em que os componentes (a) e (b) são empregados numa quantidade tal que de 70 a 95 por cento dos grupos epóxido são provenientes do componente (a) e de 30 a 5 por cento dos grupos epóxido são provenientes do componente (b); com (2) um composto tendo dois grupos hidroxilo aromáticos por molécula numa quantidade que fornece uma relação de grupos hidroxi lo aromáticos do componente A-2 por grupo epoxi contido no componente A-l de 0,^1:1 a 0,51:1; (b) como agente de cura para o componente (a), uma quantidade adequada para cura de um composto tendo uma média de mais do que um grupo hidroxilo fenólico por molécula; (c) como um acelerador para o componente (b), uma quantidade aceleradora de uma amina terciária ou um aduto de uma -16-

ajnina secundária com um eter diglicidílico de um composto tendo dois grupos hidroxilo fenólicos por molécula; (d) um ou mais agentes de enchimento, pigmentos ou corantes; e (e) um ou mais modificadores de fluxo.
25. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por; (i) os componentes (A-l-a) e (A-l-b) serem empregados numa quantidade tal que de 75 a 95 por cento dos grupos epóxido são provenientes do componente (a) e de 25 a 5 por cento dos grupos epóxido são provenientes do componente (t>); (ii) o componente (a-2) ser empregado numa quantidade que fornece uma relação de grupos hidroxilo aromáticos do composto A-2 por grupo epox± contido no componente A-l de 0,44:1 a 0,51:1 ; (iii) o componente (b) ser empregado numa quantidade de 5 a 25 por cento em peso em relação ao peso do componente (A). 3-. - Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por: (i) os componentes (A-l-a) e (A-l-b) serem empregados numa quantidade tal que de 80 a 95 por cento dos grupos epóxido são provenientes do componente (a), e de 20 a 25 por cento dos grupos epóxido são provenientes do componente (b); -17- -17-

u (ii) o componente (a-2) ser empregado numa quantidade que fornece uma relação de grupos hidroxilo aromáticos do componente A-2 por grupo epoxi contido no componente A-l de 0,^7:1 a 0,^9:1; (iii) o componente (b) ser empregado numa quantidade de 5 a 20 por cento em peso com base no peso do componente A; e (iv) o componente (C) ser empregado numa quantidade de 1 a 10 por cento em peso com base no peso do componente (a). - Processo de acordo com a reivindicação 3» caracterizado por (i) o componente (b) ser empregado numa quantidade de 7 a l4 por cento em peso em relação ao peso do componente (a); e (ii) o componente (c) ser empregado numa quantidade de 1 a 8 por cento em peso em relação ao peso do componente (a). 5-. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por: (i) o componente (A-l-a) ser um éter diglicidílico de bis-fenol A; (ii) o componente (A-l-b) ser um éter diglicidílico de dipropileno-glicol, tripropileno-glicol ou um polioxipro-pileno-diol tendo um peso de equivalentes hidroxilo até kOO ; (iii) o componente (b) ser bisfenol A; (iv) o componente (c) ser um aducto de um excesso de bis- -18- fenol A θ um éter diglicidílico de bisfenol A tendo num EEW de 170 a 210; e (v) o componente (d) ser um aducto de uma amina secundaria e um éter diglicidilico de um composto tendo dois grupos hidroxilo aromático por molécula. 6^. - Processo para a produção de barras reforçadoras metálicas caracterizado por se proceder ao revestimento das referidas barras com uma composição de acordo com a reivindicação 1. Lisboa, 9 de Janeiro de 1989