PT89410B

PT89410B - 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: PT89410B
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: 1993-09-30
Also published as: DK23589A; ATE120216T1; NO890218D0; DE68921772D1; DK23589D0; FI890261A0; NZ227578A; BR8900076A; JPH028264A; DE68921772T2; KR890011966A; EP0325146A2; ES2069549T3; FI890261A; NO890218L; KR0127902B1; EP0325146A3; EP0325146B1; AU2685988A; AU612439B2

Description

presente invento diz respeito a um processo para a produção de uma composição de revestimento em pó para barras reforçadoras metálicas que consie te em se incluir na referida composição (a) uma resina epoxi avançada resultante da reacção (1) 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 REFORÇ ADORAS METÁLICAS E DE BARRAS REFORÇADORAS METALICAS REVESTIDAS COM ELA

(b) um 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.

presente invento diz respeito a uma composição revestimento em pó a base de resina epoxi 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 contêm 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.

presente invento diz respeito a composições de revestimento em pó para barras reforçadoras, cujo revestimento consiste essencialmente de (a) uma resina epóxi sólida preparada por reacção de (1) numa mistura formada essencialmente de (a) pelo menos um diepóxido aromático tendo um EEW de 170 a 210 calculado na base de que os aneis 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

(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-1 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 fenólicos 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.

Diepoxidos aromáticos apropriados incluem os descritos por P.H. Hartin na U. S.3391109. Diepoxidos aromáticos porticularmente apropriados incluem os éteres diglicidil de resorcinol, catechol, hidroquinona, bisfenol A, bisfenol F, bisfenol K, e bisfenol S. Podemos também empregar misturas de diepoxidos aromáticos se o desejarmos.

Diepoxidos alifáticos apropriados que podem ser aqui empregados incluem os descritos por Hickner et al na U.S. 4608313» Diepoxidos alifáticos par ticularmente apropriados incluem os éteres diglicidil de propileno glicol, dipropileno glicol, tripropileno glicol e polioxipropileno dióis tendo um EEW até 400. 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 epóxido são formados por diepóxido aromático e apropriadamente de 30 a 5, mais apropriadamente de 25 e 5, θ mais apropriadamente de 20 a 5, por cento dos grupos epóxido 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 meneio nado Iiickner et al na U.S. 4608313. Os compostos particularmente apropriados contendo dois grupos hidroxil aromáti co por molécula incluem, por exemplo, catechol, hidroquinona, bisfenol A, bisfenol F, bisfenol K e bisfenol S. Podemos também usar misturas destes compostos contendo hidroxil aromáticos.

Os compostos contendo dois grupo hidroxil aromático por molécula são empregados em quantidades que fornecem a resina epoxi avançada resultante com um peso epóxido equivalente (EEW) apropriadamente de 1000 a 2400, mais apropriadamente de 1200 a 2400, e mai s apropriadamente de 1600 a 2000. A fim de conseguirmos estes pesos equivalentes epóxido, a relação dos grupos hidróxido fenólico contidos no componente A-2 por grupo epóxido contido no componente A-l e apropriadamente de 0,41:1 a 0,51:1, mais apropriadamente de 0,44:1 a 0,51:1 e mais apropriadamente de 0,47:1 a 0,49;1.

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. 4-322456. Agentes de cura particularmente apropriados, incluem por exemplo, os preparados por reacção de um excesso de bisfenol A com um éter diglicidil de bisfenol A. 0 produto resultante termina nos grupos hidroxil fenólico.

agente de cura é empregado numa quantidade funcionalmente equivalente, a qual é a quanti dade que é 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 19 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-metilimidazolina, 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

ΊΊ4 Chemical Company como EPON P-101.

acelerador é empregado numa quantidade funcionalmente equivalente a qual é a quantidade

que é 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, dióxido de titânio, metasilicato de cálcio, óxido 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 Materiais índex for Pigments. Corantes ou pigmentos particularmente apropriados incluem, por exemplo, óxido de crómio, dióxido de titânio, óxido de ferro, ftalocianina 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 apropriadamente de 0,5 a 25 θ 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 pre-aquecido, ou passagem da barra reforçadora pré-aquecida através

-8de 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.

presente invento será ainda adicionalmente descrito em referência aos exemplos seguintes.

Os materiais seguintes foram empregados nos Exemplos.

Resina Epoxi Aromática A

È um éter diglicidil de bisfenol

A tendo um EEW de 1022.

Resina Epoxi Aromática B

E a resina epoxi resultante da reacção de 788,9 g (4,173 equiv. epóxido) de uma mistura contendo 10 por cento em peso de um éter diglicidil de polipropileno glicol tendo um EEW de 315 θ 90 por cento em peso de um éter diglicidil de bisfenol A tendo um EEW de 181 com 4o6,9 g (3,569 equiv. de hidroxil aromático) de bisfenol A. A resina epoxi avançada resultante tem um EEW de 1792.

Resina Epoxi Aromática C

É a resina epoxi resultante da reacção de 893,9 g (4,518 equiv, epóxido) de uma mistura contendo 20 por cento em peso de um éter diglicidil de polipropileno glicol tendo um EEW de 315 θ 80 por cento em peso de um éter diglicidil de bisfenol A tendo um EEW de 181 com 438,2 g (3,844 equiv. de hidroxil aromático) de bisfenol A. A resina epoxi ataiçada resultante tem um EEW de 1827.

Resina Epoxi Aromática D ι É a resina epoxi resultante da reacção de 93^,1 g (9,612 equiv. epóxido) de uma mistura contendo 25 por cento em peso de um éter diglicidil de polipropileno glicol tendo um EEW de 315 θ 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 1997.

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 809 e 75 por cento em peso de resina Epoxi Aromática A. A mistura tem um EEW de 1389.

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-96 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).

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 (25,4 mm x 25,4 mm x 3,175 mm) contendo um acabamento de 2 mil NACE quase branco. As barras foram pré-aquecidas a 2325C., durante 30 minutos, imersas em leito fluidizado Armstrong Model B contendo o pó para 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 efectuados sobre as composições revestimento ou barras revestidas.

Durações do Gel tempo de cadência 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 Thenno-Cura (Thermo Electric Co.). Os pontos de gel foram indicados quando uma espátula já não fornecia um fio de polímero .

IMPAC ΤΟ

As barras revestidas com uma espessura de ¹/8 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 entalhes Os valores assinalados foram os de impactos mais elevado aos quais os revestimentos não continham fissuras. A leitura máxima do testador, atingida foi 16θ polegadas-libras (18,08 J).

FLEXIBILIDADE

Três 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	D	E*
Resina, Tipo pbu¹	A 69,2	B 69,2	c 69,2	D 69,2	E 66, 5
^_ ’ ~~~rt Endurecedorpbu¹		V		4,9	6,25
Acelerador^ pbw	V		4,9	4,9	6,25
Modificador de RI ι	l_f0			1,0	1,0
Sulfajo de bário, pbw	10,0	10,0	10,0	10,0	10,0
Carbonato de cálcio _pbwl	7,0	7,0	7,0	V	7,0
Dióxido de titânio _pbwl	3_f0	3,0	3,0	3,0	3,0

Não um exemplo do invento

\)bw e parte em peso x

O endurecedor é o bisfenol A aducto terminado de bisfenol A e um éter diglicidil de bisfenol A.

Ό acelerador é EPON P-101 comercialmente disponível a partir da Shell Chemical modificador do Fluxo é Acrylon MFP disponivel a partir de Synthron.

-14Tabela II

	Designação da Formulação
A*	B	c	D	E*
Tempo de @ 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
Flexibilidade No.de fissura*
@ -18°C,	3»	1	0	0	4b
e -3o°c,	5®	1	0	0	6b

Nao um exemplo do invento

Largura d_a fissura completa da barra

Várias das fissuras recortam-se até ao ponto onde o substracto pode ser visto

Claims

REIVINDICAÇÕE5:

1^. - Processo para a produção de uma composição revestimento em pó para barras reforçadoras caracterizado por se incluir na referida composição, essencialmente:

(a) uma resina epóxi sólida preparada por reacção de:

(1) 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 aneis aromáticos serem não substituídos mesmo que sejam 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 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 hidroxilo aromáticos do compmente A-2 por grupo epóxi contido no componente A-l de 0,41:1 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 amina secundária com um éter 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.
2$. - 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 (b) ;

(ii) o componente (a-2) ser empregado numa quantidade que fornece uma relação de grupos hidroxilo aromáticos do composto A-2 por grupo epoxl 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);

(ii) o componente (A-2) ser empregado numa quantidade que fornece uma relação de grupos hidroxilo aromáticos do componente A-2 por grupo epóxi contido no componente A-l de 0,47:1 a 0,49:1;

(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).

45. - Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por (i) o componente (b) ser empregado numa quantidade de 7 a 14 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 bisfenol A;

(ii) o componente (A-l-b) ser um éter diglicidílico de dipropileno-glicol, tripropileno-glicol ou um polioxipropileno-diol tendo um peso de equivalentes hidroxilo ate 400 ;

(iii) o componente (b) ser bisfenol A;

(iv) o componente (c) ser um aducto de um excesso de bis-

-18fenol A e um éter diglicidílico de bisfenol A tendo num EEW de 170 a 210; e (v) o componente (d) ser um aducto de uma amina secundária e um éter diglicidílico de um composto tendo dois grupos hidroxilo aromático por molécula.
6§. - Processo para a produção