PT954547E

PT954547E - Composição de polímero de epoxi-polissiloxano

Info

Publication number: PT954547E
Application number: PT97923555T
Authority: PT
Inventors: Raymond E Foscante; Norman R Mowrer; J Luis Rojas
Original assignee: Ppg Ind Ohio Inc
Priority date: 1997-01-27
Filing date: 1997-05-06
Publication date: 2007-11-08
Also published as: KR20000070531A; DE69738238T2; MY131828A; WO1998032792A1; EP0954547B1; HUP0000660A2; CA2279516C; AU2842997A; ATE376568T1; CN100500745C; JP2001509188A; JP4194662B2; CZ9902635A3; TW469287B; AR008000A1; JP2007314800A; ES2292186T3; KR100615959B1; IL131019A0; BR9714295A

Description

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DESCRIÇÃO "COMPOSIÇÃO DE POLÍMERO DE EPOXI-POLISSILOXANO"

Campo da invenção A presente invenção refere-se a composições à base de resinas epoxi, úteis para revestimentos protectores e semelhantes e, mais concretamente, a uma composição de um polimero de epoxi-polissiloxano possuindo propriedades melhoradas de flexibilidade, resistência às intempéries, resistência à compressão e resistência química.

Antecedentes

Os materiais de revestimentos de epoxi são bem conhecidos e mereceram aceitação comercial como revestimentos de protecção e decorativos para aço, alumínio, ferro galvanizado, madeira e betão, nos mercados da manutenção, marinha, construção, arquitectura, aeronáutica e acabamento de produtos. As matérias primas básicas usadas para a preparação destes revestimentos compreendem geralmente, como componentes essenciais, (a) uma resina epoxi, (b) um endurecedor, e (c) um pigmento ou componente agregado.

Os materiais de revestimento de base epoxi conhecidos contêm frequentemente diversos componentes, além da resina epoxi, do endurecedor e do pigmento/agregado, tais como diluentes reactivos e não reactivos, incluindo monoepóxidos e diepóxidos, plastificantes, diluentes betuminosos e asfálticos, promotores de adesão, agentes de suspensão e tixotrópicos, meios tensioactivos, inibidores de corrosão, estabilizadores contra a luz ultravioleta, catalisadores e modificadores reológicos. Tanto o componente da resina como o do endurecedor podem conter também conter solventes 2 orgânicos voláteis, que são utilizados para reduzir a viscosidade da composição, proporcionando assim uma consistência adequada para a aplicação por pulverização com equipamento convencional de pulverização por ar, sem ar e electrostático. 0 Documento WO 96/16109 descreve uma composição de revestimento de epoxi-polissiloxano preparada por combinação de água, de um polissiloxano, de um organo-oxissilano, de um componente de endurecedor de aminossiloxano bifuncional, de uma resina de epóxido não aromática e de um pigmento ou componente agregado.

Os revestimentos protectores de base epoxi possuem muitas propriedades que os tornam desejáveis como materiais de revestimento. Estão facilmente disponíveis e são facilmente aplicados por uma diversidade de processos, que incluem a pulverização, a aplicação por rolos ou a pincel. Aderem bem ao aço, betão e outros substratos, têm taxas reduzidas de transmissão de vapor e actuam como barreiras à água, à penetração de iões cloreto e sulfato, proporcionam uma excelente protecção contra a corrosão sob uma variedade de condições de exposição à intempérie e têm boa resistência a muitas substâncias químicas e solventes.

Os materiais de revestimento de base epoxi não possuem geralmente uma boa resistência ao envelhecimento sob a acção da luz solar. Embora estes revestimentos mantenham a sua resistência química e à corrosão, a exposição ao componente ultra-violeta da luz solar tem como resultado um fenómeno de degradação superficial conhecido por "f arinhagem", que altera tanto o brilho como a cor do revestimento original. Sempre que seja pretendida ou exigida a manutenção da cor e do brilho, os revestimentos de protecção de base epoxi são tipicamente revestidos 3 adicionalmente com um revestimento que suporte melhor as intempéries, por exemplo, um revestimento de poliuretano alquídico, vinílico ou alifático. 0 resultado final é um sistema com duas ou por vezes três camadas, que proporciona resistência à corrosão e às intempéries, mas cuja aplicação é mais trabalhosa e mais onerosa.

Desta forma, embora os materiais de revestimento de base epoxi tenham conquistado uma aceitação comercial considerável, subsiste todavia uma necessidade de materiais de base epoxi com uma melhor retenção da cor e brilho, melhor resistência quimica e à corrosão, e uma melhor resistência contra acções mecânicas. São necessários novos materiais de revestimento de epoxi para satisfazerem os novos regulamentos governamentais respeitantes aos riscos ambientais e sanitários. São necessários materiais de revestimento epoxi com uma melhor retenção da cor e brilho sempre que tenham que estar expostos à luz solar. É desejável um revestimento epoxi que não sofra "farinhagem" e que não exija um revestimento superior para suportar as intempéries. São necessários materiais de revestimento com melhores propriedades no tocante à resistência a agentes químicos, à corrosão, ao impacto e à abrasão, para estruturas de contenção química, tanto primárias como secundárias, para a protecção do aço e de betão na indústria química, na produção de energia, em caminhos de ferro, no tratamento de esgotos e de águas residuais, e nas indústrias de tratamento do papel e da polpa.

Até ao presente, os revestimentos de epoxi com uma melhor resistência à intempérie têm sido obtidos por modificação com resina acrílica ou por cura de resinas epoxi resistentes à intempérie por inerência, por exemplo, éteres glicidílicos de sorbitol, produtos de reacção hidrogenados de bisfenol A e epicloridrina, e, mais 4 recentemente, as resinas de melamina co-eterificadas com funcionalidade epoxi da Monsanto com poliamidas, aminas cicloalifáticas, ou resinas acrílicas ou de poliéster com funcionalidade carboxilo. Outra abordagem tem sido a utilização de resinas de poliéster epoxidadas em combinação com alguns veículos com funcionalidade carboxilo. Embora estes revestimentos apresentem uma melhor resistência à intempérie, a sua resistência química e à corrosão em geral é inferior à dos revestimentos à base de resina epoxi, descritos anteriormente.

Por conseguinte, constitui um objecto da presente invenção fornecer uma composição de revestimento à base de resina epoxi, apresentando uma resistência a agentes químicos, à corrosão e à intempérie melhoradas.

Resumo da invenção É preparada uma composição de epoxi-polissiloxano, de acordo com os princípios da presente invenção, pela combinação dos seguintes ingredientes: (a) um componente de resina, à base de uma mistura de uma resina epoxi não aromática, tendo pelo menos dois grupos 1,2-epóxido, com um polissiloxano; (b) um componente de endurecedor de amina bifuncional, que pode ser substituído, total ou parcialmente, por um amino-silano; (c) um catalisador opcional; (d) um pigmento ou componente agregado; e (e) água. A composição de epoxi-polissiloxano é preparada utilizando-se 10 a 60% em peso do ingrediente de resina epoxi não aromática, 15 a 60% em peso de polissiloxano, 5 a 5 40% em peso de endurecedor de amina, e até 5% em peso de catalisador.

Os ingredientes identificados acima reagem de modo a formar uma composição de rede não interpenetrante, que compreende uma fase continua de copolimero de epoxi-polissiloxano. As composições de epoxi-polissiloxano de acordo com a presente invenção apresentam uma melhor resistência à luz ultravioleta e ao envelhecimento por exposição à luz solar, assim como uma melhor resistência aos agentes químicos e à corrosão, em comparação com os revestimentos à base de resina epoxi convencionais. Para além disso, as composições de epoxi-polissiloxano de acordo com a presente invenção exibem uma retenção de cor e de brilho que se aproxima de um nível exibido pelos poliuretanos alifáticos e podem, consoante a aplicação, evitar a necessidade de um revestimento superficial.

Descrição pormenorizada

As composições de epoxi-polissiloxano são preparadas, de harmonia com os princípios da presente invenção, por combinação, na presença de água, de: (a) um componente de resina, compreendendo uma resina de epóxido não aromático e polissiloxano; (b) um componente de endurecedor; (c) um catalisador organo-estânico opcional; e (d) um pigmento e/ou componente agregado opcional.

As composições de epoxi-polissiloxano da presente invenção também podem conter outros componentes, tais como, modificadores reológicos, plastificantes, agentes tixotrópicos, agentes anti-espumação e solventes e semelhantes, para se alcançarem as propriedades desejáveis pretendidas pelo utilizador. 6 0 componente de resina compreende uma mistura de resina de epóxido e polissiloxano. As resinas epoxi úteis para a formação da composição de epoxi-polissiloxano são resinas epoxi hidrogenadas não aromáticas que contenham mais do que um grupo 1,2-epóxido por molécula. Uma resina epoxi não aromática preferida compreende dois grupos 1,2-epóxido por molécula. A resina epoxi está mais preferivelmente na forma liquida do que na sólida, tem um peso equivalente de epóxido no intervalo entre 100 e 5000, e tem uma reactividade de dois.

As resinas epoxi preferidas incluem resinas de epóxido hidrogenadas, não aromáticas, de éteres de ciclohexano-dimetanol e diglicidilo de bisfenol tipo A hidrogenado, tais como Epon DPL-862, Eponex 1510, Heloxy 107 e Eponex 1513 (resinas epoxi de bisfenol A hidrogenado-epicloridrina) da Shell Chemical em Houston, Texas; Santolink LSE-120 de Monsanto, localizado em Springfield, Massachusetts; Epodil 757 (éter ciclohexano-dimetanol-diglicidílico) da Pacific Anchor, localizado em Allentown, Pennsylvania; Araldite XUGY358 e PY327 da Ciba Geigy, localizado em Hawthorne, New York; Epirez 505 da Rhone-Poulenc, localizado em Louisville, Kentucky; Aroflint 393 e 607, da Reichold Chemicals, localizado em Pensacola, Florida; e ERL4221, da Union Carbide, localizado em Tarrytown, New York. Outras resinas epoxi não aromáticas apropriadas incluem DER 732 e DER 736, Heloxy 67, 68, 107, 48, 84, 505 e 71, todas da Shell Chemical; PolyBD-605, da Arco Chemical, de Newtown Square, Pennsylvania; Erisys GE-60, de CVC Specialty Chemicals, Cherry Hill, New Jersey; e Fineclad A241, de Reichold Chemical.

Estas resinas de epóxido hidrogenadas não aromáticas são desejáveis pela sua reactividade limitada de dois, que promove a formação de um polímero epoxi linear e não 7 permite a formação de um polímero epoxi reticulado. Crê-se que o polímero epoxi linear resultante, formado pela adição do endurecedor à resina de epóxido, é responsável pela melhor resistência à intempérie desta composição. A utilização destas resinas de epóxido não aromáticas, para a formação de um revestimento protector resistente às intempéries, nunca tinha sido explorada anteriormente, em virtude da reactividade limitada da resina de epóxido e, por conseguinte, da incapacidade perceptível da resina para sofrer cura, de modo a formar um revestimento de protecção.

Uma composição de epoxi-polissiloxano preferida compreende a resina epoxi no intervalo entre 10 e 60% em peso. Se a composição compreender menos do que 10% em peso da resina de epóxido, a resistência química do revestimento ficará comprometida. Se a composição compreender mais do que 60% em peso da resina de epóxido, a resistência às intempéries do revestimento ficará comprometida. Uma composição particularmente preferida compreende aproximadamente 25% em peso da resina epoxi não aromática.

Em relação ao polissiloxano utilizado para constituir o componente de resina, os polissiloxanos preferidos incluem os que têm a seguinte fórmula: O- μ na qual cada radical Ri é escolhido do grupo que consiste no grupo hidroxi e em grupos alquilo, arilo e alcoxi possuindo até 6 átomos de carbono. Cada radical R2 é escolhido do grupo que consiste em hidrogénio e em grupos alquilo e arilo possuindo até 6 átomos de carbono. É preferido que Ri e 1¾ compreendam grupos que possuem menos do que 6 átomos de carbono, para facilitar a hidrólise rápida do polissiloxano, cuja reacção é regulada pela volatilidade do produto de hidrólise análogo de álcool. Os grupos Ri e R2 que têm mais do que 6 átomos de carbono têm tendência para prejudicar a hidrólise do polissiloxano, devido à volatilidade relativamente baixa de cada álcool análogo. 0 valor de "n" é escolhido de forma que o ingrediente de polissiloxano tenha um peso molecular situado no intervalo entre 400 e 10 000. Um ingrediente de polissiloxano que tenha um peso molecular de menos de 400 pode produzir uma composição que seria quebradiça. Um ingrediente de polissiloxano que tenha um peso molecular maior do que 10 000 pode produzir uma composição possuindo uma viscosidade fora de uma gama desejada de 3 000 a 15 000 centipoise (cP) a 20 °C, tornando a composição demasiado viscosa para a aplicação sem a adição de solvente em excesso relativamente às exigências correntes do conteúdo de substâncias orgânicas voláteis (VOC).

Os ingredientes de polissiloxano preferidos são polissiloxanos com funcionalidade alcoxi e silanol. Os polissiloxanos com funcionalidade alcoxi particularmente preferidos incluem, sem estar limitados a estes: DC-3074 e DC-3037, de Dow Corning; GE SR191, SY-550 e SY-231 de Wacker, situada em Adrian, Michigan. Os polissiloxanos com funcionalidade silanol preferidos incluem, sem estar limitados a estes, Dow Corning DC840, Z6018, Ql-2530 e intermediários 6-2230.

Uma composição de epoxi-polissiloxano preferida compreende polissiloxano numa gama entre 15 e 60% em peso. 9 A utilização de uma quantidade do ingrediente de polissiloxano fora desta gama pode produzir uma composição que tenha uma resistência às intempéries e resistência quimica inferiores. Uma composição de epoxi-polissiloxano particularmente preferida compreende aproximadamente 30% em peso de polissiloxano. O componente endurecedor compreende uma amina escolhida da classe geral das aminas alifáticas, aductos de aminas alifáticas, poliamidoaminas, aminas cicloalifáticas e aductos de aminas cicloalifáticas, aminas aromáticas, bases de Mannich e cetoiminas. O componente de endurecedor compreende uma amina bifuncional, isto é, uma amina que tem dois átomos de hidrogénio activos, que pode estar substituída, total ou parcialmente, por um aminossilano que tem a fórmula geral: Y-Si-(O-X)3 na qual Y representa H(HNR)a, e em que "a" é igual a 1, cada radical R é um radical orgânico bifuncional, escolhido independentemente do grupo que consiste nos radicais arilo, alquilo, dialquilarilo, alcoxialquilo e cicloalquilo, e em que R pode variar dentro de cada molécula Y. Cada radical X pode ser igual ou diferente e está limitado a grupos alquilo, hidroxialquilo, alcoxialquilo e hidroxi-alcoxialquilo contendo menos de cerca de seis átomos de carbono. Podem estar presentes no componente de endurecedor pelo menos 0,7 equivalentes de amina ou 0,2 moles de aminossilano por equivalente de epoxi.

Os aminossilanos preferidos incluem, sem estarem limitados a estes: aminoetil-aminopropil-trietoxissilano, n-fenilaminopropil-trimetoxissilano, trimetoxi-sililpropil- 10 dietilenotriamina, 3-(3-aminofenoxi)-propil-trimetoxi-silano, aminoetil-aminometilfenil-trimetoxissilano, 2-amino-etil-3-aminopropil-tris-2-etil-hexoxissilano, n-aminohexil-aminopropil-trimetoxissilano e tris-amino-propil-tris-metoxi-etoxi-silano.

No Quadro I são apresentados os fabricantes e os nomes comerciais de alguns aminossilanos úteis na presente invenção:

Quadro I - aminossilanos designação dos produtos

Z6020, XI-610C I, XI6150 AI100, A1101, A1102, A1108, AI 110, A1120, AI126, A1130, AI387, Y9632 ED117 AO 696, A0698, A0699, A0700, AO710, A0720, A0733, A0742, A0750, A0800 12328- I fabricante Dow Corning Union Carbide

Wacker

Huls

PCR

Os aminossilanos preferidos são silanos bifuncionais, que incluem o aminopropil-trimetoxissilano e o aminopropil-trietoxissilano. Um aminossilano particularmente preferido é o Union Carbide A1100. É desejável um aminossilano bifuncional, porque se descobriu que a combinação de um aminossilano que tem uma reactividade de dois, isto é, tendo apenas dois átomos de hidrogénio de amina, reage com o epoxi não aromático, que também tem uma reactividade de dois, formando um polímero epoxi linear não reticulado, que apresenta uma resistência à intempérie melhorada. 11

Estas aminas e os aminossilanos preferidos produzem composições de epoxi-polissiloxano que, quando aplicadas como um revestimento de um substrato, exibem uma resistência à intempérie superior, em termos da retenção tanto da cor, como do brilho. Uma composição de epoxi-polissiloxano preferida compreende aminas e/ou aminossilanos numa gama de 5 a 40% em peso. A utilização de uma quantidade de ingrediente de aminas e/ou aminossilanos fora desta gama pode produzir uma composição que possui uma resistência à intempérie e resistência química inferiores. Uma composição de epoxi-polissiloxano particularmente preferida compreende aproximadamente 15% em peso de amina e/ou aminossilano. Por consequência, uma composição de revestimento preferida de acordo com a prática da presente invenção pode compreender uma relação ponderai de polissiloxano para amina e/ou aminossilano de aproximadamente dois para um.

Na preparação das composições de epoxi-polissiloxano da presente invenção, a proporção do componente do endurecedor para o componente da resina pode variar dentro de uma vasta gama, independentemente do facto de o endurecedor ser escolhido entre a classe geral das aminas, ou de um aminossilano com a fórmula geral acima, ou de qualquer combinação dos mesmos. Em geral, o componente de resina epoxi é curado com endurecedor suficiente para proporcionar pelo menos de 0,7 a 1,2 equivalentes em peso de amina para 1 equivalente em peso de epóxido, ou com pelo menos 0,2 moles de aminossilano por equivalente em peso de epóxido. Se a quantidade de endurecedor adicionado fornecer menos do que 0,7 unidades de peso equivalente de amina por unidade de peso equivalente de epóxido, a composição de revestimento e pavimentação produzida exibirá um tempo de cura mais lento e terá uma resistência à intempérie e química inferior. Se a quantidade de endurecedor adicionado 12 fornecer mais do que 1,2 unidades de peso equivalente de amina por unidade de peso equivalente de epóxido, a composição de revestimento e pavimentação produzida exibirá vermelhidão ou oleosidade superficial.

As composições de epoxi-polissiloxano da presente invenção são formuladas para aplicação com equipamento de pulverização convencional com ar, sem ar, sem ar auxiliada por ar e electrostática, a pincel ou com rolos. As composições são destinadas a ser utilizadas como revestimentos de protecção para aço, metal galvanizado, aluminio, betão e outros substratos, com uma espessura do filme seco situada num intervalo de 25 micrómetros até cerca de 2 milímetros. Por consequência, os pigmentos ou os ingredientes agregados úteis na formação da composição são escolhidos entre materiais com partículas de dimensão fina, tendo de preferência pelo menos 90% em peso com mais do que 325 malhas da escala de peneiros dos E.U.A.

Os pigmentos apropriados podem ser escolhidos entre os pigmentos coloridos orgânicos e inorgânicos, que podem incluir dióxido de titânio, negro de fumo, óxido de zinco, óxidos de ferro naturais e sintéticos vermelho, amarelo, castanho e preto, amarelo de toluidina e benzidina, azul e verde de ftalocianina, e violeta de carbazol, e pigmentos diluentes, incluindo sílica, sulfato de bário, silicato de magnésio, silicato de cálcio, micas, óxido de ferro micáceo, carbonato de cálcio, pó de zinco, alumínio e silicato de alumínio, gesso, feldspato e semelhantes, moídos e cristalinos. A quantidade de pigmento que é utilizada para a formação da composição é naturalmente variável, consoante a aplicação particular da composição, e pode ser zero quando se pretender uma composição clara. Uma composição de epoxi-polissiloxano preferida pode compreender até 50% em peso de pigmentos e/ou agregados com 13 um tamanho de partículas fino. A utilização de mais do que 50% em peso do ingrediente de pigmentos e/ou agregados com um tamanho de partículas fino pode produzir uma composição que seja demasiado viscosa para aplicação. Consoante a utilização final concreta, uma composição preferida de revestimento pode compreender aproximadamente 20% em peso de pigmentos e/ou agregados com um tamanho de partículas fino.

Tipicamente, o ingrediente de pigmento e/ou agregado é adicionado à fracção de resina epoxi do componente de resina e é disperso com um misturador Cowles até uma finura de moenda de pelo menos 3 Hegman, ou, em alternativa, é moído num moinho de esferas ou de areia até ao mesmo grau de finura, antes da adição ao ingrediente de polissiloxano. A escolha de um pigmento ou agregado com um tamanho de partículas fino, e a dispersão ou a moenda até um grau de finura de cerca de 3 Hegman, permitem a atomização da mistura de resina e componentes de cura com equipamento convencional de pulverização por ar, sem ar auxiliado por ar, sem ar e electrostático, e proporciona uma aparência superficial suave e uniforme depois da aplicação. A água é um ingrediente importante da presente invenção e deverá estar presente numa quantidade suficiente para provocar tanto a hidrólise do polissiloxano, como a subsequente condensação dos silanóis. As fontes de água são, principalmente, a humidade atmosférica e a humidade absorvida pelo material de pigmento ou agregado. Pode ser adicionada água suplementar para acelerar a cura, consoante as condições ambientais, tais como a utilização da composição de revestimento e pavimentação em ambientes áridos. Uma composição de epoxi-polissiloxano preferida compreende água até uma quantidade estequiométrica, para facilitar a hidrólise. As composições que são preparadas 14 sem água adicional podem não conter a quantidade de humidade necessária para as reacções de hidrólise e condensação e podem, por conseguinte, produzir um produto da composição que tenha um grau insuficiente de resistência aos ultravioletas, à corrosão e aos agentes químicos. As composições que são preparadas utilizando-se mais do que dois por cento em peso de água tendem a hidrolisar-se e a polimerizar, formando, antes da sua aplicação, um gel indesejável. É preparada uma composição de epoxi-polissiloxano particularmente preferida utilizando-se aproximadamente um por cento em peso de água.

Se desejado, a água pode ser adicionada quer à resina de epóxido, quer ao endurecedor de poliamina. Outras fontes de água podem incluir quantidades vestigiais presentes na resina de epóxido, no endurecedor de poliamina, no solvente diluente, ou noutros ingredientes. A água também pode ser incorporada utilizando-se cetoiminas ou misturas de álcool-solvente-água, como são descritas na Patente U.S. n.° 4 250 074. Independentemente da sua origem, a quantidade total de água que é utilizada deverá ser a quantidade estequiometricamente necessária para facilitar a reacção de hidrólise. A água que excede a quantidade necessária estequiometricamente é indesejável, uma vez que o excesso de água actua de forma a reduzir o brilho superficial do produto da composição finalmente curado.

Podem ser adicionados ao componente da resina, ou a um componente completamente separado, até 5% em peso de catalisador, para acelerar a secagem e a cura dos materiais epoxi modificados de revestimento e pavimentação, da presente invenção. Os catalisadores úteis incluem secadores de metais bem conhecidos na indústria das tintas, por exemplo, zinco, manganês, zircónio, titânio, cobalto, ferro, chumbo e estanho, cada um destes na forma de 15 octanatos, neodecanatos e naftanatos. Os catalisadores apropriados incluem catalisadores organo-estânicos que têm a fórmula geral

Rs

I

Rg — Sn — Ry

I r8 na qual R5 e Rg são escolhidos, cada um, do grupo que consiste em grupos alquilo, arilo e alcoxi, tendo até 11 átomos de carbono, e na qual R7 e Rg são escolhidos, cada um, dos mesmos grupos que R5 e Rg, ou do grupo que consiste em átomos inorgânicos, tais como halogéneos, enxofre ou oxigénio. Os compostos dilaurato de dibutil-estanho, diacetato de dibutil-estanho, organotitanatos, acetato de sódio, e poliaminas alifáticas secundárias ou terciárias, incluindo propilamina, etilamino-etanol, trietanolamina, trietilamina e metil-dietanol-amina, podem ser utilizados, isoladamente ou em combinação, para acelerar a poli-condensação hidrolítica dos polissiloxanos e silanos. Um catalisador preferido é o dilaurato de dibutil-estanho.

As composições de epoxi-polissiloxano da presente invenção têm geralmente baixa viscosidade e podem ser aplicadas por pulverização, sem a adição de solvente. No entanto, podem ser adicionados solventes orgânicos para melhorar a atomização e a aplicação com equipamento de pulverização electrostática, ou para melhorar a fluidez e o nivelamento e a aparência quando aplicados a pincel, com rolos ou com equipamento normalizado de pulverização com ar ou sem ar. Os exemplos de solventes úteis para esta finalidade incluem ésteres, éteres, álcoois, cetonas, 16 glicóis e semelhantes. A quantidade máxima de solvente adicionado às composições da presente invenção está limitada por regulamentação governamental, sob a lei "Clean Air Act" [lei do ar puro] , a aproximadamente 420 g de solvente por litro da composição.

As composições de epoxi-polissiloxano da presente invenção também podem conter modificadores reológicos, plastificantes, agentes anti-espumação, agentes tixotrópicos, agentes molhantes dos pigmentos, diluentes betuminosos e asfálticos, agentes anti-cura, diluentes, estabilizadores contra a luz ultravioleta, agentes de libertação de ar e auxiliares de dispersão. Uma composição de epoxi-polissiloxano preferida pode conter até 10% em peso destes modificadores e agentes.

As composições de epoxi-polissiloxano da presente invenção são fornecidas como um sistema de duas embalagens, em recipientes à prova de água. Uma embalagem contém a resina epoxi, o polissiloxano, qualquer pigmento e/ou ingrediente agregado, aditivos e solvente, se desejado. A segunda embalagem contém poliamina e/ou aminossilano e eventualmente catalisadores ou agentes aceleradores.

As composições de epoxi-polissiloxano da presente invenção podem ser aplicadas e curadas completamente, em condições de temperatura ambiente, na gama dos -6 a 50 °C. A temperaturas inferiores a -18 °C a cura é gravemente retardada. No entanto, as composições da presente invenção podem ser aplicadas sob temperaturas de cozedura ou cura até 150 °C até 200 °C.

Embora não se pretendendo estar vinculado a qualquer teoria, acredita-se que as composições de epoxi-polissiloxano da presente invenção são curadas por: (1) a 17 reacção da resina epoxi com o endurecedor de amina e/ou aminossilano, para formar a cadeia de polímero epoxi; (2) a policondensação hidrolítica dos ingredientes de poli-siloxano, para produzir álcool e polímero de polissiloxano, e (3) a copolimerização das cadeias de polímero epoxi com o polímero de polissiloxano, para formar uma composição de polímero de epoxi-polissiloxano totalmente curada. Quando é utilizado um aminossilano para constituir o componente endurecedor, a parte amina do aminossilano sofre a reacção de adição de epoxi-amina, e a parte silano do aminossilano sofre uma policondensação hidrolítica com o polissiloxano. Na sua forma curada, a composição de epoxi-polissiloxano apresenta-se como um arranjo uniformemente disperso de fragmentos de cadeia epoxi linear, que são reticulados com uma cadeia contínua de polímero de polissiloxano, formando deste modo uma estrutura química de rede polimérica não interpenetrante (IPN), que tem vantagens consideráveis em relação aos sistemas epoxi convencionais.

Quando os ingredientes são combinados, acredita-se que a parte silano do ingrediente de aminossilano se condensa com o ingrediente de polissiloxano e a resina epoxi sofre um prolongamento de cadeia com a reacção com os grupos amino pendentes do polissiloxano para formar uma composição de polímero de epoxi-polissiloxano completamente curada. Acredita-se que, nesta reacção, a resina epoxi funciona como um promotor de reticulação, que contribui para a densidade de reticulação da composição, sem diminuição das características benéficas do polissiloxano.

Quando isolada, a resina epoxi reage com o aminossilano para formar fragmentos de cadeia de polímero epoxi, e o polissiloxano e o aminossilano sofrem uma policondensação hidrolítica, formando um polímero de polissiloxano. As cinéticas de reacção para cada reacção de 18 polimerização são substancialmente diferentes, impedindo deste modo a formação de IPN. Por exemplo, o tempo para a polimerização da resina epoxi é seis vezes superior ao da polimerização do polímero de polissiloxano. Acredita-se que 0 período de tempo relativamente mais longo necessário para a polimerização da resina epoxi não aromática é devido à inerente falta de reactividade das resinas epoxi não aromáticas, quando comparada com a elevada reactividade das resinas epoxi aromáticas ou insaturadas.

Finalmente, as propriedades químicas e físicas da composição de epoxi-polissiloxano da presente invenção são afectadas por uma escolha judiciosa da resina epoxi, do polissiloxano, do endurecedor de amina e/ou aminossilano e do pigmento ou dos componentes agregados. Uma composição de epoxi-polissiloxano que é preparada por combinação de um aminossilano bifuncional com uma resina epoxi não aromática apresenta uma melhor resistência aos cáusticos, é resistente às intempéries, permite uma capacidade de recobertura infinita, confere resistência à abrasão melhor do que um poliuretano, o que é completamente imprevisível, uma vez que os polímeros de siloxano e os polímeros epoxi são conhecidos por terem uma péssima resistência à abrasão. As composições de epoxi-polissiloxano da presente invenção exibem uma melhoria inesperada e surpreendente no tocante à corrosão química e resistência à exposição às intempéries, assim como elevadas resistências à tensão e à compressão e uma excelente resistência ao impacto e à abrasão.

Estas e outras características da presente invenção tornar-se-ão mais notórias ao serem tomados em consideração os seguintes exemplos. Chama-se a atenção para o Quadro 2, para uma descrição dos ingredientes utilizados nos exemplos 1 a 4. Em cada exemplo, os ingredientes utilizados são 19 combinados nas proporções descritas, expressas em peso em gramas.

Quadro 2 ingrediente Eponex 1513 Epodil 757 Aroflint 607 DC-3074 A-1100 Y-9632 Z6020 ED-117 Euredur 3265 Ancamine 1942 DCH-99% Araldite R972 Nuosperse 657 Tioxide RTC 60 F-75 Crystal Sílica #70 Silcosil Dislon 6500 BYK 080 descrição resina epoxi Shell. Peso equiv. = 230 éter ciclohexanodimetanoldiglicidílico Pacific Anchor resina epoxi Reichold polissiloxano funcional Dow Corning aminopropil-trimetoxissilano Carbide aminossilano propriedade de Carbide aminoetil-aminopropil-trimetoxissilano Dow Corning aminossilano propriedade de Wacker poliamina de Schering Berlim; peso eq. = 400 poliamina Pacific Anchor peso eq. = 70 diaminociclohexano Dupont metileno-bis-dianilina Ciba Geigy peso eq. = 48 agente de molhagem de pigmento dióxido de titânio areia de sílica de 40 mesh areia de sílica de 70 mesh farinha de sílica U. S. agente tixotrópico King Industries agente anti-espumação BYK Chemie

Exemplos:

Os exemplos 1 a 4 descrevem a preparação do componente de resina da composição, e a combinação do pigmento ou material agregado da presente invenção, tal como é 20 utilizada para fins de revestimento. Em cada exemplo, os tipos e proporções dos ingredientes utilizados para a preparação da mistura de resina e de pigmento variam ligeiramente. Uma parte de cada mistura de resina e de pigmento, tal como é preparada em cada exemplo, é combinada em seguida com um dos diversos componentes endurecedores e solventes em diferentes proporções, como se mostra no quadro 3. Cada composição de epoxi-polissiloxano resultante foi ensaiada quanto ao tempo de cura, resistência à intempérie, resistência à corrosão e resistência química, como se mostra no quadro 3. EXEMPLO 1

Foi preparada uma mistura de resina e de pigmento misturando-se 385 g de Eponex 1513 (resina epóxido), 5 g de Nuosperse 657 (agente de molhagem do pigmento), 5 g de BYK 080 (agente anti-espumação), 10 g de Dislon 6500 (agente tixotrópico) e 338 g de Tioxide RTC60 (dióxido de titânio). Os ingredientes foram colocados num recipiente de um litro e foram dispersos até uma finura de moenda 5 Hegman, utilizando-se um equipamento de dissolução Cowles accionado por um motor a ar. Esta operação tomou 20 minutos, após os quais foram adicionados 432 g de DC-3074 (polissiloxano) e a mistura resultante foi depois agitada até estar uniforme. A mistura de resina tinha uma viscosidade Brookfield de cerca de 10 000 cP a 20 °C (70°F) e um peso equivalente calculado de 315 g por equivalente. EXEMPLO 2

Foi preparada uma mistura de resina e de pigmento misturando-se 390 g de Epodil 757 (resina epóxido), 5 g de Nuosperise 657 (agente de molhagem do pigmento), 5 g de BYK 080 (agente anti-espumação), 10 g de Dislon 6500 (agente tixotrópico) e 338 g de Tioxide RTC 60 (dióxido de 21 titânio). Os ingredientes foram colocados num recipiente de um litro e foram dispersos até uma finura de moenda 5 Hegman, utilizando-se um equipamento de dissolução Cowles accionado por um motor a ar. Esta operação tomou 20 minutos, após os quais foram adicionados 432 g de DC-3074 (polissiloxano) e a mistura resultante foi depois agitada até estar uniforme. A mistura de resina tinha uma viscosidade Brookfield de cerca de 3 800 cP a 20 °C (70°F) e um peso equivalente calculado de 265 g por equivalente. EXEMPLO 3

Foram utilizados os mesmos ingredientes e o mesmo processo usados para a preparação da mistura de resina e de pigmento do exemplo 1, excepto por terem sido utilizados 356 g de Aroflint 607 (resina de epóxido) em vez de 385 g de Eponex 1513 (resina de epóxido). A mistura de resina tinha uma viscosidade Brookfield de aproximadamente 6 800 cP a 20 °C (70°F) e um peso equivalente calculado de 338 g por equivalente. EXEMPLO DE COMPARAÇÃO 4

Foi preparada uma mistura de resina e de pigmento misturando-se 711 g de Epon 828 (resina epóxido), 5 g de Nuosperse 657 (agente de molhagem do pigmento) , 5 g de BYK 080 (agente anti-espumação), 10 g de Dislon 6500 (agente tixotrópico) e 338 g de Tioxide RTC 60 (dióxido de titânio). Este exemplo de comparação não incluiu o ingrediente de polissiloxano. Os ingredientes foram colocados num recipiente de um litro e foram dispersos até uma finura de moenda 5 Hegman, utilizando-se um equipamento de dissolução Cowles accionado por um motor a ar. A mistura foi diluida com 100 g de xileno para reduzir a viscosidade e em seguida foi misturada até estar uniforme. A mistura de resina tinha uma viscosidade Brookfield de aproximadamente 22 12 000 cP a 20 °C (70°F) e o peso equivalente calculado era de 313 g por equivalente. 300 g da mistura de resina do exemplo 1 foram misturados com 49 g de Union Carbide A-1100 (aminopropil-trimetoxissilano) e 20 g de acetato de butilo (solvente orgânico). A mistura foi em seguida aplicada por pulverização sobre painéis de ensaio de aço tratado por jacto de areia, utilizando-se uma pistola de pulverização por atomização de ar DeVilbiss. O revestimento estava seco ao tacto em menos de uma hora e estava seco interiormente em cerca de oito horas. A composição de revestimento apresentava inicialmente um brilho a 60° de 90.

As misturas de resina dos exemplos 1, 2 e 3 e do exemplo de comparação 4 foram misturadas com os endurecedores e solventes indicados no quadro 3 e foram aplicadas a painéis de ensaio de forma análoga.

As composições preparadas de acordo com o quadro 3 foram ensaiadas quanto ao tempo de cura, resistência à intempérie, resistência à corrosão e resistência química, de acordo com os seguintes métodos de ensaio ASTM e industriais: 1. O ASTM G53, por vezes denominado envelhecimento acelerado QUV, é um ensaio acelerado destinado a simular a deterioração dos revestimentos causada pela luz solar e pela água na forma de chuva ou de orvalho. Os painéis de ensaio são expostos a ciclos alternados de luz ultravioleta e de condensação de humidade. A degradação é medida por perda de brilho ou oxidação e formação de bolhas do revestimento. O ASTM B117 mede a resistência à corrosão de painéis revestidos expostos a pulverização salgada (névoa) em 2. 23 condições prescritas. Os painéis são verificados periodicamente e são avaliados quanto à formação de bolhas e oxidação de acordo com a Norma ASTM D1654. 0 método de avaliação utiliza uma escala de 1 a 10, em que 10 indica sem alteração. 3. O método de ensaio da resistência química Union Carbide C117 mede a resistência de revestimentos a dez reagentes diferentes. É colocado um mililitro de cada reagente sobre o revestimento ensaiado e é coberto com um vidro de relógio. Passadas 24 horas os reagentes são removidos e qualquer alteração é avaliada numa escala de 1 a 10, em que 10 indica sem alteração, 8 indica alguma alteração, 6 indica alteração acentuada, 4 indica falha parcial e 2 indica falha total. 24 Γ0

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Lisboa, 24 de Outubro de 2007

Claims

1 REIVINDICAÇÕES 1. Composição de polímero de epoxissilano reticulado, que é o produto da reacção de ingredientes que consistem essencialmente em: agua; um polissiloxano possuindo a fórmula * JL na qual na qual cada radical Ri é escolhido do grupo que consiste no grupo hidroxi e em grupos alquilo, arilo e alcoxi possuindo até 6 átomos de carbono, cada radical R2 é escolhido do grupo que consiste em hidrogénio e em grupos alquilo e arilo possuindo até 6 átomos de carbono, e em que n é escolhido de forma que o peso molecular do polissiloxano tenha um valor no intervalo entre 400 e 10 000; uma resina epoxi não aromática, tendo mais do que um grupo 1,2-epóxido por molécula; um endurecedor de aminossilano tendo dois átomos de hidrogénio de amina, reagindo o aminossilano com os grupos epóxido da resina epoxi para formar polímeros com cadeias epoxi, e fazendo-se reagir com o polissiloxano para formar polímeros de polissiloxano, em que os polímeros de cadeia epoxi e os polímeros de polissiloxano se copolimerizam de 2 modo a formarem uma composição de polímero de epoxi-polissiloxano reticulado curado; até 50% em peso de pigmento ou material agregado de partículas finas; até 5% em peso de catalisador metálico; e até 10% em peso de modificadores e agentes escolhidos do grupo que consiste em modificadores reológicos, plastificantes, agentes anti-espumaçâo, agentes tixotrópicos, agentes de molhagem do pigmento, diluentes betuminosos e asfálticos, agentes anti-cura, diluentes, estabilizadores contra a luz ultravioleta, agentes de libertação de ar, auxiliares de dispersão, e misturas dos mesmos.

2. Composição tal como foi descrita na reivindicação 1, na qual a resina de epóxido não aromática tem um peso equivalente de epóxido situado no intervalo entre 100 e 5000.

3. Composição tal como foi descrita na reivindicação 1, na qual a resina epoxi não aromática é escolhida do grupo das resinas de epóxido cicloalifáticas que consiste em resinas de epóxido de éteres hidrogenados de ciclohexano-dimetanol e diglicidilo de bisfenol A hidrogenado.

4. Composição tal como foi descrita na reivindicação 1, na qual o aminossilano tem a fórmula geral Y-Si-(0-X)3 na qual Y representa H (HNR) a e em que a é 1, R representa um radical orgânico bifuncional, escolhido independentemente do grupo que consiste nos radicais arilo, alquilo, dialquilarilo, alcoxialquilo e cicloalaquilo, e em 3 que X está limitado a grupos alquilo, hidroxialquilo, alcoxialquilo ou hidroxi-alcoxialquilo contendo menos do que seis átomos de carbono.

5. Composição tal como foi descrita na reivindicação 1, na qual o catalisador metálico é escolhido do grupo que consiste em zinco, manganês, zircónio, titânio, cobalto, ferro, chumbo e estanho, cada um na forma de octanatos, neodecanatos ou naftanatos.

6. Composição tal como foi descrita na reivindicação 1, na qual o pigmento ou material agregado tem um tamanho de partículas fino, e é escolhido do grupo que consiste em pigmentos corantes orgânicos e inorgânicos, sendo pelo menos 90% em peso do pigmento de dimensão superior a 325 malhas da escala de peneiros dos E.U.A..

7. Composição tal como foi descrita na reivindicação 1, compreendendo 10 a 60% em peso de resina epoxi, 15 a 60% em peso de polissiloxano e 5 a 40% em peso de endurecedor de aminossilano, com base no peso total da composição.

8. Composição tal como foi descrita na reivindicação 1, na qual o polissiloxano é escolhido do grupo que consiste em polissiloxanos com funcionalidade de alcoxi e silanol.

9. Composição tal como foi descrita na reivindicação 1, compreendendo 0,7 a 1,2 unidades de peso equivalente de amina por 1 unidades de peso equivalente de epóxido.

10. Composição tal como foi descrita na reivindicação 1, compreendendo uma quantidade do endurecedor de amino-silano suficiente para reagir tanto com a resina epoxi, como com o polissiloxano. 4

11. Composição tal como foi descrita na reivindicação 1, na qual a composição curada se encontra presente na forma de um arranjo uniformemente disperso de fragmentos de cadeia epoxi linear que são reticulados com uma cadeia continua de polímero de polissiloxano, formando uma rede polimérica não interpenetrante.

12. Processo para a preparação de uma composição de polímero de epoxi-polissiloxano termoendurecível, totalmente curada, compreendendo os passos de: se preparar um componente de resina por combinação de ingredientes que consistem essencialmente em: uma resina epoxi não aromática; um polissiloxano escolhido do grupo que consiste em polissiloxanos com funcionalidade alcoxi e silanol, tendo um peso molecular situado no intervalo entre 400 e 10 000; até 50% em peso de um pigmento ou material agregado com um tamanho de partículas fino; até 10% em peso de modificadores e agentes escolhidos do grupo que consiste em modificadores reológicos, plastificantes, agentes anti-espumação, agentes tixotrópicos, agentes de molhagem do pigmento, diluentes betuminosos e asfálticos, agentes anti-cura, diluentes, estabilizadores contra a luz ultravioleta, agentes de libertação de ar, auxiliares de dispersão, e misturas dos mesmos; e água; e se curar o componente de resina por adição ao mesmo de ingredientes que consistem essencialmente em: um aminossilano com dois átomos de hidrogénio de amina, reagindo o aminossilano tanto com a resina de epóxido, para formar polímeros de cadeia epoxi, como com o polissiloxano, para formar polímeros de polissiloxano, e em que os 5 polímeros de cadeia epoxi reagem com os polímeros de polissiloxano para formarem um polímero de epoxi-polissiloxano reticulado, termoendurecível, totalmente curado; e até 5% em peso de um catalisador organo-estânico.

13. Processo tal como foi descrito na reivindicação 12, no qual a resina epoxi não aromática tem um peso equivalente de epóxido situado no intervalo entre 100 e 5000.

14. Processo tal como foi descrito na reivindicação 12, no qual a resina epoxi não aromática tem mais do que um grupo epóxido por molécula.

15. Processo tal como foi descrito na reivindicação 12, no qual a resina de epóxido não aromática é escolhida do grupo das resinas de epóxido cicloalifáticas que consiste em resinas de epóxido de éteres hidrogenados de ciclohexano-dimetanol e diglicidilo de bisfenol A hidrogenado.

16. Processo tal como foi descrito na reivindicação 12, no qual o aminossilano tem a fórmula geral Y-Si- (O-X)3 na qual Y representa H(HNR)a e em que a é 1, R representa um radical orgânico bifuncional, escolhido independentemente do grupo que consiste nos radicais arilo, alquilo, dialquilarilo, alcoxialquilo e cicloalaquilo, e em que X está limitado a grupos alquilo, hidroxialquilo, alcoxialquilo ou hidroxi-alcoxialquilo contendo menos do que seis átomos de carbono. 6

17. Processo tal como foi descrito na reivindicação 12, compreendendo 0,7 a 1,2 unidades de peso equivalente de amina por 1 unidades de peso equivalente de epóxido.

18. Processo tal como foi descrito na reivindicação 12, compreendendo uma quantidade do endurecedor de amino-silano suficiente para reagir tanto com a resina epoxi como com o polissiloxano.

19. Processo tal como foi descrito na reivindicação 12, compreendendo 10 a 60% em peso de resina epoxi, 15 a 60% em peso de polissiloxano e 5 a 40% em peso de endurecedor de aminossilano, com base no peso total da composição.

20. Processo tal como foi descrito na reivindicação 12, no qual o passo de cura é realizado à temperatura ambiente.

21. Processo tal como foi descrito na reivindicação 12, no qual, durante o passo de cura, o polímero de epoxi-polissiloxano reticulado, termoendurecível, totalmente curado, compreende um arranjo uniformemente disperso de fragmentos de cadeia epoxi linear que são reticulados com uma cadeia contínua de polímero de polissiloxano, que forma uma rede polimérica não interpenetrante. Lisboa, 24 de Outubro de 2007