WO2022152942A1 - Epoxy adhesive composition comprising elastomer nanoparticles, and uses thereof - Google Patents

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WO2022152942A1
WO2022152942A1 PCT/EP2022/051035 EP2022051035W WO2022152942A1 WO 2022152942 A1 WO2022152942 A1 WO 2022152942A1 EP 2022051035 W EP2022051035 W EP 2022051035W WO 2022152942 A1 WO2022152942 A1 WO 2022152942A1
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filler
composition
mass
mixture
aliphatic
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PCT/EP2022/051035
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Guillaume De Combarieu
Lorenzo YEE
Esther CAZARES
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Gaztransport Et Technigaz
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Definitions

  • Epoxy adhesive composition comprising elastomer nanoparticles, and uses thereof
  • the invention relates to the field of storage facilities for liquefied gas comprising a sealed and thermally insulating tank, with membranes.
  • the invention relates to the field of sealed and thermally insulating tanks for the storage and/or transport of liquefied gas at low temperature, such as tanks for the transport of Liquefied Petroleum Gas (also called LPG) having for example a temperature between -50°C and 0°C, or for the transport of Liquefied Natural Gas (LNG) at around -162°C at atmospheric pressure.
  • LPG Liquefied Petroleum Gas
  • LNG Liquefied Natural Gas
  • the present invention relates in particular to epoxy adhesive compositions comprising nanoparticles with an elastomer core at a low glass transition temperature, their method of preparation, and their uses, in particular at low temperature.
  • Epoxy resins are widely used as coatings, adhesives, insulating materials and matrices for composite fibers due to their stiffness, high temperature performance, chemical resistance and adhesive properties.
  • the currently most widely used technique consists in introducing a low molar mass elastomer, miscible in the reactants corresponding to the epoxy resin to be reinforced.
  • the most widely used reactive elastomer is a 1,4-butadiene- stat-1,2-butadiene-stat-acrylonitrile terminated at each end by a COOH function, designated by CTBN.
  • CTBN does not make it possible to effectively reinforce certain epoxy resins whose molar mass between crosslinking points is too low, in particular resins of the DGEBA type, since the improvement in hardness is accompanied by a loss of resistance.
  • the resins reinforced by the techniques of the prior art are used for the adhesion of thermal insulation to the hull of the tanks of LNG carriers, but these resins do not have sufficient mechanical strength characteristics, in particular of the type tensile and shear strength when the outside temperature is very low, typically in an arctic ocean type environment, so as to resist the pressure of the liquefied gas moving in the vessel.
  • the object of the invention is to allow the preparation of a mastic which avoids the aforementioned drawbacks and which has mechanical characteristics of the tensile (detachment) and shear resistance type, when hot (about 20° C. at approximately 40° C.) and when cold (for example from approximately -25° C. to -60° C.) improved, these characteristics allowing it in particular to be used as a putty for restoring the flatness and adhesion of the elements of thermal insulation on the tanks of LNG carriers or ships using LNG (Liquefied Natural Gas) as fuel, or for all other low temperature applications.
  • LNG Liquefied Natural Gas
  • Another object of the invention is to provide a solution which does not or very little modify the thixotropy of the epoxy adhesive to be reinforced, that is to say which allows a direct and identical transposition of the means implementation of state-of-the-art bonding.
  • the mastic thus presents, thanks to the use of core-shell nanoparticles with an elastomer core at a low glass transition temperature, associated with a particular epoxy resin, according to the invention as defined below, and this, surprisingly, particularly advantageous mechanical characteristics of resistance to traction and to hot and cold shearing, allowing it thus to be used as an adhesive for insulation material for LNG carriers or ships using LNG as fuel.
  • the thixotropy of the epoxy adhesive thus reinforced is unchanged.
  • the invention relates to a composition suitable as an epoxy adhesive composition
  • a composition suitable as an epoxy adhesive composition comprising: a) a first part composition comprising: a1) at least one epoxy resin or a mixture of epoxy resins chosen from the group consisting of bisphenol A diglycidyl ether, optionally brominated, and its oligomers, bisphenol F diglycidyl ether, optionally brominated, and its oligomers, diethylene glycol epoxy and its oligomers, as well as combinations thereof; a2) a reactive diluent chosen from diglycidyl ethers of C4-C12 aliphatic diols; a3) core-shell type nanoparticles, the core comprising or consisting of at least one elastomer having a glass transition temperature (Tg) comprised in a range ranging from -40 to -110°C, preferably between - 70 and -110°C, the shell comprising or being made of an epoxy resin compatibilizer; a4) at least one fill
  • the combination of core-shell type nanoparticles and at least one filler having a low coefficient of thermal contraction makes it possible to obtain a polymerized material whose coefficient of thermal contraction, also called coefficient of thermal expansion or coefficient of thermal expansion, either as low as possible and so that the variation in volume occupied by the material as a function of temperature is as low as possible.
  • diglycidyl can also be understood as diglycidyl.
  • silica or glass in the form of nano or microparticles or solid or hollow microbeads, preferably hollow.
  • epoxy adhesive or epoxy mastic
  • a composition comprising an epoxy resin (that is to say an organic compound having at least two functional groups of the oxirane type), including all or part of the oxirane groups can be cycle-opened, using a hardener. Once cured, epoxy resin is a thermosetting polymer.
  • the core-shell type nanoparticles are preferably poly-1,4-butadiene but one can also envisage other elastomers having a Tg of between -110°C and -40°C (-1 to 10°C ⁇ Tg ⁇ -40°C), such as for example silicones, PDMS (polydimethylsiloxane) and polyalkylsiloxane with C1 to C12 alkyl and their copolymers, a poly-1,4butylene adipate , a poly-1,4 butane sebacate, a polyalkylmethacrylate with Cs to linear C12 and their isomers or else a polyalkylacrylate with linear C3 to C6 alkyl and their isomers.
  • silicones silicones
  • PDMS polydimethylsiloxane
  • polyalkylsiloxane with C1 to C12 alkyl and their copolymers such as for example silicones, PDMS (polydimethylsiloxan
  • this filler or these fillers are advantageously hollow to maintain a low apparent density of the mixture of the first or the second part, less than 1, 5 and preferably less than 1.2, and pressure resistant to allow their implementation in a pneumatic or electric metering and static mixing machine from medium to high pressure, i.e. a pressure greater than 10 bars and up to 250 bars, without loss of the integrity of the initial loads (shape and density).
  • the first part composition may also be referred to as the "resin part”.
  • the second part composition may also be referred to as the "hardener part”.
  • the core-shell type nanoparticles represent from 2 to 20% by mass of the total mass of the first part composition and of the second part composition, in particular from 4 to 18 % by mass, more particularly from 5 to 16% by mass, or from 8 to 12% by mass, for example approximately 10% by mass.
  • the core of all or part of the nanoparticles comprises or consists of at least one elastomer chosen from silicone, polybutadiene, and polystyrene-butadiene, preferably polybutadiene.
  • the ratio of the total mass of the first part composition to the total mass of the second part composition is between 0.5 and 1.5; in particular from 0.6 to 1.4; more particularly from 0.7 to 1.3.
  • the second part composition comprises, in addition to the hardener and the filler, a diluent.
  • the epoxy resin compatibilizer is a compound bearing one or more epoxy functions.
  • the reactive diluent is chosen from 1,4-butanediol diglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, and mixtures thereof.
  • the filler of the first-part and/or second-part composition is chosen from calcium carbonate, in particular ground or precipitated calcium carbonates, and glass microbeads.
  • the present invention also relates to a method for preparing the composition briefly described above, said method comprising the steps of: a) supplying a first-part composition comprising: a1) at least one epoxy resin or a mixture of epoxy resins chosen from the group comprising optionally brominated diglycidyl ether of bisphenol A and its oligomers, optionally brominated diglycidyl ether of bisphenol F and its oligomers, diethylene glycol epoxy and its oligomers, as well as their combinations; a2) a reactive diluent chosen from diglycidyl ethers of C4-C12 aliphatic diols; a3) core-shell type nanoparticles, the core comprising or consisting of at least one elastomer having a glass transition temperature (Tg) comprised in a range ranging from -40 to -110°C, preferably between - 70 and -110°C, the shell comprising or being made of an epoxy resin compatibilizer; a4) at least one filler
  • the hardening is carried out at room temperature. More particularly at a temperature between 0°C and 35°C.
  • the time required to obtain this hardening is between 3 and 5 days, and preferably at least 14 days.
  • the invention relates to a composition as succinctly defined above, for obtaining a structural adhesive, in particular a structural adhesive capable of being brought to a temperature below 0° C., for example at a temperature below -10°C, -25°C, -50°C or -60°C, in particular for the structural bonding of liquefied gas transport tanks and their thermal insulation.
  • the composition defined above can be used for the production of beads of mastic making it possible to fix a tank insulation structure to the hull of a ship.
  • Such cords deposited on the insulation structure, before installation on the hull can have a height of 15 to 40 mm, a width of between 20 and 30 mm, preferably of the order of 25 mm.
  • the putty has a function of repairing the structure of the hull and makes up for the flatness defects of the hull.
  • the mastic bead, crushed between the shell and the insulation structure has a height of 5-30 mm.
  • the core-shell type nanoparticles represent from 2 to 40% by mass of the total mass of the composition of the first part, in particular from 4 to 18% by mass, more particularly from 5 to 16% by mass, or 8 to 12% by mass, for example about 10% by mass.
  • the glass transition temperature (Tg or Tg) Tg of a material can be measured by any technique well known to those skilled in the art, in particular by differential thermal analysis, or DSC (Differential Scanning Calorimetry) method, which is the most commonly used static technique for this purpose, for example using a DSC Q2000 pattern analyzer supplied by TA Instruments, or by dynamic mechanical analysis, using equipment capable of performing a thermomechanical analysis (by precise measurement of the viscoelastic changes of a sample as a function of temperature, applied stress or strain), for example a Q800 DMA analyzer supplied by TA Instruments.
  • DSC Different Thermal analysis
  • the core of all or part of the nanoparticles comprises or consists of at least one elastomer chosen from silicone, polybutadiene, and polystyrene-butadiene, in particular polybutadiene.
  • the core of all or part of the nanoparticles comprises or consists of at least one polybutadiene elastomer, in particular a butadiene homopolymer.
  • the epoxy resin compatibilizing agent is a compound grafted onto the nanoparticle and bearing one or more epoxy functions.
  • the compatibilizing agent is based on diglycidyl ether of bisphenol A or diglycidyl ether of bisphenol F, in particular diglycidyl ether of bisphenol A.
  • diglycidyl can be also understood as diglycidic.
  • the epoxy resin compatibilizing agent included in or constituting the shell of the nanoparticles is for example grafted onto the core of said nanoparticles, in particular onto the elastomer included in or constituting the core of said nanoparticles.
  • the mass content of the core of the nanoparticles is comprised from 20 to 100% of the total mass of the nanoparticles, in particular from 60 to 100%, for example approximately (+/- 5%) 90 %.
  • the nanoparticles have an average size of between 50 and 500 nm, preferably between 100 and 300 nm and on average approximately 200 nm.
  • the size of the fillers or particles can be measured by any technique well known to those skilled in the art, depending on the size said particles in particular by dynamic light scattering, for example using a device of the Zetasizer type from Malvern, or by granulometry, for example using a device of the Mastersizer 3000 type from Malvern, or else by electron microscopy.
  • the nanoparticles are, for example, nanoparticles from the Kane Ace MX range from Kaneka, in particular the references MX-154 or MX-150.
  • the epoxy resin is chosen from bisphenol A diglycidyl ether and its oligomers, and bisphenol F diglycidyl ether and its oligomers, in particular from bisphenol A diglycidyl ether and its oligomers.
  • the diglycidyl ether of bisphenol A (or F) is in the form of a mixture comprising the diglycidyl ether of bisphenol A (or F) and at least one of its oligomers , with for the mixture an average number of hydroxyl groups per molecule n, n being greater than 0 and less than or equal to 3 (0 ⁇ n ⁇ 3), preferably less than or equal to 0.5, depending on the viscosity of the resin and the desired final mechanical characteristics.
  • This number n can also be illustrated as follows, with the example of bisphenol A diglycidyl ether:
  • n 0 corresponds to a molar mass Mn of 340 g.mol-1.
  • the diglycidyl ether of bisphenol A is for example marketed by Dow under the trade name DER 331.
  • the diglycidyl ether of bisphenol F is for example marketed by Dow under the trade name DER 354.
  • the epoxy resin can be found and used alone, or in any suitable combination with other components, for example with a reactive diluent, and/or at least one filler, and/or at least one coupling agent, as described in this description.
  • the reactive diluent is chosen from 1,4-butanediol diglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, and mixtures thereof.
  • the filler of the first part composition is chosen from calcium carbonate, in particular ground or precipitated calcium carbonates, glass microbeads, and mixtures thereof.
  • the calcium carbonate is in the form of a powder comprising or consisting of particles whose average size is less than or equal to 50 ⁇ m, in particular less than or equal to 10 ⁇ m, more particularly less or equal to 5; 4; 3; 2; 1 or 0.5 ⁇ m.
  • the glass microbeads have a maximum size of less than 150 ⁇ m and an average size by volume of less than or equal to 60 ⁇ m.
  • the first-part composition further comprises one or more pigments, in particular one or more colored pigments.
  • the hardener is chosen from the group comprising aliphatic polyamines, amido amines, and aliphatic polyamides, in particular the reaction product between an aliphatic polyamine and a fatty acid dicarboxylic acid, in in particular the reaction products between an aliphatic polyamine and an unsaturated C12-C18 fatty acid dimer, or the reaction products between an aliphatic polyamine and a tall oil or a tall oil fatty acid dimer.
  • the aliphatic polyamines in particular cycloaliphatic polyamines alone or in a mixture with the aliphatic polyamines, are chosen from aliphatic polyamines having a molar mass greater than or equal to 200 g. mol 1 .
  • Amido amines are in particular aliphatic organic compounds—which includes cycloaliphatic compounds—carrying one or more amine functions and one or more amide functions.
  • the second part composition also comprises a diluent. It should be noted here that if low molar mass polyetheramines are not used, these are very fluid and do not require the additional use of a thinner when they are used as a mixture in the hardener (part 2 above).
  • the diluent is benzyl alcohol.
  • the second part composition also comprises one or two fillers.
  • the filler of the second part composition is chosen from calcium carbonate, in particular ground or precipitated calcium carbonates, and glass microbeads, alone or as a mixture.
  • the second part composition comprises, in addition to the hardener, a diluent and one or two fillers.
  • the epoxy resin represents from 20% to 80% by mass of the total mass of the first part composition, in particular from 20% to 80% by mass of the total mass of the composition of first part, more particularly from 30% to 60% by mass of the total mass of the first part composition.
  • the reactive diluent represents from 1% to 10% by mass of the total mass of the first part composition, in particular from 1.5% to 8% by mass of the total mass of the first part composition, more particularly from 2% to 4% by mass of the total mass of the first part composition.
  • the filler represents from 25% to 60% by mass of the total mass of the first part composition, in particular from 30% to 50% by mass of the total mass of the composition of first part, more particularly from 35% to 45% by mass of the total mass of the first part composition.
  • the ratio of the total mass of the first part composition to the total mass of the second part composition is between 0.5 and 1.5; in particular from 0.6 to 1.4; more particularly from 0.7 to 1.3.
  • the hardener represents from 35% to 75% by mass of the total mass of the second part composition, in particular from 40% to 70% by mass of the total mass of the composition of second part, more particularly from 40% to 60% by mass of the total mass of the second part composition.
  • the filler represents from 25% to 70% by mass of the total mass of the second part composition, in particular from 30% to 65% by mass of the total mass of the composition of second part, more particularly from 40% to 60% by mass of the total mass of the second part composition.
  • the diluent represents from 0% to 10% by mass of the total mass of the first part composition, in particular from 0% to 8% by mass of the total mass of the composition of first part, more particularly from 0% to 6% by mass of the total mass of the first part composition.
  • the present invention relates to a composition as defined above as a first part composition.
  • this mixture is produced at ambient temperature.
  • this mixing is carried out using a static, dynamic and/or manual mixer.
  • this mixing is carried out by alternating mechanical mixing, for example using a planetary mixer (SpeedMixer®), and manual mixing.
  • the mechanical mixtures can be carried out for a period of 10 seconds to 1 minute, for example for about 30 seconds, for example at an angular speed of about 1800 rpm (revolution per minute).
  • the mechanical mixing can be carried out for a period of 1 to 10 minutes, for example for approximately 3 to 5 minutes.
  • a dynamic mixer with an anchor or butterfly rotor or even with a hook is used, possibly associated with a peripheral scraper and/or with a gravity loading of liquids and solids, possibly with a thermoregulated double jacket. so as to be able to heat the components and facilitate their mixing.
  • the hardening of the mixture (step c) can be carried out at room temperature, for example at a temperature between approximately 5 and 40°C, preferably between 15 and 35°C and particularly between 20 and 30°C.
  • the mixing of the first part composition and the second part composition is carried out using a mechanical mixer and/or manually.
  • this mixing is carried out by alternating mechanical mixing, for example using a planetary mixer, and manual mixing.
  • the last of these mixtures, or even the entire mixture can be carried out under reduced pressure, for example under a pressure of approximately 10 to approximately 100 mbar (millibars), for example approximately 60 mbar.
  • the mechanical mixtures can be carried out for a period of 10 seconds to 1 minute, for example for about 30 seconds, for example at an angular speed of about 1800 rpm.
  • the total duration of the set of mechanical and manual mixtures is between 1 and 10 minutes, for example for approximately 3 to 5 minutes.
  • the present invention relates to the use of a composition as defined above, for obtaining a structural adhesive.
  • said use relates to obtaining a structural adhesive capable of being brought to a temperature below 0° C., for example at a temperature below -10° C., - 25°C, -50°C or -60°C.
  • said use relates to obtaining a structural adhesive for bonding liquefied gas transport tanks, and in particular LNG carrier tanks, and thermal insulators.
  • the composition according to the invention serves to restore the flatness of the external load-bearing structure, i.e. the internal hull of the LNG carrier or of the ship using LNG as fuel, or of the self-supporting structure, or exoskeleton, serving as a support for the liquefied natural gas containment and insulation system, and the structural bonding between this same external load-bearing structure and the vat elements allowing containment and insulation thermal insulation of LNG, called insulation panels.
  • the term "about” refers to a range of values within ⁇ 10% of a specific value.
  • the expression “about 20” includes values of 20 ⁇ 10%, i.e. values from 18 to 22.
  • the value ranges in the form of "x-y” or “from x to y” or “between x and y” include the limits x and y as well as the integers included between these terminals.
  • “1-5”, or “from 1 to 5", or “between 1 and 5" designates the integers 1, 2, 3, 4 and 5.
  • Preferred embodiments include each integer taken individually in the range of values, as well as any sub-combination of these integers.
  • preferred values for "1 -5" may include the integers 1 , 2, 3, 4, 5, 1 -2, 1 -3, 1 -4, 1 -5, 2-3, 2 -4, 2-5, etc.
  • Example 1 preparation of a composition suitable as an epoxy adhesive composition according to the invention
  • the mixture thus obtained is itself mixed with a second part composition (hardener part) reference ULBM100/200 or reference Fastik 15F, for example according to the previous protocol.
  • the last planetary mixing was preceded by a step of putting under reduced pressure, the last two steps being thus the following:
  • 2nd cycle 1800 rpm, 30 s, 60 mbar.
  • the alternation of cycles in the planetary mixer and manual mixing can in particular make it possible to limit the increase in temperature, caused by the dissipation of energy linked to the viscosity of the mixture, and consequently limit the progress of the reaction. of polymerization for use of the final mixture.
  • the temperature at the end of mixing may be below about 40°C.
  • Example 2 preparation of an epoxy adhesive (cured)
  • a composition as obtained in Example 1 is for example placed in a mold 4 mm (millimeter) thick and left to polymerize at room temperature for at least 3 or 5 days, and preferably at least 10 days.
  • compositions for the preparation of mastic were produced according to Example 1.
  • the composition of the first part (in % of total mass of resin part) and of the second part (in % of total mass of hardener part) for each sample is indicated below: [0106] Samples A, B, C and M do not include nanoparticles and are controls, outside the invention.
  • the NP1 and NP2 nanoparticles correspond respectively to reference nanoparticles MX-154 and MX-150 (Kaneka Kane Ace MX range). These are core-shell nanoparticles with a polybutadiene core and a compatibilizing agent shell of epoxy resin based on DGEBA.
  • the amounts of DGEBA indicated above take into account the DGEBA carried by the nanoparticles.
  • compositions R, O, N are the best in tension, having the lowest moduli, 3663 MPa, 3734 MPa and 4147 MPa respectively, i.e. a delta of approximately 3600 MPa compared to the reference compositions.
  • Compositions R and O also have the greatest elongations, respectively 1.41 and 1.09%, ie a delta of about 0.9% relative to the reference compositions.
  • Compositions L and J have the best shear breaking stresses, respectively 36 and 36.4 MPa, ie a delta of 12 MPa with respect to the reference compositions.
  • compositions according to the invention have carried out additional tests in-house, on test specimens of compositions according to the invention, where these compositions are tested under conditions precisely representative of their working environment - i.e. a representative test of a working environment, with a temperature between -20°C and -60°C, of a mastic placed in situ between a generally metallic supporting structure and a storage installation for a cryogenic liquid - and the compositions according to the invention have shown very satisfactory results, much better than the compositions according to the state of the art. Mainly for the sake of clarity and simplicity of apprehension of this application, these additional tests and their results are not presented here.

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Abstract

The invention relates to epoxy adhesive compositions comprising low glass transition temperature elastomeric core nanoparticles, a process for the preparation thereof, and uses thereof, in particular at a low temperature.

Description

Description Description
Titre de l'invention : Composition d’adhésif époxy comprenant des nanoparticules d’élastomère, et leurs utilisations Title of the invention: Epoxy adhesive composition comprising elastomer nanoparticles, and uses thereof
[0001 ] L’invention se rapporte au domaine des installations de stockage pour gaz liquéfié comprenant une cuve étanche et thermiquement isolante, à membranes. En particulier, l’invention se rapporte au domaine des cuves étanches et thermiquement isolantes pour le stockage et/ou le transport de gaz liquéfié à basse température, telles que des cuves pour le transport de Gaz de Pétrole Liquéfié (aussi appelé GPL) présentant par exemple une température comprise entre -50°C et 0°C, ou pour le transport de Gaz Naturel Liquéfié (GNL) à environ -162°C à pression atmosphérique. Ces cuves peuvent être installées à terre ou sur un ouvrage flottant. Dans le cas d’un ouvrage flottant, la cuve peut être destinée au transport de gaz liquéfié ou à recevoir du gaz liquéfié servant de carburant pour la propulsion de l’ouvrage flottant. [0001] The invention relates to the field of storage facilities for liquefied gas comprising a sealed and thermally insulating tank, with membranes. In particular, the invention relates to the field of sealed and thermally insulating tanks for the storage and/or transport of liquefied gas at low temperature, such as tanks for the transport of Liquefied Petroleum Gas (also called LPG) having for example a temperature between -50°C and 0°C, or for the transport of Liquefied Natural Gas (LNG) at around -162°C at atmospheric pressure. These tanks can be installed on land or on a floating structure. In the case of a floating structure, the tank may be intended for the transport of liquefied gas or to receive liquefied gas used as fuel for the propulsion of the floating structure.
[0002] La présente invention concerne en particulier des compositions d’adhésif époxy comprenant des nanoparticules à cœur élastomère à basse température de transition vitreuse, leur procédé de préparation, et leurs utilisations, notamment à basse température. The present invention relates in particular to epoxy adhesive compositions comprising nanoparticles with an elastomer core at a low glass transition temperature, their method of preparation, and their uses, in particular at low temperature.
[0003] Les résines époxy sont largement utilisées comme revêtements, adhésifs, matériaux isolants et matrices pour fibres composites en raison de leur rigidité, leur performance à haute température, leur résistance chimique et leur propriété adhésive. [0003] Epoxy resins are widely used as coatings, adhesives, insulating materials and matrices for composite fibers due to their stiffness, high temperature performance, chemical resistance and adhesive properties.
[0004] Toutefois, la fragilité inhérente à leur forte densité de réticulation est l'une des plus grandes limitations lors de leurs utilisations dans les applications industrielles exigeantes. [0004] However, the fragility inherent in their high crosslinking density is one of the greatest limitations when they are used in demanding industrial applications.
[0005] C'est pourquoi de grands efforts ont été déployés dans la modification des résines époxy pour l’amélioration de leurs propriétés physiques. This is why great efforts have been made in modifying epoxy resins to improve their physical properties.
[0006] La technique actuellement la plus utilisée consiste à introduire un élastomère de faible masse molaire, miscible dans les réactifs correspondant à la résine époxy à renforcer. L’élastomère réactif le plus utilisé est un copolymère 1 ,4-butadiène- stat-1 ,2-butadiène-stat-acrylonitrile terminé à chaque extrémité par une fonction COOH, désigné par CTBN. Cependant, la technique CTBN ne permet pas de renforcer efficacement certaines résines époxy dont la masse molaire entre points de réticulation est trop faible, notamment des résines de type DGEBA, car l’amélioration de la dureté est accompagnée d’une perte de résistance. [0006] The currently most widely used technique consists in introducing a low molar mass elastomer, miscible in the reactants corresponding to the epoxy resin to be reinforced. The most widely used reactive elastomer is a 1,4-butadiene- stat-1,2-butadiene-stat-acrylonitrile terminated at each end by a COOH function, designated by CTBN. However, the CTBN technique does not make it possible to effectively reinforce certain epoxy resins whose molar mass between crosslinking points is too low, in particular resins of the DGEBA type, since the improvement in hardness is accompanied by a loss of resistance.
[0007] En tout état de cause, les techniques de l’art antérieur ne permettent pas de renforcer les résines époxy lorsqu’elles sont utilisées à basse, voire très basse, température. [0007] In any case, the techniques of the prior art do not make it possible to reinforce epoxy resins when they are used at low, or even very low, temperature.
[0008] En effet, les résines renforcées par les techniques de l’art antérieur sont utilisées pour l’adhésion d’isolants thermiques sur la coque des cuves des méthaniers mais ces résines ne présentent pas des caractéristiques de résistance mécanique suffisantes, notamment du type résistance à la traction et au cisaillement lorsque la température extérieure est très basse, typiquement dans un environnement du type de l’océan arctique, de manière à résister à la pression du gaz liquéfié en mouvement dans la cuve. [0008] In fact, the resins reinforced by the techniques of the prior art are used for the adhesion of thermal insulation to the hull of the tanks of LNG carriers, but these resins do not have sufficient mechanical strength characteristics, in particular of the type tensile and shear strength when the outside temperature is very low, typically in an arctic ocean type environment, so as to resist the pressure of the liquefied gas moving in the vessel.
[0009] L'invention a pour but de permettre la préparation d’un mastic qui évite les inconvénients précités et qui présente des caractéristiques mécaniques du type résistance à la traction (décollement) et au cisaillement, à chaud (d’environ 20°C à environ 40°C) et à froid (par exemple d’environ -25°C à -60°C) améliorées, ces caractéristiques lui permettant notamment d'être utilisé comme mastic pour la reprise de planéité et l’adhésion des éléments d’isolation thermique sur les cuves de méthaniers ou de navires utilisant le GNL (Gaz Naturel Liquéfié) comme carburant, ou pour toutes autres applications à basse température. The object of the invention is to allow the preparation of a mastic which avoids the aforementioned drawbacks and which has mechanical characteristics of the tensile (detachment) and shear resistance type, when hot (about 20° C. at approximately 40° C.) and when cold (for example from approximately -25° C. to -60° C.) improved, these characteristics allowing it in particular to be used as a putty for restoring the flatness and adhesion of the elements of thermal insulation on the tanks of LNG carriers or ships using LNG (Liquefied Natural Gas) as fuel, or for all other low temperature applications.
[0010] Un autre but de l’invention est de fournir une solution ne modifiant pas ou très peu la thixotropie de l’adhésif époxy à renforcer, c’est-à-dire qui permet une transposition directe et à l’identique des moyens de mise en oeuvre du collage de l’état de l’art. Another object of the invention is to provide a solution which does not or very little modify the thixotropy of the epoxy adhesive to be reinforced, that is to say which allows a direct and identical transposition of the means implementation of state-of-the-art bonding.
[001 1] Le mastic présente ainsi, grâce à l’utilisation des nanoparticules cœur-coquille à cœur élastomère à basse température de transition vitreuse, associées à une résine époxy particulière, selon l'invention telle que définie ci-après, et ce, de manière surprenante, des caractéristiques mécaniques de résistance à la traction et au cisaillement à chaud et à froid particulièrement avantageuses, lui permettant ainsi d'être utilisé comme adhésif de matériau d'isolation de cuve de méthanier ou de navire utilisant le GNL comme carburant. La thixotropie de l’adhésif époxy ainsi renforcée est inchangée. [001 1] The mastic thus presents, thanks to the use of core-shell nanoparticles with an elastomer core at a low glass transition temperature, associated with a particular epoxy resin, according to the invention as defined below, and this, surprisingly, particularly advantageous mechanical characteristics of resistance to traction and to hot and cold shearing, allowing it thus to be used as an adhesive for insulation material for LNG carriers or ships using LNG as fuel. The thixotropy of the epoxy adhesive thus reinforced is unchanged.
[0012] Ainsi, selon un premier aspect, l’invention concerne une composition adaptée en tant que composition d’adhésif époxy comprenant : a) une composition de première partie comprenant : a1 ) au moins une résine époxy ou un mélange de résines époxy choisies parmi le groupe comprenant l'éther diglycidylique de bisphénol A, facultativement bromé, et ses oligomères, l'éther diglycidylique de bisphénol F, facultativement bromé, et ses oligomères, le diéthylène glycol époxy et ses oligomères, ainsi que leurs combinaisons ; a2) un diluant réactif choisi parmi les éthers diglycidyliques de C4-C12 diols aliphatiques ; a3) des nanoparticules de type cœur-coquille, le cœur comprenant ou étant constitué d’au moins un élastomère présentant une température de transition vitreuse (Tg) comprise dans un domaine allant de -40 à -1 10°C, de préférence entre -70 et -110°C, la coquille comprenant ou étant constituée d’un agent compatibilisant de résine époxy ; a4) au moins une charge ou un mélange de charges, de préférence présentant un coefficient de contraction thermique au plus égal à 50.10’6 K’1 ; a5) un agent de couplage réactif assurant la liaison chimique avec la charge d’une part et le durcisseur formant la deuxième partie d’autre part ; b) une composition de deuxième partie comprenant : b1 ) un durcisseur choisi parmi le groupe comprenant les polyamines aliphatiques, les amido amines, et les polyamides aliphatiques, notamment les produits de réaction entre une polyamine aliphatique et un diacide carboxylique d’acide gras, en particulier les produits de réaction entre une polyamine aliphatique et un dimère d’acide gras en C12-C18 insaturé, ou les produits de réaction entre une polyamine aliphatique et une huile de tall ou un dimère d’acide gras d’huile de tall ; b2) au moins une charge ou un mélange de charges, de préférence présentant un coefficient de contraction thermique au plus égal à 50.10’6 K-1 ; étant entendu qu’au moins une charge parmi la charge a4) ou la charge b2) présente un coefficient de contraction thermique au plus égal 50.10’6 K’1 ; b3) un agent de couplage réactif assurant la liaison chimique avec la charge d’une part et la résine formant la première partie d’autre part. Thus, according to a first aspect, the invention relates to a composition suitable as an epoxy adhesive composition comprising: a) a first part composition comprising: a1) at least one epoxy resin or a mixture of epoxy resins chosen from the group consisting of bisphenol A diglycidyl ether, optionally brominated, and its oligomers, bisphenol F diglycidyl ether, optionally brominated, and its oligomers, diethylene glycol epoxy and its oligomers, as well as combinations thereof; a2) a reactive diluent chosen from diglycidyl ethers of C4-C12 aliphatic diols; a3) core-shell type nanoparticles, the core comprising or consisting of at least one elastomer having a glass transition temperature (Tg) comprised in a range ranging from -40 to -110°C, preferably between - 70 and -110°C, the shell comprising or being made of an epoxy resin compatibilizer; a4) at least one filler or a mixture of fillers, preferably having a coefficient of thermal contraction at most equal to 50×10′ 6 K′ 1 ; a5) a reactive coupling agent ensuring the chemical bond with the filler on the one hand and the hardener forming the second part on the other hand; b) a second-part composition comprising: b1) a hardener chosen from the group comprising aliphatic polyamines, amido amines, and aliphatic polyamides, in particular the reaction products between an aliphatic polyamine and a fatty acid dicarboxylic acid, in in particular the reaction products between an aliphatic polyamine and an unsaturated C12-C18 fatty acid dimer, or the reaction products between an aliphatic polyamine and a tall oil or a tall oil fatty acid dimer; b2) at least one filler or a mixture of fillers, preferably having a coefficient of thermal contraction at most equal to 50.10' 6 K -1 ; it being understood that at least one filler among filler a4) or filler b2) has a coefficient of thermal contraction at most equal to 50×10′ 6 K′ 1 ; b3) a reactive coupling agent ensuring the chemical bond with the filler on the one hand and the resin forming the first part on the other hand.
[0013] Ainsi, la combinaison des nanoparticules de type cœur-coquille et de l’au moins une charge possédant un faible coefficient de contraction thermique permet d’obtenir un matériau polymérisé dont le coefficient de contraction thermique, également appelé coefficient d’expansion thermique ou coefficient de dilatation thermique, soit le plus faible possible et qu’ainsi la variation de volume occupé par le matériau en fonction de la température soit la plus faible possible. Thus, the combination of core-shell type nanoparticles and at least one filler having a low coefficient of thermal contraction makes it possible to obtain a polymerized material whose coefficient of thermal contraction, also called coefficient of thermal expansion or coefficient of thermal expansion, either as low as possible and so that the variation in volume occupied by the material as a function of temperature is as low as possible.
[0014] On note ici que le terme diglycidylique peut être également compris comme diglycidique. [0014] It is noted here that the term diglycidyl can also be understood as diglycidyl.
[0015] A titre d’exemples avantageux pour les charges mentionnées ci-dessus au a4) et b2), on peut citer avantageusement la silice ou le verre, sous forme de nano ou microparticules ou microbilles pleines ou creuses, de préférence creuses. As advantageous examples for the fillers mentioned above in a4) and b2), mention may advantageously be made of silica or glass, in the form of nano or microparticles or solid or hollow microbeads, preferably hollow.
[0016] Par adhésif époxy (ou mastic époxy), on entend notamment une composition comprenant une résine époxy (c’est-à-dire un composé organique ayant au moins deux groupes fonctionnels de type oxirane), dont tout ou partie des groupes oxirane peut être polymérisé par ouverture de cycle, à l’aide d’un durcisseur. Une fois durcie, la résine époxy est un polymère thermodurcissable. By epoxy adhesive (or epoxy mastic), is meant in particular a composition comprising an epoxy resin (that is to say an organic compound having at least two functional groups of the oxirane type), including all or part of the oxirane groups can be cycle-opened, using a hardener. Once cured, epoxy resin is a thermosetting polymer.
[0017] On entend par l’expression « liaison chimique », mentionnée ci-dessus, une liaison covalente. [0017] The expression “chemical bond”, mentioned above, means a covalent bond.
[0018] Concernant les nanoparticules de type cœur-coquille (a3 ci-dessus), il s’agit de préférence de poly-1 ,4butadiene mais on peut également envisager d’autres élastomères présentant une Tg comprise entre -1 10°C et -40°C (-1 10°C <Tg<- 40°C), tels que par exemple les silicones, les PDMS (polydiméthylsiloxane) et polyalkylsiloxane avec alkyl en Ci à C12 et leurs copolymères, un poly-1 ,4butylene adipate, un poly-1 ,4butane sebacate, un polyalkylméthacrylate avec alkyl en Cs à C12 linéaires et leur isomères ou encore un polyalkylacrylate avec alkyl en C3 à Ce linéaires et leurs isomères. [0018] As regards the core-shell type nanoparticles (a3 above), they are preferably poly-1,4-butadiene but one can also envisage other elastomers having a Tg of between -110°C and -40°C (-1 to 10°C <Tg<-40°C), such as for example silicones, PDMS (polydimethylsiloxane) and polyalkylsiloxane with C1 to C12 alkyl and their copolymers, a poly-1,4butylene adipate , a poly-1,4 butane sebacate, a polyalkylmethacrylate with Cs to linear C12 and their isomers or else a polyalkylacrylate with linear C3 to C6 alkyl and their isomers.
[0019] Concernant la charge ou le mélange de charges (caractéristiques a4 et b2 ci- dessus), cette charge ou ces charges sont avantageusement creuses pour conserver une faible densité apparente du mélange de la première ou de la deuxième partie, inférieure à 1 ,5 et de préférence inférieure à 1 ,2, et résistantes à la pression pour permettre leur mise en oeuvre dans une machine pneumatique ou électrique de dosage et de mélange statique de moyenne à haute pression, soit une pression supérieure à 10 bars et jusqu’à 250 bars, sans perte de l’intégrité des charges initiales (forme et densité). [0019] Concerning the filler or the mixture of fillers (characteristics a4 and b2 above), this filler or these fillers are advantageously hollow to maintain a low apparent density of the mixture of the first or the second part, less than 1, 5 and preferably less than 1.2, and pressure resistant to allow their implementation in a pneumatic or electric metering and static mixing machine from medium to high pressure, i.e. a pressure greater than 10 bars and up to 250 bars, without loss of the integrity of the initial loads (shape and density).
[0020] La composition de première partie peut également être appelée la « partie résine >>. [0020] The first part composition may also be referred to as the "resin part".
[0021 ] La composition de deuxième partie peut également être appelée la « partie durcisseur ». [0021] The second part composition may also be referred to as the "hardener part".
[0022] D’autres caractéristiques avantageuses de l’invention sont présentées succinctement ci-dessous : Other advantageous features of the invention are briefly presented below:
[0023] Selon un aspect de l’invention, les nanoparticules de type cœur-coquille représentent de 2 à 20% en masse de la masse totale de la composition de première partie et de la composition de deuxième partie, en particulier de 4 à 18% en masse, plus particulièrement de 5 à 16% en masse, ou de 8 à 12% en masse, par exemple environ 10% en masse. According to one aspect of the invention, the core-shell type nanoparticles represent from 2 to 20% by mass of the total mass of the first part composition and of the second part composition, in particular from 4 to 18 % by mass, more particularly from 5 to 16% by mass, or from 8 to 12% by mass, for example approximately 10% by mass.
[0024] Selon un aspect de l’invention, le cœur de tout ou partie des nanoparticules comprend ou est constitué d’au moins un élastomère choisi parmi le silicone, le polybutadiène, et le polystyrène-butadiène, de préférence le polybutadiène. According to one aspect of the invention, the core of all or part of the nanoparticles comprises or consists of at least one elastomer chosen from silicone, polybutadiene, and polystyrene-butadiene, preferably polybutadiene.
[0025] Selon un aspect de l’invention, le ratio de la masse totale de la composition de première partie sur la masse totale de la composition de deuxième partie est compris de 0,5 à 1 ,5 ; en particulier de 0,6 à 1 ,4 ; plus particulièrement de 0,7 à 1 ,3. According to one aspect of the invention, the ratio of the total mass of the first part composition to the total mass of the second part composition is between 0.5 and 1.5; in particular from 0.6 to 1.4; more particularly from 0.7 to 1.3.
[0026] Selon un aspect de l’invention, la composition de deuxième partie comprend, outre le durcisseur et la charge, un diluant. [0027] Selon un aspect de l’invention, l’agent compatibilisant de résine époxy est un composé portant une ou plusieurs fonctions époxy. According to one aspect of the invention, the second part composition comprises, in addition to the hardener and the filler, a diluent. According to one aspect of the invention, the epoxy resin compatibilizer is a compound bearing one or more epoxy functions.
[0028] Selon un aspect de l’invention, le diluant réactif est choisi parmi l’éther diglycidique du 1 ,4-butanediol, l’éther diglycidique du 1 ,6-hexanediol, et leurs mélanges. According to one aspect of the invention, the reactive diluent is chosen from 1,4-butanediol diglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, and mixtures thereof.
[0029] Selon un aspect de l’invention, la charge de la composition de première partie et/ou de deuxième partie est choisie parmi le carbonate de calcium, notamment les carbonates de calcium broyés ou précipités, et les microbilles de verre. According to one aspect of the invention, the filler of the first-part and/or second-part composition is chosen from calcium carbonate, in particular ground or precipitated calcium carbonates, and glass microbeads.
[0030] La présente invention se rapporte également à un procédé de préparation de la composition décrite succinctement ci-dessus, ledit procédé comprenant les étapes de : a) fourniture d'une composition de première partie comprenant : a1 ) au moins une résine époxy ou un mélange de résines époxy choisies parmi le groupe comprenant l'éther diglycidylique de bisphénol A, facultativement bromé, et ses oligomères, l'éther diglycidylique de bisphénol F, facultativement bromé, et ses oligomères, le diéthylène glycol époxy et ses oligomères, ainsi que leurs combinaisons ; a2) un diluant réactif choisi parmi les éthers diglycidyliques de C4-C12 diols aliphatiques ; a3) des nanoparticules de type cœur-coquille, le cœur comprenant ou étant constitué d’au moins un élastomère présentant une température de transition vitreuse (Tg) comprise dans un domaine allant de -40 à -1 10°C, de préférence entre -70 et -110°C, la coquille comprenant ou étant constituée d’un agent compatibilisant de résine époxy ; a4) au moins une charge ou un mélange de charges, de préférence présentant un coefficient de contraction thermique au plus égal à 50.10’6 K-1 ; a5) un agent de couplage réactif assurant la liaison chimique avec la charge d’une part et le durcisseur formant la deuxième partie d’autre part ; b) fourniture d’une composition de deuxième partie comprenant : b1 ) un durcisseur choisi parmi le groupe comprenant les polyamines aliphatiques, les amido amines, et les polyamides aliphatiques, notamment les produits de réaction entre une polyamine aliphatique et un diacide carboxylique d’acide gras, en particulier les produits de réaction entre une polyamine aliphatique et un dimère d’acide gras en C12-C18 insaturé, ou les produits de réaction entre une polyamine aliphatique et une huile de tall ou un dimère d’acide gras d’huile de tall ; b2) au moins une charge ou un mélange de charges, de préférence présentant un coefficient de contraction thermique au plus égal à 50.10’6 K’1 ; étant entendu qu’au moins une charge parmi la charge a4) ou la charge b2) présente un coefficient de contraction thermique au plus égal 50.10’6 K’1 ; b3) un agent de couplage réactif assurant la liaison chimique avec la charge d’une part et la résine formant la première partie d’autre part ; c) durcissement du mélange de la composition de première partie et de la composition de deuxième partie. The present invention also relates to a method for preparing the composition briefly described above, said method comprising the steps of: a) supplying a first-part composition comprising: a1) at least one epoxy resin or a mixture of epoxy resins chosen from the group comprising optionally brominated diglycidyl ether of bisphenol A and its oligomers, optionally brominated diglycidyl ether of bisphenol F and its oligomers, diethylene glycol epoxy and its oligomers, as well as their combinations; a2) a reactive diluent chosen from diglycidyl ethers of C4-C12 aliphatic diols; a3) core-shell type nanoparticles, the core comprising or consisting of at least one elastomer having a glass transition temperature (Tg) comprised in a range ranging from -40 to -110°C, preferably between - 70 and -110°C, the shell comprising or being made of an epoxy resin compatibilizer; a4) at least one filler or a mixture of fillers, preferably having a coefficient of thermal contraction at most equal to 50.10' 6 K -1 ; a5) a reactive coupling agent ensuring the chemical bond with the filler on the one hand and the hardener forming the second part on the other hand; b) providing a second part composition comprising: b1) a hardener chosen from the group comprising aliphatic polyamines, amido amines, and aliphatic polyamides, in particular the reaction products between an aliphatic polyamine and a fatty acid dicarboxylic acid, in particular the reaction products between an aliphatic polyamine and an unsaturated C12-C18 fatty acid dimer, or the reaction products between an aliphatic polyamine and a tall oil or a tall oil fatty acid dimer; b2) at least one filler or a mixture of fillers, preferably having a coefficient of thermal contraction at most equal to 50×10′ 6 K′ 1 ; it being understood that at least one filler among filler a4) or filler b2) has a coefficient of thermal contraction at most equal to 50×10′ 6 K′ 1 ; b3) a reactive coupling agent ensuring the chemical bond with the filler on the one hand and the resin forming the first part on the other hand; c) curing the mixture of the first part composition and the second part composition.
[0031 ] De préférence, le durcissement est réalisé à température ambiante. Plus particulièrement à une température comprise entre 0°C et 35°C. [0031] Preferably, the hardening is carried out at room temperature. More particularly at a temperature between 0°C and 35°C.
[0032] De préférence, le temps nécessaire pour obtenir ce durcissement est compris 3 ou 5 jours, et de préférence au moins 14 jours. [0032] Preferably, the time required to obtain this hardening is between 3 and 5 days, and preferably at least 14 days.
[0033] Enfin, l’invention concerne une composition telle que succinctement définie ci- dessus, pour l’obtention d’un adhésif structurel, notamment un adhésif structurel susceptible d’être porté à une température inférieure à 0°C, par exemple à une température inférieure à -10°C, -25°C, -50°C ou -60°C, en particulier pour le collage structurel des cuves de transport de gaz liquéfié et de ses isolants thermiques. Finally, the invention relates to a composition as succinctly defined above, for obtaining a structural adhesive, in particular a structural adhesive capable of being brought to a temperature below 0° C., for example at a temperature below -10°C, -25°C, -50°C or -60°C, in particular for the structural bonding of liquefied gas transport tanks and their thermal insulation.
[0034] Plus particulièrement, la composition définie ci-dessus peut être utilisée pour la réalisation de cordons de mastic permettant de fixer une structure d’isolation de cuve à la coque d’un navire. De tels cordons déposés sur la structure d’isolation, avant l’installation sur la coque, peuvent posséder une hauteur de 15 à 40 mm, une largeur comprise entre 20 et 30 mm, de préférence de l’ordre de 25 mm. Le mastic a une fonction de réagréage de la structure de la coque et permet de rattraper les défauts de planéité de la coque. Après l’installation de la structure d’isolation, le cordon de mastic, écrasé entre la coque et la structure d’isolation, possède une hauteur de 5 à 30 mm. [0034] More particularly, the composition defined above can be used for the production of beads of mastic making it possible to fix a tank insulation structure to the hull of a ship. Such cords deposited on the insulation structure, before installation on the hull, can have a height of 15 to 40 mm, a width of between 20 and 30 mm, preferably of the order of 25 mm. the putty has a function of repairing the structure of the hull and makes up for the flatness defects of the hull. After the installation of the insulation structure, the mastic bead, crushed between the shell and the insulation structure, has a height of 5-30 mm.
[0035] Selon un mode de réalisation particulier, les nanoparticules de type cœur- coquille représentent de 2 à 40% en masse de la masse totale de la composition de la première partie, en particulier de 4 à 18% en masse, plus particulièrement de 5 à 16% en masse, ou de 8 à 12% en masse, par exemple environ 10% en masse. According to a particular embodiment, the core-shell type nanoparticles represent from 2 to 40% by mass of the total mass of the composition of the first part, in particular from 4 to 18% by mass, more particularly from 5 to 16% by mass, or 8 to 12% by mass, for example about 10% by mass.
[0036] La température de transition vitreuse (Tg ou Tv) Tg d'un matériau peut être mesurée par toute technique bien connue de l’homme du métier, en particulier par analyse thermique différentielle, ou méthode DSC (Differential Scanning Calorimetry), qui est la technique statique la plus couramment employée à cet effet, par exemple à l’aide d’un analyseur de modèle DSC Q2000 fourni par TA Instruments, ou par analyse mécanique dynamique, à l’aide d’un matériel capable d'effectuer une analyse thermomécanique (par mesure précise des changements viscoélastiques d'un échantillon en fonction de la température, la contrainte ou la déformation appliquée), par exemple un analyseur DMA Q800 fourni par TA Instruments. The glass transition temperature (Tg or Tg) Tg of a material can be measured by any technique well known to those skilled in the art, in particular by differential thermal analysis, or DSC (Differential Scanning Calorimetry) method, which is the most commonly used static technique for this purpose, for example using a DSC Q2000 pattern analyzer supplied by TA Instruments, or by dynamic mechanical analysis, using equipment capable of performing a thermomechanical analysis (by precise measurement of the viscoelastic changes of a sample as a function of temperature, applied stress or strain), for example a Q800 DMA analyzer supplied by TA Instruments.
[0037] Selon un mode de réalisation particulier, le cœur de tout ou partie des nanoparticules comprend ou est constitué d’au moins un élastomère choisi parmi le silicone, le polybutadiène, et le polystyrène-butadiène, notamment le polybutadiène. According to a particular embodiment, the core of all or part of the nanoparticles comprises or consists of at least one elastomer chosen from silicone, polybutadiene, and polystyrene-butadiene, in particular polybutadiene.
[0038] Selon un mode de réalisation plus particulier, le cœur de tout ou partie des nanoparticules comprend ou est constitué d’au moins un élastomère polybutadiène, en particulier un homopolymère de butadiène. According to a more particular embodiment, the core of all or part of the nanoparticles comprises or consists of at least one polybutadiene elastomer, in particular a butadiene homopolymer.
[0039] Selon un mode de réalisation particulier, l’agent compatibilisant de résine époxy est un composé greffé sur la nanoparticule et portant une ou plusieurs fonctions époxy. According to a particular embodiment, the epoxy resin compatibilizing agent is a compound grafted onto the nanoparticle and bearing one or more epoxy functions.
[0040] Selon une possibilité offerte par l’invention, l’agent compatibilisant est à base d’éther diglycidylique de bisphénol A ou d’éther diglycidylique de bisphénol F, en particulier d’éther diglycidylique de bisphénol A. Le terme diglycidylique peut être également compris comme diglycidique. [0041 ] L’agent compatibilisant de résine époxy compris dans ou constituant la coquille des nanoparticules est par exemple greffé sur le cœur desdits nanoparticules, en particulier sur l’élastomère compris dans ou constituant le cœur desdits nanoparticules. According to one possibility offered by the invention, the compatibilizing agent is based on diglycidyl ether of bisphenol A or diglycidyl ether of bisphenol F, in particular diglycidyl ether of bisphenol A. The term diglycidyl can be also understood as diglycidic. [0041] The epoxy resin compatibilizing agent included in or constituting the shell of the nanoparticles is for example grafted onto the core of said nanoparticles, in particular onto the elastomer included in or constituting the core of said nanoparticles.
[0042] Selon un mode de réalisation particulier, le taux massique du cœur des nanoparticules est compris de 20 à 100% de la masse totale des nanoparticules, en particulier de 60 à 100%, par exemple environ (+/- 5%) 90%. According to a particular embodiment, the mass content of the core of the nanoparticles is comprised from 20 to 100% of the total mass of the nanoparticles, in particular from 60 to 100%, for example approximately (+/- 5%) 90 %.
[0043] Selon un mode de réalisation particulier, les nanoparticules ont une taille moyenne comprise de 50 à 500 nm, de préférence entre 100 et 300 nm et en moyenne environ 200 nm. According to a particular embodiment, the nanoparticles have an average size of between 50 and 500 nm, preferably between 100 and 300 nm and on average approximately 200 nm.
[0044] La taille des charges ou particules, par exemple des nanoparticules cœur- coquille, des particules de carbonate de calcium ou des microbilles de verre, peut être mesurée par toute technique bien connue de l’homme du métier, en fonction de la taille desdites particules notamment par diffusion dynamique de la lumière, par exemple à l’aide d’un appareil de type Zetasizer de Malvern, ou par granulométrie, par exemple à l’aide d’un appareil de type Mastersizer 3000 de Malvern, ou encore par microscopie électronique. The size of the fillers or particles, for example core-shell nanoparticles, calcium carbonate particles or glass microbeads, can be measured by any technique well known to those skilled in the art, depending on the size said particles in particular by dynamic light scattering, for example using a device of the Zetasizer type from Malvern, or by granulometry, for example using a device of the Mastersizer 3000 type from Malvern, or else by electron microscopy.
[0045] Les nanoparticules sont par exemple des nanoparticules de la gamme Kane Ace MX de Kaneka, notamment les références MX-154 ou MX-150. The nanoparticles are, for example, nanoparticles from the Kane Ace MX range from Kaneka, in particular the references MX-154 or MX-150.
[0046] Selon un mode de réalisation particulier, la résine époxy est choisie parmi l'éther diglycidylique de bisphénol A et ses oligomères, et l'éther diglycidylique de bisphénol F et ses oligomères, en particulier parmi l'éther diglycidylique de bisphénol A et ses oligomères. According to a particular embodiment, the epoxy resin is chosen from bisphenol A diglycidyl ether and its oligomers, and bisphenol F diglycidyl ether and its oligomers, in particular from bisphenol A diglycidyl ether and its oligomers.
[0047] Selon un mode de réalisation particulier, l’éther diglycidylique de bisphénol A (ou F) est sous la forme d’un mélange comprenant l’éther diglycidylique de bisphénol A (ou F) et l’un au moins de ses oligomères, avec pour le mélange un nombre moyen de groupes hydroxyle par molécule n, n étant supérieur à 0 et inférieur ou égal à 3 (0 < n < 3), de préférence inférieur ou égal à 0,5, en fonction de la viscosité de la résine et des caractéristiques mécaniques finales voulues. [0048] Ce nombre n peut également être illustré comme suit, avec en exemple l’éther diglycidylique de bisphénol A :
Figure imgf000011_0001
According to a particular embodiment, the diglycidyl ether of bisphenol A (or F) is in the form of a mixture comprising the diglycidyl ether of bisphenol A (or F) and at least one of its oligomers , with for the mixture an average number of hydroxyl groups per molecule n, n being greater than 0 and less than or equal to 3 (0 < n < 3), preferably less than or equal to 0.5, depending on the viscosity of the resin and the desired final mechanical characteristics. This number n can also be illustrated as follows, with the example of bisphenol A diglycidyl ether:
Figure imgf000011_0001
[0049] Toujours à titre d’exemple avec l’éther diglycidylique de bisphénol A, une valeur de n égale à 0 correspond à une masse molaire Mn de 340 g.mol-1 . Still by way of example with diglycidyl ether of bisphenol A, a value of n equal to 0 corresponds to a molar mass Mn of 340 g.mol-1.
[0050] L'éther diglycidylique de bisphénol A est par exemple commercialisé par Dow sous le nom commercial DER 331 . The diglycidyl ether of bisphenol A is for example marketed by Dow under the trade name DER 331.
[0051 ] L'éther diglycidylique de bisphénol F est par exemple commercialisé par Dow sous le nom commercial DER 354. [0051] The diglycidyl ether of bisphenol F is for example marketed by Dow under the trade name DER 354.
[0052] La résine époxy peut être trouvée et utilisée seule, ou dans une combinaison adaptée quelconque avec d’autres composants, par exemple avec un diluant réactif, et/ou au moins une charge, et/ou au moins un agent de couplage, comme décrits dans la présente description. [0052] The epoxy resin can be found and used alone, or in any suitable combination with other components, for example with a reactive diluent, and/or at least one filler, and/or at least one coupling agent, as described in this description.
[0053] Selon un mode de réalisation, le diluant réactif est choisi parmi l’éther diglycidique du 1 ,4-butanediol, l’éther diglycidique du 1 ,6-hexanediol, et leurs mélanges. According to one embodiment, the reactive diluent is chosen from 1,4-butanediol diglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, and mixtures thereof.
[0054] Selon un mode de réalisation, la charge de la composition de première partie est choisie parmi le carbonate de calcium, notamment les carbonates de calcium broyés ou précipités, les microbilles de verre, et leurs mélanges. According to one embodiment, the filler of the first part composition is chosen from calcium carbonate, in particular ground or precipitated calcium carbonates, glass microbeads, and mixtures thereof.
[0055] Selon un mode de réalisation particulier, le carbonate de calcium est sous forme d’une poudre comprenant ou constituée de particules dont la taille moyenne est inférieure ou égale à 50 pm, en particulier inférieure ou égale à 10 pm, plus particulièrement inférieure ou égale à 5 ; 4 ; 3 ; 2 ; 1 ou 0,5 pm. According to a particular embodiment, the calcium carbonate is in the form of a powder comprising or consisting of particles whose average size is less than or equal to 50 μm, in particular less than or equal to 10 μm, more particularly less or equal to 5; 4; 3; 2; 1 or 0.5 µm.
[0056] Selon un mode de réalisation particulier, les microbilles de verre ont une taille maximale inférieure à 150 pm et une taille moyenne en volume inférieure ou égale à 60 pm. [0057] Selon un mode de réalisation particulier, la composition de première partie comprend en outre un ou plusieurs pigments, notamment un ou plusieurs pigments colorés. According to a particular embodiment, the glass microbeads have a maximum size of less than 150 μm and an average size by volume of less than or equal to 60 μm. According to a particular embodiment, the first-part composition further comprises one or more pigments, in particular one or more colored pigments.
[0058] Selon un mode de réalisation particulier, le durcisseur est choisi parmi le groupe comprenant les polyamines aliphatiques, les amido amines, et les polyamides aliphatiques, notamment les produit de réaction entre une polyamine aliphatique et un diacide carboxylique d’acide gras, en particulier les produits de réaction entre une polyamine aliphatique et un dimère d’acide gras en C12-C18 insaturé, ou les produits de réaction entre une polyamine aliphatique et une huile de tall ou un dimère d’acide gras d’huile de tall. Selon un mode de réalisation particulier, les polyamines aliphatiques, notamment des polyamines cycloaliphatiques seules ou en mélange avec les polyamines aliphatiques, sont choisies parmi les polyamines aliphatiques ayant une masse molaire supérieure ou égale à 200 g. mol 1. According to a particular embodiment, the hardener is chosen from the group comprising aliphatic polyamines, amido amines, and aliphatic polyamides, in particular the reaction product between an aliphatic polyamine and a fatty acid dicarboxylic acid, in in particular the reaction products between an aliphatic polyamine and an unsaturated C12-C18 fatty acid dimer, or the reaction products between an aliphatic polyamine and a tall oil or a tall oil fatty acid dimer. According to a particular embodiment, the aliphatic polyamines, in particular cycloaliphatic polyamines alone or in a mixture with the aliphatic polyamines, are chosen from aliphatic polyamines having a molar mass greater than or equal to 200 g. mol 1 .
[0059] A titre d’exemples avantageux, on peut citer la Jeffamine® D230 = 230 g/mol (gramme par mole), D400 = 430 g/mol, T403 = 440 g/mol de type polyéther amine, ou d’autres amines de type DETA, TETA, etc... supérieures à 300 g/mol ou encore d’autres polyamidoamines de masse supérieure à 350 g/mol. As advantageous examples, mention may be made of Jeffamine® D230 = 230 g/mol (gram per mole), D400 = 430 g/mol, T403 = 440 g/mol of polyether amine type, or other amines of the DETA, TETA, etc. type greater than 300 g/mol or other polyamidoamines with a mass greater than 350 g/mol.
[0060] Les amido amines (ou amino amides) sont en particulier des composés organiques aliphatiques - ce qui comprend les composés cycloaliphatiques - portant une ou plusieurs fonctions amine et une ou plusieurs fonctions amide. Amido amines (or amino amides) are in particular aliphatic organic compounds—which includes cycloaliphatic compounds—carrying one or more amine functions and one or more amide functions.
[0061 ] Les acides gras d’huile naturelle, en particulier de tall (« Tall oil >> ou tallol) sont également connus sous l’abréviation TOFA (abréviation anglo-suédoise de « Tall Oil Fatty Acid >> ou acide gras provenant du pin). Selon un mode de réalisation particulier, la composition de deuxième partie comprend en outre un diluant. Il faut noter ici que si on emploie pas les polyétheramines de faible masse molaire, ceux- ci sont très fluides et ne nécessitent pas d’employer en plus un diluant lorsqu’on les utilise en mélange dans le durcisseur (partie 2 susvisée). [0061] The fatty acids of natural oil, in particular of tall ("Tall oil" or tallol) are also known by the abbreviation TOFA (Anglo-Swedish abbreviation of "Tall Oil Fatty Acid" or fatty acid from pine). According to a particular embodiment, the second part composition also comprises a diluent. It should be noted here that if low molar mass polyetheramines are not used, these are very fluid and do not require the additional use of a thinner when they are used as a mixture in the hardener (part 2 above).
[0062] Selon un mode de réalisation plus particulier, le diluant est l’alcool benzylique. According to a more particular embodiment, the diluent is benzyl alcohol.
[0063] Selon un mode de réalisation particulier, la composition de deuxième partie comprend en outre une ou deux charges. [0064] Selon un mode de réalisation particulier, la charge de la composition de deuxième partie est choisie parmi le carbonate de calcium, notamment les carbonates de calcium broyés ou précipités, et les microbilles de verre, seule(s) ou en mélange. According to a particular embodiment, the second part composition also comprises one or two fillers. According to a particular embodiment, the filler of the second part composition is chosen from calcium carbonate, in particular ground or precipitated calcium carbonates, and glass microbeads, alone or as a mixture.
[0065] Selon un mode de réalisation particulier, la composition de deuxième partie comprend, outre le durcisseur, un diluant et une ou deux charge. According to a particular embodiment, the second part composition comprises, in addition to the hardener, a diluent and one or two fillers.
[0066] Selon un mode de réalisation particulier, la résine époxy représente de 20% à 80% en masse de la masse totale de la composition de première partie, en particulier de 20% à 80% en masse de la masse totale de la composition de première partie, plus particulièrement de 30% à 60% en masse de la masse totale de la composition de première partie. According to a particular embodiment, the epoxy resin represents from 20% to 80% by mass of the total mass of the first part composition, in particular from 20% to 80% by mass of the total mass of the composition of first part, more particularly from 30% to 60% by mass of the total mass of the first part composition.
[0067] Selon un mode de réalisation particulier, le diluant réactif représente de 1 % à 10% en masse de la masse totale de la composition de première partie, en particulier de 1 ,5% à 8% en masse de la masse totale de la composition de première partie, plus particulièrement de 2% à 4% en masse de la masse totale de la composition de première partie. According to a particular embodiment, the reactive diluent represents from 1% to 10% by mass of the total mass of the first part composition, in particular from 1.5% to 8% by mass of the total mass of the first part composition, more particularly from 2% to 4% by mass of the total mass of the first part composition.
[0068] Selon un mode de réalisation particulier, la charge représente de 25% à 60% en masse de la masse totale de la composition de première partie, en particulier de 30% à 50% en masse de la masse totale de la composition de première partie, plus particulièrement de 35% à 45% en masse de la masse totale de la composition de première partie. According to a particular embodiment, the filler represents from 25% to 60% by mass of the total mass of the first part composition, in particular from 30% to 50% by mass of the total mass of the composition of first part, more particularly from 35% to 45% by mass of the total mass of the first part composition.
[0069] Selon un mode de réalisation particulier, le ratio de la masse totale de la composition de première partie sur la masse totale de la composition de deuxième partie est compris de 0,5 à 1 ,5 ; en particulier de 0,6 à 1 ,4 ; plus particulièrement de 0,7 à 1 ,3. According to a particular embodiment, the ratio of the total mass of the first part composition to the total mass of the second part composition is between 0.5 and 1.5; in particular from 0.6 to 1.4; more particularly from 0.7 to 1.3.
[0070] Selon un mode de réalisation particulier, le durcisseur représente de 35% à 75% en masse de la masse totale de la composition de deuxième partie, en particulier de 40% à 70% en masse de la masse totale de la composition de deuxième partie, plus particulièrement de 40% à 60% en masse de la masse totale de la composition de deuxième partie. [0071 ] Selon un mode de réalisation particulier, la charge représente de 25% à 70% en masse de la masse totale de la composition de deuxième partie, en particulier de 30% à 65% en masse de la masse totale de la composition de deuxième partie, plus particulièrement de 40% à 60% en masse de la masse totale de la composition de deuxième partie. According to a particular embodiment, the hardener represents from 35% to 75% by mass of the total mass of the second part composition, in particular from 40% to 70% by mass of the total mass of the composition of second part, more particularly from 40% to 60% by mass of the total mass of the second part composition. [0071] According to a particular embodiment, the filler represents from 25% to 70% by mass of the total mass of the second part composition, in particular from 30% to 65% by mass of the total mass of the composition of second part, more particularly from 40% to 60% by mass of the total mass of the second part composition.
[0072] Selon un mode de réalisation particulier, le diluant représente de 0% à 10% en masse de la masse totale de la composition de première partie, en particulier de 0% à 8% en masse de la masse totale de la composition de première partie, plus particulièrement de 0% à 6% en masse de la masse totale de la composition de première partie. According to a particular embodiment, the diluent represents from 0% to 10% by mass of the total mass of the first part composition, in particular from 0% to 8% by mass of the total mass of the composition of first part, more particularly from 0% to 6% by mass of the total mass of the first part composition.
[0073] Selon un autre aspect, la présente invention concerne une composition telle que définie précédemment en tant que composition de première partie. According to another aspect, the present invention relates to a composition as defined above as a first part composition.
[0074] Tous les modes de réalisation décrits à propos de la composition sont applicables ici-même, seuls ou en combinaison. [0074] All the embodiments described with regard to the composition are applicable here, alone or in combination.
[0075] Selon un mode de réalisation particulier, ce mélange est réalisé à température ambiante. According to a particular embodiment, this mixture is produced at ambient temperature.
[0076] Selon un mode de réalisation particulier, ce mélange est réalisé à l’aide d’un mélangeur statique, dynamique et/ou manuellement. According to a particular embodiment, this mixing is carried out using a static, dynamic and/or manual mixer.
[0077] Selon un mode de réalisation plus particulier, lorsque l’on travaille en laboratoire, ce mélange est réalisé par alternance de mélanges mécaniques, par exemple à l’aide d’un mélangeur planétaire (SpeedMixer®), et de mélanges manuels. Les mélanges mécaniques peuvent être réalisés pendant une durée comprise de 10 secondes à 1 minute, par exemple pendant environ 30 secondes, par exemple à une vitesse angulaire d’environ 1800 tr/min (tour par minute). Les mélanges mécaniques peuvent être réalisés pendant une durée comprise de 1 à 10 minutes, par exemple pendant environ 3 à 5 minutes. According to a more particular embodiment, when working in the laboratory, this mixing is carried out by alternating mechanical mixing, for example using a planetary mixer (SpeedMixer®), and manual mixing. The mechanical mixtures can be carried out for a period of 10 seconds to 1 minute, for example for about 30 seconds, for example at an angular speed of about 1800 rpm (revolution per minute). The mechanical mixing can be carried out for a period of 1 to 10 minutes, for example for approximately 3 to 5 minutes.
[0078] Lors d’une réalisation industrielle, on utilise un mélangeur dynamique à rotor à ancre ou papillon ou encore avec crochet, éventuellement associé à une racle périphérique et/ou avec un chargement gravitaire des liquides et solides, éventuellement avec une double enveloppe thermorégulée de manière à pouvoir chauffer les composants et faciliter leur mélange. [0079] Le durcissement du mélange (étape c) peut être réalisé à température ambiante, par exemple à une température comprise entre environ 5 et 40°C, de préférence entre 15 et 35°C et particulièrement entre 20 et 30°C. [0078] During an industrial production, a dynamic mixer with an anchor or butterfly rotor or even with a hook is used, possibly associated with a peripheral scraper and/or with a gravity loading of liquids and solids, possibly with a thermoregulated double jacket. so as to be able to heat the components and facilitate their mixing. The hardening of the mixture (step c) can be carried out at room temperature, for example at a temperature between approximately 5 and 40°C, preferably between 15 and 35°C and particularly between 20 and 30°C.
[0080] Selon un mode de réalisation plus particulier, le mélange de la composition de première partie et de la composition de deuxième partie est réalisé à l’aide d’un mélangeur mécanique et/ou manuellement. According to a more particular embodiment, the mixing of the first part composition and the second part composition is carried out using a mechanical mixer and/or manually.
[0081 ] Selon un mode de réalisation plus particulier, ce mélange est réalisé par alternance de mélanges mécaniques, par exemple à l’aide d’un mélangeur planétaire, et de mélanges manuels. Le dernier de ces mélanges, voire le mélange dans son entier, peut être effectué sous pression réduite, par exemple sous une pression comprise d’environ 10 à environ 100 mbar (millibars), par exemple d’environ 60 mbar. [0081] According to a more particular embodiment, this mixing is carried out by alternating mechanical mixing, for example using a planetary mixer, and manual mixing. The last of these mixtures, or even the entire mixture, can be carried out under reduced pressure, for example under a pressure of approximately 10 to approximately 100 mbar (millibars), for example approximately 60 mbar.
[0082] Les mélanges mécaniques peuvent être réalisés pendant une durée comprise de 10 secondes à 1 minute, par exemple pendant environ 30 secondes, par exemple à une vitesse angulaire d’environ 1800 tr/min. The mechanical mixtures can be carried out for a period of 10 seconds to 1 minute, for example for about 30 seconds, for example at an angular speed of about 1800 rpm.
[0083] La durée totale de l’ensemble de mélanges mécaniques et manuels est comprise de 1 à 10 minutes, par exemple pendant environ 3 à 5 minutes. [0083] The total duration of the set of mechanical and manual mixtures is between 1 and 10 minutes, for example for approximately 3 to 5 minutes.
[0084] Selon un autre aspect, la présente invention concerne l’utilisation d’une composition telle que définie précédemment, pour l’obtention d’un adhésif structurel. According to another aspect, the present invention relates to the use of a composition as defined above, for obtaining a structural adhesive.
[0085] Tous les modes de réalisation décrits à propos de la composition sont applicables ici-même, seuls ou en combinaison. [0085] All the embodiments described with regard to the composition are applicable here, alone or in combination.
[0086] Selon un mode de réalisation particulier, ladite utilisation est relative à l’obtention d’un adhésif structurel susceptible d’être porté à une température inférieure à 0°C, par exemple à une température inférieure à -10°C, -25°C, -50°C ou -60°C. According to a particular embodiment, said use relates to obtaining a structural adhesive capable of being brought to a temperature below 0° C., for example at a temperature below -10° C., - 25°C, -50°C or -60°C.
[0087] Selon un mode de réalisation particulier, ladite utilisation est relative à l’obtention d’un adhésif structurel pour le collage des cuves de transport de gaz liquéfié, et notamment de cuves de méthanier, et des isolants thermiques. Pour le calage, la composition selon l’invention sert à la reprise de planéité de structure porteuse externe, soit la coque interne du méthanier ou du navire utilisant le GNL comme carburant, ou de la structure autoporteuse, ou exosquelette, servant de support au système de confinement et d’isolation du gaz naturel liquéfié, et le collage structurel entre cette même structure porteuse externe et les éléments de cuverie permettant le confinement et l’isolation thermique du GNL, appelés les panneaux d’isolation. According to a particular embodiment, said use relates to obtaining a structural adhesive for bonding liquefied gas transport tanks, and in particular LNG carrier tanks, and thermal insulators. For wedging, the composition according to the invention serves to restore the flatness of the external load-bearing structure, i.e. the internal hull of the LNG carrier or of the ship using LNG as fuel, or of the self-supporting structure, or exoskeleton, serving as a support for the liquefied natural gas containment and insulation system, and the structural bonding between this same external load-bearing structure and the vat elements allowing containment and insulation thermal insulation of LNG, called insulation panels.
[0088] Définitions : [0088] Definitions:
[0089] Tel qu’on l’utilise dans la présente description, le terme « environ >> se réfère à un intervalle de valeurs de ± 10 % d’une valeur spécifique. À titre d’exemple, l’expression « environ 20 >> comprend les valeurs de 20 ± 10 %, soit les valeurs de 18 à 22. [0089] As used herein, the term "about" refers to a range of values within ±10% of a specific value. For example, the expression "about 20" includes values of 20 ± 10%, i.e. values from 18 to 22.
[0090] Au sens de la présente description, les pourcentages se réfèrent à des pourcentages en masse par rapport à la masse totale de la formulation de chaque partie, sauf indication contraire. [0090] Within the meaning of the present description, the percentages refer to percentages by mass with respect to the total mass of the formulation of each part, unless otherwise indicated.
[0091 ] Tel qu’on l’entend ici, les plages de valeur sous forme de « x-y >> ou « de x à y >> ou « entre x et y >> incluent les bornes x et y ainsi que les entiers compris entre ces bornes. À titre d’exemple, « 1 -5 >>, ou « de 1 à 5 >> ou « entre 1 et 5 >> désignent les entiers 1 , 2, 3, 4 et 5. Les modes de réalisations préférés incluent chaque entier pris individuellement dans la plage de valeur, ainsi que toute sous-combinaison de ces entiers. A titre d’exemple, les valeurs préférées pour « 1 -5 » peuvent comprendre les entiers 1 , 2, 3, 4, 5, 1 -2, 1 -3, 1 -4, 1 -5, 2-3, 2-4, 2-5, etc. [0091] As understood here, the value ranges in the form of "x-y" or "from x to y" or "between x and y" include the limits x and y as well as the integers included between these terminals. By way of example, "1-5", or "from 1 to 5", or "between 1 and 5" designates the integers 1, 2, 3, 4 and 5. Preferred embodiments include each integer taken individually in the range of values, as well as any sub-combination of these integers. As an example, preferred values for "1 -5" may include the integers 1 , 2, 3, 4, 5, 1 -2, 1 -3, 1 -4, 1 -5, 2-3, 2 -4, 2-5, etc.
[0092] EXEMPLES [0092] EXAMPLES
[0093] Exemple 1 : préparation d’une composition adaptée en tant que composition d’adhésif époxy selon l’invention Example 1: preparation of a composition suitable as an epoxy adhesive composition according to the invention
[0094] Des mélanges de nanoparticules cœur-coquille à cœur polybutadiène et à coquille agent compatibilisant de résine époxy et de résine époxy de type DGEBA et/ou DGEBF (par exemple de la gamme Kaneka Kane Ace MX, notamment la référence MX-154 ou MX-150), ont été ajoutés et mélangés à une composition commerciale, par exemple la partie résine de la référence ULBM100/200 ou de la référence Fastik 15F, comprenant DGEBA, éther diglycidique du 1 ,6-hexanediol (et optionnellement éther diglycidique du 1 ,4-butanediol), ester d’acide gras, carbonate de calcium et microbilles de verre, par exemple selon le protocole suivant : Mixtures of core-shell nanoparticles with a polybutadiene core and a compatibilizing agent shell of epoxy resin and epoxy resin of the DGEBA and/or DGEBF type (for example from the Kaneka Kane Ace MX range, in particular the reference MX-154 or MX-150), were added and mixed with a commercial composition, for example the resin part of reference ULBM100/200 or reference Fastik 15F, comprising DGEBA, diglycidyl ether of 1,6-hexanediol (and optionally diglycidyl ether of 1,4-butanediol), fatty acid ester, calcium carbonate and glass microbeads, for example according to the following protocol:
[0095] 1 er mélange à l’aide d’un mélangeur planétaire, 1 cycle à 1800 tr/min, 30 s (seconde), température ambiante ; mélange manuel (3-5 min) ; [0095] 1st mixing using a planetary mixer, 1 cycle at 1800 rpm, 30 s (second), room temperature; manual mixing (3-5 min);
[0096] 2ème mélange à l’aide d’un mélangeur planétaire, 1 cycle à 1800 tr/min, 30 s ; mélange manuel (3-5 min) ; [0096] 2 nd mixture using a planetary mixer, 1 cycle at 1800 rpm, 30 s; manual mixing (3-5 min);
[0097] 3ème mélange à l’aide d’un mélangeur planétaire, 1 cycle à 1800 tr/min, 30 s. [ 0097 ] 3rd mixing using a planetary mixer, 1 cycle at 1800 rpm, 30 s.
[0098] Le mélange ainsi obtenu est lui-même mélangé à une composition de deuxième partie (partie durcisseur) la référence ULBM100/200 ou la référence Fastik 15F, par exemple selon le protocole précédent. Le dernier mélange au planétaire a été précédé d’une étape de mise sous pression réduite, les deux dernières étapes étant ainsi les suivantes : The mixture thus obtained is itself mixed with a second part composition (hardener part) reference ULBM100/200 or reference Fastik 15F, for example according to the previous protocol. The last planetary mixing was preceded by a step of putting under reduced pressure, the last two steps being thus the following:
1 er cycle: 0 tr/min, 2 min, 60 mbar; 1st cycle: 0 rpm, 2 min, 60 mbar;
2ème cycle: 1800 tr/min, 30 s, 60 mbar. 2nd cycle: 1800 rpm, 30 s, 60 mbar.
[0099] L’alternance de cycles au mélangeur planétaire et des mélanges manuels peut notamment permettre de limiter l’augmentation de la température, causée par dissipation d’énergie lié à la viscosité du mélange, et par conséquent limiter l’avancement de la réaction de polymérisation pour emploi du mélange final. Par exemple, la température à la fin du mélange peut être inférieure à environ 40°C. [0099] The alternation of cycles in the planetary mixer and manual mixing can in particular make it possible to limit the increase in temperature, caused by the dissipation of energy linked to the viscosity of the mixture, and consequently limit the progress of the reaction. of polymerization for use of the final mixture. For example, the temperature at the end of mixing may be below about 40°C.
[0100] Exemple 2 : préparation d’un adhésif époxy (durci) [0100] Example 2: preparation of an epoxy adhesive (cured)
[0101 ] Pour l’étape de durcissement (polymérisation), une composition telle qu’obtenue à l’exemple 1 est par exemple placée dans un moule de 4 mm (millimètre) d’épaisseur et laissée polymériser à température ambiante pendant au moins 3 ou 5 jours, et de préférence au moins 10 jours. [0101] For the hardening step (polymerization), a composition as obtained in Example 1 is for example placed in a mold 4 mm (millimeter) thick and left to polymerize at room temperature for at least 3 or 5 days, and preferably at least 10 days.
[0102] Les éprouvettes de traction telles qu’évaluées plus bas sont obtenues par découpe au jet d’eau. [0102] The tensile specimens as evaluated below are obtained by water jet cutting.
[0103] Pour les éprouvettes de cisaillement (« lap shear >>), deux supports métalliques (25x100mm ; rugosité Ra 6,3pm sablé) sont collés entre eux avec un joint d’adhésif époxy selon l’invention (surface de collage : 12,5x25mm ; épaisseur : environ 250pm). Le mastic est laissé polymériser à température ambiante pendant au moins 3 ou 5 jours, et de préférence au moins 10 jours. [0103] For the shear specimens ("lap shear"), two metal supports (25x100mm; roughness Ra 6.3 μm sandblasted) are bonded together with an epoxy adhesive joint according to the invention (bonding surface: 12 ,5x25mm; thickness: approx. 250pm). The mastic is left to polymerize at room temperature for at least 3 or 5 days, and preferably at least 10 days.
[01041 Exemple 3 : Évaluation des caractéristiques mécaniques de résistance à la traction et au cisaillement à chaud et à froid de mastics de l’invention [01041 Example 3: Evaluation of the mechanical characteristics of resistance to traction and to hot and cold shearing of mastics of the invention
[0105] Des compositions pour la préparation de mastic ont été réalisées selon l’exemple 1 . La composition de la première partie (en % de masse totale de partie résine) et de la deuxième partie (en % de masse totale de partie durcisseur) pour chaque échantillon est indiquée ci-après :
Figure imgf000018_0001
Figure imgf000018_0002
[0106] Les échantillons A, B, C et M ne comprennent pas de nanoparticules et sont des témoins, hors invention.
[0105] Compositions for the preparation of mastic were produced according to Example 1. The composition of the first part (in % of total mass of resin part) and of the second part (in % of total mass of hardener part) for each sample is indicated below:
Figure imgf000018_0001
Figure imgf000018_0002
[0106] Samples A, B, C and M do not include nanoparticles and are controls, outside the invention.
[0107] Les nanoparticules NP1 et NP2 correspondent respectivement à des nanoparticules de référence MX-154 et MX-150 (gamme Kaneka Kane Ace MX). Il s’agit de nanoparticules cœur-coquille à cœur polybutadiène et à coquille agent compatibilisant de résine époxy à base de DGEBA. The NP1 and NP2 nanoparticles correspond respectively to reference nanoparticles MX-154 and MX-150 (Kaneka Kane Ace MX range). These are core-shell nanoparticles with a polybutadiene core and a compatibilizing agent shell of epoxy resin based on DGEBA.
[0108] L'éther diglycidylique de bisphénol A (DGEBA) utilisé est de masse molaire Mn=340-372 g.mol-1 avec optionnellement présence de DGEBA de masse molaire Mn=472 g.mol-1 (échantillons B et C). The bisphenol A diglycidyl ether (DGEBA) used has a molar mass Mn=340-372 g.mol-1 with optional presence of DGEBA with a molar mass Mn=472 g.mol-1 (samples B and C) .
[0109] Les quantités de DGEBA indiquées ci-dessus tiennent compte du DGEBA porté par les nanoparticules. The amounts of DGEBA indicated above take into account the DGEBA carried by the nanoparticles.
[01 10] Des éprouvettes de traction et de cisaillement sont réalisées pour chaque échantillon selon l’exemple 2. [01 10] Tensile and shear specimens are produced for each sample according to Example 2.
[01 11 ] Les résultats des essais en traction et en cisaillement selon les normes ISO R527 et ISO 4587 respectivement sont présentés pour lesdits échantillons à trois températures différentes : [01 11 ] The results of the tensile and shear tests according to the ISO R527 and ISO 4587 standards respectively are presented for the said samples at three different temperatures:
Figure imgf000020_0001
Figure imgf000020_0001
Figure imgf000021_0001
Figure imgf000021_0001
Figure imgf000022_0001
Figure imgf000022_0001
[01 12] L’expression « lapshear » dans le tableau de résultat ci-dessus signifie « cisaillement » ou encore « cisaillement interlaminaire » selon la norme considérée. [01 12] The expression “lapshear” in the result table above means “shear” or even “interlaminar shear” depending on the standard considered.
[01 13] Ces données montrent les caractéristiques avantageuses des mastics de l’invention en résistance à la fois en traction et en cisaillement, et ce à chaud et à froid, par rapport à des témoins dépourvus de nanoparticules À -60°C, toutes les compositions de l’invention (E, I, J, K, L, N, O, R, S, T, U et V) présentent des meilleures propriétés en traction et en cisaillement. Elles ont des modules plus bas que les compositions de référence (A, B, C et M), entre 3663 et 5157 MPa, vs. 5102 et 7260 MPa ; ont des allongements à rupture plus élevés, entre 0,8 et 1 ,4%, vs. 0,5 et 0,8% ; et elles ont des contraintes à rupture en cisaillement plus élevées que les compositions de référence, entre 34 à 36,4 MPa, vs. 24 à 26,4 MPa. [01 13] These data show the advantageous characteristics of the mastics of the invention in terms of both tensile and shear resistance, hot and cold, compared to controls without nanoparticles. At -60° C., all the compositions of the invention (E, I, J, K, L, N, O, R, S, T, U and V) exhibit better tensile and shear properties. They have lower moduli than the reference compositions (A, B, C and M), between 3663 and 5157 MPa, vs. 5102 and 7260 MPa; have higher elongation at break, between 0.8 and 1.4%, vs. 0.5 and 0.8%; and they have higher shear stresses than the reference compositions, between 34 to 36.4 MPa, vs. 24 to 26.4 MPa.
[01 14] Parmi les compositions de l’invention, les compositions R, O, N sont les meilleures en traction, ayant les modules les plus faibles, 3663 MPa, 3734 MPa et 4147 MPa respectivement, soit un delta d’environ 3600 MPa par rapport aux compositions de référence. Les compositions R et O ont également les plus grands allongements, respectivement 1 ,41 et 1 ,09%, soit un delta d’environ 0,9% par rapport aux compositions de référence. Les compositions L et J ont les meilleures contraintes à rupture en cisaillement, respectivement 36 et 36,4 MPa, soit un delta de 12 MPa par rapport aux compositions de référence. [01 15] Les résultats des essais de contraction thermiques sont réalisés suivant la norme ISO 1 1359-2 pour lesdits échantillons :
Figure imgf000023_0001
[01 14] Among the compositions of the invention, the compositions R, O, N are the best in tension, having the lowest moduli, 3663 MPa, 3734 MPa and 4147 MPa respectively, i.e. a delta of approximately 3600 MPa compared to the reference compositions. Compositions R and O also have the greatest elongations, respectively 1.41 and 1.09%, ie a delta of about 0.9% relative to the reference compositions. Compositions L and J have the best shear breaking stresses, respectively 36 and 36.4 MPa, ie a delta of 12 MPa with respect to the reference compositions. [01 15] The results of the thermal contraction tests are carried out according to the ISO 1 1359-2 standard for the said samples:
Figure imgf000023_0001
[01 16] On constate que l’addition de microbilles de verre creuses ajoutées à l’échantillon O tel que défini précédemment, diminue significativement la valeur du coefficient de contraction thermique. Par exemple, un ajout de 4% en masse de microbilles de verre creuses permet de diminuer de 23% le coefficient de contraction thermique. Un ajout de 12% en masse de microbilles de verre creuses permet de diminuer de 36% le coefficient de contraction thermique. [01 16] It can be seen that the addition of hollow glass microbeads added to sample O as defined previously, significantly reduces the value of the coefficient of thermal contraction. For example, an addition of 4% by mass of hollow glass microbeads makes it possible to reduce the coefficient of thermal contraction by 23%. An addition of 12% by mass of hollow glass microbeads makes it possible to reduce the coefficient of thermal contraction by 36%.
[01 17] Il doit être noté ici que la demanderesse a réalisé des tests complémentaires en interne, sur des éprouvettes de compositions selon l’invention, où ces compositions sont testées dans des conditions précisément représentatives de leur environnement de travail - soit un test représentatif d’un environnement de travail, avec une température comprise entre -20°C et -60°C, d’un mastic placé in situ entre une structure porteuse généralement métallique et une installation de stockage d’un liquide cryogénique - et les compositions selon l’invention ont montré des résultats très satisfaisants, bien meilleurs que les compositions selon l’état de la technique. Principalement par souci de clarté et de simplicité d’appréhension de la présente demande, ces tests complémentaires et leurs résultats ne sont pas présentés ici. [01 17] It should be noted here that the applicant has carried out additional tests in-house, on test specimens of compositions according to the invention, where these compositions are tested under conditions precisely representative of their working environment - i.e. a representative test of a working environment, with a temperature between -20°C and -60°C, of a mastic placed in situ between a generally metallic supporting structure and a storage installation for a cryogenic liquid - and the compositions according to the invention have shown very satisfactory results, much better than the compositions according to the state of the art. Mainly for the sake of clarity and simplicity of apprehension of this application, these additional tests and their results are not presented here.
[01 18] Par ailleurs, des tests réalisés avec d’autres nanoparticules de type cœur- coquille comme défini plus haut ont donné des résultats quasi-similaires, les tests n’étant pas présentés ici par souci de clarté et de simplification. [01 18] In addition, tests carried out with other core-shell type nanoparticles as defined above gave almost similar results, the tests not being presented here for the sake of clarity and simplification.

Claims

Revendications Claims
[Revendication 1 ] Composition adaptée en tant que composition d’adhésif époxy comprenant : a) une composition de première partie comprenant : a1 ) au moins une résine époxy ou un mélange de résines époxy choisies parmi le groupe comprenant l'éther diglycidylique de bisphénol A, facultativement bromé, et ses oligomères, l'éther diglycidylique de bisphénol F, facultativement bromé, et ses oligomères, le diéthylène glycol époxy et ses oligomères, ainsi que leurs combinaisons ; a2) un diluant réactif choisi parmi les éthers diglycidyliques de C4-C12 diols aliphatiques ; a3) des nanoparticules de type cœur-coquille, le cœur comprenant ou étant constitué d’au moins un élastomère présentant une température de transition vitreuse (Tg) comprise dans un domaine allant de -40 à -1 10°C, de préférence entre -70 et -110°C, la coquille comprenant ou étant constituée d’un agent compatibilisant de résine époxy ; a4) au moins une charge ou un mélange de charges, de préférence présentant un coefficient de contraction thermique au plus égal à 50.10’6 K’1 ; a5) un agent de couplage réactif assurant la liaison chimique avec la charge d’une part et le durcisseur formant la deuxième partie d’autre part ; b) une composition de deuxième partie comprenant : b1 ) un durcisseur choisi parmi le groupe comprenant les polyamines aliphatiques, les amido amines, et les polyamides aliphatiques, notamment les produits de réaction entre une polyamine aliphatique et un diacide carboxylique d’acide gras, en particulier les produits de réaction entre une polyamine aliphatique et un dimère d’acide gras en C12-C18 insaturé, ou les produits de réaction entre une polyamine aliphatique et une huile de tall ou un dimère d’acide gras d’huile de tall ; [Claim 1] A composition suitable as an epoxy adhesive composition comprising: a) a first part composition comprising: a1) at least one epoxy resin or a mixture of epoxy resins selected from the group comprising the diglycidyl ether of bisphenol A , optionally brominated, and its oligomers, diglycidyl ether of bisphenol F, optionally brominated, and its oligomers, epoxy diethylene glycol and its oligomers, as well as their combinations; a2) a reactive diluent chosen from diglycidyl ethers of C4-C12 aliphatic diols; a3) core-shell type nanoparticles, the core comprising or consisting of at least one elastomer having a glass transition temperature (Tg) comprised in a range ranging from -40 to -110°C, preferably between - 70 and -110°C, the shell comprising or being made of an epoxy resin compatibilizer; a4) at least one filler or a mixture of fillers, preferably having a coefficient of thermal contraction at most equal to 50×10′ 6 K′ 1 ; a5) a reactive coupling agent ensuring the chemical bond with the filler on the one hand and the hardener forming the second part on the other hand; b) a second-part composition comprising: b1) a hardener chosen from the group comprising aliphatic polyamines, amido amines, and aliphatic polyamides, in particular the reaction products between an aliphatic polyamine and a fatty acid dicarboxylic acid, in in particular the reaction products between an aliphatic polyamine and an unsaturated C12-C18 fatty acid dimer, or the reaction products between an aliphatic polyamine and a tall oil or a tall oil fatty acid dimer;
23 b2) au moins une charge ou un mélange de charges, de préférence présentant un coefficient de contraction thermique au plus égal à 50.10’6 K-1 ; étant entendu qu’au moins une charge parmi la charge a4) ou la charge b2) présente un coefficient de contraction thermique au plus égal 50.10’6 K’1 ; b3) un agent de couplage réactif assurant la liaison chimique avec la charge d’une part et la résine formant la première partie d’autre part. 23 b2) at least one filler or a mixture of fillers, preferably having a coefficient of thermal contraction at most equal to 50.10' 6 K -1 ; it being understood that at least one filler among filler a4) or filler b2) has a coefficient of thermal contraction at most equal to 50×10′ 6 K′ 1 ; b3) a reactive coupling agent ensuring the chemical bond with the filler on the one hand and the resin forming the first part on the other hand.
[Revendication 2] Composition selon la revendication 1 , dans laquelle les nanoparticules de type cœur-coquille représentent de 2 à 20% en masse de la masse totale de la composition de première partie et de la composition de deuxième partie, en particulier de 4 à 18% en masse, plus particulièrement de 5 à 16% en masse, ou de 8 à 12% en masse, par exemple environ 10% en masse. [Claim 2] Composition according to Claim 1, in which the core-shell type nanoparticles represent from 2 to 20% by mass of the total mass of the first part composition and of the second part composition, in particular from 4 to 18% by mass, more particularly from 5 to 16% by mass, or from 8 to 12% by mass, for example approximately 10% by mass.
[Revendication 3] Composition selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle le cœur de tout ou partie des nanoparticules comprend ou est constitué d’au moins un élastomère choisi parmi le silicone, le polybutadiène, et le polystyrène-butadiène, de préférence le polybutadiène. [Claim 3] Composition according to Claim 1 or 2, in which the core of all or part of the nanoparticles comprises or consists of at least one elastomer chosen from silicone, polybutadiene, and polystyrene-butadiene, preferably polybutadiene .
[Revendication 4] Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le ratio de la masse totale de la composition de première partie sur la masse totale de la composition de deuxième partie est compris de 0,5 à 1 ,5 ; en particulier de 0,6 à 1 ,4 ; plus particulièrement de 0,7 à 1 ,3. [Claim 4] Composition according to any one of the preceding claims, in which the ratio of the total mass of the first part composition to the total mass of the second part composition is between 0.5 and 1.5; in particular from 0.6 to 1.4; more particularly from 0.7 to 1.3.
[Revendication 5] Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la composition de deuxième partie comprend, outre le durcisseur et la charge, un diluant. [Claim 5] A composition according to any preceding claim, wherein the second part composition comprises, in addition to the hardener and filler, a diluent.
[Revendication 6] Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l’agent compatibilisant de résine époxy est un composé portant une ou plusieurs fonctions époxy. [Claim 6] A composition according to any preceding claim, wherein the epoxy resin compatibilizer is a compound bearing one or more epoxy functions.
[Revendication 7] Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le diluant réactif est choisi parmi l’éther diglycidique du 1 ,4-butanediol, l’éther diglycidique du 1 ,6-hexanediol, et leurs mélanges. [Claim 7] A composition according to any preceding claim, wherein the reactive diluent is selected from 1,4-butanediol diglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, and mixtures thereof.
[Revendication 8] Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la charge de la composition de première partie et/ou de deuxième partie est choisie parmi le carbonate de calcium, notamment les carbonates de calcium broyés ou précipités, et les microbilles de verre. [Claim 8] A composition according to any preceding claim, wherein the filler of the first part composition and/or second part is chosen from calcium carbonate, in particular ground or precipitated calcium carbonates, and glass microbeads.
[Revendication 9] Procédé de préparation de la composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, ledit procédé comprenant les étapes de : a) fourniture d'une composition de première partie comprenant : a1 ) au moins une résine époxy ou un mélange de résines époxy choisies parmi le groupe comprenant l'éther diglycidylique de bisphénol A, facultativement bromé, et ses oligomères, l'éther diglycidylique de bisphénol F, facultativement bromé, et ses oligomères, le diéthylène glycol époxy et ses oligomères, ainsi que leurs combinaisons ; a2) un diluant réactif choisi parmi les éthers diglycidyliques de C4-C12 diols aliphatiques ; a3) des nanoparticules de type cœur-coquille, le cœur comprenant ou étant constitué d’au moins un élastomère présentant une température de transition vitreuse (Tg) comprise dans un domaine allant de -40 à -1 10°C, de préférence entre -70 et -110°C, la coquille comprenant ou étant constituée d’un agent compatibilisant de résine époxy ; a4) au moins une charge ou un mélange de charges, de préférence présentant un coefficient de contraction thermique au plus égal à 50.10’6 K’1 ; a5) un agent de couplage réactif assurant la liaison chimique avec la charge d’une part et le durcisseur formant la deuxième partie d’autre part ; b) fourniture d’une composition de deuxième partie comprenant : b1 ) un durcisseur choisi parmi le groupe comprenant les polyamines aliphatiques, les amido amines, et les polyamides aliphatiques, notamment les produits de réaction entre une polyamine aliphatique et un diacide carboxylique d’acide gras, en particulier les produits de réaction entre une polyamine aliphatique et un dimère d’acide gras en C12-C18 insaturé, ou les produits de réaction entre une polyamine aliphatique et une huile de tall ou un dimère d’acide gras d’huile de tall ; b2) au moins une charge ou un mélange de charges, de préférence présentant un coefficient de contraction thermique au plus égal à 50.10’6 K-1 ; étant entendu qu’au moins une charge parmi la charge a4) ou la charge b2) présente un coefficient de contraction thermique au plus égal 50.10’6 K’1 ; b3) un agent de couplage réactif assurant la liaison chimique avec la charge d’une part et la résine formant la première partie d’autre part ; c) durcissement du mélange de la composition de première partie et de la composition de deuxième partie. [Claim 9] A method of preparing the composition according to any preceding claim, said method comprising the steps of: a) providing a first part composition comprising: a1) at least one epoxy resin or mixture of resins epoxies chosen from the group consisting of bisphenol A diglycidyl ether, optionally brominated, and its oligomers, bisphenol F diglycidyl ether, optionally brominated, and its oligomers, diethylene glycol epoxy and its oligomers, as well as their combinations; a2) a reactive diluent chosen from diglycidyl ethers of C4-C12 aliphatic diols; a3) core-shell type nanoparticles, the core comprising or consisting of at least one elastomer having a glass transition temperature (Tg) comprised in a range ranging from -40 to -110°C, preferably between - 70 and -110°C, the shell comprising or being made of an epoxy resin compatibilizer; a4) at least one filler or a mixture of fillers, preferably having a coefficient of thermal contraction at most equal to 50×10′ 6 K′ 1 ; a5) a reactive coupling agent ensuring the chemical bond with the filler on the one hand and the hardener forming the second part on the other hand; b) supply of a second part composition comprising: b1) a hardener chosen from the group comprising aliphatic polyamines, amido amines, and aliphatic polyamides, in particular the reaction products between an aliphatic polyamine and a dicarboxylic acid fatty acid, in particular the reaction products between an aliphatic polyamine and an unsaturated C12-C18 fatty acid dimer, or the reaction products between an aliphatic polyamine and a tall oil or a fatty acid dimer of tall; b2) at least one filler or a mixture of fillers, preferably having a coefficient of thermal contraction at most equal to 50.10' 6 K -1 ; it being understood that at least one filler among filler a4) or filler b2) has a coefficient of thermal contraction at most equal to 50×10′ 6 K′ 1 ; b3) a reactive coupling agent ensuring the chemical bond with the filler on the one hand and the resin forming the first part on the other hand; c) curing the mixture of the first part composition and the second part composition.
[Revendication 10] Utilisation d’une composition selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, pour l’obtention d’un adhésif structurel, notamment un adhésif structurel susceptible d’être porté à une température inférieure à 0°C, par exemple à une température inférieure à -10°C, -25°C, -50°C ou -60°C, en particulier pour le collage structurel des cuves de transport de gaz liquéfié et de ses isolants thermiques. [Claim 10] Use of a composition according to any one of Claims 1 to 8, for obtaining a structural adhesive, in particular a structural adhesive capable of being brought to a temperature below 0° C., for example at a temperature below -10°C, -25°C, -50°C or -60°C, in particular for the structural bonding of liquefied gas transport tanks and their thermal insulation.
26 26
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080251202A1 (en) * 2007-04-11 2008-10-16 Eagle Glenn G Heat-resistant structural epoxy resins
EP2223966A1 (en) * 2009-02-25 2010-09-01 3M Innovative Properties Company Epoxy adhesive compositions with high mechanical strength over a wide temperature range
US20110098382A1 (en) * 2008-04-09 2011-04-28 Zephyros Inc Structural adhesives
US20170349795A1 (en) * 2015-02-11 2017-12-07 Dow Global Technologies Llc Low temperature curable adhesives and use thereof
US20180030318A1 (en) * 2015-02-27 2018-02-01 3M Innovative Properties Company Two-part adhesive including toughened curative

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080251202A1 (en) * 2007-04-11 2008-10-16 Eagle Glenn G Heat-resistant structural epoxy resins
US20110098382A1 (en) * 2008-04-09 2011-04-28 Zephyros Inc Structural adhesives
EP2223966A1 (en) * 2009-02-25 2010-09-01 3M Innovative Properties Company Epoxy adhesive compositions with high mechanical strength over a wide temperature range
US20170349795A1 (en) * 2015-02-11 2017-12-07 Dow Global Technologies Llc Low temperature curable adhesives and use thereof
US20180030318A1 (en) * 2015-02-27 2018-02-01 3M Innovative Properties Company Two-part adhesive including toughened curative

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